CN105586055B - 液晶组合物及其液晶显示器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种液晶组合物及其液晶显示器件。所述液晶组合物包含：作为第一组分的至少一种通式Ⅰ‑1和/或通式Ⅰ‑2的化合物以及至少一种通式Ⅰ‑3的化合物；作为第二组分的至少一种通式Ⅱ的化合物；以及作为第三组分的至少一种通式Ⅲ的化合物。本发明提供的液晶组合物，具有适当大的折射率各向异性、合适的介电各向异性、较高的向列相温度上限以及较快的响应速度等特性。所述液晶组合物可适用于液晶显示器中，使该液晶显示器具有响应时间短等特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶组合物及其液晶显示器件，特别涉及一种具有适当大的光学各向异性、合适的介电各向异性、较高的向列相温度上限以及较快的响应速度的液晶组合物，以及包含该液晶组合物的液晶显示器件。
背景技术
液晶材料是在一定的温度下，既具有液体的流动性又具有晶体的各向异性的有机棒状小分子化合物的混合物。液晶显示元件是利用液晶材料本身所具有的光学各向异性和介电各向异性来进行工作的，目前已经得到广泛的应用。利用液晶材料不同的特性和工作方式，可以将器件设计成各种不同的工作模式，其中常规显示器普遍使用的有TN模式(扭曲向列模式，液晶混合物具有扭曲度约90度的向列型结构)、STN模式(超扭曲向列模式)、SBE模式(超扭曲双折射)、ECB模式(电控双折射)、VA模式(垂直排列)、IPS(面内转换)等，还有很多根据以上各种模式所做出的改进模式。
对于液晶显示器来说，具备良好的化学和热稳定性、良好的对电场和电磁辐射的稳定性、适当的光学各向异性、较快的响应速度及较低的阈值电压的液晶化合物与液晶介质是符合目前需求的。由于液晶通常作为多种组分的混合物使用，各组分之间的彼此互溶则显得尤为重要，而依据不同的电池类型和应用领域，液晶必须要满足不同的要求，如电导率、介电各向异性和光学各向异性等，但是在现有技术中显著存在的缺点是较长的响应时间，较低电阻率且操作电压过高等，如EP0673986、DE19528106、DE19528107。
响应速度是液晶显示器的重要评价指标，响应速度过慢，显示画面就会出现拖影现象，因此要求液晶显示器具有快的响应速度。为了提高液晶显示器的响应速度，可以选用减小盒厚、改良驱动方式、提高驱动电压、采用快速响应的液晶组合物等方法。但不管采用何种方法，总会带来液晶显示器其他性能的削弱。如改变驱动方式，往往会导致IC驱动成本升高、电路更为复杂；提高驱动电压，功耗也会随之增加。而为了使液晶显示元件的对比度最大化，可按照将液晶组成物的光学各向异性(Δn)与液晶层的厚度(d)的乘积值(Δn*d)设定为固定值的方式进行设计。适当的积值依赖于运作模式的种类。如TN模式的元件的适当值约为0.45μm。因此，对于减小液晶盒厚的显示器而言，需要的是光学各向异性大的液晶组合物。
在液晶材料领域，需要具有改进性能的新型液晶组合物。例如：使用具有快响应速度的液晶材料来改善液晶显示器的响应速度；或者使用具有较大的光学各向异性的液晶材料以满足液晶显示器在减小盒厚的同时加快响应速度的需求。
因此，特别的需要一种液晶组合物，具有较高的向列相温度上限、适当大的光学各向异性、适当的介电各向异性和较快的响应速度。
发明内容
发明目的：本发明需要解决的技术问题是提供一种液晶组合物，其具有适当大的光学各向异性、合适的介电各向异性、较高的清亮点以及较快的响应速度。所述液晶组合物可适用于液晶显示器中，使该液晶显示器具有响应时间短等特性。
本发明所采取的技术方案是：
一种液晶组合物，它包含：
作为第一组分的至少一种选自通式Ⅰ-1和/或通式Ⅰ-2的化合物
至少一种选自通式Ⅰ-3的化合物
作为第二组分的至少一种选自通式Ⅱ的化合物
作为第三组分的至少一种选自通式Ⅲ的化合物
其中，
R1、R2、R3、R4、R5和R6相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1至5的烷基或烷氧基，或碳原子数为2至5的烯基；
各自独立地表示 所述上一个或更多个H可被F取代；
相同或不同，各自独立地表示其中，上一个或更多个H可被F取代；
m表示2或3；
n表示0或1。
在本发明的实施方案中，所述第一组分占所述液晶组合物总重量的6-50％；所述第二组分占所述液晶组合物总重量的11-45％；以及所述第三组分占所述液晶组合物总重量的35-75％。
在本发明的实施方案中，所述第一组分是选自至少一种通式Ⅰ-1的化合物；以及至少一种通式Ⅰ-3的化合物。
在本发明的实施方案中，所述第一组分是选自至少一种通式Ⅰ-2的化合物；以及至少一种通式Ⅰ-3的化合物。
在本发明的实施方案中，所述第一组分是选自至少一种通式Ⅰ-1的化合物；至少一种通式Ⅰ-2；以及至少一种通式Ⅰ-3的化合物。
在本发明的实施方案中，优选所述通式Ⅰ-1的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
其中，
R4各自独立地表示碳原子数1至5的链状烷基。
在本发明的实施方案中，优选所述通式Ⅲ的化合物选自以下化合物组成组中一种或更多种化合物：
其中，
R5和R6相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1至5的烷基。
作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅱ-1的化合物选自以下化合物组成组中一种或更多种化合物：
作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅱ-2的化合物选自以下化合物组成组中一种或更多种化合物：
作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅱ-3的化合物选自以下化合物组成组中一种或更多种化合物：
作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅱ-4的化合物选自以下化合物组成组中一种或更多种化合物：
作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅱ-5的化合物选自以下化合物组成组中一种或更多种化合物：
作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅱ-6的化合物选自以下化合物组成组中一种或更多种化合物：
作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅱ-9的化合物选自以下化合物组成组中一种或更多种化合物：
作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅱ-10的化合物选自以下化合物组成组中一种或更多种化合物：
作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅱ-11的化合物选自以下化合物组成组中一种或更多种化合物：
作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅲ-1的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅲ-2的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅲ-3的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅲ-4的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅲ-5的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅲ-6的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅲ-7的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅲ-8的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅲ-9的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅲ-10的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅲ-11的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
更优地，所述第一组分占所述液晶组合物总重量的8-40％；所述第二组分占所述液晶组合物总重量的13-40％；以及所述第三组分占所述液晶组合物总重量的40-70％。
在本发明的一些实施方案中，作为特别优选方案，尤其优选所述第一组分中通式Ⅰ-3的化合物占所述液晶组合物总重量的2-25％。
本发明还提供一种液晶显示器，所述液晶显示器包含本发明的所提供的液晶组合物。
本发明采用上述技术方案，和现有技术相比所取得的技术进步有：
本发明所提供的液晶组合物具有适当大的光学各向异性、合适的介电各向异性、较高的向列相温度上限以及较快的响应速度，适用于液晶显示器件中，满足液晶显示器快速响应的需求。
在本发明中如无特殊说明，所述的比例均为重量比，所有温度均为摄氏度温度，所述的响应时间数据的测试选用的盒厚为7μm。
附图说明
图1是化合物Ⅰ-2-2的MS图。
具体实施方式
以下将结合具体实施方案来说明本发明。需要说明的是，下面的实施例为本发明的示例，仅用来说明本发明，而不用来限制本发明。在不偏离本发明主旨或范围的情况下，可进行本发明构思内的其他组合和各种改良。
为便于表达，以下各实施例中，液晶组合物的基团结构用表1所列的代码表示：
表1液晶化合物的基团结构代码
以如下结构式的化合物为例：
该结构式如用表1所列代码表示，则可表达为：nCPUF，代码中的n表示左端烷基的C原子数，例如n为“3”，即表示该烷基为-C3H7；代码中的C代表环己烷基。
以下实施例中测试项目的简写代号如下：
Cp(℃)： 清亮点(向列-各向同性相转变温度)
Δn： 光学各向异性(589nm，25℃)
Δε： 介电各向异性(1KHz，25℃)
η： 流动粘度(mm2·s-1，25℃，除非另有说明)
其中，光学各向异性使用阿贝折光仪在钠光灯(589nm)光源下、25℃测试得到；介电测试盒为TN90型，盒厚7μm。
Δε＝ε∥-ε⊥，其中，ε∥为平行于分子轴的介电常数，ε⊥为垂直于分子轴的介电常数，测试条件：25℃、1KHz、测试盒为TN90型，盒厚7μm。
在以下的实施例中所采用的各成分，均可以通过公知的方法进行合成，或者通过商业途径获得。这些合成技术是常规的，所得到各液晶化合物经测试符合电子类化合物标准。
按照以下实施例规定的各液晶组合物的配比，制备液晶组合物。所述液晶组合物的制备是按照本领域的常规方法进行的，如采取加热、超声波、悬浮等方式按照规定比例混合制得。
化合物制备例
通式Ⅰ-2的化合物使用可商业获得的原料，通过suzuki偶联的方法得到，合成路线如下：
其中，R2表示碳原子数为1至5的烷基。化合物A和化合物B均可通过商业途径获得。
通过上述方法制备得到以下结构式的化合物：
当R2＝C2H5时，通过上述方法得到以下结构式的化合物：
当R2＝C3H7时，通过上述方法得到以下结构式的化合物：
当R2＝C4H9时，通过上述方法得到以下结构式的化合物：
当R2＝C5H11时，通过上述方法得到以下结构式的化合物：
表2化合物液晶性能参数
| 化合物 | Δn | Cp | Δε |
| Ⅰ-2-1 | 0.20 | 235 | 7.3 |
| Ⅰ-2-2 | 0.23 | 252 | 7.2 |
| Ⅰ-2-3 | 0.22 | 263 | 7.0 |
| Ⅰ-2-4 | 0.23 | 281 | 7.0 |
化合物Ⅰ-2-2的MS图见图1。
对照例1
按表3中所列的各化合物及重量百分数配制成对照例1的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表3液晶组合物配方及其测试性能
对照例2
按表4中所列的各化合物及重量百分数配制成对照例2的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表4液晶组合物配方及其测试性能
对照例3
按表5中所列的各化合物及重量百分数配制成对照例3的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表5液晶组合物配方及其测试性能
实施例1
按表6中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例1的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表6液晶组合物配方及其测试性能
实施例2
按表7中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例2的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表7液晶组合物配方及其测试性能
实施例3
按表8中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例3的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表8液晶组合物配方及其测试性能
实施例4
按表9中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例4的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表9液晶组合物配方及其测试性能
实施例5
按表10中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例5的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表10液晶组合物配方及其测试性能
实施例6
按表11中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例6的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表11液晶组合物配方及其测试性能
实施例7
按表12中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例7的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表12液晶组合物配方及其测试性能
实施例8
按表13中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例8的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表13液晶组合物配方及其测试性能
实施例9
按表14中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例9的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表14液晶组合物配方及其测试性能
从以上实施例数据可知，本发明所提供的液晶组合物具有适当大的光学各向异性、合适的介电各向异性、较高的清亮点以及较快的响应速度，可适用于液晶显示器中。并且与对照例1、2和3相比，本发明提供的液晶组合物提升了向列相温度上限、光学各向异性以及介电各向异性。本发明提供的液晶组合物具有更快的响应速度，更宽的使用温度范围，更广泛的LCD适用性。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (14)
1.一种液晶组合物，其特征在于，它包含：
作为第一组分的至少一种选自通式Ⅰ-1和/或通式Ⅰ-2的化合物
至少一种选自通式Ⅰ-3的化合物
作为第二组分的至少一种选自通式Ⅱ的化合物
作为第三组分的至少一种选自通式Ⅲ的化合物
其中，
R1、R2、R3、R4、R5和R6相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1至5的烷基或烷氧基，或碳原子数为2至5的烯基；
各自独立地表示 所述上一个或更多个H可被F取代；
相同或不同，各自独立地表示其中，上一个或更多个H可被F取代；
m表示2或3；
n表示0或1；
所述第一组分占所述液晶组合物总重量的27-50％。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述第二组分占所述液晶组合物总重量的11-45％；以及所述第三组分占所述液晶组合物总重量的35-75％。
3.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述第一组分是至少一种通式Ⅰ-1的化合物；以及至少一种通式Ⅰ-3的化合物。
4.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述第一组分是至少一种通式Ⅰ-2的化合物；以及至少一种通式Ⅰ-3的化合物。
5.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述第一组分是至少一种通式Ⅰ-1的化合物；至少一种通式Ⅰ-2的化合物；以及至少一种通式Ⅰ-3的化合物。
6.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅰ-1的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
所述通式Ⅰ-2的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
所述通式Ⅰ-3的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
7.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅱ的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
其中，
R4各自独立地表示碳原子数1至5的链状烷基。
8.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅲ的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
其中，
R5和R6相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1至5的烷基。
9.根据权利要求7所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅱ-1的化合物选自以下化合物组成组中一种或更多种化合物：
所述通式Ⅱ-2的化合物选自以下化合物组成组中一种或更多种化合物：
所述通式Ⅱ-3的化合物选自以下化合物组成组中一种或更多种化合物：
所述通式Ⅱ-4的化合物选自以下化合物组成组中一种或更多种化合物：
所述通式Ⅱ-5的化合物选自以下化合物组成组中一种或更多种化合物：
所述通式Ⅱ-6的化合物选自以下化合物组成组中一种或更多种化合物：
所述通式Ⅱ-9的化合物选自以下化合物组成组中一种或更多种化合物：
所述通式Ⅱ-10的化合物选自以下化合物组成组中一种或更多种化合物：
所述通式Ⅱ-11的化合物选自以下化合物组成组中一种或更多种化合物：
10.根据权利要求8所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅲ-1的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
所述通式Ⅲ-2的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
所述通式Ⅲ-3的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
所述通式Ⅲ-4的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
所述通式Ⅲ-5的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
所述通式Ⅲ-6的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
所述通式Ⅲ-7的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
所述通式Ⅲ-8的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
所述通式Ⅲ-9的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
所述通式Ⅲ-10的化合物选自以下化合物组成的组中一种或更多种化合物：
11.根据权利要求1-10中任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述第一组分占所述液晶组合物总重量的27-40％；所述第二组分占所述液晶组合物总重量的13-40％；以及所述第三组分占所述液晶组合物总重量的40-70％。
12.根据权利要求11所述的液晶组合物，其特征在于，所述第一组分中通式Ⅰ-3的化合物占所述液晶组合物总重量的2-25％。
13.根据权利要求11所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含：
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅰ-2-1；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅰ-2-2；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅰ-2-3；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅰ-1-2；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅰ-1-3；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅰ-1-4；
占所述液晶组合物总重量2％的化合物Ⅰ-3-1；
占所述液晶组合物总重量2％的化合物Ⅰ-3-2；
占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅱ-6-1；
占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅱ-9-2；
占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅱ-9-3；
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅱ-9-4；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅲ-7-1；以及
占所述液晶组合物总重量47％的化合物Ⅲ-2-1；
或者所述的液晶组合物包含：
占所述液晶组合物总重量2％的化合物Ⅰ-2-1；
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅰ-2-2；
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅰ-2-3；
占所述液晶组合物总重量2％的化合物Ⅰ-2-4；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅰ-1-1；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅰ-1-2；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅰ-3-2；
占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅰ-3-3；
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅱ-6-2；
占所述液晶组合物总重量7％的化合物Ⅱ-9-2；
占所述液晶组合物总重量7％的化合物Ⅱ-9-3；以及
占所述液晶组合物总重量54％的化合物Ⅲ-2-1；
或者所述的液晶组合物包含：
占所述液晶组合物总重量8％的化合物Ⅰ-2-1；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅰ-2-2；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅰ-2-3；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅰ-2-4；
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅰ-3-1；
占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅰ-3-2；
占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅰ-3-3；
占所述液晶组合物总重量2％的化合物Ⅱ-1-2；
占所述液晶组合物总重量7％的化合物Ⅱ-6-1；
占所述液晶组合物总重量10％的化合物Ⅱ-6-2；
占所述液晶组合物总重量27％的化合物Ⅲ-2-1；
占所述液晶组合物总重量7％的化合物Ⅲ-3-1；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅲ-1-1；以及
占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅲ-5-2；
或者所述的液晶组合物包含：
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅰ-2-1；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅰ-2-2；
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅰ-2-4；
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅰ-1-2；
占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅰ-1-3；
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅰ-1-4；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅰ-3-1；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅰ-3-2；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅰ-3-3；
占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅰ-3-4；
占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅱ-1-2；
占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅱ-6-1；
占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅱ-6-2；
占所述液晶组合物总重量24％的化合物Ⅲ-2-1；
占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅲ-6-1；
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅲ-10-2；
占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅲ-6-3；以及
占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅲ-1-4。
14.一种液晶显示器件，其特征在于，所述液晶显示器件包含权利要求1-13任一项所述的液晶组合物。
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