CN105586058B - 液晶组合物及其显示器件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液晶组合物及其显示器件。所述液晶组合物包含:一种或多种通式Ⅰ的化合物;一种或多种通式Ⅱ的化合物;以及一种或多种通式Ⅲ的化合物。本发明提供的液晶组合物,具有较大的光学各向异性、较大的介电各向异性、较高的清亮点、较快的响应速度、较高的电阻率、良好的高温稳定性以及UV稳定性等特性,可适用于液晶显示器中,特别是具有快速响应需求的液晶显示器,使得液晶显示器在恶劣的环境中工作时,图像显示效果好,无拖影现象。

Description

液晶组合物及其显示器件
技术领域
本发明涉及一种液晶组合物,特别涉及一种具有较大的光学各向异性、较大的介电各向异性、较高的清亮点、较快的响应速度、较高的电阻率、良好的高温稳定性以及UV稳定性的液晶组合物,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。液晶材料主要被用作显示器中的电介质,其原因在于这类物质的光学性能可通过施加的电压而改变。液晶显示器(liquid crystal display)为利用液晶光电变化的显示器,其具有体积小、重量轻、低电力消耗与显示品质佳等吸引人的优点,因此近年来已经成为平面显示器的主流。现有的液晶显示器采用的电光学模式是例如扭转相列型(TN)-,超扭转相列型(STN)-,光学补偿弯曲(OCB)-和电控双折射(ECB)-模式及它们的各种变体的模式。所有的这些模式都使用电场,该电场基本上垂直于基板,或者是垂直于液晶层,除这些模式外,也存在采用基本上平行于基板,或者是液晶层的电场的电光学模式,如平面内切换模式。
对于此类显示器,需要具有改进性能的新型液晶介质。特别地,对于许多应用类型而言,包含液晶组合物的液晶介质必须具有合适的宽范围的向列相及适当的双折射率,且介电各向异性应当足够高以允许合理低的操作电压。液晶显示材料还需要有合适宽的向列相温度范围、高温稳定性等性能,以满足在各种环境中均能保持良好显示的要求。
适用于LCD和特别地适用于TFT显示器的液晶组合物例如从JP07-181439,EP0667555,EP0673986,DE19509410,DE19528106,DE19528107,WO9623851和WO9628521是已知的。然而,这些液晶组合物具有显著的缺点。它们中的大部分,除了其他缺点外,尤其导致不利的长的响应时间,具有过低的电阻率且需要过高的操作电压。
因此,在液晶材料领域,特别需要具有实际应用所需性能,如较高的向列相温度上限,适当的光学各向异性,良好的介电各向异性、高温稳定性、较高的电阻率的液晶组合物。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种具有较大的光学各向异性、较大的介电各向异性、较高的清亮点、较快的响应速度、较高的电阻率、良好的高温稳定性以及UV稳定性的液晶组合物,所述液晶组合物适用于液晶显示器中,特别是具有快速响应需求的液晶显示器,使得液晶显示器在恶劣的环境中工作时,图像显示效果好,无拖影现象。
本发明所采取的技术方案是:
一种液晶组合物,所述液晶组合物包含:
一种或多种通式Ⅰ的化合物
Figure BDA0000589268850000021
一种或多种通式Ⅱ的化合物
Figure BDA0000589268850000022
以及
一种或多种通式Ⅲ的化合物
Figure BDA0000589268850000023
其中,
R1、R2、R3和R4相同或不同,各自独立地表示H、碳原子数为1至7的直链烷基或烷氧基、或碳原子数为2至7的烯基;
Figure BDA0000589268850000024
Figure BDA0000589268850000025
相同或不同,各自独立地表示
Figure BDA0000589268850000026
Figure BDA0000589268850000027
所述
Figure BDA0000589268850000028
上一个或更多个H可被F取代;
Figure BDA0000589268850000029
各自独立地表示
Figure BDA00005892688500000210
Figure BDA00005892688500000211
Figure BDA00005892688500000212
X表示F或-OCF2CF=CF2
m表示1、2或3;
n表示0或1。
在本发明的实施方案中,所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的5-30%;所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的30-70%;以及所述通式Ⅲ的化合物占所述液晶组合物总重量的15-40%。
在本发明的实施方案中,优选所述通式Ⅰ的化合物选自以下化合物组成的组中一种或多种化合物:
Figure BDA00005892688500000213
Figure BDA0000589268850000031
以及
Figure BDA0000589268850000032
在本发明的实施方案中,优选所述通式Ⅱ的化合物选自以下化合物组成的组中一种或多种化合物:
Figure BDA0000589268850000033
以及
Figure BDA0000589268850000034
其中,
R2和R3相同或不同,各自独立地表示碳原子数为1至5的直链烷基。
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的组中一种或多种化合物:
Figure BDA0000589268850000035
以及
Figure BDA0000589268850000041
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的组中一种或多种化合物:
Figure BDA0000589268850000042
以及
Figure BDA0000589268850000043
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的组中一种或多种化合物:
Figure BDA0000589268850000044
以及
Figure BDA0000589268850000045
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的组中一种或多种化合物:
Figure BDA0000589268850000046
以及
Figure BDA0000589268850000047
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的组中一种或多种化合物:
Figure BDA0000589268850000048
以及
Figure BDA0000589268850000049
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的组中一种或多种化合物:
Figure BDA00005892688500000410
以及
Figure BDA00005892688500000411
作为特别优选方案,特别优选所述通式Ⅱ-7的化合物选自以下化合物组成的组中一种或多种化合物:
Figure BDA0000589268850000051
以及
Figure BDA0000589268850000052
作为特别优选方案,特别优选所述通式Ⅱ-8的化合物选自以下化合物组成的组中一种或多种化合物:
Figure BDA0000589268850000053
以及
Figure BDA0000589268850000054
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的组中一种或多种化合物:
Figure BDA0000589268850000055
以及
Figure BDA0000589268850000056
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的组中一种或多种化合物:
Figure BDA0000589268850000057
以及
Figure BDA0000589268850000058
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的组中一种或多种化合物:
Figure BDA0000589268850000059
以及
Figure BDA0000589268850000061
作为特别优选方案,特别优选所述通式Ⅱ-12的化合物选自以下化合物组成的组中一种或多种化合物:
Figure BDA0000589268850000062
以及
Figure BDA0000589268850000063
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的组中一种或多种化合物:
Figure BDA0000589268850000064
Figure BDA0000589268850000071
以及
Figure BDA0000589268850000072
其中,
R4表示碳原子数为1至5的直链烷基。
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多种化合物:
Figure BDA0000589268850000073
以及
Figure BDA0000589268850000074
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多种化合物:
Figure BDA0000589268850000081
以及
Figure BDA0000589268850000082
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多种化合物:
Figure BDA0000589268850000083
以及
Figure BDA0000589268850000084
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多种化合物:
Figure BDA0000589268850000085
以及
Figure BDA0000589268850000086
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多种化合物:
Figure BDA0000589268850000091
以及
Figure BDA0000589268850000092
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多种化合物:
Figure BDA0000589268850000093
以及
Figure BDA0000589268850000094
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多种化合物:
Figure BDA0000589268850000095
以及
Figure BDA0000589268850000096
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多种化合物:
Figure BDA0000589268850000101
以及
Figure BDA0000589268850000102
作为特别优选方案,特别优选所述通式Ⅲ-12的化合物选自以下化合物组成的组中一种或多种化合物:
Figure BDA0000589268850000103
以及
Figure BDA0000589268850000104
本发明所述液晶组合物还包含一种或多种占所述液晶组合物1-30%的通式Ⅳ的化合物
Figure BDA0000589268850000105
其中,
R5表示碳原子数为1至7的直链烷基或烷氧基;
Figure BDA0000589268850000106
表示
Figure BDA0000589268850000107
Figure BDA0000589268850000108
所述
Figure BDA0000589268850000109
上一个或更多个H可被F取代;
L1和L2相同或不同,各自独立地表示H或F。
在本发明的实施方案中,优选所述通式Ⅳ的化合物选自以下化合物组成的组中一种或多种化合物:
Figure BDA00005892688500001010
Figure BDA0000589268850000111
以及
Figure BDA0000589268850000112
作为特别优选方案,特别优选Ⅳ-1、Ⅳ-3、Ⅳ-5、Ⅳ-6、Ⅳ-8、Ⅳ-9的化合物。
作为特别优选方案,在本发明提供的液晶组合物中,所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的5-15%;所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的40-60%;所述通式Ⅲ的化合物占所述液晶组合物总重量的20-25%;以及所述通式Ⅳ的化合物占所述液晶组合物总重量的5-20%。
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。
有益效果: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:
本发明的液晶组合物具有较大的光学各向异性、较大的介电各向异性、较高的清亮点、较快的响应速度、较高的电阻率、良好的高温稳定性以及UV稳定性等特性,适用于液晶显示器件中,使该液晶显示器件能够快速响应,并且在恶劣的环境中,液晶显示器的工作图像显示效果好,无拖影现象。
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。
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
Figure BDA0000589268850000121
以如下结构式的化合物为例:
Figure BDA0000589268850000122
该结构式如用表2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,20℃)
Δε: 介电各向异性(1KHz,25℃)
RT: 响应时间(ms)
VHR(初始): 电压保持率(%)
VHR(UV): 太阳光照射20min后的电压保持率(%)
VHR(150℃): 150℃劣化1h后测得的电压保持率(%)
ρ: 电阻率(25℃,*1013Ω·cm)
其中,光学各向异性使用阿贝折光仪在钠光灯(589nm)光源下、20℃测试得;介电测试盒为TN90型,盒厚7μm。
Δε=εⅡ-ε⊥,其中,εⅡ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。
响应时间是使用DMS505测试仪在25℃下测试得;测试盒为TN左旋型,盒厚7μm,测试电压为8V。
VHR(初始)是使用TOYO6254型液晶物性评价系统测试得;测试温度为60℃,测试电压为5V,测试时间为166.7ms;VHR(150℃)是将液晶在150℃劣化1h后使用TOYO6254型液晶物性评价系统测试得;测试温度为60℃,测试电压为5V,测试时间为166.7ms;VHR(UV)是使用TOYO6254型液晶物性评价系统测试得;测试温度为60℃,测试电压为5V,测试时间为166.7ms,太阳光照时间为20min。
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。
对照例1
按表2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2液晶组合物配方及其测试性能
Figure BDA0000589268850000141
实施例1
按表3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3液晶组合物配方及其测试性能
Figure BDA0000589268850000142
实施例2
按表4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4液晶组合物配方及其测试性能
Figure BDA0000589268850000151
实施例3
按表5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5液晶组合物配方及其测试性能
Figure BDA0000589268850000161
实施例4
按表6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6液晶组合物配方及其测试性能
Figure BDA0000589268850000171
实施例5
按表7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7液晶组合物配方及其测试性能
Figure BDA0000589268850000181
实施例6
按表8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8液晶组合物配方及其测试性能
Figure BDA0000589268850000191
从以上实施例数据可知,本发明所提供的液晶组合物具有较大的光学各向异性、较大的介电各向异性、较快的响应速度、较高的电阻率、良好的高温稳定性以及UV稳定性等特性,可适用于液晶显示器中。并且与对照例1相比,本发明所提供的液晶组合物具有更大的光学各向异性、更大的介电各向异性、更短的响应时间、更高的电阻率以及高温稳定性和UV稳定性,能够满足液晶显示器的快响应需求,使得液晶显示器在恶劣的环境中工作时,图像显示效果好,无拖影现象,取得了明显的技术进步。
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 (9)

1.一种液晶组合物,其特征在于,所述液晶组合物包含:
一种或多种占所述液晶组合物总重量的5-30%的通式Ⅰ的化合物
Figure FDA0002496108100000011
一种或多种占所述液晶组合物总重量的30-70%的通式Ⅱ的化合物
Figure FDA0002496108100000012
一种或多种占所述液晶组合物总重量的15-40%的通式Ⅲ的化合物
Figure FDA0002496108100000013
以及
一种或多种占所述液晶组合物13-30%的通式Ⅳ的化合物
Figure FDA0002496108100000014
其中,
R1表示碳原子数为1至7的直链烷基;
R2和R3相同或不同,各自独立地表示碳原子数为1至7的直链烷基或烷氧基、或碳原子数为2至7的烯基;
R4表示碳原子数为1至7的直链烷基;
Figure FDA0002496108100000015
相同或不同,各自独立地表示
Figure FDA0002496108100000016
Figure FDA0002496108100000017
所述
Figure FDA0002496108100000018
上一个或更多个H可被F取代;
Figure FDA0002496108100000019
各自独立地表示
Figure FDA00024961081000000110
Figure FDA00024961081000000111
X表示F;
m表示1、2或3;
n表示0或1;
R5表示碳原子数为1至7的直链烷基;
Figure FDA00024961081000000112
表示
Figure FDA00024961081000000113
L1和L2相同或不同,各自独立地表示H或F。
2.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的化合物选自以下化合物组成的组中一种或多种化合物:
Figure FDA0002496108100000022
以及
Figure FDA0002496108100000023
3.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的化合物选自以下化合物组成的组中一种或多种化合物:
Figure FDA0002496108100000024
Figure FDA0002496108100000025
以及
Figure FDA0002496108100000026
其中,
R2和R3相同或不同,各自独立地表示碳原子数为1至5的直链烷基。
4.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的化合物选自以下化合物组成的组中一种或多种化合物:
Figure FDA0002496108100000031
Figure FDA0002496108100000032
以及
Figure FDA0002496108100000033
其中,
R4表示碳原子数为1至5的直链烷基。
5.根据权利要求3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的组中一种或多种化合物:
Figure FDA0002496108100000034
Figure FDA0002496108100000035
以及
Figure FDA0002496108100000041
所述通式Ⅱ-2的化合物选自以下化合物组成的组中一种或多种化合物:
Figure FDA0002496108100000042
Figure FDA0002496108100000043
以及
Figure FDA0002496108100000044
所述通式Ⅱ-3的化合物选自以下化合物组成的组中一种或多种化合物:
Figure FDA0002496108100000045
以及
Figure FDA0002496108100000046
所述通式Ⅱ-4的化合物选自以下化合物组成的组中一种或多种化合物:
Figure FDA0002496108100000047
Figure FDA0002496108100000048
以及
Figure FDA0002496108100000049
所述通式Ⅱ-5的化合物选自以下化合物组成的组中一种或多种化合物:
Figure FDA00024961081000000410
以及
Figure FDA00024961081000000411
所述通式Ⅱ-6的化合物选自以下化合物组成的组中一种或多种化合物:
Figure FDA00024961081000000412
Figure FDA00024961081000000413
以及
Figure FDA00024961081000000414
所述通式Ⅱ-7的化合物选自以下化合物组成的组中一种或多种化合物:
Figure FDA00024961081000000415
Figure FDA00024961081000000416
以及
Figure FDA00024961081000000417
所述通式Ⅱ-8的化合物选自以下化合物组成的组中一种或多种化合物:
Figure FDA00024961081000000418
以及
Figure FDA00024961081000000419
所述通式Ⅱ-9的化合物选自以下化合物组成的组中一种或多种化合物:
Figure FDA0002496108100000051
Figure FDA0002496108100000052
以及
Figure FDA0002496108100000053
所述通式Ⅱ-10的化合物选自以下化合物组成的组中一种或多种化合物:
Figure FDA0002496108100000054
Figure FDA0002496108100000055
以及
Figure FDA0002496108100000056
所述通式Ⅱ-11的化合物选自以下化合物组成的组中一种或多种化合物:
Figure FDA0002496108100000057
Figure FDA0002496108100000058
以及
Figure FDA0002496108100000059
并且
所述通式Ⅱ-12的化合物选自以下化合物组成的组中一种或多种化合物:
Figure FDA00024961081000000510
Figure FDA00024961081000000511
以及
Figure FDA00024961081000000512
6.根据权利要求4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多种化合物:
Figure FDA00024961081000000513
Figure FDA00024961081000000514
以及
Figure FDA0002496108100000061
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多种化合物:
Figure FDA0002496108100000062
Figure FDA0002496108100000063
以及
Figure FDA0002496108100000064
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多种化合物:
Figure FDA0002496108100000065
Figure FDA0002496108100000066
以及
Figure FDA0002496108100000067
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多种化合物:
Figure FDA0002496108100000068
Figure FDA0002496108100000069
以及
Figure FDA00024961081000000610
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多种化合物:
Figure FDA0002496108100000071
Figure FDA0002496108100000072
以及
Figure FDA0002496108100000073
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多种化合物:
Figure FDA0002496108100000074
Figure FDA0002496108100000075
以及
Figure FDA0002496108100000076
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多种化合物:
Figure FDA0002496108100000077
Figure FDA0002496108100000078
以及
Figure FDA0002496108100000079
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多种化合物:
Figure FDA00024961081000000710
以及
Figure FDA0002496108100000081
并且
所述通式Ⅲ-12的化合物选自以下化合物组成的组中一种或多种化合物:
Figure FDA0002496108100000082
以及
Figure FDA0002496108100000083
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Ⅳ的化合物选自以下化合物组成的组中一种或多种化合物:
Figure FDA0002496108100000084
Figure FDA0002496108100000085
以及
Figure FDA0002496108100000086
8.根据权利要求1-7任一项所述的液晶组合物,其特征在于,所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的5-15%;所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的40-60%;所述通式Ⅲ的化合物占所述液晶组合物总重量的20-25%。
9.一种液晶显示器,其特征在于,它包含权利要求1-8任一项所述的液晶组合物。
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