CN106635055A - 液晶组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有适当高清亮点、适当高光学双折射值、适当高的介电各向异性值、低的旋转粘度、快的响应速度的液晶组合物，所述液晶组合物包括：占所述液晶组合物总重量1-15％通式Ⅰ-1和\或Ⅰ-2的化合物；占所述液晶组合物总重量30-65％通式Ⅱ-1和\或Ⅱ-2的化合物；占所述液晶组合物总重量0-15％通式Ⅲ的化合物；占所述液晶组合物总重量3-30％通式Ⅳ和\或Ⅴ的化合物；占所述液晶组合物总重量0-20％通式Ⅵ的化合物；以及占所述液晶组合物总重量0-35％通式Ⅶ-1和\或Ⅶ-2的化合物，本发明还提供了一种包含所述组合物的液晶显示器件。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于液晶显示元件的液晶组合物，特别是应用于主动矩阵方式驱动的液晶显示元件的液晶组合物。
背景技术
液晶元件是利用液晶材料本身所具备的光学各向异性和介电各向异性来进行工作的，目前已经得到了广泛的应用。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(即扭转向列模式——液晶混合物具有扭曲约90度的向列型结构)、STN模式(即超扭曲向列模式)、SBE模式(即超扭曲双折射模式)、ECB模式(即电控双折射模式)、VA模式(即垂直排列模式)、IPS模式(即面内转换模式)等，含有很多根据以上模式所做的改进模式。
上世纪70年代初，已经对均匀排列的和扭曲排列的、向列液晶IPS模式的基本的电光特性进行了实验性的研究，其特点是一对电极制作在同一基板上，而另一个基板上没有电极，通过加在这一电极间的横向电场来控制液晶分子的排列，因此也可以称这种模式为横向场模式。在IPS模式中向列液晶分子在两基板间均匀平行排列，两偏振片正交放置。IPS模式在不加电场时，入射光被两个正交的偏振片阻断而呈暗态，加电场时液晶分子发生转动造成延迟，于是有光从两个正交的偏振片漏出。
由于IPS模式制作简单并且有很宽的视角，它们成了能够改善视角特性并实现大面积显示的最有吸引力的办法。
IPS模式仅需要线偏振片而不需要补偿膜，只是它的响应速度太慢，不能显示快速运动的画面。因此相对于传统的TN-TFT类型显示模式，IPS类型显示用液晶需求更快的响应速度。但是基于液晶混晶调制的复杂性：从液晶组合物材料调制的角度来考虑，材料的各方面性能(低的光学双折射值，高的介电各向异性值，高的电阻率，低的旋转粘度，低的熔点，良好的热稳定性和紫外稳定性等)之间是相互牵制的，提高一些方面的性能往往伴随着另一方面性能的降低，调制各方面性能都合适的液晶组合物往往非常困难。
因此，亟需一种具有适当高的光学双折射值，适当高的介电各向异性值，低的旋转粘度，快的响应速度，低的熔点，良好的热稳定性和紫外稳定性等性质的液晶组合物以解决现有液晶组合物存在的问题。
发明内容
发明目的:本发明的目的是提供一种具有适当高清亮点、适当高光学双折射值、适当高的介电各向异性值、低的旋转粘度、快的响应速度的液晶组合物，特别是介电各向异性与现有技术液晶组合物相近时，具有更快响应速度的液晶组合物。
本发明另一目的是提供一种包含所述液晶组合物的液晶显示器件。
技术方案：为了完成上述发明目的，本发明提供的一种液晶组合物，包括：
占所述液晶组合物总重量1-15％通式Ⅰ-1和\或Ⅰ-2的化合物中的一种或多种组成的组
占所述液晶组合物总重量30-65％通式Ⅱ-1和\或Ⅱ-2的化合物中的一种或多种组成的组
占所述液晶组合物总重量0-15％通式Ⅲ的化合物中的一种或多种组成的组
占所述液晶组合物总重量3-30％通式Ⅳ和\或Ⅴ的化合物中的一种或多种组成的组
占所述液晶组合物总重量0-20％通式Ⅵ的化合物中的一种或多种组成的组
以及占所述液晶组合物总重量0-35％通式Ⅶ-1和\或Ⅶ-2的化合物中的一种或多种组成的组
其中，
所述R1、R2、R3、R4、R5、R8、R9、R10和R11相同或不同，各自独立的表示H、1-12个碳原子的烷基或烷氧基、2-12个碳原子的烯基或烯氧基，其中，所述1-12个碳原子的烷基或烷氧基、2-12个碳原子的烯基或烯氧基中一个或多个H可以被F取代；
所述R6和R7相同或不同，各自独立的表示H、1-12个碳原子的烷基或烷氧基或2-12个碳原子的烯基或烯氧基，其中，所述1-12个碳原子的烷基或烷氧基、2-12个碳原子的烯基或烯氧基中一个或多个H可以被F取代，一个或多个不相邻的CH2可被O、CH＝CH、1,3-环戊基、1,3-环丁基取代，其前提是氧原子不直接相连；
所述环独立的表示
所述环相同或不同，各自独立的表示其中，所述中的H可以被F取代；
所述L独立的表示H、F或CH3；
所述L1和L2相同或不同，各自独立的表示H或F；
所述X独立的表示F、OCF3或CF3；
所述X1独立的表示1-5个碳原子的烷基或烷氧基、F、OCF3或CF3。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅰ-1的化合物选自如下化合物中的一种或多种：
以及
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅰ-1的化合物优选自如下化合物中的一种或多种：
以及
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅰ-2的化合物选自如下化合物中的一种或多种：
以及
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅱ-1的化合物优选自如下化合物中的一种或多种：以及
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅱ-2的化合物优选自如下化合物中的一种或多种：以及
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅲ的化合物优选自如下化合物中的一种或多种：
以及
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅳ的化合物选自如下化合物中的一种或多种：
以及
其中，
所述R6表示1-5个碳原子的烷基或烷氧基、2-6个碳原子的烯基或烯氧基、其中，所述1-5个碳原子的烷基或烷氧基、2-6个碳原子的烯基或烯氧基中一个或多个H可以被F取代。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅳ的化合物优选自如下化合物中的一种或多种：
以及
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅴ的化合物选自如下化合物中的一种或多种：
以及
其中，
所述R7表示1-5个碳原子的烷基或烷氧基、2-6个碳原子的烯基或烯氧基、其中，所述1-5个碳原子的烷基或烷氧基、2-6个碳原子的烯基或烯氧基中一个或多个H可以被F取代。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅴ-1的化合物选自如下化合物中的一种或多种：
以及
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅴ-2的化合物选自如下化合物中的一种或多种：
以及
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅵ的化合物选自如下化合物中的一种或多种：
以及
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅶ-1的化合物选自如下化合物中的一种或多种：
以及
其中，
所述R9表示1-5个碳原子的烷基或烷氧基、2-6个碳原子的烯基或烯氧基，其中，所述1-5个碳原子的烷基或烷氧基、2-6个碳原子的烯基或烯氧基中一个或多个H可以被F取代。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅶ-2的化合物选自如下化合物中的一种或多种：
以及
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅰ的化合物占液晶组合物总重量的1-15％；所述通式Ⅱ-1和\或Ⅱ-2的化合物占液晶组合物总重量的30-65％；所述通式Ⅲ化合物占液晶组合物总重量的1-12％；所述通式Ⅳ和\或Ⅴ的化合物占液晶组合物总重量的5-25％；所述通式Ⅵ的化合物占液晶组合物总重量的0-20％；以及所述通式Ⅶ-1和\或Ⅶ-2的化合物占液晶组合物总重量的0-35％。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅰ的化合物占液晶组合物总重量的1-15％；所述通式Ⅱ-1和\或Ⅱ-2的化合物占液晶组合物总重量的30-65％；所述通式Ⅲ化合物占液晶组合物总重量的3-12％；所述通式Ⅳ和\或Ⅴ的化合物占液晶组合物总重量的5-25％；所述通式Ⅵ的化合物占液晶组合物总重量的1-20％；以及所述通式Ⅶ-1和\或Ⅶ-2的化合物占液晶组合物总重量的0-35％。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅰ的化合物占液晶组合物总重量的3-15％；所述通式Ⅱ-1和\或Ⅱ-2的化合物占液晶组合物总重量的45-65％；所述通式Ⅲ化合物占液晶组合物总重量的3-12％；所述通式Ⅳ和\或Ⅴ的化合物占液晶组合物总重量的5-25％；所述通式Ⅵ的化合物占液晶组合物总重量的0-15％；以及所述通式Ⅶ-1和\或Ⅶ-2的化合物占液晶组合物总重量的0-25％。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅰ的化合物占液晶组合物总重量的3-15％；所述通式Ⅱ-1的化合物占液晶组合物总重量的30-55％；所述通式Ⅱ-2的化合物占液晶组合物总重量的0-15％；所述通式Ⅲ化合物占液晶组合物总重量的3-12％；所述通式Ⅳ和\或Ⅴ的化合物占液晶组合物总重量的5-25％；所述通式Ⅵ的化合物占液晶组合物总重量的0-15％；以及所述通式Ⅶ-1和\或Ⅶ-2的化合物占液晶组合物总重量的0-25％。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅰ的化合物占液晶组合物总重量的3-12％；所述通式Ⅱ-1的化合物占液晶组合物总重量的30-55％；所述通式Ⅱ-2的化合物占液晶组合物总重量的1-10％；所述通式Ⅲ化合物占液晶组合物总重量的3-10％；所述通式Ⅳ和\或Ⅴ的化合物占液晶组合物总重量的5-20％；所述通式Ⅵ的化合物占液晶组合物总重量的1-15％；以及所述通式Ⅶ-1和\或Ⅶ-2的化合物占液晶组合物总重量的1-20％。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅰ的化合物占液晶组合物总重量的3-10％；所述通式Ⅱ-1的化合物占液晶组合物总重量的30-50％；所述通式Ⅱ-2的化合物占液晶组合物总重量的1-10％；所述通式Ⅲ化合物占液晶组合物总重量的3-10％；所述通式Ⅳ的化合物占液晶组合物总重量的5-20％；所述通式Ⅴ的化合物占液晶组合物总重量的5-15％；所述通式Ⅵ的化合物占液晶组合物总重量的1-12％；以及所述通式Ⅶ-1和\或Ⅶ-2的化合物占液晶组合物总重量的5-20％。
本发明还提供了一种包含所述液晶组合物的在IPS模式液晶显示器件中的应用。
有益效果：现有技术中，液晶组合物存在提高一些方面的性能往往伴随着另一方面性能的降低的问题，调制各方面性能都合适的液晶组合物往往非常困难，本发明所述液晶组合物具有适当高清亮点、适当高光学双折射值、适当高的介电各向异性值、低的旋转粘度、快的响应速度，在满足液晶组合物介电各向异性要求时，使得液晶组合物具有更快的响应速度。
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
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：nCGUF，代码中的n表示左端烷基的碳原子数，例如n为“2”，即表示该烷基为-C2H5；代码中的C代表“环己烷基”，代码中的G代表“2-氟-1,4-亚苯基”，代码中的U代表“2,5-二氟-1,4-亚苯基”，代码中的F代表“氟取代基”。
以下实施例中测试项目的简写代号如下：
Δn： 光学各向异性(589nm，25℃)
Cp： 清亮点(向列-各向同性相转变温度，℃)
Δε： 介电各向异性(1KHz，25℃)
t： 响应时间(ms)
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；介电测试盒为TN90型，盒厚7μm。
响应时间测试方法：使用DMS505测试，将样品置于4umTN测试盒中进行测试；以光量达到最大时的透过率为100％，光量为最小时的透过率为0％，上升时间是透过率从90％变化到10％所要的时间，下降时间是透过率10％变化到90％所要的时间。响应时间是上升时间与下降时间之和。
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。
制备并研究下列实施例中给出的液晶组合物。下面显示了各液晶组合物的组成和其性能参数测试结果。
对比例1
按表2中所列的各化合物及重量百分数配制成对比例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
对比例2
按表3中所列的各化合物及重量百分数配制成对比例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3液晶组合物配方及其测试性能
实施例1
按表4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4液晶组合物配方及其测试性能
实施例2
按表5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5液晶组合物配方及其测试性能
实施例3
按表6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6液晶组合物配方及其测试性能
实施例4
按表7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7液晶组合物配方及其测试性能
实施例5
按表8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8液晶组合物配方及其测试性能
通过对比例1与实施例1、2和3相比较，对比例2与实施例4和5相比较发现，本发明所述液晶组合物，在介电各向异性接近的情况下，即驱动电压接近的情况下，具有明显短的响应时间，可满足IPS显示器对快的响应时间的要求，取得了极大的技术进步。
Claims (14)
1.一种液晶组合物，包括：
占所述液晶组合物总重量1-15％的通式Ⅰ-1和\或Ⅰ-2的化合物中的一种或多种组成的组
占所述液晶组合物总重量30-65％的通式Ⅱ-1和\或Ⅱ-2的化合物中的一种或多种组成的组
占所述液晶组合物总重量0-15％的通式Ⅲ的化合物中的一种或多种组成的组
占所述液晶组合物总重量3-30％的通式Ⅳ和\或Ⅴ的化合物中的一种或多种组成的组
占所述液晶组合物总重量0-20％的通式Ⅵ的化合物中的一种或多种组成的组
占所述液晶组合物总重量0-35％的通式Ⅶ-1和\或Ⅶ-2的化合物中的一种或多种组成的组
其中，
所述R1、R2、R3、R4、R5、R8、R9、R10和R11相同或不同，各自独立的表示H、1-12个碳原子的烷基或烷氧基、2-12个碳原子的烯基或烯氧基，其中，所述1-12个碳原子的烷基或烷氧基、2-12个碳原子的烯基或烯氧基中一个或多个H可以被F取代；
所述R6和R7相同或不同，各自独立的表示H、1-12个碳原子的烷基或烷氧基或2-12个碳原子的烯基或烯氧基，其中，所述1-12个碳原子的烷基或烷氧基、2-12个碳原子的烯基或烯氧基中一个或多个H可以被F取代，一个或多个不相邻的CH2可被O、CH＝CH、1,3-环戊基、1,3-环丁基取代，其前提是氧原子不直接相连；
所述环独立的表示
所述环相同或不同，各自独立的表示其中，所述中的H可以被F取代；
所述L独立的表示H、F或CH3；
所述L1和L2相同或不同，各自独立的表示H或F；
所述X独立的表示F、OCF3或CF3；
所述X1独立的表示1-5个碳原子的烷基或烷氧基、F、OCF3或CF3。
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的化合物占液晶组合物总重量的1-15％；所述通式Ⅱ-1和\或Ⅱ-2的化合物占液晶组合物总重量的30-65％；所述通式Ⅲ化合物占液晶组合物总重量的1-12％；所述通式Ⅳ和\或Ⅴ的化合物占液晶组合物总重量的5-25％；所述通式Ⅵ的化合物占液晶组合物总重量的0-20％；以及所述通式Ⅶ-1和\或Ⅶ-2的化合物占液晶组合物总重量的0-35％。
3.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅰ的化合物占液晶组合物总重量的1-15％；所述通式Ⅱ-1和\或Ⅱ-2的化合物占液晶组合物总重量的30-65％；所述通式Ⅲ化合物占液晶组合物总重量的3-12％；所述通式Ⅳ和\或Ⅴ的化合物占液晶组合物总重量的5-25％；所述通式Ⅵ的化合物占液晶组合物总重量的1-20％；以及所述通式Ⅶ-1和\或Ⅶ-2的化合物占液晶组合物总重量的0-35％。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅰ-1的化合物选自如下化合物中的一种或多种：
所述通式Ⅰ-2的化合物选自如下化合物中的一种或多种：
5.根据权利要求1-3中任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅱ-1的化合物选自如下化合物中的一种或多种：
所述通式Ⅱ-2的化合物选自如下化合物中的一种或多种：
6.根据权利要求1-3中任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅲ的化合物优选自如下化合物中的一种或多种：
7.根据权利要求1-3中任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅳ的化合物选自如下化合物中的一种或多种：
其中，
所述R6表示1-5个碳原子的烷基或烷氧基、2-6个碳原子的烯基或烯氧基，其中，所述1-5个碳原子的烷基或烷氧基、2-6个碳原子的烯基或烯氧基中一个或多个H可以被F取代。
8.根据权利要求7所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅳ的化合物选自如下化合物中的一种或多种：
9.根据权利要求1-3中任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅴ的化合物选自如下化合物中的一种或多种：
其中，
所述R7表示1-5个碳原子的烷基或烷氧基、2-6个碳原子的烯基或烯氧基，其中，所述1-5个碳原子的烷基或烷氧基、2-6个碳原子的烯基或烯氧基中一个或多个H可以被F取代。
10.根据权利要求9所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅴ-1的化合物选自如下化合物中的一种或多种：
所述通式Ⅴ-2的化合物选自如下化合物中的一种或多种：
11.根据权利要求1-3中任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅵ的化合物选自如下化合物中的一种或多种：
12.根据权利要求1-3中任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅶ-1的化合物选自如下化合物中的一种或多种：
其中，
所述R9表示1-5个碳原子的烷基或烷氧基、2-6个碳原子的烯基或烯氧基，其中，所述1-5个碳原子的烷基或烷氧基、2-6个碳原子的烯基或烯氧基中一个或多个H可以被F取代。
13.根据权利要求1-3中任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅶ-2的化合物选自如下化合物中的一种或多种：
14.包含权利要求1-13中任一项所述液晶组合物的IPS模式液晶显示器件。
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