CN108239550B - 液晶组合物及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶组合物及其应用，所述液晶组合物包含：一种或更多种通式Ⅰ‑1和/或Ⅰ‑2和/或Ⅰ‑3的化合物；一种或更多种通式Ⅱ‑1和/或Ⅱ‑2的化合物；一种或更多种通式Ⅲ‑1的化合物；一种或更多种通式Ⅳ‑1和/或Ⅳ‑2的化合物；一种或更多种通式Ⅴ的化合物。本发明所提供液晶组合物具有较低的光学各向异性、较宽的向列相温度范围、较高的清亮点、较大的介电各向异性以及较低的粘度，且功耗较低，适用于液晶显示器件中。

Description

液晶组合物及其应用
技术领域
本发明涉及一种液晶组合物及其应用，尤其是涉及一种具有低粘度、快响应以及较大温宽范围的液晶组合物及其在液晶显示器件中的应用。
技术背景
液晶显示器是一种采用液晶为材料的显示器。液晶是介于固态和液态间的有机化合物。将其加热会变成透明液态，冷却后会变成结晶的混浊固态。在电场作用下，液晶分子会发生排列上的变化，从而影响通过其的光线变化，这种光线的变化通过偏光片的作用可以表现为明暗的变化。就这样，人们通过对电场的控制最终控制了光线的明暗变化，从而达到显示图像的目的。
液晶显示技术领域，近年来技术逐渐成熟，但人们对显示技术的要求也在不断的提高，尤其是在实现宽的工作温度，快速响应，降低驱动电压以降低功耗等方面。液晶材料作为液晶显示器重要的光电子材料之一，对改善液晶显示器的性能发挥重要的作用。
对于液晶显示元件来讲，根据液晶的显示模式分为PC(phase change，相变)、TN(twist nematic，扭曲向列)、STN(super twisted nematic，超扭曲向列)、ECB(electrically controlled birefringence，电控双折射)、OCB(optically compensatedbend，光学补偿弯曲)、IPS(in-plane switching，共面转变)、VA(vertical alignment，垂直配向)等类型。根据元件的驱动方式分为PM型(passive matrix，被动矩阵)和A M型(active matrix，主动矩阵)。PM分为静态(static)和多路(multiplex)等类型。AM分为TFT(thin film transistor，薄膜晶体管)、MIM(metal insulator metal，金属-绝缘层-金属)等类型。
液晶显示器根据其照明光源分为反射式和透射式两种。反射式液晶显示器即是由其前面进入的周遭光线为照明光源的显示器，透射式液晶显示器则设有内建光源。虽然反射式显示器符合低电力消耗的需求，然而其影像往往偏暗而不易观察。当周遭光线的强度不足以用来看清显示器影像时，常启用辅助光源照明，然而其对电池寿命而言是很大的负担。有一种同时具有反射以及穿透双重功能的半透半反式液晶显示器，在反射模式时利用周遭光线运作，而在穿透模式时则利用内建的光源运作，可以克服反射式显示器以及透射式显示器的缺点。
半透半反式液晶显示器在明亮和黑暗条件下均具有极好的可读性，且能耗低，特别适用于电子笔记本、移动电话等手持式设备。通常，半透半反式液晶显示器单元内延迟层相对较厚，同时盒厚的差值总设计为几个微米。延迟R定义为光学双折射Δn和延迟层厚度d的乘积，由于单元内延迟层具有相对较大的厚度以补偿盒厚差值，需要使用具有相对较低的光学双折射的材料。目前，液晶组合物的光学双折射一般≥0.0800，这不能满足半透半反式液晶显示模式的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种液晶组合物，所述液晶组合物具有较低的光学各向异性、高的清亮点、大的介电各向异性、低的阈值电压、良好的低温稳定性、快响应、低功耗以及工作温度范围大等特性。
为了实现上述发明目的，本发明的提供了一种液晶组合物，所述液晶组合物包含：
一种或更多种通式Ⅰ-1、Ⅰ-2和/或Ⅰ-3的化合物
Figure BDA0001190073840000021
一种或更多种通式Ⅱ-1和/或Ⅱ-2的化合物
Figure BDA0001190073840000022
一种或更多种通式Ⅲ-1的化合物
Figure BDA0001190073840000023
一种或更多种通式Ⅳ-1和/或Ⅳ-2的化合物
Figure BDA0001190073840000024
一种或更多种通式Ⅴ的化合物
Figure BDA0001190073840000025
其中，
所述R1、R2、R3、R4、R5和R6相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-12的氟代或未被氟代的烷基或烷氧基、碳原子数为2-12的氟代或未被氟代的烯基或烯氧基；
所述Z表示-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-或单键；
所述环A和环B相同或不同，各自独立地表示1，4-环己基或1，4-亚苯基，其中，1，4-亚苯基中一个或多个H可以被F取代；
所述m和n相同或不同，各自独立地表示0或1，且m和n不同时为0。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述通式Ⅰ-1的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure BDA0001190073840000031
Figure BDA0001190073840000041
明的一些实施方式中，优选地，所述通式Ⅰ-2的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure BDA0001190073840000042
Figure BDA0001190073840000051
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述通式Ⅰ-3的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure BDA0001190073840000052
Figure BDA0001190073840000061
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述通式Ⅱ-1的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure BDA0001190073840000062
Figure BDA0001190073840000071
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述通式Ⅱ-2的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure BDA0001190073840000072
Figure BDA0001190073840000081
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述通式Ⅲ-1的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure BDA0001190073840000082
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述通式Ⅳ-1的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure BDA0001190073840000083
Figure BDA0001190073840000091
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述通式Ⅳ-2的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure BDA0001190073840000092
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；
Figure BDA0001190073840000093
其中，
所述R5和R6相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-12的氟代或未被氟代的烷基或烷氧基、碳原子数为2-12的氟代或未被氟代的烯基或烯氧基。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述通式Ⅴ-1的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure BDA0001190073840000101
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述通式Ⅴ-2的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure BDA0001190073840000102
Figure BDA0001190073840000111
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述通式Ⅴ-3的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure BDA0001190073840000112
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述通式Ⅴ-4的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure BDA0001190073840000113
Figure BDA0001190073840000121
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述通式Ⅰ-1和/或Ⅰ-2和/或Ⅰ-3的化合物占所述液晶组合物总重量的1-55％；所述通式Ⅱ-1和/或Ⅱ-2的化合物占所述液晶组合物总重量的15-45％；所述通式Ⅲ-1的化合物占所述液晶组合物总重量的1-30％；所述通式Ⅳ-1和/或Ⅳ-2的化合物占所述液晶组合物总重量的1-25％；以及所述通式Ⅴ的化合物占所述液晶组合物总重量的1-25％。
在本发明的一些实施方式中，优选地，所述通式Ⅰ-1和/或Ⅰ-2和/或Ⅰ-3的化合物占所述液晶组合物总重量的28-39％；所述通式Ⅱ-1和/或Ⅱ-2的化合物占所述液晶组合物总重量的25-39％；所述通式Ⅲ-1的化合物占所述液晶组合物总重量的2-16％；所述通式Ⅳ-1和/或Ⅳ-2的化合物占所述液晶组合物总重量的9-21％；以及所述通式Ⅴ的化合物占所述液晶组合物总重量的9-15％。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅰ-1的化合物在液晶组合物中起到降低折射率提高清亮点的作用。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅰ-2的化合物在液晶组合物中起到降低折射率提高清亮点的作用。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅰ-3的化合物在液晶组合物中起到降低折射率提高清亮点的作用。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅱ-1的化合物在液晶组合物中起到提高介电各向异性的作用。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅱ-2的化合物在液晶组合物中起到提高介电各向异性的作用。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅲ-1的化合物在液晶组合物中起到降低粘度的作用。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅰ-1的化合物占所述液晶组合物总重量的5-30％，优选为10-20％。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅰ-2的化合物占所述液晶组合物总重量的5-25％，优选为11-21％。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅰ-2的化合物占所述液晶组合物总重量的5-25％，优选为4-5％。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅱ-1的化合物占所述液晶组合物总重量的1-35％，优选为25-33％。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅱ-2的化合物占所述液晶组合物总重量的0-15％，优选为0-6％，更优选为4-6％。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅲ-1的化合物占所述液晶组合物总重量的1-20％，优选为2-16％。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅳ-1的化合物占所述液晶组合物总重量的5-25％，优选为8-21％。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅳ-2的化合物占所述液晶组合物总重量的0-15％，优选为0-5％。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅴ-1的化合物占所述液晶组合物总重量的1-25％，优选为2-6％。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅴ-2的化合物占所述液晶组合物总重量的1-15％，优选为3-8％。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅴ-3的化合物占所述液晶组合物总重量的1-10％，优选为0-6％，更优选为3-6％。
在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅴ-4的化合物占所述液晶组合物总重量的0-10％，优选为0-3％。
本发明通过对上述化合物进行组合实验，通过与对照的比较，确定了包括上述液晶化合物的液晶组合物，具有较低的光学各向异性、较宽的向列相温度范围、较高的清亮点、较大的介电各向异性以及较低的粘度，且功耗较低，适用于液晶显示器件中。
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 BDA0001190073840000141
以如下结构式的化合物为例：
Figure BDA0001190073840000142
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：
Figure BDA0001190073840000151
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。
VHR(初始)是使用TOY06254型液晶物性评价系统测试得；脉冲电压：5V 6HZ，测试温度为60℃，测试单位周期为166.7ms。
V10测试条件：C/1KHZ，JTSB7.0。
向列相温度范围(△T)＝向列相上限温度(Tni)-向列相下限温度(Tcn)。
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
Figure BDA0001190073840000152
Figure BDA0001190073840000161
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
Figure BDA0001190073840000162
Figure BDA0001190073840000171
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
Figure BDA0001190073840000172
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
Figure BDA0001190073840000173
Figure BDA0001190073840000181
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
Figure BDA0001190073840000182
Figure BDA0001190073840000191
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
Figure BDA0001190073840000192
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
Figure BDA0001190073840000193
Figure BDA0001190073840000201
实施例6
按表9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9液晶组合物配方及其测试性能
Figure BDA0001190073840000202
实施例7
按表10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10液晶组合物配方及其测试性能
Figure BDA0001190073840000211
实施例8
按表11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11液晶组合物配方及其测试性能
Figure BDA0001190073840000212
Figure BDA0001190073840000221
实施例9
按表12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12液晶组合物配方及其测试性能
Figure BDA0001190073840000222
Figure BDA0001190073840000231
参照对比例1和2，从以上实施例1至9的测试数据可见，本发明所提供液晶组合物具有较宽的向列相温度范围、较高的清亮点、较大的介电各向异性、较低的光学各向异性以及较低的粘度，且功耗较低，适用于ECB显示模式的液晶显示器件中。
上所述仅是本申请的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请的发明。对于这些实施例的多种修改及组合对于本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制在本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种液晶组合物，包含：
一种或更多种通式Ⅰ-1和I-2和I-3的化合物
Figure FDA0003480858610000011
一种或更多种通式Ⅱ-1和/或Ⅱ-2的化合物
Figure FDA0003480858610000012
一种或更多种通式Ⅲ-1的化合物
Figure FDA0003480858610000013
一种或更多种通式Ⅳ-1和/或Ⅳ-2的化合物
Figure FDA0003480858610000014
一种或更多种通式Ⅴ的化合物
Figure FDA0003480858610000015
其中，
所述通式Ⅰ-1的化合物占所述液晶组合物总重量的5-30％；所述通式Ⅰ-2的化合物占所述液晶组合物总重量的5-25％；所述通式Ⅰ-3的化合物占所述液晶组合物总重量的1-5％；所述通式Ⅱ-1和/或Ⅱ-2的化合物占所述液晶组合物总重量的25-39％；所述通式III-1的化合物占所述液晶组合物总重量的2-11％；所述通式IV-1和/或IV-2的化合物占所述液晶组合物总重量的1-25％；所述通式V的化合物占所述液晶组合物总重量的1-25％；
所述R1、R2、R3、R5、R6相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-12的氟代或未被氟代的烷基或烷氧基、碳原子数为2-12的氟代或未被氟代的烯基或烯氧基；R4表示碳原子数为1-12的氟代或未被氟代的烷基；
所述Z表示-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-；
所述环A和环B相同或不同，各自独立地表示1，4-环己基或1，4-亚苯基，其中，1，4-亚苯基中一个或多个H可以被F取代；
所述m和n相同或不同，各自独立地表示0或1，且m和n不同时为0。
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-1的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure FDA0003480858610000021
Figure FDA0003480858610000031
所述通式Ⅰ-2的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure FDA0003480858610000032
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Ⅰ-3的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure FDA0003480858610000041
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Ⅱ-1的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure FDA0003480858610000051
所述通式Ⅱ-2的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure FDA0003480858610000052
Figure FDA0003480858610000061
5.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-1的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure FDA0003480858610000062
Figure FDA0003480858610000071
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Ⅳ-1的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure FDA0003480858610000072
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-2的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
Figure FDA0003480858610000073
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Ⅴ的化合物选自如下化合物中的一种或多种；
Figure FDA0003480858610000081
其中，
所述R5和R6相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-12的氟代或未被氟代的烷基或烷氧基、碳原子数为2-12的氟代或未被氟代的烯基或烯氧基。
9.一种包含权利要求1-8中任一项所述的液晶组合物的显示器件。
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