CN108531194A - 一种正负混合的液晶组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种正负混合的液晶组合物及其应用，所述液晶组合物包含：至少一种或多种通式I所代表的化合物、至少一种或多种通式II所代表的化合物、至少一种或多种通式III所代表的化合物以及至少一种或多种通式IV所代表的化合物。本发明所述液晶组合物具有大的垂直介电常数，具有低的平行介电与垂直介电常数的比值，其在IPS或FFS模式显示器中的使用能明显改善液晶显示器的透过率，有效地改善显示效果和降低能耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶组合物，具体地说是一种向列相液晶组合物。
背景技术
目前，LCD产品技术已经成熟，成功地解决了视角、分辨率、色饱和度和亮度等技术难题，其显示性能已经接近或超过CRT显示器。大尺寸和中小尺寸LCD在各自的领域已逐渐占据平板显示器的主流地位。
随着消费者对显示器要求的提升，高解析度面板成为液晶面板的发展方向，随着面板解析度增加，液晶面板的开口率下降，导致亮度急剧下降，为了提升亮度，需要加强背光亮度，进而需要消耗更多的电能用于提升背光亮度。这大大提升了背光的能耗以及降低背光寿命。所以提升液晶面板的透过率成为目前液晶显示的难点。
具体而言，对于IPS(面内转换)和FFS(边缘场效应)模式显示器，降低液晶组合物的ε||/ε⊥(平行介电与垂直介电的比值)可有效地提升液晶显示器的透过率。本发明所提供的液晶组合物有效地降低了液晶组合物的ε||/ε⊥，起到了良好提升透过率的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种正负混合的液晶组合物，所提供的液晶组合物具有大的垂直介电、较高的透过率。所述液晶组合物，包含：至少一种或多种通式I所代表的化合物、至少一种或多种通式II所代表的化合物、至少一种或多种通式III所代表的化合物以及至少一种或多种通式IV所代表的化合物；
所述通式I具体为：
所述通式I中，R1代表C1～C12的直链烷基，其中一个或多个不相邻的CH2可以被O、S或CH＝CH所取代；n代表0或1；
所述通式II具体为：
所述通式II中，R2、R3各自独立地代表C1～C12的直链烷基、烷氧基或C2～C12的直链烯基；A代表反式1,4-环己基或1,4-亚苯基；
所述通式III具体为：
所述通式III中，R4代表C1～C12的直链烷基；R5代表H、C1～C7的直链烷基；
所述通式IV具体为：
所述通式IV中，R6代表C1～C12的直链烷基或C2～C12的直链烯基。
本发明进一步提出的，所述通式I所代表的化合物为含有2-甲基-3,4,5-三氟苯结构与二氟甲氧基桥键的极性化合物，该结构具有大的介电各向异性。
具体地，所述通式I所代表的化合物为式IA、式IB所示结构的一种或多种：
所述式IA、式IB中，R1代表C1～C7的直链烷基；
优选的，所述式IA、式IB中，R1代表C2～C5的直链烷基；
更优选地，所述通式I所代表的化合物选自式IA1～式IA4、式IB1～式IB4所代表的化合物的一种或多种：
进一步优选地，所述通式I为式IA2、IB1、IB2所代表的化合物中的一种或多种，尤其是式IA2、IB2中的一种或两种。
优选地，本发明所提供的液晶组合物包含5～30％质量百分比的通式I所代表的化合物；更优选地，本发明所提供的液晶组合物包含10～15％质量百分比的通式I所代表的化合物。
本发明进一步提出的，所述通式II所代表的化合物含有2，3-二氟苯结构，该结构具有大的垂直介电。
具体的，所述通式II所代表的化合物为式IIA、式IIB所示结构中的一种或多种：
所述式IIA、式IIB中，R2代表C1～C7的直链烷基，R3代表C1～C7的直链烷基或直链烷氧基；
优选的，R2代表C2～C5的直链烷基，R3代表C1～C4的直链烷基或直链烷氧基；
更优选地，所述通式II所代表的化合物选自式IIA1～式IIA20、式IIB1～式IIB24所代表的化合物的一种或几种：
进一步优选地，所述通式II所代表的化合物选自IIA10、IIA13、IIA14、IIA15、IIA16、IIA18、IIB13、IIB14、IIB22中的一种或多种；
尤其优选所述通式II所代表的化合物选自IIA13、IIA14、IIB13、IIB14中的一种或多种；特别优选所述通式II所代表的化合物选自IIA13、IIA14、IIB13、IIB14中的一种或多种。
优选地，本发明所提供的液晶组合物包含15～40％质量百分比的通式II所代表的化合物；更优选地，本发明所提供的液晶组合物包含20～30％质量百分比的通式II所代表的化合物。
本发明进一步提出的，所述通式III所代表的化合物双环结构，该结构具有低的旋转粘度。
具体的，所述通式III所代表的化合物为式IIIA、式IIIB所示结构中的一种或多种：
所述式IIIA、式IIIB中，R4代表C1～C7的直链烷基；
优选地，所述式IIIA、式IIIB中，R4代表C2～C5的直链烷基；
更优选地，所述通式III所代表的化合物选自式IIIA1～式IIIA4、式IIIB1～式IIIB4所代表的化合物的一种或几种：
进一步优选地，所述通式III所代表的化合物选自IIIA2、IIIA4、IIIB1、IIIB2中的一种或多种；尤其优选IIIA2、IIIB2中的一种或两种。
优选地，本发明所提供的液晶组合物包含40～70％质量百分比的通式III所代表的化合物；更优选地，本发明所提供的液晶组合物包含51～57％质量百分比的通式III所代表的化合物。
本发明进一步提出的，所述通式IV中，R6代表C2～C5的直链烷基或C2～C5的直链烯基；
优选地，所述通式IV所代表的化合物选自式IV1～式IV6所代表的化合物中的一种或多种：
更优选地，所述通式IV所代表的化合物选自IV1、IV2、IV4、IV5中的一种或多种；进一步优选地，所述通式IV所代表的化合物选自IV1、IV2中的一种或两种。
优选地，本发明所提供的液晶组合物包含1～15％质量百分比的通式IV所代表的化合物；更优选地，本发明所提供的液晶组合物包含5～9％质量百分比的通式IV所代表的化合物。
本发明进一步提出的，还包含一种或多种通式V所代表的化合物，所述通式V具体为：
所述通式V中，R7代表C1～C12的直链烷基或C2～C12的直链烯基，R8代表C1～C12的直链烷基；B代表反式1,4-环己基或1,4-亚苯基；
优选地，所述通式V所代表的化合物为式VA、式VB所代表的化合物的一种或多种：
所述式VA、式VB中，R7代表C2～C7的直链烷基或直链烯基；R8代表C1～C7的直链烷基；
更优选地，所述式VA、式VB中，R7代表C2～C5的直链烷基或C2～C4直链烯基；R8代表C1～C5的直链烷基；
进一步优选地，所述通式V所代表化合物选自式VA1～式VA18、式VB1～式VB22所代表化合物的一种或多种：
特别优选地，所述通式V所代表的化合物选自VA1、VA8、VA12、VB3、VB12、VB16、VB18中的一种或多种；尤其优选所述通式V所代表的化合物选自VA8、VB12、VB16中的一种或多种。
优选地，本发明所提供的液晶组合物包含0～15％质量百分比的通式V所代表的化合物；更优选地，本发明所提供的液晶组合物包含0～6％质量百分比的通式V所代表的化合物；特别优选地，本发明所提供的液晶组合物包含1～6％质量百分比的通式V所代表的化合物。
本发明进一步提出的，为了使液晶组合物满足不同的需求，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
(1)、5～25％的通式I所代表的化合物；
(2)、10～40％的通式II所代表的化合物；
(3)、30～70％的通式III所代表的化合物；
(4)、1～20％的通式IV所代表的化合物；
(5)、0～20％的通式V所代表的化合物；
或，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
(1)、8～20％的通式I所代表的化合物；
(2)、15～35％的通式II所代表的化合物；
(3)、45～65％的通式III所代表的化合物；
(4)、3～15％的通式IV所代表的化合物；
(5)、0～10％的通式V所代表的化合物；
优选地，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
(1)、10～15％的通式I所代表的化合物；
(2)、20～30％的通式II所代表的化合物；
(3)、51～57％的通式III所代表的化合物；
(4)、5～9％的通式IV所代表的化合物；
(5)、0～6％的通式V所代表的化合物；
或，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
(1)、10～15％的通式I所代表的化合物；
(2)、15～30％的通式II所代表的化合物；
(3)、50～60％的通式III所代表的化合物；
(4)、5～10％的通式IV所代表的化合物；
(5)、1～10％的通式V所代表的化合物；
优选地，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
(1)、12％的通式I所代表的化合物；
(2)、20～26％的通式II所代表的化合物；
(3)、55～57％的通式III所代表的化合物；
(4)、7％的通式IV所代表的化合物；
(5)、1～6％的通式V所代表的化合物；
或，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
(1)、8～20％的通式I所代表的化合物；
(2)、20～35％的通式II所代表的化合物；
(3)、45～60％的通式III所代表的化合物；
(4)、3～13％的通式IV所代表的化合物；
优选地，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
(1)、10～15％的通式I所代表的化合物；
(2)、26～30％的通式II所代表的化合物；
(3)、51～55％的通式III所代表的化合物；
(4)、5～9％的通式IV所代表的化合物。
本发明进一步提出的，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：(1)、12％的通式I所代表的化合物；
(2)、26％的通式II所代表的化合物；
(3)、55％的通式III所代表的化合物；
(4)、7％的通式IV所代表的化合物；
或，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
(1)、12％的通式I所代表的化合物；
(2)、20～30％的通式II所代表的化合物；
(3)、51～57％的通式III所代表的化合物；
(4)、7～11％的通式IV所代表的化合物；
(5)、0～6％的通式V所代表的化合物；
或，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
(1)、10～13％的通式I所代表的化合物；
(2)、20～26％的通式II所代表的化合物；
(3)、55％的通式III所代表的化合物；
(4)、5～9％的通式IV所代表的化合物；
(5)、0～6％的通式V所代表的化合物。
本发明进一步提出的，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
化合物质量百分比
优选地，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
化合物质量百分比
更优选地，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
化合物质量百分比
本发明所提供的液晶组合物通过添加通式II所代表的化合物增加液晶组合物的垂直介电，通过通式I所代表化合物提升介电各项异性，进而得到具有大的垂直介电的液晶组合物，提升液晶显示器透过率，通过通式III所代表的化合物降低组合物的旋转黏度，提升响应时间，添加通式IV所代表的化合物提升液晶组合物的光学各向异性，添加通式V所代表的化合物提升组合物的弹性常数和清亮点。通过各组分的优化组合，进而得到具有快响应的高透过率的液晶组合物。
本发明所述液晶组合物的制备方法无特殊限制，可采用常规方法将两种或多种化合物混合进行生产，如通过在高温下混合不同组分并彼此溶解的方法制备，其中，将液晶组合物溶解在用于该化合物的溶剂中并混合，然后在减压下蒸馏出该溶剂；或者本发明所述液晶组合物可按照常规的方法制备，如将其中含量较小的组分在较高的温度下溶解在含量较大的主要组分中，或将各所属组分在有机溶剂中溶解，如丙酮、氯仿或甲醇等，然后将溶液混合去除溶剂后得到。
本发明的又一目的在于所述的液晶组合物在液晶显示上应用；优选在快响应液晶显示中的应用；更优选在IPS或FFS模式显示器中的应用。本发明所述液晶组合物具有大的垂直介电常数，进而具有低的平行介电与垂直介电常数的比值，其在IPS或FFS模式显示器中的使用能明显改善液晶显示器的透过率，有效地改善显示效果和降低能耗。
附图说明
图1为实施例1与对比例1所述液晶组合物的透过率模拟曲线对比图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
除非另有说明，本发明中百分比为重量百分比；温度单位为摄氏度；△n代表光学各向异性(25℃)；ε∥和ε⊥分别代表平行和垂直介电常数(25℃，1000Hz)；△ε代表介电各向异性(25℃，1000Hz)；γ1代表旋转粘度(mPa.s，25℃)；Cp代表液晶组合物的清亮点(℃)；K11、K22、K33分别代表展曲、扭曲和弯曲弹性常数(pN，25℃)。
以下各实施例中，液晶化合物中基团结构用表1所示代码表示。
表1液晶化合物的基团结构代码
以如下化合物结构为例：
表示为：4CDUQKF
表示为：5CCPUF
以下各实施例中，液晶组合物的制备均采用热溶解方法，包括以下步骤：用天平按重量百分比称量液晶化合物，其中称量加入顺序无特定要求，通常以液晶化合物熔点由高到低的顺序依次称量混合，在60～100℃下加热搅拌使得各组分熔解均匀，再经过滤、旋蒸，最后封装即得目标样品。
以下各实施例中，液晶组合物中各组分的重量百分比及液晶组合物的性能参数见下述表格。
实施例1
表2液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例2
表3液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例3
表4液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例4
表5液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例5
表6液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例6
表7液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例7
表8液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例8
表9液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例9
表10液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例10
表11液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例11
表12液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
对比例1
表13：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
将实施例1与对比例1所得液晶组合物的各性能参数值进行汇总比较，参见表14。
表14：液晶组合物的性能参数比较
经比较可知：与对比例1相比，实施例1提供的液晶组合物具有低的平行介电与垂直介电的比值，所以具有更高的透过率。
对实施例1和对比例1进行透过率模拟得到以下数据表15：
表15.实施例1与对比例1透过率比较
| 实施例1 | 对比例1 | |
| 透过率 | 0.2894 | 0.2688 |
实施例1相对于对比例1的透过率提升7.5％左右。模拟曲线如下图1
由以上实施例可知，本发明所提供的液晶组合物具有大的垂直介电，进而具有更低的平行介电与垂直介电的比值，进一步具有更高的透过率。因此，本发明所提供的液晶组合物适用于的IPS或FFS型TFT液晶显示装置，能够明显提升液晶显示器的透过率，降低背光源的能量损失，特别适用于快响应FFS型TV液晶显示器。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种正负混合的液晶组合物，其特征在于，包含：至少一种或多种通式I所代表的化合物、至少一种或多种通式II所代表的化合物、至少一种或多种通式III所代表的化合物以及至少一种或多种通式IV所代表的化合物；
所述通式I具体为：
所述通式I中，R1代表C1～C12的直链烷基，其中一个或多个不相邻的CH2可以被O、S或CH＝CH所取代；n代表0或1；
所述通式II具体为：
所述通式II中，R2、R3各自独立地代表C1～C12的直链烷基、烷氧基或C2～C12的直链烯基；A代表反式1,4-环己基或1,4-亚苯基；
所述通式III具体为：
所述通式III中，R4代表C1～C12的直链烷基；R5代表H、C1～C7的直链烷基；
所述通式IV具体为：
所述通式IV中，R6代表C1～C12的直链烷基或C2～C12的直链烯基。
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所代表的化合物为式IA、式IB所示结构的一种或多种：
所述式IA、式IB中，R1代表C1～C7的直链烷基；
优选的，所述式IA、式IB中，R1代表C2～C5的直链烷基；
更优选地，所述通式I所代表的化合物选自式IA1～式IA4、式IB1～式IB4所代表的化合物的一种或多种：
进一步优选地，所述通式I为式IA2、IB1、IB2所代表的化合物中的一种或多种，尤其是式IA2、IB2中的一种或两种。
3.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式II所代表的化合物为式IIA、式IIB所示结构中的一种或多种：
所述式IIA、式IIB中，R2代表C1～C7的直链烷基，R3代表C1～C7的直链烷基或直链烷氧基；
优选的，R2代表C2～C5的直链烷基，R3代表C1～C4的直链烷基或直链烷氧基；
更优选地，所述通式II所代表的化合物选自式IIA1～式IIA20、式IIB1～式IIB24所代表的化合物的一种或几种：
进一步优选地，所述通式II所代表的化合物选自IIA10、IIA13、IIA14、IIA15、IIA16、IIA18、IIB13、IIB14、IIB22中的一种或多种；
尤其优选所述通式II所代表的化合物选自IIA13、IIA14、IIB13、IIB14中的一种或多种；特别优选所述通式II所代表的化合物选自IIA13、IIA14、IIB13、IIB14中的一种或多种。
4.根据权利要求1～3任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式III所代表的化合物为式IIIA、式IIIB所示结构中的一种或多种：
所述式IIIA、式IIIB中，R4代表C1～C7的直链烷基；
优选地，所述式IIIA、式IIIB中，R4代表C2～C5的直链烷基；
更优选地，所述通式III所代表的化合物选自式IIIA1～式IIIA4、式IIIB1～式IIIB4所代表的化合物的一种或几种：
进一步优选地，所述通式III所代表的化合物选自IIIA2、IIIA4、IIIB1、IIIB2中的一种或多种；尤其优选IIIA2、IIIB2中的一种或两种。
5.根据权利要求1～4任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式IV中，R6代表C2～C5的直链烷基或C2～C5的直链烯基；
优选地，所述通式IV所代表的化合物选自式IV1～式IV6所代表的化合物中的一种或多种：
更优选地，所述通式IV所代表的化合物选自IV1、IV2、IV4、IV5中的一种或多种；进一步优选地，所述通式IV所代表的化合物选自IV1、IV2中的一种或两种。
6.根据权利要求1～5任一项所述的液晶组合物，其特征在于，还包含一种或多种通式V所代表的化合物，所述通式V具体为：
所述通式V中，R7代表C1～C12的直链烷基或C2～C12的直链烯基，R8代表C1～C12的直链烷基；B代表反式1,4-环己基或1,4-亚苯基；
优选地，所述通式V所代表的化合物为式VA、式VB所代表的化合物的一种或多种：
所述式VA、式VB中，R7代表C2～C7的直链烷基或直链烯基；R8代表C1～C7的直链烷基；
更优选地，所述式VA、式VB中，R7代表C2～C5的直链烷基或C2～C4直链烯基；R8代表C1～C5的直链烷基；
进一步优选地，所述通式V所代表化合物选自式VA1～式VA18、式VB1～式VB22所代表化合物的一种或多种：
特别优选地，所述通式V所代表的化合物选自VA1、VA8、VA12、VB3、VB12、VB16、VB18中的一种或多种；尤其优选所述通式V所代表的化合物选自VA8、VB12、VB16中的一种或多种。
7.根据权利要求1～6任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
(1)、5～25％的通式I所代表的化合物；
(2)、10～40％的通式II所代表的化合物；
(3)、30～70％的通式III所代表的化合物；
(4)、1～20％的通式IV所代表的化合物；
(5)、0～20％的通式V所代表的化合物；
或，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
(1)、8～20％的通式I所代表的化合物；
(2)、15～35％的通式II所代表的化合物；
(3)、45～65％的通式III所代表的化合物；
(4)、3～15％的通式IV所代表的化合物；
(5)、0～10％的通式V所代表的化合物；
优选地，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
(1)、10～15％的通式I所代表的化合物；
(2)、20～30％的通式II所代表的化合物；
(3)、51～57％的通式III所代表的化合物；
(4)、5～9％的通式IV所代表的化合物；
(5)、0～6％的通式V所代表的化合物；
或，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
(1)、10～15％的通式I所代表的化合物；
(2)、15～30％的通式II所代表的化合物；
(3)、50～60％的通式III所代表的化合物；
(4)、5～10％的通式IV所代表的化合物；
(5)、1～10％的通式V所代表的化合物；
优选地，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
(1)、12％的通式I所代表的化合物；
(2)、20～26％的通式II所代表的化合物；
(3)、55～57％的通式III所代表的化合物；
(4)、7％的通式IV所代表的化合物；
(5)、1～6％的通式V所代表的化合物；
或，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
(1)、8～20％的通式I所代表的化合物；
(2)、20～35％的通式II所代表的化合物；
(3)、45～60％的通式III所代表的化合物；
(4)、3～13％的通式IV所代表的化合物；
优选地，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
(1)、10～15％的通式I所代表的化合物；
(2)、26～30％的通式II所代表的化合物；
(3)、51～55％的通式III所代表的化合物；
(4)、5～9％的通式IV所代表的化合物。
8.根据权利要求7所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
(1)、12％的通式I所代表的化合物；
(2)、26％的通式II所代表的化合物；
(3)、55％的通式III所代表的化合物；
(4)、7％的通式IV所代表的化合物；
或，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
(1)、12％的通式I所代表的化合物；
(2)、20～30％的通式II所代表的化合物；
(3)、51～57％的通式III所代表的化合物；
(4)、7～11％的通式IV所代表的化合物；
(5)、0～6％的通式V所代表的化合物；
或，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
(1)、10～13％的通式I所代表的化合物；
(2)、20～26％的通式II所代表的化合物；
(3)、55％的通式III所代表的化合物；
(4)、5～9％的通式IV所代表的化合物；
(5)、0～6％的通式V所代表的化合物。
9.根据权利要求7或8所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
优选地，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
更优选地，所述液晶组合物包含以下质量百分比的化合物：
10.根据权利要求1～9任一项所述的液晶组合物在液晶显示上应用；优选在快响应液晶显示中的应用；更优选在IPS或FFS模式显示器中的应用。
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