CN108822871B - 一种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，包括通式Ⅱ‑B所示化合物、至少一种通式I所示化合物和至少一种通式Ⅲ所示化合物，其中，R1和R2各自独立地表示碳原子数为1‑5的直链烷基；R3和R4各自独立地表示碳原子数为1‑10的烷基、氟取代的碳原子数为1‑10的烷基、碳原子数为1‑10的烷氧基、氟取代的碳原子数为1‑10的烷氧基、碳原子数为2‑10的链烯基、氟取代的碳原子数为2‑10的链烯基、碳原子数为2‑8的链烯氧基、氟取代的碳原子数为2‑8的链烯氧基，或上述基团中的一个或多个不连续的亚甲基被环戊基、环丁基、环丙基或氧替代后形成的基团。所述液晶组合物应用于液晶显示元器件能实现快速响应。

Description

一种液晶组合物及其应用
技术领域
本发明涉及液晶材料技术领域，尤其涉及一种液晶组合物及其应用。
背景技术
目前，液晶化合物的应用范围拓展的越来越广，其可应用于多种类型的显示器、电光器件、传感器中。用于上述显示领域的液晶化合物的种类繁多，其中向列相液晶应用最为广泛，向列相液晶已经应用在无源TN、STN矩阵显示器和具有TFT有源矩阵的系统中。对于薄膜晶体管技术(TFT-LCD)应用领域，近年来市场虽然已经非常巨大，技术也逐渐成熟，但人们对显示技术的要求也在不断提高，尤其是在实现快速响应，降低驱动电压以降低功耗等方面。
液晶化合物的粘度，尤其是旋转粘度γ1直接影响液晶加电后的响应时间，不管是上升时间(ton)还是下降时间(toff)，都与液晶的旋转粘度γ1成正比关系。上升时间(ton)由于与液晶盒和驱动电压有关，可以通过加大驱动电压的方法与降低液晶盒盒厚来调节；而下降时间(toff)与驱动电压无关，主要是与液晶的弹性常数与液晶盒盒厚有关，盒厚的下降会降低下降时间，而不同显示模式下，液晶分子的运动方式不一样，TN、IPS、VA三种模式的下降时间(toff)分别与平均弹性常数K、扭曲弹性常数、弯曲弹性常数成反比关系。依照液晶连续体理论，各种不同的液晶在外力(电场、磁场)作用下发生形变后，会通过分子间的相互作用，“回弹”回原来的形状；同样的，液晶也是由于分子间的相互作用力形成“粘度”。
因此液晶的粘度与液晶分子结构密切相关，但是现有的单一的液晶化合物很难满足实现快速响应对粘度的要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种液晶组合物，通过将多种不同的液晶化合物组合，各组分间协同作用，得到具有理想粘度的液晶组合物。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种液晶组合物，包括通式Ⅱ-B所示化合物、至少一种通式I所示化合物和至少一种通式Ⅲ所示化合物，
Figure BDA0001673532380000021
其中，R1和R2各自独立地表示碳原子数为1-5的直链烷基；
R3和R4各自独立地表示碳原子数为1-10的烷基、氟取代的碳原子数为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基、氟取代的碳原子数为1-10的烷氧基、碳原子数为2-10的链烯基、氟取代的碳原子数为2-10的链烯基、碳原子数为2-8的链烯氧基、氟取代的碳原子数为2-8的链烯氧基，或上述基团中的一个或多个不连续的亚甲基被环戊基、环丁基、环丙基或氧替代后形成的基团。
上述技术方案中，通式I所示化合物具有与其它液晶良好的互溶性，相对于传统使用多类负介电单晶组合的方式使配方组成更简单，而且提供较强负介电各向异性的同时还提供了较大的折射率各向异性，使得可以大量应用低粘度但低折射率的通式Ⅱ-B所示中性溶剂单晶，以及较为低成本的高清亮点通式Ⅲ所示单晶构成性能优异的组合物。所得液晶组合物具有较低的旋转粘度，使其应用于液晶显示元器件时能实现快速响应，并且具有理想的介电各向异性、光学各向异性和清亮点，是一种优良的液晶材料。优选地，所述通式Ⅱ-B所示化合物的含量为1wt％-40wt％，所述通式I所示化合物的含量为20wt％-60wt％，所述通式Ⅲ所示化合物的含量为1wt％-40wt％。
优选地，所述液晶组合物还包括通式Ⅱ-A所示化合物，其含量为1wt％-12wt％，且所述通式Ⅱ-A所示化合物与所述通式Ⅱ-B所示化合物的总含量小于等于40wt％。
Figure BDA0001673532380000031
优选地，所述液晶组合物还包括至少一种通式Ⅳ所示化合物，
Figure BDA0001673532380000032
其中，R5和R6各自独立地表示碳原子数为1-5的直链烷基或碳原子数为2-5的直链烯基。
优选地，所述液晶组合物还包括至少一种通式Ⅴ所示化合物，
Figure BDA0001673532380000033
其中，R7和R8各自独立地表示碳原子数为1-5的直链烷基或碳原子数为2-5的直链烯基。
上述技术方案中，加入通式Ⅳ所示联苯结构化合物，可以有效提升体系的清亮点和光学各向异性。加入通式Ⅴ所示单氟取代三联苯结构化合物，可以有效降低液晶组合物的旋转粘度。
优选地，所述通式Ⅳ所示化合物的含量为1wt％-20wt％。
优选地，所述通式Ⅴ所示化合物的含量为1wt％-30wt％。
优选地，所述通式I所示化合物选自式I-1至I-5所示化合物中的一种或多种。其中R1或R2为-OC2H5时，通式I所示化合物具有最佳的相变温度与粘度的平衡，综合性能最佳。
Figure BDA0001673532380000034
Figure BDA0001673532380000041
优选地，所述通式Ⅲ所示化合物选自式Ⅲ-1至Ⅲ-4所示化合物中的一种或多种，其中，R31和R41各自独立地表示碳原子数为1-5的直链烷基。特定的烯键位置使分子具有更好的长宽比而获取更高的清亮点。
Figure BDA0001673532380000042
优选地，所述通式Ⅳ所示化合物选自式Ⅳ-1至Ⅳ-3所示化合物中的一种或多种，其中，R51和R61各自独立地表示碳原子数为1-5的直链烷基。特定的烯键位置使分子具有更好的长宽比而获取更高的清亮点。
Figure BDA0001673532380000043
优选地，所述通式Ⅴ所示化合物选自式Ⅴ-1至Ⅴ-3所示化合物中的一种或多种，其中，R71和R81各自独立地表示碳原子数为1-5的直链烷基。特定的烯键位置使分子具有更好的长宽比而获取更高的清亮点。
Figure BDA0001673532380000044
优选地，所述液晶组合物由25wt％-40wt％所述通式I所示化合物、5wt％-12wt％所述通式Ⅱ-A所示化合物、10wt％-28wt％所述通式Ⅱ-B所示化合物、5wt％-30wt％所述通式Ⅲ所示化合物和5wt％-20wt％所述通式Ⅴ所示化合物组成。
优选地，所述液晶组合物由20wt％-40wt％所述通式I所示化合物、5wt％-12wt％所述通式Ⅱ-A所示化合物、10wt％-28wt％所述通式Ⅱ-B所示化合物、5wt％-30wt％所述通式Ⅲ所示化合物、5wt％-20wt％所述通式Ⅳ所示化合物和5wt％-20wt％所述通式Ⅴ所示化合物组成。
上述液晶组合物可采用本领域常规方法进行制备。一种是先将每一种单一组分溶解在有机溶剂中，如丙酮、氯仿或甲醇等，然后将溶解在有机溶剂中的各组分混合，脱除溶剂得到液晶组合物；另一种是将液晶组合物中含量较小的组分在高温下溶解在含量较大的组分中，从而得到液晶组合物。
本发明还提供上述液晶组合物在液晶显示元器件中的应用。
所述液晶显示元器件为有源矩阵显示元器件或无源矩阵显示元器件。尤其是FFS显示器、IPS显示器或MVA/PVA/PSVA构型的VA型显示器。
本发明相对于现有技术具有的有益效果：
本发明的液晶组合物在25℃下的旋转粘度γ1为40-80mPa·S，相对于当前90mPa·S有明显的优势，较低的旋转粘度使得本发明的液晶组合物应用于液晶显示元器件时能实现16mS快速响应，本发明的液晶组合物还具有理想的介电各向异性、光学各向异性和清亮点，是一种优良的液晶材料。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中所用的原材料如无特别说明，均能从公开商业途径获得。
在以下实施例中，采用缩写来表示液晶组合物中各化合物的结构式，各化合物所含基团与缩写中代码对应关系如表1所示，其中m为自然数，代表结构式中直链烷基的C原子数。
表1各化合物所含基团与缩写中代码对应关系
Figure BDA0001673532380000061
例如：
Figure BDA0001673532380000062
缩写为2OPYO3，
Figure BDA0001673532380000063
缩写为V2CPP1。
在以下实施例的性能测试中，各测试项目如表2所示。
表2性能测试具体项目
测试项目 符号 测试仪器或方法
清亮点温度(℃) Cp DSC
光学各项异性(589nm，20℃) Δn 阿贝计
介电各向异性(1KHz，25℃) Δε LCR测试仪(CV法)
旋转粘度(mpa·s，20℃) γ<sub>1</sub> 液晶物性测试仪(瞬态电流法)
实施例1
本实施例提供了一种液晶组合物，其各组分及质量百分比如表3所示。
表3实施例1中液晶组合物的组成及性能测试
Figure BDA0001673532380000071
实施例2
本实施例提供了一种液晶组合物，其各组分及质量百分比如表4所示。
表4实施例2中液晶组合物的组成及性能测试
Figure BDA0001673532380000072
Figure BDA0001673532380000081
实施例3
本实施例提供了一种液晶组合物，其各组分及质量百分比如表5所示。
表5实施例3中液晶组合物的组成及性能测试
Figure BDA0001673532380000082
实施例4
本实施例提供了一种液晶组合物，其各组分及质量百分比如表6所示。
表6实施例4中液晶组合物的组成及性能测试
Figure BDA0001673532380000083
Figure BDA0001673532380000091
实施例5
本实施例提供了一种液晶组合物，其各组分及质量百分比如表7所示。
表7实施例5中液晶组合物的组成及性能测试
Figure BDA0001673532380000092
Figure BDA0001673532380000101
实施例6
本实施例提供了一种液晶组合物，其各组分及质量百分比如表8所示。
表8实施例6中液晶组合物的组成及性能测试
Figure BDA0001673532380000102
实施例7
本实施例提供了一种液晶组合物，其各组分及质量百分比如表9所示。
表9实施例7中液晶组合物的组成及性能测试
Figure BDA0001673532380000103
Figure BDA0001673532380000111
上述实施例中的液晶组合物具有较低的旋转粘度γ1，用于液晶显示可以实现16mS的快速响应，尤其是在FFS显示器、IPS显示器或MVA/PVA/PSVA构型的VA型显示器中的应用。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种液晶组合物，其特征在于，包括通式Ⅱ-B所示化合物、至少一种通式Ⅰ所示化合物和至少一种通式Ⅲ所示化合物，
Figure FDA0002587187820000011
R1和R2各自独立地表示碳原子数为1-5的直链烷基；
R3和R4各自独立地表示碳原子数为1-10的烷基、氟取代的碳原子数为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基、氟取代的碳原子数为1-10的烷氧基、碳原子数为2-10的链烯基、氟取代的碳原子数为2-10的链烯基、碳原子数为2-8的链烯氧基、氟取代的碳原子数为2-8的链烯氧基，或上述基团中的一个或多个不连续的亚甲基被环戊基、环丁基、环丙基或氧替代后形成的基团；
其中，所述通式Ⅰ所示化合物选自式Ⅰ-1至Ⅰ-5所示化合物中的一种或多种；
Figure FDA0002587187820000012
所述通式Ⅲ所示化合物选自式Ⅲ-1至Ⅲ-4所示化合物中的一种或多种，
Figure FDA0002587187820000021
其中，R31和R41各自独立地表示碳原子数为1-5的直链烷基；
所述液晶组合物还包括通式Ⅱ-A所示化合物，
Figure FDA0002587187820000022
所述液晶组合物还包括至少一种通式Ⅳ所示化合物；和/或，包括至少一种通式Ⅴ所示化合物，
Figure FDA0002587187820000023
R5、R6、R7和R8各自独立地表示碳原子数为1-5的直链烷基或碳原子数为2-5的直链烯基；
所述通式Ⅳ所示化合物选自式Ⅳ-1至Ⅳ-3所示化合物中的一种或多种，
Figure FDA0002587187820000024
其中，R51和R61各自独立地表示碳原子数为1-5的直链烷基；
所述通式Ⅴ所示化合物选自式Ⅴ-1至Ⅴ-3所示化合物中的一种或多种，
Figure FDA0002587187820000025
Figure FDA0002587187820000031
其中，R71和R81各自独立地表示碳原子数为1-5的直链烷基；
所述液晶组合物由25wt％-40wt％所述通式Ⅰ所示化合物、5wt％-12wt％所述通式Ⅱ-A所示化合物、10wt％-28wt％所述通式Ⅱ-B所示化合物、5wt％-30wt％所述通式Ⅲ所示化合物和5wt％-20wt％所述通式Ⅴ所示化合物组成。
2.根据权利要求1所述的一种液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物由20wt％-40wt％所述通式Ⅰ所示化合物、5wt％-12wt％所述通式Ⅱ-A所示化合物、10wt％-28wt％所述通式Ⅱ-B所示化合物、5wt％-30wt％所述通式Ⅲ所示化合物、5wt％-20wt％所述通式Ⅳ所示化合物和5wt％-20wt％所述通式Ⅴ所示化合物组成。
3.权利要求1或2所述的一种液晶组合物在液晶显示元器件中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述液晶显示元器件为有源矩阵显示元器件或无源矩阵显示元器件。
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