CN109135764B - 一种具有负的介电各向异性的液晶组合物及液晶显示器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有负的介电各向异性的液晶组合物及液晶显示器件,所述液晶组合物包含:在所述液晶组合物中的含量≥10wt%的一种或更多种通式Ⅰ的化合物;一种或更多种通式Ⅱ的化合物;以及在所述液晶组合物中的含量≥13wt%的一种或更多种通式Ⅲ的化合物。与现有技术相比,在相同的驱动电压下,本发明的液晶组合物可以使用更少的负的介电各向异性的单体,中性液晶单体含量增高,组合物中液晶分子更容易转动,应用于显示器件中时,会具有更快的响应时间。
Description
技术领域
本发明属于液晶材料领域,具体涉及到一种具有负的介电各向异性的液晶组合物及液晶显示器件。
背景技术
液晶显示元件可以在以钟表、电子计算器为代表的各种家用电器、测定机器、汽车用面板、文字处理机、电脑、打印机、电视等中使用。根据显示模式的类型分为PC(phasechange,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(opticallycompensated bend,光学补偿弯曲)、IPS(in-plane switching,共面转变)、VA(verticalalignment,垂直配向) 等类型。根据元件的驱动方式,液晶显示元件分为PM(passivematrix,被动矩阵)型和 AM(active matrix,主动矩阵)型。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(metalinsulator metal,金属-绝缘层-金属)等类型。TFT的类型有非晶硅(amorphous silicon)和多晶硅(polycrystal silicon)。后者根据制造工艺分为高温型和低温型。液晶显示元件根据光源的类型分为利用自然光的反射型、利用背光的透过型、以及利用自然光和背光两种光源的半透过型。
在这些显示方式中,IPS模式、ECB模式、VA模式或CSH模式等与现在常用的TN 模式或STN模式不同在于,前者使用具有负的介电各向异性的液晶材料。在这些显示方式中,尤其是通过AM驱动的VA型显示,在要求高速且宽视角的显示元件中的应用,其中,最值得期待的是在电视等液晶元件中的应用。
无论何种显示模式均要求所使用的液晶材料具有低的驱动电压、高的响应速度、宽的操作温度范围、介电各向异性的绝对值较大、相转移温度高以及良好的互溶性。人们日益追求液晶显示器件的响应时间,较快的响应时间可以有效地减少画面迟滞效应,可以带来更生动的动态显示画面。
液晶介电各向异性是决定液晶分子在电场中行为的主要参数。设ε∥为平行于分子轴方向上的介电常数,ε⊥为垂直于分子轴方向上的介电常数,常用Δε=ε∥-ε⊥定义液晶介电各向异性的大小,Δε>0的液晶单体称为正性液晶单体,Δε<0的液晶单体称为负性液晶单体,此外,本领域技术人员通常将-0.5<Δε<0.5的液晶单体成为中性液晶单体。
介电各向异性的绝对值大的液晶组合物,一般具有较大的空间位阻,而空间位阻变大则会导致液晶的响应时间偏慢,而当负的介电各向异性的化合物含量较低时,响应时间会加快,但会减弱电场对液晶分子的控制,驱动电压则会上升。因此,在提高响应时间的同时保持合适的驱动电压成为了一个需要解决的问题。
发明内容
发明目的:
针对现有技术的缺陷,本发明的目的在于提供一种可在提高响应时间的同时保持合适的驱动电压的具有负的介电各向异性的液晶组合物,以及包含所述液晶组合物的液晶显示元件。
本发明的技术方案:
本发明的一个方面提供一种具有负的介电各向异性的液晶组合物,所述液晶组合物包含:
在所述液晶组合物中的含量≥10wt%的一种或更多种通式Ⅰ的化合物
一种或更多种通式Ⅱ的化合物
在所述液晶组合物中的含量≥13wt%的一种或更多种通式Ⅲ的化合物
其中,
R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立的表示1-12个碳原子的链烷基或烷氧基、2-12个碳原子的烯基或烯氧基、且前述基团中一个或两个不相邻的 CH2基团可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-代替;
m和n各自独立的表示1或2;
p表示0或1。
优选地,所述通式Ⅰ的化合物在所述液晶组合物中的含量为20-50wt%,更优选地,所述通式Ⅰ的化合物在所述液晶组合物中的含量为25-40wt%。
优选地,所述通式Ⅱ的化合物在所述液晶组合物中的含量为1-20wt%。
优选地,所述通式Ⅲ的化合物在所述液晶组合物中的含量为13-30wt%。
优选地,R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立的表示1-7个碳原子的链烷基或烷氧基、 2-7个碳原子的烯基或烯氧基、且前述基团中一个或两个不相邻的CH2基团可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO- 代替。
进一步优选地,所述通式Ⅰ的化合物选自由如下化合物组成的组:
所述通式Ⅱ的化合物选自由如下化合物组成的组:
所述通式Ⅲ的化合物选自由如下化合物组成的组:
所述通式Ⅲ-1的化合物选自由如下化合物组成的组:
所述通式Ⅲ-2的化合物选自由如下化合物组成的组:
所述通式Ⅲ-3的化合物选自由如下化合物组成的组:
进一步地,所述液晶组合物还包含一种或更多种选自由通式Ⅳ-1、通式Ⅳ-2以及通式Ⅳ-3组成的组的化合物
其中,
R7和R8各自独立的表示1-12个碳原子的链烷基或烷氧基、2-12个碳原子的烯基或烯氧基、且前述基团中一个或两个不相邻的CH2基团可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-代替;
优选地,所述通式Ⅳ的化合物在所述液晶组合物中的含量为30-60wt%,更优选地,所述通式Ⅳ的化合物在所述液晶组合物中的含量为40-55wt%。
优选地,所述通式Ⅳ-1的化合物选自由如下化合物组成的组:
其中,
R71和R81各自独立的表示1-7个碳原子的链烷基或烷氧基、2-7个碳原子的烯基或烯氧基。
更优选地,所述通式Ⅳ-1-1的化合物选自由如下化合物组成的组:
所述通式Ⅳ-1-2的化合物选自由如下化合物组成的组:
所述通式Ⅳ-1-3的化合物选自由如下化合物组成的组:
所述通式Ⅳ-1-4的化合物选自由如下化合物组成的组:
所述通式Ⅳ-2的化合物选自由如下化合物组成的组:
所述通式Ⅳ-3的化合物选自由如下化合物组成的组:
进一步地,所述液晶组合物还包含一种或更多种可聚合化合物。
进一步地,所述可聚合化合物选自由通式Ⅴ组成的组:
其中,
r1表示1、2或3;
r2和r3各自独立的表示0~6的正整数;
r4和r5各自独立的表示0、1、2、3或4;
Z2表示单键、-CH2CH2-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-或-CH=CH-COO-;
Zp1和Zp2相同或不同,各自独立的选自由单键、-O-、-S-、-NH-、-NHCOO-、-OCONH-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CH2CH2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CF=CH-、 -CH=CF-、-CF=CF-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CH2-、-OCH2-、-SCH2-、-CH2S-、 -CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-COO-和-OCO-CH=CH-组成的组;
Y1和Y2各自独立的表示H、卤素、C原子数为1~3的烷基或烷氧基。
优选地,所述通式Ⅴ的化合物在所述液晶组合物中的含量为0-3wt%,更优选地,所述通式Ⅴ的化合物在所述液晶组合物中的含量为0-1wt%,再进一步优选地,所述通式Ⅴ的化合物在所述液晶组合物中的含量为0-0.5wt%,。
进一步优选地,所述通式Ⅴ的化合物选自由如下化合物组成的组:
在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅰ的化合物优选自以下化合物:Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3、Ⅰ-10、Ⅰ-11、Ⅰ-12组成的组。
在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅱ的化合物优选自以下化合物:Ⅱ-2和Ⅱ-14 组成的组。
在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅲ的化合物优选自以下化合物:Ⅲ-1-1、Ⅲ-1-2、Ⅲ-1-5、Ⅲ-5-1和Ⅲ-5-2组成的组。
在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅳ的化合物优选自以下化合物:Ⅳ-1-2-2、Ⅳ -1-1-6、Ⅳ-1-1-10和Ⅳ-1-3-4组成的组。
本发明另一方面提供一种液晶组合物,还包含本领域技术人员已知和文献中描述的一种或多种添加剂。例如,可以加入0-15%多色染料和/或手性掺杂剂。
如下显示优选加入到根据本发明的混合物中的可能掺杂剂。
在本发明的实施方案中,优选所述掺杂剂占所述液晶组合物总重量的0-5%;更优地,所述掺杂剂占所述液晶组合物总重量的0-1%。
如下提及例如可以加入到根据本发明的混合物中的稳定剂。
优选地,所述稳定剂选自如下所示的稳定剂。
在本发明的实施方案中,优选所述稳定剂占所述液晶组合物总重量的0-5%;更优地,所述稳定剂占所述液晶组合物总重量的0-1%;作为特别优选方案,所述稳定剂占所述液晶组合物总重量的0-0.1%。
本发明另一个方面提供一种包含本发明具有负的介电各向异性的液晶组合物的液晶显示器件。
有益效果:
与现有技术相比,在相同的驱动电压下,本发明的液晶组合物可以使用更少的负-介电各向异性的单体,中性液晶单体含量增高,组合物中液晶分子更容易转动,应用于显示器件中时,会具有更快的响应时间。
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:nCCGF,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1,4-亚环己基,G代表 2-氟-1,4-亚苯基,F代表氟取代基。
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 折射率各向异性(589nm,25℃)
Δε 介电各向异性(1KHz,25℃)
Vth(V) 阈值电压(常白模式下,相对对比度为10%的特征电压)
R.T.(ms) 响应时间(液晶分子在电场用下发生偏转所需要的时间、恢复初始状态所需要的时间之和)
其中,
折射率各向异性使用阿贝折光仪在钠光灯(589nm)光源下、25℃测试得。
Δε=ε‖-ε⊥,其中,ε‖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。
Vth的测试条件:4μm液晶盒,DMS505测试,方波测试。
R.T.的测试条件:测试盒为4μm VA型测试盒,电压4V。
加电UV条件:60mw·cm-2@365nm,160ms,Vop=16V
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
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
由对比例1和实施例1可知,在阈值电压基本一致的条件下,本发明的液晶组合物使用了更少的负性液晶单体,具有更快的响应时间。
对比例2
按表4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
由对比例2和实施例2可知,在阈值电压基本一致的条件下,本发明的液晶组合物使用了更少的负性液晶单体,具有更快的响应时间。
对比例3
按表6中所列的各化合物及重量百分数配制成对比例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3
按表7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7液晶组合物配方及其测试性能
由对比例3和实施例3可知,在阈值电压基本一致的条件下,本发明的液晶组合物使用了更少的负性液晶单体,具有更快的响应时间。
对比例4
向对比例1的液晶组合物中加入0.35wt%的V(1)EPGE(1)V,制成对比例4的液晶组合物,其填充于液晶显示器两基板之间,加电UV后,测得R.T.为16.2ms。
实施例4
向实施例1的液晶组合物中加入0.35wt%的V(1)EPGE(1)V,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,加电UV后,测得R.T.为14.6ms。
由对比例4和实施例4可知,在阈值电压基本一致的条件下,本发明的液晶组合物使用了更少的负性液晶单体,具有更快的响应时间。
对比例5
向对比例2的液晶组合物中加入0.30wt%的V(1)EPPE(1)V,制成对比例5的液晶组合物,其填充于液晶显示器两基板之间,加电UV后,测得R.T.为17.5ms。
实施例5
向实施例2的液晶组合物中加入0.30wt%的V(1)EPPE(1)V,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,加电UV后,测得R.T.为15.3ms。
由对比例5和实施例5可知,在阈值电压基本一致的条件下,本发明的液晶组合物使用了更少的负性液晶单体,具有更快的响应时间。
对比例6
向对比例3的液晶组合物中加入0.25wt%的V(1)EPGP3E(1)V,制成对比例6的液晶组合物,其填充于液晶显示器两基板之间,加电UV后,测得R.T.为16.1ms。
实施例6
向实施例3的液晶组合物中加入0.25wt%的V(1)EPGP3E(1)V,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,加电UV后,测得R.T.为15.2ms。
由对比例6和实施例6可知,在阈值电压基本一致的条件下,本发明的液晶组合物使用了更少的负性液晶单体,具有更快的响应时间。
与现有技术相比,在相同的驱动电压下,本发明的液晶组合物可以使用更少的负的介电各向异性的单体,中性液晶单体含量增高,组合物中液晶分子更容易转动,应用于显示器件中时,会具有更快的响应时间。
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 (8)
1.一种具有负的介电各向异性的液晶组合物,其特征在于,所述液晶组合物包含:
在所述液晶组合物中的含量为25-40wt%的一种或更多种通式Ⅰ的化合物
在所述液晶组合物中的含量为1-7wt%的一种或更多种通式Ⅱ的化合物
在所述液晶组合物中的含量≥13wt%的一种或更多种通式Ⅲ的化合物
在所述液晶组合物中的含量为30-60wt%的一种或更多种选自由通式Ⅳ-1、通式Ⅳ-2以及通式Ⅳ-3组成的组的化合物
R7和R8各自独立的表示1-12个碳原子的链烷基或烷氧基、2-12个碳原子的烯基或烯氧基、且前述基团中一个或两个不相邻的CH2基团可以以氧原子不直接相邻的方式被-O-、-CH=CH-、-CO-、-OCO-或-COO-代替;
m和n各自独立的表示1或2;
p表示0或1。
5.根据权利要求1所述的一种具有负的介电各向异性的液晶组合物,其特征在于,所述液晶组合物还包含一种或更多种可聚合化合物。
6.根据权利要求5所述的一种具有负的介电各向异性的液晶组合物,其特征在于,所述可聚合化合物选自由通式Ⅴ的化合物组成的组:
其中,
r1表示1、2或3;
r2和r3各自独立的表示0~6的正整数;
r4和r5各自独立的表示0、1、2、3或4;
Z2表示单键、-CH2CH2-、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-或-CH=CH-COO-;
Zp1和Zp2相同或不同,各自独立的选自由单键、-O-、-S-、-NH-、-NHCOO-、-OCONH-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CH2CH2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CF2CF2-、-CF=CH-、-CH=CF-、-CF=CF-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-、-CH2-、-OCH2-、-SCH2-、-CH2S-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-COO-和-OCO-CH=CH-组成的组;
Y1和Y2各自独立的表示H、卤素、C原子数为1~3的烷基或烷氧基。
8.一种包含权利要求1-7任一项所述具有负的介电各向异性的液晶组合物的液晶显示器件。
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CN109135764A (zh) | 2019-01-04 |
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