CN109212858A - 一种va型液晶显示器件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液晶显示器件，含有自上而下依次叠放设置的上偏光片、上基板、上电极层、上取向层、液晶层、下取向层、下电极层、下基板和下偏光片，所述液晶层包含具有负介电各向异性的液晶组合物，所述液晶组合物至少含有一种或多种通式Ⅰ的化合物。本发明提供的VA型液晶显示器件除了具有视角宽、对比度高的特性外，还具有响应速度快、低温存储性能好等优点，此外，本发明的液晶显示器件中的液晶组合物还具有高的清亮点和低的介电各向异性，有利于降低液晶显示器件的驱动电压，降低功耗。

Description

一种VA型液晶显示器件
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，具体涉及一种VA型液晶显示器件。
背景技术
液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)具有机身薄、省电、无辐射等众多优点，得到了广泛的应用，如液晶电视、移动电话、个人数字助理(PDA)、数字相机、计算机屏幕或笔记本电脑屏幕等，在平板显示领域中占主导地位。
主动式薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor-LCD，TFT-LCD)近年来得到了飞速的发展和广泛的应用。就目前主流市场上的TFT-LCD显示面板而言，可分为三种类型，分别是扭曲向列(Twisted Nematic，TN)或超扭曲向列(Super Twisted Nematic，STN)型、平面转换(In-Plane Switching，IPS)型及垂直配向(Vertical Alignment，VA)型。其中VA型液晶显示器相对其他种类的液晶显示器具有极高的对比度，一般可达到4000-8000，在大尺寸显示(如电视)等方面具有非常广的应用。
VA型液晶显示面板之所以具有极高的对比度是因为在不加电的暗态时，液晶分子垂直于基板表面排列，不产生任何相位差，漏光极低，暗态亮度很小，根据对比度计算公式暗态亮度越低，则对比度越高。为了使VA型液晶显示面板中的液晶分子能够垂直于基板表面排列，需要对液晶分子进行垂直配向处理，现行最为普遍的做法是在上基板及下基板表面的特定区域涂布垂直配向剂(高分子材料聚酰亚胺，Polyimide，PI溶液)，然后将基板在一定温度下进行长时间烘烤，使配向剂中的溶剂被烤干，从而在玻璃基板表面形成PI配向层。如图1所示，传统的VA型液晶显示面板包括：上玻璃基板10、与上玻璃基板10相对设置的下玻璃基板20、夹于上玻璃基板10和下玻璃基板20之间的液晶层40、形成于上玻璃基板10面向下玻璃基板20一侧表面及下玻璃基板20面向上玻璃基板10一侧表面的PI配向层30。由于VA型液晶显示面板采用垂直转动的液晶，液晶分子双折射率的差异比较大，导致大视角下的色偏(color shift)问题比较严重。
为了使VA型液晶显示面板获得更好的广视角特性，改善色偏问题，通常会采取多区域VA技术(multi-domain VA，MVA)，即将一个子像素划分成多个区域，并使每个区域中的液晶在施加电压后倒伏向不同的方向，从而使各个方向看到的效果趋于平均、一致。但是目前的VA型液晶显示装置依然存在一些问题需要解决，例如液晶介质的负介电各向异性的绝对值不够大，导致驱动电压不够低，液晶介质的粘度不够低，导致无法应对快速响应的需求。
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响应速度快、视角宽、对比度高的VA型液晶显示器件。
本发明的技术方案：
本发明的一个方面提供一种液晶显示器件，含有自上而下依次叠放设置的上偏光片、上基板、上电极层、上取向层、液晶层、下取向层、下电极层、下基板和下偏光片，所述液晶层包含具有负介电各向异性的液晶组合物，所述液晶组合物至少含有一种或多种通式Ⅰ的化合物：
其中，
R1和R2各自独立的表示-H、-F、含有1-12个碳原子的烷基或烷氧基、含有2-12个碳原子的烯基或烯氧基、-OR5OR6、其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一个或多个H可以被F取代，且R1和R2中至少一个为-OR5OR6；
R5和R6各自独立的表示含有1-12个碳原子的烷基或含有2-12个碳原子的烯基；
Z1、Z2和Z3各自独立的表示单键、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-或-CH2CH2-；
L1和L2各自独立的表示-F、-Cl、-CN或-NCS；
环和环各自独立的表示其中，中一个或多个-CH2-可被-O-替代，中一个或多个H可以被卤素取代；
n1和n2各自独立的表示0、1、2或3，且当n1为2或3时，环可以相同或不同，Z1可以相同或不同；当n2为2或3时，环可以相同或不同，Z2可以相同或不同。
进一步的，所述上电极层和下电极层的每个像素上均设有细条状的镂空条；所述镂空条包括横向镂空条和纵向镂空条，横向镂空条和竖向镂空条相互间隔设置，并呈规则排列；上电极层的镂空条与下电极层的镂空条的尺寸和排布方式完全一致，但在镜像投影方向上存在位置偏移。
进一步的，所述上电极层的镂空条与下电极层的镂空条均为全镂空，宽度为8-12μm。
进一步的，所述横向镂空条和竖向镂空条呈矩阵排列，且所述横向镂空条和竖向镂空条之间的夹角为90°-110°。
进一步的，所述上电极层的镂空条与下电极层的镂空条之间的位置偏移间距为23-27μm。
进一步的，所述上取向层和下取向层的预倾角为85°-90°。
优选的，所述通式Ⅰ的化合物选自如下化合物组成的组：
其中，
环表示且当n1为1时，环表示当n1为2或3时，至少一个环表示
L6、L7、L8和L9各自独立的表示-H或-F；
o表示1或2；
p和q各自独立的表示0或1。
进一步优选的，所述通式Ⅰ-1的化合物选自如下化合物组成的组：
所述通式Ⅰ-2的化合物选自如下化合物组成的组：
其中，
R11和R21各自独立的表示-H、-F、含有1-7个碳原子的烷基或烷氧基、含有2-7个碳原子的烯基或烯氧基、-OR51OR61、其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一个或多个H可以被F取代，且R11和R21中至少一个为-OR51OR61；
R51和R61各自独立的表示含有1-10个碳原子的烷基或含有2-10个碳原子的烯基。
再进一步的，所述Ⅰ-1-1的化合物选自如下化合物组成的组：
所述Ⅰ-1-2的化合物选自如下化合物组成的组：
所述Ⅰ-1-3的化合物选自如下化合物组成的组：
所述Ⅰ-1-4的化合物选自如下化合物组成的组：
所述Ⅰ-1-5的化合物选自如下化合物组成的组：
所述Ⅰ-1-6的化合物选自如下化合物组成的组：
所述Ⅰ-1-7的化合物选自如下化合物组成的组：
所述Ⅰ-1-8的化合物选自如下化合物组成的组：
所述Ⅰ-1-9的化合物选自如下化合物组成的组：
所述Ⅰ-1-10的化合物选自如下化合物组成的组：
所述Ⅰ-1-11的化合物选自如下化合物组成的组：
所述Ⅰ-1-12的化合物选自如下化合物组成的组：
所述Ⅰ-2-1的化合物选自如下化合物组成的组：
所述Ⅰ-2-2的化合物选自如下化合物组成的组：
所述Ⅰ-2-3的化合物选自如下化合物组成的组：
所述Ⅰ-2-4的化合物选自如下化合物组成的组：
所述Ⅰ-2-5的化合物选自如下化合物组成的组：
进一步的，所述液晶组合物还包括至少一种通式Ⅱ和/或通式Ⅲ的化合物：
其中，
R3和R4各自独立的表示-H、-F、含有1-12个碳原子的烷基或烷氧基、含有2-12个碳原子的烯基或烯氧基、其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一个或多个H可以被F取代；
R5和R6各自独立的表示H、含有1-12个碳原子的烷基或烷氧基、含有2-12个碳原子的烯基或烯氧基；
Z3表示单键、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-或-CH2CH2-；
L3和L4各自独立的表示-F、-Cl、-CN或-NCS；
环表示其中，中一个或多个-CH2-可被-O-替代，中一个或多个H可以被卤素取代；
环和环各自独立的表示
n3表示0、1、2或3，且当n1为2或3时，环可以相同或不同，Z3可以相同或不同；
n4表示0或1；
r表示1、2或3，且当r为2或3时，环可以相同或不同。
优选的，所述通式Ⅱ的化合物选自如下化合物组成的组：
其中，
R31和R41各自独立的表示-H、-F、含有1-7个碳原子的烷基或烷氧基、含有2-7个碳原子的烯基或烯氧基、其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一个或多个H可以被F取代。
所述通式Ⅲ的化合物选自如下化合物组成的组：
其中，R71及R81各自独立的表示H、含有1-7个碳原子的烷基或烷氧基、含有2-7个碳原子的烯基或烯氧基。
在本发明的一些实施方案中，优选的，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：
所述通式Ⅲ-4的化合物选自由如下化合物组成的组：
所述通式Ⅲ-5的化合物选自由如下化合物组成的组：
所述通式Ⅲ-6的化合物选自由如下化合物组成的组：
所述通式Ⅲ-7的化合物选自由如下化合物组成的组：
所述通式Ⅲ-8的化合物选自由如下化合物组成的组：
所述通式Ⅲ-9的化合物选自由如下化合物组成的组：
所述通式Ⅲ-10的化合物选自由如下化合物组成的组：
所述通式Ⅲ-11的化合物选自由如下化合物组成的组：
所述通式Ⅲ-12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的化合物占所述液晶组合物总重量的10-80％，所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的10-80％，所述通式Ⅲ的化合物占所述液晶组合物总重量的10-80％。
进一步的，在本发明的一些实施方案中，所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的10-50％，所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的10-50％，所述通式Ⅲ的化合物占所述液晶组合物总重量的10-50％。
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，可以加入占所述液晶组合物总重量的0-15％的多色染料和/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％。
本发明另一方面还提供一种包含上述液晶组合物的液晶显示器件。
有益效果：
与现有技术相比，本发明提供的VA型液晶显示器件除了具有视角宽、对比度高的特性外，还具有响应速度快、低温存储性能好等优点，此外，本发明的液晶显示器件中的液晶组合物还具有高的清亮点和低的介电各向异性，有利于降低液晶显示器件的驱动电压，降低功耗。
附图说明
图1为传统的VA型液晶显示面板的结构示意图；
图2为本发明的VA型液晶显示器件的结构示意图；
图3为本发明的VA型液晶显示器件的上、下电极的同一个镜像像素的结构示意图。
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。
以下各实施方案所采用的液晶显示器均为VA-TFT型液晶显示设备，盒厚d＝4μm，由偏振器(偏光片)、基板、电极层等部分构成。该显示设备为常白模式，即没有电压差施加于行和列电极之间时，观察者观察到白色的像素颜色。基板上的上下偏振片轴彼此成90度角。在两基片之间的空间充满液晶介质。
为简要说明起见，本发明的液晶显示器件如图2所示，含有自上而下依次叠放设置的上偏光片1、上基板2、上电极层3、上取向层4、液晶层5、下取向层6、下电极层7、下基板8和下偏光片9，所述液晶层5包含具有负介电各向异性的液晶组合物。
为了能扩大显示器的显示视角范围，本发明的上电极层和下电极层的同一像素被均匀分布的多个细条状镂空条所分割，如图3所示，即上电极层和下电极层的每个像素上均设有细条状的镂空条；所述镂空条包括横向镂空条和纵向镂空条，横向镂空条和竖向镂空条相互间隔设置，并呈规则排列；上电极层的镂空条与下电极层的镂空条的尺寸和排布方式完全一致，但在镜像投影方向上存在位置偏移。
所述上电极层的镂空条和下电极层的镂空条可以为半镂空状，即镂空条并非贯通整个电极层，但为了降低加工难度和提高性能，上电极层和下电极层上的镂空条为全镂空状，即镂空条贯通整个电极层，本发明的镂空条的宽度D优选为8-12μm。
横向镂空条和竖向镂空条的排布方式可以为矩阵排列、环状排列、回字形排列或其他规则的排列方式，优选呈矩阵排列，且所述横向镂空条和竖向镂空条之间的夹角α为90°-110°，优选100°。
对于整个显示器件而言，上电极层上的一个像素与下电极层上的一个像素在镜像上相对应。每个对应的像素，上电极层上的镂空图案与下电极层的镂空图案完全一致，即镂空条的尺寸规格和排布方式完全一致。但是，镂空图案在镜像投影方向上不重合，即上电极层上的镂空图案和下电极层的镂空图案之间存在一定的位置偏移，优选的，所述上电极层的镂空条与下电极层的镂空条之间的位置偏移间距为23-27μm。
此外，所述上取向层和下取向层的预倾角为85°-90°。
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代表环己烷基，G代表2-氟-1,4-亚苯基，F代表氟。
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 光学各向异性(589nm，25℃)
Δε 介电各向异性(1KHz，25℃)
t-30℃ 低温储存时间(在-30℃下)
γ1 旋转粘度(mPa.s，25℃)
其中，
光学各向异性使用阿贝折光仪在钠光灯(589nm)光源下、25℃测试得到；
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。
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，其填充于本发明的液晶显示器件之间进行性能测试，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，其填充于本发明的液晶显示器件之间进行性能测试，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2
按表4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，其填充于本发明的液晶显示器件之间进行性能测试，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3
按表5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，其填充于本发明的液晶显示器件之间进行性能测试，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4
按表6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，其填充于本发明的液晶显示器件之间进行性能测试，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5
按表7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，其填充于本发明的液晶显示器件之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表7液晶组合物配方及其测试性能
为了突出本发明的液晶显示器件与液晶组合物相结合的有益效果，发明人选取和本发明实施例体系相近的对比例，通过以上对比例1、实施例1-5可以看出，包含本发明通式Ⅰ的液晶组合物可以显著的提高液晶显示器件的响应速度和低温存储性能，同时还具有高的清亮点和低的介电各向异性。
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 (11)

1.一种液晶显示器件，其特征在于，含有自上而下依次叠放设置的上偏光片、上基板、上电极层、上取向层、液晶层、下取向层、下电极层、下基板和下偏光片，所述液晶层包含具有负介电各向异性的液晶组合物，所述液晶组合物至少含有一种或多种通式Ⅰ的化合物：
其中，
R1和R2各自独立的表示-H、-F、含有1-12个碳原子的烷基或烷氧基、含有2-12个碳原子的烯基或烯氧基、-OR5OR6、其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一个或多个H可以被F取代，且R1和R2中至少一个为-OR5OR6；
R5和R6各自独立的表示含有1-12个碳原子的烷基或含有2-12个碳原子的烯基；
Z1、Z2和Z3各自独立的表示单键、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-或-CH2CH2-；
L1和L2各自独立的表示-F、-Cl、-CN或-NCS；
环和环各自独立的表示其中，中一个或多个-CH2-可被-O-取代，中一个或多个H可以被卤素取代；
n1和n2各自独立的表示0、1、2或3，且当n1为2或3时，环可以相同或不同，Z1可以相同或不同；当n2为2或3时，环可以相同或不同，Z2可以相同或不同。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，上电极层和下电极层的每个像素上均设有细条状的镂空条；所述镂空条包括横向镂空条和纵向镂空条，横向镂空条和竖向镂空条相互间隔设置，并呈规则排列；上电极层的镂空条与下电极层的镂空条的尺寸和排布方式完全一致，但在镜像投影方向上存在位置偏移。
3.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于，所述上电极层的镂空条与下电极层的镂空条均为全镂空，宽度为8-12μm。
4.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于，所述横向镂空条和竖向镂空条呈矩阵排列，且所述横向镂空条和竖向镂空条之间的夹角α为90°-110°。
5.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于，所述上电极层的镂空条与下电极层的镂空条之间的位置偏移间距为23-27μm。
6.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述上取向层和下取向层的预倾角为85°-90°。
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Ⅰ的化合物选自如下化合物组成的组：
其中，
环表示且当n1为1时，环表示当n1为2或3时，至少一个环表示
L6、L7、L8和L9各自独立的表示-H或-F；
o表示1或2；
p和q各自独立的表示0或1。
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Ⅰ-1的化合物选自如下化合物组成的组：
所述通式Ⅰ-2的化合物选自如下化合物组成的组：
其中，
R11和R21各自独立的表示-H、-F、含有1-7个碳原子的烷基或烷氧基、含有2-7个碳原子的烯基或烯氧基、-OR51OR61、其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一个或多个H可以被F取代，且R11和R21中至少一个为-OR51OR61；
R51和R61各自独立的表示含有1-10个碳原子的烷基或含有2-10个碳原子的烯基。
9.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物还包括至少一种通式Ⅱ和/或通式Ⅲ的化合物：
其中，
R3和R4各自独立的表示-H、-F、含有1-12个碳原子的烷基或烷氧基、含有2-12个碳原子的烯基或烯氧基、其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一个或多个H可以被F取代；
R5和R6各自独立的表示H、含有1-12个碳原子的烷基或烷氧基、含有2-12个碳原子的烯基或烯氧基；
Z3表示单键、-COO-、-OCO-、-CH2O-、-OCH2-或-CH2CH2-；
L3和L4各自独立的表示-F、-Cl、-CN或-NCS；
环表示其中，中一个或多个-CH2-可被-O-替代，中一个或多个H可以被卤素取代；
环和环各自独立的表示
n3表示0、1、2或3，且当n1为2或3时，环可以相同或不同，Z3可以相同或不同；
n4表示0或1；
r表示1、2或3，且当r为2或3时，环可以相同或不同。
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Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的10-80％，所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的10-80％，所述通式Ⅲ的化合物占所述液晶组合物总重量的10-80％。
11.根据权利要求10所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的10-50％，所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的10-50％，所述通式Ⅲ的化合物占所述液晶组合物总重量的10-50％。
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