CN109593531A - 一种液晶组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液晶组合物，包含组分A与组分B，所述组分A为式I所示化合物，所述组分B由一种或多种式Ⅱ和/或式Ⅲ所示化合物组成。本液晶组合物具有响应速度快、光学各向异性适中，而且具有对光和热的良好的稳定性，尤其适用于提升液晶显示器件的清亮点暨最高工作温度。

Description

一种液晶组合物
技术领域
本发明属于液晶材料技术领域，具体涉及一种液晶组合物，以及其在液晶显示器中的应用。
背景技术
薄膜晶体管技术(TFT-LCD)应用领域，经过几十年的积累发展，技术逐渐成熟，但人们对显示技术的要求在不断的提高，为了进一步追求画质的优越性，就要求液晶显示器能够实现更快速响应，颜色鲜艳，色域更宽；在节能方面，降低驱动电压以降低功耗，在户外应用，特殊应用环节，希望液晶显示期间的工作温度范围尽可能的宽。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。
液晶的介电性质用介电常数ε来表示。与液晶指向矢平行的电场介电常数用ε∥表示，与液晶指向矢垂直的电场介电常数用ε⊥表示，介电各向异性常数为Δε＝ε∥-ε⊥。若液晶分子极性基团永久偶极距的方向与分子长轴方向一致，液晶分子长轴方向的电子偏移度最大，这样，与分子长轴平行的方向上具有大的偶极距，介电各向异性为正，Δε＞0，这样的液晶叫做正性液晶。若液晶分子极性基团永久偶极距的方向与分子长轴方向垂直，液晶分子短轴方向的电子偏移度最大，这样，与分子长轴垂直的方向上具有小的偶极距，介电各向异性为负，Δε＜0这样的液晶叫做负性液晶。
目前在液晶显示市场，具有竞争力的显示模式主要有，面内切换in-planeswitching,IPS，边缘场切换fringe-field switching，FFS，和垂直排列verticalalignment，VA等显示模式。在这些显示模式中，面内切换IPS和边缘场切换FFS都具有宽视角的特点。当正性液晶用于IPS/FFS显示模式时可以获得快速响应，并且有良好的可靠性；而负性液晶用于IPS/FFS显示模式时可以获得更高的透过率，但是无论哪种模式，都会追求更宽广的工作温度范围即高的液晶清亮点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液晶组合物及包含液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器，该液晶组合物具有较低的粘度，时具有适中的介电各向异性Δε、适中的光学各向异性Δn，包含该液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器具有较宽的向列相温度范围、合适的双折射率各向异性、非常高的电阻率、良好的抗紫外线性能、高电荷保持率以及低蒸汽压等性能，尤其是该液晶组合物具有清亮点高的优势。
为了实现上述有益技术效果，本发明提供了一种液晶组合物，包含组分A与组分B，所述组分A为式I所示化合物
所述组分B由一种或多种式Ⅱ和/或式Ⅲ所示化合物组成
其中，
R1表示碳原子数为1-5的链烷基、碳原子数为1-5的链烷氧基或碳原子数为2-5的链烯基中任意一个或多个不相连的CH2被环戊基、环丁基或环丙基取代的所形成的基团；
R2、R4各自独立地表示为F、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的链烯基、碳原子数为3-8的链烯氧基、氟取代的碳原子数为1-5的烷基、氟取代的碳原子数为1-5的烷氧基、氟取代的碳原子数为2-5的链烯基或氟取代的碳原子数为3-8的链烯氧基；
R3表示碳原子数为1～5的直链烷基、碳原子数为1～5的直链烷氧基或碳原子数为2～5的直链烯基；
Z1、Z2各自独立地表示单键、-CF2O-、-CH2CH2-或-CH2O-；
Z3表示单键或-CF2O-，且当Z3表示单键时，R4表示F、OCF3、OCHF2或OCH2F；
m、n、o、p各自独立地表示0，1或2；
各自独立地表示 和/或中的一种或多种；
表示
所述式Ⅱ所示化合物优选为式Ⅱ1至Ⅱ16所示化合物；所述式Ⅲ所示化合物优选为式Ⅲ1至Ⅲ28所示化合物
其中，
R11各自独立地表示碳原子数为1-6的烷基或原子数为2-6的烯基；
R12各自独立地表示氟原子，碳原子数为1-6的烷氧基；
R21各自独立地环戊基，环戊甲基，环丙基，环丙甲基；
R22各自独立地表示碳原子数为1-6的烷基、原子数为2-6的烯基。
液晶组合物中，所述组分A质量百分比含量优选为1-70％，组分B质量百分比含量优选为5-65％。
所述液晶组合物还可以包含一种或多种式Ⅳ所示化合物
其中，
R5、R6表各自独立地表示F、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3-8的链烯氧基或氟取代的碳原子数为3-8的链烯氧基，且R5，R6不同时为F；
各自独立地表示：
和/或中的一种或两种；
q表示1或2；
Z4、Z5各自独立地表示单键、-CF2O-、-CH2CH2-、-CH2O-。
所述一种或多种式Ⅳ所示化合物优选为式Ⅳ1-Ⅳ24所示化合物
其中，X1、X2各自独立地表示H或F，但在同一分子式中不能同时为F，也不能同时为H；
R5、R6各自独立地表示F、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2-6的链烯基、碳原子数为3-8的链烯氧基或氟取代的碳原子数为3-8的链烯氧基，且R5，R6不同时为F；
(F)表示H或F。
所述液晶组合物还可以包含一种或多种式Ⅴ所示的化合物
其中，
R7、R8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3-8的链烯氧基或氟取代的碳原子数为3-8的链烯氧基；
Z6、Z7各自独立地表示单键、-CH2CH2-或-CH2O-；
r表示1或2；
s表示0或1；
各自独立地表示和/或中的一种或多种。
所述一种或多种式Ⅴ所示的化合物优选为式Ⅴ1-Ⅴ11所示化合物
其中，R7、R8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3-8的链烯氧基或氟取代的碳原子数为3-8的链烯氧基。
本发明液晶组合物还可以包含一种或多种式Ⅵ化合物
其中，
R91、R92各自独立地表示碳原子数1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基或碳原子数为2-5的链烯基；
表示其中一种，且当同时表示时，R91，R92不同时为链烯基。
所述一种或多种式Ⅵ所示的化合物优选为Ⅵ1至Ⅵ3所示化合物
其中，R91、R92表示碳原子数1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基或碳原子数为2-5的链烯基，且Ⅵ1中R91，R92不同时为链烯基。
本发明所述液晶组合物中，为了提升抗UV和抗氧化性能，还可包含添加剂组分S，作为抗氧化、抗紫外添加剂。优选下列结构：
使用了所述液晶化合物、液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器，其特征在于，所述液晶显示元件或液晶显示器为有源矩阵显示元件或显示器，或者无源矩阵；
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。
本发明的液晶组合物可采用将液晶化合物混合的方法进行生产，如在高温下混合不同组分并彼此溶解的方法制备，本发明的液晶组合物也可按照其他常规的制备方法，如采取加热，超声波，悬浮等方式制备。
本说明书中的百分比为质量百分比，温度为摄氏度(℃)，其他符号的具体意义及测试条件如下：
Cp表示液晶清亮点(℃)，DSC定量法测试；
S-N表示液晶的晶态到向列相的熔点(℃)；
Δn表示光学各向异性，no为寻常光的折射率，ne为非寻常光的折射率，测试条件为25±2℃，589nm，阿贝折射仪测试；
Δε表示介电各向异性，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，测试条件为25±0.5℃，20微米平行盒，INSTEC:ALCT-IR1测试；
γ1表示旋转粘度(mPa·s),测试条件为25±0.5℃，20微米平行盒，INSTEC:ALCT-IR1测试；
ρ表示电阻率(Ω·cm)，测试条件为25±2℃，测试仪器为TOYO SR6517高阻仪和LE-21液体电极。
VHR表示电压保持率(％)，测试条件为20±2℃、电压为±5V、脉冲宽度为10ms、电压保持时间16.7ms。测试设备为TOYO Model6254液晶性能综合测试仪。
τ表示响应时间(ms)，的测试仪器为DMS-501，测试条件为25±0.5℃，测试盒为3.3微米IPS测试盒，电极间距和电极宽度均为10微米，摩擦方向与电极夹角为10°。
T(％)表示透过率，T(％)＝100％*亮态(Vop)亮度/光源亮度，测试设备DMS501，测试条件为25±0.5℃，测试盒为3.3微米IPS测试盒，电极间距和电极宽度均为10微米，摩擦方向与电极夹角为10°
本发明申请实施例液晶单体结构用代码表示，液晶环结构、端基、连接基团的代码表示方法见下表(一)、表(二)
表(一)：环结构的对应代码
表(二)：端基与链接基团的对应代码
举例：
VCCV1
C(5)B B(3F)B(3F,5F)CF2OB(3F,4F,5F)
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明：
实施例1
对比例1
将实施例1式I化合物VCCV1替换为常见的3CCV；得到对比例1组合物，测试其Δn[589nm,25℃]：0.129，Cp：79℃，Δε[1KHz,25℃]：7.5，γ1：80mPa.s。
透过清亮点测试数据可以发现，对比例1的清亮点下降了6℃，即高温工作范围下降7％。实施例1相对对比例1在保证其他参数的情况下，清亮点提升了6℃，这是很难做到的。
实施例2
实施例3
实施例4
实施例5
实施例6
实施例7
实施例8
实施例9
实施例10
本发明液晶组合物具有较低的粘度，较好的对光和热的稳定性，适中的折射率，较宽的向列相温度范围，适用于有调节快速响应、宽工作温度范围液晶显示器件的优良特性。

Claims (10)

1.一种液晶组合物，包含组分A与组分B，所述组分A为式I所示化合物
所述组分B由一种或多种式Ⅱ和/或式Ⅲ所示化合物组成
其中，
R1表示碳原子数为1-5的链烷基、碳原子数为1-5的链烷氧基或碳原子数为2-5的链烯基中任意一个或多个不相连的CH2被环戊基、环丁基或环丙基取代的所形成的基团；
R2、R4各自独立地表示为F、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的链烯基、碳原子数为3-8的链烯氧基、氟取代的碳原子数为1-5的烷基、氟取代的碳原子数为1-5的烷氧基、氟取代的碳原子数为2-5的链烯基或氟取代的碳原子数为3-8的链烯氧基；
R3表示碳原子数为1～5的直链烷基、碳原子数为1～5的直链烷氧基或碳原子数为2～5的直链烯基；
Z1、Z2各自独立地表示单键、-CF2O-、-CH2CH2-或-CH2O-；
Z3表示单键或-CF2O-，且当Z3表示单键时，R4表示F、OCF3、OCHF2或OCH2F；
m、n、o、p各自独立地表示0，1或2；
各自独立地表示 和/或中的一种或多种；
表示
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述式Ⅱ所示化合物为式Ⅱ1至Ⅱ16所示化合物；所述式Ⅲ所示化合物为式Ⅲ1至Ⅲ28所示化合物
其中，
R11各自独立地表示碳原子数为1-6的烷基或原子数为2-6的烯基；
R12各自独立地表示氟原子，碳原子数为1-6的烷氧基；
R21各自独立地环戊基，环戊甲基，环丙基，环丙甲基；
R22各自独立地表示碳原子数为1-6的烷基、原子数为2-6的烯基。
3.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，其特征在于，所述组分A质量百分比含量为1-70％，组分B质量百分比含量为5-65％。
4.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含一种或多种式Ⅳ所示化合物
其中，
R5、R6表各自独立地表示F、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3-8的链烯氧基或氟取代的碳原子数为3-8的链烯氧基，且R5，R6不同时为F；
各自独立地表示：
和/或中的一种或两种；
q表示1或2；
Z4、Z5各自独立地表示单键、-CF2O-、-CH2CH2-、-CH2O-。
5.根据权利要求4所述的液晶组合物，其特征在于，所述一种或多种式Ⅳ所示化合物为式Ⅳ1-Ⅳ24所示化合物中的一种或多种
其中，X1、X2各自独立地表示H或F，但在同一分子式中不能同时为F，也不能同时为H；
R5、R6各自独立地表示F、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2-6的链烯基、碳原子数为3-8的链烯氧基或氟取代的碳原子数为3-8的链烯氧基，且R5，R6不同时为F；
(F)表示H或F。
6.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含一种或多种式Ⅴ所示的化合物
其中，
R7、R8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3-8的链烯氧基或氟取代的碳原子数为3-8的链烯氧基；
Z6、Z7各自独立地表示单键、-CH2CH2-或-CH2O-；
r表示1或2；
s表示0或1；
各自独立地表示和/或中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的液晶组合物，其特征在于，所述一种或多种式Ⅴ所示化合物为式Ⅴ1-Ⅴ11所示化合物中的一种或多种
其中，R7、R8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3-8的链烯氧基或氟取代的碳原子数为3-8的链烯氧基。
8.根据权利要求4或6所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物还包含一种或多种式Ⅵ所示化合物
其中，
R91、R92各自独立地表示碳原子数1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基或碳原子数为2-5的链烯基；
表示其中一种，且当同时表示时，R91，R92不同时为链烯基。
9.根据权利要求8所述液晶化合物，其特征在于，所述一种或多种式Ⅵ所示的化合物为式Ⅵ1至Ⅵ3所示化合物中的一种或多种
其中，R91、R92表示碳原子数1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基或碳原子数为2-5的链烯基，且Ⅵ1中R91，R92不同时为链烯基。
10.一种包含权利要求1-9中任一所述液晶化合物、液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器，其特征在于，所述液晶显示元件或液晶显示器为有源矩阵显示元件或显示器，或者无源矩阵。
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