CN110577834B - 液晶组合物及液晶显示元件、液晶显示器 - Google Patents
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Abstract
一种液晶组合物,含有一种或多种式Ⅰ化合物、一种或多种式Ⅱ化合物、一种或多种式III化合物以及一种或多种式Ⅳ化合物。本发明所提供的液晶组合物具有较低的粘度,可以实现快速响应,同时具有适中的介电各向异性Δε、适宜的光学各向异性Δn、高的对热和光的稳定性。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。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域,具体涉及一种液晶组合物,以及包含该液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器。
背景技术
在LCD的发展过程中,目前LCD用液晶向着响应速度更快,信赖性更好的方向发展,而液晶混合物的高速响应特性来源于其组分的相应物理参数,如旋转粘度γ1、弹性常数(K)等,高的Δn则有助于减小液晶盒的厚度,进而提高响应速度,同时高的清亮点也有助于混晶的组合搭配。由此可以看到,理想的液晶单体应具有低γ1,适当折射率,高清亮点等特征。
为了实现快速响应,高清亮点,高信赖性,高穿透率等特征,在选取单晶时采用将双键引入分子结构的策略,以提高清亮点并保证较低的旋转粘度。在实现高速响应时,高穿透率往往很难达到,因为在提升穿透率的同时,会造成旋转粘度的升高,从而降低响应速度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液晶组合物及包含该液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器,该组合物包含高介电及高清亮点液晶化合物,组分中高清亮点液晶化合物提供高信赖性,指定稀释剂具有快速响应特性。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技术方案。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种液晶组合物,所述液晶组合物包含一种或多种式I化合物、一种或多种式II化合物、一种或多种式III化合物以及一种或多种式IV化合物,
其中,R1、R2、R3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R1、R2所示基团中任意一个或多个CH2可以被环丁基或环丙基替代,R3所示基团中任意一个或多个CH2可以被环戊基、环丁基或环丙基替代;
Z1、Z2各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-CH2O-或-CF2O-;
m、k各自独立地表示1、2或3;
n表示0或1;
X1、X2、X3各自独立地表示H或F;
Y1表示F、三氟甲氧基或者三氟甲基;
所述一种或多种式Ⅰ所示化合物优选为式Ⅰ1-Ⅰ11所示化合物中的一种或多种
其中,R11、R21各自独立地表示碳原子数为1-10的链烷基、氟取代的碳原子数为1-10的链烷基、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。所述一种或多种式Ⅱ所示化合物优选为以下式Ⅱ1-Ⅱ22所示化合物中的一种或多种
其中,R31各自独立地表示碳原子数为1-5的直链烷基;
(F)各自独立地表示H或F。
作为优选方案,所述液晶组合物中,一种或多种式I所示化合物总质量百分比含量为1-20%,一种或多种式II所示化合物总质量百分比含量为1-30%,一种或多种式III所示化合物总质量百分比含量为20-55%,一种或多种式IV所示化合物总质量百分比含量为1-20%。
本发明所提供的液晶组合物还可以包含一种或多种式V所示化合物
其中,R4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;且R4所示基团中中任意一个或多个CH2可以被环戊基、环丁基或环丙基替代;
R5表示F、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;
Z3表示单键、-CH2CH2-或-CH2O-;
r表示0、1、2或3;
所述一种或多种式V所示化合物优选为V1-V16所示化合物中的一种或多种
其中,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R4所示基团中任意一个或多个CH2可以被环戊基、环丁基或环丙基替代;
(F)各自独立地表示H或F。
可选的,本发明所述液晶组合物还可以包含一种或多种式Ⅵ所示的化合物
其中,R6表示碳原子数为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基、碳原子数为2-10的链烯基或碳原子数为3-8的链烯氧基;
R7表示碳原子数为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基、碳原子数为3-10的链烯基或碳原子数为3-8的链烯氧基;
S表示1、2或3。
所述一种或多种式Ⅵ所示化合物优选为Ⅵ1-Ⅵ11所示化合物中的一种或多种
其中,R61各自独立地表示碳原子数为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基、碳原子数为2-10的链烯基或碳原子数为3-8的链烯氧基;
R71各自独立地表示碳原子数为1-10的烷基或碳原子数为3-10的链烯基。
本发明所述液晶组合物还可以包含一种或多种式Ⅶ所示的化合物
其中,R8、R9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,且R8、R9所示基团中任意一个或多个CH2可以被环戊基、环丁基或环丙基替代;
W表示-O-、-S-或-CH2O-。
所述一种或多种式Ⅶ所示化合物优选为Ⅶ1-Ⅶ13所示化合物中的一种或多种
本发明的另一个目的是提供包含上述任意一种液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器;所述显示元件或显示器为有源矩阵显示元件或显示器或无源矩阵显示元件或显示器。
可选的,所述液晶显示元件或液晶显示器优选有源矩阵寻址液晶显示元件或液晶显示器。
可选的,所述有源矩阵显示元件或显示器具体为TN-TFT或IPS-TFT液晶显示元件或显示器。
由于采用了上述技术方案,本发明取得的技术进步在于:
本发明液晶组合物,通过不同类别液晶化合物搭配这一途径,在提高液晶组合物清亮点的同时,信赖性得到提升,并将旋转粘度控制在较低水平,结合负性单体的引入,在最小化牺牲旋转粘度的同时,提高了垂直介电,该液晶组合物将会大幅度提高液晶的显示速度、信赖性以及穿透率。
包含本发明液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器,具有高的光穿透率,使更多的背光穿透液晶显示元件或液晶显示器,从而提高其亮度,降低能源消耗,达到节能降耗的目的。
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。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。
所述方法如无特别说明均为常规方法。
所述原料如无特别说明均能从公开商业途径而得。
所述百分比如无特别说明,均为质量百分比。
液晶化合物也可以称之为液晶单体。
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,Δn=ne-no,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°
K11为扭曲弹性常数,K33为展曲弹性常数,测试条件为:25℃、INSTEC:ALCT-IR1、18微米垂直盒;
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:
CC-Cp-V1
PGUQU-3-F
实施例1:
实施例1提供的液晶组合物,具有较低的粘度,可以实现快速响应,同时具有适中的介电各向异性Δε、适宜的光学各向异性Δn、高的对热和光的稳定性。式Ⅰ所示化合物能够提供液晶组合物高的垂直介电,提高液晶组合物的穿透率。式Ⅱ所示化合物为液晶组合物提供高的清亮点,使液晶组合物具有高的信赖性。式Ⅲ和式Ⅳ所示化合物作为指定的稀释剂,使液晶组合物具有低的旋转粘度,提高响应速度。
实施例2:
实施例2提供的液晶组合物,在实施例1的基础上加入了式Ⅴ所示化合物,式Ⅴ所示化合物能够为液晶组合物提供大的弹性常数和清亮点,提高液晶组合物的穿透率和信赖性。
实施例3:
实施例3提供的液晶组合物,在实施例2的基础上加入了式Ⅵ所示化合物,式Ⅵ所示化合物具有良好的溶解性,并能够为液晶组合物进一步提供大的弹性常数,进一步提高液晶组合物的穿透率。
实施例4:
实施例4提供的液晶组合物,在实施例3的基础上加入了式Ⅶ所示化合物,式Ⅶ所示化合物具有大的垂直介电,能够进一步提高液晶组合物的穿透率。
实施例5:
实施例6:
通过对实施例1液晶组合物中的CC-3-V和CCG-V-F分别进行替换,其余组分不变,得到对比例1-4。对比例1使用相同质量的CCG-3-F替换实施例1中的CCG-V-F,对比例2使用相同质量的CC-4-V替换实施例1中的CC-3-V,对比例3使用相同质量的CC-5-V替换实施例1中的CC-3-V,对比例4使用相同质量的CCG-3-F替换实施例1中的CCG-V-F,相同质量的CC-4-V替换实施例1中的CC-3-V。在相同条件下对实施例1和对比例1-4进行γ1的测试,可以看出,分别对CC-3-V和CCG-V-F做替换后,γ1有不同程度上升,将导致对比例1-4提供的液晶组合物响应速度变慢,因此,在包括式Ⅰ和式Ⅱ的液晶组合物中,CCG-V-F和CC-3-V组合作为指定的稀释剂能够实现降低γ1,提高响应速度的作用。
Claims (2)
1.一种液晶组合物,其特征在于,含有式I-4化合物、式I-5化合物、式II-18化合物、式II-2化合物和式II-19化合物,还含有式III化合物以及式IV化合物,还包括一种或多种式V-3化合物以及一种式V-9化合物和一种式V-11化合物,
R11表示碳原子数为3或5的链烷基;
R21表示碳原子数为2的烷氧基;
R31表示碳原子数为3的直链烷基;
R4表示碳原子数为2或3的烷基;
(F)表示H或F;
所述液晶组合物中,式I-4化合物总质量百分比含量为5%、式I-5化合物总质量百分比含量为3%,式II-18所示化合物的总质量百分比含量为8%,式II-2的总质量百分比含量为9%,式II-19化合物的总质量百分比含量为8%,式III所示化合物总质量百分比含量为40%,式IV所示化合物总质量百分比含量为10%,一种或多种式V-3化合物的总质量百分比含量为8%,一种式V-9化合物的总质量百分比含量为4%,一种式V-11化合物的总质量百分比含量为5%。
2.一种液晶显示元件或液晶显示器,其特征在于,包含权利要求1所述液晶组合物,所述显示元件或显示器为有源矩阵显示元件或显示器或无源矩阵显示元件或显示器。
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