CN112300812A - 一种液晶组合物及液晶显示器件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液晶组合物及液晶显示器件，所述液晶组合物包含至少一种式I所示化合物，至少一种式II所示化合物，至少一种式III所示化合物，至少一种式IV所示化合物以及至少一种式V所示化合物，其中，式III所示化合物包括至少一种式III‑1所示化合物。所述液晶组合物具有快响应、对比度高、较低阈值电压、以及低温存储稳定好等特性中的至少一种特性。本发明的液晶组合物更适用于TN、IPS等显示模式。

Description

一种液晶组合物及液晶显示器件

技术领域

本发明属于液晶材料领域，涉及一种液晶组合物及液晶显示器件。

背景技术

相对于传统的显示器件和显示材料，液晶显示材料具有明显的优点：驱动电压低、功耗微小、可靠性高、显示信息量大、彩色显示、无闪烁、对人体无危害、生产过程自动化、成本低廉、可以制成各种规格和类型的液晶显示器，便于携带等。由于这些优点，液晶显示技术对显示显像领域产生了深刻影响，促进了微电子技术和光电信息技术的发展。液晶材料凭借其良好的光学性能和光电效应，在诸多显示场合获得了广泛应用。

液晶主要用作显示器件中的电介质，因为通过施加的电压可以改变这类物质的光学性能。液晶材料必须具有良好的化学和热稳定性，以及良好的对电场和电磁辐射的稳定性。此外，工业上可用的液晶相要求在合适温度范围内具有液晶介晶相和低粘度。

由于液晶通常作为多种组分的混合物形式使用，所以这些组分之间容易彼此混溶是重要的。其它性能，例如响应速度、介电各向异性和光学各向异性，必须根据液晶盒类型和应用领域而满足各种要求。

影响液晶显示元件的对比度的最主要因素为液晶材料的漏光，而影响漏光的主要因素是光散射(LC Scattering)，而LC Scattering与平均弹性常数K_ave的关系式如下：

LC Scattering∝d·Δn²·(n_e+n_o)²/K_ave，其中，d表示液晶盒盒厚，n_e表示非寻常光折射率，n_o表示寻常光折射率。

由该关系式可知，LC Scattering与K_ave成反比例，在提高K_ave的情况下，可以降低液晶材料的漏光。

此外，对比度(CR)与亮度(L)的关系式如下：

CR＝L₂₅₅/L₀×100％，其中，L₂₅₅为开态亮度，L₀为关态亮度。

可以看出，显著影响CR的应该是L₀的变化关态下，L₀与液晶分子的介电无关，与液晶材料本身的LC Scattering相关，LC Scattering愈小，L₀也愈小，CR从而也就会显著提高。

含有介电各向异性的绝对值大的液晶组合物的液晶显示元件能够降低基础电压值、降低驱动电压，并且能进一步降低消耗电功率。

响应速度对于显示器件是一项重要的参数，响应时间：

τ∝γ₁·d²，其中γ₁为液晶的旋转粘度，d为液晶盒盒厚。

旋转粘度小的液晶组合物可以提高液晶显示元件的响应速度。延迟量Δn·d一定时，具有较高的光学折射异性Δn，显示器件可以做到较小厚度，从而提高响应速度，当液晶显示元件的响应速度快时，其可适用于动画显示。

从液晶材料的制备角度出发，液晶材料的各项性能是互相牵制影响的，某项性能指标的提高可能会使其他性能发生变化。

现有液晶组合物存在较多的对比度不足，响应慢，低温存储不稳定等问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种液晶组合物及液晶显示器件，所述液晶组合物具有快响应、对比度高、较低阈值电压以及低温存储稳定好等特性中的至少一种特性。本发明的液晶组合物更适用于TN、IPS等显示模式。

为达上述技术效果，本发明采用以下技术方案：

本发明目的之一在于提供一种液晶组合物，所述液晶组合物包含至少一种式I所示化合物，至少一种式II所示化合物，至少一种式III所示化合物，至少一种式IV所示化合物以及至少一种式V所示化合物，其中，式III所示化合物包括至少一种式III-1所示化合物；

以及

其中，所述R₁～R₃和R₇分别独立地为氢原子、环丙基、环丁基、环戊基、含1～7个碳原子的烷基、含1～7个碳原子的烷氧基、含2～7个碳原子的烯基或含2～7个碳原子的烯氧基；所述R₅-R₆分别独立地为氢原子、卤代或未卤代的含1～7个碳原子的烷基、卤代或未卤代的含1～7个碳原子的烷氧基、卤代或未卤代的含2～7个碳原子的烯基、或卤代或未卤代的含2～7个碳原子的烯氧基；

所述环A₁、环B₁、环A₂和环B₂分别独立地为1,4-亚环己基或1,3-二噁烷基，且环A₁和环B₁不相同，且环A₂和环B₂中至少一个为1,3-二噁烷基；所述环A₃-A₅、环B₃-B₅以及环C₄分别独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基或至少一个氢原子被卤原子取代的1,4-亚苯基；

所述Z₀和Z₁分别独立地为单键或亚乙基；所述Z₂为单键、亚乙基、亚甲氧基或二氟醚基；所述Z₃-Z₅分别独立地为单键、酯基、亚乙基、亚甲氧基、亚乙烯基、卤代亚乙基或卤代亚乙烯基；

所述L₁-L₇分别独立地为氢原子或氟原子；

所述Y为氟原子、氯原子或三氟甲氧基；

m＝0、1或2，当m为2时，环B₃相同或不同；

n＝0或1；

o＝0或1；

p＝0、1或2，当o为2时，环B₅相同或不同。

本发明中，含1～7个碳原子的烷基可以是碳原子数为1、2、3、4、5、6、7的直链或支链烷基；

含1～7个碳原子的烷氧基可以是碳原子数为1、2、3、4、5、6、7的直链或支链烷氧基；

含2～7个碳原子的烯基可以是碳原子数为2、3、4、5、6、7的直链或支链烯基；

含2～7个碳原子的烯氧基可以是碳原子数为2、3、4、5、6、7的直链或支链烯氧基；

卤代或未卤代的含1～7个碳原子的烷基可以是卤代或未卤代的碳原子数为1、2、3、4、5、6、7的直链或支链烷基；

卤代或未卤代的含1～7个碳原子的烷基可以是卤代或未卤代的碳原子数为1、2、3、4、5、6、7的直链或支链烷氧基；

卤代或未卤代的含2～7个碳原子的烷基可以是卤代或未卤代的碳原子数为2、3、4、5、6、7的直链或支链烯基；

卤代或未卤代的含2～7个碳原子的烷基可以是卤代或未卤代的碳原子数为2、3、4、5、6、7的直链或支链烯氧基。

本发明中，所述液晶组合物选择1,3-二噁烷类单体可增大液晶体系的K值，提高对比度，降低阈值电压，而环数量较低的1,3-二噁烷类单体具有更小的粘度和互溶性，可以提供响应速度的同时改善低温稳定性；联苯类单体能够提供较大的折射率，可降低显示器的盒厚并提高响应速度。本发明使用多种类型的1,3-二噁烷类单体并结合联苯类单体，通过合理调配液晶组合物各组份之间的比例可获得具有快响应、对比度高、较低阈值电压以及低温存储稳定好等特性中的至少一种特性的液晶组合物。

作为本发明优选的技术方案，所述液晶组合物包含通式I的化合物占液晶组合物总重量的1-25％，通式II的化合物占液晶组合物总重量的1-20％，通式III的化合物占液晶组合物总重量的1-25％，通式IV的化合物占液晶组合物总重量的30-80％，通式V的化合物占液晶组合物总重量的1-20％。

其中，式I所示化合物的质量分数可以是2％、5％、8％、10％、12％、15％、18％、20％、22％或24％等，式II所示化合物的质量分数可以是2％、5％、8％、10％、12％、15％或18％等，式III所示化合物的质量分数可以是2％、5％、8％、10％、12％、15％、18％、20％、22％或24％等，式IV所示化合物的质量分数可以是30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％或75％等，式V所示化合物的质量分数可以是2％、5％、8％、10％、12％、15％或18％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述液晶组合物包含通式I的化合物占液晶组合物总重量的1-20％，通式II的化合物占液晶组合物总重量的1-15％，通式III的化合物占液晶组合物总重量的1-20％，通式IV的化合物占液晶组合物总重量的30-70％，通式V的化合物占液晶组合物总重量的1-15％。

作为本发明优选的技术方案，所述液晶组合物包含通式I的化合物占液晶组合物总重量的5-20％，通式II的化合物占液晶组合物总重量的5-15％，通式III的化合物占液晶组合物总重量的5-20％，通式IV的化合物占液晶组合物总重量的35-65％，通式V的化合物占液晶组合物总重量的5-15％。

作为本发明优选的技术方案，所述通式I的化合物为具有如下结构的化合物中的任意一种或至少两种的组合：

其中，R₁具有与上述相同的限定范围。

作为本发明优选的技术方案，通式II的化合物为具有如下结构的化合物中的任意一种或至少两种的组合：

其中，R₂具有与上述相同的限定范围。

作为本发明优选的技术方案，所述通式II的化合物选自通式II-1至通式II-12中的任意一种或至少两种的组合。

更优选地，所述通式II的化合物选自通式II-1、通式II-4、通式II-6、通式II-7、通式II-9、通式II-11和通式II-12中的任意一种或至少两种的组合。

作为本发明优选的技术方案，通式III的化合物为具有如下结构的化合物中的任意一种或至少两种的组合：

其中，R₃具有与上述相同的限定范围。

优选地，通式III-1的化合物占液晶组合物总重量的1-10％，其质量分数可以是2％、4％、5％、6％、8％、10％等。

作为本发明优选的技术方案，通式IV的化合物为具有如下结构的化合物中的任意一种或至少两种的组合：

其中，R₅和R₆具有与上述相同的限定范围。

作为本发明优选的技术方案，所述通式V的化合物为具有如下结构的化合物中的任意一种或至少两种的组合：

其中，R₇表示含1～7个碳原子的烷基、含1～7个碳原子的烷氧基、含2～7个碳原子的烯基或含2～7个碳原子的烯氧基。

作为本发明优选的技术方案，所述液晶组合物还包含至少一种选自式VI-1～VI-5所示化合物；

其中，所述R₈和R₉分别独立地为含1～7个碳原子的烷基、含1～7个碳原子的烷氧基、含2～7个碳原子的烯基或含2～7个碳原子的烯氧基。

作为本发明优选的技术方案，所述液晶组合物中式VI-1～VI-5所示化合物占液晶组合物总重量的0～10％，如0％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％或9％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明目的之二在于提供一种液晶显示器件，所述液晶显示器件包括上述的液晶组合物。

本发明中，各液晶分子中的代码的具体含义如表1所示。

表1

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供一种液晶组合物及液晶显示器件，所述液晶组合物具有快响应、低阈值电压、对比度较高以及低温存储稳定好等特性中的至少一种特性。本发明的液晶组合物更适用于TN、IPS等显示模式。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

以如下结构式的化合物为例对其结构代码进行说明：

该结构式如果用表1所示代码表示，则可以表达为nCPPm，代码中n表示左端烷基的碳原子数，例如n为3，即表示该烷基为-C₃H₇，代码中C表示环己烷基，P表示苯基，m表示右端烷基的碳原子数，例如m为2，即表示该烷基为-C₂H₅。

以下实施例中测试项目的简写代号如下：

Cp 清亮点(向列相-各向同性相的转变温度，℃)

Δn 光学各向异性(589nm，25℃)

Δε 介电各向异性(1KHz，25℃)

K₁₁ 展曲弹性常数

K₂₂ 扭曲弹性常数

K₃₃ 弯曲弹性常数

K_ave 平均弹性常数

γ1 旋转粘度(mPa.s，25℃)

V_th 阈值电压(在10％相对透过率时的特征电压)

LTS 低温存储稳定性

T(穿透率) 光线穿过液晶前后的光强之比。

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；

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；

K₁₁、K₂₂、K₃₃是使用LCR仪和反平行摩擦盒，测试液晶的C-V曲线计算所得，测试条件：7μm反平行摩擦盒，V＝0.1～20V；

(K₁₁+K₂₂+K₃₃)；

γ1(旋转粘度)是使用INSTEC:ALCTIR1测试得到的，测试条件为25±0.5℃，20微米平行盒；

V_th(阈值电压)，测试条件为C/1KHz，VA5.8；

T(穿透率)测试条件：使用DMS 505测试液晶的V-T(穿透率)曲线，测试盒采用正性3.5μm IPS cell，V＝0～20V。

实施例1

本实施例提供一种液晶组合物，其具体组成以及性能参数如表2所示。

表2

实施例2

本实施例提供一种液晶组合物，其具体组成以及性能参数如表3所示。

表3

实施例3

本实施例提供一种液晶组合物，其具体组成以及性能参数如表4所示。

表4

实施例4

本实施例提供一种液晶组合物，其具体组成以及性能参数如表5所示。

表5

实施例5

本实施例提供一种液晶组合物，其具体组成以及性能参数如表6所示。

表6

实施例6

本实施例提供一种液晶组合物，其具体组成以及性能参数如表7所示。

表7

实施例7

本实施例提供一种液晶组合物，其具体组成以及性能参数如表8所示。

表8

对比例1

本对比例提供一种液晶组合物，其具体组成以及性能参数如表10所示。

表10

根据上述测试结果，参照对比例与实施例的对比，本发明所提供的液晶组合物具有低的粘度，低的阈值电压，高的对比度、大的介电，低温存储稳定性好，可用于较小盒厚的显示器件。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包括至少一种式I所示化合物，至少一种式II所示化合物，至少一种式III所示化合物，至少一种式IV所示化合物以及至少一种式V所示化合物，其中，式III所示化合物包括至少一种式III-1所示化合物；

以及

其中，所述R₁～R₃和R₇分别独立地为氢原子、环丙基、环丁基、环戊基、含1～7个碳原子的烷基、含1～7个碳原子的烷氧基、含2～7个碳原子的烯基或含2～7个碳原子的烯氧基；所述R₅-R₆分别独立地为氢原子、卤代或未卤代的含1～7个碳原子的烷基、卤代或未卤代的含1～7个碳原子的烷氧基、卤代或未卤代的含2～7个碳原子的烯基、或卤代或未卤代的含2～7个碳原子的烯氧基；

所述环A₁、环B₁、环A₂和环B₂分别独立地为1,4-亚环己基或1,3-二噁烷基，且环A₁和环B₁不相同，且环A₂和环B₂中至少一个为1,3-二噁烷基；所述环A₃-A₅、环B₃-B₅以及环C₄分别独立地为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、1,4-亚苯基或至少一个氢原子被卤原子取代的1,4-亚苯基；

所述Z₀和Z₁分别独立地为单键或亚乙基；所述Z₂为单键、亚乙基、亚甲氧基或二氟醚基；所述Z₃-Z₅分别独立地为单键、酯基、亚乙基、亚甲氧基、亚乙烯基、卤代亚乙基或卤代亚乙烯基；

所述L₁-L₇分别独立地为氢原子或氟原子；

所述Y为氟原子、氯原子或三氟甲氧基；

m＝0、1或2，当m为2时，环B₃相同或不同；

n＝0或1；

o＝0或1；

p＝0、1或2，当o为2时，环B₅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，所述液晶组合物包含通式I的化合物占液晶组合物总重量的1-25％，通式II的化合物占液晶组合物总重量的1-20％，通式III的化合物占液晶组合物总重量的1-25％，通式IV的化合物占液晶组合物总重量的30-80％，通式V的化合物占液晶组合物总重量的1-20％。

3.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含通式I的化合物占液晶组合物总重量的1-20％，通式II的化合物占液晶组合物总重量的1-15％，通式III的化合物占液晶组合物总重量的1-20％，通式IV的化合物占液晶组合物总重量的30-70％，通式V的化合物占液晶组合物总重量的1-15％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式I的化合物为具有如下结构的化合物中的任意一种或至少两种的组合：

其中，R₁具有与权利要求1-3相同的限定范围。

5.根据权利要求1-4任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式II的化合物为具有如下结构的化合物中的任意一种或至少两种的组合：

其中，所述R₂具有与权利要求1-4相同的限定范围。

6.根据权利要求1-5任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式III的化合物为具有如下结构的化合物中的任意一种或至少两种的组合：

其中，所述R₃具有与权利要求1-5相同的限定范围。

7.根据权利要求1-6任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式IV的化合物为具有如下结构的化合物中的任意一种或至少两种的组合：

其中，所述R₅和R₆具有与权利要求1-6相同的限定范围。

8.根据权利要求1-7任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式V的化合物为具有如下结构的化合物中的任意一种或至少两种的组合：

其中，所述R₇表示含1～7个碳原子的烷基、含1～7个碳原子的烷氧基、含2～7个碳原子的烯基或含2～7个碳原子的烯氧基。

9.根据权利要求1-8任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物还包含至少一种选自式VI-1～VI-5所示化合物；

其中，所述R₈和R₉分别独立地为含1～7个碳原子的烷基、含1～7个碳原子的烷氧基、含2～7个碳原子的烯基或含2～7个碳原子的烯氧基；

优选地，所述液晶组合物中式VI-1～VI-5所示化合物占液晶组合物总重量的0～10％。

10.一种液晶显示器件，其特征在于，所述液晶显示器件包括权利要求1-9任一项所述的液晶组合物。