CN112940736A - 液晶组合物、液晶显示元件、液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液晶组合物，包含该液晶组合物的液晶显示元件、液晶显示器，属于液晶显示领域。本发明的液晶组合物，包含一种或多种式Ⅰ所示的化合物、一种或多种式Ⅱ所示的化合物、一种或多种式Ⅲ所示的化合物以及一种或多种式Ⅳ所示的化合物，该液晶组合物能够改善残像缺陷，且具有良好的抗紫外、抗高温的特点，良好的低温溶解性同时本发明的液晶组合物具有适中的光学各向异性。

Description

液晶组合物、液晶显示元件、液晶显示器
技术领域
本发明属于液晶显示技术领域，更具体地，涉及液晶组合物及包含该液晶组合物的液晶显示元件、液晶显示器。
背景技术
随着显示技术的发展，液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)等平面显示装置因具有高画质、省电、机身薄及应用范围广等优点，而被广泛的应用于手机、电视、个人数字助理、数字相机、笔记本电脑、台式计算机等各种消费性电子产品，成为显示装置中的主流。人们对液晶平板显示的要求越来越高。因此对液晶平板显示器所用的液晶材料品质特性也提出了更高的要求。
液晶显示器在使用过程中，液晶组合物会不断受到光辐射以及热辐射的影响，同时在液晶显示器或液晶组合物制作过程中，液晶组合物也不可避免的受到光与热的接触，这种光与热接触，尤其是紫外波段的光与高温，会造成液晶分子在杂质方面受到负面影响，从而影响到液晶分子锚定能力的变化，进而影响液晶显示器的显示效果。
因此，提供具有良好的抗紫外、抗高温能力，残像缺陷改善的液晶组合物是本领域亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明人等进行了深入研究，发现了本发明的液晶组合物能够改善残像缺陷，具有良好的抗紫外、抗高温能力，以及良好的低温溶解性。
本发明还提供含有该液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器。
具体地，本发明包含以下内容：
本发明的第一方面，提供一种液晶组合物，其包含：
质量含量9-15％的一种或多种式Ⅰ所示的化合物、一种或多种式Ⅱ所示的化合物、质量含量24-37％的一种或多种式Ⅲ所示的化合物，以及一种或多种式Ⅳ所示的化合物，该液晶组合物清亮点为95℃～101℃，
Figure BDA0002327672760000021
其中，R1、R2、R3各自独立地表示碳原子数为1-5的直链烷基；R4、R5各自独立地表示碳原子数为2-4的直链烯基；(F)表示H或F。
本发明的另一方面，提供一种液晶显示元件或液晶显示器，其包含本发明的液晶组合物，该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、无源矩阵显示元件或显示器。
本发明的液晶组合物具有良好的抗紫外、抗高温能力的特点，能够改善残像缺陷。另外，本发明的液晶组合物具有适中的光学各向异性和良好的低温溶解性。
本发明的液晶显示元件、液晶显示器通过包含本发明的液晶组合物，不存在残像或残像不明显，且具有较宽的向列相温度范围、合适的或较高的光学各向异性、高电压保持率、良好的抗紫外和抗高温性能。
具体实施方式
[液晶组合物]
本发明的液晶组合物，包含：
质量含量9-15％的一种或多种式Ⅰ所示的化合物、一种或多种式Ⅱ所示的化合物、质量含量24-37％的一种或多种式Ⅲ所示的化合物，以及一种或多种式Ⅳ所示的化合物，该液晶组合物的清亮点为95℃～101℃，
Figure BDA0002327672760000031
其中，R1、R2、R3各自独立地表示碳原子数为1-5的直链烷基，R4、R5各自独立地表示碳原子数为2-4的直链烯基；(F)表示H或F。
本发明的液晶组合物中，通过使用含有式Ⅰ所示化合物、式Ⅱ所示化合物、式Ⅲ所示化合物，以及式Ⅳ所示化合物的组合，能够获得具有良好的抗紫外、抗高温能力，良好的低温溶解性，适中的光学各向异性，以及能够改善残像缺陷的液晶组合物。
本发明液晶组合物中，可选的，前述式Ⅰ所示化合物选自式Ⅰ-1至式Ⅰ-6所示化合物组成的组，
Figure BDA0002327672760000032
Figure BDA0002327672760000041
其中，式Ⅰ-4至式Ⅰ-6所示化合物相对于式Ⅰ-1至式Ⅰ-3所示化合物具有更大正介电各向异性。
本发明液晶组合物中，优选地，前述式Ⅱ所示化合物选自式Ⅱ-1至式Ⅱ-4所示化合物组成的组，
Figure BDA0002327672760000042
本发明液晶组合物中，优选地，前述式Ⅲ所示化合物选自式Ⅲ-1至式Ⅲ-3所示化合物组成的组，
Figure BDA0002327672760000043
Figure BDA0002327672760000051
本发明液晶组合物中，优选地，前述式Ⅳ所示化合物选自式Ⅳ-1至式Ⅳ-2所示化合物组成的组，
Figure BDA0002327672760000052
本发明的液晶组合物优选为正介电各向异性液晶组合物，能够应用于TN-TFT模式的车载液晶显示领域。
本发明的液晶组合物中，式Ⅰ所示化合物在液晶组合物中的质量含量，优选为9-11％；式Ⅲ所示化合物在液晶组合物中的质量含量，优选为30-35％。
本发明液晶组合物的清亮点优选为97℃～99℃。
本发明的液晶组合物中，可选的，其还包含一种或多种式Ⅴ所示化合物，
Figure BDA0002327672760000053
式Ⅴ中，R6表示碳原子数为3-5的直链烷基；(F)表示H或F。
式Ⅴ所示化合物具有更大的光学各项异性，通过式Ⅴ所示化合物进一步调节液晶组合物的光学各向异性。
式Ⅴ所示化合物在液晶组合物中的添加量(质量含量)没有特别的限定，可以为5～42％，优选为20～30％。
可选的，前述式Ⅴ所示化合物选自式Ⅴ-1至式Ⅴ-3所示化合物组成的组，
Figure BDA0002327672760000054
Figure BDA0002327672760000061
本发明的液晶组合物中，可选的，还包含一种或多种式Ⅵ所示化合物，
Figure BDA0002327672760000062
式Ⅵ中，R7表示碳原子数为2或3的直链烷基；
Figure BDA0002327672760000063
表示
Figure BDA0002327672760000064
式Ⅵ所示化合物为正介电各项异性，通过式Ⅵ所示化合物进一步调节液晶组合物的阈值电压。
式Ⅵ所示化合物在液晶组合物中的添加量(质量含量)没有特别的限定，可以为2～21％，优选为8～15％。
可选的，前述式Ⅵ所示化合物选自式Ⅵ-1至式Ⅵ-4所示化合物组成的组，
Figure BDA0002327672760000065
Figure BDA0002327672760000071
本发明的液晶组合物中，可选的，其还包含了一种式Ⅶ所示的化合物，
Figure BDA0002327672760000072
式Ⅶ所示的化合物相对于式Ⅵ所示化合物具有更高的清亮点，可以通过少量添加式Ⅶ所示的化合物获得更高的清亮点。
本发明的液晶组合物中，式Ⅶ所示化合物在液晶组合物中的添加量(质量含量)没有特别的限定，可以为1～6％，优选为4～6％。
可选的，本发明的车载液晶组合物，由质量含量15％的式Ⅰ所示的化合物、质量含量13％的式Ⅱ所示的化合物、质量含量24％的式Ⅲ所示的化合物，质量含量6％的式Ⅳ所示的化合物，以及质量含量42％的式Ⅴ所示的化合物组成，
Figure BDA0002327672760000073
其中，R1、R2、R3各自独立地表示碳原子数为1-5的直链烷基；R4、R5各自独立地表示碳原子数为2-4的直链烯基；R6表示碳原子数为3-5的直链烷基；(F)表示H或F。
可选的，本发明的车载液晶组合物，由质量含量9％的式Ⅰ所示的化合物、质量含量17％的式Ⅱ所示的化合物、质量含量37％的式Ⅲ所示的化合物，质量含量10％的式Ⅳ所示的化合物，质量含量21％的式Ⅵ所示的化合物，以及质量含量6％的式Ⅶ所示的化合物组成，
Figure BDA0002327672760000081
其中，R1、R2、R3各自独立地表示碳原子数为1-5的直链烷基，R4、R5各自独立地表示碳原子数为2-4的直链烯基；R7表示碳原子数为2或3的直链烷基；(F)表示H或F。
Figure BDA0002327672760000082
表示
Figure BDA0002327672760000083
本发明的液晶组合物中，可选的，还可以加入各种功能的掺杂剂，在含有掺杂剂的情况下，掺杂剂的含量优选在液晶组合物中所占的质量百分比为0.01～1％，这些掺杂剂可以列举出例如抗氧化剂、光稳定剂、手性剂。
抗氧化剂可以列举出，
Figure BDA0002327672760000091
t表示1～10的整数。
光稳定剂可以列举，
Figure BDA0002327672760000092
手性剂可以列举出，
Figure BDA0002327672760000093
R表示碳原子数为1-10的烷基。
[液晶显示元件或液晶显示器]
本发明还涉及包含本发明的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、无源矩阵显示元件或显示器。
可选的，该液晶显示元件或液晶显示器为TN-TFT显示模式。
本发明的液晶显示元件、液晶显示器通过包含前述的本发明的液晶组合物，不存在残像或残像不明显，且具有宽的向列相温度范围、合适的或较高的光学各向异性、高电压保持率、良好的抗紫外和抗高温性能。
对于本发明的液晶显示元件、液晶显示器，只要含有本发明的液晶组合物，则对其结构没有任何限定，本领域技术人员能够根据所需的性能选择合适的液晶显示元件、液晶显示器的结构。
实施例
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明中，制备方法如无特殊说明则均为常规方法，所用的原料如无特别说明均可从公开的商业途径获得，百分比均是指质量百分比，温度为摄氏度(℃)，液晶化合物也成为液晶单体，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，其中，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；
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；
K11为展曲弹性常数，K33为弯曲弹性常数，测试条件为：25±2℃、INSTEC:ALCT-IR1、18微米垂直盒；
残像：液晶显示器件的残像，是在显示区域内使规定的固定图案显示1000小时后，通过目测对进行全画面均匀显示时的固有图案的残留水平进行以下的4等级评价：
◎无残留
○有极少量残留，为可以容许的水平
△有残留，为不能允许的水平
×有残留，相当差。
液晶组合物的制备方法如下：将各液晶单体按照一定配比称量后放入不锈钢烧杯中，将装有各液晶单体的不锈钢烧杯置于磁力搅拌仪器上加热融化，待不锈钢烧杯中的液晶单体大部份融化后，往不锈钢烧杯中加入磁力转子，将混合物搅拌均匀，冷却到室温后即得液晶组合物。
本发明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1、表2。
表1环结构的对应代码
Figure BDA0002327672760000111
Figure BDA0002327672760000121
表2端基与链接基团的对应代码
Figure BDA0002327672760000122
举例：
Figure BDA0002327672760000131
其代码为CC-3-V；
Figure BDA0002327672760000132
其代码为CP-3-O2；
Figure BDA0002327672760000133
其代码为PP-5-1；
Figure BDA0002327672760000134
其代码为CCP-V-1；
Figure BDA0002327672760000135
其代码为CPP-1V-2；
Figure BDA0002327672760000136
其代码为PGP-Cpr1-2；
Figure BDA0002327672760000137
其代码为CPPC-3-5；
Figure BDA0002327672760000138
其代码为CCU-2-F；
Figure BDA0002327672760000139
其代码为CCP-V-OT；
Figure BDA00023276727600001310
其代码为CCPU-3-F；
Figure BDA00023276727600001311
其代码为CPUP-3-OT；
Figure BDA00023276727600001312
其代码为PPGU-Cp-F；
Figure BDA0002327672760000141
其代码为DUQU-Cp-F；
Figure BDA0002327672760000142
其代码为PGUQU-3-F；
Figure BDA0002327672760000143
其代码为CPY-2-O2；
Figure BDA0002327672760000144
其代码为CCY-3-O2；
Figure BDA0002327672760000145
其代码为COY-3-O2；
Figure BDA0002327672760000146
其代码为CCOY-3-O2；
Figure BDA0002327672760000147
其代码为Sb-CpO-O4；
Figure BDA0002327672760000148
其代码为Sc-CpO-O4。
实施例1
液晶组合物的配方及相应的性能如下表3所示。
表3：实施例1的液晶组合物的配方及相应的性能
Figure BDA0002327672760000149
Figure BDA0002327672760000151
实施例2
液晶组合物的配方及相应的性能如下表4所示。
表4：实施例2的液晶组合物的配方及相应的性能
Figure BDA0002327672760000152
Figure BDA0002327672760000161
实施例3
液晶组合物的配方及相应的性能如下表5所示。
表5：实施例3的液晶组合物的配方及相应的性能
Figure BDA0002327672760000162
Figure BDA0002327672760000171
实施例4
液晶组合物的配方及相应的性能如下表6所示。
表6：实施例4的液晶组合物的配方及相应的性能
Figure BDA0002327672760000172
Figure BDA0002327672760000181
实施例5
液晶组合物的配方及相应的性能如下表7所示。
表7：实施例5的液晶组合物的配方及相应的性能
Figure BDA0002327672760000182
Figure BDA0002327672760000191
实施例6
液晶组合物的配方及相应的性能如下表8所示。
表8：实施例6的液晶组合物的配方及相应的性能
Figure BDA0002327672760000192
Figure BDA0002327672760000201
实施例7
液晶组合物的配方及相应的性能如下表9所示。
表9：实施例7的液晶组合物的配方及相应的性能
Figure BDA0002327672760000202
实施例8
液晶组合物的配方及相应的性能如下表10所示。
表10：实施例8的液晶组合物的配方及相应的性能
Figure BDA0002327672760000211
实施例9
液晶组合物的配方及相应的性能如下表11所示。
表11：实施例9的液晶组合物的配方及相应的性能
Figure BDA0002327672760000221
对比例1
液晶组合物的配方及相应的性能如下表12所示。
表12：对比例1的液晶组合物的配方及相应的性能
Figure BDA0002327672760000222
Figure BDA0002327672760000231
对比例2
液晶组合物的配方及相应的性能如下表13所示。
表13：对比例2的液晶组合物的配方及相应的性能
Figure BDA0002327672760000232
Figure BDA0002327672760000241
表14为实施例、对比例液晶组合物信赖性实验数据。
液晶组合物的信赖性通过紫外、高温老化试验并进行VHR测试来进行，液晶组合物紫外、高温试验前后的VHR数据变化越小，抗紫外、抗高温能力越强。因此，通过比较各个实施例、对比例在试验前后的VHR数据的差来判断抗紫外、抗高温能力。
首先，在进行紫外、高温老化试验之前，测定液晶组合物的VHR数据作为初始VHR数据，然后，对液晶组合物进行紫外、高温老化试验，在试验后再次测定液晶组合物的VHR数据。
紫外老化试验：将液晶组合物放置在波长为365nm的紫外灯下照射5000mJ能量。
高温老化试验：将液晶组合物放置在100℃烘箱内一小时。
在老化试验后VHR数据相对于初始VHR数据变化越小，说明该液晶组合物抗紫外、抗高温的能力越强，从而可以判断该液晶组合物在工作过程中抵抗外界环境破坏的能力越强，因此，该液晶组合物的信赖性就越高。另外，将实施例、对比例液晶组合物灌注入液晶测试盒，进行残像测试，测试结果一并示于下述的表14中。
表14：实施例、对比例信赖性实验数据
Figure BDA0002327672760000242
Figure BDA0002327672760000251
从上述表14可以看出，与对比例相比，本发明的实施例的液晶组合物紫外、高温后的VHR下降非常细微，对残像缺陷改善更为明显。
另外，本发明的液晶组合物还具有良好的溶解性，尤其是低温溶解性。具体地，将对比例1和对比例2与实施例1～9同时在-40℃环境放置进行比较，对比例1和对比例2的液晶组合物在放置100小时后均出现晶析，而实施例1～9的液晶组合物经过480小时放置仍未出现晶析。
显然，本公开的上述实施例仅仅是为清楚地说明本公开所作的举例，而并非是对本公开的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本公开的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本公开的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种应用于车载的液晶组合物，其特征在于，包括质量含量9-15％的一种或多种式Ⅰ所示的化合物、一种或多种式Ⅱ所示的化合物、质量含量24-37％的一种或多种式Ⅲ所示的化合物，以及一种或多种式Ⅳ所示的化合物，所述液晶组合物的清亮点为95℃～101℃，
Figure FDA0002327672750000011
其中，R1、R2、R3各自独立地表示碳原子数为1-5的直链烷基；R4、R5各自独立地表示碳原子数为2-4的直链烯基；(F)表示H或F。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述式Ⅰ所示化合物选自式Ⅰ-1至式Ⅰ-6所示的化合物组成的组，
Figure FDA0002327672750000012
Figure FDA0002327672750000021
3.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述式Ⅱ所示化合物选自式Ⅱ-1至式Ⅱ-4所示的化合物组成的组，
Figure FDA0002327672750000022
4.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述式Ⅲ所示化合物选自式Ⅲ-1至式Ⅲ-3所示的化合物组成的组，
Figure FDA0002327672750000023
5.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述式Ⅳ所示化合物为式Ⅳ-1或式Ⅳ-2所示的化合物，
Figure FDA0002327672750000024
6.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，其还包含一种或多种式Ⅴ所示化合物，
Figure FDA0002327672750000031
式Ⅴ中，R6表示碳原子数为3-5的直链烷基；(F)表示H或F。
7.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，其还包含一种或多种式Ⅵ所示化合物，
Figure FDA0002327672750000032
式Ⅵ中，R7表示碳原子数为2或3的直链烷基；
Figure FDA0002327672750000033
表示
Figure FDA0002327672750000034
8.根据权利要求7所述的液晶组合物，其特征在于，其还包含了一种式Ⅶ所示的化合物，
Figure FDA0002327672750000035
9.一种液晶显示元件或液晶显示器，其包含权利要求1-8中任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述显示元件或显示器为有源矩阵显示元件或显示器、无源矩阵显示元件或显示器。
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