CN112940737B - 液晶组合物、液晶显示元件、液晶显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液晶组合物，属于液晶材料技术领域，其包括式Ⅰ所示的化合物、质量含量为28～60％的一种或多种式Ⅱ所示的化合物以及质量含量为0.5～26％的一种或多种式Ⅲ所示的化合物，该液晶组合物介电各向异性为6.0～12.0。本发明公开的液晶组合物具有快速响应的特点。
Description
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
液晶显示元件根据显示方式分为下列模式：扭曲向列相(TN)模式、超扭曲向列相(STN)模式、共面模式(IPS)、垂直配向(VA)模式。无论何种显示模式均需要液晶组合物有以下特性：(1)化学、物理性质稳定；(2)旋转粘度低；(3)具有合适的介电各向异性△ε；(4)合适的光学各向异性△n；(5)与其他液晶化合物的互溶性好。
随着LCD(液晶显示器)产品技术更新速度越来越快，对LCD产品的响应速度要求也越来越高，除了器件厂商通过降低盒厚d来提升响应速度外，实际应用中，液晶材料的响应速度也需要得到更高的提升。现有技术液晶材料的响应速度受限于液晶的旋转粘度γ1/弹性常数K，因此，需要想尽方法去降低液晶介质的旋转粘度γ1，同时提升弹性常数K，来达到加快响应速度的目的。而在实际研究中发现，旋转粘度和弹性常数是一对较为矛盾的参数，降低旋转粘度的同时会引起弹性常数的下降，达不到降低响应时间的目标。因此，开发更快的响应速度的液晶组合物就成了比较棘手的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明人进行了深入研究，发现了本发明的液晶组合物具有快速响应的特点。
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，提供一种正介电各向异性的液晶组合物，包括式Ⅰ所示的化合物、质量含量为28～60％的一种或多种式Ⅱ所示的化合物以及质量含量为0.5～26％的一种或多种式Ⅲ所示的化合物，该液晶组合物介电各向异性为6.0～12.0，
其中，R1表示碳原子数为3的直链烷基；R2表示碳原子数为3-5的直链烷基或碳原子数为2～3的链烯基；R3表示碳原子数为1～3的直链烷基或碳原子数为1的烷氧基；R4表示碳原子数为3的直链烷基或碳原子数为2～4的链烯基。
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的弹性常数与旋转粘度比值小，从而具有快速响应的特点。
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，具有快速响应的特点。
具体实施方式
[液晶组合物]
本发明的液晶组合物，包括式Ⅰ所示的化合物、质量含量为28～60％的一种或多种式Ⅱ所示的化合物，以及质量含量为0.5～26％的一种或多种式Ⅲ所示的化合物，该液晶组合物介电各向异性为6.0～12.0，
其中，R1表示碳原子数为3的直链烷基；R2表示碳原子数为3～5的直链烷基或碳原子数为2～3的链烯基；R3表示碳原子数为1～3的直链烷基或碳原子数为1的烷氧基；R4表示碳原子数为3的直链烷基或碳原子数为2～4的链烯基。
本发明的液晶组合物的弹性常数与旋转粘度比值小，从而具有快速响应的特点。
本发明的液晶组合物，可选的，前述式Ⅱ所示化合物选自式Ⅱ-1至式Ⅱ-3所示化合物组成的组，
本发明的液晶组合物，可选的，前述式Ⅲ所示化合物选自式Ⅲ-1至式Ⅲ-5所示化合物组成的组，
本发明液晶组合物能够应用于IPS-TFT、FFS-TFT显示模式的笔记本电脑、桌上型显示器、平板电脑、手机、车载等液晶显示领域，优选应用于笔记本电脑、桌上型显示器、平板电脑液晶显示领域。
本发明的液晶组合物中，式Ⅱ所示化合物在液晶组合物中的质量含量优选为49～59％；式Ⅲ所示化合物在液晶组合物中的质量含量优选为0.5～3.5％。该液晶组合物介电各向异性优选为6.0～12.0。
本发明的液晶组合物，可选的，还包含一种或多种选自式Ⅳ-1至Ⅳ-5所示化合物组成的组的化合物，
式Ⅳ-1至式Ⅳ-5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0.5～10％，优选为0.5～3％。
式Ⅳ-1至式Ⅳ-5所示化合物具有三联苯共轭体系，具有较大的光学各向异性、较低的旋转粘度，能够有效提升液晶组合物响应速度。
本发明的液晶组合物，可选的，还包含一种或多种式Ⅴ所示化合物：
其中，R5表示碳原子数为2-5的直链烷基或乙烯基；Y1、Y2各自独立地表示H或F；n表示0或1。
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4～36％，优选为4～13％。
可选的，前述式Ⅴ所示化合物选自式Ⅴ-1至式Ⅴ-8所示的化合物组成的组，
式Ⅴ-1至式Ⅴ-3所示化合物具有较大的介电各向异性、较低的旋转粘度，能够降低液晶组合物的阈值电压和旋转粘度；式Ⅴ-4至式Ⅴ-8所示化合物具有较大的光学各向异性，200℃以上的清亮点，11～15之间介电各向异性，少量添加即可有效提高液晶组合物的清亮点和介电各向异性。
本发明的液晶组合物，可选的，还包含一种或两种Ⅵ所示化合物，
其中，R6表示碳原子数为3的直链烷基或环戊基。
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0.5～2％。
式Ⅵ所示化合物具有很高的清亮点和较大的光学各向异性，少量添加能够有效提高液晶组合物的清亮点和光学各向异性。本发明的液晶化合物，可选的，还包含一种或多种Ⅶ所示化合物：
其中，R7为碳原子数为3～5的直链烷基；R7所示的烷基中任意一个或多个不相连的-CH2-任选被亚环丙基或亚环戊基取代。
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3～17％，优选为10～17％。
式Ⅶ所示化合物具有较大的光学各向异性、较大的介电各向异性和较低的旋转粘度，可以用于调节液晶混合物的的光学各向异性，同时降低液晶组合物的驱动电压、加快响应速度。
可选的，前述式Ⅶ所示化合物选自式Ⅶ-1至式Ⅶ-5所示的化合物组成的组，
本发明液晶组合物，可选的，还包含一种或两种Ⅷ所示化合物：
其中，
表示
式Ⅷ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3～9％，优选为6～9％。
式Ⅷ所示化合物具有较大的介电各向异性，有利于降低液晶组合物的阈值电压。
本发明液晶组合物，可选的，还包含一种或多种选自式Ⅸ-1至式Ⅸ-5所示化合物组成的组的化合物：
式Ⅸ-1、式Ⅸ-2、式Ⅸ-3和式Ⅸ-5所示化合物具有较大的光学各向异性、较高的清亮点，能够有效的提高液晶组合物的光学各向异性和清亮点；式Ⅸ-4所示化合物具有较大的介电各向异性Δε、较低的旋转粘度γ1，能够有效降低液晶组合物阈值电压、加快响应速度。
式Ⅸ-1、式Ⅸ-2、式Ⅸ-3、式Ⅸ-4和式Ⅸ-5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6～12％，优选为10～12％。
可选的，本发明还提供一种液晶组合物，由质量含量为8％的前述式Ⅰ所示的化合物，质量含量为49％的一种或多种前述式Ⅱ所表示的化合物，质量含量为0.5％的一种或多种前述式Ⅲ所表示的化合物，质量含量为0.5％的一种或多种前述式Ⅳ-4所表示的化合物，质量含量为4％的一种或多种前述式Ⅴ所表示的化合物，质量含量为2％的一种或多种前述式Ⅵ所表示的化合物，质量含量为17％的一种或多种前述式Ⅶ所表示的化合物，质量含量为8.5％的一种或多种前述式Ⅷ所表示的化合物组成，质量含量为10％的一种或多种前述式Ⅸ-1、Ⅸ-4和Ⅸ-5所表示的化合物。
可选的，本发明还提供一种液晶组合物，由质量含量为11％的前述式Ⅰ所示的化合物，质量含量为59％的一种或多种前述式Ⅱ所表示的化合物，质量含量为3.5％的一种或多种前述式Ⅲ所表示的化合物，质量含量为3％的一种或多种前述式Ⅳ-3所表示的化合物，质量含量为2％的一种或多种前述式Ⅵ所表示的化合物，质量含量为10.5％的一种或多种前述式Ⅶ所表示的化合物，质量含量为11％的一种或多种前述式Ⅸ-1、Ⅸ-3和Ⅸ-5所表示的化合物。
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，
t表示1～10的整数。
光稳定剂可以列举，
手性剂可以列举出，
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]
本公开还涉及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，该液晶显示元件或液晶显示器为IPS-TFT或FFS-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，具有快速响应。
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；
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、20微米平行盒；
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
表2端基与链接基团的对应代码
举例：
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
由实施例1～9与对比例1～2的比较可以看出，实施例1～9提供的液晶组合物弹性常数与旋转粘度的比值明显小于对比例1～2提供的液晶组合物，从而可以大幅度的提升液晶组合物的响应速度。包含本发明实施例提供的液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器，尤其是IPS-TFT/FFS-TFT显示模式的液晶显示元件或液晶显示器的响应速度得到显著提升。
Claims (8)
1.一种正介电各向异性的液晶组合物，其特征在于，包括质量含量为20％的式Ⅰ所示的化合物、质量含量为35％的式Ⅱ-1所示化合物和质量含量为2％式Ⅱ-2所示化合物以及质量含量为5％的式Ⅲ-1所示化合物，所述液晶组合物介电各向异性为9.2；
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，还包含一种或多种选自式Ⅳ-1至式Ⅳ-5所示化合物组成的组的化合物，
3.根据权利要求1～2任一项所述的液晶组合物，其特征在于，还包含一种或多种式Ⅴ所示化合物，
其中，R5表示碳原子数为2～5的直链烷基或乙烯基；Y1、Y2各自独立地表示H或F；n表示0或1。
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，还包含一种或两种Ⅵ所示化合物，
其中，R6表示碳原子数为3的直链烷基或环戊基。
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，还包含一种或多种式Ⅶ所示化合物，
其中，R7表示碳原子数为3～5的直链烷基，R7所示的烷基中任意一个或多个不相连的-CH2-任选被亚环丙基或亚环戊基取代。
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，还包含一种或两种式Ⅷ所示化合物，
其中，
表示
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，还包含一种或多种选自式Ⅸ-1至式Ⅸ-5所示化合物组成的组的化合物，
8.一种液晶显示元件或液晶显示器，其包含权利要求1～7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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| GR01 | Patent grant | ||
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