CN112940739A - 一种液晶组合物及液晶显示元件、液晶显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种介电负性的IPS或FFS模式电视用液晶组合物,属于液晶材料技术领域,其包括式Ⅰ所示化合物作为第一成分、式Ⅱ所示化合物作为第二成分、至少两种式Ⅲ所示化合物作为第三成分且所述第三成份包含至少一种所述式Ⅲ化合物选自式Ⅲ‑1~Ⅲ‑2所示化合物组成的组以及式Ⅳ所示化合物作为第四成分,所述液晶组合物中所述第一成分质量含量为18‑30%,所述第二成分质量含量为3‑12%,所述第一成分和所述第二成分质量含量之和为25‑33%,所述第三成分质量含量为20‑35%,本发明的液晶组合物具有良好抗高温、抗紫外的性能,γ1/K11较小,可以用于开发高信赖性、快速响应的液晶显示器。
Description
技术领域
本公开属于液晶显示领域,更具体地,本发明涉及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。
背景技术
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。
另外,FFS模式、IPS模式、VA模式等的显示元件所用的液晶介质,本身并不完美,对于显示器件所用的液晶材料,要求具有①低的驱动电压:液晶材料具有适当的负介电各向异性和弹性系数K;②快速响应:液晶材料具有适当的旋转粘度γ1和弹性系数K;③高 可靠性:高的电荷保持率,高的比电阻值,优良的耐高温稳定性及对UV光或常规的背光照 明来照射的稳定性有严格要求等的特点。
不同显示模式的引入使得液晶显示器性能有了明显的提高,并且被更加广泛地应用于 智能手机,显示器,便携平板电脑,电视等不同方面。这些应用对液晶显示器提出了更高 的显示要求,比如高对比度,宽视角,快速响应和高穿透率。为了追求更高的性能规格,加快响应时间,高信赖性已经成为各家器件厂商追求的目标。
发明内容
本发明人等进行了深入研究,发现通过本发明提供的液晶组合物能够解决现有技术中 存在的至少一个问题,从而完成了本发明。
本发明提供一种应用于IPS-TV或FFS-TV的液晶组合物,所述液晶组合物包含式Ⅰ所示化合物作为第一成分、式Ⅱ所示化合物作为第二成分、至少两种式Ⅲ所示化合物作为第三成分且所述第三成份包含至少一种所述式Ⅳ化合物选自式Ⅲ-1~Ⅲ-2所示化合物组成的 组以及式Ⅳ所示化合物作为第四成分,所述液晶组合物中所述第一成分质量含量为18-30%, 所述第二成分质量含量为3-12%,所述第一成分和所述第二成分质量含量之和为25-33%, 所述第三成分质量含量为20-35%:
其中,R3、R4、R5、R6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的链烯氧基或者氟取代的碳原子数为3~8的链烯氧基;
R3、R4、R5、R6所示基团中任意一个或多个不相连的-CH2-任选被亚环戊基、亚环丁基或亚环丙基取代;
q表示0或1;
u表示0或1。
本发明的另一方面提供一种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。
发明效果
本发明的液晶组合物在保持适当的光学各向异性及清亮点的同时具有较小的旋转粘度 γ1,γ1/K的比值较小,而且具有良好的抗高温、抗紫外的性能,可以用于开发高信赖性、快 速响应的液晶显示元件或液晶显示器。
具体实施方式
[液晶组合物]
本发明提供一种应用于IPS-TV或FFS-TV的液晶组合物,所述液晶组合物包含式Ⅰ所示化合物作为第一成分、式Ⅱ所示化合物作为第二成分、至少两种式Ⅲ所示化合物作为第三成分且所述第三成份包含至少一种所述式Ⅳ化合物选自式Ⅲ-1~Ⅲ-2所示化合物组成的 组以及式Ⅳ所示化合物作为第四成分,所述液晶组合物中所述第一成分质量含量为18-30%, 所述第二成分质量含量为3-12%,所述第一成分和所述第二成分质量含量之和为25-33%, 所述第三成分质量含量为20-35%:
其中,R3、R4、R5、R6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的链烯氧基或者氟取代的碳原子数为3~8的链烯氧基;
R3、R4、R5、R6所示基团中任意一个或多个不相连的-CH2-任选被亚环戊基、亚环丁基或亚环丙基取代;
q表示0或1;
u表示0或1。
本发明的液晶组合物在保持适当的光学各向异性及清亮点的同时具有较小的旋转粘度 γ1和较大的弹性常数K,且γ1/K的比值较小,而且具有良好的抗高温、抗紫外的性能,可 以用于开发高信赖性、快速响应的液晶显示元件或液晶显示器。
作为前述碳原子数为1~10的烷基,可以列举出例如,甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等。
作为前述的碳原子数为1~10的烷氧基,可以列举出例如,甲氧基、乙氧基、正丙氧基、 异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基、壬氧基、癸氧基等。
作为前述碳原子数为2~10的链烯基,可以列举出例如,乙烯基、1-丙烯基、1-丁烯基、 2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、3- 己烯基等。
前述的氟取代的碳原子数为1~10的烷基、氟取代的碳原子数为1~10的烷氧基、氟取 代的碳原子数为2~10的链烯基、氟取代的碳原子数为3~8的链烯氧基中的“氟取代”可以是 单氟取代,或者、二氟取代、三氟取代等多氟取代,也可以是全氟取代,对氟的取代数没 有特别的限定。例如,作为氟取代的碳原子数为1~10的烷基,可以列举出氟代甲基、二氟 甲基、三氟甲基、1-氟代乙基、2-氟代乙基、1,2-二氟乙基、1,1-二氟乙基、1,1,2-三氟乙基、 1,1,1,2,2-五氟取代乙基等但不限于此。
优选地,前述式Ⅲ所示化合物选自式Ⅲ1-1至Ⅲ2-12所示化合物组成的组:
本发明的液晶组合物中,优选地,前述式Ⅳ所示化合物选自下式Ⅳ-1至Ⅳ-4所示化合 物组成的组:
其中,R5、R6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的链烯氧基或者氟取代的 碳原子数为3~8的链烯氧基;
R5、R6所示基团中任意一个或多个不相连的-CH2-任选被亚环戊基、亚环丁基或亚环丙 基取代。
本发明的液晶组合物中,优选地,前述式Ⅳ-1至Ⅳ-4所示化合物选自下式Ⅳ-1-1至Ⅳ -4-6所示化合物组成的组:
本发明的液晶组合物中,优选地,还包含一种或多种式Ⅴ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、或者、氟取 代的碳原子数为3~8的链烯氧基;
R7、R8所示基团中任意一个或多个不相连的-CH2-任选被亚环戊基、亚环丁基或亚环丙 基取代;
X1、X2、X3、X4各自独立地表示H或F,且至少有一个表示F;
n表示0或1。
本发明的液晶组合物中,优选地,前述式Ⅴ所示化合物选自下述式Ⅴ1-1至Ⅴ4-3所示 化合物组成的组:
本发明的液晶组合物中,优选地,还包含一种或多种式Ⅵ所示化合物:
其中,R9、R10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1~10 的烷氧基或者氟取代的碳原子数为1~10的烷氧基;
本发明的液晶组合物中,优选地,前述式Ⅵ所示化合物选自下述式Ⅵ1-1至Ⅵ4-1所示 化合物组成的组:
本发明的液晶组合物中,优选地,还包含一种或多种式Ⅶ所示化合物:
其中,R11、R12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1~10 的烷氧基或者氟取代的碳原子数为1~10的烷氧基;
本发明的液晶组合物中,优选地,前述式Ⅶ所示化合物选自下述式Ⅶ1-1至Ⅶ1-5所示化 合物组成的组:
其中,R11、R12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1~10 的烷氧基或者氟取代的碳原子数为1~10的烷氧基。
本发明的液晶组合物中,优选地,还包含一种或多种式Ⅷ所示化合物:
其中,R13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的烷氧基或者氟取代的碳原子数为1~10的烷氧基;R13所示基团中任意一个或多个 不相连的-CH2-任选被亚环戊基、亚环丁基或亚环丙基取代;
R14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 的烷氧基或者氟取代的碳原子数为1~10的烷氧基;
W表示-O-、-S-或-CH2O-;
m表示0或1。
本发明的液晶组合物中,优选地,前述式Ⅷ所示化合物选自下述式Ⅷ1-1至Ⅷ2-5所示 化合物组成的组:
本公开的液晶组合物中,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0.01~1.5%,这些掺杂剂可 以列举出例如抗氧化剂、紫外线吸收剂、手性剂。
抗氧化剂可以列举出,
t表示1~10的整数;
手性剂可以列举出,
R0表示碳原子数为1-10的烷基;
光稳定剂可以列举出,
Z0表示碳数为1~20的亚烷基,所述亚烷基中任意的一个或多个氢任选被卤素取代,任 意的一个或多个-CH2-任选被-O-取代;
紫外线吸收剂可以列举出,
R01表示碳原子数为1-10的烷基;
可聚合化合物可以列举出,
Sp各自独立地表示单键、碳原子数1~5的烷基、碳原子数2~5的烯基,其中任意一个或多个不相连的-CH2-可以被-O-、-S-、-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OOC-或亚丙烯 酸酯基代替;
e表示0或1。
[液晶显示元件或液晶显示器]
本发明还公开了包含上述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。
可选的,所述有源矩阵显示元件或显示器为IPS-TFT/FFS-TFT液晶显示元件或显示器。
包含前述的液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器,具有较快的响应速度和良好的 信赖性。
实施例
为了更清楚地说明本公开,下面结合优选实施例对本公开做进一步的说明。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,不应以此限制本公开 的保护范围。
本说明书中,如无特殊说明,百分比均是指质量百分比,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;
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微米垂直盒,INSTEC:ALCT-IR1测试;
γ1表示旋转粘度(mPa·s),测试条件为25±0.5℃,20微米垂直盒,INSTEC:ALCT-IR1 测试;
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、20微米垂直盒;
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。
本公开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:
对比例1
液晶组合物的配方及相应的性能如下表3所示。
表3对比例1液晶组合物的配方及相应的性能
实施例1
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1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5所示。
表5实施例2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6所示。
表6实施例3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7所示。
表7实施例4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8所示。
表8实施例5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9所示。
表9实施例6液晶组合物的配方及相应的性能
由以上对比例1与实施例1至实施例6对比:本发明的液晶组合物在保持适当光学各 向异性(Δn)和清亮点(Cp)的情况下,γ1/K11较小,响应较快,可以用于开发快速响应的液晶显示器。
对比例2:
液晶组合物的配方及相应的性能如下表10所示。
表10对比例2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11所示。
表11实施例7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12所示。
表12实施例8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13所示。
表13实施例9液晶组合物的配方及相应的性能
实施例10
液晶组合物的配方及相应的性能如下表14所示。
表14实施例10液晶组合物的配方及相应的性能
由以上对比例2与实施例7至实施例10对比:本发明的液晶组合物保持适当光学各向 异性(Δn)和清亮点(Cp)的情况下,γ1/K11明显较小,响应较快,可以用于快速响应的液晶显示器。
表15实施例与对比例的信赖性数据
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。
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。由以上对比例1、对比例2与实施例1至实施例 10以看出:本发明的液晶组合物对于改善液晶材料的抗UV、抗高温性能是非常明显的, 本发明的液晶组合物具有良好的抗UV、抗高温的性能。
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 (8)
1.一种应用于IPS-TV或FFS-TV的液晶组合物,其特征在于,所述液晶组合物包含式Ⅰ所示化合物作为第一成分、式Ⅱ所示化合物作为第二成分、至少两种式Ⅲ所示化合物作为第三成分且所述第三成份包含至少一种所述式Ⅲ化合物选自式Ⅲ-1至Ⅲ-2所示化合物组成的组以及式Ⅳ所示化合物作为第四成分,所述液晶组合物中所述第一成分质量含量为18-30%,所述第二成分质量含量为3-12%,所述第一成分和所述第二成分质量含量之和为25-33%,所述第三成分质量含量为20-35%:
其中,R3、R4、R5、R6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的链烯氧基或者氟取代的碳原子数为3~8的链烯氧基;
R3、R4、R5、R6所示基团中任意一个或多个不相连的-CH2-任选被亚环戊基、亚环丁基或亚环丙基取代;
q表示0或1;
u表示0或1。
7.据权利要求1-6中任一所述的液晶组合物,其特征在于,还包含抗氧化剂、抗紫外剂或可聚合的添加剂。
8.一种液晶显示元件或液晶显示器,其特征在于,包含权利要求1~7的任一项所述的液晶组合物,所述液晶显示元件或液晶显示器为有源矩阵寻址显示元件或显示器。
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