CN112940746A - 液晶组合物、液晶显示元件及液晶显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种介电为正性的液晶组合物，属于液晶材料技术领域，其包括一种或多种式Ⅰ所示化合物、一种或多种式Ⅱ所示化合物、一种或多种式Ⅲ所示化合物、一种或多种式Ⅳ所示化合物、一种或多种式Ⅴ所示化合物。该液晶组合物具有快速响应，同时具有良好的抗紫外、抗高温能力。
Description
技术领域
本发明属于液晶显示技术领域，更具体地，涉及一种正性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。
目前LCD用液晶向着响应速度更快，信赖性更好的方向发展，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，响应速度快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响应速度快，具有良好的抗紫外、抗高温能力。
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2～17％的一种或多种式Ⅰ所示化合物、质量含量20～56％的一种或多种式Ⅱ所示化合物、质量含量5～39.5％的一种或多种式Ⅲ所示化合物、质量含量8～25％的一种或多种式Ⅳ所示化合物，以及质量含量8.5～25％的一种或多种式Ⅴ所示化合物，前述液晶组合物的介电各向异性为6.5～11.5，
其中，R1、R3各自独立地表示碳原子数为1～5的直链烷基或碳原子数为2～6的直链烯基；R2表示碳原子数为1～5的直链烷基；R4表示F或OCF3，R5表示碳原子数为1～5的直链烷基；R6表示碳原子数为1～5的直链烷基或环戊基；R7表示碳原子数为3～5的直链烷基；R8表示碳原子数为2～4的直链烯基；
m表示0或1；
(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，响应快速的特点。
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，具有响应快速，良好的抗紫外、抗高温能力，高电压保持率，
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2～17％的一种或多种式Ⅰ所示化合物、质量含量20～56％的一种或多种式Ⅱ所示化合物、质量含量5～39.5％的一种或多种式Ⅲ所示化合物、质量含量8～25％的一种或多种式Ⅳ所示化合物，以及质量含量8.5～25％的一种或多种式Ⅴ所示化合物，所述液晶组合物的介电各向异性为6.5～11.5，
其中，R1、R3各自独立地表示碳原子数为1～5的直链烷基或碳原子数为2～6的直链烯基；R2表示碳原子数为1～5的直链烷基；R4表示F或OCF3；R5表示碳原子数为1～5的直链烷基；R6表示碳原子数为1～5的直链烷基或环戊基；R7表示碳原子数为3～5的直链烷基；R8表示碳原子数为2～4的直链烯基；
m表示0或1；
(F)表示H或F。
本发明的液晶组合物中，具有良好的抗紫外、抗高温能力，响应快速的特点。
本发明的液晶组合物适用于TN-TFT模式的液晶显示领域。
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5-17％；式Ⅱ所示化合物在液晶组合物中的质量含量优选为25-45％；式Ⅲ所示化合物在液晶组合物中的质量含量优选为5-35％；式Ⅳ所示化合物在液晶组合物中的质量含量优选为10-20％；式Ⅴ所示化合物在液晶组合物中的质量含量优选为10-20％。
本发明液晶组合物的介电各向异性优选为7.0～11.0。
本发明液晶组合物中，优选的，前式Ⅰ所示化合物选自Ⅰ-1至式Ⅰ-4所示的化合物组成的组，
本发明液晶组合物中，优选的，前述式Ⅱ所示化合物选自式Ⅱ-1至式Ⅱ-12所示的化合物组成的组，
本发明液晶组合物中，优选的，前述式Ⅲ所示化合物选自式Ⅲ-1至式Ⅲ-13所示的化合物组成的组，
本发明液晶组合物中，优选的，前述式Ⅳ所示化合物选自式Ⅳ-1至式Ⅳ-3所示的化合物组成的组，
本发明液晶组合物中，优选的，前述式Ⅴ所示化合物选自式Ⅴ-1至式Ⅴ-4所示的化合物组成的组，
本发明液晶组合物中，可选的，其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1～5的直链烷基。
式Ⅵ所示化合物具有很高的清亮点和较大的弹性常数，通过在液晶组合物中添加式Ⅵ所示化合物，能够有效提高液晶组合物清亮点和弹性常数。
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3～15％，优选为3～10％。
可选的，前述式Ⅵ所示化合物选自式Ⅵ-1至式Ⅵ-3所示化合物组成的组,
本发明液晶组合物中，可选的，其还包含一种或多种式Ⅶ所示化合物，
其中，R11表示碳原子数为1～5的直链烷基。
式Ⅶ所示化合物具有较大的正介电各向异性，通过式Ⅶ所示化合物进一步调节液晶组合物的阈值电压。
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5～25％，优选为8～19％。
可选的，前述式Ⅶ所示化合物选自式Ⅶ-1至式Ⅶ-3所示化合物组成的组，
本发明液晶组合物中，可选的，其还包含式Ⅷ所示化合物，
式Ⅷ所示化合物具有大的正介电各向异性，通过式Ⅷ所示化合物进一步调节液晶组合物的阈值电压。
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0～15％，优选为3～8％。
本发明液晶组合物中，可选的，其还包含一种或多种下述的式Ⅸ所示化合物，
其中，R12表示碳原子数为2～5的直链烷基；(F)表示H或F；n表示0或1；
式Ⅸ所示化合物具有较大光学各项异性和较高清亮点，可通过添加少量式Ⅸ所示化合物使液晶组合物获得较大光学各项异性和较高清亮点。
式Ⅸ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0～20％，优选为3～10％。
可选的，前述式Ⅸ所示化合物选自式Ⅸ-1至式Ⅸ-4所示化合物组成的组，
本发明液晶组合物中，可选的，其还包含式Ⅹ所示化合物，
式Ⅹ所示化合物具有较大光学各向异性和较高清亮点，可通过添加少量式Ⅹ所示化合物使液晶组合物获得较大光学各项异性和较高清亮点。
式Ⅹ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1～5％，优选为1～3％。
可选的，本发明还提供一种液晶组合物，由质量含量17％的前述式Ⅰ所示的化合物、质量含量25％的前述式Ⅱ所示的化合物、质量含量14％的前述式Ⅲ所示的化合物，质量含量18％的前述式Ⅳ所示的化合物，质量含量20.5％的前述式Ⅴ所示的化合物，以及质量含量5.5％的前述式Ⅸ所示的化合物组成。
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。
前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。
前述有源矩阵显示元件或显示器具体为TN-TFT液晶显示元件或显示器。
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，具有响应快速，良好的抗紫外、抗高温能力，高电压保持率，且具有合适的或较高的光学各向异性。
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、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
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。
表14：实施例、对比例信赖性实验数据
从上述表14可以看出，与对比例1～2提供的液晶组合物相比，本发明的实施例提供的液晶组合物紫外、高温后的VHR下降非常细微，说明本发明液晶组合物抗紫外、高温性能更好。
另外，本发明的液晶组合物还具有快速响应的特点。可以通过γ1/K11表征液晶组合物的响应速度，γ1/K11数值越小，表示液晶组合物的响应速度越快。具体地，将实施例1～9提供的液晶组合物与对比例1～2提供的液晶组合物进行对比，可以明显的看出，实施例1～9提供的液晶组合物的γ1/K11更小，因此，实施例1～9提供的液晶组合物具有更快的响应速度。
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 (10)
1.一种液晶组合物，其特征在于，包括质量含量2～17％的一种或多种式Ⅰ所示化合物、质量含量20～56％的一种或多种式Ⅱ所示化合物、质量含量5～39.5％的一种或多种式Ⅲ所示化合物、质量含量8～25％的一种或多种式Ⅳ所示化合物，以及质量含量8.5～25％的一种或多种式Ⅴ所示化合物，所述液晶组合物的介电各向异性为6.5～11.5，
其中，R1、R3各自独立地表示碳原子数为1～5的直链烷基或碳原子数为2～6的直链烯基；R2表示碳原子数为1～5的直链烷基；R4表示F或OCF3；R5表示碳原子数为1～5的直链烷基；R6表示碳原子数为1～5的直链烷基或环戊基；R7表示碳原子数为3～5的直链烷基；R8表示碳原子数为2～4的直链烯基；
m表示0或1；
(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-4所示的化合物组成的组，
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-12所示的化合物组成的组，
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-13所示的化合物组成的组，
5.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，还包含一种或多种式Ⅵ所示化合物，
其中，R9、R10各自独立地表示碳原子数为1～5的直链烷基。
6.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，还包含一种或多种式Ⅶ所示化合物，
其中，R11表示碳原子数为1～5的直链烷基。
7.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，还包含式Ⅷ所示化合物，
8.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，还包含一种或多种式Ⅸ所示化合物，
其中，R12表示碳原子数为2～5的直链烷基；(F)表示H或F；n表示0或1；
9.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，还包含式Ⅹ所示化合物，
10.一种液晶显示元件或液晶显示器，其包含权利要求1-9中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显示元件或显示器、无源矩阵显示元件或显示器。
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| CN109837099A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-06-04 | 石家庄诚志永华显示材料有限公司 | 液晶组合物、液晶显示元件、液晶显示器 |
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| US20190375987A1 (en) * | 2018-06-08 | 2019-12-12 | Shijiazhuang Chengzhi Yonghua Display Material Co. Ltd. | Liquid crystal composition and liquid crystal display element, liquid crystal display |
-
2019
- 2019-12-20 CN CN201911323081.8A patent/CN112940746A/zh active Pending
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