CN113512430B - 负介电各向异性液晶组合物及液晶显示器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及负介电各向异性液晶组合物及液晶显示器件。本发明的负介电各向异性液晶组合物包含：至少一种式I所示化合物、至少一种式Ⅱ所示化合物以及至少一种式Ⅲ所示化合物。与现有技术相比，本发明的液晶组合物获得了在维持合适的光学各向异性值、介电各向异性的基础上具有良好的响应速度及高的透过率的技术效果。

Description

负介电各向异性液晶组合物及液晶显示器件
技术领域
本发明涉及液晶材料技术领域。更具体地，涉及液晶组合物及液晶显示元器件。
背景技术
液晶显示器件以时钟、台式电脑为代表而用于家庭用各种电气机器、工业用测定机器、汽车用面板、移动电话、智能手机、笔记本个人电脑、平板PC、电视机等中。作为液晶显示方式，其代表性者可列举：扭转向列(twisted nematic，TN)型、超扭转向列(supertwisted nematic，STN)型、宾主(guest host，GH)型、共面切换(in-plane switching，IPS)型、边缘场切换(fringe field switching，FFS)型、光学补偿双折射(opticallycompensated birefringence，OCB)型、电控双折射(electrically controlledbirefringence，ECB)型、垂直取向(Vertical Alignment，VA)型、颜色超级垂直(colorsuper homeotropic，CSH)型、铁电性液晶(ferroelectric liquid crystal，FLC)等。另外，作为驱动方式，也可列举静态式驱动、多工式驱动、单纯矩阵方式、通过薄膜晶体管(thinfilm transistor，TFT)或薄膜二极管(thin film diode，TFD)等进行驱动的有源矩阵(active matrix，AM)方式。在这些显示方式中，已知若使用介电常数各向异性显示负值的液晶组合物(n型液晶组合物)，则IPS型、FFS型、ECB型、VA型、CSH型等显示出有利的特性。
使用n型液晶组合物的显示方式有以VA型或进而使聚合性化合物在液晶相中聚合来控制取向的聚合物稳定取向(Polymer Sustained Alignment，PSA)型或聚合物稳定垂直取向(Polymer Stabilized Vertival Alignment，PS-VA)型为代表的垂直取向方式、以及以IPS型或FFS型为代表的水平取向方式。垂直取向方式的特征在于宽视场角、高透过率、高对比度、较快的响应速度，主要用于电视机(Television，TV)或监视器等大型的显示器件。另一方面，就宽视场角、高透过率、低消耗功率以及与触摸面板的最优性的观点而言，水平取向方式例如在智能手机、平板PC等移动机器中采用，进而也正在推进在液晶电视机中的采用。PSA型或PS-VA型的液晶显示器件是为了控制液晶分子的预倾角而在单元内形成聚合物结构物的器件。
近年来，随着液晶TV的高分辨率化、高频驱动化等的发展，对适用于高性能液晶器件且能够满足各种特性的液晶组合物的要求不断提高。
另外，关于迄今为止常用的使液晶组合物中含有聚合性化合物的含聚合性化合物的液晶组合物，存在不具备能够应对4K或8K等高分辨率的液晶TV的特性的问题。具体而言，高分辨率的液晶显示器件需要高精细的像素，每个像素的尺寸小。由于配线、遮光部的区域相对增加，紫外线(Ultraviolet，UV)光被大量截止，液晶显示部的开口率减少，透过率降低。
特别是在垂直取向液晶显示器件(以下，有时记载为“VA液晶显示器件”)的情况下，仅通过调整阈值电压，难以充分地改善光透过性。通过降低阈值电压，使表示施加电压-透过率的特性的V-T曲线向低电压侧偏移(shift)，可提高低电压条件下的透过率。但是，在所述方法中，VA液晶显示器件的V-T曲线的斜率不会变得陡峭，并且最大透过率不会变高，因此难以在中灰階以上驱动电压实现高光透过性。
关于构成液晶层的液晶组合物，可以考虑调整展曲弹性常数(splay elasticconstant)(K11)与弯曲弹性常数(bend elastic constant)(K33)的比即K11/K33的值的方法。通过调整使得K11/K33的值降低，对应的VA液晶显示器件的V-T曲线变得陡峭，即使在中灰階以上驱动电压也可提高光透过率。
另外，在高级机种的液晶TV等中，由于高频驱动化正在发展，因此当务之急是开发可高速地响应电压变化的液晶组合物。为了高速地响应电压变化，理想的是，在垂直取向模式(如VA模式等)的液晶显示装置中作为支配响应速度的参数的G1/K33的值较小。在水平取向模式(如IPS模式等)的液晶显示装置中，理想的是，作为支配响应速度的参数的G1/K11的值较小。
发明内容
本发明人等通过进一步研究发现，通过采用本发明的含有前述的式I、式II及式III所示的液晶化合物的负介电各向异性液晶组合物，其在兼顾介电常数各向异性(Δε)、光学各向异性等诸特性的基础上具有降低的K11/K33、G1/K33、G1/K11值。在垂直取向模式(如VA模式等)的液晶显示装置中K11/K33、G1/K33的值均较小，在水平取向模式(如IPS模式等)的液晶显示装置中K11/K33、G1/K11的值均较小，在用于液晶TV等液晶器件时能够实现快速的响应及高透过率。由此完成了本发明。
一方面，本发明提供一种负介电各向异性液晶组合物，其包含：
至少一种式I所示化合物；
至少一种式Ⅱ所示化合物；以及，
至少一种式ⅡI所示化合物，
Figure BDA0003216456100000031
式I中，R1、R2各自独立地表示氢原子、碳原子数1～8的直链烷基、碳原子数1～8的直链烷氧基、碳原子数2～8的直链烯基、或者碳原子数2～8的直链烯氧基，其中一个或两个不相邻的-CH2-任选被-O-取代，其中任意的H任选被F原子取代；
环A1选自下述的基团组成的组：1,4-亚环己基、环己烯-1,4-二基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、氧杂环己烷-2,5-二基、1,3-二氧杂环己烷-2,5-二基、1-甲基环己烷-1,4-二基、2-甲基环己烷-1,4-二基、2-甲基苯-1,4-二基；
Z表示单键、-C2H2-、-C2H4-、-C2H2CH2O-、-OCH2C2H2-、-CH2O-、-OCH2-、-C2H2CH2S-、-SCH2C2H2-、-CH2S-、-SCH2-、-O-、-S-、-CF2O-、-OCF2-、-C≡C-、-OOC-或者-COO-、其中-CH2O-、-C2H2-、-C2H4-、-C2H2CH2O-、-OCH2C2H2-中任意H任选被F取代；
X表示-O-、-S-、-SO-、-SOO-、-CF2-、-CO-或者-CH2-；
Y1、Y2各自独立地表示-F-、-CH2F-、-CHF2-、-CF3-、-OCH2F-、-OCHF2-或者-OCF3-；
n表示0、1、2或3；
式II中，R3、R4各自独立地表示碳原子数为1～5的烷基、碳原子数为1～5的烷氧基、碳原子数为2～5的烯基、或碳原子数为2～5的烯氧基；并且，R3、R4中任意碳原子上的H各自独立地任选被F取代；
环C、环D各自独立地选自下述的基团组成的组：1,4-亚环己基、环己烯-1,4-二基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、氧杂环己烷-2,5-二基、1,3-二氧杂环己烷-2,5-二基、1-甲基环己烷-1,4-二基、2-甲基环己烷-1,4-二基、2-甲基苯-1,4-二基；
p表示0、1、2或者3。
式Ⅲ中，R5、R6各自独立地表示碳原子数为1～5的烷基、碳原子数为1～5的烷氧基、碳原子数为2～5的烯基、或碳原子数为2～5的烯氧基；并且，R5、R6中任意碳原子上的H各自独立地任选被F取代；
Z3表示单键或-CH2O-；
q、r各自独立地表示0、1或2；
环E、环F各自独立地选自下述的基团组成的组：1,4-亚环己基、环己烯-1,4-二基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、氧杂环己烷-2,5-二基、1,3-二氧杂环己烷-2,5-二基、1-甲基环己烷-1,4-二基、2-甲基环己烷-1,4-二基、2-甲基苯-1,4-二基。
另一方面，本发明提供一种液晶显示器件，其包含前述的本发明的液晶组合物；所述液晶显示器件为有源矩阵显示器件，或无源矩阵显示器件。
发明效果
通过采用前述的本发明的含有式I、式II及式III所示的液晶化合物的负介电各向异性液晶组合物，其在兼顾负介电常数各向异性的液晶组合物所要求的诸特性的基础上具有降低的K11/K33、G1/K33、G1/K11值，从而，使用了本发明的负介电各向异性液晶组合物的液晶显示器件能够实现快速的响应及高透过率。在垂直取向模式中(如VA、PS-VA)中，本发明的负介电常数各向异性液晶组合物能够获得降低的G1/K33的值，并且，支配电光效应的陡峭性的参数即K11/K33降低，从而具有改良的响应速度及优异的透过率。在水平取向模式中(如IPS)的液晶显示装置中，本发明的负介电常数各向液晶组合物能够获得降低的G1/K11的值，并且支配电光效应的陡峭性的参数即K33/K11较大，从而具有改良的响应速度及优异的透过率。
进一步，本发明的液晶组合物在用于VA液晶显示器件、PS-VA显示器件时可兼顾高速响应、良好的低温保存性、高透过率。
具体实施方式
[液晶组合物]
本发明的负介电各向异性液晶组合物包含：
至少一种式I所示化合物；
至少一种式Ⅱ所示化合物；以及，
至少一种式IⅡ所示化合物。
Figure BDA0003216456100000051
式I中，R1、R2各自独立地表示氢原子、碳原子数1～8的直链烷基、碳原子数1～8的直链烷氧基、碳原子数2～8的直链烯基、或者碳原子数2～8的直链烯氧基，其中一个或两个不相邻的-CH2-任选被-O-取代，其中任意的H任选被F原子取代。
作为前述的“碳原子数为1～8的直链烷基”，可以列举出例如，甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基等。
作为前述的“碳原子数为1～8的直链烷氧基”，可以列举出例如，甲氧基、乙氧基、正丙氧基、正丁氧基、正戊氧基、正己氧基、正庚氧基、正辛氧基等。
作为前述的“碳原子数为2～8的直链烯基”，可以列举出例如，乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基、1-庚烯基、2-庚烯基、3-庚烯基、1-辛烯基、2-辛烯基、3-辛烯基。
作为前述的“碳原子数为2～8的直链烯氧基”，可以列举出例如，乙烯氧基、1-丙烯氧基、2-丙烯氧基、1-丁烯氧基、2-丁烯氧基、3-丁烯氧基、1-戊烯氧基、2-戊烯氧基、1-己烯氧基、2-己烯氧基、3-己烯氧基、1-庚烯氧基、2-庚烯氧基、3-庚烯氧基、1-辛烯氧基、2-辛烯氧基、3-辛烯氧基等。
前述的“一个或两个不相邻的-CH2-任选被-O-取代”是指，前述的碳原子数为1～8的直链烷基、碳原子数为1～8的直链烷氧基、碳原子数为2～8的直链烯基、碳原子数为2～8的直链烯氧基中的任意-CH2-任选被取代为-O-，但是相邻的-CH2-不会同时被取代。
前述的“任意H任选被F原子取代”，是指，对于F取代的个数没有任何的限定，可以为单氟取代、多氟取代、或者全氟取代。
优选地，前述R1表示氢原子、碳原子数1～5的直链烷基、碳原子数1～5的直链烷氧基、碳原子数2～5的直链烯基、或者、碳原子数2～5的直链烯氧基，其中一个或两个不相邻的-CH2-任选被-O-取代，任意H任选被F原子取代。
前述的“碳原子数1～5的直链烷基”，可以列举出例如，甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基等。优选为甲基、乙基或者正丙基。
作为前述的“碳原子数1～5的直链烷氧基”，可以列举出例如，甲氧基、乙氧基、正丙氧基、正丁氧基、正戊氧基。优选为甲氧基、乙氧基或者正丙氧基。
作为前述的“碳原子数2～5的直链烯基”，可以列举出例如，乙烯基、1-丙烯基、2-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。优选为乙烯基、1-丙烯基、3-丁烯基、或者、3-戊烯基。
作为前述的“碳原子数2～5的直链烯氧基”，可以列举出例如，乙烯氧基、1-丙烯氧基、2-丙烯氧基、1-丁烯氧基、2-丁烯氧基、3-丁烯氧基、1-戊烯氧基、2-戊烯氧基、3-戊烯氧基。优选为乙烯氧基、1-丙烯氧基、3-丁烯氧基、或者、3-戊烯氧基。
前述的碳原子数1～5的直链烷基、碳原子数1～5的直链烷氧基、碳原子数2～5的直链烯基、或者、碳原子数2～5的直链烯氧基中，一个或两个不相邻的-CH2-任选被-O-取代,任意H任选被F原子取代。
前述的环A1选自下述的基团组成的组：1,4-亚环己基、环己烯-1,4-二基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、氧杂环己烷-2,5-二基、1,3-二氧杂环己烷-2,5-二基、1-甲基环己烷-1,4-二基、2-甲基环己烷-1,4-二基、2-甲基苯-1,4-二基；
前述的2-氟-1,4-亚苯基表示下述的2个二价基团，其中的氟取代基可以位于左侧，也可以位于右侧。其他类似的基团也适用该规则。
Figure BDA0003216456100000071
式I所示的化合物的一些实施方式中，环A1优选为1,4-亚环己基、环己烯-1,4-二基或者1,4-亚苯基，更优选为1,4-亚环己基。
式I所示的化合物的一些实施方式中，Z优选表示单键、-C2H2-、或者-C2H4-，更优选为单键。
式I所示的化合物的一些实施方式中，X优选为-O-或者-S-。
式I所示的化合物的一些实施方式中，Y1、Y2各自独立地表示-F-、-CH2F-、-CHF2-、-CF3-、-OCH2F-、-OCHF2-或者-OCF3-。
式I中，n表示0、1、2、或者3，从获得更小的响应指标值从而具有更快的响应时间等方面考虑，n优选为0、1或者2，进一步优选为n＝0或者1。
本发明的具有负介电各向异性的液晶化合物中，优选地，其选自下述的式IA～IN、Ia-In所示化合物组成。
Figure BDA0003216456100000081
Figure BDA0003216456100000091
Figure BDA0003216456100000101
Figure BDA0003216456100000111
前述的IA～IN、Ia-In所示化合物中，R1优选为碳原子数1～8的直链烷基或者碳原子数2～8的直链烯基。R1进一步优选为甲基、乙基、正丙基、乙烯基或者丙烯基。
前述的IA～IN、Ia-In所示化合物中，R2优选为碳原子数1～8的直链烷氧基或者碳原子数2～8的直链烯氧基。R2进一步优选为甲氧基、乙氧基、丙氧基、丙烯基氧基或者丁烯基氧基。
前述的式II所示化合物的结构式如下所示。
Figure BDA0003216456100000112
式II中，R3、R4各自独立地表示碳原子数为1～5的烷基、碳原子数为1～5的烷氧基、碳原子数为2～5的烯基、或碳原子数为2～5的烯氧基；并且，R3、R4中任意碳原子上的H各自独立地任选被F取代；
环C、环D各自独立地选自下述的基团组成的组：1,4-亚环己基、环己烯-1,4-二基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、氧杂环己烷-2,5-二基、1,3-二氧杂环己烷-2,5-二基、1-甲基环己烷-1,4-二基、2-甲基环己烷-1,4-二基、2-甲基苯-1,4-二基；
p表示0、1、2或者3。
作为前述的R3、R4各自独立地表示的“碳原子数为1～5的烷基”，可以为直链烷基、支链烷基或者环状烷基，优选为直链烷基。作为这样的直链烷基，可以列举出例如甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基。作为支链烷基，可以列举出例如异丙基、异丁基、叔丁基等。作为环状烷基，可以列举出环丙基、环丁基、环戊基、甲基环丙基、甲基环丁基等。
作为前述的R3、R4各自独立地表示的“碳原子数为1～5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、正戊氧基、叔戊氧基等。
作为前述的R3、R4各自独立地表示的“碳原子数为2～5的烯基”，可以列举出例如乙烯基、丙烯基、丁烯基、2-甲基丙烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、2-甲基-1-丁烯基、3-甲基-1-丁烯基、2-甲基-2-丁烯基等。
作为前述的R3、R4各自独立地表示的“碳原子数为2～5的烯氧基”，可以列举出例如乙烯氧基、丙烯氧基、丁烯氧基、2-甲基丙烯氧基、1-戊烯氧基、2-戊烯氧基、2-甲基-1-丁烯氧基、3-甲基-1-丁烯氧基、2-甲基-2-丁烯氧基等。
作为前述的式Ⅱ所示的化合物，优选选自下述的式Ⅱ-1至Ⅱ-10所示化合物组成的组。其中，R3、R4的定义与前述相同。
Figure BDA0003216456100000121
Figure BDA0003216456100000131
(F)表示F或H。
式Ⅲ所示化合物的结构式如下所示。
Figure BDA0003216456100000132
式Ⅲ中，R5、R6各自独立地表示碳原子数为1～5的烷基、碳原子数为1～5的烷氧基、碳原子数为2～5的烯基、或碳原子数为2～5的烯氧基；并且，R5、R6中任意碳原子上的H各自独立地任选被F取代；
Z3表示单键或-CH2O-；
q、r各自独立地表示0、1或2；
环E、环F各自独立地选自下述的基团组成的组：1,4-亚环己基、环己烯-1,4-二基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、氧杂环己烷-2,5-二基、1,3-二氧杂环己烷-2,5-二基、1-甲基环己烷-1,4-二基、2-甲基环己烷-1,4-二基、2-甲基苯-1,4-二基。
优选地，前述的式Ⅲ所示的化合物选自下述的式Ⅲ-1至Ⅲ-17所示化合物组成的组。其中，R5、R6的定义与前述相同。
Figure BDA0003216456100000141
Figure BDA0003216456100000151
作为前述的R5、R6各自独立地表示的“碳原子数为1～5的烷基”，可以为直链烷基、支链烷基或者环状烷基，优选为直链烷基。作为这样的直链烷基，可以列举出例如甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基。作为支链烷基，可以列举出例如异丙基、异丁基、叔丁基等。作为环状烷基，可以列举出环丙基、环丁基、环戊基、甲基环丙基、甲基环丁基等。
作为前述的R5、R6各自独立地表示的“碳原子数为1～5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、正戊氧基、叔戊氧基等。
作为前述的R5、R6各自独立地表示的“碳原子数为2～5的烯基”，可以列举出例如乙烯基、丙烯基、丁烯基、2-甲基丙烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、2-甲基-1-丁烯基、3-甲基-1-丁烯基、2-甲基-2-丁烯基等。
作为前述的R5、R6各自独立地表示的“碳原子数为2～5的烯氧基”，可以列举出例如乙烯氧基、丙烯氧基、丁烯氧基、2-甲基丙烯氧基、1-戊烯氧基、2-戊烯氧基、2-甲基-1-丁烯氧基、3-甲基-1-丁烯氧基、2-甲基-2-丁烯氧基等。
前述的负介电各向异性液晶组合物的一个实施方式中，式I所示化合物、式II所示化合物、式III所示化合物例如可以以下述的比例含有：相对于100质量份液晶组合物，前述的式I所示的化合物为1～30质量份，前述式Ⅱ所示的化合物为1～60质量份，前述式Ⅲ所示化合物为1～60质量份。
本发明的负介电各向异性液晶组合物的一些实施方式中，还可以含有下述的式Ⅳ-1～Ⅳ-50所示的化合物：
Figure BDA0003216456100000161
Figure BDA0003216456100000171
Figure BDA0003216456100000181
Figure BDA0003216456100000191
Figure BDA0003216456100000201
其中，R1’表示H或者碳原子数为1～8的烷基或碳原子数为2～8的烯基,并且任选4个以下H被F取代；
R2’表示H或者碳原子数为1～8的烷基或碳原子数为2～8的烯基，其中一个或两个不相邻的-CH2-任选被-O-所取代，并且任选4个以下H被F取代。
负介电各向异性液晶组合物中前述的式Ⅳ-1～Ⅳ-50所示化合物为可选成分。一些实施方式的负介电各向异性液晶组合物的组分可以为下述的质量配比，相对于100质量份负介电各向异性液晶组合物，式I所示化合物为1～30质量份，式Ⅱ所示化合物为1～60质量份，式Ⅲ所示化合物为1～60质量份，选自式Ⅳ-1～Ⅳ-50所示的化合物为0～20质量份。
本发明的负介电各向异性液晶组合物的一些实施方式中，还可以含有一种或多种下述的式Ⅴ-1～Ⅴ-78所示的化合物：
Figure BDA0003216456100000211
Figure BDA0003216456100000221
Figure BDA0003216456100000231
Figure BDA0003216456100000241
Figure BDA0003216456100000251
Figure BDA0003216456100000261
Figure BDA0003216456100000271
Figure BDA0003216456100000281
负介电各向异性液晶组合物中前述的式V-1～V-78所示化合物为可选成分。一些实施方式的负介电各向异性液晶组合物的组分可以为下述的质量配比，相对于100质量份负介电各向异性液晶组合物，式I所示化合物为1～30质量份，式Ⅱ所示化合物为1～60质量份，式Ⅲ所示化合物为1～60质量份，选自式Ⅳ-1～Ⅳ-50所示的化合物为0～20质量份，式Ⅴ-1～V-78所示的化合物为0～20质量份。
本发明的负介电各向异性液晶组合物的一些实施方式中，还可以包含一种或多种下述的式Ⅵ-1～Ⅵ-8所示的化合物：
Figure BDA0003216456100000291
Figure BDA0003216456100000301
负介电各向异性液晶组合物中前述的式VI-1～式VI-8所示化合物为可选成分。一些实施方式的负介电各向异性液晶组合物的组分可以为下述的质量配比，相对于100质量份负介电各向异性液晶组合物，式I所示化合物为1～30质量份，式Ⅱ所示化合物为1～60质量份，式Ⅲ所示化合物为1～60质量份，选自式Ⅳ-1～Ⅳ-50所示的化合物为0～20质量份，式Ⅴ-1～V-78所示的化合物为0～20质量份，式Ⅵ-1～VI-8所示的化合物为0～1.00质量份。
本发明的负介电各向异性液晶组合物中，可选的，还可以加入各种功能的添加剂，这些添加剂可以列举出例如UV稳定剂、抗氧化剂、手性掺杂剂、聚合起始剂，可以含有它们中的一种，或者多种。
前述的抗氧化剂可以列举出，例如：
Figure BDA0003216456100000302
m表示1～10的整数；
作为手性掺杂剂，可以列举出例如，
Figure BDA0003216456100000303
其中，R0表示碳原子数为1～10的烷基；
作为光稳定剂，可以列举出例如，
Figure BDA0003216456100000311
其中，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。
作为紫外线吸收剂，可以列举出例如，
Figure BDA0003216456100000312
其中，R01表示碳原子数为1～10的烷基。
含有前述的添加剂的情况下，其添加量可以为例如液晶组合物的总质量的0.01％～1.5％。
[液晶显示器件]
本发明的第二方面提供一种液晶显示器件，其使用了前述的本发明的负介电各向异性液晶组合物。本发明的液晶显示器件中，只要包含前述的液晶组合物就没有特别的限定。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器件的其他组成及结构。
本发明的液晶显示器件的驱动方式优选为PS-VA模式、VA模式、IPS模式、FFS模式、PS-IPS模式、PS-FFS模式或者ECB模式。
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(℃)，液晶化合物也为液晶单体。
[负介电各向异性液晶组合物]
实施例及对比例中制备了不同组成的负介电各向异性液晶组合物，其中，各例中所使用的具体化合物的单体结构、用量(质量份)、所得的液晶介质的性能参数测试结果分别如后述的表所示。
各实施例中所涉温度单位为℃，其他符号的具体意义及测试条件如下：
G1(mPa.s)表示液晶化合物的旋转粘滞系数，测定方法：仪器设备INSTEC:ALCT-IR1、测试盒盒厚18微米垂直盒、温度25℃，简写为“G1”；
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、18微米垂直盒；
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：25℃、INSTEC:ALCT-IR1、18微米垂直盒；
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：589nm、25±0.2℃。
VHR表示紫外光照射后的电压保持率(％)，测试条件为20±2℃、电压为±5V、脉冲宽度为1ms、电压保持时间16.7ms。测试设备为ALCT-IV1液晶性能综合测试仪。VHR测试使用紫外光365nm波长，照射光强为2.5Mw/cm2进行光辐照，辐照时间为34分钟。
Tni：向列相-各向同性液体相转变温度(℃)。
透过率：测定对液晶显示单元施加0V～10V的电压时的透过率。将透过率大于等于≥97％的情况评价为透过率充分高，用〇表示，将透过率小于97％的情况评价为透过率低，用×表示。
低温保存性：将含聚合性化合物的液晶组合物的实施例在-20℃下冷却240小时后，观察有无聚合性化合物的析出，作为低温保存性的指标。将无析出且不会引起亮点等显示不良的情况标记为〇，将存在析出的情况标记为×。
实施例中各负介电各向异性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。
实施例中所使用的液晶单体的结构用下述代码表示，液晶环结构、端基、连接基团的代码表示方法见下表(一)、表(二)。
表(一)：环结构的对应代码
Figure BDA0003216456100000331
Figure BDA0003216456100000341
Figure BDA0003216456100000351
表(二)：端基与链接基团的对应代码
Figure BDA0003216456100000352
Figure BDA0003216456100000361
举例：
Figure BDA0003216456100000362
Figure BDA0003216456100000371
按照下述的表1～11所示的配比，制备实施例1～9以及对比例1～2的液晶组合物。
表1实施例1的液晶组合物LC-1的组分配比
Figure BDA0003216456100000372
Figure BDA0003216456100000381
表2实施例2的液晶组合物LC-2的组分配比
化合物通式 液晶结构式 质量份
Ⅱ CC-3-V 35.0
III CCY-3-O2 10.0
II CPP-1V-2 8.0
III CPY-3-O2 5.0
I LOP[OT,OT]-3-O2 10.0
I LOP[T,OT]-3-O2V 7.0
I LSP[T,OT]-3-O2 8.0
II PP-1-2V1 9.0
III PYP-2-3 8.0
表3实施例3的液晶组合物LC-3的组分配比
Figure BDA0003216456100000382
Figure BDA0003216456100000391
表4实施例4的液晶组合物LC-4的组分配比
化合物通式 液晶结构式 质量份
Ⅱ CC-3-V 34.0
III CCY-3-O2 5.0
I CLOP[OT,OT]-1V-O2 6.0
I CLSP[T,F]-1V-O2 6.0
III COY-3-O2 8.0
III CPY-3-O2 10.0
II CPP-1-2V1 6.0
III CY-3-O2 15.0
II PP-1-2V1 10.0
表5实施例5的液晶介质LC-5的组分配比
Figure BDA0003216456100000392
Figure BDA0003216456100000401
表6实施例6的液晶介质LC-6的组分配比
化合物通式 液晶结构式 质量份
Ⅱ CC-3-V 31.0
II CCP-V-1 5.0
III C(C4)Y-3-O2 4.0
III CCY-3-O2 4.0
I CLOP[T,T]-1V-O2 3.0
I PLSP[OT,OT]-1V-O2 2.0
III COY-3-O2 10.0
III CPY-3-O2 10.0
IV CVCPY-3-O2 3.0
IV CV2PYP-1V-O2 3.0
III CY-3-O2 15.0
II PP-1-2V1 10.0
表7实施例7的液晶介质LC-7的组分配比
Figure BDA0003216456100000402
Figure BDA0003216456100000411
表8实施例8的液晶介质LC-8的组分配比
化合物通式 液晶结构式 质量份
Ⅱ CC-3-V 38.0
III CCY-3-O2 5.0
II CPP-3-2V1 5.0
I CLOP[F,T]-1V-O2 5.0
IV CVCPY-V-O2 4.0
IV CV2PY-1V-O2 4.0
III CY-3-O2 15.0
III CY-3-O4 10.0
III PYP-2-4 9.0
Ⅴ CEOB(S)OIC-3-3 5.0
对比例1和对比例2的配方如下述的表9和表10所示。
表9对比例1的液晶介质C-01的组分配比
Figure BDA0003216456100000412
Figure BDA0003216456100000421
表10对比例2的液晶介质C-02的组分配比
化合物通式 液晶结构式 质量份
Ⅱ CC-3-V 26.0
Ⅱ PP-1-2V 10.0
III CCOY-2-O2 15.5
III CY-3-O2 15.0
III PY-3-O2 6.0
III CCY-3-O2 11.0
III CPY-3-O2 7.5
Ⅱ CPP-1V-2 9.0
将前述制备的实施例以及对比例的液晶组合物填充于液晶显示器两基板间进行性能测试。测试结果示于下表中。
表11实施例以及对比例的液晶组合物的性能测试结果
Figure BDA0003216456100000422
Figure BDA0003216456100000431
如上述的表11所示，实施例1～实施例8的液晶组合物与对比例1和2的液晶组合物相比，其响应速度参数指针G1/K33的值皆小于对比例。因此，将实施例1～实施例8的液晶组合物使用在垂直取向模式(如VA模式等)的液晶显示装置中的情况下，其响应速度更快。
另外，实施例1～实施例8的液晶组合物与对比例1、2的液晶组合物相比，其响应速度参数指针G1/K11的值皆小于对比例。因此，将实施例1～实施例8的液晶组合物使用在水平取向模式(如IPS模式等)的液晶显示装置中的情况下，其响应速度更快。
进一步，实施例1～8的液晶组合物与比较例1、2的液晶组合物相比，K11/K33值更低，可以提高的透光率。
进一步，与比较例1、2相比，实施例1～8的液晶组合物显示出更优异的低温保存性。
进而，将前述的实施例制备的液晶组合物与前述的式(RM-2)、式(RM-8)所示的聚合性化合物中的一种混合，制备实施例9～14的含聚合性化合物的液晶组合物。液晶组合物及聚合性化合物的调配比如表12所示。
表12实施例9～14的含聚合性化合物的液晶组合物的配比
Figure BDA0003216456100000432
Figure BDA0003216456100000441
进而，通过利用真空注入法将实施例9～实施例14制备的含聚合性化合物的液晶组合物分别注入到单元间隙为3.0μm且涂布了引起垂直取向的聚酰亚胺取向膜的带ITO的单元中，获得垂直取向(VA)液晶显示器件。
一边对所获得的VA液晶显示器件施加10V、100Hz的矩形波，一边利用100mW/cm2(365nm)的强度的高压水银灯进行10J曝光。而且，通过在切断电压的状态下进行100J曝光，获得高分子稳定化垂直取向(PS-VA)液晶显示器件。
使用了实施例9～实施例14的含聚合性化合物的液晶组合物的PS-VA液晶显示器件，与使用了实施例1～实施例3的液晶组合物的VA液晶显示器件同样地对低温保存性及透过率进行测定，结果可获得与它们相近的结果。
其次，对在实施例9～实施例14中所获得的液晶显示器件中残存的聚合性化合物的量进行确认，结果残留量充分少。由此确认到是不容易发生因预倾角的变化导致的显示不良的PS-VA液晶显示器件。
根据以上确认到，本发明的液晶组合物在用于VA液晶显示器件、PS-VA显示器件时可兼顾高速响应、良好的低温保存性、高透过率。
本发明虽未穷尽要求保护的所有液晶混合物，但是本领域技术人员可以预见的是，在已公开的上述实施例基础上，仅结合自身的专业尝试即能以类似的方法得到其他同类液晶材料而不需要付出创造性劳动。此处由于篇幅有限，仅列举代表性的实施方式。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种负介电各向异性液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含：
至少一种式Ⅱ所示化合物；
至少一种式Ⅲ所示化合物；
Figure FDA0004123078420000011
式II中，R3、R4各自独立地表示碳原子数为1～5的烷基、碳原子数为1～5的烷氧基、碳原子数为2～5的烯基、或碳原子数为2～5的烯氧基；并且，R3、R4中任意碳原子上的H各自独立地任选被F取代；
环C、环D各自独立地选自下述的基团组成的组：1,4-亚环己基、环己烯-1,4-二基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、氧杂环己烷-2,5-二基、1,3-二氧杂环己烷-2,5-二基、1-甲基环己烷-1,4-二基、2-甲基环己烷-1,4-二基、2-甲基苯-1,4-二基；
p表示0、1、2或3；
式Ⅲ中，R5、R6各自独立地表示碳原子数为1～5的烷基、碳原子数为1～5的烷氧基、碳原子数为2～5的烯基、或碳原子数为2～5的烯氧基；并且，R5、R6中任意碳原子上的H各自独立地任选被F取代；
Z3表示单键或-CH2O-；
q、r各自独立地表示0、1或2；
环E、环F各自独立地选自下述的基团组成的组：1,4-亚环己基、环己烯-1,4-二基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、氧杂环己烷-2,5-二基、1,3-二氧杂环己烷-2,5-二基、1-甲基环己烷-1,4-二基、2-甲基环己烷-1,4-二基、2-甲基苯-1,4-二基；
选自下述的式IA～IN、Ia～In所示化合物组成的组中的至少一种化合物，其中，
R1表示氢原子、碳原子数1～8的直链烷基、碳原子数1～8的直链烷氧基、碳原子数2～8的直链烯基、或者碳原子数2～8的直链烯氧基，其中一个或两个不相邻的-CH2-任选被-O-取代，任意的H任选被F原子取代；
R2表示碳原子数1～8的直链烷氧基；
Figure FDA0004123078420000021
Figure FDA0004123078420000031
Figure FDA0004123078420000041
Figure FDA0004123078420000051
Figure FDA0004123078420000052
以及，一种或多种下述的式IV-1～IV-50所示的化合物：
Figure FDA0004123078420000053
Figure FDA0004123078420000061
Figure FDA0004123078420000071
Figure FDA0004123078420000081
Figure FDA0004123078420000091
其中，R1’表示H或者碳原子数为1～8的烷基或碳原子数为2～8的烯基,并且任选4个以下H被F取代；R2’表示H或者碳原子数为1～8的烷基或碳原子数为2～8的烯基，其中一个或两个不相邻的-CH2-任选被-O-所取代，并且任选4个以下H被F取代。
2.根据权利要求1所述的负介电各向异性液晶组合物，其中，R1表示碳原子数1～8的直链烷基或者碳原子数为1～8的直链烯基。
3.根据权利要求1或2所述的负介电各向异性液晶组合物，其中，所述式Ⅱ所示的化合物选自下述的式Ⅱ-1至Ⅱ-10所示化合物组成的组:
Figure FDA0004123078420000101
R3、R4各自独立地表示碳原子数为1～5的烷基、碳原子数为1～5的烷氧基、碳原子数为2～5的烯基、或碳原子数为2～5的烯氧基；R3、R4中任意碳原子上的氢各自独立地任选被氟取代；
(F)表示F或H。
4.根据权利要求1或2所述的负介电各向异性液晶组合物，其中，所述式Ⅲ所示的化合物选自下述的式Ⅲ-1至Ⅲ-17所示化合物组成的组:
Figure FDA0004123078420000111
Figure FDA0004123078420000121
R5、R6各自独立地表示碳原子数为1～5的烷基、碳原子数为1～5的烷氧基、碳原子数为2～5的烯基、或碳原子数为2～5的烯氧基，并且R5、R6中任意碳原子上的H各自独立地任选被F取代。
5.根据权利要求1或2所述的负介电各向异性液晶组合物，其中，所述液晶组合物还包含一种或多种下述的式Ⅴ-1～Ⅴ-78所示的化合物：
Figure FDA0004123078420000122
Figure FDA0004123078420000131
Figure FDA0004123078420000141
Figure FDA0004123078420000151
Figure FDA0004123078420000161
Figure FDA0004123078420000171
Figure FDA0004123078420000181
Figure FDA0004123078420000191
Figure FDA0004123078420000201
6.根据权利要求5所述的负介电各向异性液晶组合物，其中，所述液晶组合物还包含一种或多种下述的式VI-1～VI-8所示的化合物：
Figure FDA0004123078420000202
Figure FDA0004123078420000211
7.一种液晶显示器件，其特征在于，所述液晶组合物包含权利要求1～6的任一项所述的液晶组合物；所述液晶显示器件为有源矩阵显示器件，或无源矩阵显示器件。
8.根据权利要求7所述的液晶显示器件，其中，所述液晶显示器件的驱动方式为PS-VA模式、VA模式、IPS模式、FFS模式、PS-IPS模式、PS-FFS模式或者ECB模式。
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