CN114656975B - 一种液晶组合物及显示面板 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种液晶组合物及显示面板，液晶组合物至少包括第一化合物、第二化合物及第三化合物；第一化合物可以提高液晶的Keff值，降低散射系数S，进而降低暗态亮度，第二类化合物能够增大液晶的K33/K11和短轴方向介电系数ε⊥，进而提高穿透率，通过第一化合物、第二化合物、第三化合物构成的液晶组合物，可以改善显示面板的对比度。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种液晶组合物及显示面板。
背景技术
在液晶显示面板中，两个透明绝缘基板的表面彼此相对设置，基板内表面形成有产生电场的电极，液晶层位于两个基板之间，通过两个基板之间的电场变换，控制液晶的偏转角度，以实现不同显示亮度。
为了提升液晶显示面板的响应速度，通常将cell gap(液晶盒厚，即两个基板内表面的距离)减小，但是cell gap减小会导致光线的穿透率降低，同时，还会导致液晶散射系数增加，造成暗态漏光，引起对比度的降低。
因此，如何在保证响应速度的基础上提升对比度是本领域的技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本申请提供一种液晶组合物及显示面板，以实现保证响应速度的基础上提升对比度。
为解决上述方案，本申请提供的技术方案如下：
本申请提供一种液晶组合物，所述液晶组合物至少包括第一化合物、第二化合物及第三化合物，所述第一化合物的通式为式(Ⅰ)，所述第二化合物的通式为式(Ⅱ)，所述第三化合物的通式为式(Ⅲ)；
所述通式Ⅰ为
所述通式Ⅱ为
所述通式Ⅲ包括
或
其中，R1，R2各自独立地为烷基、烷氧基、烯化氧基、氢、卤素原子中任一种；
Q为－S－基、－NH－基、－CO－基、－COO－基、－OCO－基、－O－COO－基、－OCH2－基、－CH2O－基、－SCH2－基、－CH2S－基、－N(CH3)－基、－N(C2H5)－基、－N(C3H7)－基、－N(C4H9)－基、－CF2O－基、－OCF2－基、－CF2S－基、－SCF2－基、－N(CF3)－基、－CH2CH2基、－CF2CH2－基、－CH2CF2－基、－CF2CF2－基、－CH＝CH－基、－CF＝CF－基、C≡C－基、－CH＝CH－COO－基、或者－OCO－CH＝CH－基中任一种；
n为0、1、2中任一种；
A为六元环化合物。
在本申请的液晶组合物中，所述液晶组合物还至少包括第四化合物、第五化合物、第六化合物，所述第四化合物的通式为式(Ⅳ)，所述第五化合物的通式为式(Ⅴ)，所述第六化合物的通式为式(Ⅵ)；
所述通式Ⅳ为
所述通式Ⅴ为
所述通式Ⅵ为
其中，R1，R2各自独立地为烷基、烷氧基、烯化氧基、氢、卤素原子中任一种；
n为0、1、2中任一者；
B为六元环化合物。
在本申请的液晶组合物中，所述第四化合物包括
或
所述第五化合物包括
所述第六化合物包括或
在本申请的液晶组合物中，所述第四化合物包括
或
在本申请的液晶组合物中，所述B为1，4-亚苯基、1，4-亚环己基或1，4-亚环己烯基中任一种。
在本申请的液晶组合物中，所述R1或/和R2为烷基时，所述R1或/和R2内包含的碳原子数为1至7中任一整数。
在本申请的液晶组合物中，所述第一化合物包括
所述第二化合物包括
所述第三化合物包括
中的任一种。
在本申请的液晶组合物中，所述A为1，4-亚苯基、1，4-亚环己基或1，4-亚环己烯基中任一种。
本申请还提供一种显示面板，所述显示面板包含阵列基板、彩膜基板和液晶层，所述液晶层中包含上述的液晶组合物，所述液晶层与所述阵列基板和所述彩膜基板组合为一体。
在本申请的显示面板中，所述显示面板包括多条像素电极和多条扫描线，所述像素电极包括多条像素电极分支；
其中，相邻两条所述像素电极分支之间设置有狭缝，所述狭缝的延伸方向与所述扫描线方向的锐角夹角大于或等于75°。
有益效果：本申请公开了一种液晶组合物，至少包括第一化合物、第二化合物及第三化合物；所述第一化合物可以提高液晶的Keff值，降低散射系数S，进而降低暗态亮度；所述第二类化合物能够增大液晶的K33/K11和ε⊥，进而提高穿透率；通过所述第一化合物、所述第二化合物、所述第三化合物构成的液晶组合物，可以改善显示面板的对比度。
附图说明
下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本申请的显示面板的剖面图；
图2为本申请的显示面板的像素电极俯视图。
附图标记说明：
像素电极分支301，狭缝302，像素电极线宽S1，狭缝宽度S2，阵列基板10，彩膜基板20，像素电极30，液晶层40，扫描线101。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在液晶显示面板中，两个透明绝缘基板的表面彼此相对设置，基板内表面形成有产生电场的电极，液晶层位于两个基板之间，通过两个基板之间的电场控制液晶的偏转角度来实现不同的亮度。
液晶的上升响应时间公式(1)如下：
液晶的下降响应时间公式(2)如下：
其中，γ1为液晶的旋转粘度，d为液晶盒厚，ε0为液晶的真空介电常数，Δε为液晶的介电各向异性，液晶分子的长轴方向介电系数为ε∥，短轴方向介电系数为ε⊥，垂直介电常数ε⊥与水平介电常数ε∥之间的差定义为介电各向异性Δε，Vop为液晶的驱动电压，Vth为液晶的阈值电压，液晶的响应时间分为亮度由10％增加到90％的上升响应时间τon和亮度由90％下降到10％的下降时间τoff。
由上述公式(1)和(2)可知，液晶的响应时间与液晶盒厚的平方成正比，为了追求更小的响应时间，现有技术中将液晶盒厚降低，从而减小响应时间，提升响应速度。
当液晶盒厚降低时，延迟量Δnd降低，导致穿透率降低。其中，Δn为液晶的光学各向异性。因此液晶的响应时间和穿透率之间无法兼顾。
同时，液晶的延迟量Δnd与背光的波长之间需要匹配，当液晶盒厚d减小时，为了保持延迟量Δnd不变，则需要增大Δn。
液晶的散射系数公式(3)如下：
其中，Keff＝(1.5K11+K33)/3，S为液晶的散射系数，no为液晶的寻常光折射率，ne为液晶的非寻常光折射率，Δn＝no-ne，K11为展曲弹性系数，K33为弯曲弹性系数。
由公式(3)可知，当延迟量Δnd不变且Δn增大时，液晶的散射系数S增大，导致暗态漏光，进一步造成对比度的降低。
如何在保证响应速度的基础上提升对比度是本领域的技术人员亟需解决的问题。因此本申请提出了一种液晶组合物以解决上述技术问题。
本申请提供一种液晶组合物，该液晶组合物至少包括第一化合物、第二化合物及第三化合物，所述第一化合物的通式为式(Ⅰ)，所述第二化合物的通式为式(Ⅱ)，所述第三化合物的通式为式(Ⅲ)；
所述通式Ⅰ为
所述通式Ⅱ为
所述通式Ⅲ包括或
其中，R1，R2各自独立地为烷基、烷氧基、烯化氧基、氢、卤素原子中任一种；
Q为－S－基、－NH－基、－CO－基、－COO－基、－OCO－基、－O－COO－基、－OCH2－基、－CH2O－基、－SCH2－基、－CH2S－基、－N(CH3)－基、－N(C2H5)－基、－N(C3H7)－基、－N(C4H9)－基、－CF2O－基、－OCF2－基、－CF2S－基、－SCF2－基、－N(CF3)－基、－CH2CH2基、－CF2CH2－基、－CH2CF2－基、－CF2CF2－基、－CH＝CH－基、－CF＝CF－基、C≡C－基、－CH＝CH－COO－基、或者－OCO－CH＝CH－基中任一种；
n为0、1、2中任一种；
A为六元环化合物。
现结合具体实施例对本申请的技术方案进行描述。
在本申请的液晶组合物中，所述液晶组合物还至少包括第四化合物、第五化合物、第六化合物，所述第四化合物的通式为式(Ⅳ)，所述第五化合物的通式为式(Ⅴ)，所述第六化合物的通式为式(Ⅵ)；
所述通式Ⅳ为
所述通式Ⅴ为
所述通式Ⅵ为
其中，R1，R2各自独立地为烷基、烷氧基、烯化氧基、氢、卤素原子中任一种；
n为0、1、2中任一者；
B为六元环化合物。
在本申请的液晶组合物中，所述第四化合物包括
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所述第五化合物包括
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在本申请的液晶组合物中，所述第四化合物包括
或
在本申请的液晶组合物中，所述B为1，4-亚苯基、1，4-亚环己基或1，4-亚环己烯基中任一种。
在本申请的液晶组合物中，所述R1或/和R2为烷基时，所述R1或/和R2内包含的碳原子数为1至7中任一整数。
在本申请的液晶组合物中，所述第一化合物包括
所述第二化合物包括
所述第三化合物包括
中的任一种。
在本申请的液晶组合物中，所述A为1，4-亚苯基、1，4-亚环己基或1，4-亚环己烯基中任一种。
在本申请的液晶组合物中，所述通式Ⅰ的化合物的质量分数为10％-50％。
在本申请的液晶组合物中，所述通式Ⅱ的化合物的质量分数为1％-50％。
在本申请的液晶组合物中，所述通式Ⅲ的化合物的质量分数为1％-55％。
在本申请的液晶组合物中，所述通式Ⅰ的化合物的质量分数为10％-25％。
在本申请的液晶组合物中，所述通式Ⅱ的化合物的质量分数为10％-20％。
在本申请的液晶组合物中，所述通式Ⅲ的化合物的质量分数为25％-55％。
本实施例中，所述液晶组合物中的第一化合物可以提高Keff值，能够降低散射系数S，进而降低暗态亮度；所述第二化合物能够增大K33/K11和短轴方向介电系数ε⊥，进而提高穿透率；通过所述第一化合物、所述第二化合物、所述第三化合物构成的液晶组合物，能够降低暗态亮度，提高穿透率，进而改善显示面板的对比度。
在本申请的液晶组合物中，所述通式Ⅳ的化合物的质量分数为0％-30％；
在本申请的液晶组合物中，所述通式Ⅴ的化合物的质量分数为0％-50％；
在本申请的液晶组合物中，所述通式Ⅵ的化合物的质量分数为0％-60％。
在本申请的液晶组合物中，所述通式Ⅳ的化合物的质量分数为0％-15％；
在本申请的液晶组合物中，所述通式Ⅴ的化合物的质量分数为0％-5％；
在本申请的液晶组合物中，所述通式Ⅵ的化合物的质量分数为0％-40％。
本实施例通过将所述液晶组合物中的所述第四化合物的质量分数设置为0％-30％，将所述第五化合物的质量分数设置为0％-50％、所述第六化合物的质量分数设置为0％-60％，从而调节所述液晶组合物的Δn和Δε，使延迟量Δnd的范围在290-400nm之间，驱动电压Vop在4V-8V之间。
在本实施例中，所述液晶组合物具有较高的Keff值，能够降低散射系数S，降低暗态漏光，提高对比度，本发明所提供的液晶组合物可以将穿透率提升10％以上。同时，由于Keff值增加，液晶分子间作用力增加，能够降低边缘电场的影响，改善显示串扰。
在本实施例中，通过液晶材料中单体种类和比例的调整，增大液晶的ε⊥/Δε值和K33/K11数值，可以降低液晶分子在垂直方向的转动，提高透过率，从而进一步改善显示面板的对比度。
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原料如无特别说明均能从公开商业途径而得。所述百分比如无特别说明，均为质量百分比。
在本申请中，CP表示清亮点，直接使用WRX-1S显微热分析仪测定，设定升温速率为3℃/min。Δn表示光学各向异性(589nm，25℃)，Δε表示介电各向异性(25℃，1KHz，HP4284A，4.0微米TN左旋盒)，γ1表示25℃时旋转粘度(mpas)，VHR(％)代表电荷保持率(1V，60Hz，20℃)，ρ(×1013Ω·cm)代表电阻率(20℃)，电压保持率VHR(％)的测试仪与电阻率ρ(×1013Ω·cm)均为TOYO 6254和TOYO 6517型液晶物性评价系统(测试温度20℃，时间16ms，测试盒为7.0微米)。
在本实施例中，本发明所提供的液晶组合物包含以下液晶单体，分别是：
选自所述第一化合物的液晶单体：
选自所述第二类化合物的液晶单：
选自所述第三类化合物的液晶单体：
选自所述第四类化合物的液晶单体：
选自所述第五类化合物的液晶单体：
选自所述第六类化合物的液晶单体：
实施例一
在本申请的液晶组合物，所述液晶组合物的质量百分比如下：
1.质量分数为10％的液晶单体(Ⅰ)，
2.质量分数为10％的液晶单体(Ⅱ)，
3.质量分数为25％的液晶单体(Ⅲ-1)，
4.质量分数为15％的液晶单体(Ⅳ)，
5.质量分数为5％的液晶单体(Ⅴ-1)，
6.质量分数为35％的液晶单体(Ⅵ)。
在本实施例中，所述液晶组合物的质量百分比如下：
1.质量分数为10％的液晶单体(Ⅰ-1)，
2.质量分数为10％的液晶单体(Ⅱ-1)，
3.质量分数为10％的液晶单体(Ⅲ-1-1)，质量分数为10％的液晶单体(Ⅲ-1-2)，质量分数为5％的液晶单体(Ⅲ-1-3)，
4.质量分数为10％的液晶单体(Ⅳ-2-1)，质量分数为5％的液晶单体(Ⅳ-1-1)，
5.质量分数为5％的液晶单体(Ⅴ-1)，
6.质量分数为30％的液晶单体(Ⅵ-1)，质量分数为5％的液晶单体(Ⅵ-2)。
本申请优选的液晶组合物，经测试，其数值如下：
ε⊥/Δε[1KHz，25℃]为0.8，Δn[589nm，25℃]为0.13，Cp为90℃，γ1为50mPa.s，K33/K11为1.2。
常规设计中，穿透率通常约为4.6％，对比度约800。采用本实施例一的技术方案，测试得到的穿透率为5.2％，对比度为1300。因此，本实施例一的技术方案能够保证G-G 5ms的响应速度的规格下，比常规设计穿透率提升13％，对比度提升63％。
实施例二
在本申请的液晶组合物，所述液晶组合物的质量百分比如下：
1.质量分数为25％的液晶单体(Ⅰ)，
2.质量分数为20％的液晶单体(Ⅱ)，
3.质量分数为55％的液晶单体(Ⅲ-1)。
在本实施例中，所述液晶组合物的质量百分比如下：
1.质量分数为10％的液晶单体(Ⅰ-1)，质量分数为10％的液晶单体(Ⅰ-2)，质量分数为5％的液晶单体(Ⅰ-3)，
2.质量分数为10％的液晶单体(Ⅱ-1)，质量分数为10％的液晶单体(Ⅱ-2)，
3.质量分数为35％的液晶单体(Ⅲ-1-1)，质量分数为5％的液晶单体(Ⅲ-1-2)，质量分数为10％的液晶单体(Ⅲ-1-3)，质量分数为5％的液晶单体(Ⅲ-1-4)。
本申请优选的液晶组合物，经测试，其数值如下：
ε⊥/Δε[1KHz，25℃]为0.78，Δn[589nm，25℃]为0.15，Cp为100℃，γ1为60mPa.s，K33/K11为1.25。
常规设计中，穿透率通常为4.6％-4.8％，对比度约800。采用本实施例一的技术方案，测试得到的穿透率为5.1％，对比度为1500。因此，采用本实施例二的技术方案，能够保证G-G 5ms的响应速度的规格下，比常规设计穿透率提升10％，对比度提升88％。
实施例三
在本申请的液晶组合物，所述液晶组合物的质量百分比如下：
1.质量分数为10％的液晶单体(Ⅰ)，
2.质量分数为10％的液晶单体(Ⅱ)，
3.质量分数为25％的液晶单体(Ⅲ-1)，
4.质量分数为15％的液晶单体(Ⅳ)，
5.质量分数为40％的液晶单体(Ⅵ)。
在本实施例中，所述液晶组合物的质量百分比如下：
1.质量分数为10％的液晶单体(Ⅰ-1)，
2.质量分数为10％的液晶单体(Ⅱ-1)，
3.质量分数为10％的液晶单体(Ⅲ-1-1)，质量分数为10％的液晶单体(Ⅲ-1-2)，质量分数为5％的液晶单体(Ⅲ-1-3)，
4.质量分数为10％的液晶单体(Ⅳ-2-1)，质量分数为5％的液晶单体(Ⅳ-1-1)，
5.质量分数为30％的液晶单体(Ⅵ-1)，质量分数为10％的液晶单体(Ⅵ-2)。
本申请优选的液晶组合物，经测试，其数值如下：
ε⊥/Δε[1KHz，25℃]为0.75，Δn[589nm，25℃]为0.12，Cp为80℃，γ1为50mPa.s，K33/K11为1.15。
常规设计中，穿透率通常为4.6％-4.8％，对比度约800。采用本实施例三的技术方案，测试得到的穿透率为5.5％，对比度为1200。因此，采用本实施例三的技术方案，能够保证G-G 5ms的响应速度的规格下，比常规设计穿透率提升20％，对比度提升50％。
本申请还提供一种显示面板，请参阅图1，所述显示面板包含阵列基板10、彩膜基板20和液晶层40，所述液晶层40中包含上述的液晶组合物，所述液晶层40与所述阵列基板10和所述彩膜基板20组合为一体。
在本申请的显示面板中，请参阅图1和图2，所述显示面板包括多条像素电极30和多条扫描线101，所述像素电极30包括多条像素电极分支301；其中，相邻两条所述像素电极分支301之间设置有狭缝302，所述狭缝302的延伸方向与所述扫描线101方向的锐角夹角大于或等于75°。
在本实施例中，请参阅图2，所述狭缝302的延伸方向与所述扫描线101方向形成的锐角夹角大于或等于75°，例如，所述锐角夹角可以为75°至89°。
在本实施例中，所述液晶层40的盒厚(cell gap)的范围可以为1.8微米至2.6微米。
在本实施例中，所述液晶的响应时间为5毫秒。
在本实施例中，相邻的两条像素电极分支301的中心线的间距可以为4微米至6.5微米。
在本实施例中，请参阅图2，所述像素电极30包括多条像素电极分支301，其中，像素电极线宽S1为每个所述像素电极分支301的宽度，所述像素电极线宽S1的范围为1.8微米至2.5微米。
在本实施例中，请参阅图2，所述像素电极30包括多条像素电极分支301，其中，每两个相邻的所述像素电极分支301之间形成所述狭缝302，狭缝宽度S2为所述狭缝302的宽度，所述狭缝宽度S2的范围为2.2微米至4.0微米。
在本实施例中，所述像素电极线宽S1与所述狭缝宽度S2的比值的范围为30％至85％。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上对本申请实施例所提供的一种显示面板及移动终端进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。
Claims (5)
1.一种液晶组合物，其特征在于，至少包括第一化合物、第二化合物及第三化合物，所述第一化合物的通式为式(Ⅰ)，所述第二化合物的通式为式(Ⅱ)，所述第三化合物的通式为式(Ⅲ)；
所述通式Ⅰ为
中的至少一种；
所述通式Ⅱ为
中的至少一种；
所述通式Ⅲ为
中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物还至少包括第四化合物、第五化合物、第六化合物，所述第四化合物的通式为式(Ⅳ)，所述第五化合物的通式为式(Ⅴ)，所述第六化合物的通式为式(Ⅵ)；
所述通式Ⅳ为
以及
中的至少一种；
所述通式Ⅴ为
所述通式Ⅵ为以及
中的至少一种；
其中，R1，R2各自独立地为烷基，所述R1、R2内包含的碳原子数为1至7中任一整数。
3.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于，所述第四化合物包括
4.一种显示面板，其特征在于，包含阵列基板、彩膜基板和液晶层，所述液晶层中包含如权利要求1-3中任一项所述的液晶组合物，所述液晶层与所述阵列基板和所述彩膜基板组合为一体。
5.根据权利要求4所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板包括多条像素电极和多条扫描线，所述像素电极包括多条像素电极分支；
其中，相邻两条所述像素电极分支之间设置有狭缝，所述狭缝的延伸方向与所述扫描线方向的锐角夹角大于或等于75°。
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