CN115895679A - 液晶组合物、显示面板 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开一种液晶组合物及显示面板，液晶组合物包括第一化合物，第一化合物的结构式如式Ⅰ所示：
(Ⅰ)，A1、A2选自单键、O、S、具有1～7个碳原子的亚烷基或亚烷氧基；K1、K2选自H或F，且不同时为H；m、n选自0、1、2，且不同时为0；
选自取代或未取代的碳原子数为3～5的杂环原子、取代或未取代的碳原子数为3～10的环烷基、或环烯基、取代或未取代的环数为1或2的杂芳香基或芳香基；R1、R2选自H、F、Cl、Br、I、CN、SCN、NCS、SF5、取代或未取代的碳原子数为1～15个碳原子的烷基、取代或未取代的碳原子数为2～15的烯基或炔基。本发明实施例提供的液晶组合物可降低显示器件的响应时间、提高对比度。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种液晶组合物、显示面板。
背景技术
液晶材料广泛应用于显示器中，液晶材料的对比度和响应速度是提升显示器的显示性能的关键因素，液晶分子的光学、电学和力学的性质取决于液晶分子的结构及取代基团。
随着显示器件的不断发展，亟需开发出一种响应更快的液晶材料。
发明内容
本发明实施例提供一种液晶组合物、显示面板，以解决现有的液晶材料的响应速度有待于提高的技术问题。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
本发明实施例提供一种液晶组合物，包括第一化合物，所述第一化合物的结构式如式Ⅰ所示：
其中，A1、A2独立地选自单键、O、S、具有1～7个碳原子的亚烷基，或具有1～7个碳原子的亚烷氧基；
K1、K2独立地选自H或F，且不同时为H；
m、n独立地选自0～2中的整数，且不同时为0；
每个
每个
独立地选自取代或未取代的碳原子数为3～5的杂环原子、取代或未取代的碳原子数为3～10的环烷基、取代或未取代的碳原子数为3～10的环烯基、取代或未取代的环数为1或2的杂芳香基，或取代或未取代的环数为1或2的芳香基；
R1、R2独立地选自H、F、Cl、Br、I、CN、SCN、NCS、SF5、取代或未取代的碳原子数为1～15个碳原子的烷基、取代或未取代的碳原子数为2～15的烯基，或取代或未取代的碳原子数为2～15的炔基，其中，R1、R2为烷基、烯基或炔基时，R1、R2中的至少一个CH2独立地被-O-、-S-、-SO2-、-CO-、-C(O)O-、-OC(O)O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CF2CHF-、-CF2CH2-、-CHF-CHF-、-CHF-CH2-、-CH2O、-CF＝CH-、-CF＝CF-、-CH＝CH-或-C≡C-取代并使杂原子不直接键接，和/或R1、R2的末端基团独立地被CN或CF3取代。
在本发明的一些实施例中，m、n独立地选自0或1，且不同时为0。
在本发明的一些实施例中，每个
每个
独立地选自以下结构式中的任意一种：
其中，Z1、Z2独立地选自CH2、NH、O或S。
在本发明的一些实施例中，每个
每个
独立地选自以下结构式中的任意一种：
在本发明的一些实施例中，R1、R2独立地选自取代或未取代的碳原子数为1～7的烷基、取代或未取代的碳原子数为1～7的烯基，或取代或未取代的碳原子数为1～7的炔基，其中，R1、R2中的一个或两个CH2独立地被-O-、-CO、-C(O)O-、-OC(O)-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O或-OCH2-取代并使杂原子不直接键接。
在本发明的一些实施例中，所述第一化合物选自如下式Ⅰ-1至式Ⅰ-4所示的至少一种：
在本发明的一些实施例中，所述第一化合物选自如下式Ⅰ-1-1至Ⅰ-1-9、Ⅰ-3-1至Ⅰ-3-27所示的至少一种：
在本发明的一些实施例中，所述液晶组合物还包括第二化合物，所述第二化合物如式Ⅱ1至Ⅱ9所示：
在本发明的一些实施例中，所述液晶组合物还包括第三化合物，所述第三化合物如式Ⅲ1至Ⅲ5所示：
本发明的实施例还提供一种显示面板，包括相对设置的阵列基板和彩膜基板，以及夹设于所述阵列基板和所述彩膜基板之间的液晶层，所述液晶层的材料包括上述任一实施例的液晶组合物。
本发明的有益效果为：本发明实施例提供的液晶组合物包括含氟苯并呋喃类液晶化合物，该类化合物具有较高的负介电各向异性、良好的液晶互溶性、相对低的旋转粘度等，应用于显示器件中，可减少响应时间、提高对比度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的显示面板的结构示意图。
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。
本发明实施例提供一种液晶组合物，所述液晶组合物包括第一化合物、第二化合物以及第三化合物，所述第一化合物的结构式如下式I所示：
其中，A1、A2独立地选自单键、O、S、具有1～7个碳原子的亚烷基，或具有1～7个碳原子的亚烷氧基。进一步地，A1、A2独立地选自单键、O、S、具有1～5个碳原子的亚烷基，或具有1～5个碳原子的亚烷氧基。更进一步地，A1、A2独立地选自单键或O。优选地，A1、A2为O。
K1、K2独立地选自H或F，且不同时为H。
m、n独立地选自0～2中的整数，且不同时为0。进一步地，m、n独立地选自0或1，且不同时为0。
R1、R2独立地选自H、F、Cl、Br、I、CN、SCN、NCS、SF5、取代或未取代的碳原子数为1～15个碳原子的烷基、取代或未取代的碳原子数为2～15的烯基，或取代或未取代的碳原子数为2～15的炔基。具体地，上述烷基、烯基、或炔基中的一个或多个H可独立地被F、Cl、Br、I取代。
其中，R1、R2为烷基、烯基或炔基时，R1、R2中的一个或多个CH2可独立地被-O-、-S-、-SO2-、-CO-、-C(O)O-、-OC(O)O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CF2CHF-、-CF2CH2-、-CHF-CHF-、-CHF-CH2-、-CH2O、-CF＝CH-、-CF＝CF-、-CH＝CH-或-C≡C-取代并使杂原子不直接键接。R1、R2为烷基、烯基或炔基时，R1、R2的末端基团可独立地被CN或CF3取代。
优选地，R1、R2独立地选自取代或未取代的碳原子数为1～7的烷基、取代或未取代的碳原子数为1～7的烯基，或取代或未取代的碳原子数为1～7的炔基。其中，R1、R2中的一个或两个CH2独立地被-O-、-CO、-C(O)O-、-OC(O)-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O或-OCH2-取代并使杂原子不直接键接。
每个
每个
独立地选自取代或未取代的碳原子数为3～5的杂环原子、取代或未取代的碳原子数为3～10的环烷基、取代或未取代的碳原子数为3～10的环烯基、取代或未取代的环数为1或2的杂芳香基，或取代或未取代的环数为1或2的芳香基；具体地，每个
和每个
上的一个或多个H可独立地被F、Cl、Br、或I取代。
进一步地，每个
每个
独立地选自以下结构式中的任意一种：
其中，Z1、Z2独立地选自CH2、NH、O或S。
优选地，每个
每个
独立地选自以下结构式中的任意一种：
A1为O原子时，R1和R2优选具有1～7个碳原子的烷基，特别优选具有2～5个碳原子的烷基。进一步地，A2为单键或O原子时，R2优选表示烷基，烯基或炔基，特别优选具有1～7个碳原子的烷基。在R1和R2中碳原子总和优选为4、5、6、7、8、9，或10，特别优选为5、6、7、8，或9。
A1为单键时，R1和R2优选具有1～7个碳原子的烷基，特别优选2～5个碳原子。进一步地，A2为单键或O时，R2优选表示烷基，烯基或炔基，特别优选具有1-7个碳原子的烷基。在R1和R2中碳原子总和优选为4、5、6、7、8、9，或10，特别优选为5、6、7、8，或9。
在式(Ⅰ)中，R1和R2独立地表示烷基时，烷基可以是直链的，也可以是支链的。R1和R2优选为直链，且独立地具有1～7个碳原子，即优选为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基或庚基。
在式(Ⅰ)中，R1和R2独立地表示具有2～15个碳原子的烯基或具有2～15个碳原子的炔基时，该烯基和炔基可以是直链的，也可以是支链的。R1和R2优选为具有2～7个碳原子的烯基或具有2～7个碳原子的炔基。
具体地，R1和R2独立地选自乙烯基、丙-1-烯基、丙-2-烯基、丁-1-烯基、丁-2-烯基、丁-3-烯基、戊-1-烯基、戊-2-烯基、戊-3-烯基、戊-4-烯基、己-1-烯基、己-2-烯基、己-3-烯基、己-4-烯基、己-5-烯基、庚-1-烯基、庚-2-烯基、庚-3-烯基、庚-4-烯基、庚-5-烯基、庚-6-烯基、乙炔基、丙-1-炔基、丙-2-炔基、丁-1-炔基、丁-2-炔基、丁-3-炔基、戊-1-炔基、戊-2-炔基、戊-3-炔基、戊-4-炔基、己-1-炔基、己-2-炔基、己-3-炔基、己-4-炔基、己-5-炔基、庚-1-炔基、庚-2-炔基、庚-3-炔基、庚-4-炔基、庚-5-炔基或庚-6-炔基，且烯基可以是E和Z型异构体。烯基和炔基中，优选丙-2-烯基、丁-2-烯基、丁-3-烯基、戊-2-烯基、戊-3-烯基、戊-4-烯基、丙-2-炔基、丁-2-炔基、丁-3-炔基、戊-2-炔基、戊-3-炔基或戊-4-炔基。
在本发明的实施例中，所述第一化合物优选为式Ⅰ-1至式Ⅰ-4所示的至少一种：
其中，Alkyl选自具有1-15个碳原子的烷基、具有2-15个碳原子的烯基，或具有2-15个碳原子的炔基。可选地，Alkyl基团中的一个或两个CH2基团可独立地被-O-、-CO-、-OC(O)-、-OCF2-、-CH2O或-OCH2-取代并使杂原子不直接键接。Alkyl为烷基时，烷基优选为具有1～7个碳原子的直链。
所述第一化合物优选为A1和A2为单键或O的化合物，优选为如式Ⅰ-1-1至Ⅰ-1-9、Ⅰ-3-1至Ⅰ-3-27所示的结构中的至少一种：
上述任一实施例提及的第一化合物Ⅰ本身及其基团、取代基具有不对称中心或手性中心，能以异构体的形式存在，如纯对映体、非对映体、E或Z异构体或作为以任何所需比例的多个异构体的混合物存在，例如作为外消旋体、E/Z异构体混合物。
本发明实施例的第一化合物Ⅰ为含氟苯并呋喃类液晶化合物，该类化合物具有较高的负介电各向异性、良好的液晶互溶性、相对低的旋转粘度等，应用显示器件中，可减少响应时间、提高对比度。
当m为0，n为1时，所述第一化合物的合成路径如下：
以
为原料，经过上述一系列反应得到
当m为0，n为2时，可将原料
替换为
之后参照上述合成路线得到
其中，
与前述
所选基团范围相同，即
独立地选自取代或未取代的碳原子数为3～5的杂环原子、取代或未取代的碳原子数为3～10的环烷基、取代或未取代的碳原子数为3～10的环烯基、取代或未取代的环数为1或2的杂芳香基，或取代或未取代的环数为1或2的芳香基。
进一步地，
选自以下结构式中的任意一种：
其中，Z1、Z2独立地选自CH2、NH、O或S。
优选地，
选自以下结构式中的任意一种：
当m、n为其他情况时，第一化合物的合成路线与上述实施例的合成路线相同或类似。
所述第二化合物的结构式如下式Ⅱ1至Ⅱ9所示：
其中，R3、R4独立地选自取代或未取代的碳原子数为1～10的烷基、取代或未取代的碳原子数为1～10的烷氧基、取代或未被取代的碳原子数为2～10的烯基、取代或未被取代的碳原子数为2～10的烯氧基、取代或未被取代的碳原子数为2～10的炔基、取代或未被取代的碳原子数为2～10的炔氧基。具体地，R3、R4中的至少一个H可独立地被F、Cl、Br，或I取代。
所述第三化合物如下式Ⅲ1至Ⅲ5所示：
其中，R5、R6独立地选自取代或未取代的碳原子数为1～10的烷基、取代或未取代的碳原子数为1～10的烷氧基、取代或未被取代的碳原子数为2～10的烯基、取代或未被取代的碳原子数为2～10的烯氧基、取代或未被取代的碳原子数为2～10的炔基、取代或未被取代的碳原子数为2～10的炔氧基。具体地，R5、R6中的至少一个H可独立地被F、Cl、Br，或I取代。
进一步地，相对于所述液晶组合物的重量，所述液晶组合物的包括以下重量百分比的组分：1％～50％的式I所示的第一化合物；1％～90％的式Ⅱ1至Ⅱ9所示的第二化合物；1％～90％的式Ⅲ1至Ⅲ5所示的化合物。
所述液晶组合物除了含有上述第一化合物、第二化合物以及第三化合物以外，上述液晶组合物在应用到显示器件上时，还可包含其他功能性的材料，如手性剂、引发剂、阻聚剂、有机溶剂以及其他助剂等
优选地，本发明实施例的液晶组合物中包含以下重量百分比的组分：1％～40％的式I所示的第一化合物；5％～70％的式Ⅱ1至Ⅱ9所示的第二化合物；5％～70％的式Ⅲ1至Ⅲ5所示的化合物。
特别优选地，所述液晶组合物中包含以下重量百分比的组分：1％～25％的式I所示的第一化合物；10％～50％的式Ⅱ1至Ⅱ9所示的第二化合物；10％～50％的式Ⅲ1至Ⅲ5所示的化合物。
所述液晶组合物的制备可采用热溶解方法来制得，包括以下步骤：
S10、用天平按质量百分比称量液晶化合物(第一化合物、第二化合物、第三化合物)，其中称量加入顺序无特定要求，通常以液晶化合物的熔点由低到高的顺序一次称量混合；S20、在60～100℃下加热并搅拌，使各组分充分溶解混合；S30、冷却至室温，封装得到目标样品。
除非另有说明，温度单位为℃；Tni代表液晶组合物的清亮点(单位：℃)；Δn代表25℃时的光学各向异性，ne为非寻常光的折射率；γ1代表25℃时的旋转粘度(单位：mPa·s)；Δε代表25℃时的介电各向异性，ε⊥为垂直于液晶分子长轴的介电常数。
发明人对制得的液晶组合物进行了混晶实验，具体如下表1～表6所示。按照本领域常规的检测方法，得到本发明实施例的液晶组合物的各项性能参数，其中，表中各性能参数的具体含义如下：温度单位为℃；Tni代表液晶组合物的清亮点(单位：℃)；Δn代表25℃时的光学各向异性，ne为非寻常光的折射率；γ1代表25℃时的旋转粘度(单位：mPa·s)；Δε代表25℃时的介电各向异性，ε⊥为垂直于液晶分子长轴的介电常数；K11为展曲弹性系数，K33为弯曲弹性系数。
表1实施例1的液晶组合物的组分分配及其性能参数
表2实施例2的液晶组合物的组分分配及其性能参数
表3实施例3的液晶组合物的组分分配及其性能参数
表4实施例4的液晶组合物的组分分配及其性能参数
表5实施例5的液晶组合物的组分分配及其性能参数
表6实施例6的液晶组合物的组分分配及其性能参数
液晶的对比度与液晶的介电各向异性有关，液晶具有介电负性时，可提高对比度，由上述测得数据可知，本发明实施例的液晶组合物的介电各向异性Δε处于-3.8～-3.5之间，具有较高的介电负性，因此可提高液晶组合物的对比度。
液晶的响应时间与旋转粘度γ1呈正相关，与介电各向异性Δε、以及展曲弹性系数K11呈负相关；本发明实施例提供的液晶组合物中，第一化合物具有较高的介电负性，可以提高液晶的介电负性，降低响应时间；第二化合物具有介电中性、低粘度，可以降低液晶的粘度，降低响应时间；第三化合物具有介电负性，可根据需求调节Δn、Tni以及粘度，整体上调节液晶性质。从上述测得数据可知，本发明实施例提供的液晶组合物的旋转粘度γ1处于77～98mPa·s，具有低旋转粘度，可减少响应时间；K11处于14.1～14.7，具有较高的展曲弹性系数，可减少响应时间；介电各向异性Δε处于-3.8～-3.5之间，具有较高的介电负性，可降低响应时间；且所述液晶组合物的清亮点Tni处于85℃以上，具有较高的清亮点，可在宽温度范围内具有理想的液晶相。
基于上述实施例，如图1所示，本发明实施例还提供一种显示面板100，包括相对设置的阵列基板10和彩膜基板30，以及夹设于阵列基板10和彩膜基板30之间的液晶层20，所述液晶层20的材料包括上述实施例的液晶组合物。上述液晶组合物应用到显示面板中，能够降低显示面板的响应时间，提高显示面板的对比度。
所述显示面板100的阵列基板10包括薄膜晶体管阵列，所述薄膜晶体管阵列用以驱动液晶层发光。所述显示面板100还包括设置于阵列基板10背离液晶层20一侧的背光模组，所述背光模组用于为液晶层20提供背光源。
所述液晶组合物可应用于手表、手机、电视和电脑等显示器中，对于VA、ECB、PALC、FFS或IPS等类型的显示器均适用。
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。
以上对本发明实施例所提供的一种液晶组合物及显示面板进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明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发明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发明各实施例的技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种液晶组合物，其特征在于，包括第一化合物，所述第一化合物的结构式如式Ⅰ所示：
其中，A1、A2独立地选自单键、O、S、具有1～7个碳原子的亚烷基，或具有1～7个碳原子的亚烷氧基；
K1、K2独立地选自H或F，且不同时为H；
m、n独立地选自0～2中的整数，且不同时为0；
每个
每个
独立地选自取代或未取代的碳原子数为3～5的杂环原子、取代或未取代的碳原子数为3～10的环烷基、取代或未取代的碳原子数为3～10的环烯基、取代或未取代的环数为1或2的杂芳香基，或取代或未取代的环数为1或2的芳香基；
R1、R2独立地选自H、F、Cl、Br、I、CN、SCN、NCS、SF5、取代或未取代的碳原子数为1～15个碳原子的烷基、取代或未取代的碳原子数为2～15的烯基，或取代或未取代的碳原子数为2～15的炔基，其中，R1、R2为烷基、烯基或炔基时，R1、R2中的至少一个CH2独立地被-O-、-S-、-SO2-、-CO-、-C(O)O-、-OC(O)O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CF2CHF-、-CF2CH2-、-CHF-CHF-、-CHF-CH2-、-CH2O、-CF＝CH-、-CF＝CF-、-CH＝CH-或-C≡C-取代并使杂原子不直接键接，和/或R1、R2的末端基团独立地被CN或CF3取代。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，m、n独立地选自0或1，且不同时为0。
3.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，每个
每个
独立地选自以下结构式中的任意一种：
其中，Z1、Z2独立地选自CH2、NH、O或S。
4.根据权利要求3所述的液晶组合物，其特征在于，每个
每个
独立地选自以下结构式中的任意一种：
5.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，R1、R2独立地选自取代或未取代的碳原子数为1～7的烷基、取代或未取代的碳原子数为1～7的烯基，或取代或未取代的碳原子数为1～7的炔基，其中，R1、R2中的一个或两个CH2独立地被-O-、-CO、-C(O)O-、-OC(O)-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O或-OCH2-取代并使杂原子不直接键接。
6.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述第一化合物选自如下式Ⅰ-1至式Ⅰ-4所示的至少一种：
7.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述第一化合物选自如下式Ⅰ-1-1至Ⅰ-1-9、Ⅰ-3-1至Ⅰ-3-27所示的至少一种：
8.根据权利要求1～7任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物还包括第二化合物，所述第二化合物如式Ⅱ1至Ⅱ9所示：
9.根据权利要求1～7任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物还包括第三化合物，所述第三化合物如式Ⅲ1至Ⅲ5所示：
10.一种显示面板，其特征在于，包括相对设置的阵列基板和彩膜基板，以及夹设于所述阵列基板和所述彩膜基板之间的液晶层，所述液晶层的材料包括如权利要求1～9任一项所述的液晶组合物。
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