CN1187839A - 用于液晶显示器的液晶组合物和制备该组合物的方法 - Google Patents
用于液晶显示器的液晶组合物和制备该组合物的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1187839A CN1187839A CN96194800A CN96194800A CN1187839A CN 1187839 A CN1187839 A CN 1187839A CN 96194800 A CN96194800 A CN 96194800A CN 96194800 A CN96194800 A CN 96194800A CN 1187839 A CN1187839 A CN 1187839A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- liquid
- crystal composition
- composition
- crystalline cpd
- crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Liquid Crystal Substances (AREA)
Abstract
公开了一种液晶组合物,该组合物包括至少一种在无环烃部分碳原子总数为4—24的液晶化合物,并且在该液晶组合物中,该液晶化合物中的碳原子总数平均值是5或更多。可以实现具有比常规液晶显示更高电压保持率的液晶显示(特别是AM－LCD)。
Description
本发明涉及用于液晶显示器的液晶组合物，制备该液晶组合物的方法，和使用该液晶组合物的液晶显示器。
在具有整体非线性装置的有源矩阵显示器(AM-LCD)如由非线性的两端子装置(例如可变电阻器或二极管)，和由非线性的三端子装置(例如薄膜晶体管(TFT))作为典型的开关装置中，与常规的无源型显示器例如扭曲向列型，宾主型，超扭曲向列型，和SBE(超双折射效应)型相比，需要具有高电压保持率的液晶组合物。具有低电压保持率的AM-LCD不能够提供高质量的显示，因为它引起诸如出现斑点，闪烁，和低对比度的现象。此外，在环境(在该环境中使用AM-LCD)下电压保持率的降低还引起其它问题。
因为在很多情况下，作为单一化合物将液晶材料用于显示不能满足对各种性质的需要，例如液晶相温度范围，粘度，光学各向异性，介电各向异性，弹性常数(K11，K22，K33)，驱动电压，化学和物理稳定性和其长期稳定性，消耗电流，比电阻，电压保持率，和满足各种显示的这些参数的温度依赖性，所以通常使用很多化合物的混合物(下在文中，有时称之为液晶组合物)。
到现在为止，已知的是：用于显示的液晶化合物的结构通常是棒状的，并且该化学结构可以粗分为端基部分，环结构部分，和将一个环与另一个环连接的键合基团部分。环键合基团部分有时具有侧取代基。
例如，作为说明上述事实的文献，可以提到的有下面这些：
文献1：Takashi INUKAI，Liquid Crystals-Fundamentals，(co-editors；Kohji OKANO and Shunsuke KOBAYASHI)，pp.178-204，published by Baifuhkan Co.，Ltd.(1985)
文献2：Shunsuke TAKENAKA，Liquid CrystalMaterials(edited byNarikazu KUSABAYASHI)，pp.67-94，published by Kohdansha Co.，Ltd.(1991)
文献3：V.Vill，Landolt-Boernstein/New Series Group IV Volume 7a-d Liquid Crystals，Springer-Verlag(1992)
文献4：D.Demus，H.Demus，H.Zaschke，Fluessige Kristalle inTabellen，VEB Deutscher Verlag fuer Grundstoff Industrie，Leipzig(1976)
文献5：D.Demus，H.Zaschkc，Fluessige Kristalle in TabellenII，VEB Deutscher Verlag fuer Grundstoff Industrie，Leipzig(1984)
在更具体的说明中，用于显示的液晶化合物是具有由下面通式(2)表示结构的有机化合物：
R-(A1-Z)n-A2-X (2)其中R表示链形基团，A1和A2表示环形基团，Z表示共价键或键合基团(桥)，n是1或更大的整数，和X表示吸电子基团或链形基团。
一般地，R称为“侧链”，-(A1-Z)n-A2-称为“核”，和X称为“端基”。当端基X是吸电子基团时，它称为“极性基团”，而当它是链形基团时，它称为另一个“侧链”。在某些情况下，“核”的环在其侧面位置上具有某些取代基，例如卤素，这样的取代基称为“侧基”。尽管n是1或更大的整数，但在液晶化合物中，n是4或更大是很罕见的。另外，当n是2或更大时，在很多情况下，(A1-Z)不是相同结构的重复。
作为相应于R和X的侧链，一般是烷基，烷氧基，链烯基，和氧烷基。而这些基团一般是直链的，有时它们是支链的。作为相应于X的极性基团，一般是卤素，-CF3，-OCF3，-OCHF2，-OC2F5，-OCF2CHF2，和-NCO。
作为核中的环形基团A1和A2，尽管一般是6-节环，例如1，4-亚苯基，反-1，4-亚环己基，1，3-二噁烷-反-2，5-二基，和嘧啶-2，5-二基，但5-节环，4-节环，和稠合环例如亚萘环也是已知的。在芳香环例如1，4-亚苯基和嘧啶-2，5-二基的情况下，在侧面位置的氢原子有时可以用极性基团例如卤素取代。
作为其中Z是桥基的情况，其中由偶数个原子，例如-CH2CH2-，-CH2O-，-OCH2-，-COO-，-OCO-，-CF2O-，-OCF2-，和-(CH2)4-组成主链的基团是已知的。
另外，也有这样的情况，其中在该化合物中的氢原子被同位素例如氘原子取代。
液晶化合物根据其介电各向异性值(Δε)分类，具有正Δε值的化合物称为P型，具有负Δε值的化合物称为N型。由通式(2)表示的其中X是极性基团的化合物是P型，而其中X是侧链的化合物是N型。
因此，通过组合各部分结构可以设计液晶化合物的分子结构，并且通过按照其用途选择和混合化合物可以设计液晶组合物。
在常规的液晶化合物的结构设计中，被认为是最重要的观点是极性基团和核的结构，它们极大地影响用于显示的液晶材料的物理性质。在AM-LCD中，需要提高电压保持率，而一个影响电压保持率的物理性质被认为是比电阻。即对于AM-LCD认为需要具有高比电阻的液晶材料。已知的是，作为用于AM-LCD的液晶材料，包括具有-F，-Cl，-OF3，-OCHF2，-CF3，-OCF2CHF2，和-OC2F5作为极性基团或侧基的化合物的材料由于其比包括具有氰基化合物的材料有更高的比电阻，所以是优选的。因此，通过注意吸电子基团提高比电阻的方法已经在现有技术中使用了。然而，在得到适用于具有更高电压保持率的AM-LCD的液晶组合物方面，其中将注意力集中在吸电子基团的现有技术是不令人满意的。
作为本发明人进行研究的结果，已经发现：AM-LCD的电压保持率不仅取决于所用液晶材料的组成分子中的极性基团和侧基，而且还大大地取决于侧链中或桥基部分中无环烃部分中的碳原子总数，导致完成了本发明。
即使在液晶化合物中作为无环烃部分处的化学结构是一样的，但使用这样液晶组合物的AM-LCD优选具有更高的电压保持率，该组合物含有更多的在无环烃部分具有大的碳原子总数的化合物。理想地，含有更多具有这样高电压保持率化合物的液晶组合物具有更高的电压保持率。
本申请要求保护的发明有下面几个方面：
(1)一种液晶组合物，包括至少一种在无环烃部分碳原子总数为4-24的液晶化合物，并且在该液晶组合物中，该液晶化合物中的碳原子总数平均值是5或更多。
(2)上款(1)中所述的液晶组合物，其中该液晶组合物以70％(重量)或更多的量含有至少一种该液晶化合物。
(3)上款(1)中所述的液晶组合物，其中该液晶化合物是P型的。
(4)上款(3)中所述的液晶组合物，其中该液晶化合物是由下面通式(3)表示的：
其中R表示在烃部分中具有1-12个碳原子的链基团，A1和A2各自独立地表示反-1，4-亚环己基，或1，4-亚苯基，该基可以是未取代的或该基的侧位可以用氟取代，Z1和Z2各自独立地表示共价键，或桥基，桥基的主链是由偶数个原子组成的，X表示-F，-Cl，-CF3，-OCF3，-OCHF2，-OC2F5，或-OCF2CHF2，Y1和Y2各自独立地表示氢原子或氟原子，和m是0，1，2，或3。
(5)上款(1)-(3)中任一项所述的液晶组合物，其中液晶化合物的无环烃部分存在于侧链中。
(6)上款(1)-(3)中任一项所述的液晶组合物，其中无环烃部分是烷基或烷氧基。
(7)一种包括(1)-(6)中任一项所定义的液晶组合物的液晶显示器。
(8)一种包括(1)-(6)中任一项所定义的液晶组合物的有源矩阵型液晶显示器。
(9)一种液晶组合物，包括至少一种液晶化合物，该化合物是由下面通式(1)表示的并在无环烃部分的碳原子总数为4-24，和在该液晶组合物中该液晶化合物中的碳原子总数平均值是5或更多
其中R1表示具有4-24个碳原子的烷基或烷氧基；A，B，和C独立地表示1，4-亚苯基，反-1，4-亚环己基，1，3-二噁烷-2，5-二基，嘧啶-2，5-二基，或吡啶-2，5-二基，条件是：当A，B，和C是1，4-亚苯基时，它的1-4个氢原子可以各自独立地用F，Cl，OCF3，或CF3取代；a，b，和c各自独立地是0-3的整数，条件是：a+b-c≤3；Z1和Z2各自独立地表示单键，-COO-，-CH2CH2-，或-C≡C-，X表示F，Cl，O(CH2)nCHlF3-l，(CH2)nCHlF3-l，或具有1-24个碳原子的烷基或烷氧基，条件是：n是0-4的整数，和l是0-2的整数；和Y1和Y2各自独立地表示H，F，或Cl。
(10)上款(9)中所述的液晶组合物，其中该液晶组合物以70％(重量)或更多的量含有至少一种该液晶化合物。
(11)上款(9)或(10)中所述的液晶组合物，其中该液晶组合物的CN点或SN点为-10℃或更低，和NI点为60℃或更高，并且由至少7个液晶化合物组成，其中CN点表示晶体-向列相的相转变点，SN表示近晶-向列相的相转变点，NI表示向列-各向同性液体相的相转变点。
(12)使用上款(9)-(11)中任一项所定义的液晶组合物的液晶显示器。
(13)使用上款(9)-(11)中任一项所定义的液晶组合物的有源矩阵型液晶显示器。
(14)一种液晶组合物的制备方法，包括通过使用组成液晶组合物的液晶化合物中无环烃部分的碳原子数作为参数选择上述液晶化合物和其含量，致使当通过填充该液晶组合物制备液晶池时，液晶池的电压保持率是一规定值或更高。
(15)上款(14)中所述的制备液晶组合物的方法，其中液晶化合物和其含量是这样选择的，它使得在该液晶化合物中无环烃部分中的碳原子总数是4-24，和在该液晶组合物中，该液晶化合物中无环烃部分的碳原子总数的平均值是5或更高。
(16)上款(14)中所述的制备液晶组合物的方法，其中该液晶化合物选自由下面通式(1)所表示的化合物，并且其含量是70％(重量)或更高
其中R1表示具有4-24个碳原子的烷基或烷氧基；A，B，和C表示1，4-亚苯基，反-1，4-亚环己基，1，3-二噁烷-2，5-二基，嘧啶-2，5-二基，或吡啶-2，5-二基，条件是：当A，B，和C是1，4-亚苯基时，它的1-4个氢原子可以各自独立地用F，Cl，OCF3，或CF3取代；a，b，和c各自独立地是0-3的整数，条件是：a+b-c≤3；Z1和Z2各自独立地表示单键，-COO-，-CH2CH2-，或-C≡C-，X表示F，Cl，O(CH2)nCHlF3-l，(CH2)nCHlF3-l，或具有1-24个碳原子的烷基或烷氧基，条件是：n是0-4的整数，和l是0-2的整数；和Y1和Y2各自独立地表示H，F，或Cl。
图1是说明在本发明的各种液晶组合物中烷基的平均链长度和电压保持率(100℃)之间关系的图。
在本发明中，在无环烃部分的碳原子是指具有至少一个氢原子的碳原子(CH基团，CH2基团，或CH3基团)，但不包括这些碳原子：用2个或更多个卤原子取代的碳原子(例如，-CHF2)，羰基中的碳原子，和连接到三键(-C≡C-)的碳原子。
通常液晶分子在其化学结构中具有至少一部分无环烃。按照本发明，通过设计液晶化合物的分子可以得到适合于有源矩阵型(AM-LCD)液晶显示的液晶化合物，同时考虑了无环部分中的碳原子数和除了电压保持率外的物理性质之间的平衡，并且通过将具有高电压保持率的液晶化合物混合可以提供甚至能够满足除了电压保持率外所需特性的液晶组合物。此外，通过使用具有这样高电压保持率的并且在其它特性方面是极好的液晶组合物可以提供非常高级的显示器。
液晶化合物的无环部分存在于其侧链中。然而，当该化合物在核中具有桥基时，该部分也存在于该桥基中。当分子的两个端基均是侧链(N型)时，该部分存在于两个端基中。形成桥基的基团是由偶数个原子组成主链的基团。
形成侧链的基团是直链，支链，或旋光性的链基团。尽管该链基团主要是烷基，但一个或多个不相邻的-CH2-可以同时或分别地被-O-或-CH＝CH-(反式)取代。除此之外，在该烷基或取代烷基中的一个或多个氢原子可以被氟原子取代。
在本发明的优选实施方案中，液晶组合物含有70％(重量)或更多的主要组分，该组分包括至少一种在侧链或桥基部分存在具有4-24个碳原子总数，优选5-12个碳原子总数的液晶化合物，并且在液晶组合物中，在该液晶化合物中的上述碳原子总数的平均值是5或更多，优选6或更多；8或更少。
当上述碳原子总数小于4，或者上述碳原子总数的平均值小于5时，有时不能充分提高液晶组合物的电压保持率。相反，当该总数超过24时，对除了电压保持率的物理性质有坏影响。
在上述本发明的实施方案中，主要组分是由具有正介电各向异性(P型)的液晶化合物组成的情况是更优选的。这是因为P型液晶组合物可以降低显示的驱动电压。
然而，有很多使用具有负介电各向异性(N型)液晶化合物作为主要组分的情况。甚至在使用N型化合物的情况下，通过使用在存在于侧链或桥基中无环烃部分中有很多碳原子的化合物也可以提高电压保持率。当在本发明中使用N型化合物时，特别地，在存在于侧链或桥基中无环烃部分中的碳原子总数优选是6-16。
作为用于AM-LCD的P型液晶化合物，由下面通式(3)表示的化合物是优选的：
其中R表示在烃部分具有1-12个碳原子的链基团；A1和A2各自独立地表示反-1，4-亚环己基，或1，4-亚苯基，它可以被取代或其侧位置可以被氟取代，Z1和Z2各自独立地表示共价键，或其主链是由偶数个原子组成的桥基，X表示-F，-Cl，CF3，-OCF3，-OCHF2，-OC2F5，或-OCF2CHF2，Y1和Y2各自独立地表示氢原子或氟原子，和m是0，1，2，或3。
用于本发明中的优选化合物是碳原子总数为4-24的化合物，从这些碳原子形成R，Z1和Z2中的烃部分。从以低含量维持液晶组合物的粘度和保证适当宽的向列温度范围的角度考虑，该总数更理想为6-12。
当使用由通式(3)表示的P型化合物作为本发明液晶组合物的主要组分时，并且如果Z1和Z2是共价键或不形成烃部分的基团，那么下面基团作为相应于R的侧链是优选的，例如：
丁基，戊基，己基，庚基，辛基，壬基，癸基，丁氧基，戊氧基，己氧基，庚氧基，辛氧基，壬氧基，癸氧基；
反-2-丁烯基，反-2-戊烯基，顺-2-戊烯基，反-2-己烯基，顺-2-己烯基，反-2-庚烯基，顺-2-庚烯基，反-2-辛烯基，顺-2-辛烯基，反-2-壬烯基，顺-2-壬烯基，反-2-癸烯基，顺-2-癸烯基；
3-丁烯基，反-3-戊烯基，反-3-己烯基，反-3-庚烯基，反-3-辛烯基，反-3-壬烯基，反-3-癸烯基；
4-戊烯基，反-4-己烯基，顺-4-己烯基，反-4-庚烯基，顺-4-庚烯基，反-4-辛烯基，顺-4-辛烯基，反-4-壬烯基，顺-4-壬烯基，反-4-癸烯基，顺-4-癸烯基；
5-己烯基，反-5-庚烯基，反-5-辛烯基，反-5-壬烯基，反-5-癸烯基；
反-2-丁烯氧基，反-2-戊烯氧基，反-2-己烯氧基，反-2-庚烯氧基，反-2-辛烯氧基，反-2-壬烯氧基，反-2-癸烯氧基；
3-丁烯氧基，反-3-戊烯氧基，顺-3-戊烯氧基，反-3-己烯氧基，顺-3-己烯氧基，反-3-庚烯氧基，顺-3-庚烯氧基，反-3-辛烯氧基，顺-3-辛烯氧基，反-3-壬烯氧基，顺-3-壬烯氧基，反-3-癸烯氧基，顺-3-癸烯氧基；
丙氧基甲基，丁氧基甲基，戊氧基甲基，己氧基甲基，庚氧基甲基，辛氧基甲基，壬氧基甲基，和癸氧基甲基。
在使用由通式(3)表示的、其中Z1和Z2中一个是-CH2CH2-，而另一个是共价键或不形成烃部分基团的P型化合物作为本发明液晶组合物的情况下，除了上述基团外，下面基团也可以提出来作为相应于R的优选侧链：
乙基，丙基，乙氧基，丙氧基，烯丙基，烯丙氧基，甲氧基甲基，和乙氧基甲基。
此外，当Z1和Z2是-CH2CH2-时，或者当Z1和Z2之一是-(CH2)4-时，除了上述基团外，还可以提出甲基和甲氧基作为相应于R的优选侧链。
还有，当使用N型化合物作为本发明液晶组合物的组分时，组合地使用上面列举的任意两个基团作为两个侧链并且在该分子中无环部分中的碳原子总数为4-24的化合物是优选的。从以低含量维持液晶组合物的粘度和保证适当宽的向列温度范围的角度考虑，该总数更理想为6-16。
从实用的角度看，在本发明的液晶组合物中，更优选的是，该组合物的CN点或SN点是-10℃或更低，和NI点是60℃或更高，是由7或更多个液晶化合物组成，含有至少一种由通式(1)表示的化合物并以70％(重量)或更多的量含有至少一种在无环烃部分有4-24个碳原子总数的化合物，并且在该组合物中，液晶化合物碳原子总数的平均值是5或更多。该组合物含有的碳原子总数为4-24的液晶化合物越多，该组合物越优选。
通过用常规方法将两种或多种液晶化合物混合生产本发明的液晶组合物。例如，采用这些方法：例如其中将各种液晶化合物和其它组分在高温下相互溶解的方法，其中将液晶组合物溶解在用于该化合物的溶剂中并混合，然后在减压下蒸馏出该溶剂的方法。另外，根据预计的用途用合适的添加剂使之优化可以改进本发明的液晶组合物。
人们熟知的事实是：当通过填充液晶组合物制备液晶池时，液晶池电压保持率的高度自然受到液晶化合物结构的影响。即，电压保持率随通式(1)中环A，B，和C，桥基例如Z1和Z2，和取代基例如X，Y1，和Y2组合的类型和数量而改变。它也随液晶组合物中液晶化合物的组合和含量而改变。因此，在本发明中，通过增加无环烃部分中的碳原子数可以几乎不影响其它物理性质地提高电压保持率，甚至当在液晶化合物中在除了无环烃部分外化学结构是一样的时，对于生产用于尤其需要高电压保持率的AM-LCD的液晶组合物，该化合物也是有用的。
现在，将参考实施例和比较例更详细地解释本发明。在这些实施例中，基本上使用由通式(1)表示的、其中除了R1外的所有基团均具有相同结构的液晶化合物基团来说明这些事实：即电压保持率(VHR)随R1和其它中的碳数增加而变高和通过将具有尽可能长R1的化合物混合在一起可以形成具有高电压保持率和极好其它物理性质的液晶组合物。
此外，在构成液晶组合物的化合物的无环烃部分中的碳原子平均总数(下文中称之为平均烷基链长度)用下面等式计算，其中在实施例中形成组合物的化合物i的无环烃部分中的碳原子总数假定为Ni，构成该组合物的化合物i的含量假定为Xi：
平均烷基链长度＝∑(Ni×Xi)
按照在Tatsuo SHIMAZAKI et al.，Voltage Holdinng Properties ofTFT-LCD，Preliminary Manuscripts of Lectures in the Proceedings ofFourteenth Conference on Liquid Crystal Held in Japan，P 78(1988)中所述的方法进行电压保持率的测定。即首先聚酰亚胺经受摩擦用来在玻璃基片上进行取向处理，在玻璃基片上通过真空蒸发已经沉积上了电极面积为1cm2的ITO图案，将用于评价的液晶组合物填充进通过粘合7μm厚垫片制备的实验液晶池，用UV固化密封胶密封填充孔。然后，将该实验液晶池放在一密封的箱子中(实验体系的一部分)固定(set up)在维持在100℃的恒温浴(PU-1S型，Tabai Especk Co.的产品)中，在该浴内达到预定温度后让其静置足够长的一段时间，通过使用用于液晶电压保持率的实验系统(VHR-1S型，Toyo Co.的产品)，在5.0V的电压和打开时间为60号秒条件下，将帧频率为30Hz的信号施加于该实验液晶池，以便测定电压保持率。用形成该实验系统的计算机的分析软件计算这样测定的电压保持率，为分别施加(+)波时在该时间和施加(-)波时在该时间的电压保持率的平均值。
在评价用于AM-LCD的液晶组合物中，为什么将实验温度设定在100℃的原因是：当在室温下电压保持率没有差别时，在100℃电压保持率则有差别，在100℃的高温下液晶组合物的电压保持率越高，在高温下操作老化实验时出现的显示缺陷越少，并且该电压保持率的差别与高温老化实验的结果密切相关(Kei SASAKI et al.，Nematic Liquid CrystalMaterials for TFT-LCD and Their Display Properties，PreliminaryManuscripts of Lectures on the Proceedings of Seventeenth Conference onLiquid Crystals Held in Japan，p 184(1991))。换言之，通过在100℃确定电压保持率可以令人满意地实现弄清楚用于AM-LCD的液晶组合物优劣的评价，而无需进行花很多时间和费用的高温下操作老化实验。即，可以说液晶组合物的电压保持率越高，当其放进液晶显示器时，该组合物的寿命越长并且质量越好。
在下面的实施例中，用如下缩写表示液晶化合物：7-HB-FF
4-HHB-FF
5-HHB-FF
7-HHB-FF
2-H2HB-FF
3-H2HB-FF
5-H2HB-FF
5-HBB-FF
7-HBB-FF
5-H2B-FF
2-HHB-FF
3-HHB-FF
2-HBB-FF
3-HBB-FF
4-HBB-FF
3-HB-O4
3-HB-O2
6-HBB-FF
6-HHB-FF
3-HBB-FFF
5-HBB-FFF
3-HH2B-FFF
4-HH2B-FFF
2-HHB-FFF
3-HHB-FFF
4-HHB-FFF
5-HHB-FFF
2-H2HB-FFF
3-H2HB-FFF
4-H2HB-FFF
5-H2HB-FFF
3-HH-4
3-HH-5
7-HB-FFF
5-HB-Cl
7-HB-Cl
2-HHB-OCF3
3-HHB-OCF3
5-HHB-OCF3
实施例1组合物1
7-HB-FF 13.0％(重量)
4-HHB-FF 15.0％(重量)
5-HHB-FF 15.0％(重量)
7-HHB-FF 10.0％(重量)
2-H2HB-FF 9.6％(重量)
3-H2HB-FF 4.8％(重量)
5-H2HB-FF 9.6％(重量)
5-HBB-FF 15.0％(重量)
7-HBB-FF 8.0％(重量)
平均烷基链长度：5.57
组合物1的物理性质示于下面：
VHR(100℃) 95.0％(100℃的电压保持率)
SN点 ＜-40℃
NI点 86℃
粘度(20℃) 24cp
光学各向异性 0.086
介电各向异性 4.8
阈值电压(V10) 2.2v
比电阻(25℃) 2×1014Ωcm
比较例1
组合物2
5-H2B-FF 9.00％(重量)
2-HHB-FF 16.67％(重量)
3-HHB-FF 16.67％(重量)
5-HHB-FF 16.67％(重量)
2-H2HB-FF 8.40％(重量)
3-H2HB-FF 4.20％(重量)
5-H2HB-FF 8.40％(重量)2-HBB-FF 5.00％(重量)3-HHB-FF 5.00％(重量)5-HBB-FF 10.00％(重量)平均烷基链长度：4.18组合物2的物理性质示于下面：VHR(100℃) 94.0％SN点 ＜-40℃NI点 86℃粘度(20℃) 25cp光学各向异性 0.086介电各向异性 4.8阈值电压(V10) 2.2v比电阻(25℃) 2×1014Ωcm
对实施例和比较例中组合物测定的平均烷基链长度和电压保持率VHR(100℃)一起列于表1中。
表1
| 组合物 | 实施例 | 平均烷基链长度 | VHR(100℃) |
| 1 | 实施例1 | 5.57 | 95.0 |
| 2 | 比较例1 | 4.18 | 94.0 |
| 3 | 实施例2 | 5.33 | 97.0 |
| 4 | 比较例2 | 3.33 | 95.7 |
| 5 | 实施例3 | 5.75 | 95.2 |
| 6 | 比较例3 | 4.75 | 92.0 |
| 7 | 实施例4 | 5.4 | 97.2 |
| 8 | 比较例4 | 3.4 | 95.9 |
| 9 | 实施例5 | 6.2 | 97.4 |
| 10 | 比较例5 | 5.2 | 96.0 |
将含有很多在无环烃部分具有少量碳原子化合物的组合物2与组合物1(鉴于组合物1的平均烷基链长度是5.57，组合物2的平均烷基链长度是4.18)比较。如结果所示，可以看出组合物1比组合物2更好，VHR(100℃)高1％。关于向列温度范围，粘度，光学各向异性，介电各向异性，阈值电压，和比电阻，两个组合物均显示出相同程度的值。
实施例2
组合物3
4-HHB-FF 1.00重量份
5-HHB-FF 1.00重量份
7-HHB-FF 1.00重量份
组合物3的VHR(100℃)为97.0％。
比较例2(与实施例2比较)
组合物4
2-HHB-FF 1.00重量份
3-HHB-FF 1.00重量份
5-HHB-FF 1.00重量份
组合物4的VHR(100℃)为95.7％。
从表1中可以看出：鉴于组合物3的平均烷基链长度是5.33，组合物4的平均烷基链长度是3.33，并且含有在无环烃部分具有大量碳原子(在此情况下是烷基)化合物的组合物3比含有在无环烃部分具有少量碳原子化合物的组合物4具有更高的电压保持率，因此前者是优选的。
实施例3
组合物5
4-HBB-FF 1.00重量份
5-HBB-FF 1.00重量份
7-HBB-FF 2.00重量份
组合物5的VHR(100℃)为95.2％。
比较例3(与实施例3比较)
组合物6
2-HBB-FF 1.00重量份
3-HBB-FF 1.00重量份
5-HBB-FF 2.00重量份
组合物6的VHR(100℃)为92.0％。从表1中可以看出：鉴于组合物5的平均烷基链长度是5.57，组合物6的平均烷基链长度是4.75，并且含有在无环烃部分具有大量碳原子(在此情况下是烷基)化合物的组合物5比含有在无环烃部分具有少量碳原子化合物的组合物6具有更高的电压保持率，因此前者是优选的。
实施例4
组合物7
2-H2HB-FF 2.00重量份
3-H2HB-FF 1.00重量份
5-H2HB-FF 2.00重量份
组合物7的VHR(100℃)为97.2％。
比较例4(与实施例4比较)
组合物8
2-HHB-FF 2.00重量份
3-HHB-FF 1.00重量份
5-HHB-FF 2.00重量份
组合物8的VHR(100℃)为95.9％。构成实施例4中所示组合物7的化合物和构成组合物8的化合物之间的化学结构的差别在于将一个环与另一个环键合的键合基团(在此情况下是亚乙基与单键)。另外，从表1中还可以看出：鉴于组合物7的平均烷基链长度是5.4，组合物8的平均烷基链长度是3.4，并且含有在无环烃部分具有大量碳原子化合物的组合物7比含有在无环烃部分具有少量碳原子化合物的组合物8具有更高的电压保持率，因此前者是优选的。
实施例5
组合物9
2-H2HB-FF 2.00重量份
3-H2HB-FF 1.00重量份
5-H2HB-FF 2.00重量份
3-HB-O4 5.00重量份
组合物9的VHR(100℃)为97.4％。
实施例6
组合物10
2-H2HB-FF 2.00重量份
3-H2HB-FF 1.00重量份
5-H2HB-FF 2.00重量份
3-HB-O2 5.00重量份
组合物10的VHR(100℃)为96.0％。
鉴于组合物9含有5重量份的3-HB-O4，组合物10含有5重量份的3-HB-O2。即组合物9和组合物10之间的差别是这些组合物含有具有丁氧基的化合物或者含有具有乙氧基的化合物。从表1中也可以看出：鉴于组合物9的平均烷基链长度是6.2，组合物10的平均烷基链长度是5.2，并且当无环烃部分中的碳原子总数是5或更大时，该总数越大，该组合物的电压保持率越高，因此前者是优选的。
实施例7
组合物11
3-HB-O2 1.00重量份
3-HB-O4 1.00重量份
组合物11的平均烷基链长度为6.0并且VHR(100℃)为96.5％。
实施例8-33和比较例6-12
通过将30-50％(重量)的列于表2中的液晶化合物与实施例7中的组合物11(相同量的3-HB-O2和3-HB-O4的混合物)混合制备的组合物的平均烷基链长度和VHR(100℃)列于表2中。
表2
| 组合物 | 实施例 | 加入的液晶化合物 | 浓度(％重量) | 平均烷基链长度 | VHR(100℃) |
| 12 | 比较例6 | 2-HBB-FF | 40 | 4.4 | 94.1 |
| 13 | 比较例7 | 3-HBB-FF | 40 | 4.8 | 94.6 |
| 14 | 实施例8 | 4-HBB-FF | 40 | 5.2 | 95.5 |
| 15 | 实施例9 | 5-HBB-FF | 40 | 5.6 | 95.9 |
| 16 | 实施例10 | 6-HBB-FF | 40 | 6.0 | 96.2 |
| 17 | 实施例11 | 7-HBB-FF | 40 | 6.4 | 96.7 |
| 18 | 比较例8 | 2-HHB-FF | 40 | 4.4 | 95.0 |
| 19 | 比较例9 | 3-HHB-FF | 40 | 4.8 | 95.9 |
| 20 | 实施例12 | 4-HHB-FF | 40 | 5.2 | 96.7 |
| 21 | 实施例13 | 5-HHB-FF | 40 | 5.6 | 97.1 |
| 22 | 实施例14 | 6-HHB-FF | 40 | 6.0 | 97.3 |
| 23 | 实施例15 | 7-HHB-FF | 40 | 6.4 | 97.8 |
| 24 | 比较例10 | 3-HBB-FFF | 50 | 4.5 | 95.1 |
| 25 | 实施例16 | 5-HBB-FFF | 50 | 5.5 | 96.4 |
| 26 | 实施例17 | 3-HH2B-FFF | 50 | 5.5 | 96.4 |
| 27 | 实施例18 | 4-HH2B-FFF | 50 | 6.5 | 96.7 |
| 28 | 比较例11 | 2-HHB-FFF | 50 | 4.0 | 95.3 |
表2(续)
| 组合物 | 实施例 | 加入的液晶化合物 | 浓度(％重量) | 平均烷基链长度 | VHR(100℃) |
| 29 | 比较例12 | 3-HHB-FFF | 50 | 4.5 | 96.2 |
| 30 | 比较例19 | 4-HHB-FFF | 50 | 5.0 | 96.6 |
| 31 | 比较例20 | 5-HHB-FFF | 50 | 5.5 | 97.2 |
| 32 | 实施例21 | 2-H2HB-FFF | 50 | 5.0 | 97.1 |
| 33 | 实施例22 | 3-H2HB-FFF | 50 | 5.5 | 97.2 |
| 34 | 实施例23 | 4-H2HB-FFF | 50 | 6.0 | 97.5 |
| 35 | 实施例24 | 5-H2HB-FFF | 50 | 6.5 | 97.6 |
| 36 | 实施例25 | 3-HH-4 | 40 | 6.4 | 98.0 |
| 37 | 实施例26 | 3-HH-5 | 40 | 6.8 | 98.1 |
| 38 | 实施例27 | 7-HB-FF | 50 | 6.5 | 97.0 |
| 39 | 实施例28 | 5-H2B-FF | 50 | 6.5 | 97.0 |
| 40 | 实施例29 | 7-HB-FFF | 50 | 6.5 | 97.1 |
| 41 | 实施例30 | 5-HBCl | 50 | 5.5 | 97.0 |
| 42 | 实施例31 | 7-HB-Cl | 50 | 6.5 | 98.2 |
| 43 | 比较例13 | 2-HHB-OCF3 | 30 | 4.8 | 94.9 |
| 44 | 实施例32 | 3-HHB-OCF3 | 30 | 5.1 | 95.8 |
| 45 | 实施例33 | 5-HHB-OCF3 | 30 | 5.7 | 96.9 |
组合物12-17是一组化合物的实施例，其中加入的化合物由通式(1)表示，其中R1是具有2-7个碳原子的烷基，A是反-1，4-亚环己基，a是1，b是0，Z1和Z2是单键，C是1，4-亚苯基，c是1，X和Y1是F，和Y2是H。可以看出：当平均烷基链长度是5或更高时，VHR(100℃)随R1中碳原子数的增加而变高。
组合物18-23是一组化合物的实施例，其中加入的化合物由通式(1)表示，其中R1是具有2-7个碳原子的烷基，A和B是反-1，4-亚环己基，a是1，b是1，Z1和Z2是单键，c是0，X和Y1是F，和Y2是H。可以看出：当平均烷基链长度是5或更高时，VHR(100℃)随R1中碳原子数的增加而变高。
组合物24和25是一组化合物的实施例，其中加入的化合物由通式(1)表示，其中R1是具有2-5个碳原子的烷基，A是反-1，4-亚环己基，a是1，b是0，Z1和Z2是单键，C是1，4-亚苯基，c是1，X，Y1和Y2是F。可以看出：当平均烷基链长度是5或更高时，VHR(100℃)随R1中碳原子数的增加而变高。
组合物26和27是一组化合物的实施例，其中加入的化合物由通式(1)表示，其中R1是具有3-4个碳原子的烷基，A和B是反-1，4-亚环己基，a是1，b是1，Z1是单键，Z2是CH2CH2，c是0，X，Y1，和Y2是F。可以看出：当平均烷基链长度是5或更高时，VHR(100℃)随R1中碳原子数的增加而变高。
组合物28-31是一组化合物的实施例，其中加入的化合物由通式(1)表示，其中R1是具有2-5个碳原子的烷基，A和B是反-1，4-亚环己基，a是1，b是1，Z1和Z2是单键，c是0，X和Y1是F，和Y2是H。可以看出：尽管甚至当这些化合物具有小的平均烷基链长度时，该类的这些化合物显示出相当高的VHR值，但特别地，当平均烷基链长度是5或更高时，VHR(100℃)随R1中碳原子数的增加而显著地变高。
组合物32-35是一组化合物的实施例，其中加入的化合物由通式(1)表示，其中R1是具有2-5个碳原子的烷基，A和B是反-1，4-亚环己基，a是1，b是1，Z1是CH2CH2，Z2是单键，c是0，X，Y1，和Y2是F。可以看出：当平均烷基链长度是5或更高时，VHR(100℃)随R1中碳原子数的增加而变高。
当将组合物26和27与组合物29和30比较时，它们的不同处仅在于由通式(1)表示的加入的化合物中的Z2或者是单键或者是CH2CH2。可以看出：鉴于组合物26与组合物29和组合物27与组合物30分别具有相同的R1，由于在Z2位置的不同，所以前者在无环烃位置的碳原子总数变大了2个，VHR(100℃)也分别变高了。
当将组合物32-35与组合物28-31比较时，它们的不同处仅在于由通式(1)表示的加入的化合物中的Z1或者是单键或者是CH2CH2。可以看出：鉴于组合物32与组合物28，组合物33与组合物29，组合物34与组合物30，和组合物33与组合物31在各自加入的化合物中具有相同的R1，由于在Z2位置的不同，所以前者在无环烃位置的碳原子总数变大了2个，VHR(100℃)也在该程度上变高了。
可能应该注意的事实是：组合物32-35和组合物28-31之间在VHR(100℃)方面的差别比组合物26与27和组合物29与30之间在VHR(100℃)方面的差别显著地要大。这一事实表明：在具有两个或多个环的多环化合物中，在尽可能靠近长链烷基R1位置具有选自无环烃例如CH2CH2的桥基的化合物具有更高的VHR。即，参考通式(1)来说，当a≥1并且Z1是选自无环烃例如CH2CH2的桥基时，a越小，VHR变得越高。
组合物36和37是一组化合物的实施例，其中加入的化合物由通式(1)表示，其中R1是具有3个碳原子的烷基，A是反-1，4-亚环己基，a是2，b是0，Z1和Z2是单键，c是0，X是具有4或5个碳原子的烷基，Y1和Y2是H。可以看出：当这些化合物的平均烷基链长度是5或更高时，VHR(100℃)随X中碳原子数的增加而变高。
当将组合物39与组合物38比较时，它们的不同处仅在于由通式(1)表示的加入的化合物中的R1和Z1或者是单键或者是CH2CH2。可以看出：鉴于组合物39加入的化合物与组合物38的相比在R1中碳原子数小2个，但在Z2位置的碳原子数大2个，这样在无环烃部分的碳原子数是相同的，所以两个组合物的VHR(100℃)变相等了。
组合物41和42是一组化合物的实施例，其中加入的化合物由通式(1)表示，其中R1是具有5-7个碳原子的烷基，A是反-1，4-亚环己基，a是1，b是0，Z1和Z2是单键，c是0，X是Cl，和Y1和Y2是H。可以看出：当这些组合物的平均烷基链长度是5或更高时，VHR(100℃)随R1中碳原子数的增加而变高。
组合物43-45是一组化合物的实施例，其中加入的化合物由通式(1)表示，其中R1是具有2-5个碳原子的烷基，A和B是反-1，4-亚环己基，a是1，b是1，Z1和Z2是单键，c是0，X是OCF3，和Y1和Y2是H。可以看出：当这些组合物的平均烷基链长度是5或更高时，VHR(100℃)随R1中碳原子数的增加而变高。
关于上述组合物12-45，将平均烷基链长度和电压保持率VHR(100℃)之间的关系绘制成图，如图1所示。从图1可以了解到：如果这样选择液晶化合物，致使在构成组合物的化合物中无环烃部分的碳原子总数，即平均烷基链长度变大，那么该组合物的VHR成比例地提高。因此，例如，如果通过使用在液晶组合物中液晶化合物的无环烃部分的碳原子总数(图1中的平均烷基链长度)作为参数预先得到如图所示的与VHR的关系，那么仅通过改变平均烷基链长度而不用怎么改变其它物理性质就可以得到具有所需要VHR的液晶组合物。这对于设计用于需要特别高电压保持率的AM-LCD的液晶组合物是有用的。
通过使用本发明的液晶组合物，可以实现具有比常规液晶显示更高电压保持率的液晶显示(特别是AM-LCD)。
Claims (16)
1.一种液晶组合物，包括至少一种在无环烃部分碳原子总数为4-24的液晶化合物，并且在所述的液晶组合物中，所述液晶化合物中的碳原子总数平均值是5或更多。
2.按照权利要求1的液晶组合物，其中所述的液晶组合物以70％(重量)或更多的量含有至少一种所述的液晶化合物。
3.按照权利要求1的液晶组合物，其中所述的液晶化合物是P型的。
4.按照权利要求3的液晶组合物，其中该液晶化合物是由下面通式(3)表示的：其中R表示在烃部分中具有1-12个碳原子的链基团，A1和A2各自独立地表示反-1，4-亚环己基，或1，4-亚苯基，该基可以是未取代的或该基的侧位可以用氟取代，Z1和Z2各自独立地表示共价键，或桥基，桥基的主链是由偶数个原子组成的，X表示-F，-Cl，-CF3，-OCF3，-OCHF2，-OC2F5，或-OCF2CHF2，Y1和Y2各自独立地表示氢原子或氟原子，和m是0，1，2，或3。
5.按照权利要求1-3的任一项的液晶组合物，其中所述液晶化合物的无环烃部分存在于侧链中。
6.按照权利要求1-3的任一项的液晶组合物，其中所述的无环烃部分是烷基或烷氧基。
7.一种液晶显示器，包括权利要求1-6中的任一项所定义的液晶组合物。
8.一种有源矩阵型液晶显示器，包括权利要求1-6中任一项所定义的液晶组合物的。
9.一种液晶组合物，包括至少一种液晶化合物，该化合物是由下面通式(1)表示的并在无环烃部分碳原子的总数为4-24，在所述液晶组合物中所述的液晶化合物中的碳原子总数平均值是5或更多
其中R1表示具有4-24个碳原子的烷基或烷氧基；A，B，和C表示1，4-亚苯基，反-1，4-亚环己基，1，3-二噁烷-2，5-二基，嘧啶-2，5-二基，或吡啶-2，5-二基，条件是：当A，B，和C是1，4-亚苯基时，它的1-4个氢原子可以各自独立地用F，Cl，OCF3，或CF3取代；a，b，和c各自独立地是0-3的整数，条件是：a+b-c≤3；Z1和Z2各自独立地表示单键，-COO-，-CH2CH2-，或-C≡C-，X表示F，Cl，O(CH2)nCHlF3-l，(CH2)nCHlF3-l，或具有1-24个碳原子的烷基或烷氧基，条件是：n是0-4的整数，和l是0-2的整数；和Y1和Y2各自独立地表示H，F，或Cl。
10.按照权利要求9的液晶组合物，其中所述的液晶组合物以70％(重量)或更多的量含有至少一种所述的液晶化合物。
11.按照权利要求9或10的液晶组合物，其中所述液晶组合物的CN点或SN点为-10℃或更低，和NI点为60℃或更高，并且由至少7个液晶化合物组成，其中CN点表示晶体-向列相的相转变点，SN表示近晶-向列相的相转变点，NI表示向列-各向同性液体相的相转变点。
12.使用权利要求9-11的任一项所定义的液晶组合物的液晶显示器。
13.使用权利要求9-11的任一项所定义的液晶组合物的有源矩阵型液晶显示器。
14.一种液晶组合物的制备方法，包括通过使用组成所述液晶组合物的液晶化合物中无环烃部分的碳原子数作为参数选择液晶化合物和其含量，致使当通过填充所述的液晶组合物制备液晶池时，所述液晶池的电压保持率是一规定值或更高。
15.按照权利要求14的制备液晶组合物的方法，其中所述的液晶化合物和其含量是这样选择的，它使得在所述液晶化合物中无环烃部分中的碳原子总数是4-24，和在所述的液晶组合物中，所述液晶化合物中无环烃部分的碳原子总数的平均值是5或更高。
16.按照权利要求14的制备液晶组合物的方法，其中该液晶化合物选自由下面通式(1)所表示的化合物，并且其含量是70％(重量)或更高
其中R1表示具有4-24个碳原子的烷基或烷氧基；A，B，和C表示1，4-亚苯基，反-1，4-亚环己基，1，3-二噁烷-2，5-二基，嘧啶-2，5-二基，或吡啶-2，5-二基，条件是：当A，B，和C是1，4-亚苯基时，它的1-4个氢原子可以各自独立地用F，Cl，OCF3，或CF3取代；a，b，和c各自独立地是0-3的整数，条件是：a+b-c≤3；Z1和Z2各自独立地表示单键，-COO-，-CH2CH2-，或-C≡C-，X表示F，Cl，O(CH2)nCHlF3-l，(CH2)nCHlF3-l，或具有1-24个碳原子的烷基或烷氧基，条件是：n是0-4的整数，和l是0-2的整数；和Y1和Y2各自独立地表示H，F，或Cl。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN96194800A CN1187839A (zh) | 1995-06-16 | 1996-06-17 | 用于液晶显示器的液晶组合物和制备该组合物的方法 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP174088/95 | 1995-06-16 | ||
| CN96194800A CN1187839A (zh) | 1995-06-16 | 1996-06-17 | 用于液晶显示器的液晶组合物和制备该组合物的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1187839A true CN1187839A (zh) | 1998-07-15 |
Family
ID=5128830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN96194800A Pending CN1187839A (zh) | 1995-06-16 | 1996-06-17 | 用于液晶显示器的液晶组合物和制备该组合物的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1187839A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106662784A (zh) * | 2014-07-29 | 2017-05-10 | Dic株式会社 | 液晶显示元件 |
-
1996
- 1996-06-17 CN CN96194800A patent/CN1187839A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106662784A (zh) * | 2014-07-29 | 2017-05-10 | Dic株式会社 | 液晶显示元件 |
| CN106662784B (zh) * | 2014-07-29 | 2020-06-05 | Dic株式会社 | 液晶显示元件 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1283749C (zh) | 液晶介质 | |
| EP3354710B1 (de) | Verbindungen und flüssigkristallines medium | |
| CN102834487B (zh) | 液晶组成物及液晶显示元件 | |
| US9873834B2 (en) | Liquid-crystalline medium and electro-optical display | |
| CN1457355A (zh) | 液晶混合物 | |
| CN102575168B (zh) | 液晶组成物及液晶显示元件 | |
| WO2007077872A1 (ja) | 液晶組成物および液晶表示素子 | |
| TWI431102B (zh) | 液晶組成物及液晶顯示元件 | |
| TWI239996B (en) | Liquid-crystalline medium | |
| CN1192464A (zh) | Tn和stn液晶显示器 | |
| CN1688671A (zh) | 光稳定的液晶介质 | |
| CN1867647A (zh) | 包含氟化茚满化合物的液晶介质 | |
| US20130248763A1 (en) | Liquid-crystalline medium and electro-optical display | |
| JP2012001730A (ja) | 液晶組成物および液晶表示素子 | |
| TW200911967A (en) | Liquid crystal compound and liquid crystal display device | |
| CN101037599A (zh) | 液晶介质和液晶显示器 | |
| WO2007108307A1 (ja) | 液晶組成物および液晶表示素子 | |
| CN1087664A (zh) | 液晶组合物和使用淡液晶组合物的液晶显示单元 | |
| CN1784481A (zh) | 用于双稳态液晶器件的液晶组合物 | |
| CN1908117A (zh) | 用于tft显示器的具有低的频率依赖性的lc混合物 | |
| CN1521233A (zh) | 液晶态介质 | |
| EP3279289B1 (de) | Piperidin-derivate und flüssigkristallines medium | |
| CN1142242C (zh) | 液晶介质 | |
| CN1536052A (zh) | 液晶混合物 | |
| US6399164B1 (en) | Liquid crystal composition and liquid crystal display element |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |