CN1590505A - 向列型液晶组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种向列型液晶组合物，其包含式(1)化合物和主体混合物，其中R为CnH2n+1O、CnH2n+1、CnH2n+1S或CnH2n－1；n为1至15的整数；‘a’为0或1；‘b’为0或1；‘d’为0或1；‘X’为H、F、Cl、Br、NCS或CN；以及‘Y’为NCS、SCN或F。使用该向列型液晶组合物的液晶显示器具有高响应速度和高相变温度。此外，所述向列型液晶组合物具有增强的双折射率和介电各向异性，利用该向列型液晶组合物的液晶显示器可具有增强的亮度。

Description

向列型液晶组合物
技术领域
本发明涉及一种向列型液晶组合物。特别地，本发明涉及一种具有高相变温度和高响应速度的向列型液晶组合物。
背景技术
近年来，信息处理技术和制备信息处理设备的技术得到了发展。随着技术的发展，短时间内可处理大量数据。从而，显示处理数据的显示设备被引入了多个领域中。
随着半导体技术的迅速发展，需要尺寸小、重量轻和低能耗的电子设备。近年来，急切需要具上述性能的平面显示器。
特别地，由于液晶显示器仅需要低能耗和低操作电压，却展示了与采用阴极射线管的显示器相同亮度的优良的显示质量，从而增加了对液晶设备的需要。液晶显示器广泛地用于各种电子设备中。
液晶显示器可用于显示设备例如笔记本电脑、电脑监视器或电视机。如果用于电视机，可利用扭转向列(TN)液晶显示器、面内转换(in-planeswitching)(IPS)液晶显示器或垂直排列(vertical alignment)(VA)式液晶显示器。IPS和VA模式液晶显示器具有广视角，但响应速度慢。因此，IPS和VA模式液晶显示器不适合用于显示运动图像。此外，这两种显示器的产率低并且制造成本高。
也可选择的是，TN液晶显示器具有高产率和低制造成本。然而，TN液晶显示器是窄视角的并且响应速度慢。
液晶需要低粘度，以达到高响应速度；高介电各向异性，以达到低操作电压；以及覆盖大温度范围的向列相。在约25℃时，液晶的双折射率(birefringence)优选为至少约0.20。
通常，每个TN液晶显示器、IPS液晶显示器和VA模式液晶显示器具有约20ms至约30ms的响应速度。然而，为了显示运动图像需要提高上述显示器的响应速度。
通过使用校正膜(compensation film)，液晶显示器的视角得到了改进。然而响应速度主要取决于液晶的性能。因此需要具有高响应速度的新液晶组合物。
为了在液晶显示器中显示与采用阴极射线管的显示器相同亮度的图像，使用背光照明部件作为补光源。然而，在背光照明部件的灯管中，背光照明部件可产生热量。
通常，液晶显示器有两个基底以及插在两个基底间的液晶层。来自于外部电源的电功率施加至基底上的电极。液晶传输或阻断从背光照明部件产生的外部光，以作为图像显示数据。背光照明部件置于靠近液晶处。从而，从背光照明部件产生的热量可传递给液晶。
因此，需要具有高相变温度的液晶组合物。目前用于TN液晶显示器、IPS液晶显示器或VA模式液晶显示器的向列型液晶组合物可具有约70℃至约80℃的相变温度，这对于需要高亮度的显示器来说不是优选的。
发明内容
因此，针对现有技术的局限性和不足，提供本发明以实质上解决一个或多个问题。
本发明提供一种具有高响应速度和高相变温度的向列型液晶组合物。
根据本发明的实例组合物，提供包含式(1)化合物和主体混合物(hostmixture)的向列型液晶组合物：
Figure A20041006404100071
其中R为CnH2n+1O、CnH2n+1、CnH2n+1S或CnH2n-1；n为1至15的整数；‘A’为 或 ‘a’为0或1；‘B’为-CH2CH2-、-C＝C-、-C≡C-或
Figure A20041006404100074
‘b’为0或1；‘D’为
Figure A20041006404100075
-CH2CH2-、-C＝C-或-C≡C-；‘d’为0或1；‘X’为H、F、Cl、Br、NCS或CN；以及‘Y’为NCS、SCN或F。
该向列型液晶组合物具有相对高的相变温度和响应速度。此外该向列型液晶组合物具有增强的双折射率和介电各向异性。使用该向列型液晶组合物的液晶显示器可具有增强的亮度。
将在下文中详细描述本发明。
根据本发明的向列型液晶组合物包含式(1)化合物和主体混合物。
向列型液晶组合物中的化合物以式(1)表示：
其中R为CnH2n+1O、CnH2n+1、CnH2n+1S或CnH2n-1；n为1至15的整数；‘A’为
Figure A20041006404100082
或 ‘a’为0或1；‘B’为-CH2CH2-、-C＝C-、-C≡C-或 ‘b’为0或1；‘D’为
Figure A20041006404100086
-CH2CH2-、-C＝C-或-C≡C-；‘d’为0或1；‘X’为H、F、Cl、Br、NCS或CN；以及‘Y’为NCS、SCN或F。
当向列型液晶组合物的组分中包含小于约1重量％的式(1)化合物时，不能获得向列型液晶组合物的所需效果。当向列型液晶组合物的组成中包含大于约90重量％的式(1)化合物时，则该向列型液晶组合物不满足液晶的高响应速度的特性。因此，向列型液晶组合物优选包含约1重量％至约90重量％的式(1)化合物和约10重量％至约99重量％的主体混合物。
如上所述，向列型液晶组合物包含式(1)化合物和主体混合物。主体混合物包含式(2)至(15)的化合物：
其中R1为甲基；R2为乙基；R2d为乙烯基；R3为丙基；R3d为烯丙基；以及R5为戊基。
另外可选择的是，主体混合物包含式(2)至(8)和(12)至(18)的化合物：
Figure A20041006404100101
Figure A20041006404100111
其中R1为甲基；R2为乙基；R2d为乙烯基；R3为丙基；R3d为烯丙基；以及R5为戊基。
具体实施方式
在下文中，将根据下列实施例详细描述本发明。所给出的实施例以不偏离本发明实质和范围的多种可能的方式，仅用于解释本发明并不限制本发明。
实施例中使用的第一主体混合物包括约6.6重量％的式(2)化合物、约5.4重量％的式(3)化合物、约20.8重量％的式(4)化合物、约4.1重量％的式(5)化合物、约11.07重量％的式(6)化合物、约2.5重量％的式(7)化合物、约2.5重量％的式(8)化合物、约3.4重量％的式(9)化合物、约9.0重量％的式(10)化合物、约9.4重量％的式(11)化合物、约8.66重量％的式(12)化合物、约8.0重量％的式(13)化合物、约3.6重量％的式(14)化合物和约4.97重量％的式(15)化合物。
实施例中，相变温度(Tni)表示液晶从液晶相变为各向同性液相的温度。
实施例1
将约7重量％的式(1-1)化合物和约93％的第一主体化合物混合，以制备液晶组合物。
该液晶组合物具有约87.9℃的相变温度(Tni)。在约20℃处，该液晶组合物具有约0.0909的双折射率(Δn)和约6.1的介电各向异性(Δε)。
式(1-1)化合物具有约97.8℃的熔点和约192.5℃的相变温度(Tni)。式(1-1)化合物具有约0.302的双折射率(Δn)和约12的介电各向异性(Δε)。
实施例2
将约17重量％的式(1-1)化合物和约83％的第一主体化合物混合，以制备液晶组合物。
该液晶组合物具有约96℃的相变温度(Tni)。在约20℃处，该液晶组合物具有约0.115的双折射率(Δn)和约6.68的介电各向异性(Δε)。
式(1-1)化合物具有约97.8℃的熔点和约192.5℃的相变温度(Tni)。式(1-1)化合物具有约0.302的双折射率(Δn)和约12的介电各向异性(Δε)。
实施例3
将约30重量％的式(1-1)化合物和约70％的第一主体化合物混合，以制备液晶组合物。
该液晶组合物具有约113.8℃的相变温度(Tni)。在约20℃处，该液晶组合物具有约0.1431的双折射率(Δn)和约7.5的介电各向异性(Δε)。
式(1-1)化合物具有约97.8℃的熔点和约192.5℃的相变温度(Tni)。式(1-1)化合物具有约0.302的双折射率(Δn)和约12的介电各向异性(Δε)。
实施例4
将约7重量％的式(1-2)化合物和约93％的第一主体化合物混合，以制备液晶组合物。
该液晶组合物具有约90.3℃的相变温度(Tni)。在约20℃处，该液晶组合物具有约0.0899的双折射率(Δn)和约6.3的介电各向异性(Δε)。
式(1-2)化合物具有约109.7℃的熔点和约227.6℃的相变温度(Tni)。式(1-2)化合物具有约0.288的双折射率(Δn)和约14.7的介电各向异性(Δε)。
实施例5
将约17重量％的式(1-2)化合物和约83％的第一主体化合物混合，以制备液晶组合物。
该液晶组合物具有约103.5℃的相变温度(Tni)。在约20℃处，该液晶组合物具有约0.115的双折射率(Δn)和约7.14的介电各向异性(Δε)。
式(1-2)化合物具有约109.7℃的熔点和约227.6℃的相变温度(Tni)。式(1-2)化合物具有约0.288的双折射率(Δn)和约14.7的介电各向异性(Δε)。
实施例6
将约30重量％的式(1-2)化合物和约70％的第一主体化合物混合，以制备液晶组合物。
该液晶组合物具有约124.3℃的相变温度(Tni)。在约20℃处，该液晶组合物具有约0.1389的双折射率(Δn)和约8.4的介电各向异性(Δε)。
式(1-2)化合物具有约109.7℃的熔点和约227.6℃的相变温度(Tni)。式(1-2)化合物具有约0.288的双折射率(Δn)和约14.7的介电各向异性(Δε)。
实施例7
将约17.7重量％的式(1-3)化合物和约82.3％的第一主体化合物混合，以制备液晶组合物。
Figure A20041006404100141
该液晶组合物具有约101.5℃的相变温度(Tni)。在约20℃处，该液晶组合物具有约0.111的双折射率(Δn)和约6.65的介电各向异性(Δε)。
式(1-3)化合物具有约87.4℃的熔点和约215℃的相变温度(Tni)。式(1-3)化合物具有约0.274的双折射率(Δn)和约11.5的介电各向异性(Δε)。
实施例8
将约7重量％的式(1-4)化合物和约93％的第一主体化合物混合，以制备液晶组合物。
Figure A20041006404100142
该液晶组合物具有约89.5℃的相变温度(Tni)。在约20℃处，该液晶组合物具有约0.0899的双折射率(Δn)和约6.1的介电各向异性(Δε)。
式(1-4)化合物具有约90℃的熔点和约216℃的相变温度(Tni)。式(1-4)化合物具有约0.274的双折射率(Δn)和约12.1的介电各向异性(Δε)。
实施例9
将约17重量％的式(1-4)化合物和约83％的第一主体化合物混合，以制备液晶组合物。
该液晶组合物具有约102℃的相变温度(Tni)。在约20℃处，该液晶组合物具有约0.111的双折射率(Δn)和约6.41的介电各向异性(Δε)。
式(1-4)化合物具有约90℃的熔点和约216℃的相变温度(Tni)。式(1-4)化合物具有约0.274的双折射率(Δn)和约12.1的介电各向异性(Δε)。
实施例10
将约30重量％的式(1-4)化合物和约70％的第一主体化合物混合，以制备液晶组合物。
该液晶组合物具有约120.8℃的相变温度(Tni)。在约20℃处，该液晶组合物具有约0.1347的双折射率(Δn)和约7.6的介电各向异性(Δε)。
式(1-4)化合物具有约90℃的熔点和约216℃的相变温度(Tni)。式(1-4)化合物具有约0.274的双折射率(Δn)和约12.1的介电各向异性(Δε)。
实施例11
将约6.3重量％的式(2)化合物、约5.2重量％的式(3)化合物、约20.1重量％的式(4)化合物、约4.4重量％的式(5)化合物、约6.8重量％的式(13)化合物、约2.4重量％的式(8)化合物、约2.9重量％的式(15)化合物、约3.3重量％的式(16)化合物、约8.7重量％的式(17)化合物、约9.1重量％的式(18)化合物、约2.9重量％的式(7)化合物、约7.2重量％的式(12)化合物、约2.3重量％的式(14)化合物、约10.2重量％的式(6)化合物、约4重量％的式(1-1)化合物和约4.2重量％的式(1-2)化合物相混合以制备液晶组合物。
该液晶组合物具有约89℃的相变温度(Tni)。在约20℃处，该液晶组合物具有约0.094的双折射率(Δn)和约6.3的介电各向异性(Δε)。
对比实施例1
制备包括第一主体混合物的液晶组合物。该液晶组合物具有约-30℃的熔点和约80℃的相变温度(Tni)。该液晶组合物具有约0.075的双折射率(Δn)和约5.63的介电各向异性(Δε)。
液晶组合物性能评估
采用对比实施例1、实施例2、5、7、9和11的液晶组合物制造液晶显示器。测定每个液晶显示器的响应速度、临界电压、电压保持率(voltageholding ratio)和点距(cell gap)。结果如下表1所示。
                              表1
  响应速度(ms)   临界电压(V)  电压保持率(％)     点距(μm)
对比实施例1     16.2     -     -     4.6
实施例2     9.0     1.5     99.4     3.77
实施例5     9.4     1.4     99.0     3.7
实施例7     9.9     1.5     99.1     3.7
实施例9     11.0     1.4     99.1     3.7
实施例11     12.0     1.5     99.8     4.0
参见表1，实施例间的临界电压无明显差异。实施例间的电压保持率也无明显差异。实施例2的液晶组合物显示了最快的响应速度。对比实施例1的液晶组合物包括常规的液晶组合物。如表1所示，实施例2、5、7、9和11的液晶组合物提供了比常规液晶组合物至少快4ms的响应速度。
实施例2的液晶组合物具有约96℃的相变温度(Tni)，这至少比对比实施例1液晶组合物的相变温度(即约80℃)高15℃。
式(1-1)至(1-4)化合物具有约190℃至约220℃的相变温度(Tni)，这至少是对比实施例1液晶组合物的约80℃的相变温度的两倍。式(1-1)至(1-4)化合物具有比常规液晶组合物至少高约0.2的双折射率，以及至少约10的各向异性，从而降低操作电压。
实施例1至10中，液晶组合物的相变温度(Tni)随着本发明化合物含量的增加而升高。
用于向列型液晶组合物的化合物具有高双折射率、高相变温度以及快的响应速度。因此，当在背光中产生的热量提供给液晶组合物时，向列型液晶组合物可保持其性能。
本发明的液晶组合物可用于扭转向列型(twisted nematic)液晶显示器、超扭转向列型(super twisted nematic)液晶显示器、薄膜晶体管扭转向列型液晶显示器、面内转换液晶显示器和垂直排列模式液晶显示器中。
如上所述，本发明提供包含式(1)化合物的液晶组合物：
Figure A20041006404100171
其中R为CnH2n+1O、CnH2n+1、CnH2n+1S或CnH2n-1；n为1至15的整数；‘A’为 或
Figure A20041006404100173
‘a’为0或1；‘B’为-CH2CH2-、-C＝C-、-C≡C-或
Figure A20041006404100174
‘b’为0或1；‘D’为
Figure A20041006404100175
Figure A20041006404100176
-CH2CH2-、-C＝C-或-C≡C-；‘d’为0或1；‘X’为H、F、Cl、Br、NCS或CN；以及‘Y’为NCS、SCN或F。
包含式(1)化合物的液晶组合物具有相对高的相变温度和响应速度。此外，提高了该液晶组合物的双折射率和介电各向异性，从而提供具高亮度的液晶显示器，结果，可提供具优良性能的液晶显示器。

Claims (9)

1.一种向列型液晶组合物，其包含式(1)化合物和主体混合物：
Figure A2004100640410002C1
其中‘R’为任一选自以下的基团：CnH2n+1O、CnH2n+1、CnH2n+1S和CnH2n-1；‘n’为1至15的整数；‘A’为任一选自以下的基团：
Figure A2004100640410002C2
和 ‘a’为0或1；‘B’为任一选自以下的基团：-CH2CH2-、-C＝C-、-C≡C-和 ‘b’为0或1；‘D’为任一选自以下的基团：
Figure A2004100640410002C6
-CH2CH2-、-C＝C-和-C≡C-；‘d’为0或1；X为H、F、Cl、Br、NCS或CN；以及Y为NCS、SCN或F。
2.权利要求1的向列型液晶组合物，其中向列型液晶组合物包含约1％至约90％重量的式(1)化合物和约10％至约99％重量的主体混合物。
3.权利要求1的向列型液晶组合物，其中主体混合物包含式(2)至(15)的化合物：
其中R1为甲基；R2为乙基；R2d为乙烯基；R3为丙基；R3d为烯丙基；以及R5为戊基。
4.权利要求1的向列型液晶组合物，其中主体混合物包含式(2)至(8)和式(12)至(18)的化合物：
其中R1为甲基；R2为乙基；R2d为乙烯基；R3为丙基；R3d为烯丙基；以及R5为戊基。
5.权利要求1的向列型液晶组合物，其中该向列型液晶组合物用于扭转向列型液晶显示器中。
6.权利要求1的向列型液晶组合物，其中该向列型液晶组合物用于超扭转向列型液晶显示器中。
7.权利要求1的向列型液晶组合物，其中该向列型液晶组合物用于薄膜晶体管扭转向列型液晶显示器中。
8.权利要求1的向列型液晶组合物，其中该向列型液晶组合物用于面内转换液晶显示器中。
9.权利要求1的向列型液晶组合物，其中该向列型液晶组合物用于垂直排列模式液晶显示器中。
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