TWI637046B - Liquid crystal composition and liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
本發明公開了一種液晶組合物及其顯示器件。所述液晶組合物包含:一種或多種通式I的化合物;一種或多種通式Ⅱ的化合物;以及一種或多種通式Ⅲ的化合物。本發明提供的液晶組合物,具有較大的光學各向異性、較大的介電各向異性、較高的清亮點、較快的回應速度、較高的電阻率、良好的高溫穩定性以及UV穩定性等特性,可適用於液晶顯示器中,特別是具有快速回應需求的液晶顯示器,使得液晶顯示器在惡劣的環境中工作時,圖像顯示效果好,無拖影現象。
Description
本發明涉及一種液晶組合物,特別涉及一種具有較大的光學各向異性、較大的介電各向異性、較高的清亮點、較快的回應速度、較高的電阻率、良好的高溫穩定性以及UV穩定性的液晶組合物,以及包含該液晶組合物的液晶顯示器件。
液晶材料是在一定的溫度下,既具有液體的流動性又具有晶體的各向異性的有機棒狀小分子化合物的混合物。液晶材料主要被用作顯示器中的電介質,其原因在於這類物質的光學性能可通過施加的電壓而改變。液晶顯示器(liquid crystal display)為利用液晶光電變化的顯示器,其具有體積小、重量輕、低電力消耗與顯示品質佳等吸引人的優點,因此近年來已經成為平面顯示器的主流。現有的液晶顯示器採用的電光學模式是例如扭轉相列型(TN)-,超扭轉相列型(STN)-,光學補償彎曲(OCB)-和電控雙折射(ECB)-模式及它們的各種變體的模式。所有的這些模式都使用電場,該電場基本上垂直於基板,或者是垂直於液晶層,除這些模式外,也存在採用基本上平行於基板,或者是液晶層的電場的電光學模式,如平面內切換模式。
對於此類顯示器,需要具有改進性能的新型液晶介質。特別地,對於許多應用類型而言,包含液晶組合物的液晶介質必須具有合適的
寬範圍的向列相及適當的雙折射率,且介電各向異性應當足夠高以允許合理低的操作電壓。液晶顯示材料還需要有合適寬的向列相溫度範圍、高溫穩定性等性能,以滿足在各種環境中均能保持良好顯示的要求。
適用於LCD和特別地適用於TFT顯示器的液晶組合物例如從JP07-181439,EP0667555,EP0673986,DE19509410,DE19528106,DE19528107,WO9623851和WO9628521是已知的。然而,這些液晶組合物具有顯著的缺點。它們中的大部分,除了其他缺點外,尤其導致不利的長的回應時間,具有過低的電阻率且需要過高的操作電壓。
因此,在液晶材料領域,特別需要具有實際應用所需性能,如較高的向列相溫度上限,適當的光學各向異性,良好的介電各向異性、高溫穩定性、較高的電阻率的液晶組合物。
本發明的發明目的是提供一種具有較大的光學各向異性、較大的介電各向異性、較高的清亮點、較快的回應速度、較高的電阻率、良好的高溫穩定性以及UV穩定性的液晶組合物,所述液晶組合物適用於液晶顯示器中,特別是具有快速回應需求的液晶顯示器,使得液晶顯示器在惡劣的環境中工作時,圖像顯示效果好,無拖影現象。
本發明所採取的技術方案是:一種液晶組合物,所述液晶組合物包含:一種或多種通式I的化合物
一種或多種通式II的化合物
;以及
一種或多種通式III的化合物
其中,R1、R2、R3和R4相同或不同,各自獨立地表示H、碳原子數為1至7的直鏈烷基或烷氧基、或碳原子數為2至7的烯基;
、和相同或不同,各自獨立地表示或
,所述上一個或更多個H可被F取代;
各自獨立地表示、、、、
X表示F或-OCF2CF=CF2;m表示1、2或3;n表示0或1。
在本發明的實施方案中,所述通式I的化合物占所述液晶組合物總重量的5-30%;所述通式II的化合物占所述液晶組合物總重量的30-70%;以及所述通式III的化合物占所述液晶組合物總重量的15-40%。
在本發明的實施方案中,優選所述通式I的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
在本發明的實施方案中,優選所述通式II的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
其中,R2和R3相同或不同,各自獨立地表示碳原子數為1至5的直鏈烷基。
作為特別優選方案,特別優選所述通式II-1的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
作為特別優選方案,特別優選所述通式II-2的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
作為特別優選方案,特別優選所述通式II-3的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
作為特別優選方案,特別優選所述通式II-4的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
作為特別優選方案,特別優選所述通式II-5的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
作為特別優選方案,特別優選所述通式II-6的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
作為特別優選方案,特別優選所述通式II-7的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
作為特別優選方案,特別優選所述通式II-8的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
作為特別優選方案,特別優選所述通式II-9的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
作為特別優選方案,特別優選所述通式II-10的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
作為特別優選方案,特別優選所述通式II-11的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
作為特別優選方案,特別優選所述通式II-12的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
在本發明的實施方案中,優選所述通式III的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
其中,R4表示碳原子數為1至5的直鏈烷基。
作為特別優選方案,特別優選所述通式III-1的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
作為特別優選方案,特別優選所述通式III-2的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
作為特別優選方案,特別優選所述通式III-6的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
作為特別優選方案,特別優選所述通式III-7的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
作為特別優選方案,特別優選所述通式III-8的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
作為特別優選方案,特別優選所述通式III-9的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
作為特別優選方案,特別優選所述通式III-10的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
作為特別優選方案,特別優選所述通式III-11的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
作為特別優選方案,特別優選所述通式III-12的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
本發明所述液晶組合物還包含一種或多種占所述液晶組合物1-30%的通式Ⅳ的化合物:
其中,R5表示碳原子數為1至7的直鏈烷基或烷氧基;
表示或,所述上一個或更多個H可
被F取代;L1和L2相同或不同,各自獨立地表示H或F。
在本發明的實施方案中,優選所述通式Ⅳ的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
;以及
作為特別優選方案,特別優選Ⅳ-1、Ⅳ-3、Ⅳ-5、Ⅳ-6、Ⅳ-8、Ⅳ-9的化合物。
作為特別優選方案,在本發明提供的液晶組合物中,所述通式I的化合物占所述液晶組合物總重量的5-15%;所述通式II的化合物占所述液晶組合物總重量的40-60%;所述通式III的化合物占所述液晶組合物總重量的20-25%;以及所述通式Ⅳ的化合物占所述液晶組合物總重量的5-20%。
本發明還提供一種液晶顯示器,所述液晶顯示器包含本發明的所提供的液晶組合物。
有益效果:本發明採用上述技術方案,和現有技術相比所取得的技術進步有:本發明的液晶組合物具有較大的光學各向異性、較大的介電各向異性、較高的清亮點、較快的回應速度、較高的電阻率、良好的高溫穩定性以及UV穩定性等特性,適用於液晶顯示器件中,使該液晶顯示器件能夠
快速回應,並且在惡劣的環境中,液晶顯示器的工作圖像顯示效果好,無拖影現象。
在本發明中如無特殊說明,所述的比例均為重量比,所有溫度均為攝氏度溫度,所述的回應時間資料的測試選用的盒厚為7μm。
以下將結合具體實施方案來說明本發明。需要說明的是,下面的實施例為本發明的示例,僅用來說明本發明,而不用來限制本發明。在不偏離本發明主旨或範圍的情況下,可進行本發明構思內的其他組合和各種改良。
為便於表達,以下各實施例中,液晶組合物的基團結構用表1所列的代碼表示:
以如下結構式的化合物為例:
該結構式如用表2所列代碼表示,則可表達為:nCPUF,代碼中的n表示左端烷基的C原子數,例如n為“3”,即表示該烷基為-C3H7;代碼中的C代表環己烷基。
以下實施例中測試專案的簡寫代號如下:Cp(℃):清亮點(向列-各向同性相轉變溫度)
△n:光學各向異性(589nm,20℃)
△ε:介電各向異性(1KHz,25℃)
RT:回應時間(ms)
VHR(初始):電壓保持率(%)
VHR(UV):太陽光照射20min後的電壓保持率(%)
VHR(150℃):150℃劣化1h後測得的電壓保持率(%)
ρ:電阻率(25℃,*1013Ω.cm)
其中,光學各向異性使用阿貝折光儀在鈉光燈(589nm)光源下、20℃測試得;介電測試盒為TN90型,盒厚7μm。
△ε=εⅡ-ε ⊥,其中,εⅡ為平行于分子軸的介電常數,ε ⊥為垂直于分子軸的介電常數,測試條件:25℃、1KHz、測試盒為TN90型,盒厚7μm。
響應時間是使用DMS505測試儀在25℃下測試得;測試盒為TN左旋型,盒厚7μm,測試電壓為8V。
VHR(初始)是使用TOYO6254型液晶物性評價系統測試得;測試溫度為60℃,測試電壓為5V,測試時間為166.7ms;VHR(150℃)是將液晶在150℃劣化1h後使用TOYO6254型液晶物性評價系統測試得;測試溫度為60℃,測試電壓為5V,測試時間為166.7ms;VHR(UV)是使用TOYO6254型液晶物性評價系統測試得;測試溫度為60℃,測試電壓為5V,測試時間為166.7ms,太陽光照時間為20min。
在以下的實施例中所採用的各成分,均可以通過公知的方法進行合成,或者通過商業途徑獲得。這些合成技術是常規的,所得到各液晶化合物經測試符合電子類化合物標準。
按照以下實施例規定的各液晶組合物的配比,製備液晶組合物。所述液晶組合物的製備是按照本領域的常規方法進行的,如採取加熱、超聲波、懸浮等方式按照規定比例混合制得。
對照例1
按表2中所列的各化合物及重量百分數配製成對照例1的液晶組合物,其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試,測試資料如下表所示:
實施例1
按表3中所列的各化合物及重量百分數配製成實施例1的液
晶組合物,其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試,測試資料如下表所示:
實施例2
按表4中所列的各化合物及重量百分數配製成實施例2的液晶組合物,其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試,測試資料如下表所示:
實施例3
按表5中所列的各化合物及重量百分數配製成實施例3的液晶組合物,其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試,測試資料如下表所示:
實施例4
按表6中所列的各化合物及重量百分數配製成實施例4的液晶組合物,其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試,測試資料如下表所示:
實施例5
按表7中所列的各化合物及重量百分數配製成實施例5的液晶組合物,其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試,測試資料如下表所示:
實施例6
按表8中所列的各化合物及重量百分數配製成實施例6的液晶組合物,其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試,測試資料如下表所示:
從以上實施例資料可知,本發明所提供的液晶組合物具有較大的光學各向異性、較大的介電各向異性、較快的回應速度、較高的電阻率、良好的高溫穩定性以及UV穩定性等特性,可適用於液晶顯示器中。並且與對照例1相比,本發明所提供的液晶組合物具有更大的光學各向異性、更大的介電各向異性、更短的回應時間、更高的電阻率以及高溫穩定性和UV穩定性,能夠滿足液晶顯示器的快響應需求,使得液晶顯示器在惡劣的環境中工作時,圖像顯示效果好,無拖影現象,取得了明顯的技術進步。
以上實施方式只為說明本發明的技術構思及特點,其目的在於讓熟悉此項技術的人瞭解本發明內容並加以實施,並不能以此限制本發明的保護範圍,凡根據本發明精神實質所做的等效變化或修飾,都應涵蓋在本發明的保護範圍內。
Claims (12)
- 一種液晶組合物,其特徵在於,該液晶組合物包含:一種或多種通式I的化合物
- 如申請專利範圍第1項所述之液晶組合物,其特徵在於,該通式I的化合物占該液晶組合物總重量的5-30%;該通式Ⅱ的化合物占該液晶組合物總重量的30-70%;以及該通式Ⅲ的化合物占該液晶組合物總重量的15-40%。
- 如申請專利範圍第1項所述之液晶組合物,其特徵在於,該液晶組合物還包含:一種或多種占該液晶組合物總重量1-30%的通式Ⅳ的化合物
- 如申請專利範圍第1項所述之液晶組合物,其特徵在於,該通式I的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
- 如申請專利範圍第1項所述之液晶組合物,其特徵在於,該通式Ⅱ的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
- 如申請專利範圍第1項所述之液晶組合物,其特徵在於,該通式Ⅲ的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
- 如申請專利範圍第5項所述之液晶組合物,其特徵在於,該通式Ⅱ-1的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
- 如申請專利範圍第6項所述之液晶組合物,其特徵在於,該通式Ⅲ-1的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
- 如申請專利範圍第3項所述之液晶組合物,其特徵在於,該通式Ⅳ的化合物選自以下化合物組成中一種或多種化合物:
- 如申請專利範圍第3或9項中任一項所述之液晶組合物,其特徵在於,該通式I的化合物占該液晶組合物總重量的5-15%;該通式Ⅱ的化合物占該液晶組合物總重量的40-60%;該通式Ⅲ的化合物占該液晶組合物總重量的20-25%;以及該通式Ⅳ的化合物占該液晶組合物總重量的5-20%。
- 一種液晶顯示器,其係包含如申請專利範圍第1至10項中任一項所述之液晶組合物。
- 一種液晶組合物,其特徵在於,該液晶組合物包含:一種或多種通式I的化合物
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