TWI650406B - 液晶組合物、液晶顯示元件或液晶顯示器 - Google Patents

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Abstract

本發明公開了一種液晶組合物，包含有一種或多種式I化合物、一種或多種式Ⅱ所示化合物以及一種或多種式Ⅲ所示化合物，
本發明提供了一種液晶組合物及包含該液晶組合物的液晶顯示元件或液晶顯示器，該液晶組合物具有較低的黏度，較高的清晰點和K值，可以實現快速回應，同時具有適中的介電異方性△ε、適中的光學異方性△n、高的對熱和光的穩定性。

Description

液晶組合物、液晶顯示元件或液晶顯示器
本發明涉及液晶顯示技術領域，具體涉及一種液晶組合物，以及包含該液晶組合物的液晶顯示元件或液晶顯示器。
在LCD的發展過程中，目前LCD用液晶向著回應速度更快，信賴性更好的方向發展，而液晶混合物的高速回應特性來源於其組分的相應物理參數，如旋轉黏度gamma1、彈性常數(K)等，高清晰點的單體也有助於混晶的組合搭配。由此可以看到，理想的液晶單體應具有低gamma1，高K，適當折射率，高清晰點等特徵。
為了實現這一特徵，在設計分子時會將烷氧基引入分子結構，通常來講，會將烷氧基與苯環相連接，以獲得高K，低黏度，寬的向列型溫度範圍等的特徵。
比如：
本發明，藉由液晶混合物搭配這一途徑，儘量克服烷氧基近晶的缺點，使之在商業液晶應用中成為可能，將會大幅度提高液晶的顯示速度。
本發明的目的是提供一種向列型液晶組合物，該組合物包含烷氧基類液晶以及其他液晶組合物，組分中存在烷氧基類液晶化合物。
本發明提供了一種液晶組合物，包含有一種或多種式I所示化合物、一種或多種式Ⅱ所示化合物以及一種或多種式Ⅲ所示化合物，
其中，R1、R2各自獨立地表示碳原子數為1-10的鏈烷基、氟取代的碳原子數為1-10的鏈烷基、碳原子數為2-10的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-10的鏈烯基，並且其中任一亞甲基可以被環戊基、環丁基或環丙基替代；R3、R4各自獨立地表示碳原子數為1-10的烷基、氟取代的碳原子數為1-10的烷基、碳原子數為1-10的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-10的烷氧基、碳原子數為2-10的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-10的鏈烯基、碳原子數為3-8的鏈烯氧基或氟取代的碳原子數為3-8的鏈烯氧基，並且雙鍵不與苯環直接相連；R5表示碳原子數為1-10的烷基、氟取代的碳原子數為1-10的烷基、碳原子數為1-10的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-10的烷氧基、碳原子數為2-10的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-10的鏈烯基、碳原子數為3-8的鏈烯氧基或氟取代的碳原子數為3-8的鏈烯氧基，並且其中任一亞甲基可以被環戊基或環丙基替代；(F)各自獨立地表示H或F；m表示1、2或3； n表示1或0；Q表示F、OCF3、CF3、OCF2H；P表示甲基或H；、各自獨立地表示亞環己基、亞環己烯基、亞苯基及/或氟代亞苯基中的一種或兩種，並且當、都表示亞苯基時，R3、R4不能表示烷氧基；、各自獨立地表示亞環己基、亞環己烯基、亞苯基及/或氟代亞苯基中的一種或多種；表示亞苯基及/或氟代亞苯基。
本發明所提供的液晶組合物具有較低的黏度，較高的清晰點和彈性常數，可以實现快速回應，同時具有適中的介電異方性△ε、適中的光學異方性△n、高的對熱和光的穩定性。包含該液晶組合物的液晶顯示元件或液晶顯示器具有較寬的向列型溫度範圍、合適的雙折射率異方性、非常高的電阻率、良好的抗紫外線性能、高電荷保持率以及低蒸汽壓等特點。
本發明技術方案的進一步改進在於，所述一種或多種式I所示化合物為式I 1至式I 21所示化合物中的一種或多種；所述一種或多種式Ⅱ所示化合物為式Ⅱ 1-Ⅱ 9所示化合物中的一種或多種；所述一種或多種式Ⅲ所示化合物為式Ⅲ 1-Ⅲ 20所示化合物中的一種或多種
其中，R31、R41各自獨立地表示碳原子數為1-5的直鏈烷基；
其中，R51各自獨立地表示碳原子數為1-5的直鏈烷基。
本發明所提供的液晶組合物還可以包含一種或多種式Ⅳ所示化合物
其中，R6、R7各自獨立地表示碳原子數為1-10的烷基、氟取代的碳原子數為1-10的烷基、碳原子數為1-10的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-10的烷氧基、碳原子數為2-10的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-10的鏈烯基、碳原子數為3-8的鏈烯氧基或氟取代的碳原子數為3-8的鏈烯氧基，並且雙鍵不與苯環直接相連，其中任一亞甲基可以被環戊基或者環丙基取代；O表示0、1或2；表示亞環己基、亞環己烯基、亞苯基及/或氟代亞苯基中的一種或多種。
一種或多種式Ⅵ所示化合物較佳為以下式Ⅳ 1-Ⅳ 12所示化合物中的一種或多種，
其中，R61、R71各自獨立地表示碳原子數為1-10的烷基、碳原子數為1-10的烷氧基、碳原子數為2-10的鏈烯基、碳原子數為3-8的鏈烯氧基，並且其中任一亞甲基可以被環戊基或環丙基替代。
本發明所提供的液晶組合物還可以包含一種或多種有式V所示 化合物，
其中，R8表示碳原子數為1-10的烷基、氟取代的碳原子數為1-10的烷基、碳原子數為1-10的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-10的烷氧基、碳原子數為2-10的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-10的鏈烯基、碳原子數為3-8的鏈烯氧基或氟取代的碳原子數為3-8的鏈烯氧基，並且其中任一亞甲基可以被環戊基或環丙基替代；p、q各自獨立地表示0、1或2；Z表示單鍵、-COO-、-CH2O-或CH2CH2-；U表示F或-OCF3；、各自獨立地表示亞環己基、亞環己烯基、亞苯基及 /或氟代亞苯基中的一種或多種。
一種或多種式V所示化合物較佳為以下式V 1-V 15所示化合物中的一種或多種，
其中，R81各自獨立地表示碳原子數為1-5的直鏈烷基；(F)各自獨立地表示H或F。
本發明所提供的液晶組合物還可以包含一種或多種式Ⅵ所示化合物
其中，R9、R10各自獨立地表示碳原子數為1-10的烷基、氟取代的碳原子數為1-10的烷基、碳原子數為1-10的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-10的烷氧基、碳原子數為2-10的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-10的鏈烯基、碳 原子數為3-8的鏈烯氧基或氟取代的碳原子數為3-8的鏈烯氧基，並且其中任一亞甲基可以被環戊基或環丙基替代；s表示1或2；t表示0、1或2； Z1、Z2各自獨立地表示單鍵、-COO-、-CH2O-或CH2CH2-； 、各自獨立的表示亞環己基、亞環己烯基、亞苯基及/或氟代亞苯基。
一種或多種式Ⅵ所示化合物較佳為式Ⅵ 1-Ⅵ 14所示化合物中的一種或多種，
其中，R91、R101各自獨立地表示碳原子數為1-10的烷基、氟取代的碳原子數為1-10的烷基、碳原子數為1-10的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-10的烷氧基、碳原子數為2-10的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-10的鏈烯基、碳原子數為3-8的鏈烯氧基或氟取代的碳原子數為3-8的鏈烯氧基。
本發明還涉及包含上述任意一種液晶組合物的液晶顯示元件或液晶顯示器；所述顯示元件或顯示器為主動矩陣顯示元件或顯示器或被動矩陣顯示元件或顯示器。
所述液晶顯示元件或液晶顯示器較佳為主動矩陣尋址液晶顯示元件或液晶顯示器。
所述主動矩陣顯示元件或顯示器具體為TN-TFT或IPS-TFT液晶顯示元件或顯示器。
由於採用了上述技術方案，本發明取得的技術進步在於： 本發明所提供的液晶組合物具有較低的黏度，較高的清晰點和彈性常數，可以實现快速回應，同時具有適中的介電異方性△ε、適中的光學異方性△n、高的對熱和光的穩定性。包含本發明所提供的液晶組合物的液晶材料，不但具有良好的化學和熱穩定性以及對電场和電磁輻射的穩定性。而且，作為 薄膜晶體管技術(TFT-LCD)用液晶材料，還具有較寬的向列型溫度範圍、合適的雙折射率異方性、非常高的電阻率、良好的抗紫外線性能、高電荷保持率以及低蒸汽壓等性能。
下面结合具體實施例對本發明作進一步闡述，但本發明並不限於以下實施例。
所述鏈烷基如無特別说明，指的是直鏈烷基或支鏈烷基。
所述方法如無特別说明均為一般方法。
所述原料如無特別说明均能從公開商業途徑而得。
所述百分比如無特別说明，均為質量百分比。
溫度為攝氏度(℃)，其他符号的具體意義及測試條件如下：Cp表示液晶清晰點(℃)，DSC定量法測試；S-N表示液晶的晶態到向列型的熔點(℃)；△n表示光學異方性，no為尋常光的折射率，ne為非尋常光的折射率，測試條件為25±2℃，589nm，阿貝折射儀測試；△ε表示介電異方性，△ε=ε ∥-ε ⊥，其中，ε ∥為平行於分子軸的介電常數，ε ⊥為垂直於分子軸的介電常數，測試條件為25±0.5℃，20微米平行盒，INSTEC：ALCT-IR1測試；γ1表示旋轉黏度(mPa．s)，測試條件為25±0.5℃，20微米平行 盒，INSTEC：ALCT-IR1測試；ρ表示電阻率(Ω．cm)，測試條件為25±2℃，測試儀器為TOYO SR6517高阻儀和LE-21液體電極。
VHR表示電壓保持率(%)，測試條件為20±2℃、電壓為±5V、脈衝寬度為10ms、電壓保持時間16.7ms。測試設備為TOYO Model6254液晶性能綜合測試儀。
τ表示回應時間(ms)，測試儀器為DMS-501，測試條件為25±0.5℃，測試盒為3.3微米IPS測試盒，電極間距和電極寬度均為10微米，摩擦方向與電極夾角為10°。
T(%)表示透過率，T(%)=100%*工作電壓(Vop)亮度/光源亮度，測試設備DMS501，測試條件為25±0.5℃，測試盒為3.3微米IPS測試盒，電極間距和電極寬度均為10微米，摩擦方向與電極夾角為10°
本發明實施例液晶單體结構用代碼表示，液晶環结構、端基、連接基團的代碼表示方法見下表(一)、表(二)
舉例：
C(5)CCV1
3B B(3F)B(3F,5F)CF2OB(3F,4F,5F)
實施例1：
實施例2：
實施例3：
實施例4：
實施例5：
實施例6：
對比例1：
對比例1中，相較於實施例1，將I組分-5BBO2替換為5BB1，Cp明顯下降，K11由實施例1中24.8降低為對比例1中的14.9，折射率、旋轉黏度幾乎不變，回應速度變差，液晶相溫度範圍變窄。
由此可見，5BBO2較5BB1能夠明顯提高回應速度，擴寬液晶元件使用溫度範圍。

Claims (10)

  1. 一種液晶組合物，其包含有一種或多種式I所示化合物、一種或多種式Ⅱ所示化合物以及一種或多種式Ⅲ所示化合物，其中，R1、R2各自獨立地表示碳原子數為1-10的鏈烷基、氟取代的碳原子數為1-10的鏈烷基、碳原子數為2-10的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-10的鏈烯基，並且其中任一亞甲基可以被環戊基、環丁基或環丙基替代；R3、R4各自獨立地表示碳原子數為1-10的烷基、氟取代的碳原子數為1-10的烷基、碳原子數為1-10的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-10的烷氧基、碳原子數為2-10的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-10的鏈烯基、碳原子數為3-8的鏈烯氧基或氟取代的碳原子數為3-8的鏈烯氧基，並且雙鍵不與苯環直接相連；R5表示碳原子數為1-10的烷基、氟取代的碳原子數為1-10的烷基、碳原子數為1-10的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-10的烷氧基、碳原子數為2-10的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-10的鏈烯基、碳原子數為3-8的鏈烯氧基或氟取代的碳原子數為3-8的鏈烯氧基，並且其中任一亞甲基可以被環戊基或環丙基替代；(F)各自獨立地表示H或F；m表示1、2或3；n表示1或0；Q表示F、OCF3、CF3、OCF2H；P表示甲基或H；、各自獨立地表示亞環己基、亞環己烯基、亞苯基及/或氟代亞苯基中的一種或兩種並且當、都表示亞苯基時，R3、R4不能表示烷氧基；、各自獨立地表示亞環己基、亞環己烯基、亞苯基及/或氟代亞苯基中的一種或多種；表示亞苯基及/或氟代亞苯基。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的液晶組合物，其中，該一種或多種式I所示化合物為式I 1至式I 21所示化合物中的一種或多種，該一種或多種式Ⅱ所示化合物為式Ⅱ 1-Ⅱ 9所示化合物中的一種或多種，該一種或多種式Ⅲ所示化合物為式Ⅲ 1-Ⅲ 20所示化合物中的一種或多種： 其中，R31、R41各自獨立地表示碳原子數為1-5的直鏈烷基； 其中，R51各自獨立地表示碳原子數為1-5的直鏈烷基。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述的液晶組合物，其中，該液晶組合物進一步包含一種或多種式Ⅳ所示化合物，其中，R6、R7各自獨立地表示碳原子數為1-10的烷基、氟取代的碳原子數為1-10的烷基、碳原子數為1-10的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-10的烷氧基、碳原子數為2-10的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-10的鏈烯基、碳原子數為3-8的鏈烯氧基或氟取代的碳原子數為3-8的鏈烯氧基，並且雙鍵不與苯環直接相連，其中任一亞甲基可以被環戊基或者環丙基取代；O表示0、1或2；表示亞環己基、亞環己烯基、亞苯基及/或氟代亞苯基中的一種或多種。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的液晶組合物，其中，該一種或多種式Ⅳ所示化合物為以下式Ⅳ 1-Ⅳ 12所示化合物中的一種或多種，其中，R61、R71各自獨立地表示碳原子數為1-10的烷基、碳原子數為1-10的烷氧基、碳原子數為2-10的鏈烯基、碳原子數為3-8的鏈烯氧基，並且其中任一亞甲基可以被環戊基或環丙基替代。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述的液晶組合物，其中，該液晶組合物進一步包含一種或多種有式V所示化合物，其中，R8表示碳原子數為1-10的烷基、氟取代的碳原子數為1-10的烷基、碳原子數為1-10的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-10的烷氧基、碳原子數為2-10的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-10的鏈烯基、碳原子數為3-8的鏈烯氧基或氟取代的碳原子數為3-8的鏈烯氧基，並且其中任一亞甲基可以被環戊基或環丙基替代；p、q各自獨立地表示0、1或2；Z表示單鍵、-COO-、-CH2O-或CH2CH2-；U表示F或-OCF3；、各自獨立地表示亞環己基、亞環己烯基、亞苯基及/或氟代亞苯基中的一種或多種。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的液晶組合物，其中，該一種或多種式V所示化合物為以下式V 1-V 15所示化合物中的一種或多種， 其中，R81各自獨立地表示碳原子數為1-5的直鏈烷基；(F)各自獨立地表示H或F。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述的液晶組合物，其中，該液晶組合物進一步包含一種或多種式Ⅵ所示化合物，其中，R9、R10各自獨立地表示碳原子數為1-10的烷基、氟取代的碳原子數為1-10的烷基、碳原子數為1-10的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-10的烷氧基、碳原子數為2-10的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-10的鏈烯基、碳原子數為3-8的鏈烯氧基或氟取代的碳原子數為3-8的鏈烯氧基，並且其中任一亞甲基可以被環戊基或環丙基替代；s表示1或2；t表示0、1或2；Z1、Z2各自獨立地表示單鍵、-COO-、-CH2O-或CH2CH2-；、各自獨立的表示亞環己基、亞環己烯基、亞苯基及/或氟代亞苯基。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的液晶組合物，其中，該一種或多種式Ⅵ所示化合物為式Ⅵ 1-Ⅵ 14所示化合物中的一種或多種， 其中，R91、R101各自獨立地表示碳原子數為1-10的烷基、氟取代的碳原子數為1-10的烷基、碳原子數為1-10的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-10的烷氧基、碳原子數為2-10的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-10的鏈烯基、碳原子數為3-8的鏈烯氧基或氟取代的碳原子數為3-8的鏈烯氧基。
  9. 一種液晶顯示元件，其包含如申請專利範圍第1至8項中任一項所述液晶組合物，該顯示元件為主動矩陣顯示元件或被動矩陣顯示元件。
  10. 一種液晶顯示器，其包含如申請專利範圍第1至8項中任一項所述液晶組合物，該顯示器為主動矩陣顯示器或被動矩陣顯示器。
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