TWI683892B - 一種液晶組合物及其顯示器件 - 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，該液晶組合物包含至少一種通式I的化合物。本發明還公開了包括本發明的液晶組合物的液晶顯示器件。本發明所提供的液晶組合物同時具有高的負介電各向異性的絕對值、高的光學各向異性、較好的低溫穩定性以及回應速度快等特點，包含本發明液晶組合物的液晶顯示器能夠滿足低電壓驅動、快速回應的需求。

Description

一種液晶組合物及其顯示器件
本發明涉及液晶材料領域，具體涉及具有負介電各向異性的液晶組合物及其顯示器件。
液晶顯示元件可以在以鐘錶、電子計算器為代表的家庭用各種電器、測定機器、汽車用面板、文字處理機、電腦、印表機、電視等中使用。根據顯示模式的類型分為PC(phase change，相變)、TN(twist nematic，扭曲向列)、STN(super twisted nematic，超扭曲向列)、ECB(electrically controlled birefringence，電控雙折射)、OCB(optically compensated bend，光學補償彎曲)、IPS(in-plane switching，共面轉變)、VA(vertical alignment，垂直配向)等類型。根據元件的驅動方式分為PM(passive matrix，被動矩陣)型和AM(active matrix，主動矩陣)型。PM分為靜態(static)和多路(multiplex)等類型。AM分為TFT(thin film transistor，薄膜電晶體)、MIM(metal insulator metal，金屬-絕緣層-金屬)等類型。TFT的類型有非晶矽(amorphous silicon)和多晶矽(polycrystal silicon)。後者根據製造工藝分為高溫型和低溫型。液晶顯示元件根據光源的類型分為利用自然光的反射型、利用背光的透過型、以及利用自然光和背光兩種光源的半透過型。
在這些顯示方式中，IPS模式、ECB模式、VA模式或CSH 模式等與現在常用的TN模式或STN模式的不同在於，前者使用具有負介電各向異性的液晶材料。在這些顯示方式中，尤其是VA模式相較于普通的TN模式，其暗態對比度非常好，而且對比度對液晶的雙折射、液晶層的厚度和入射光的波長依賴度較小，VA模式在寬視角方面也有很好的表現。除此之外，VA模式也可以省略摩擦的工序，使得成品率上升。對於VA顯示模式來說，往往要求液晶組合物具有較大的負介電各向異性的絕對值，還需要具備較高的清亮點、較低的閾值電壓和較快的回應時間，此外還需要具有良好的低溫穩定性。
然而，現有技術中，很難得到一種同時具備大的光學各向異性、大的負介電各向異性的絕對值、低溫穩定性好且回應迅速的液晶組合物。介電各向異性的絕對值大的液晶組合物，臨界電壓高，消耗的電力也高，回應速度也會相對較慢。因此，為了適應越來越高的應用需求，本領域記憶體在著持續改進負介電各向異性的液晶化合物的需求。
發明目的：針對現有技術的缺陷，本發明的目的在於提供一種具備大的光學各向異性、大的負介電各向異性的絕對值、低溫穩定性好且回應迅速的液晶組合物及其顯示器件。
本發明的技術方案：一種液晶組合物，包含：至少一種通式I的化合物
Figure 107112735-A0305-02-0004-2
 其中，R1和R2各自獨立的表示含有1-12個碳原子的烷基或烷氧基或含有2-12個碳原子的烯基或烯氧基，其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一個或多個不相鄰的-CH2-可以以氧原子不直接相連的方式各自獨立地被-O-替代。
進一步地，在本發明的一些實施方式中，R2表示含有1-12個碳原子的烷氧基或含有2-12個碳原子的烯氧基，所述含有1-12個碳原子的烷氧基或含有2-12個碳原子的烯氧基中的一個或多個不相鄰的-CH2-可以以氧原子不直接相連的方式各自獨立地被-O-替代。
進一步地，在本發明的一些實施方式中，所述液晶組合物包含至少兩種所述通式I的化合物，且所述通式I的化合物占所述液晶組合物總重量的1-35wt%。
進一步地，在本發明的一些實施方式中，所述通式I的化合物選自由如下化合物組成的組：
Figure 107112735-A0305-02-0005-3
 其中，R3表示含有1-7個碳原子的烷基或含有2-7個碳原子的烯基；n表示2-6的整數。
至少兩種所述通式I的化合物選自由如下化合物組成的組：
Figure 107112735-A0305-02-0006-4
且至少一種所述通式I的化合物選自由化合物I-a-1至I-a-4、I-b-1 至I-b-4及I-c組成的組。
進一步地，在本發明的一些實施方式中，所述液晶組合物至少包含兩種所述通式I的化合物，且所述通式I的化合物占所述液晶組合物總重量的5-30wt%。
進一步地，在本發明的一些實施方式中，所述通式I的化合物選自由如下化合物組成的組：
Figure 107112735-A0305-02-0007-5
 其中，R3表示含有1-7個碳原子的烷基或含有2-7個碳原子的烯基；n表示2-6的整數；且所述通式I的化合物占所述液晶組合物總重量的1-35wt%。
再進一步地，在本發明的一些實施方式中，所述通式I的化合物選自由如下化合物組成的組：
Figure 107112735-A0305-02-0007-6
 其中，R3表示含有1-7個碳原子的烷基或含有2-7個碳原子的烯基；n表示2-6的整數；且所述通式I的化合物占所述液晶組合物總重量的5-30wt%。
進一步地，在本發明的一些實施方式中，還包含至少一種通式Ⅱ的化合物
Figure 107112735-A0305-02-0008-7
 其中，R4和R5各自獨立的表示含有1-12個碳原子的烷基或烷氧基或含有2-12個碳原子的烯基或烯氧基，其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一個或多個不相鄰的-CH2-可以以氧原子不直接相連的方式各自獨立地被-O-替代； 環
Figure 107112735-A0305-02-0008-8
表示
Figure 107112735-A0305-02-0008-9
或
Figure 107112735-A0305-02-0008-10
，所述
Figure 107112735-A0305-02-0008-11
中的一個或多 個-CH2-可被-O-替代，所述
Figure 107112735-A0305-02-0008-12
中的一個或多個H可被F取代； Z1表示單鍵、-CH2O-、-CF2O-或-COO-；m表示0或1。
進一步地，所述通式Ⅱ的化合物選自由如下化合物組成的組：
Figure 107112735-A0305-02-0008-13
Figure 107112735-A0305-02-0009-14
 其中，R41和R51各自獨立的表示含有1-7個碳原子的烷基或烷氧基或含有2-7個碳原子的烯基或烯氧基，其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一個或多個不相鄰的-CH2-可以以氧原子不直接相連的方式各自獨立地被-O-替代。
再進一步地，所述通式Ⅱ-1的化合物選自由如下化合物組成的組：
Figure 107112735-A0305-02-0009-15
Figure 107112735-A0305-02-0010-16
 所述通式Ⅱ-2的化合物選自由如下化合物組成的組：
Figure 107112735-A0305-02-0010-17
Figure 107112735-A0305-02-0011-18
 所述通式Ⅱ-3的化合物選自由如下化合物組成的組：
Figure 107112735-A0305-02-0011-19
Figure 107112735-A0305-02-0012-20
 所述通式Ⅱ-4的化合物選自由如下化合物組成的組：
Figure 107112735-A0305-02-0012-21
Figure 107112735-A0305-02-0013-22
 所述通式Ⅱ-5的化合物選自由如下化合物組成的組：
Figure 107112735-A0305-02-0013-23
 所述通式Ⅱ-6的化合物選自由如下化合物組成的組：
Figure 107112735-A0305-02-0014-24
進一步地，在本發明的一些實施方式中，還包含至少一種通式Ⅲ的化合物
Figure 107112735-A0305-02-0014-25
 其中， R6和R7各自獨立的表示含有1-12個碳原子的烷基或烷氧基或含有2-12個碳原子的烯基或烯氧基，其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一個或多個不相鄰的-CH2-可以以氧原子不直接相連的方式各自獨立地被-O-替代； 環
Figure 107112735-A0305-02-0015-27
和環
Figure 107112735-A0305-02-0015-28
各自獨立的表示
Figure 107112735-A0305-02-0015-29
或
Figure 107112735-A0305-02-0015-31
Z2表示單鍵、-CH2O-、-CF2O-或-COO-；p表示0或1。
進一步地，所述通式Ⅲ的化合物選自由如下化合物組成的組：
Figure 107112735-A0305-02-0015-32
 其中，R61和R71各自獨立的表示含有1-7個碳原子的烷基或烷氧基或含有2-7個碳原子的烯基或烯氧基，其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一個或多個不相鄰的-CH2-可以以氧原子不直接相連的方式各自獨立地被-O-替代。
再進一步地，所述通式Ⅲ-1的化合物選自由如下化合物組 成的組：
Figure 107112735-A0305-02-0016-33
Figure 107112735-A0305-02-0017-34
 所述通式Ⅲ-2的化合物選自由如下化合物組成的組：
Figure 107112735-A0305-02-0017-35
 所述通式Ⅲ-3的化合物選自由如下化合物組成的組：
Figure 107112735-A0305-02-0017-36
Figure 107112735-A0305-02-0018-37
Figure 107112735-A0305-02-0019-38
 所述通式Ⅲ-4的化合物選自由如下化合物組成的組：
Figure 107112735-A0305-02-0019-39
Figure 107112735-A0305-02-0020-40
一種包含上述液晶組合物的液晶顯示器件。
進一步地，所述液晶組合物還包含本領域技術人員已知和文獻中描述的一種或多種添加劑。
如下提及例如可以加入到根據本發明的混合物中的穩定劑。
Figure 107112735-A0305-02-0020-41
Figure 107112735-A0305-02-0021-42
Figure 107112735-A0305-02-0022-43
Figure 107112735-A0305-02-0023-44
優選地，所述穩定劑選自如下所示的穩定劑。
Figure 107112735-A0305-02-0023-45
在本發明的實施方案中，優選地，所述穩定劑占所述液晶組合物總重量的0-5wt%；更優選地，所述穩定劑占所述液晶組合物總重量的0-1wt%；作為特別優選方案，所述穩定劑占所述液晶組合物總重量的0.01-0.1wt%。
本發明另一方面還提供一種液晶顯示器，其包含本發明所提供的液晶組合物。
本發明所提供的液晶組合物同時具有高的負介電各向異性的絕對值、高的光學各向異性、較好的低溫穩定性以及回應速度快等特點，包含本發明液晶組合物的液晶顯示器能夠滿足低電壓驅動、快速回應的需求。
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。
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。
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：
Figure 107112735-A0305-02-0024-46
Figure 107112735-A0305-02-0025-47
以如下結構式的化合物為例：
Figure 107112735-A0305-02-0025-48
該結構式如用表1所列代碼表示，則可表達為：nCCGF，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，G代表2-氟-1,4-亞苯基，F代表氟。
以下實施例中測試專案的簡寫代號如下：
Figure 107112735-A0305-02-0025-49
其中， 光學各向異性使用阿貝折光儀在鈉光燈(589nm)光源下、25℃測試得。
△ε=ε∥-ε⊥，其中，ε∥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。
γ1使用TOYO6254型液晶物性評價系統測試得到；測試溫度為25℃，測試電壓為90V。
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。
製備並研究下列實施例中給出的液晶組合物。下面顯示了各液晶組合物的組成和其性能參數測試結果。
對比例1
按表2中所列的各化合物及重量百分數配製成對比例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：
Figure 107112735-A0305-02-0026-50
Figure 107112735-A0305-02-0027-51
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：
Figure 107112735-A0305-02-0027-52
Figure 107112735-A0305-02-0028-53
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：
Figure 107112735-A0305-02-0028-54
Figure 107112735-A0305-02-0029-55
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：
Figure 107112735-A0305-02-0029-56
Figure 107112735-A0305-02-0030-57
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：
Figure 107112735-A0305-02-0030-58
Figure 107112735-A0305-02-0031-59
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：
Figure 107112735-A0305-02-0031-60
Figure 107112735-A0305-02-0032-61
從以上實施例的資料可知，本發明所提供的液晶組合物同時具有高的負介電各向異性的絕對值、高的光學各向異性、較好的低溫穩定性以及回應速度快等特點，包含本發明液晶組合物的液晶顯示器能夠滿足低電壓驅動、快速回應的需求。
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。
Figure 107112735-A0305-02-0002-81

Claims (10)

  1. 一種液晶組合物，其包含：至少一種選自由如下化合物組成的組的化合物：
    Figure 107112735-A0305-02-0034-62
     其中，R1表示含有1-12個碳原子的烷基或烷氧基或含有2-12個碳原子的烯基或烯氧基，其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一個或多個不相鄰的-CH2-可以以氧原子不直接相連的方式各自獨立地被-O-替代，R3表示含有1-7個碳原子的烷基或含有2-7個碳原子的烯基；n表示2-6的整數。
  2. 一種液晶組合物，其中，包含：通式I的化合物
    Figure 107112735-A0305-02-0034-63
     其中，R1和R2各自獨立的表示含有1-12個碳原子的烷基或烷氧基或含有2-12個碳原子的烯基或烯氧基，其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一個或多個不相鄰的-CH2-可以以氧原子不直接相連的方式各自獨立地被-O-替代；以及 選自由如下化合物組成的組：
    Figure 107112735-A0305-02-0035-64
     R1表示含有1-12個碳原子的烷基或烷氧基或含有2-12個碳原子的烯基或烯氧基，其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一個或多個不相鄰的-CH2-可以以氧原子不直接相連的方式各自獨立地被-O-替代，R3表示含有1-7個碳原子的烷基或含有2-7個碳原子的烯基；n表示2-6的整數。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的液晶組合物，其中，該通式I的化合物占該液晶組合物總重量的1-35wt%。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之液晶組合物，其中，該通式I的化合物選自由如下化合物組成的組：
    Figure 107112735-A0305-02-0035-65
     其中，該通式I-a的化合物選自由如下化合物組成的組：
    Figure 107112735-A0305-02-0036-66
     其中，該通式I-b的化合物選自由如下化合物組成的組：
    Figure 107112735-A0305-02-0036-67
  5. 如申請專利範圍第3項所述之液晶組合物，其中，該通式I的化合物占該液晶組合物總重量的5-30wt%。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之液晶組合物，其中，該通式I的化合物占該液晶組合物總重量的1-35wt%。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之液晶組合物，其中，該通式I的化合物占該液晶組合物總重量的5-30wt%。
  8. 如申請專利範圍第5或7項所述之液晶組合物，更包含至少一種通式Ⅱ 的化合物
    Figure 107112735-A0305-02-0037-68
     其中，R4和R5各自獨立的表示含有1-12個碳原子的烷基或烷氧基或含有2-12個碳原子的烯基或烯氧基，其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一個或多個不相鄰的-CH2-可以以氧原子不直接相連的方式各自獨立地被-O-替代； 環
    Figure 107112735-A0305-02-0037-69
    表示
    Figure 107112735-A0305-02-0037-70
    或
    Figure 107112735-A0305-02-0037-71
    ，所述
    Figure 107112735-A0305-02-0037-72
    中的一個或 多個-CH2-可被-O-替代，所述
    Figure 107112735-A0305-02-0037-73
    中的一個或多個H可被F取代； Z1表示單鍵、-CH2O-、-CF2O-或-COO-；m表示0或1。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之液晶組合物，更包含至少一種通式Ⅲ的化合物
    Figure 107112735-A0305-02-0037-74
     其中，R6和R7各自獨立的表示含有1-12個碳原子的烷基或烷氧基或含有2-12個碳原子的烯基或烯氧基，其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一個或多個不相鄰的-CH2-可以以氧原子不直接相連的方式各自獨立地被-O-替代； 環
    Figure 107112735-A0305-02-0038-75
    和環
    Figure 107112735-A0305-02-0038-76
    各自獨立的表示
    Figure 107112735-A0305-02-0038-77
    或
    Figure 107112735-A0305-02-0038-79
    Z2表示單鍵、-CH2O-、-CF2O-或-COO-；p表示0或1。
  10. 一種包含如申請專利範圍第1~9項中任一項所述液晶組合物的液晶顯示器件。
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