TWI741697B

TWI741697B - 一種液晶組合物及液晶顯示器件

Info

Publication number: TWI741697B
Application number: TW109125327A
Authority: TW
Inventors: 潘帝可; 姚利芳
Original assignee: 大陸商江蘇和成顯示科技有限公司
Priority date: 2019-08-01
Filing date: 2020-07-27
Publication date: 2021-10-01
Also published as: CN112300811A; CN112300811B; TW202106861A

Abstract

本發明提供一種液晶組合物及液晶顯示器件，所述液晶組合物包含至少一種通式I所示化合物、至少一種通式II所示化合物、至少一種選自通式III-1~III-3所示化合物、至少一種通式IV所示化合物以及至少一種通式V所示化合物；通過同時使用多種二噁烷類單體並與其他單體的搭配使用，使得該液晶組合物具有高對比度、同時提升穿透率，改善低溫存儲穩定性，適用於小折射率各向異性、大介電各向異性的液晶體系，可以滿足現在對液晶顯示器的低電壓驅動需求，適用於ECB等小折射率的顯示模式。

Description

一種液晶組合物及液晶顯示器件

本發明屬於液晶材料領域，涉及一種液晶組合物及液晶顯示器件。

液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)因其體積小、重量輕、功耗低且顯示品質優異而獲得了飛速發展，特別在可擕式電子資訊產品中獲得廣泛的應用。隨著用於可擕式電腦、辦公應用、視頻應用的液晶螢幕尺寸的增加，液晶顯示器能夠用於大螢幕顯示並最終替代了陰極射線管的顯示器(Cathode Ray Tube，CRT)。液晶主要用於液晶顯示器件中的電介質，因通過施加電壓可以改變這類物質的光學性能。因此液晶材料必須具有良好的化學和熱穩定性，以及良好的對電場和電磁輻射的穩定性等。

相對於傳統的顯示器件和顯示材料，液晶顯示材料具有明顯的優點：驅動電壓低、功耗微小、可靠性高、顯示信息量大、彩色顯示、無閃爍、對人體無危害、生產過程自動化、成本低廉、可以製成各種規格和類型的液晶顯示器，便於攜帶等。由於這些優點，液晶顯示技術對顯示顯像領域產生了深刻影響，促進了微電子技術和光電資訊技術的發展。液晶材料憑藉其良好的光學性能和光電效應，在諸多顯示場合獲得了廣泛應用。

二噁烷類化合物是液晶單體中的一類優質單體，在液晶領域得到廣泛應用，但現有技術依然存在一些尚待解決的技術問題，如K值小，對比度不足，穿透率不足，低溫存儲不穩定等問題。

本發明對液晶材料做進一步改進從而獲得一些全新的性能優勢，研發出一種高對比度、同時提升穿透率，改善低溫存儲穩定性，適用於小折射率各向異性、大介電各向異性液晶體系的液晶組合物，可以滿足現有技術對液晶顯示器的低電壓驅動要求，適用於ECB等顯示模式。

為解決現有技術中存在的技術問題，本發明提供一種液晶組合物及液晶顯示器件，所述液晶組合物具有高對比度、同時提升穿透率，改善低溫存儲穩定性，適用於小折射率各向異性、大介電各向異性液晶體系的液晶組合物，可滿足液晶顯示器的低電壓驅動要求，適用於ECB等的顯示模式。

為達上述技術效果，本發明採用以下技術方案：

本發明目的之一在於提供一種液晶組合物，所述液晶組合物包含至少一種通式I所示化合物、至少一種通式II所示化合物、至少一種選自通式III-1~III-3所示化合物、至少一種通式IV所示化合物以及至少一種通式V所示化合物；

；以及

其中，所述R₁~R₂和R₁₂分別獨立地為氫原子、環丙基、環丁基、環戊基、含有1-7個碳原子的烷基、含有1-7個碳原子的烷氧基、含有2-7個碳原子的烯基或含有2-7個碳原子的烯氧基；所述R₄-R₁₁分別獨立地為氫原子、鹵代或未鹵代的含有1-7個碳原子的烷基、鹵代或未鹵代的含有1-7個碳原子的烷氧基、鹵代或未鹵代的含有2-7個碳原子的烯基、或鹵代或未鹵代的含有1-7個碳原子的烯氧基；所述環A₀、環B₀、環A₁和環B₁分別獨立地為1,4-亞環己基或1,3-二噁烷基，且環A₀和B₀不相同，環A₁和B₁中至少一個為1,3-二噁烷基；所述環A₃-A₅、環B₂-B₅、環C₃-C₄以及環D₄分別獨立地為1,4-亞環己基、1,4-亞環己烯基、1,4-亞苯基或至少一個氫原子被鹵原子取代的1,4-亞苯基；所述Z₀和Z₁分別獨立地為單鍵或亞乙基；所述Z₂為單鍵、亞乙基、亞甲氧基或二氟醚基；所述Z₄-Z₆分別獨立地為單鍵、酯基、亞乙基、亞甲氧基、亞乙烯基、鹵代亞乙基或鹵代亞乙烯基；所述Z₇和Z₈分別獨立地為單鍵、亞乙基或亞乙烯基；所述L₁-L₃分別獨立地為氫原子或氟原子；所述Y為氟原子、三氟甲基或三氟甲氧基；m=0或1；n=1或2，當n為2時，環B₅相同或不同。

本發明中，含1~7個碳原子的烷基可以是碳原子數為1、2、3、4、5、6、7的直鏈或支鏈烷基；含1~7個碳原子的烷氧基可以是碳原子數為1、2、3、4、5、6、7的直鏈或支鏈烷氧基；含2~7個碳原子的烯基可以是碳原子數為2、3、4、5、6、7的直鏈或支鏈烯基；含2~7個碳原子的烯氧基可以是碳原子數為2、3、4、5、6、7的直鏈或支鏈烯氧基。鹵代或未鹵代的含1~7個碳原子的烷基可以是鹵代或未鹵代的碳原子數為1、2、3、4、5、6、7的直鏈或支鏈烷基；鹵代或未鹵代的含1~7個碳原子的烷基可以是鹵代或未鹵代的碳原子數為1、2、3、4、5、6、7的直鏈或支鏈烷氧基；鹵代或未鹵代的含2~7個碳原子的烷基可以是鹵代或未鹵代的碳原子數為2、3、4、5、6、7的直鏈或支鏈烯基；鹵代或未鹵代的含2~7個碳原子的烷基可以是鹵代或未鹵代的碳原子數為2、3、4、5、6、7的直鏈或支鏈烯氧基。

相對於現有技術，本發明提供的液晶組合物同時使用了多種二噁烷類單體，並與雙環己烷類等其他單體的搭配使用，通過調配液晶組合物中各組分的比例，使得該組合物體系出現了一些全新的性能優勢：改善暗態顯示，提高對比度，同時提升穿透率，改善低溫性能，可獲得更好的低溫存儲性能；本發明提供的液晶組合物適用於小折射率各向異性、大介電各向異性的液晶體系，又可以滿足技術發展中對於低電壓驅動的迫切需求，可應用於ECB等顯示模式。

作為本發明優選的技術方案，所述液晶組合物包含：占液晶組合物總重量1-20%的所述通式I的化合物，占液晶組合物總重量1-30%的所述通式II的化合物，占液晶組合物總重量1-40%的所述通式III-1~III-3的化合物，占液晶組合物總重量15-60%的所述通式IV的化合物，占液晶組合物總重量1-50%的所述通式V的化合物。

其中，通式I所示化合物的質量百分比可以是2%、5%、8%、10%、12%、15%或18%等，通式II所示化合物的質量百分比可以是2%、5%、8%、10%、12%、15%、18%、20%、22%、25%、28%等，通式III-1~3所示化合物的質量百分比可以是5%、10%、15%、18%、20%、22%、25%、28%、30%、35%、38%等，通式IV所示化合物的質量百分比可以是18%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%或55%等，通式V所示化合物的質量百分比可以是5%、8%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%或48%等，但並不僅限於所列舉的數值，該數值範圍內其他未列舉的數值同樣適用。

作為本發明優選的技術方案，所述通式I的化合物為具有如下結構的化合物中的任意一種或至少兩種的組合：

；或

其中，所述R₁具有與上述相同的限定範圍。

作為本發明優選的技術方案，所述通式II的化合物為具有如下結構的化合物中的任意一種或至少兩種的組合：

；或

其中，所述R₂具有與上述相同的限定範圍。

作為本發明優選的技術方案，所述通式II的化合物選自通式II-1至通式II-12中的任意一種或至少兩種的組合。

更優選地，所述通式II的化合物選自通式II-1、通式II-4、通式II-6、通式II-7、通式II-9、通式II-11和通式II-12中的任意一種或至少兩種的組合。

作為本發明優選的技術方案，所述通式III-1的化合物為具有如下結構的化合物中的任意一種或至少兩種的組合：

；或

其中，所述R₄和R₅具有與上述相同的限定範圍。

更優選地，III-1的化合物為具有如下結構的化合物中的任意一種或至少兩種的組合：

；或

其中，R₄為含1~7個碳原子的烷基、含1~7個碳原子的烷氧基、或含2~7個碳原子的烯基；R₅為含1~7個碳原子的烷基或含1~7個碳原子的烷氧基。

優選地，所述通式III-2的化合物為具有如下結構的化合物中的任意一種或至少兩種的組合：

；或

其中，所述R₆和R₇具有與上述相同的限定範圍。

其中，通式III-2-1更優選地具有如下結構中的任意一種或至少兩種的組合：

；或

其中，所述R₆和R₇各自獨立地為含1~7個碳原子的烷基或含1~7個碳原子的烷氧基。

通式III-2-2更優選地具有如下結構中的任意一種或至少兩種的組合：

；或

優選地，所述通式III-3的化合物為具有如下結構的化合物中的任意一種或至少兩種的組合：

；或

其中，所述R₈和R₉具有與上述相同的限定範圍。

作為本發明優選的技術方案，所述通式IV的化合物為具有如下結構的化合物中的任意一種或至少兩種的組合：

；或

其中，R₁₀-R₁₁分別獨立地為含1~7個碳原子的烷基、含1~7個碳原子的烷氧基。

作為本發明優選的技術方案，所述通式V的化合物為具有如下結構的化合物中的任意一種或至少兩種的組合：

；或

其中，所述R₁₂具有與上述相同的限定範圍。

作為本發明的技術方案，所述液晶組合物還包含至少一種式VI所示化合物：

其中，所述R₁₃為氫原子、環丙基、環丁基、環戊基、含1~7個碳原子的烷基、含1~7個碳原子的烷氧基、含2~7個碳原子的烯基或含2~7個碳原子的烯氧基；所述A₆和B₆分別獨立地為1,4-亞環己基、1,4-亞環己烯基、1,4-亞苯基、至少一個氫原子被鹵原子取代的1,4-亞苯基、1,3-二噁烷基或四氫吡喃-2,5-二基；所謂Z₇為單鍵、亞乙基或亞乙烯基；所述L₄和L₅分別獨立地為氫原子或氟原子，所述L₆為氫原子或甲基；所述Y₁為氟原子、三氟甲基或三氟甲氧基；o為1或2，當o為2時，環B₆相同或不同。

作為本發明優選的技術方案，所述通式VI的化合物為具有如下結構的化合物中的任意一種或至少兩種的組合：

；或

其中，所述R₁₃表示含1~7個碳原子的烷基、含1~7個碳原子的烷氧基、含2~7個碳原子的烯基或含2~7個碳原子的烯氧基。

優選地，所述液晶組合物中式VI所示化合物的質量百分比為0~35%，如0%、1%、5%、10%、15%、20%、25%或30%等，但並不僅限於所列舉的數值，該數值範圍內其他未列舉的數值同樣適用。

本發明目的之二在於提供一種液晶顯示器件，所述液晶顯示器件包括上述的液晶組合物。

本發明中，各液晶分子中的代碼的具體含義如表1所示。

與現有技術相比，本發明至少具有以下有益效果：

本發明提供一種液晶組合物及液晶顯示器件，所述液晶組合物具有高對比度、同時提升回應速度和穿透率，改善低溫存儲穩定性的液晶組合物，可以滿足液晶顯示器的低電壓驅動要求，適用於ECB等小折射率的顯示模式。

為便於理解本發明，本發明列舉實施例如下。本領域技術人員應該明瞭，所述實施例僅僅是幫助理解本發明，不應視為對本發明的具體限制。

以如下結構式的化合物為例對其結構代碼進行說明：

，該結構式如果用表1所示代碼表示，則可以表達為nCPPm，代碼中n表示左端烷基的碳原子數，例如n為3，即表示該烷基為-C₃H₇，代碼中C表示環己烷基，P表示苯基，m表示右端烷基的碳原子數，例如m為2，即表示該烷基為-C₂H₅。

以下實施例中測試專案的簡寫代號如下：

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：25℃、1KHz、測試盒為TN90型，盒厚7μm。

K₁₁、K₂₂、K₃₃是使用LCR儀和反平行摩擦盒，測試液晶的C-V曲線計算所得，測試條件：7μm反平行摩擦盒，V=0.1~20V；

T(穿透率)測試條件：使用DMS 505測試液晶的V-T(穿透率)曲線，測試盒採用正性3.5μm IPS cell，V=0~20V。

實施例1

本實施例提供一種液晶組合物，其具體組成以及性能參數如表2所示。

實施例2

本實施例提供一種液晶組合物，其具體組成以及性能參數如表3所示。

實施例3

本實施例提供一種液晶組合物，其具體組成以及性能參數如表4所示。

實施例4

本實施例提供一種液晶組合物，其具體組成以及性能參數如表5所示。

實施例5

本實施例提供一種液晶組合物，其具體組成以及性能參數如表6所示。

實施例6

本實施例提供一種液晶組合物，其具體組成以及性能參數如表7所示。

實施例7

本實施例提供一種液晶組合物，其具體組成以及性能參數如表8所示。

實施例8

本實施例提供一種液晶組合物，其具體組成以及性能參數如表9所示。

實施例9

本實施例提供一種液晶組合物，其具體組成以及性能參數如表10所示。

實施例10

本實施例提供一種液晶組合物，其具體組成以及性能參數如表11所示。

對比例1

本對比例提供一種液晶組合物，其具體組成以及性能參數如表12所示。

通過實施例1-10和對比例1的對比可知，本發明的液晶組合物具有較大的K值，穿透率和對比度有明顯提升，同時低溫互溶性也有所提升，改善了低溫存儲性能。

申請人聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細工藝設備和工藝流程，但本發明並不局限於上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本發明必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明瞭，對本發明的任何改進，對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護範圍和公開範圍之內。

Claims

一種液晶組合物，其特徵在於：該液晶組合物包含至少一種通式I所示化合物、至少一種通式II所示化合物、至少一種選自通式III-1~III-3所示化合物、至少一種通式IV所示化合物以及至少一種通式V所示化合物；

；以及
其中，R₁~R₂和R₁₂分別獨立地為氫原子、環丙基、環丁基、環戊基、含有1-7個碳原子的烷基、含有1-7個碳原子的烷氧基、含有2-7個碳原子的烯基或含有2-7個碳原子的烯氧基；所述R₄-R₁₁分別獨立地為氫原子、鹵代或未鹵代的含有1-7個碳原子的烷基、鹵代或未鹵代的含有1-7個碳原子的烷氧基、鹵代或未鹵代的含有2-7個碳原子的烯基、或鹵代或未鹵代的含有1-7個碳原子的烯氧基；環A₀、環B₀、環A₁和環B₁分別獨立地為1,4-亞環己基或1,3-二噁烷基，且環A₀和B₀不相同，環A₁和B₁中至少一個為1,3-二噁烷基；所述環A₃-A₅、環B₂-B₅、環C₃-C₄以及環D₄分別獨立地為1,4-亞環己基、1,4-亞環己烯基、1,4-亞苯基或至少一個氫原子被鹵原子取代的1,4-亞苯基；Z₀和Z₁分別獨立地為單鍵或亞乙基；Z₂為單鍵、亞乙基、亞甲氧基或二氟醚基；Z₄-Z₆分別獨立地為單鍵、酯基、亞乙基、亞甲氧基、亞乙烯基、鹵代亞乙基或鹵代亞乙烯基；Z₇和Z₈分別獨立地為單鍵、亞乙基或亞乙烯基；L₁-L₃分別獨立地為氫原子或氟原子；Y為氟原子、三氟甲基或三氟甲氧基；m=0或1；n=1或2，當n為2時，環B₅相同或不同；其中，該通式II的化合物占液晶組合物總重量的2-24.5%。
如請求項1所述之液晶組合物，其中，通式I的化合物占液晶組合物總重量的1-20%，通式III-1~III-3的化合物占液晶組合物總重量的1-40%，通式IV的化合物占液晶組合物總重量的15-60%，通式V的化合物占液晶組合物總重量的1-50%。
如請求項1或2所述之液晶組合物，其中，通式I的化合物為具有如下結構的化合物中的任意一種或至少兩種的組合：

；或
其中，R₁具有與請求項1-2相同的限定範圍。
如請求項1或2所述之液晶組合物，其中，通式II的化合物為具有如下結構的化合物中的任意一種或至少兩種的組合：

；或
其中，R₂具有與請求項1-3相同的限定範圍。
如請求項1或2所述之液晶組合物，其中，通式III-1的化合物為具有如下結構的化合物中的任意一種或至少兩種的組合：

；或
其中，R₄和R₅具有與請求項1-4相同的限定範圍；通式III-2的化合物為具有如下結構的化合物中的任意一種或至少兩種的組合：

；或
其中，R₆和R₇具有與請求項1-4相同的限定範圍；通式III-3的化合物為具有如下結構的化合物中的任意一種或至少兩種的組合：

；或
其中，R₈和R₉具有與請求項1-4相同的限定範圍。
如請求項1或2所述之液晶組合物，其中，通式IV的化合物為具有如下結構的化合物中的任意一種或至少兩種的組合：

；或
其中，R₁₀和R₁₁分別獨立地為含1~7個碳原子的烷基、含1~7個碳原子的烷氧基。
如請求項1或2所述之液晶組合物，其中，通式V的化合物為具有如下結構的化合物中的任意一種或至少兩種的組合：

；或
其中，R₁₂具有與請求項1-6相同的限定範圍。
如請求項1或2所述之液晶組合物，其中，該液晶組合物還包含至少一種通式VI所示化合物：
其中，R₁₃為氫原子、環丙基、環丁基、環戊基、含1~7個碳原子的烷基、含1~7個碳原子的烷氧基、含2~7個碳原子的烯基或含2~7個碳原子的烯氧基；環A₆和環B₆分別獨立地為1,4-亞環己基、1,4-亞環己烯基、1,4-亞苯基、至少一個氫原子被鹵原子取代的1,4-亞苯基、1,3-二噁烷基或四氫吡喃-2,5-二基；Z₇為單鍵、亞乙基或亞乙烯基；L₄和L₅分別獨立地為氫原子或氟原子，L₆為氫原子或甲基； Y₁為氟原子、三氟甲基或三氟甲氧基；o為1或2，當o為2時，環B₆相同或不同。
如請求項8所述之液晶組合物，其中，通式VI的化合物為具有如下結構的化合物中的任意一種或至少兩種的組合：

；或
其中，R₁₃表示含1~7個碳原子的烷基、含1~7個碳原子的烷氧基、含2~7個碳原子的烯基或含2~7個碳原子的烯氧基；其中，該液晶組合物中通式VI所示化合物的質量百分比為0~35%。
一種液晶顯示器件，其特徵在於：該液晶顯示器件包括請求項1-9中任一項所述之液晶組合物。