TWI757191B - 液晶组合物、液晶顯示元件及液晶顯示器 - Google Patents
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- 0 Cc(cc1)ccc1-c(ccc(*)c1F)c1F Chemical compound Cc(cc1)ccc1-c(ccc(*)c1F)c1F 0.000 description 16
- KORMYSCDCHFFMN-UHFFFAOYSA-N CCCC(CC1)CCC1C1CCC(CC)CC1 Chemical compound CCCC(CC1)CCC1C1CCC(CC)CC1 KORMYSCDCHFFMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Abstract
Description
本發明屬於液晶顯示領域,更具體地,涉及一種液晶組合物及包含該液晶組合物的液晶顯示元件、液晶顯示器。
一直以來,追求更完美的視覺享受、更高的清晰度以及對環境的適應能力都是我們顯示裝置的目標,隨著技術的發展,越來越多的產品應用於車載顯示和醫用顯示器。
液晶彈性常數是描述液晶分子彈性形變的物理量,包含有展曲彈性常數K11、扭曲彈性常數K22、彎曲彈性常數K33。K值越大液晶分子越不容易發生彈性形變,我們用K平均來表徵液晶分子的平均彈性係數,K平均=(K11+K22+K33)/3。在液晶顯示中,K平均的大小和液晶分子排列的有序性有關,K平均值較大的液晶,分子排列更為有序,在不加電時光更不容易透過,具有更好的暗態,在施加電壓後光更容易透過,具有更亮的亮態。液晶顯示器的對比度=亮度/暗度,所以暗態越暗、亮態約亮可以有效提升液晶顯示器的對比度,而且對比度越高顯示清晰度越高,特別是在醫療器械上,顯示清晰度直接影響到醫生的診斷,所以「精確」、「清晰」是醫用顯示面板必備屬性,因此要求液晶材料需要具有高對比、高信賴性的性能。醫療用液晶顯示面板現在主要的液晶顯示模式是FFS模式,目前對比度大多低於1500:1,而醫療市場通常希望對比
度大於2000:1,因此開發具有高對比、高可靠性的液晶材料是現在亟待解決的技術問題。
車載顯示要求液晶具有超寬溫和高信賴性(或稱高可靠性)的性能指標。在炎熱的夏天,車裡溫度可以高達70℃以上,甚至更高。在寒冷的冬天,車裡溫度可以低於-40℃以下,這就要求車載顯示可以實現超寬溫顯示和較高的信賴性,因此開發出具有高可靠性和超寬溫液晶顯示材料同樣是液晶開發面臨的一個重大問題。
因此,開發高對比、高可靠性以及超寬溫顯示的液晶組合物是目前急需解決的技術問題。
本發明的第一个目的在于提供一种液晶组合物,該液晶组合物具有較高的清亮點和較好的溶解度以及具有較大的K值,可以用於開發高對比、高可靠性超溫顯示的液晶顯示元件或液晶顯示器。
為達到上述目的,本發明採用下述技術方案:
其中,Ra、Rb各自獨立地表示碳原子數為1-8的烷基、氟取代的碳原子數為1-8的烷基、碳原子數為1-8的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-8的烷氧基、碳原子
數為2-8的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-8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;且Ra、Rb至少一個表示碳原子數為2-8的鏈烯基。
本發明的第二個目的在於提供一種液晶顯示元件或顯示器,該液晶顯示元件或顯示器具有高可靠性超寬溫顯示和高對比顯示。
本發明的液晶組合物較大K值和較高的信賴性,在醫療、車載等超寬溫、高對比顯示中有明顯優勢。可以用於開發高信賴性、高對比以及超寬溫顯示的液晶顯示元件或液晶顯示器。
發明效果
本發明的液晶組合物較大K值和較高的信賴性,在醫療、車載等超寬溫、高對比顯示中有明顯優勢。可以用於開發高信賴性、高對比以及超寬溫顯示的液晶顯示元件或液晶顯示器。
其中
Ra、Rb各自獨立地表示碳原子數為1-8的烷基、氟取代的碳原子數為1-8的烷基、碳原子數為1-8的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-8的烷氧基、碳原子數為2-8的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-8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;且Ra、Rb至少一個表示碳原子數為2-8的鏈烯基。
其中,R1、R2各自獨立地表示碳原子數為1-8的烷基、氟取代的碳原子數為1-8的烷基、碳原子數為1-8的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-8的烷氧基、碳原子數為2-8的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-8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R1、R2所示基團中任意一個或多個不相連的CH2任選被環戊基、環丁基或環丙基取代;以及X1、X2、X3、X4各自獨立地表示H或F,且其中至少任意兩個同時表示F。
其中R1、R2各自獨立地表示碳原子數為1-8的烷基、氟取代的碳原子數為1-8的烷基、碳原子數為1-8的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-8的烷氧基、碳原子數為2-8的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-8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R1、R2所示基團中任意一個或多個不相連的CH2任選被亞環戊基、亞環丁基或亞環丙基取代。
其中Rc、Rd各自獨立地表示碳原子數為1-8的烷基、氟取代的碳原子數為1-8的烷基、碳原子數為1-8的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-8的烷氧基、碳原子數為2-8的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-8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。
其中,R3、R4各自獨立地表示碳原子數為1-8的烷基、氟取代的碳原子數為1-8的烷基、碳原子數為1-8的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-8的烷氧基、碳原子數為2-8的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-8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;以及
、各自獨立地表示或。
其中,R5、R6各自獨立地表示碳原子數為1-6的烷基、氟取代的碳原子數為1-6的烷基、碳原子數為1-6的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-6的烷氧基、碳原子數為2-8的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-8的鏈烯基;表示1,4-亞環己基或1,4-亞環己烯基;
表示1,4-亞環己基、1,4-亞環己烯基或1,4-亞苯基;Z1表示單鍵、-CH2CH2-或-CH2O-;以及m表示0或1。
其中R5、R6各自獨立地表示碳原子數為1-6的烷基、氟取代的碳原子數為1-6的烷基、碳原子數為1-6的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-6的烷氧基、碳原子數為2-8的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-8的鏈烯基。
其中,R7表示碳原子數為1-8的烷基、氟取代的碳原子數為1-8的烷基、碳原子數為1-8的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-8的烷氧基,且R7所示基團中任意一個或多個不相連的CH2任選被環戊基、環丁基或環丙基取代;R8表示碳原子數為1-8的烷基、氟取代的碳原子數為1-8的烷基、碳原子數為1-8的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-8的烷氧基;以及X表示O或S。
其中,R71、R81表示碳原子數為1-8的烷基。
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。
可選的,所述液晶顯示元件或液晶顯示器優選主動矩陣液晶顯示元件或液晶顯示器。
可選的,所述主動矩陣顯示元件或顯示器為FFS-TFT、IPS-TFT、VA-TFT以及其他的TFT模式的液晶顯示元件或顯示器。
包含前述的化合物或液晶組合物的液晶顯示元件或液晶顯示器,具有較高的信賴性、高對比以及超寬溫顯示的性能。
本領域技術人員應當理解,下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的,不應以此限制本發明的保護範圍。
本說明書中,如無特殊說明,百分比均是指品質百分比,溫度為攝氏度(℃),其他符號的具體意義及測試條件如下:Cp表示液晶清亮點(℃),DSC定量法測試;△n表示光學各向異性,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表示介電各向異性,△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表示旋轉粘度(mPa.s),測試條件為25±0.5℃,20微米平行盒,INSTEC:ALCT-IR1測試;
K11為展曲彈性常數,K22為扭曲彈性參數,K33為彎曲彈性常數,測試條件為:25℃、INSTEC:ALCT-IR1、20微米垂直盒;VHR表示電壓保持率(%),測試條件為60±1℃、電壓為±5V、脈衝寬度為10ms、電壓保持時間1.667ms。測試設備為TOYO Model6254液晶性能綜合測試儀;CR表示液晶顯示器件的對比度,對比度是液晶顯示器的亮態除以液晶顯示器的暗態,測試條件25±1℃、測試電壓為正常驅動電壓、測試頻率為64Hz。測試設備為DMS505;△nd表示延遲量,△n表示光學各向異性,d表示盒厚(μm),負性液晶顯示一般設計為△nd=330nm。
液晶組合物的製備方法如下:將各液晶單體按照一定配比稱量後放入不銹鋼燒杯中,將裝有各液晶單體的不銹鋼燒杯置於磁力攪拌儀器上加熱融化,待不銹鋼燒杯中的液晶單體大部份融化後,往不銹鋼燒杯中加入磁力轉子,將混合物攪拌均勻,冷卻到室溫後即得液晶組合物。
本發明實施例液晶單體結構用代碼表示,液晶環結構、端基、連接基團的代碼表示方法見下表1、表2。
舉例:
,其代碼為CC-Cp-V1;
,其代碼為CPY-2-O2;
,其代碼為CCY-3-O2;
,其代碼為COY-3-O2;
,其代碼為CCOY-3-O2;,其代碼為Sb-CpO-O4;,其代碼為Sc-CpO-O4。
實施例1
液晶組合物的配方及相應的性能如下表3所示。
實施例2
液晶組合物的配方及相應的性能如下表4所示。
實施例3
液晶組合物的配方及相應的性能如下表5所示。
實施例4
液晶組合物的配方及相應的性能如下表6所示。
實施例5
液晶組合物的配方及相應的性能如下表7所示。
對比例1
液晶組合物的配方及相應的性能如下表8所示。
對比例2
液晶組合物的配方及相應的性能如下表9所示。
對比例3
液晶組合物的配方及相應的性能如下表10所示。
液晶組合物的信賴性通過初始、高溫老化試驗並進行VHR測試來進行,液晶組合物高溫試驗前後的VHR資料變化越小,抗高溫能力越強。因此,通過比較各個實施例、比較在試驗前後的VHR資料的差來判斷抗高溫能力。液晶組合物的顯示溫度範圍是通過液晶組合物的清亮點和低溫儲存情況來判斷的,液晶組合物的清亮點越高、低溫儲存溫度越低顯示溫度範圍越寬。
以上實驗把實施例液晶、對比例液晶分別灌注在測試片中進行測試,VHR表示電壓保持率(%),測試條件為60±1℃、電壓為±5V、脈衝寬度為10ms、電壓保持時間1.667ms;測試設備為TOYO Model6254液晶性能綜合測試儀;VHR初始值為對不經過任何處理的測試片進行測試獲得的資料;VHR高溫老化是把灌注好液晶的片在高溫烘箱100℃中放置1小時後進行測試得到的VHR值。與對比例相比,實施例液晶經過高溫老化後VHR變化明顯小於對比例液晶。說明本發明的液晶組合物的抗高溫的能力強,從而在工作過程中抵抗外界環境破壞的能力強。
在實施例1的基礎上,我們保持介電常數(△ε)和光學各項異性(△n)保持不變,對比例1中把本發明實施例1中的液晶組合物式I和式II都
去掉後,清亮點(Cp)下降到75℃,經過高溫老化後對比例1 VHR下降3.8%,而實施例1只下降0.1%,說明對比例1抗高溫能力差。對比例2中把本發明實施例1中的液晶組合物式II去掉後,清亮點(Cp)雖然下降較少93℃,老化後VHR變化也相對較小,但是低溫互溶性變差;對比例3中把本發明實施例1中的液晶組合物式I去掉後,清亮點(Cp)下降到82℃,經過高溫老化後對比例3 VHR下降4.7%,而實施例1只下降0.1%,說明對比例3抗高溫能力差。
因此,本發明液晶組合物有超寬溫的顯示範圍和較高的信賴性表現,可以更好的用於高信賴性超寬溫車載、工控等液晶顯示元件或液晶顯示器。
實施例6
液晶組合物的配方及相應的性能如下表12所示。
實施例7
液晶組合物的配方及相應的性能如下表13所示。
實施例8
液晶組合物的配方及相應的性能如下表14所示。
實施例9
液晶組合物的配方及相應的性能如下表15所示。
液晶彈性常數是描述液晶分子彈性形變的物理量,包含有展曲彈性常數K11、扭曲彈性常數K22、彎曲彈性常數K33。K值越大液晶分子越不容易發生彈性形變,我們用K平均來表徵液晶分子的彈性係數,K平均
=(K11+K22+K33)/3。在液晶顯示中,K平均的大小和液晶分子排列的有序性有關,K平均值較大的液晶,分子排列更為有序,在不加電時暗態更暗,可以有效提升液晶顯示器的對比度。液晶顯示器的對比度=亮度/暗度,對比度越高顯示清晰度越高。
由以上資料表明,對比例2雖然對比度相對較高,但是低溫溶解性相對較差,而本發明的液晶組合物在維持較好的溶解性基礎上具有較高的對比度,在高對比顯示元件或液晶顯示器上有明顯優勢。
本發明的液晶組合物的其他實施例採用同樣的對比手段可以取得相同的技術效果,即具有較大的彈性常數K平均、高清亮點、良好的低溫互溶性以及良好的信賴性,可以用於寬溫顯示、高對比的液晶顯示元件或液晶顯示器的開發。
綜上可見,包含本發明公開的液晶組合物的顯示元件或液晶顯示器,不僅可以用於超寬溫車載、工控的應用領域,還可用於醫療器械等高對比液晶顯示元件或液晶顯示器。
本發明公開的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例,而並非是對本發明的實施方式的限定,對於所屬領域的普通技術人員來說,在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動,這裡無法對所有的實施方式予以窮舉,凡是屬於本發明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之列。
Claims (8)
- 一種液晶顯示元件或液晶顯示器,包含請求項1-7任一項所述的液晶組合物;所述液晶顯示元件為主動矩陣定址顯示元件或被動矩陣定址顯示元件;所述液晶顯示器為主動矩陣定址顯示器或被動矩陣定址顯示器。
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CN110819360A (zh) * | 2018-08-10 | 2020-02-21 | 石家庄诚志永华显示材料有限公司 | 含有环戊基的环己烯基团的负性单体的液晶组合物及其液晶显示元件 |
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