TWI768879B - 液晶組合物和液晶顯示器件 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種包含至少一種通式I和至少一種通式II的化合物的液晶組合物以及包含所述液晶組合物的液晶顯示器件。與現有技術相比,本發明提供的液晶組合物在維持適當的光學各向異性、適當的清亮點和適當的介電各向異性絕對值的情況下,還具有較大的彈性常數、較小的旋轉粘度、較短的回應時間和較好的低溫儲存穩定性,使得包含本發明的液晶組合物的液晶顯示器件具有較高的對比度、較快的回應速度和較寬的使用溫度範圍。
Description
本發明涉及液晶領域,具體涉及一種液晶組合物和包含上述液晶組合物的液晶顯示器件。
液晶顯示元件可以在以鐘錶、電子計算器為代表的各種家用電器、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,液晶顯示元件可以分為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,液晶顯示元件可以分為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的類型包含非晶矽(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。根據光源的類型,液晶顯示元件可以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。
液晶顯示元件含有具有向列相的液晶組合物,該液晶組合物具有適當的特性。借由提高該液晶組合物的特性,可獲得具有良好特性的AM元件。將液晶組合物的特性與AM元件的特性的關聯歸納於下述表1中。
表1. 液晶組合物的特性與AM元件的特性
編號 | 組合物的特性 | AM元件的特性 |
1 | 向列相的溫度範圍廣 | 可使用的溫度範圍廣 |
2 | 粘度小 | 回應時間短 |
3 | 光學各向異性適當 | 對比度大 |
4 | 介電各向異性的絕對值大 | 閾值電壓低、消耗電力小、對比度大 |
5 | 比電阻大 | 電壓保持率大、對比率大 |
6 | 對紫外線及熱穩定 | 壽命長 |
7 | 彈性常數大 | 對比度大、回應時間短 |
液晶材料需要具有適當大的介電各向異性絕對值、適當高的光學各向異性以及良好的低溫互溶性和熱穩定性。此外,液晶材料還應當具有較短的回應時間和較高的對比度。下面根據市售的液晶顯示元件來進一步說明組合物的各項性能指標。向列相的溫度範圍與液晶顯示元件的工作溫度範圍相關聯。向列相的上限溫度優選大於等於70℃,而且向列相的較佳下限溫度優選為約-10℃以下。組合物的粘度與液晶顯示元件的回應時間相關聯,為了使液晶顯示元件顯示動態影像,優選具有較短的回應時間。因此,優選液晶組合物的粘度小,而更優選的是在低溫下,液晶組合物的粘度小。
從液晶材料的製備角度出發,液晶材料的各項性能是互相牽制影響的,某項性能指標的提升可能會使其他性能發生變化。因此,製備各方面性能都合適的液晶材料往往需要創造性勞動。
發明目的:針對現有技術中存在的缺陷,本發明的目的在於提供一種維持適當大的光學各向異性、適當的清亮點和適當的介電各向異性絕對值的情況下,還具有較大的彈性常數、較小的旋轉粘度、較短的回應時間和較好的低溫儲存穩定性的液晶組合物,從而使得包含該液晶組合物的液晶顯示器件具有較高的對比度、較快的回應速度和較寬的溫度使用範圍。
本發明的目的還在於提供一種包含上述液晶組合物的液晶顯示器件,所述液晶顯示器件特別適用於VA、PSVA、IPS或NFFS顯示元件中。
技術方案:為了實現以上發明目的,本發明提供一種液晶組合物,該液晶組合物包含:
至少一種通式I的化合物
至少一種通式II的化合物
其中,
R1
、R2
和R3
各自獨立地表示-H、鹵素、含有1-12個碳原子的直鏈或支鏈的烷基、、或,其中含有1-12個碳原子的直鏈或支鏈的烷基中的一個或不相鄰的兩個以上的-CH2
-可分別獨立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代,並且前述基團中的一個或更多個-H可分別獨立地被-F或-Cl取代;
環、環、環、環和環各自獨立地表示、、或,其中、和中的一個或更多個-CH2
-可被-O-替代,並且一個或更多個環中單鍵可被雙鍵替代,其中和中的一個或更多個-H可各自獨立地被-F、-Cl、-CN、-CH3
或-OCH3
取代,並且一個或更多個環中-CH=可被-N=替代;
X1
表示-O-、-S-、-CO-、-CF2
-、-NH-或-NF-;
Y1
和Y2
各自獨立地表示-H、鹵素、含有1-3個碳原子的鹵代或未被鹵代的烷基、含有1-3個碳原子的鹵代或未被鹵代的烷氧基;
Z1
、Z2
、Z3
和Z4
各自獨立地表示單鍵、-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-CH2
O-、-OCH2
-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2
CH2
-、-CF2
CF2
-、-(CH2
)4
-、-CF2
O-或-OCF2
-;
n1
和n2
各自獨立地表示0、1或2,其中當n1
=2時,環可以相同或不同,Z1
可以相同或不同,當n2
=2時,環可以相同或不同,Z2
可以相同或不同;並且
n3
和n4
各自獨立地表示0、1或2,且0≤n3
+n4
≤3,其中當n3
=2時,環可以相同或不同,Z3
可以相同或不同,當n4
=2時,環可以相同或不同,Z4
可以相同或不同。
I;以及 |
II, |
在本發明的一些實施方案中,優選地,Y1
和Y2
各自獨立地表示-H、-F、-Cl、-CH3
、-OCH3
、-CF3
或-OCF3
;進一步優選地,Y1
和Y2
各自獨立地表示-H、-F或-Cl。
在本發明的一些實施方案中,優選地,Z1
和Z2
各自獨立地表示單鍵、-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-CH2
O-、-OCH2
-、-CH2
CH2
-、-CF2
CF2
-、-CF2
O-或-OCF2
-。
在本發明的一些實施方案中,通式I的化合物選自由如下化合物組成的組:
其中,
環具有與環相同的定義;
Z1
’具有與Z1
相同的定義;並且
X1
表示-O-、-S-或-CO-。
I-1; | |
I-2; | |
I-3;以及 | |
I-4, |
在本發明的一些實施方案中,優選地,R1
和R2
各自獨立地表示含有1-10個碳原子的直鏈或支鏈的烷基、含有1-9個碳原子的直鏈或支鏈的烷氧基、或含有2-10個碳原子的直鏈或支鏈的烯基;進一步優選地,R1
和R2
各自獨立地表示含有1-8個碳原子的直鏈或支鏈的烷基、含有1-7個碳原子的直鏈或支鏈的烷氧基、或含有2-8個碳原子的直鏈或支鏈的烯基;再進一步優選地,R1
和R2
各自獨立地表示含有1-5個碳原子的直鏈或支鏈的烷基、含有1-4個碳原子的直鏈或支鏈的烷氧基、或含有2-5個碳原子的直鏈或支鏈的烯基。
相對本發明的液晶組合物的總重量,通式I的化合物的重量百分比的下限值為1%、1.5%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、12%、14%、16%、20%或25%;相對於本發明的液晶組合物的總重量,通式I的化合物的重量百分比的上限值為40%、35%、30%、28%、25%、20%、19%、18%、16%、15%、14%、12%、10%、8%或6%。
在本發明的一些實施方案中,通式I的化合物占液晶組合物的重量百分比為1%-40%;優選地,通式I的化合物占液晶組合物的重量百分比為2%-30%;進一步優選地,通式I的化合物占液晶組合物的重量百分比為2%-25%。
在本發明的一些實施方案中,為了獲得較大的清亮點和較短的回應時間,液晶組合物優選含有至少兩種通式II的化合物;為了進一步獲得更高的對比度,液晶組合物優選含有至少三種選自通式II的化合物。
在本發明的一些實施方案中,通式II的化合物選自由如下化合物組成的組:
其中,
R3
表示含有1-10個碳原子的直鏈或支鏈的烷基、含有1-9個碳原子的直鏈或支鏈的烷氧基、或含有2-10個碳原子的直鏈或支鏈的烯基;
環、環和環各自獨立地表示、、、、、或;
環和環各自獨立地表示、、、、、、、、或;
環、環、環和環各自獨立地表示、、、、、、、、、、、或;
Z31
、Z33
、Z41
、Z43
和Z44
各自自獨立地表示單鍵、-CO-O-、-O-CO-、-CH2
O-、-OCH2
-、-C≡C-、-CH=CH-、-CH2
CH2
-或-(CH2
)4
-;
Z32
和Z42
各自自獨立地表示單鍵、-CO-O-、-O-CO-、-CH2
O-、-OCH2
-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2
CH2
-、-CF2
CF2
-、-(CH2
)4
-、-CF2
O-或-OCF2
-;
n31
表示0、1或2,n41
表示0或1,並且0<n31
+n41
≤3,其中當n31
=2時,環可以相同或不同,Z31
可以相同或不同;
n32
和n42
各自獨立地表示0、1或2,並且0≤n32
+n42
≤3,其中當n32
=2時,環可以相同或不同,Z32
可以相同或不同,並且當n42
=2時,環可以相同或不同,Z42
可以相同或不同;
n43
表示0、1或2,其中當n43
=2時,環可以相同或不同,Z43
可以相同或不同;
n44
表示0、1或2,其中當n44
=2時,環可以相同或不同,Z44
可以相同或不同;
n34
表示1或2,其中當n34
=2時,環可以相同或不同;
L11
、L12
、L21
和L22
各自獨立地表示-H、-F、-Cl或-CN;
L32
表示-H、-CH3
或-OCH3
;並且
X2
和X3
各自獨立地表示-F、-Cl、-CF3
或-OCF3
。
II-1; | |
II-2; | |
II-3;以及 | |
II-4, |
在本發明的一些實施方案中,通式II-1的化合物選自由如下化合物組成的組:
II-1-1; | |
II-1-2; | |
II-1-3; | |
II-1-4; | |
II-1-5; | |
II-1-6; | |
II-1-7; | |
II-1-8; | |
II-1-9;以及 | |
II-1-10。 |
在本發明的一些實施方案中,通式II-3的化合物選自由如下化合物組成的組:
其中,
L11
、L21
、L31
和L41
各自獨立地表示-H或-F。
II-3-1; | |
II-3-2; | |
II-3-3; | |
II-3-4; | |
II-3-5;以及 | |
II-3-6, |
在本發明的一些實施方案中,通式II-4的化合物選自由如下化合物組成的組:
其中,
L12
、L22
、L42
、L52
和L62
各自獨立地表示-H或-F 。
II-4-1; | |
II-4-2; | |
II-4-3;以及 | |
II-4-4, |
相對本發明的液晶組合物的總重量,通式II的化合物占本發明的液晶組合物的重量百分比的下限值為1%、1.5%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、12%、14%或15%;相對於本發明的液晶組合物的總重量,通式II的化合物的重量百分比的上限值為30%、28%、26%、24%、20%、18%、16%、15%、14%、12%或10%。
在本發明的一些實施方案中,通式II的化合物占液晶組合物的重量百分比為1%-30%;優選地,通式II的化合物占液晶組合物的重量百分比為13%-25%;進一步優選地,通式II的化合物占液晶組合物的重量百分比為13%-20%。
在本發明的一些實施方案中,液晶組合物還包含至少一種通式M的化合物:
其中,
RM1
和RM2
各自獨立地表示含有1-12個碳原子的直鏈或支鏈的烷基、、、、含有1-11個碳原子的直鏈或支鏈的烷氧基、含有2-4個碳原子的直鏈或支鏈的烯基、或含有2-4個碳原子的直鏈或支鏈的烯氧基;
環、環和環各自獨立地表示或,其中中的一個或更多個-CH2
-可被-O-替代,並且一個或更多個環中單鍵可被雙鍵替代,其中中的至多一個-H可被鹵素取代;
ZM1
和ZM2
各自獨立地表示單鍵、-CO-O-、-O-CO-、-CH2
O-、-OCH2
-、-C≡C-、-CH=CH-、-CH2
CH2
-或-(CH2
)4
-;並且
nM
表示0、1或2,其中當nM
=2時,環可以相同或不同,ZM2
可以相同或不同。
M, |
在本發明的一些實施方案中,通式M的化合物選自由如下化合物組成的組:
M-1; | |
M-2; | |
M-3; | |
M-4; | |
M-5; | |
M-6; | |
M-7; | |
M-8; | |
M-9; | |
M-10; | |
M-11; | |
M-12; | |
M-13; | |
M-14; | |
M-15; | |
M-16; | |
M-17; | |
M-18; | |
M-19; | |
M-20; | |
M-21; | |
M-22; | |
M-23; | |
M-24;以及 | |
M-25。 |
在本發明的一些實施方案中,優選地,RM1
和RM2
各自獨立地表示含有1-10個碳原子的直鏈的烷基、含有1-9個碳原子的直鏈的烷氧基、含有2-4個碳原子的直鏈的烯基、或含有2-4個碳原子的直鏈的烯氧基;進一步優選地,RM1
和RM2
各自獨立地表示含有1-8個碳原子的直鏈的烷基、含有1-7個碳原子的直鏈的烷氧基、含有2-4個碳原子的直鏈的烯基、或含有2-4個碳原子的直鏈的烯氧基;再進一步優選地,RM1
和RM2
各自獨立地表示含有1-5個碳原子的直鏈的烷基、含有1-4個碳原子的直鏈的烷氧基、含有2-4個碳原子的直鏈的烯基、或含有2-4個碳原子的直鏈的烯氧基。
在本發明的一些實施方案中,優選地,RM1
和RM2
各自獨立地表示含有2-4個碳原子的直鏈的烯基;進一步優選地,RM1
和RM2
各自獨立地表示含有2-3個碳原子的烯基。
在本發明的一些實施方案中,優選地,RM1
和RM2
中的任一者為含有2-4個碳原子的直鏈的烯基,而另一者為含有1-5個碳原子的直鏈的烷基。
在本發明的一些實施方案中,優選地,RM1
和RM2
各自獨立地表示含有1-8個碳原子的直鏈的烷基、或含有1-7個碳原子的直鏈的烷氧基;進一步優選地,RM1
和RM2
各自獨立地表示含有1-5個碳原子的直鏈的烷基、或含有1-4個碳原子的直鏈的烷氧基。
在本發明的一些實施方案中,優選地,RM1
和RM2
中的任一者為含有1-5個碳原子的直鏈的烷基,而另一者為含有1-5個碳原子的直鏈的烷基、或含有1-4個碳原子的直鏈的烷氧基;進一步優選地,RM1
和RM2
兩者均各自獨立地為含有1-5個碳原子的直鏈的烷基。
在本發明的一些實施方案中,通式M的化合物的含量必須視低溫下的溶解性、轉變溫度、電可靠性、雙折射率、工藝適應性、滴下痕跡、燒屏、介電各向異性等所需的性能而適當進行調整。
相對於本發明的液晶組合物的總重量,通式M的化合物的重量百分比優選的下限值為10%、12%、14%、15%、16%、17%、18%、20%、25%、30%、35%、40%、45%或50%;相對於本發明的液晶組合物的總重量,通式M的化合物的重量百分比的優選上限值為70%、67%、65%、60%、55%、50%、45.5%、45%、40%、35%、30%、28%、27%、26%、25.5%、25%、24%、23%、22%、21%或20%。
在本發明的一些實施方案中,通式M的化合物占液晶組合物的重量百分比為10%-70%;優選地,通式M的化合物占液晶組合物的重量百分比為10%-50%;進一步優選地,通式M的化合物占液晶組合物的重量百分比為15%-40%。
關於通式M的化合物的含量,在需要保持本發明的液晶組合物的粘度較低、且回應時間較短時,優選其下限值較高且上限值較高;進一步地,在需要保持本發明的液晶組合物的清亮點較高、且溫度穩定性良好時,優選其下限值較高且上限值較高;在為了將驅動電壓保持為較低、且使介電各向異性的絕對值較大時,優選其下限值變低且上限值變低。
在本發明的一些實施方案中,在重視可靠性時,優選RM1
和RM2
均為烷基;在重視降低化合物的揮發性的情形時,優選RM1
和RM2
均為烷氧基;在重視粘度降低的情形時,優選RM1
和RM2
中至少一者為烯基。
在本發明的一些實施方案中,所述至少一種通式II的化合物包含式II-1-1的化合物和/或所述至少一種通式M的化合物包含式M-1-1的化合物。
相對於本發明的液晶組合物的總重量,通式M-1-1的化合物占本發明的液晶組合物的重量百分比的下限值為10%、12%、14%、15%、16%、17%、18%、20%或25%;相對於本發明的液晶組合物的總重量,通式M-1-1的化合物的重量百分比的上限值為45%、40%、35%、30%、28%、27%、26%、25.5%、25%、24%、23%、22%、21%或20%。
在本發明的一些實施方案中,通式M-1-1的化合物占液晶組合物的重量百分比為10%-45%;優選地,通式M-1-1的化合物占液晶組合物的重量百分比為10%-30%;優選地,通式M-1-1的化合物占液晶組合物的重量百分比為20%-30%。
在本發明的一些實施方案中,液晶組合物還包含至少一種通式N的化合物:
其中,
RN1
和RN2
各自獨立地表示含有1-12個碳原子的直鏈或支鏈的烷基、、、、含有1-11個碳原子的直鏈或支鏈的烷氧基、含有2-4個碳原子的直鏈或支鏈的烯基、或含有2-4個碳原子的直鏈或支鏈的烯氧基;
環和環各自獨立地表示或,其中中的一個或更多個-CH2
-可被-O-替代,一個或更多個環中單鍵可被雙鍵替代,其中中的一個或更多個-H可各自獨立地被-F、-Cl或-CN取代,一個或更多個環中-CH=可被-N=替代;
ZN1
和ZN2
各自獨立地表示單鍵、-CO-O-、-O-CO-、-CH2
O-、-OCH2
-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2
CH2
-、-CF2
CF2
-、-(CH2
)4
-、-CF2
O-或-OCF2
-;
LN1
和LN2
各自獨立地表示-H、含有1-3個碳原子的烷基或鹵素;並且
nN1
表示0、1、2或3,nN2
表示0或1,且0≤nN1
+nN2
≤3,其中當nN1
=2或3時,環可以相同或不同,ZN1
可以相同或不同。
N, |
在本發明的一些實施方案中,通式N的化合物選自由如下化合物組成的組:
N-1; | |
N-2; | |
N-3; | |
N-4; | |
N-5; | |
N-6; | |
N-7; | |
N-8; | |
N-9; | |
N-10; | |
N-11; | |
N-12; | |
N-13; | |
N-14; | |
N-15; | |
N-16; | |
N-17; | |
N-18; | |
N-19; | |
N-20; | |
N-21; | |
N-22;以及 | |
N-23。 |
相對於本發明的液晶組合物的總重量,通式N的化合物的重量百分比的下限值為10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、20%、22%、24%、26%、28%、29%、30%或35%;相對於本發明的液晶組合物的總重量,通式N的化合物的重量百分比的上限值為80%、75%、70%、65%、60%、58%、56%、54%、52%、50%、45%、40%、35%、30%、29%、28%、25%、24%、22%或20%。
在本發明的一些實施方案中,通式N的化合物占液晶組合物的重量百分比為10%-80%;優選地,通式N的化合物占液晶組合物的重量百分比為30%-70%;進一步優選地,通式N的化合物占液晶組合物的重量百分比為35%-65%。
在本發明的一些實施方案中,在需要保持本發明的液晶組合物粘度較低、且回應時間較短時,優選通式N的化合物的含量的下限值較低且上限值較低;進一步地,在需要保持本發明的液晶組合物的清亮點較高、且溫度穩定性良好時,優選通式N的化合物的含量的下限值較低且上限值較低;另外,在為了將驅動電壓保持為較低、而使介電各向異性的絕對值變大時,優選使通式N的化合物的含量的下限值變高且上限值變高。
在本發明的一些實施方案中,優選地,RN1
和RN2
各自獨立地表示含有1-10個碳原子的直鏈或支鏈的烷基、含有1-9個碳原子的直鏈或支鏈的烷氧基、含有2-4個碳原子的直鏈或支鏈的烯基、或含有2-4個碳原子的直鏈或支鏈的烯氧基;進一步優選地,RN1
和RN2
各自獨立地表示含有1-8個碳原子的直鏈或支鏈的烷基、含有1-7個碳原子的直鏈或支鏈的烷氧基、含有2-4個碳原子的直鏈或支鏈的烯基、或含有2-4個碳原子的直鏈或支鏈的烯氧基;再進一步優選地,RN1
和RN2
各自獨立地表示含有1-5個碳原子的直鏈或支鏈的烷基、含有1-4個碳原子的直鏈或支鏈的烷氧基、含有2-4個碳原子的直鏈或支鏈的烯基、或含有2-4個碳原子的直鏈或支鏈的烯氧基。
在本發明的一些實施方案中,更進一步優選地,RN1
表示含有1-5個碳原子的直鏈或支鏈的烷基或含有2-4個碳原子的直鏈或支鏈的烯基;再進一步優選地,RN1
表示含有2-5個碳原子的直鏈或支鏈的烷基或含有2-3個碳原子的烯基;更進一步優選地,RN2
表示含有1-5個碳原子的直鏈或支鏈的烷氧基。
在本發明的一些實施方案中,液晶組合物還包含至少一種選自由通式A-1和通式A-2的化合物組成的組的化合物:
其中,
RA1
和RA2
各自獨立地表示含有1-12個碳原子的直鏈或支鏈的烷基、、、、含有1-11個碳原子的直鏈或支鏈的烷氧基、含有2-4個碳原子的直鏈或支鏈的烯基、或含有2-4個碳原子的直鏈或支鏈的烯氧基;
環、環、環和環各自獨立地表示、、或,其中、和中的一個或更多個-CH2
-可被-O-替代,並且一個或更多個環中單鍵可被雙鍵替代,其中和中的一個或更多個-H可各自獨立地被-F、-Cl、-CN、-CH3
或-OCH3
取代,並且一個或更多個環中-CH=可被-N=替代;
ZA11
、ZA21
和ZA22
各自獨立地表示單鍵、-CH2
CH2
-、-CF2
CF2
-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH2
O-或-OCH2
-;
LA11
、LA12
、LA13
、LA21
和LA22
各自獨立地表示-H、含有1-3個碳原子的烷基、或鹵素;
XA1
和XA2
各自獨立地表示鹵素、含有1-5個碳原子的直鏈或支鏈的鹵代烷基或鹵代烷氧基、或者含有2-5個碳原子的直鏈或支鏈的鹵代烯基或鹵代烯氧基;
nA11
表示0、1、2或3,其中當nA11
=2或3時,環可以相同或不同,ZA11
可以相同或不同;
nA12
表示1或2,其中當nA12
=2時,環可以相同或不同;並且
nA2
表示1、2或3,其中當nA2
=2或3時,環可以相同或不同,ZA21
可以相同或不同。
A-1; | |
A-2, |
在本發明的一些實施方案中,通式A-1的化合物選自由如下化合物組成的組:
其中,
RA1
表示含有1-8個碳原子的直鏈或支鏈的烷基、、、、含有1-7個碳原子的直鏈或支鏈的烷氧基、含有2-4個碳原子的直鏈或支鏈的烯基、或含有2-4個碳原子的直鏈或支鏈的烯氧基;
Rv
和Rw
各自獨立地表示-CH2
-或-O-;
LA11
、LA12
、LA11
’、LA12
’、LA14
、LA15
和LA16
各自獨立地表示-H或-F;
LA13
和LA13
’各自獨立地表示-H或-CH3
;
XA1
表示-F、-CF3
或-OCF3
;並且
v和w各自獨立地表示0或1。
A-1-1; | |
A-1-2; | |
A-1-3; | |
A-1-4; | |
A-1-5; | |
A-1-6; | |
A-1-7; | |
A-1-8; | |
A-1-9; | |
A-1-10; | |
A-1-11; | |
A-1-12; | |
A-1-13; | |
A-1-14; | |
A-1-15; | |
A-1-16; | |
A-1-17;以及 | |
A-1-18, |
相對於本發明的液晶組合物的總重量,通式A-1的化合物的重量百分比的下限值為0%、0.1%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%或18%;相對於本發明的液晶組合物的總重量,通式A-1的化合物的重量百分比的上限值為25%、24%、22%、20%、18%、16%、15%或14%。
在本發明的一些實施方案中,通式A-1的化合物占液晶組合物的重量百分比為0%-25%。
關於通式A-1的化合物的優選含量,在將本發明的液晶組合物的粘度保持為較低、且回應速度較快的情況下,優選使其下限值略低且上限值略低;進一步地,在將本發明的液晶組合物的清亮點保持為較高、且溫度穩定性良好的情況下,優選使其下限值略低且上限值略低;此外,為了將驅動電壓保持為較低、而欲增大介電各向異性絕對值時,優選使其下限值略高且上限值略高。
在本發明的一些實施方案中,通式A-2的化合物選自由如下化合物組成的組:
其中,
RA2
表示含有1-8個碳原子的直鏈或支鏈的烷基、含有1-7個碳原子的直鏈或支鏈的烷氧基、含有2-4個碳原子的直鏈或支鏈的烯基、或含有2-4個碳原子的直鏈或支鏈的烯氧基;
LA21
、LA22
、LA23
、LA24
和LA25
各自獨立地表示-H或-F;並且
XA2
表示-F、-CF3
、-OCF3
或-CH2
CH2
CH=CF2
。
A-2-1; | |
A-2-2; | |
A-2-3; | |
A-2-4; | |
A-2-5; | |
A-2-6; | |
A-2-7; | |
A-2-8; | |
A-2-9; | |
A-2-10; | |
A-2-11; | |
A-2-12; | |
A-2-13; | |
A-2-14; | |
A-2-15; | |
A-2-16;以及 | |
A-2-17, |
相對於本發明的液晶組合物的總重量,通式A-2的化合物的重量百分比的下限值為0%、0.1%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%或18%;相對於本發明的液晶組合物的總重量,通式A-2的化合物的重量百分比的上限值為25%、24%、22%、20%、18%、16%、15%或14%。
在本發明的一些實施方案中,通式A-2的化合物占液晶組合物的重量百分比為0%-25%。
關於通式A-2的化合物的優選含量,在將本發明的液晶組合物的粘度保持為較低、且回應速度快的情況下,優選使其下限值略低且上限值略低;進一步地,在將本發明的液晶組合物的清亮點保持為較高、且溫度穩定性良好的情況下,優選使其下限值略低且上限值略低;此外,為了將驅動電壓保持為較低、而欲增大介電各向異性的絕對值時,優選使其下限值略高且上限值略高。
本發明中的烯氧基優選地選自式(OV1)至式(OV9)中的任一者所表示的基團,特別優選為式(OV1)、式(OV2)、式(OV8)或(OV9)。式(OV1)至式(OV9)所表示的基團如下所示: ,
其中,*表示所鍵結的環結構中的碳原子。
除上述化合物以外,本發明的液晶組合物也可含有通常的向列型液晶、近晶型液晶、膽固醇型液晶、抗氧化劑、紫外線吸收劑、紅外線吸收劑、聚合性單體或光穩定劑等。
如下顯示優選加入到根據本發明的液晶組合物中的可能的摻雜劑。
C 15; | |
CB 15; | |
CM 21; | |
R/S-811; | |
CM 44; | |
CM 45; | |
CM 47; | |
CN; | |
R/S-1011; | |
R/S-2011; | |
R/S-3011; | |
R/S-4011;以及 | |
R/S-5011。 |
在本發明的一些實施方案中,摻雜劑占液晶組合物的重量百分比為0%-5%;優選地,摻雜劑占液晶組合物的重量百分比為0.01%-1%。
在本發明的一些實施方案中,光穩定劑占液晶組合物的總重量百分比為0%-5%;優選地,光穩定劑占液晶組合物的總重量百分比為0.01%-1%;更優選地,光穩定劑占液晶組合物的總重量百分比為0.01%-0.1%。
本發明另一方面提供一種包含上述液晶組合物的液晶顯示器件。
在本發明的一些實施方案中,所述液晶顯示器件特別適用於VA、PSVA、IPS或NFFS顯示元件中。
有益效果
與現有技術相比,本發明所述的液晶組合物在維持適當的光學各向異性、適當的清亮點和適當的介電各向異性絕對值的情況下,還具有較大的彈性常數、較小的旋轉粘度、較短的回應時間和較好的低溫儲存穩定性,使得包含該液晶組合物的液晶顯示器件具有較高的對比度、較快的回應速度和較寬的使用溫度範圍。
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,液晶化合物的基團結構用表2所列的代碼表示:
表2 液晶化合物的基團結構代碼
基團的單元結構 | 代碼 | 基團名稱 |
C | 1,4-亞環己基 | |
P | 1,4-亞苯基 | |
G | 2-氟-1,4-亞苯基 | |
W | 2,3-二氟-1,4-亞苯基 | |
B(O) | 4,6-二氟-二苯並[b,d]呋喃-3,7-二基 | |
B(S) | 4,6-二氟-二苯並[b,d]噻吩-3,7-二基 | |
-O- | O | 氧橋基 |
-CH2 CH2 - | 2 | 乙基橋基 |
-CH2 O- | 1O | 亞甲氧基 |
-F | F | 氟取代基 |
-CH=CH-或-CH=CH2 | V | 乙烯基 |
-Cn H2n+1 | n(n表示1-12的正整數) | 烷基 |
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: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-C3
H7
;代碼中的C代表1,4-亞環己基,G代表2-氟-1,4-亞苯基,F代表氟取代基。
以下實施例中測試專案的簡寫代號如下:
其中,
Cp:通過熔點儀測試獲得;
Δn:使用阿貝折光儀在鈉光燈(589 nm)光源下、25 ℃測試得;
Δε:Δε=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℃、1 KHz、盒厚6 μm的VA型測試盒;
K11
、K22
和K33
:使用LCR儀和VA型測試盒測試液晶的C-V曲線計算得到,測試條件:盒厚6 μm的VA型測試盒,V=0.1-20 V;Kave
=(K11
+K22
+K33
)/3;
γ1
:使用LCM-2型液晶物性評價系統測試得到;測試條件:25℃、160 V-260 V、測試盒厚20 μm;
t-40℃
:將向列相液晶介質質置於玻璃瓶中,在-40℃保存,並且在觀察到有晶體析出時所記錄的時間;
τ:使用DMS505測試儀在25℃下測試得到,測試條件:25℃、V90驅動、盒厚6 μm的VA型測試盒。
Cp | 清亮點(向列相-各向同性相的轉變溫度,℃) |
Δn | 光學各向異性(589 nm,25℃) |
Δε | 介電各向異性(1 KHz,25℃) |
K11 | 展曲彈性常數 |
K22 | 扭曲彈性常數 |
K33 | 彎曲彈性常數 |
Kave | 平均彈性常數 |
γ1 | 旋轉粘度(mPa.s,25℃) |
t-40℃ | 低溫儲存時間(h,-40℃) |
τ | 回應時間(ms) |
按照以下對比例和實施例規定的各液晶組合物的配比製備液晶組合物。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。
對比例
1
按表3中所列的各化合物及其重量百分數配製成對比例1的液晶組合物,並且將其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試。
表3 液晶組合物的配方及性能參數測試結果
組分代碼 | 重量百分數 | 通式代碼 | 性能參數測試結果 | |
3CCV | 11 | M-1-1 | Δn | 0.114 |
4CC3 | 7 | M-1 | Cp | 91 |
5PP1 | 2 | M-4 | K11 | 17.1 |
3CCP1 | 7 | M-9 | K22 | 9.9 |
1PP2V1 | 7.5 | II-1-1 | K33 | 18.2 |
3CCWO2 | 8.5 | N-5 | Kave | 15.1 |
4CCWO2 | 9 | N-5 | Δε | -4.8 |
2CPWO2 | 5 | N-11 | γ1 | 130 |
3CPWO2 | 6.5 | N-11 | τ | 29.25 |
3CPWO3 | 6 | N-11 | t-40℃ | 144 |
3C1OWO2 | 9 | N-3 | ||
4C1OWO2 | 9 | N-3 | ||
2CC1OWO2 | 3.5 | N-6 | ||
3CC1OWO2 | 3 | N-6 | ||
3PPWO3 | 3 | N-12 | ||
3PPWO4 | 3 | N-12 | ||
總計 | 100 |
對比例
2
按表4中所列的各化合物及其重量百分數配製成對比例2的液晶組合物,並且將其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試。
表4 液晶組合物的配方及性能參數測試結果
組分代碼 | 重量百分數 | 通式代碼 | 性能參數測試結果 | |
3CCV | 10 | M-1-1 | Δn | 0.107 |
4CC3 | 7 | M-1 | Cp | 88 |
3CCP1 | 7 | M-9 | K11 | 16.6 |
5PP1 | 9.5 | M-4 | K22 | 9.5 |
3CCWO2 | 10 | N-5 | K33 | 17.7 |
4CCWO2 | 9 | N-5 | Kave | 14.6 |
2CPWO1 | 5.5 | N-11 | Δε | -4.9 |
2CPWO2 | 6 | N-11 | γ1 | 126 |
2CPWO3 | 5 | N-11 | τ | 28.96 |
2C1OWO2 | 9 | N-3 | t-40℃ | 168 |
3C1OWO2 | 9 | N-3 | ||
2CC1OWO2 | 3.5 | N-6 | ||
3CC1OWO2 | 3 | N-6 | ||
2OB(O)O3 | 3.5 | I-1 | ||
3OB(O)O3 | 3 | I-1 | ||
總計 | 100 |
實施例
1
按表5中所列的各化合物及其重量百分數配製成實施例1的液晶組合物,並且將其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試。
表5 液晶組合物的配方及性能參數測試結果
組分代碼 | 重量百分數 | 通式代碼 | 性能參數測試結果 | |
3CCV | 10 | M-1-1 | Δn | 0.109 |
4CC3 | 7 | M-1 | Cp | 89 |
5PP1 | 2 | M-4 | K11 | 16.9 |
3CCP1 | 7 | M-9 | K22 | 9.9 |
1PP2V1 | 7.5 | II-1-1 | K33 | 18.1 |
3CCWO2 | 10 | N-5 | Kave | 15.0 |
4CCWO2 | 9 | N-5 | Δε | -4.9 |
2CPWO2 | 5 | N-11 | γ1 | 122 |
3CPWO2 | 6.5 | N-11 | τ | 27.02 |
3CPWO3 | 6 | N-11 | t-40℃ | 168 |
3C1OWO2 | 9 | N-3 | ||
4C1OWO2 | 8.5 | N-3 | ||
2CC1OWO2 | 3.5 | N-6 | ||
3CC1OWO2 | 3 | N-6 | ||
3OB(O)O3 | 3 | I-1 | ||
3OB(O)O4 | 3 | I-1 | ||
總計 | 100 |
實施例
2
按表6中所列的各化合物及其重量百分數配製成實施例2的液晶組合物,並且將其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試。
表6 液晶組合物的配方及性能參數測試結果
組分代碼 | 重量百分數 | 通式代碼 | 性能參數測試結果 | |
3CCV | 12 | M-1-1 | Δn | 0.111 |
4CC3 | 7 | M-1 | Cp | 94 |
5PP1 | 2 | M-4 | K11 | 17.3 |
3CCP1 | 5.5 | M-9 | K22 | 10.2 |
3CPP2V1 | 3 | II-1-4 | K33 | 18.4 |
1PP2V1 | 6 | II-1-1 | Kave | 15.3 |
3CCWO2 | 10 | N-5 | Δε | -4.9 |
4CCWO2 | 7 | N-5 | γ1 | 120 |
2CPWO1 | 5 | N-11 | τ | 26.68 |
2CPWO2 | 6 | N-11 | t-40℃ | 168 |
2CPWO3 | 6 | N-11 | ||
3C1OWO2 | 9 | N-3 | ||
4C1OWO2 | 8.5 | N-3 | ||
2CC1OWO2 | 3.5 | N-6 | ||
3CC1OWO2 | 3.5 | N-6 | ||
2OB(S)O3 | 3 | I-1 | ||
3OB(S)O3 | 3 | I-1 | ||
總計 | 100 |
實施例
3
按表7中所列的各化合物及其重量百分數配製成實施例3的液晶組合物,並且將其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試。
表7 液晶組合物的配方及性能參數測試結果
組分代碼 | 重量百分數 | 通式代碼 | 性能參數測試結果 | |
3CCV | 9 | M-1-1 | Δn | 0.114 |
4CC3 | 7 | M-1 | Cp | 83 |
5PP1 | 2 | M-4 | K11 | 17.1 |
3CPP2V1 | 4 | II-1-4 | K22 | 9.9 |
1PP2V1 | 10.5 | II-1-1 | K33 | 18.1 |
3CCWO2 | 11 | N-5 | Kave | 15.0 |
4CCWO2 | 9 | N-5 | Δε | -5 |
2CPWO2 | 5 | N-11 | γ1 | 117 |
3CPWO2 | 6 | N-11 | τ | 26.21 |
3CPWO3 | 5 | N-11 | t-40℃ | 168 |
3C1OWO2 | 9.5 | N-3 | ||
4C1OWO2 | 8.5 | N-3 | ||
2CC1OWO2 | 3.5 | N-6 | ||
3CC1OWO2 | 3 | N-6 | ||
3OB(O)O3 | 3 | I-1 | ||
3OB(O)O4 | 4 | I-1 | ||
總計 | 100 |
實施例
4
按表8中所列的各化合物及其重量百分數配製成實施例4的液晶組合物,並且將其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試。
表8 液晶組合物的配方及性能參數測試結果
組分代碼 | 重量百分數 | 通式代碼 | 性能參數測試結果 | |
3CCV | 11 | M-1-1 | Δn | 0.113 |
4CC3 | 7 | M-1 | Cp | 95 |
5PP1 | 2 | M-4 | K11 | 17.5 |
3CCP2V1 | 4 | II-1-5 | K22 | 10.4 |
3CPP2V1 | 4 | II-1-4 | K33 | 18.7 |
1PP2V1 | 6.5 | II-1-1 | Kave | 15.5 |
3CCWO2 | 9 | N-5 | Δε | -4.9 |
4CCWO2 | 9.5 | N-5 | γ1 | 121 |
2CPWO2 | 5 | N-11 | τ | 26.39 |
3CPWO2 | 6.5 | N-11 | t-40℃ | 168 |
3CPWO3 | 6 | N-11 | ||
3C1OWO2 | 9 | N-3 | ||
4C1OWO2 | 8.5 | N-3 | ||
2CC1OWO2 | 3 | N-6 | ||
3CC1OWO2 | 3 | N-6 | ||
3OB(O)O3 | 3 | I-1 | ||
3OB(O)O4 | 3 | I-1 | ||
總計 | 100 |
實施例
5
按表9中所列的各化合物及其重量百分數配製成實施例5的液晶組合物,並且將其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試。
表9 液晶組合物的配方及性能參數測試結果
組分代碼 | 重量百分數 | 通式代碼 | 性能參數測試結果 | |
3CCV | 24 | M-1-1 | Δn | 0.105 |
5PP1 | 2 | M-4 | Cp | 82 |
1PP2V1 | 7.5 | II-1-1 | K11 | 17.1 |
3CCWO2 | 8 | N-5 | K22 | 10.1 |
4CCWO2 | 7 | N-5 | K33 | 18.3 |
2CPWO2 | 5 | N-11 | Kave | 15.2 |
3CPWO2 | 7 | N-11 | Δε | -5 |
3CPWO3 | 7 | N-11 | γ1 | 116 |
3C1OWO2 | 9 | N-3 | τ | 26.07 |
4C1OWO2 | 8.5 | N-3 | t-40℃ | 192 |
2CC1OWO2 | 5 | N-6 | ||
3CC1OWO2 | 4 | N-6 | ||
1B(O)O4 | 3 | I-1 | ||
1OB(O)O4 | 3 | I-1 | ||
總計 | 100 |
實施例
6
按表10中所列的各化合物及其重量百分數配製成實施例6的液晶組合物,並且將其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試。
表10 液晶組合物的配方及性能參數測試結果
組分代碼 | 重量百分數 | 通式代碼 | 性能參數測試結果 | |
4CCV | 26 | M-1-1 | Δn | 0.111 |
3CC2V1 | 2 | II-1-2 | Cp | 83 |
1C2PP2V1 | 7 | II-1-6 | K11 | 17.5 |
1V2PGPF | 2 | II-3-2 | K22 | 10 |
3CCWO2 | 8 | N-5 | K33 | 18.5 |
4CCWO2 | 7.5 | N-5 | Kave | 15.3 |
2CPWO2 | 3.5 | N-11 | Δε | -4.5 |
3CPWO2 | 6.5 | N-11 | γ1 | 116 |
3CPWO3 | 6 | N-11 | τ | 25.97 |
3C1OWO2 | 9 | N-3 | t-40℃ | 192 |
4C1OWO2 | 8.5 | N-3 | ||
2CC1OWO2 | 4 | N-6 | ||
3CC1OWO2 | 4 | N-6 | ||
3COB(S)O1 | 3 | I-2 | ||
3POB(O)O1 | 3 | I-2 | ||
總計 | 100 |
實施例
7
按表11中所列的各化合物及其重量百分數配製成實施例7的液晶組合物,並且將其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試。
表11 液晶組合物的配方及性能參數測試結果
組分代碼 | 重量百分數 | 通式代碼 | 性能參數測試結果 | |
3CCV | 25 | M-1-1 | Δn | 0.108 |
3PGP2V1 | 2.5 | II-1-7 | Cp | 84 |
3CCP2V1 | 4 | II-1-5 | K11 | 17.7 |
1PP2V1 | 7 | II-1-1 | K22 | 10.5 |
3CCWO2 | 7 | N-5 | K33 | 18.9 |
4CCWO2 | 7 | N-5 | Kave | 15.7 |
2CPWO2 | 5 | N-11 | Δε | -4.6 |
3CPWO2 | 6.5 | N-11 | γ1 | 112 |
3CPWO3 | 6 | N-11 | τ | 25.5 |
3C1OWO2 | 9 | N-3 | t-40℃ | 192 |
4C1OWO2 | 8.5 | N-3 | ||
2CC1OWO2 | 3.5 | N-6 | ||
3CC1OWO2 | 3 | N-6 | ||
3OB(O)O2 | 2 | I-1 | ||
3OB(O)O3 | 2 | I-1 | ||
3OB(O)O4 | 2 | I-1 | ||
總計 | 100 |
將上述對比例1和實施例1進行對比可知,本發明的液晶組合物在維持適當的光學各向異性、適當的清亮點、適當的介電各向異性絕對值和適當的彈性常數的情況下,還具有較小的旋轉粘度、較短的回應時間和較好的低溫儲存穩定性。
將上述對比例2和實施例1進行對比可知,本發明的液晶組合物在維持適當的光學各向異性、適當的清亮點、適當的介電各向異性絕對值和適當的低溫儲存穩定性的情況下,還具有較高的彈性常數、較小的旋轉粘度和較短的回應時間。
綜上所述,本發明的液晶組合物在維持適當的光學各向異性、適當的清亮點和適當的介電各向異性絕對值的情況下,還具有較大的彈性常數、較小的旋轉粘度、較短的回應時間和較好的低溫儲存穩定性,使得包含該液晶組合物的液晶顯示器件具有較高的對比度、較快的回應速度和較寬的使用溫度範圍。
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 (8)
- 一種液晶組合物,其包含:至少一種通式I的化合物 ;以及 至少兩種通式II的化合物
- 如請求項1所述之液晶組合物,其中,通式I的化合物占該液晶組合物的重量百分比為1-40%;並且通式II的化合物占該液晶組合物的重量百分比為1%-30%。
- 如請求項1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M的化合物:
- 如請求項5所述之液晶組合物,其中,至少一種式M-1-1的化合物占該液晶組合物的重量百分比為10%-45%。
- 如請求項1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N的化合物:
- 一種包含請求項1-7中任一項所述之液晶組合物的液晶顯示器件。
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