CN103351875B - 液晶组合物及其液晶显示器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种液晶组合物，包含：1-15%重量的式Ⅰ的化合物；15-60%重量的式Ⅱ-1、式Ⅱ-2、式Ⅱ-3及其组合组成的组的化合物；15-50%重量的式Ш的化合物；5-20%重量的式Ⅳ-1、式Ⅳ-2及其组合组成的组的化合物；以及1-20%重量的式Ⅴ的化合物。本发明的液晶组合物具有合适的介电各向异性、合适的光学各向异性、较快的响应速度、高的电压保持率、良好的低温存储稳定性和抗紫外照射性。本发明还提供包含该液晶组合物的液晶显示器件。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶组合物，特别涉及一种具有适当的光学各向异性和介电各向异性、较快的响应速度、高的电压保持率、良好的低温存储稳定性和抗紫外照射性的液晶组合物及其在液晶显示器件中的应用。
背景技术
液晶材料主要应用于液晶显示器的电介质中，这是因为外加电压可以改变这类物质的光学性能。基于液晶的电光学器件是本领域技术人员极其公知的，并可以包含各种效应。这类器件的实例是具有动态散射的液晶盒、DAP（配向相变形）液晶盒、宾/主型液晶盒、具有扭曲向列结构的TN盒、STN（超扭曲向列）液晶盒、SBE（超双折射效应）液晶盒和OMI（光膜干涉）液晶盒。最常见的显示器基于Schadt-Helfrich效应并具有扭曲向列结构。此外，还存在用于平行于基板和液晶面的电场操作的液晶盒，例如IPS（面内切换）液晶盒。特别的，TN、STN和IPS液晶盒，尤其是TN和IPS液晶盒是本发明的介质的目前具有商业意义的应用领域。
液晶材料必须具有良好的化学和热稳定性和良好的对电场和电磁辐射的稳定性。此外，液晶材料应该具有低粘度并在液晶盒内产生短寻址时间、低阈值电压和高对比度。它们还应该在普通操作温度下，即在高于和低于室温的可能的最宽范围内，具有适用于上述液晶盒的介晶相，例如向列型或胆甾型介晶相。然而，液晶通常作为多种组分的混合物使用，这些组分容易彼此混溶。另外，液晶的其他性能，如电导率、介电各向异性和光学各向异性必须根据晶盒类型和应用领域而满足各种要求。
使用在MLC显示器、笔记本或者汽车仪表上的混合液晶，除了涉及对比度和响应时间有关的问题外，要想取得高的电阻率也出现了困难，随着电阻率的降低，显示器的对比度会变差，并可能产生余像消失的问题。对于TV和视频应用，需要具有短的响应时间的显示器。特别的，如果使用具有低粘度值的液晶组合物，可以实现这种短的响应时间。但是，稀释用添加剂通常降低了清亮点并由此降低混合液晶的工作范围。如在TN液晶盒中，需要促成液晶盒中的下列优点的介质：
1.扩大的向列相范围（特别是低至低温）；
2.在极低温度下的可切换；
3.提高的抗紫外线辐射性；
4.地阈值电压。
但是现有的技术中得到的混合已经不能在保持其他参数的同时实现这些优点。因此，仍然及其需要没有表现出这些缺点或在较低程度上表现出这些特点的具有极高电阻率、合适的介电各向异性，式具有宽的工作温度范围、短的响应时间和低阈值电压的混合液晶。
发明内容
本发明的目的是提供一种液晶组合物，其具有合适的光学各向异性、合适的介电各向异性、较高的电压保持率、较快的响应速度和良好的低温存储稳定性等特性。该液晶组合物能适用于液晶显示器件中。
本发明的一个方面提供一种液晶组合物，所述液晶组合物包含：
1-15%（重量）的式Ⅰ的化合物
15-60%(重量)的选自由式11-1、式II-2、式II-3及其组合组成的组的化合物
15-50%(重量)的式III的化合物
5-20%(重量)的选自由式IV-l、式IV-2及其组合组成的组的化合物
1-20%(重量)的式V的化合物
其中，
R1、R2、R3、R4、R6和R7相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-7的烷基或烷氧基，或碳原子数为2-7的烯基或烯氧基；
R5表示H或碳原子数为1-3的烷基。
本发明所述的液晶组合物还包含；
0-25%（重量）的式Ⅵ的化合物组成的组中的一种或更多种化合物
其中，
R8和R9相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-7的烷基或碳原子数为2-7的烯基；
和相同或不同，各自独立地表示和其中，上一个或多个H可独立地被F取代。
在本发明的实施方案中，优选所述式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的5-15%；所述式Ⅱ-1、式Ⅱ-2、式Ⅱ-3及其组合组成的组的化合物占所述液晶组合物总重量的20-50%；所述式Ш的化合物占所述液晶组合物总重量的20-45%；所述式Ⅳ-1、式Ⅳ-2及其组合组成的组的化合物占所述液晶组合物总重量的5-15%；所述式Ⅴ的化合物占所述液晶组合物总重量的1-10%；以及所述式Ⅵ的化合物占所述液晶组合物总重量的5-20%。
在本发明的一些实施方案中，优选所述R1、R2、R3、R4、R6、R7、R8和R9相同或不同，各自独立地表示碳原子数为2-5的烷基；优选所述R5表示H或CH3。
在本发明的一些实施方案中，所述式Ⅱ-1的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
所述式Ⅱ-2的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
并且
所述式Ⅱ-3的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
在本发明的一些实施方案中，所述式Ш的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
在本发明的一些实施方案中，所述式Ⅴ的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
在本发明的一些实施方案中，所述式Ⅵ的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
本发明的另一方面提供一种液晶显示器件，所述液晶显示器件包含本发明的液晶组合物。
本发明通过对上述化合物进行组合实验，通过与对照的比较，确定了包括上述液晶组合物的液晶介质，具有合适的介电各向异性、合适的光学各向异性、较快的响应速度、粘度小、高的电压保持率、良好的低温稳定性和抗紫外照射性。
在本发明中如无特殊说明，所述的比例均为重量比，所有温度均为摄氏度温度，所述的响应时间数据的测试选用的盒厚为7μm。
具体实施方式
以下将结合具体实施方案来说明本发明。需要说明的是，下面的实施例为本发明的示例，仅用来说明本发明，而不用来限制本发明。在不偏离本发明主旨或范围的情况下，可进行本发明构思内的其他组合和各种改良。
为便于表达，以下各实施例中，液晶组合物的基团结构用表1所列的代码表示：
表1液晶化合物的基团结构代码
以如下结构式的化合物为例：
该结构式如用表1所列代码表示，则可表达为:nCCGF，代码中的n表示左端烷基的C原子数，例如n为“3”，即表示该烷基为-C3H7；代码中的C代表环己烷基。
以下实施例中测试项目的简写代号如下：
Cp（℃）： 清亮点（向列-各向同性相转变温度）
Δn： 光学各向异性（589nm，20℃）
Δε： 介电各向异性（1KHz，25℃）
γ1： 扭转粘度（mPa*s，在20℃下）
t-30℃： 低温储存时间（在-30℃下）
VHR： 电压保持率
电压保持率VHR（%）：采用无TFT元件的5μm TN盒元件，将待测样品注入盒中，加5V、60微秒脉冲电压对盒充电，在UV曝露之前和2h之后，以6Hz频率测量电压降，计算单位周期终了电压与初始电压比，取三次平行测量均值即为混合液晶材料电压保持率。
在以下的实施例中所采用的各成分，均可以通过公知的方法进行合成，或者通过商业途径获得。这些合成技术是常规的，所得到各液晶化合物经测试符合电子类化合物标准。
按照以下实施例规定的各液晶组合物的配比，制备液晶组合物。所述液晶组合物的制备是按照本领域的常规方法进行的，如采取加热、超声波、悬浮等方式按照规定比例混合制得。
制备并研究下列实施例中给出的液晶组合物。下面显示了各液晶组合物的组成和其性能参数测试结果。
表2所列是对照例液晶组合物的成分、配比及填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试的测试结果，以便于与说明本发明液晶组合物进行性能对比。
对照例1
按表2中所列的各化合物及重量百分数配制成对照例1的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表2液晶组合物配方及其测试性能
实施例1
按表3中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例1的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表3液晶组合物配方及其测试性能
实施例2
按表4中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例2的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表4液晶组合物配方及其测试性能
实施例3
按表5中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例3的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表5液晶组合物配方及其测试性能
实施例4
按表6中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例4的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表6液晶组合物配方及其测试性能
实施例5
按表7中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例5的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表7液晶组合物配方及其测试性能
实施例6
按表8中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例6的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表8液晶组合物配方及其测试性能
参照对比例1，从以上实施例1、2、3、4、5和6的测试数据可见，本发明所提供液晶组合物具有合适的介电各向异性、合适的折射率各向异性、较快的响应速度、高的电压保持率、良好的低温存储稳定性以及良好的抗紫外和高温稳定性，适用于液晶显示器件中。
Claims (9)
1.一种液晶组合物，所述液晶组合物由以下化合物组成：
5-15％重量的式Ⅰ的化合物
20-50％重量的选自由式Ⅱ-1、式Ⅱ-2、式Ⅱ-3及其组合组成的组的化合物
20-45％重量的式Ш的化合物
5-15％重量的选自由式Ⅳ-1、式Ⅳ-2及其组合组成的组的化合物
1-10％重量的式Ⅴ的化合物
其中，
R1、R2、R3、R4和R7相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-7的烷基或烷氧基，或碳原子数为2-7的烯基或烯氧基；
R6表示碳原子数为1-7的烷基或烷氧基；
R5表示H或碳原子数为1-3的烷基；
5-20％重量的式Ⅵ的化合物组成的组中的一种或更多种化合物：
其中，
R8和R9相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-7的烷基或碳原子数为2-7的烯基；
表示表示其中上一个或多个H可独立地被F取代。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述R1、R2、R3、R4、R6、R7、R8和R9相同或不同，各自独立地表示碳原子数为2-5的烷基；所述R5表示H或CH3。
3.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于，所述式Ⅱ-1的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
所述式Ⅱ-2的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
所述式Ⅱ-3的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
4.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于，所述式Ш的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
5.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于，所述式Ⅴ的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
6.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于，所述式Ⅵ的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物：
7.根据权利要求3-6任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含：
28％重量的化合物Ⅱ-2-2；
5％重量的化合物Ⅱ-2-3；
3％重量的化合物Ⅵ-5；
3％重量的化合物Ⅵ-4；
2％重量的化合物Ⅵ-6；
35％重量的化合物Ш-1；
8％重量的化合物Ⅳ-1；
3％重量的化合物Ⅴ-1；
3％重量的化合物Ⅴ-2；
10％重量的化合物Ⅰ，
或者，所述液晶组合物包含：
3％重量的化合物Ⅳ-2；
20％重量的化合物Ⅱ-2-2；
16％重量的化合物Ⅱ-2-3；
2％重量的化合物Ⅵ-5；
2％重量的化合物Ⅵ-4；
2％重量的化合物Ⅵ-6；
31％重量的化合物Ш-1；
2％重量的化合物Ш-4；
6％重量的化合物Ⅳ-1；
2％重量的化合物Ⅴ-1；
14％重量的化合物Ⅰ，
或者，所述液晶组合物包含：
20％重量的化合物Ⅱ-2-2；
2％重量的化合物Ⅱ-2-3；
3％重量的化合物Ⅵ-5；
3％重量的化合物Ⅵ-4；
3％重量的化合物Ⅵ-6；
35％重量的化合物Ш-1；
8％重量的化合物Ⅳ-1；
2％重量的化合物Ⅴ-1；
5％重量的化合物Ⅱ-3-2；
11％重量的化合物Ⅰ；
8％重量的化合物Ⅱ-1-2，
或者，所述液晶组合物包含：
20％重量的化合物Ⅱ-2-2；
5％重量的化合物Ⅱ-2-3；
2％重量的化合物Ⅵ-5；
2％重量的化合物Ⅵ-4；
4％重量的化合物Ⅵ-6；
37％重量的化合物Ш-1；
2％重量的化合物Ш-4；
5％重量的化合物Ⅳ-1；
5％重量的化合物Ⅳ-2；
2％重量的化合物Ⅴ-1；
8％重量的化合物Ⅰ；
8％重量的化合物Ⅱ-3-2，
或者，所述液晶组合物包含：
35％重量的化合物Ⅱ-2-2；
5％重量的化合物Ⅵ-5；
28％重量的化合物Ш-1；
10％重量的化合物Ш-4；
8％重量的化合物Ⅳ-1；
5％重量的化合物Ⅳ-2；
2％重量的化合物Ⅴ-1；
7％重量的化合物Ⅰ，
或者，所述的液晶组合物包含：
17％重量的化合物Ⅱ-2-2；
5％重量的化合物Ⅵ-5；
5％重量的化合物Ⅵ-7；
44％重量的化合物Ш-1；
3％重量的化合物Ⅳ-1；
3％重量的化合物Ⅳ-2；
10％重量的化合物Ⅱ-3-2；
5％重量的化合物Ⅴ-1；
8％重量的化合物Ⅰ。
8.一种液晶显示器件，包含权利要求1至6中任一项所述的液晶组合物。
9.一种液晶显示器件，包含权利要求7所述的液晶组合物。
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