CN104498054B - 液晶介质及包含该液晶介质的液晶显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液晶介质及液晶介质在液晶显示中的应用。该液晶介质具有正的介电各项异性,本发明提供的液晶介质性能优异,此液晶介质具有折射率高于0.100的性能,且适宜低盒厚快速响应的液晶面板,同时此液晶具有高的K值性能,能改善液晶的显示不良Domian现象。本发明的组合物在液晶显示中具有广阔的应用前景和应用价值,特别适用快速响应、低盒厚、高显示画面的有源矩阵TN‑TFT,IPS‑TFT,FFS‑TFT显示器。
Description
技术领域
本发明涉及液晶介质及包含该液晶介质的液晶显示器,特别地涉及由有源矩阵寻址的显示器,以及在此驱动方式下的TN模式和IPS模式。同时也涉及由其它已知方式驱动的显示器。
技术背景
目前,液晶化合物的应用范围拓展的越来越广,其可应用于多种类型的显示器、电光器件、传感器等中。用于上述显示领域的液晶化合物的种类繁多,其中向列相液晶应用最为广泛。向列相液晶已经应用在无源TN、STN矩阵显示器和具有TFT有源矩阵的***中。
对于薄膜晶体管技术(TFT-LCD)应用领域,近年来市场虽然已经非常巨大,技术也逐渐成熟,但人们对显示技术的要求也在不断的提高,尤其是在实现快速响应方面,以及高显示画面方面。液晶材料作为液晶显示器重要的光电子材料之一,对改善液晶显示器的性能发挥重要的作用。
作为液晶材料,需要具有良好的化学和热稳定性以及对电场和电磁辐射的稳定性。而作为薄膜晶体管技术(TFT-LCD)用液晶材料,不仅需要具有如上稳定性外,还应具有较宽的向列相温度范围、合适的双折射率各向异性、非常高的电阻率、良好的抗紫外线性能、高电荷保持率等性能。
对于动态画面显示应用,消除显示画面残影和拖尾,要求液晶具有很快的响应速度,因此要求液晶具有较低的旋转粘度γ1和较大的K值;另外,随着液晶显示器件画面品质的不断提高,显示画面越来越鲜明、细腻、生动逼真,这就要求图形的分辨率高,即显示屏单位面积的像素数越多,表现力越强,进而要求开口率变高,BM的宽度变小,这样在一定程度上使得象素边缘面板显示易产生漏光,这就要求器件的工艺制作精准,同时也要求液晶在一定程度上能够与器件合理搭配,进而要求在一定程度上增加液晶的有序度,即液晶K值增大。
目前为止还没有任何单一的液晶材料单独用在液晶显示器中,而不用开发其它性能特性的组合物就能够满足性能要求。因此,不断开发新的性能优异的液晶材料对液晶显示发展具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种正介电液晶组合物,具有高电荷保持率、响应时间快、有序度较高的性能特点,此类单体液晶合成工艺较易,同时成本低。
为了实现本发明的目的,本发明提供一种不同范围的正介电液晶组合物,宽的向列相范围,较高的光学各向异性(25℃条件折射率大于0.100),较大K值的液晶组合物。
本发明所提供的液晶介质,包含一种或多种式Ⅰ所示的液晶化合物以及一种或多种式Ⅱ所示的液晶化合物
其中,
Cycloalkyl表示环丁基或环戊基;
Y1、Y2、Y3各自独立地表示氢原子、卤素原子或三氟甲氧基;
X0表示卤素原子或三氟甲氧基;
环A1、环A2各自独立地表示为反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基;
R0、R1各自独立地表示碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的烷氧基、碳原子数为2-6的链烯基、碳原子数为3-6链烯氧基、氢原子、卤素原子或三氟甲氧基。
所述液晶介质中所述一种或多种通式I所示的化合物的含量按质量百分比计优选为0.5~20%。
所述一种或多种式Ⅰ所示化合物优选为如下式Ⅰ-1至Ⅰ-20所示化合物中的一种或多种化合物:
所述液晶介质中所述一种或多种通式Ⅱ所示的化合物的含量按质量百分比计优选为5~59%。
所述一种或多种通式Ⅱ所示的化合物优选为如下化合物中的一种或多种化合物:
其中,R0、R1各自独立地表示碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的烷氧基、碳原子数为2-6的链烯基、碳原子数为3-6链烯氧基、氢原子、卤素原子或三氟甲氧基。
本发明所提供的液晶介质,还可以包含一种或多种式Ⅲ所示的化合物
其中,R2表示碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的烷氧基、碳原子数为2-6的链烯基或者碳原子数为3-6链烯氧基;X1表示卤素原子、三氟甲氧基、碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的烷氧基、碳原子数为2-6的链烯基或者碳原子数为3-6链烯氧基;Y4、Y5各自独立地表示氢原子或卤素原子或三氟甲氧基;Y6、Y7各自独立地表示氢原子或卤素原子,且Y6、Y7不同时表示卤素;n表示0或1。
所述一种或多种通式Ⅲ所示的化合物的含量按质量百分比计优选为1~50%。
所述一种或多种通式Ⅲ所示的化合物优选为如下式Ⅲ-1至式Ⅲ-3所示化合物中的一种或多种化合物:
其中,R2表示碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的烷氧基、碳原子数为2-6的链烯基或者碳原子数为3-6链烯氧基;X1表示卤素原子、三氟甲氧基、碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的烷氧基、碳原子数为2-6的链烯基或者碳原子数为3-6链烯氧基。
本发明所提供的液晶介质还可以包含一种或多种式Ⅳ所示的化合物
其中,R3、R4各自独立地表示碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的烷氧基、碳原子数为2-6的链烯基或者碳原子数为3-6链烯氧基;环A3表示为反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基。
所述一种或多种式Ⅳ所示的化合物的含量按质量百分比计优选为1~50%。
所述一种或多种式Ⅳ所示的化合物优选为如下式Ⅳ-1或式Ⅳ-2所示化合物中的一种或多种化合物:
其中,R3、R4各自独立地表示碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的烷氧基、碳原子数为2-6的链烯基或者碳原子数为3-6链烯氧基;环A3表示为反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基。
本发明所提供的液晶介质还可以包含一种或多种式Ⅴ所示的化合物
其中,R5表示碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的烷氧基、碳原子数为2-6的链烯基或者碳原子数为3-6链烯氧基;Y8、Y9各自独立地表示氢原子或卤素原子;X2表示卤素原子、三氟甲氧基、碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的烷氧基、碳原子数为2-6的链烯基或者碳原子数为3-6链烯氧基;n、m表示0或1;
环A4、环A5、环A6可相同或不同各自独立地表示如下基团中的一种或多种:
所述一种或多种式Ⅴ所示的化合物的含量按质量百分比计优选为1~50%。
所述一种或多种式Ⅴ所示的化合物优选为如下式Ⅴ-1至式Ⅴ-19所示化合物中的一种或多种化合物:
其中,R5各自独立地表示碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的烷氧基、碳原子数为2-6的链烯基或者碳原子数为3-6链烯氧基;(F)各自独立地表示F或H。
本发明所提供的任意一种液晶介质,作为优选方案,如应用于FFS-TFT、IPS-TFT中,则不需要添加旋光性物质;如应用于TN-TFT,以及无源驱动显示中则需添加0~1%的所述通式I-Ⅴ所示的化合物的质量之和的旋光性化合物。
本发明还提供了一种液晶显示器,所述液晶显示器包含本发明所提供的任一所述的液晶介质。
本发明的液晶组合物可采用常规方法将两种或多种液晶化合物混合进行生产,如在高温下混合不同组分并彼此溶解的方法制备,其中,将液晶组合物溶解在用于该化合物的溶剂中并混合,然后在减压下蒸馏出该溶剂;或者本发明的液晶组合物可按照常规的制备方法制备。
通过本发明得到的向列相型液晶组合物性能优异,具有不同的电压,高的电阻率及电压保持率,较高折射率,较大K值的性能特点。通过对各个组分含量的调整,本发明所述的向列相型液晶组合物可以具有不同阈值电压和双折射特性,可以做成客户通常所用的各个体系,便于在不同液晶盒厚和不同驱动电压下使用。同时,实施例中液晶混合物还表现出较大K值、快响应时间、较大的光学各向异性和不同大小范围的介电各向异性,因此可应具有有源矩阵寻址的光电显示器,同时也可应用在非有源矩阵的显示器和显示元件中。
本发明的液晶组合物,可以用于有源矩阵显示器,优选通过薄膜晶体管(TFT)的矩阵寻址,特别适用于制造快速响应的有源矩阵TN-TFT,IPS-TFT液晶显示元件和液晶显示器,也属于本发明的保护范围。
本发明书中的百分比为质量百分比,温度为摄氏度(℃)。如无其他说明,其他符号的具体意义及测试条件如下:
Cp(℃)表示液晶的清亮点。
△n为光学各向异性,测试条件为,589nm,25℃。
△ε为介电各向异性,△ε=ε∥-ε⊥,其中,ε∥为平行于分子轴的介电常数,ε⊥为垂直于分子轴的介电常数,测试条件为25℃;1KHz;HP4284A;5.2微米TN左旋盒。
τ:响应时间[ms],的测试仪器为DMS-501,测试条件为25±0.5℃,测试盒4.0微米TN左旋盒。
V10为液晶的光学阈值电压[v],V90为液晶的饱和电压值[v],测试条件为5.2微米TN左旋盒,25℃。
K值为20微米平行盒,测试仪器为INSTEC:ALCT-IR1测试,测试温度为25℃。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述,但下面的实施例为本发明的示例,本发明并不限于以下实施例。在不偏离本发明主旨或范围的情况下,通过在本发明的液晶组合物内还可以通过对各组分含量的调整,修改或改良出具有不同阈值,清亮点,双折射特性的液晶混合物,这对本领域技术人员是显而易见的。所述方法如无特别说明均为常规方法。
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,所得到的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。同时将其填充于液晶显示器两基板间进行性能测试,下面显示了各液晶组合物的组成和其性能参数测试结果。
实施例1
按表1中所列的各化合物及重量百分数配制成本发明的液晶组合物,其填充于液晶显示器两基板间进行性能测试,测试数据如下表所示:
实施列2
按表2中所列的各化合物及重量百分数配制成本发明的液晶组合物,其填充于液晶显示器两基板间进行性能测试,测试数据如下表所示:
实施列3
按表3中所列的各化合物及重量百分数配制成本发明的液晶组合物,其填充于液晶显示器两基板间进行性能测试,测试数据如下表所示:
实施列4
按表4中所列的各化合物及重量百分数配制成本发明的液晶组合物,其填充于液晶显示器两基板间进行性能测试,测试数据如下表所示:
实施列5
按表5中所列的各化合物及重量百分数配制成本发明的液晶组合物,其填充于液晶显示器两基板间进行性能测试,测试数据如下表所示:
实施列6
按表6中所列的各化合物及重量百分数配制成本发明的液晶组合物,其填充于液晶显示器两基板间进行性能测试,测试数据如下表所示:
实施列7
按表7中所列的各化合物及重量百分数配制成本发明的液晶组合物,其填充于液晶显示器两基板间进行性能测试,测试数据如下表所示:
在上述中,记载并说明了本发明的优选实施方式,但他们是本发明的代表例,并非限定性说明,在不脱离本发明的宗旨和范围的情况下,可以进行追加、省略、置换和其他更改。因此,本发明并不是有上述说明而限定,而是由请求保护的权利要就的范围而限定。
Claims (8)
1.一种液晶介质,其特征在于,所述液晶介质包含一种或多种式Ⅰ所示的液晶化合物以及一种或多种式Ⅱ所示的液晶化合物
其中,
Cycloalkyl表示环丁基或环戊基;
Y1、Y2、Y3各自独立地表示氢原子、卤素原子或三氟甲氧基;
X0表示卤素原子;
环A1、环A2各自独立地表示为反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基;
R0、R1各自独立地表示碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的烷氧基、碳原子数为2-6的链烯基、碳原子数为3-6链烯氧基、氢原子、卤素原子或三氟甲氧基;
所述液晶介质中所述一种或多种通式I所示的化合物的含量按质量百分比计为0.5~20%;所述液晶介质中所述一种或多种通式Ⅱ所示的化合物的含量按质量百分比计为5~59%;
所述液晶介质还包含一种或多种式Ⅲ所示的化合物
其中,R2表示碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的烷氧基、碳原子数为2-6的链烯基或者碳原子数为3-6链烯氧基;X1表示卤素原子、三氟甲氧基、碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的烷氧基、碳原子数为2-6的链烯基或者碳原子数为3-6链烯氧基;Y4、Y5各自独立地表示氢原子或卤素原子或三氟甲氧基;Y6、Y7各自独立地表示氢原子或卤素原子,且Y6、Y7不同时表示卤素;n表示0或1;
所述一种或多种通式Ⅲ所示的化合物的含量按质量百分比计为1~50%;
所述液晶介质还包含一种或多种式Ⅳ所示的化合物
其中,R3、R4各自独立地表示碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的烷氧基、碳原子数为2-6的链烯基或者碳原子数为3-6链烯氧基;环A3表示为反式-1,4-亚环己基或1,4-亚苯基;
所述液晶介质中,所述一种或多种式Ⅳ所示的化合物的含量按质量百分比计为1~50%;
所述液晶介质还包含一种或多种式Ⅴ所示的化合物
其中,R5表示碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的烷氧基、碳原子数为2-6的链烯基或者碳原子数为3-6链烯氧基;Y8、Y9各自独立地表示氢原子或卤素原子;X2表示卤素原子、三氟甲氧基、碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的烷氧基、碳原子数为2-6的链烯基或者碳原子数为3-6链烯氧基;n、m表示0或1;
环A4、环A5、环A6可相同或不同各自独立地表示如下基团中的一种或多种:
所述液晶介质中,所述一种或多种式Ⅴ所示的化合物的含量按质量百分比计为1~50%。
2.根据权利要求1所述的液晶介质,其特征在于,所述一种或多种式Ⅰ所示化合物为如下所示化合物中的一种或多种化合物:
3.根据权利要求1所述的液晶介质,其特征在于,所述一种或多种通式Ⅱ所示的化合物为如下化合物的一种或多种:
其中,R0、R1各自独立地表示碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的烷氧基、碳原子数为2-6的链烯基、碳原子数为3-6链烯氧基、氢原子、卤素原子或三氟甲氧基。
4.根据权利要求1所述的液晶介质,其特征在于,所述一种或多种通式Ⅲ所示的化合物为如下式Ⅲ-1至式Ⅲ-3所示化合物中的一种或多种化合物:
其中,R2各自独立地表示碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的烷氧基、碳原子数为2-6的链烯基或者碳原子数为3-6链烯氧基;X1各自独立地表示卤素原子、三氟甲氧基、碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的烷氧基、碳原子数为2-6的链烯基或者碳原子数为3-6链烯氧基。
5.根据权利要求1所述的液晶介质,其特征在于,所述一种或多种式Ⅳ所示的化合物为如下式Ⅳ-1、式Ⅳ-2所示化合物中的一种或多种化合物:
其中,R3、R4各自独立地表示碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的烷氧基、碳原子数为2-6的链烯基或者碳原子数为3-6链烯氧基。
6.根据权利要求1所示的液晶介质,其特征在于,所述一种或多种式Ⅴ所示的化合物为如下式Ⅴ-1至式Ⅴ-19所示化合物中的一种或多种化合物:
其中,R5各自独立地表示碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的烷氧基、碳原子数为2-6的链烯基或者碳原子数为3-6链烯氧基;(F)各自独立地表示F或H。
7.根据权利要求1-6中任一所述的液晶介质,应用于FFS-TFT、IPS-TFT中,则不需要添加旋光性物质;应用于TN-TFT,以及无源驱动显示中则需添加0~1%的所述通式I-Ⅴ所示的化合物的质量之和的旋光性化合物。
8.一种液晶显示器,其特征在于,所述液晶显示器包含权利要求1-6中任一所述的液晶介质。
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