CN104593012A - 一种液晶组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种向列相液晶组合物，由两种组分构成。其中组分A选自一种或多种结构式Ⅰ化合物和组分B,选自一种或多种结构式Ⅱ化合物

Description

一种液晶组合物

技术领域

本发明属于液晶显示领域，具体涉及一种液晶组合物。

背景技术

薄膜晶体管液晶显示技术(TFT-LCD)，目前已经广泛应用于笔记本电脑、液晶电视等领域，是21世纪最有发展前途的显示技术之一。TFT-LCD是在扭曲向列液晶显示技术(TN-LCD)的基础上引入薄膜晶体管开关而形成的有源矩阵显示，克服了无源矩阵显示中交叉干扰、信息量少、写入速度慢等缺点，大大改善了显示品质，具有信息容量大、响应速度快、清晰度高、全彩***显示等优点。

TFT-LCD的最大缺点是视角问题，包括视角各向异性和视角范围小

随着TFT-LCD产品尺寸的增加，特别是TFT-LCD在TV领域的广泛应用，视角问题变得愈加严重。因此，具有广视野角特点的平面转换(In-PlaneSwiching，IPS)显示模式应运而生。

IPS显示模式是把控制液晶分子偏转的一对电极都安装在同一基板上，利用施加在这一对电极之间的横向电场来控制液晶分子的状态，使液晶分子在平行于基板的平面内旋转，产生扭曲形变。该模式的起偏器和检偏器的方向互相垂直，指向矢的方向与起偏器方向相同。当不施加电压时，液晶分子不旋转，液晶显示器为暗态，显示出比较纯的黑色；当施加电压后，液晶分子旋转，光线在通过扭曲的液晶层时受到调制，电场不同，光的透过率不同。

为了达到良好的显示效果，用于IPS显示模式和FFS显示模式的液晶材料必须满足以下要求：

(1)高稳定性：包括紫外光稳定性、热稳定性和化学稳定性。

(2)适度的双折射率：Δnd变小可以获得较宽的视角。

(3)低粘度：粘度越低，响应时间越小，响应速度越快。

(4)较大的介电各向异性：介电各向异性Δε越大，液晶的阈值电压越小，但液晶材料中的离子越容易析出，成为自由离子导致电阻率降低。

(5)宽的温度范围：理想的保存温度范围为-40℃～100℃，一般有特殊应用的例如车载显示，该温度可能扩宽到-40℃～110℃。

经过多年的发展，TFT-LCD产品技术已经趋于成熟，并逐渐占据平板显示器的主流地位。但是，由于液晶材料本身的限制，TFT-LCD仍然存在着响应速度偏慢、电压偏高、电荷保持率较低等诸多缺陷。为了获得稳定的、具有广阔视角的液晶组合物，需要设计好液晶分子间的作用力及液晶分子排列的规则性，因此，不断开发新的性能优异的液晶材料具有重要的意义。

但在配合使用的化合物中，因为需要提升清亮点而是用四环组成的化合物，但因为存在溶解度差，同时为改善溶解性而添加支链结构，会导致清亮点低，且旋转粘度增加，而导致此类化合物无法大量使用于液晶材料。

而环丙基结构被普遍认为由于环张力较大，容易受到光或热的破坏而导致其难以应用于TFT显示材料当中，而本发明中的环丙基结构经长时间紫外光照射及高温加热，发现环丙基结构对光和热非常稳定，完全可用于TFT显示材料。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种应用于IPS或者FFS显示模式的具有极大的正介电各向异性、低折射率各向异性和较高的清亮点，同时可以增加四环化合物的用量，并显著降低液晶材料对面板光热的影响的向列相液晶组合物。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

本发明提供了一种液晶组合物，包含组分A和组分B，所述组分A由一种或多种结构式Ⅰ所示化合物组成，所述组分B，由一种或多种结构式Ⅱ所示化合物组成，

其中，

R₁表示H或碳原子数为1-5的烷基；

Z表示单键、-CF₂O-、-CH₂CH₂-、-CH₂O-、-C≡C-、-OCH₂-或-OCF₂-；

X表示F、Cl、OCF₃、CF₃、CN、H、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；

各自独立地表示亚苯基、氟取代的亚苯基、亚环己基或亚环己基中一个或两个不相连的-CH₂-被-O-取代所形成的基团中的一个或多个基团；

R₂、R₃各自独立地表示碳原子数为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基或碳原子数为2-10的链烯基；

Z₁表示单键、-COO-或-CF₂O；

表示或

各自独立地表示下列基团中的任一基团：

或

n表示0、1、2、3或4；

m、e各自独立地表示0、1或2。

结构式Ⅰ所示化合物根据R₁、Z、X、m、n的不同，而具有不同的性能。可以用于调配正性的液晶混合物，用于多种模式的显示器件，比如OCB、TN、STN、正性FFS、PVA、MVA、PSVA、UN²A等，因此具有较宽应用范围。

可以用作液晶混合物的基础材料，也有可能会作为添加材料添加到其他类型的化合物所组成的液晶基础材料当中，例如来改进液晶混合物的介电各向异性△ε或/和旋转粘度γ₁或/和低温下的对比度或/和光学各向异性△n或/和清亮点Cp。

作为优选，所述n表示1或2时，所述表示亚苯基或氟取代的亚苯基；所述n表示0时，所述表示亚环己基或亚环己基中一个或两个不相连的-CH₂-被-O-取代所形成的基团。

所述结构式Ⅰ所示化合物结构式优选为以下结构式Ⅰ₁至Ⅰ₂₂所示化合物

其中，

R各自独立地表示H或碳原子数为1-5的烷基；

X各自独立地表示F、Cl、OCF₃、CF₃、CN、H、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；

n各自独立地表示0、1、2、3或4；

(F)各自独立地表示F或H。

结构式Ⅰ所示化合物优选化合物中含有二氟亚甲氧基连接基的化合物，R、Z、X、m、n的不同，当各种变量都倾向于分子长轴方向大的或小的极化时，介电各向异性(△ε)的值可以实现在5-50之间的范围，X优选F，-(F)优选表示-F的优选结构介电各向异性(△ε)在20-40之间，同时具有较低的旋转粘度(γ₁)；各种不同结构的液晶分子共轭程度的不同，光学各向异性(△n)可以实现0.05-0.40之间的取值范围；m+n＝2时，清亮点较低，m+n＞2时，可以实现100℃甚至150℃以上的清亮点；结构式Ⅰ优选化合物中含有二氟亚甲氧基连接基的化合物具备上述特征的同时，还具备良好的与其他液晶的低温互溶性，可以改善混合液晶的低温特性。

所述结构式Ⅱ所示化合物优选为以下式II-1至II-3所示化合物

其中，R₂、R₃各自独立地表示碳原子数为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基或碳原子数为2-10的链烯基。

所述液晶组合物还可以包含组分C，所述组分C由结构式III和/或式IV所示化合物中的一种或多种组成

其中，

表示3-氟代1，4-苯基、反式1，4环己基、非卤代1，4-苯基或者反式1，4环己基；

d表示0或1；

R₄各自独立地表示碳原子数为1-6的烷基或者碳原子数为2-7的烯基；

R₅各自独立地表示碳原子数为1-7的烷基、碳原子数为1-7的烷氧基，碳原子数为1-7的烷基中一个或多个-CH₂-被-C＝C-或者-O-取代，且-O-不能直接相连所形成的基团或碳原子数为1-7的烷氧基中一个或多个CH₂被-C＝C-或者-O-取代，且-O-不能直接相连所形成的基团。

本发明所提供的液晶组合物中所述组分A的重量百分含量优选为5％-80％，所述组分B的重量百分含量优选为2％-30％。

所述组分C的重量百分含量优选为10％-35％。

本发明所提供的晶组合物优选性能满足下述条件(a)～(g)中的至少一项的液晶组合物：

(a)光学各向异性△n为0.08～0.13；

(b)介电常数各向异性△ε为8～15；

(c)清亮点c.p.≥90℃；

(d)旋转粘度γ1≤110mpa·s；

(e)电阻率ρ≥5×1013Ω·cm；

(f)电压保持率VHR≥99.50％；

(g)近晶相到向列相转变温度S→N≤-20℃。

本发明所提供的液晶组合物，由于利用了四环化合物的特殊结构，同时改造为正介电的化合物使得环丙基的电子云密度平均分布于整个分子，降低了被光热破坏的可能性，同时四环结构可以选择性吸收热效应对材料产生的影响，两者协同作用从而保证环丙基结构。于此同时，环丙基的特殊构型，与四环结构的搭配可以不通过添加支链而使得多本结构溶解性大幅提升，且由添加支链而导致的清亮点降低，旋转粘度增加的副作用也随之消失，可以是其大幅应用于TFT显示模式中。

具体实施方式

下面的实施例1～7分别按比例称取结构式Ⅰ、Ⅱ的化合物，混合制备得液晶组合物，并将所得的液晶组合物进行性能测试。液晶组合物中的单体结构、用量(重量百分含量)、以及其性能参数测试结果均列于表中。

表1 实施例1的液晶组合物的组分配比及其性能参数

表2 实施例2的液晶组合物的组分配比及其性能参数

表3 实施例3的液晶组合物的组分配比及其性能参数

表4 实施例4的液晶组合物的组分配比及其性能参数

表5 实施例5的液晶组合物的组分配比及其性能参数

表6 实施例6的液晶组合物的组分配比及其性能参数

表7 实施例7的液晶组合物的组分配比及其性能参数

由实施例1～7所示的液晶组合物的性能参数可知，本发明的向列相液晶组合物具有极大的正介电各向异性、较低的光学各向异性、较高的清亮点、很好的低温稳定性、较高的电阻率和较高的电压保持率，非常适用于低电压驱动的车载等IPS和FFS显示的制备，具有广阔的市场前景和应用价值。

本发明虽然仅仅列举了上述7个实施例的液晶化合物及其质量百分含量，并进行了性能测试，但是本发明的液晶组合物可以在上述实施例的基础上，利用本发明所涉及的结构式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的化合物、以及结构式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的优选的化合物进行进一步拓展和修改，均能达到本发明的目的。

Claims (8)

1.一种液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含组分A和组分B，所述组分A由一种或多种结构式Ⅰ所示化合物组成，所述组分B，由一种或多种结构式Ⅱ所示化合物组成，

其中，

R₁表示H或碳原子数为1-5的烷基；

Z表示单键、-CF₂O-、-CH₂CH₂-、-CH₂O-、-C≡C-、-OCH₂-或-OCF₂-；

X表示F、Cl、OCF₃、CF₃、CN、H、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；

各自独立地表示亚苯基、氟取代的亚苯基、亚环己基或亚环己基中一个或两个不相连的-CH₂-被-O-取代所形成的基团中的一个或多个基团；

R₂、R₃各自独立地表示碳原子数为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基或碳原子数为2-10的链烯基；

Z₁表示单键、-COO-或-CF₂O；

表示

各自独立地表示下列基团中的任一基团：

n表示0、1、2、3或4；

m、e各自独立地表示0、1或2。

2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述n表示1或2时，所述表示亚苯基或氟取代的亚苯基；所述n表示0时，所述表示亚环己基或亚环己基中一个或两个不相连的-CH₂-被-O-取代所形成的基团。

3.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述结构式Ⅰ所示化合物结构式为以下结构式Ⅰ₁至Ⅰ₂₂所示化合物

其中，

R各自独立地表示H或碳原子数为1-5的烷基；

X各自独立地表示F、Cl、OCF₃、CF₃、CN、H、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；

n各自独立地表示0、1、2、3或4；

(F)各自独立地表示F或H。

4.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述结构式Ⅱ所示化合物为以下式II-1至II-3所示化合物

其中，R₂、R₃各自独立地表示碳原子数为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基或碳原子数为2-10的链烯基。

5.根据权利要求1-4中任一所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物还包含组分C，所述组分C由结构式III和/或式IV所示化合物中的一种或多种组成

其中，

表示3-氟代1，4-苯基、反式1，4环己基、非卤代1，4-苯基或者反式1，4环己基；

d表示0或1；

R₄各自独立地表示碳原子数为1-6的烷基或者碳原子数为2-7的烯基；

R₅各自独立地表示碳原子数为1-7的烷基、碳原子数为1-7的烷氧基，碳原子数为1-7的烷基中一个或多个-CH₂-被-C＝C-或者-O-取代，且-O-不能直接相连所形成的基团或碳原子数为1-7的烷氧基中一个或多个CH₂被-C＝C-或者-O-取代，且-O-不能直接相连所形成的基团。

6.根据权利要求1-5中任一所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物中所述组分A的重量百分含量为5％-80％，所述组分B的重量百分含量为2％-30％。

7.根据权利要求5所述的液晶混合物，其特征在于，所述组分C的重量百分含量为10％-35％。

8.根据权利要求1-8中任一所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物的性能满足下述条件(a)～(g)中的至少一项：

(a)光学各向异性△n为0.08～0.13；

(b)介电常数各向异性△ε为8～15；

(c)清亮点c.p.≥90℃；

(d)旋转粘度γ1≤110mpa·s；

(e)电阻率ρ≥5×1013Ω·cm；

(f)电压保持率VHR≥99.50％；

(g)近晶相到向列相转变温度S→N≤-20℃。