CN107142116B - 一种液晶组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种正性液晶组合物，其特征在于：作为组分A，含有1种或2种以上通式(I‑1)至(I‑4)表示的化合物，作为组分B，含有1种或2种以上通式(Ⅱ)表示的化合物。本液晶组合物具有响应速度快、光学各向异性有较宽的调整范围，而且具有对光和热的良好的稳定性，尤其适用于提升IPS、FFS等模式液晶显示器件的穿透率。

Description

一种液晶组合物
技术领域
本发明属于液晶材料技术领域，具体涉及一种正性液晶组合物，以及其在液晶显示器中的应用。
背景技术
显示是把以电信号为传播媒介的数据信息转变成以可视光为传播媒介的视觉信息的过程，完成显示的设备即人机界面(Man-Machine Interface,MMI)。平板显示器(Flatpanel Display,FPD)是目前最为流行的一类显示设备。液晶显示器(Liquid CrystalDisplay,LCD)是FPD中最早被开发出来，并被商品化的产品。目前，薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display,TFT-LCD)已经成为LCD应用中的主流产品。
从工作原理讲，LCD这种显示器件是将背光源发出的光，藉由偏光片及液晶盒(液晶分子)等，产生相应于要显示图像的光的明暗，从而使颜色变化，由此实现人们可辨识的图像显示。其中透射式的TN-TFT显示模式，需求较低的双折射(Δn)的液晶混合物，以达到低光学延迟(d·Δn)。以达到较好的对比度视角依赖性(DE-PS 3022818)。而反射式显示模式中，光穿过的有效层厚度是在具有相同层厚度的透射模式中的大约2倍，因此需要更低的双折射。
而目前为了获得较快的响应时间，MNT和TV应用中的显示器面板厂趋向于将液晶层的厚度降低，及降低面板的盒厚，以加快响应时间。在光程长度d·Δn不变的情况下，就对大双折射(Δn)的液晶混合物提出了需求(CN1823151B)。
目前在液晶显示市场，具有竞争力的显示模式主要有，面内切换(in-planeswitching,IPS)，边缘场切换(fringe-field switching，FFS)，和垂直排列(verticalalignment，VA)等显示模式。在这些显示模式中，面内切换(IPS)和边缘场切换(FFS)都具有宽视角的特点。这两种显示模式因为电极间距的原因，对液晶混合物的介电有较高的要求，所以能够同时提供介电(Δε)和折射率(Δn)的化合物，将在液晶混合物中发挥重要作用。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种正性液晶组合物，能够获得在较大范围内可调控的介电及折射率，以适应于不同显示模式低盒厚和快速响应的需求。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
为了解决以上技术问题，本发明提拱了一种液晶组合物，包含组分A以及组分B，所述组分A由一种或多种式I-1至I-4所示化合物组成，
所述组分B由一种或多种式Ⅱ所示化合物组成，
其中，
R1、R2各自独立地表示碳原子数为1～10的直链烷基、碳原子数为1～10的直链烷氧基或碳原子数为2～10的直链烯基中的任一基团。
式I-1至I-4所述化合物优选自下列结构：
式Ⅱ所示化合物优选自下列结构：
本发明所述液晶组合物还可以包含组分C，所述组分C由一种或多种式Ⅲ所示化合物组成
其中，
R3、R4各自独立地表示碳原子数为1～10的直链烷基、碳原子数为1～10的直链烷氧基或碳原子数为2～10的直链烯基中的任一基团。
式Ⅲ所示化合物优选自下列结构：
本发明所述液晶组合物中，组分A的重量百分含量优选为1～30％，组分B的重量百分含量优选为1～40％，组分C的重量百分含量优选为20～70％。
本发明所述液晶组合物还可以包含组分D，组分D由一种或多种通式Ⅳ所表示的化合物组成
其中，
R5、R6表示碳原子数为1～10的直链烷基、碳原子数为1～10的直链烷氧基或碳原子数为2～10的直链烯基中的任一基团。
通式Ⅳ所表示的化合物优选自下列结构：
本发明所述液晶组合物还可以包含组分E，所述组分E由一种或多种式Ⅴ所示化合物组成
其中，
R7表示碳原子数为1～10的直链烷基、碳原子数为1～10的直链烷氧基或碳原子数为2～10的直链烯基中的任一基团。
通式Ⅴ所表示的化合物优选自下列结构：
本发明所述液晶组合物还可以包含组分F，所述组分F由一种或多种通式Ⅵ-1和/或Ⅵ-2所表示的化合物组成
其中，
R8、R9、R10各自独立地表示碳原子数为1～10的直链烷基、碳原子数为1～10的直链烷氧基或碳原子数为2～10的直链烯基中的任一基团；
各自独立地表示1,4-亚环己基、1,4-环己烯基、一个或两个H被F取代或未取代的1,4-亚苯基基团；
各自独立地表示一个或两个H被F取代或未取代的1,4-亚苯基基团；
L1、L2、L3、L9各自独立地表示H或F；
X1表示F、碳原子数为1～6的直链烷基、直链烷氧基或碳原子数为2～6的直链烯基中的任一基团，其中的H为未被取代或被F单取代或被F多取代；
m、n、p各自独立地表示0或1；
并且，当p＝0，L1＝F且L2＝L3＝H时，X1不为F。
通式Ⅵ-1所表示的化合物优选自下列结构：
通式Ⅵ-2所表示的化合物优选自下列结构：
本发明所述的液晶组合物还可以包含组分G，所述组分G由一种或多种式Ⅶ-1和/或Ⅶ-2所示化合物组成
其中，
R11、R12各自独立地表示各自独立地表示碳原子数为1～10的直链烷基、碳原子数为1～10的直链烷氧基或碳原子数为2～10的直链烯基中的任一基团；
L4、L5、L6、L7、L8各自独立地表示H或F；
X2、表示F或OCF3；
X3表示F、OCF3、碳原子数为1-5的直链烷基或碳原子数为1-5的直链烷氧基；
q表示1或2；
r表示0或1。
通式Ⅶ-1所示化合物，优选自下列结构：
/>
通式Ⅶ-2所示化合物，优选自下列结构：
本发明所述的液晶组合物还可以包含组分H，所述组分H由一种或多种通式Ⅷ和/或Ⅸ所示化合物组成
其中，
R13、R14、R15、R16各自独立地表示各自独立地表示碳原子数为1～10的直链烷基、碳原子数为1～10的直链烷氧基或碳原子数为2～10的直链烯基中的任一基团。
通式Ⅷ所示化合物优选自下列结构：
/>
通式Ⅸ所示化合物优选自下列结构：
本发明所述液晶组合物中，根据不同应用领域，作为优选方案，组分A的重量百分含量为1～25％，组分B的重量百分含量为1～40％，组分C的重量百分含量为35～70％，组分D的重量百分含量为1～30％，组分F的重量百分含量为1～20％，组分H的重量百分含量为1～40％。适用于TV显示器。
本发明所述液晶组合物中，根据不同的应用领域，作为优选方案，组分A的重量百分含量优选为1～30％，组分B的重量百分含量优选为1～20％，组分C的重量百分含量优选为20～50％，组分E的重量百分含量优选为1～20％，组分G的重量百分含量优选为1～40％，组分H的重量百分含量优选为1～30％。适用于智能手机显示器。
本发明所述液晶组合物中，为了提升抗UV和抗氧化性能，还可包含添加剂组分S，作为抗氧化、抗紫外添加剂。优选下列结构：
本发明所述的正介电各向异性液晶组合物，添加剂组分S在液晶组合物中的浓度范围为1～3000ppm。进一步优选为：添加剂组分S在液晶组合物中的浓度范围为50～1000ppm。
本发明所述的正介电各向异性液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器，其特征在于：所述显示元件或显示器为有源矩阵显示元件或显示器、无源矩阵显示元件或显示器。
本发明的液晶组合物可采用将液晶化合物混合的方法进行生产，如在高温下混合不同组分并彼此溶解的方法制备，本发明的液晶组合物也可按照其他常规的制备方法，如采取加热，超声波，悬浮等方式制备。
本说明书中的百分比为质量百分比，温度为摄氏度(℃，其他符号的具体意义及测试条件如下：
Cp表示液晶清亮点(℃，DSC定量法测试；
S-N表示液晶的晶态到向列相的熔点(℃，该温度越低表明液晶混合物的低温互溶性越好；
Δn表示光学各向异性，no为寻常光的折射率，ne为非寻常光的折射率，测试条件为25±2℃，589nm，阿贝折射仪测试；
Δε表示介电各向异性，Δε＝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±0.5℃，20微米平行盒，INSTEC:ALCT-IR1测试；
γ1表示旋转粘度(mPa·s,测试条件为25±0.5℃，20微米平行盒，INSTEC:ALCT-IR1测试；
ρ表示电阻率(Ω·cm，测试条件为25±2℃，测试仪器为TOYO SR6517高阻仪和LE-21液体电极。
VHR表示电压保持率(％，测试条件为20±2℃、电压为±5V、脉冲宽度为10ms、电压保持时间16.7ms。测试设备为TOYO Model6254液晶性能综合测试仪。
τ表示响应时间(ms，测试仪器为DMS-501，测试条件为25±0.5℃，测试盒为3.3微米IPS测试盒，电极间距和电极宽度均为10微米，摩擦方向与电极夹角为10°。
本发明实施例中的液晶单体结构用代码表示，液晶环结构、端基、连接基团的代码表示方法见下表(一、表(二。
表(一)：环结构的对应代码
表(二：端基与链接基团的对应代码
例如：表示为CC-3-V1，
表示为PGUQU-3-F。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明：
对比例1
/>
实施例1
实施例1相比对比例1，具有折射率大，介电和响应均有明显改善，适用温度范围宽，特别适用于大尺寸，低盒厚，快速响应的TV显示器。
实施例2
实施例2相比对比例1，介电和响应时间均有明显改善，折射率适当，适用温度范围宽，特别适用于大尺寸，快速响应的TV显示器。
实施例3
/>
实施例3相比对比例1，具有折射率大，介电大，响应快的参数特点，适用温度范围宽，特别适用于小尺寸，低盒厚，快速响应的智能手机显示器。
实施例4
实施例4相比对比例1，具有折射率大，介电大，响应快的参数特点，适用温度范围宽，特别适用于小尺寸，低盒厚，快速响应的智能手机显示器。
实施例5
实施例5相比对比例1，具有折射率大，介电大，响应快的参数特点，适用温度范围宽，特别适用于小尺寸，低盒厚，快速响应的智能手机显示器。
实施例6
/>
实施例6，具有折射率较小，响应快的参数特点，特别适用于小尺寸，适用温度范围宽，快速响应的智能手机显示器。
实施例7
/>
实施例7，具有折射率适中，响应快的参数特点，特别适用于中尺寸，适用温度范围宽，快速响应的电脑屏幕显示器。
实施例8
实施例8，具有折射率较大，响应快的参数特点，特别适用于中尺寸，适用温度范围宽，快速响应的电脑屏幕显示器。
实施例9
实施例9，具有折射率较小，响应快的参数特点，特别适用于小尺寸，适用温度范围宽，快速响应的智能手机显示器。
实施例10
/>
实施例10，具有折射率大，响应快的参数特点，特别适用于大尺寸，适用温度范围宽，快速响应的电视显示器。
实施例11
实施例11，具有折射率大，响应快的参数特点，特别适用于大尺寸，适用温度范围宽，快速响应的电视显示器。
实施例12
实施例12，具有折射率适当，响应快的参数特点，特别适用于大尺寸，适用温度范围宽，快速响应的电视显示器。
实施例13
/>
实施例13，具有折射率适当，响应快的参数特点，特别适用于中尺寸，适用温度范围宽，快速响应的电脑显示器。
实施例14
/>
实施例14，具有折射率适当，响应快的参数特点，特别适用于小尺寸，适用温度范围宽，快速响应的手机显示器。
实施例15
实施例15，具有折射率适当，响应快的参数特点，特别适用于小尺寸，适用温度范围宽，快速响应的手机显示器。
实施例16
实施例16，具有折射率适当，响应快的参数特点，特别适用于小尺寸，适用温度范围宽，快速响应的手机显示器。
实施例17
实施例17，具有折射率适当，响应快的参数特点，特别适用于大尺寸，适用温度范围宽，快速响应的电视显示器。
由实施例1-17可知，本发明的正性液晶组合物可以获得较大的折射率范围，介电范围可调，快速响应时间和良好的稳定性，S-1、S-2、S-3、S-4添加剂的加入可以有效提升混晶的UV稳定性，可应用于IPS-TFT、FFS-TFT和OCB模式的显示器。
本发明虽然仅仅列举了上述17个实施例的具体物质和重量百分含量，并对组成的液晶组合物的性能进行了测试，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通式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ所代表的化合物、以及通式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ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 (3)

1.一种液晶组合物包含组分A以及组分B，所述组分A由式I-1-2、式I-2-3、式I-4-3、I-4-4所示化合物组成，
所述组分B由式Ⅱ-2、式Ⅱ-3所示化合物组成，
所述液晶组合物还包含组分C，所述组分C由式Ⅲ-4所示化合物组成，
所述液晶组合物还包含组分D，所述组分D由式Ⅳ-2、式Ⅳ-7所示化合物组成，
所述液晶组合物还包含组分F，所述组分F由式Ⅵ-1-1、式Ⅵ-1-2所表示的化合物组成，
所述液晶组合物中，所述组分A的重量百分含量为16％，所述组分B的重量百分含量为8％，所述组分C的重量百分含量为44％，所述组分D的重量百分含量为25％，所述组分F的重量百分含量为6.97％。
2.根据权利要求1所述的一种液晶组合物，其特征在于：所述液晶组合物中，还可包含手性、抗氧化、抗紫外或可聚合的添加剂。
3.包含权利要求1-2中任一项所述的正介电各向异性液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器，其特征在于：所述显示元件或显示器为有源矩阵显示元件或显示器、无源矩阵显示元件或显示器。
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