CN107177360A - 含有环丙基的负介电各向异性液晶介质及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含有环丙基的负介电各向异性液晶组合物。该液晶组合物包含至少一种或多种选自式Ⅰ‑a、Ⅰ‑b的化合物；至少一种或多种选自式Ⅱ‑a、Ⅱ‑b的化合物。本发明的液晶组合物具有合适的负介电各向异性、合适的光学各向异性、较低的粘度和较宽的向列相温度范围，使其在电光显示器中，特别是在VA、FFS或IPS效应有源矩阵显示器中有较好的用途。

Description

含有环丙基的负介电各向异性液晶介质及其应用
技术领域
本发明属于液晶材料领域，涉及一种含有环丙基的负介电各向异性的极性化合物的液晶介质，特别是用于具有有源矩阵寻址的电光显示器，所述显示器基于VA(垂直配向)模式或IPS(面内切换)模式或FFS(边缘场切换)，包括进一步的发展如MVA(多畴VA),PVA(图案化VA)或CPA(广视角)模式，及新型的PSVA(聚合物稳定配向)和UV2A(UV光垂直配向)模式等。
背景技术
薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)经历了漫长的基础研究阶段，在实现大生产、商业化之后，以其轻薄、环保、高性能等优点已经成为LCD应用中的主流产品：无论是小尺寸的手机屏、还是大尺寸的笔记本电脑(Notebook PC)或监视器(Monitor)，以及大型化的液晶电视(LCD-TV)，到处可见TFT-LCD的应用。
早期商用的TFT-LCD产品基本采用了TN显示模式，其最大问题是视角窄。随着产品尺寸的增加，特别是在TV领域的应用，具有广视野角特点的IPS显示模式、VA(垂直配向)显示模式依次被开发出来并加以应用，尤其是基于VA显示模式的改进，分别先后在各大公司得到了突破性的发展，这主要取决于VA模式本身所具有的宽视野角、高对比度和无需摩擦配向等优势，再有就是，VA模式显示的对比度对液晶的光学各向异性(Δn)、液晶盒的厚度(d)和入射光的波长(λ)依赖度较小，必将使得VA这种模式成为极具前景的显示技术。
但是，VA模式等的有源矩阵寻址方式的显示元件所用的液晶介质，本身并不完美，例如残像水平要明显差于正介电各向异性的显示元件，具有响应时间比较慢，驱动电压比较高等缺点，此时，一些新型的VA显示技术悄然而生：像PSVA技术即实现了MVA/PVA类似的广视野角显示模式，也简化了CF工艺，从而降低CF成本的同时，提高了开口率，还可以获得更高的亮度，进而获得更高的对比度，此外，由于整面的液晶都有预倾角，没有多米诺延迟现象，在保持同样的驱动电压下还可以获得更快的响应时间，残像水平也不会受到影响，但是由于像素中Fine Slit密集分布电极，故如果电极宽度不能均匀分布，很容易出现显示不均的问题。像UV2A技术，在保持PSVA技术优势的基础上，由于在TFT侧没有Slit结构，出现像素电极宽度不均引起的显示不均问题还得到了改进。虽然显示器件在不断的发展，但是人们还要一直致力于研究新的液晶化合物，得以使液晶介质及其应用于显示器件的性能不断的向前发展。
前期我司发明了末端基团含有(环丁基)或(环戊基)取代基的2，3-二氟苯基团的负性液晶化合物，虽然性能上具有负介电各向异性绝对值大、低黏度、大K值和高清亮点等优点，当与烷基类末端基团的化合物结合开发液晶介质时互溶性会提升，但单独使用此类化合物时相对烷基类末端基团的化合物互溶性会差一些，本发明为了解决此互溶性的技术问题，故提供了一种含有环丙基的2，3-二氟苯基团的负性液晶化合物的液晶介质。
发明内容
针对现有末端基团烷基类的2，3-二氟苯基团的负性液晶化合物存在专利的问题及含有(环丁基)或(环戊基)取代基的2，3-二氟苯基团的负性液晶化合物互溶性差的技术问题，本发明意在提供一种含有环丙基的2，3-二氟苯基团的负性液晶化合物的液晶介质。该液晶介质的光学各向异性在0.080～0.150范围内，并且具有良好的互溶性，还具有良好的稳定性，尤其在低温下比含有环戊基取代基的2，3-二氟苯基团的互溶性要优越，同时还具有低的旋转粘度、较快的响应时间和大的负介电各向异性。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
本发明的液晶组合物包含一种或多种选自通式Ⅰ-a、Ⅰ-b、Ⅱ-a、Ⅱ-b的化合物组分：
(1)包含一种或多种选自式Ⅰ-a或/和Ⅰ-b的化合物组分；
(2)包含一种或多种选自式Ⅱ-a或/和Ⅱ-b的化合物组分；
其中，
R1、R2、R3、R4、R5、R6可以相同或不同，分别独立地选自碳原子为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基；
Z表示为单键、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-OCH2-、-CH2O-；
A、B各自独立的表示为以下基团中的一种：
m表示1、2或3；
n、s、t各自独立地表示0、1、2或3；当n>1时，A可以相同或不同；当t>1时，B可以相同或不同；
所述通式Ⅰ-a、Ⅰ-b的化合物优选自如下化合物组成的一种或多种：
其中，R1、R2可以相同或不同，分别独立地选自碳原子为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基；
所述通式Ⅱ-a的化合物优选自如下化合物组成的一种或多种：
其中，R3、R4可以相同或不同，分别独立地选自碳原子为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基；
本发明的液晶组合物还包含一种或多种选自通式Ⅲ的化合物组分：
其中，
R7、R8可以相同或不同，分别独立地选自碳原子为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基、碳原子数为2-10的链烯基；
C、D、E均各自独立的表示为以下基团中的一种：
p表示0、1、2或3，当p＞1时，D可以相同或不同；
所述通式Ⅲ的化合物优选自如下化合物组成的一种或多种：
R7、R8可以相同或不同，分别独立地选自碳原子为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基、碳原子数为2-10的链烯基；
本发明的液晶混合物，(1)含有1种或多种重量百分含量1-40％的通式Ⅰ-a、Ⅰ-b类的化合物组分，优选为5％-35％；(2)含有1种或多种重量百分含量1-70％的II-a、II-b类的化合物组分，优选为10％-60％；(3)含有1种或多种重量百分含量1-60％的III类组分，优选为5％-55％。
本发明的另一个方面是提供液晶组合物在制造电光学液晶显示器中的应用。
本发明的另一个方面是提供一种电光学液晶显示器，所述显示器中可包含上述所提及的任一液晶组合物。
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。
本发明不仅涉及包含通式Ⅰ和通式Ⅱ液晶化合物的液晶组合物，还涉及包含此类液晶组合物的液晶显示器件。所述的显示器，为IPS显示器、FFS显示器、VA显示器。
由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于：
本发明首次采用了含有环丙基的2，3-二氟苯基团的负性液晶化合物的液晶介质，该液晶混合物具有负介电各向异性绝对值大、低黏度、大K值和高清亮点等优点，且互溶性良好，特别适用于高分辨率、快速响应的有源矩阵显示器。
本发明书中的百分比为重量百分比，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。
S-N表示液晶的晶态到向列相的熔点(℃)。
Δn为光学各向异性，no为寻常光的折射率，ne为非寻常光的折射率，测试条件为，589nm，25±0.5℃。
Δε为介电各向异性，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℃；1KHz；HP4284A；4.0微米VA盒。
γ1：旋转粘度[mPa·s],测试条件为25±0.5℃。
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。所述材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。
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。下面显示了各液晶组合物的组成和其性能参数测试结果。
取以下重量百分比的组合物Ⅰ-a、Ⅰ-b、Ⅱ-a、Ⅱ-b、Ⅲ，配置液晶组合物，具体的配比如表所示，所得的液晶组合物的性能参数也列于表中。
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：
表1实施例1的液晶组合物配方及其测试性能参数
实施例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：
表2实施例2的液晶组合物配方及其测试性能参数
实施例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：
表3实施例3的液晶组合物配方及其测试性能参数
实施例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：
表4实施例4的液晶组合物配方及其测试性能参数
实施例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：
表5实施例5的液晶组合物配方及其测试性能参数
实施例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：
表6实施例6的液晶组合物配方及其测试性能参数
实施例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：
表7实施例7的液晶组合物配方及其测试性能参数
实施例8
按表8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：
表8实施例8的液晶组合物配方及其测试性能参数
实施例9
按表9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：
表9实施例9的液晶组合物配方及其测试性能参数
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明做了详尽的描述，但他们是本发明的代表例，在本发明基础上，可以对之做一些修改和改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，本发明并不是有上述说明而限定，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种含有环丙基的负介电各向异性液晶组合物，其特征在于：包含一种或多种选自式Ⅰ-a和/或Ⅰ-b的化合物组分：
且包含一种或多种选自式Ⅱ-a和/或Ⅱ-b的化合物组分：
其中，
R1、R2、R3、R4、R5、R6可以相同或不同，分别独立地选自碳原子为1-10的烷基或碳原子数为1-10的烷氧基；
Z可表示为单键、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-OCH2-、-CH2O-；
A、B均各自独立的表示为以下基团中的一种：
m表示1、2或3；
n、s、t各自独立地表示0、1、2或3；当n>1时，A可以相同或不同；当t>1时，B可以相同或不同。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅰ-a、Ⅰ-b的化合物优选自如下化合物的一种或多种：
其中，R1、R2可以相同或不同，分别独立地选自碳原子为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基。
3.如权利要求1所述的液晶混合物，其特征在于，所述通式Ⅱ-a的化合物优选自如下化合物组成的一种或多种化合物：
其中，R3、R4可以相同或不同，分别独立地选自碳原子为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基。
4.根据权利要求1～3所述的液晶混合物，其特征在于，所述液晶介质还包含一种或多种通式Ⅲ所示的化合物：
其中，
R7、R8可以相同或不同，分别独立地选自碳原子为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基、碳原子数为2-10的链烯基；
C、D、E均各自独立的表示为以下基团中的一种：
p表示0、1、2或3，p＞1时，D可以相同或不同。
5.根据权利要求1～4所述液晶混合物，其特征在于，所述通式Ⅲ的化合物优选自如下化合物组成的一种或多种化合物：
R7、R8可以相同或不同，分别独立地选自碳原子为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基、碳原子数为2-10的链烯基。
6.根据权利要求1～5所述的液晶混合物，其特征在于，所述液晶组合物包含有以下重量百分比的组分：
(1)1-40％的通式Ⅰ-a、Ⅰ-b类的化合物组分，
(2)1-70％的II-a、II-b类的化合物组分，
(3)1-60％的III类化合物组分。
7.根据权利要求1—6所述的液晶混合物，应用于液晶显示元件和液晶显示器中。
8.根据权利要求7的液晶显示器，其特征在于它通过有源矩阵寻址。
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