CN108728116A - 一种液晶组合物及其显示器件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液晶组合物及其显示器件，该液晶组合物包含至少一种通式Ⅰ的化合物。本发明还公开了包括本发明的液晶组合物的液晶显示器件。本发明所提供的液晶组合物同时具有高的负介电各向异性的绝对值、高的光学各向异性、较好的低温稳定性以及响应速度快等特点，包含本发明液晶组合物的液晶显示器能够满足低电压驱动、快速响应的需求。

Description

一种液晶组合物及其显示器件
技术领域
本发明涉及液晶材料领域，具体涉及具有负介电各向异性的液晶组合物及其显示器件。
背景技术
液晶显示元件可以在以钟表、电子计算器为代表的家庭用各种电器、测定机器、汽车用面板、文字处理机、电脑、打印机、电视等中使用。根据显示模式的类型分为PC(phasechange，相变)、TN(twist nematic，扭曲向列)、STN(super twisted nematic，超扭曲向列)、ECB(electrically controlled birefringence，电控双折射)、OCB(opticallycompensated bend，光学补偿弯曲)、IPS(in-plane switching，共面转变)、VA(verticalalignment，垂直配向)等类型。根据元件的驱动方式分为PM(passive matrix，被动矩阵)型和AM(active matrix，主动矩阵)型。PM分为静态(static)和多路(multiplex)等类型。AM分为TFT(thin film transistor，薄膜晶体管)、MIM(metal insulator metal，金属-绝缘层-金属)等类型。TFT的类型有非晶硅(amorphous silicon)和多晶硅(polycrystalsilicon)。后者根据制造工艺分为高温型和低温型。液晶显示元件根据光源的类型分为利用自然光的反射型、利用背光的透过型、以及利用自然光和背光两种光源的半透过型。
在这些显示方式中，IPS模式、ECB模式、VA模式或CSH模式等与现在常用的TN模式或STN模式的不同在于，前者使用具有负介电各向异性的液晶材料。在这些显示方式中，尤其是VA模式相较于普通的TN模式，其暗态对比度非常好，而且对比度对液晶的双折射、液晶层的厚度和入射光的波长依赖度较小，VA模式在宽视角方面也有很好的表现。除此之外，VA模式也可以省略摩擦的工序，使得成品率上升。对于VA显示模式来说，往往要求液晶组合物具有较大的负介电各向异性的绝对值，还需要具备较高的清亮点、较低的阈值电压和较快的响应时间，此外还需要具有良好的低温稳定性。
然而，现有技术中，很难得到一种同时具备大的光学各向异性、大的负介电各向异性的绝对值、低温稳定性好且响应迅速的液晶组合物。介电各向异性的绝对值大的液晶组合物，临界电压高，消耗的电力也高，响应速度也会相对较慢。因此，为了适应越来越高的应用需求，本领域内存在着持续改进负介电各向异性的液晶化合物的需求。
发明内容
发明目的：针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种具备大的光学各向异性、大的负介电各向异性的绝对值、低温稳定性好且响应迅速的液晶组合物及其显示器件。
本发明的技术方案：
一种液晶组合物，包含：
至少一种通式Ⅰ的化合物
其中，
R1和R2各自独立的表示含有1-12个碳原子的烷基或烷氧基或含有2-12个碳原子的烯基或烯氧基，其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一个或多个不相邻的-CH2-可以以氧原子不直接相连的方式各自独立地被-O-替代。
进一步地，在本发明的一些实施方式中，R2表示含有1-12个碳原子的烷氧基或含有2-12个碳原子的烯氧基，所述含有1-12个碳原子的烷氧基或含有2-12个碳原子的烯氧基中的一个或多个不相邻的-CH2-可以以氧原子不直接相连的方式各自独立地被-O-替代。
进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述液晶组合物包含至少两种所述通式Ⅰ的化合物，且所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的1-35wt％。
进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅰ的化合物选自由如下化合物组成的组：
其中，
R3表示含有1-7个碳原子的烷基或含有2-7个碳原子的烯基；
n表示2-6的整数。
至少两种所述通式Ⅰ的化合物选自由如下化合物组成的组：
且至少一种所述通式Ⅰ的化合物选自由化合物Ⅰ-a-1至Ⅰ-a-4、Ⅰ-b-1至Ⅰ-b-4及Ⅰ-c组成的组。
进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述液晶组合物至少包含两种所述通式Ⅰ的化合物，且所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的5-30wt％。
进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅰ的化合物选自由如下化合物组成的组：
其中，
R3表示含有1-7个碳原子的烷基或含有2-7个碳原子的烯基；
n表示2-6的整数；
且所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的1-35wt％。
再进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述通式Ⅰ的化合物选自由如下化合物组成的组：
其中，
R3表示含有1-7个碳原子的烷基或含有2-7个碳原子的烯基；
n表示2-6的整数；
且所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的5-30wt％。
进一步地，在本发明的一些实施方式中，还包含至少一种通式Ⅱ的化合物
其中，
R4和R5各自独立的表示含有1-12个碳原子的烷基或烷氧基或含有2-12个碳原子的烯基或烯氧基，其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一个或多个不相邻的-CH2-可以以氧原子不直接相连的方式各自独立地被-O-替代；
环表示所述中的一个或多个-CH2-可被-O-替代，所述中的一个或多个H可被F取代；
Z1表示单键、-CH2O-、-CF2O-或-COO-；
m表示0或1。
进一步地，所述通式Ⅱ的化合物选自由如下化合物组成的组：
其中，
R41和R51各自独立的表示含有1-7个碳原子的烷基或烷氧基或含有2-7个碳原子的烯基或烯氧基，其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一个或多个不相邻的-CH2-可以以氧原子不直接相连的方式各自独立地被-O-替代。
再进一步地，所述通式Ⅱ-1的化合物选自由如下化合物组成的组：
所述通式Ⅱ-2的化合物选自由如下化合物组成的组：
所述通式Ⅱ-3的化合物选自由如下化合物组成的组：
所述通式Ⅱ-4的化合物选自由如下化合物组成的组：
所述通式Ⅱ-5的化合物选自由如下化合物组成的组：
所述通式Ⅱ-6的化合物选自由如下化合物组成的组：
进一步地，在本发明的一些实施方式中，还包含至少一种通式Ⅲ的化合物
其中，
R6和R7各自独立的表示含有1-12个碳原子的烷基或烷氧基或含有2-12个碳原子的烯基或烯氧基，其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一个或多个不相邻的-CH2-可以以氧原子不直接相连的方式各自独立地被-O-替代；
环和环各自独立的表示
Z2表示单键、-CH2O-、-CF2O-或-COO-；
p表示0或1。
进一步地，所述通式Ⅲ的化合物选自由如下化合物组成的组：
其中，
R61和R71各自独立的表示含有1-7个碳原子的烷基或烷氧基或含有2-7个碳原子的烯基或烯氧基，其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一个或多个不相邻的-CH2-可以以氧原子不直接相连的方式各自独立地被-O-替代。
再进一步地，所述通式Ⅲ-1的化合物选自由如下化合物组成的组：
所述通式Ⅲ-2的化合物选自由如下化合物组成的组：
所述通式Ⅲ-3的化合物选自由如下化合物组成的组：
所述通式Ⅲ-4的化合物选自由如下化合物组成的组：
一种包含上述液晶组合物的液晶显示器件。
进一步地，所述液晶组合物还包含本领域技术人员已知和文献中描述的一种或多种添加剂。
如下提及例如可以加入到根据本发明的混合物中的稳定剂。
优选地，所述稳定剂选自如下所示的稳定剂。
在本发明的实施方案中，优选地，所述稳定剂占所述液晶组合物总重量的0-5wt％；更优选地，所述稳定剂占所述液晶组合物总重量的0-1wt％；作为特别优选方案，所述稳定剂占所述液晶组合物总重量的0.01-0.1wt％。
本发明另一方面还提供一种液晶显示器，其包含本发明所提供的液晶组合物。
有益效果：
本发明所提供的液晶组合物同时具有高的负介电各向异性的绝对值、高的光学各向异性、较好的低温稳定性以及响应速度快等特点，包含本发明液晶组合物的液晶显示器能够满足低电压驱动、快速响应的需求。
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。
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。
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，G代表2-氟-1,4-亚苯基，F代表氟。
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，25℃)
Δε 介电各向异性(1KHz，25℃)
γ1 旋转粘度(mPa*s，在25℃下)
t(-30℃) 低温储存时间(h，在-30℃下)
其中，
光学各向异性使用阿贝折光仪在钠光灯(589nm)光源下、25℃测试得。
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：25℃、1KHz、测试盒为TN90型，盒厚7μm。
γ1使用TOYO6254型液晶物性评价***测试得到；测试温度为25℃，测试电压为90V。
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。
对比例1
按表2中所列的各化合物及重量百分数配制成对比例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
从以上实施例的数据可知，本发明所提供的液晶组合物同时具有高的负介电各向异性的绝对值、高的光学各向异性、较好的低温稳定性以及响应速度快等特点，包含本发明液晶组合物的液晶显示器能够满足低电压驱动、快速响应的需求。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种液晶组合物，其特征在于，包含：
至少一种通式Ⅰ的化合物
其中，
R1和R2各自独立的表示含有1-12个碳原子的烷基或烷氧基或含有2-12个碳原子的烯基或烯氧基，其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一个或多个不相邻的-CH2-可以以氧原子不直接相连的方式各自独立地被-O-替代。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，R2表示含有1-12个碳原子的烷氧基或含有2-12个碳原子的烯氧基，所述含有1-12个碳原子的烷氧基或含有2-12个碳原子的烯氧基中的一个或多个不相邻的-CH2-可以以氧原子不直接相连的方式各自独立地被-O-替代。
3.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅰ的化合物选自由如下化合物组成的组：
以及
其中，
R3表示含有1-7个碳原子的烷基或含有2-7个碳原子的烯基；
n表示2-6的整数。
4.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含至少两种所述通式Ⅰ的化合物，且所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的1-35wt％。
5.根据权利要求4所述的液晶组合物，其特征在于，至少一种所述通式Ⅰ的化合物选自由如下化合物组成的组：
以及
其中，
R3表示含有1-7个碳原子的烷基或含有2-7个碳原子的烯基；
n表示2-6的整数。
6.根据权利要求5所述的液晶组合物，其特征在于，至少两种所述通式Ⅰ的化合物选自由如下化合物组成的组：
以及
且至少一种所述通式Ⅰ的化合物选自由化合物Ⅰ-a-1至Ⅰ-a-4、Ⅰ-b-1至Ⅰ-b-4及Ⅰ-c组成的组。
7.根据权利要求4所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的5-30wt％。
8.根据权利要求3所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的1-35wt％。
9.根据权利要求8所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的5-30wt％。
10.根据权利要求7或9所述的一种液晶组合物，其特征在于，还包含至少一种通式Ⅱ的化合物
其中，
R4和R5各自独立的表示含有1-12个碳原子的烷基或烷氧基或含有2-12个碳原子的烯基或烯氧基，其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一个或多个不相邻的-CH2-可以以氧原子不直接相连的方式各自独立地被-O-替代；
环表示所述中的一个或多个-CH2-可被-O-替代，所述中的一个或多个H可被F取代；
Z1表示单键、-CH2O-、-CF2O-或-COO-；
m表示0或1。
11.根据权利要求10所述的液晶组合物，其特征在于，还包含至少一种通式Ⅲ的化合物
其中，
R6和R7各自独立的表示含有1-12个碳原子的烷基或烷氧基或含有2-12个碳原子的烯基或烯氧基，其中所述烷基或烷氧基和所述烯基或烯氧基中的一个或多个不相邻的-CH2-可以以氧原子不直接相连的方式各自独立地被-O-替代；
环和环各自独立的表示
Z2表示单键、-CH2O-、-CF2O-或-COO-；
p表示0或1。
12.一种包含权利要求1～11任一项所述液晶组合物的液晶显示器件。
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