CN114015462A - 正性液晶组合物及液晶显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种正性液晶组合物,所述正性液晶组合物中包含:(1)至少一种通式I所示的化合物,(2)至少一种通式II所示的化合物,以及(3)至少一种通式III所示的化合物。本发明的正性液晶组合物,通过加入了极性单苯环取代物,有效地提高了液晶组合物的ε⊥/|Δε|值,通过该液晶组合物具有适当高的清亮点,适当的光学各向异性,良好的低温存储性能,大的弹性常数K11和K33,特别适用于IPS以及FFS显示其中,可以起到提高透过率,降低响应时间的效果。
Description
技术领域
本发明涉及液晶材料技术领域,具体涉及一种正性液晶组合物及液晶显示器。
背景技术
液晶材料是在一定温度下,既具有液体的流动性又具备晶体的各向异性的有机棒状小分子化合物的混合物。液晶显示器件利用液晶材料本身所具有的光学各向异性和介电各向异性进行工作,目前已得到广泛的应用。这些液晶显示元件包含具有适当物性的液晶组合物。作为液晶组合物的成分的液晶化合物所必需的一般物性如下:(1)化学性质和物理性质稳定以及具有高的清亮点(向列相-各向同性相的相转变温度);(2)液晶相的下限温度低;(3)与其他液晶化合物的相容性优异;(4)具有适当大小的介电各向异性;(5)具有适当大小的光学各向异性。
上世纪70年代初,研究者已经对均匀排列的和扭曲排列的、向列液晶IPS模式的基本的电光特性进行了实验性研究,其特点是将一对电极制作在同一基板上,而另一个基板上没有电极,通过加在这一对电极间的横向电场来控制液晶分子的排列,因此也可以称这种模式为横向场模式。在IPS模式中,向列相液晶分子在两基板间均匀平行排列,两偏振片正交放置。IPS模式在不加电场时,入射光被两个正交的偏振片阻断而呈暗态,加电场时液晶分子可视角度大、色彩还原准确,但缺点是漏光比较严重、响应速度较慢、能耗较大。
随着TFT型LCD的广泛应用,对其性能的要求也在不断的提高,高显示图像质量要求其具有更快的响应速度、更低的能耗、以及更高的低温可靠性,另外还需要更高的对比度及透过率,特别是对于IPS型液晶显示模式。这意味着,液晶材料需要具有更高的对比度及透过率、更高的弹性常数、更快的响应速度、更高的介电常数及低温可靠性,而这些性能的提高都需要对液晶材料进行改进。
具体而言,对于IPS(面内转换)和FFS(边缘场效应)模式显示器,透过率Transmittance(T)∝ε⊥/|Δε|,若要提高液晶材料的透过率,可以试图降低液晶材料的Δε,但一般同一款产品的驱动电压的调整范围有限。
鉴于上述情况,考虑提高液晶材料的透过率的方式可以从如下方面考虑:可以通过提高ε⊥/|Δε|来提高透过率。因此,需要一种液晶组合物,既可以保证液晶组合物具有较高的透过率,同时还使其兼顾具有适当高的清亮点、较高的光学各向异性、以及高的介电各向异性等特性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种液晶组合物,该液晶组合物有效地提高了液晶组合物的ε⊥/|Δε|(垂直介电与介电绝对值的比值),起到了良好的提升透过率的效果。确切地说,本发明所提供的液晶组合物具有大的垂直介电,进而具有高的透过率。
为了解决上述技术问题,本发明提供了如下的技术方案:
本发明提供了一种正性液晶组合物,所述正性液晶组合物中包含:
(1)至少一种通式I所示的化合物:
其中,R1、R2彼此独立地表示C1-C12的烷基、C1-C12的烷氧基;或,所述C1-C12的烷基、C1-C12的烷氧基中的至少一个氢原子彼此独立地被卤素取代;或,所述C1-C12的烷基、C1-C12的烷氧基中的一个-CH2-或至少两个不相邻的-CH2-彼此独立地被-O-、-CH=CH-、-C≡C-、-CO-O-或-O-CO-以不直接相连的方式取代;
X1、X2彼此独立地表示-F、-CF3;
(2)至少一种通式II所示的化合物:
其中,R21表示C1-C12的烷基、C1-C12的烷氧基;或,所述C1-C12的烷基、C1-C12的烷氧基中的至少一个氢原子彼此独立地被卤素取代;或,所述C1-C12的烷基、C1-C12的烷氧基中的一个-CH2-或至少两个不相邻的-CH2-彼此独立地被-O-、-CH=CH-、-C≡C-、-CO-O-或-O-CO-以不直接相连的方式取代;
L1、L2彼此独立地表示H、F、-OCF3;
(3)至少一种通式III所示的化合物:
其中,R31、R32彼此独立地表示C1-C12的直链烷基、C1-C12的直链烷氧基或C2-C12的直链烯基;
优选地,通式I所示的化合物选自以下化合物中的一种或多种:
优选地,通式II所示的化合物选自以下化合物中的一种或多种:
优选地,通式III所示的化合物选自以下化合物中的一种或多种:
优选地,通式I所示化合物占所述液晶组合物总重量的3-20%。
在一些实施方式中,所述正性液晶组合物中还包含一种或多种通式IV所示的化合物:
其中,R4表示C1-C12的直链烷基、C1-C12的直链烷氧基;
X3、X4、X5彼此独立地表示-H、-F、-OCF3;
q表示1或2。
优选地,通式IV所示的化合物选自以下化合物中的一种或多种:
其中,R4表示C1-C12的直链烷基、C1-C12的直链烷氧基。
在一些实施方式中,所述正性液晶组合物中还包含一种或多种通式V-A~V-C所示的化合物:
其中,R41、R42彼此独立地表示C1-C7的直链烷基、C1-C7的直链烷氧基或C2-C7的直链烯基;Z1表示单键、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-COO-、-OCO-、-CF2CF2-、-C4H8-、-CF=CF-;
p、n彼此独立地表示0或1,m表示1或2。
优选地,通式V-A~V-C所示的化合物选自以下化合物中的一种或多种:
在一些实施方式中,所述正性液晶组合物中还包含一种或多种通式VI-1~VI-9所示的化合物:
其中,R51和R52彼此独立地表示C1-C12的直链烷基、C1-C12的直链烷氧基或C2-C12的直链烯基。
优选地,所述正性液晶组合物中,通式II所示化合物的质量含量为0.01-50%。优选地,通式Ⅲ所示化合物的质量含量为1-50%,进一步优选为5-45%。优选地,通式IV所示化合物的质量含量为1-60%,进一步优选为5-50%。优选地,通式V所示化合物的质量含量为1-50%,优选为5-30%。优选地,通式VI所示化合物的质量含量为1-40%,优选为4-30%。
在一些实施方式中,所述正性液晶组合物中还包含添加剂,所述添加剂选自自由基清除剂、抗氧化剂和UV稳定剂中的一种或多种。优选地,所述稳定剂可选自下述化合物中的一种或多种:
更优选地,所述稳定剂选自如下所示的稳定剂:
以上各化合物中,n表示1-8的整数。
本发明中,所述添加剂的含量优选为液晶组合物总质量的0-5%;更优选地,所述添加剂剂的含量为液晶组合物总重量的0-1%;进一步优选地,所述添加剂的含量为液晶组合物总重量的0.01-0.2%。
本发明还提供了一种液晶显示器,所述液晶显示器包含所述的正性液晶组合物。其中,所述液晶显示器优选为IPS、FFS模式液晶显示器。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
本发明通过在正性液晶混合物中加入了极性单苯环取代物,有效地提高了液晶组合物的ε⊥/|Δε|值。同时本发明的液晶组合物具有适当高的清亮点,适当的光学各向异性,良好的低温存储性能,大的弹性常数K11和K33,特别适用于IPS以及FFS显示其中,可以起到提高透过率,降低响应时间的效果。
具体实施方式
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
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
以如下化合物为例:
用表1的代码表示为:3CWO4,3代表丙基,C代表环己烷,W代表2,3-二氟苯,4代表丁基。
用表1的代码表示为:4OMO4。
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:折射率各向异性(589nm,25℃);
Δε:介电各向异性(1KHz,25℃);
γ1:表示在25℃下测得的旋转粘度[mPa·s];
LTS:低温稳定向列相相变温度(测试盒中测试,℃)
K11:展曲弹性常数(pN,25℃);
K33:弯曲弹性常数(pN,25℃);
其中,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。
实施例M1
按以下比例配置液晶,得到混合物M1,将其填充于液晶器件两基板之间进行性能测试,混合物的组分及测试数据如表2所示:
表2
组分 | 百分比% | 性能 | |
4OMO4 | 6 | Cp | 80 |
3CCV | 38 | Δn | 0.1122 |
3CCV1 | 13 | Δε | 10.1 |
V2CCP1 | 4 | γ<sub>1</sub> | 75 |
3CDUQUF | 3 | LTS | <-30 |
3PGUQUF | 7 | ε<sub>⊥</sub> | 4.4 |
4PGUQUF | 6 | ε<sub>⊥</sub>/Δε | 0.435 |
2PGP2V | 6 | K<sub>11</sub> | 14.6 |
3PGP2V | 6 | K<sub>33</sub> | 16.2 |
3PGUF | 5 | ||
4PGUF | 5 | ||
3PPGGF | 1 | ||
总计 | 100 |
对比例D1
将实施例1中的4OMO4去除,得到混合物D1,将其填充于液晶器件两基板之间进行性能测试,混合物的组分及测试数据如表3所示:
表3
实施例M2
按以下比例配置液晶,得到混合物M2,将其填充于液晶器件两基板之间进行性能测试,混合物的组分及测试数据如表4所示:
表4
组分 | 百分比% | 性能 | |
5OMO3 | 6 | Cp | 82 |
3CPWO2 | 7 | Δn | 0.098 |
3CCWO2 | 6 | Δε | 2.2 |
4CCWO2 | 6 | γ<sub>1</sub> | 56 |
3CCV | 46 | LTS | <-30 |
3CPO2 | 3 | ε<sub>⊥</sub> | 4.2 |
3PGUQUF | 3 | ε<sub>⊥</sub>/Δε | 1.91 |
3CCP1 | 3 | K<sub>11</sub> | 13.5 |
3CPUF | 4 | K<sub>33</sub> | 15.4 |
3CPPC3 | 4 | ||
3PGUF | 5 | ||
4PGUF | 7 | ||
总计 | 100 |
实施例M3
按以下比例配置液晶,得到混合物M3,将其填充于液晶器件两基板之间进行性能测试,混合物的组分及测试数据如表5所示:
表5
对比例D2
去除实施例3中的化合物5OMO3,得到混合物D2,将其填充于液晶器件两基板之间进行性能测试,混合物的组分及测试数据如表6所示:
表6
组分 | 百分比% | 性能 | |
3CCUF | 5 | Cp | 87 |
3CPUF | 4 | Δn | 0.101 |
3CCWO2 | 7 | Δε | 2.5 |
2CPWO2 | 3 | γ<sub>1</sub> | 62 |
3CPWO2 | 6 | ε<sub>⊥</sub> | 3.6 |
3CCV | 41 | ε<sub>⊥</sub>/Δε | 1.44 |
3CPO2 | 10 | K<sub>11</sub> | 13.6 |
3CCV1 | 18 | K<sub>33</sub> | 14.2 |
3CPPC3 | 4 | ||
总计 | 100 |
实施例M4
按以下比例配置液晶,得到混合物M4,将其填充于液晶器件两基板之间进行性能测试,混合物的组分及测试数据如表7所示:
表7
组分 | 百分比% | 性能 | |
5OMO3 | 6 | Cp | 80 |
3PGUF | 5 | Δn | 0.095 |
3CPUF | 4 | Δε | 2.3 |
3CCWO2 | 7 | γ<sub>1</sub> | 54 |
3CPWO2 | 8 | LTS | <-30 |
3CCV | 39 | ε<sub>⊥</sub> | 4.2 |
3CPP1 | 9 | ε<sub>⊥</sub>/Δε | 1.82 |
3CPP2 | 9 | K<sub>11</sub> | 15.1 |
3DUQUF | 6 | K<sub>33</sub> | 17.1 |
2PGP3 | 3 | ||
3CPPC3 | 4 | ||
总计 | 100 |
实施例M5
按以下比例配置液晶,得到混合物M5,将其填充于液晶器件两基板之间进行性能测试,混合物的组分及测试数据如表8所示:
表8
实施例M6
按以下比例配置液晶,得到混合物M6,将其填充于液晶器件两基板之间进行性能测试,混合物的组分及测试数据如表9所示:
表9
组分 | 百分比% | 性能 | |
4OMO4 | 4 | Cp | 75 |
3PGUF | 5 | Δn | 0.112 |
3CPUF | 4 | Δε | 4 |
3CCWO2 | 7 | γ<sub>1</sub> | 62 |
3CPWO2 | 8 | LTS | <-30 |
3CCV | 40 | ε<sub>⊥</sub> | 4.4 |
3CCV1 | 9 | ε<sub>⊥</sub>/Δε | 1..10 |
3CPP1 | 4 | K<sub>11</sub> | 14.5 |
3CPP2 | 6 | K<sub>33</sub> | 16.0 |
3PGUQUOCF3 | 5 | ||
V2PGP1 | 4 | ||
3CPPC3 | 4 | ||
总计 | 100 | 总计 | 100 |
实施例M7
按以下比例配置液晶,得到混合物M7,将其填充于液晶器件两基板之间进行性能测试,混合物的组分及测试数据如表10所示:
表10
对比例D3
将实施例7中的化合物4OMO4除去,得到混合物D3,将其填充于液晶器件两基板之间进行性能测试,混合物的组分及测试数据如表11所示:
表11
实施例M8
按以下比例配置液晶,得到混合物M8,将其填充于液晶器件两基板之间进行性能测试,混合物的组分及测试数据如表12所示:
表12
组分 | 百分比% | 性能 | |
4OMO4 | 6 | Cp | 78 |
3PGUF | 5 | Δn | 0.108 |
3CPUF | 4 | Δε | 3.1 |
3CC1OWO2 | 7 | γ<sub>1</sub> | 70 |
4CC1OWO2 | 8 | LTS | <-30 |
3CC2 | 18 | ε<sub>⊥</sub> | 3.9 |
4CC3 | 12 | ε<sub>⊥</sub>/Δε | 1.26 |
3CPP1 | 4 | K<sub>11</sub> | 14.8 |
3CPP2 | 6 | K<sub>33</sub> | 15.9 |
3PGUQUOCF3 | 6 | ||
V2PGP1 | 4 | ||
3CPPC3 | 4 | ||
3PPGUF | 1 | ||
2CCGF | 8 | ||
3CCGF | 7 | ||
总计 | 100 |
实施例M9
按以下比例配置液晶,得到混合物M9,将其填充于液晶器件两基板之间进行性能测试,混合物的组分及测试数据如表13所示:
表13
实施例M10
按以下比例配置液晶,得到混合物M10,将其填充于液晶器件两基板之间进行性能测试,混合物的组分及测试数据如表14所示:
表14
上述所有混合物测试过程中额外增加了300ppm下式的稳定剂:
实施例M11
按以下比例配置液晶,得到混合物M11,将其填充于液晶器件两基板之间进行性能测试,混合物的组分及测试数据如表15所示:
表15
实施例M12
按以下比例配置液晶,得到混合物M12,将其填充于液晶器件两基板之间进行性能测试,混合物的组分及测试数据如表16所示:
表16
组分 | 百分比% | 性能 | 组分 |
2OMO2 | 3 | Cp | 77.1 |
5CGUQUF | 5 | Δn | 0.101 |
3PGUQUF | 3 | Δε | 65.7 |
4PGUQUF | 6 | γ<sub>1</sub> | 69 |
5PGUQUF | 3 | LTS | <-30 |
3CCV | 40 | ε<sub>⊥</sub> | 4.3 |
3CCV1 | 7 | ε<sub>⊥</sub>/Δε | 0.75 |
3CC5 | 3 | K<sub>11</sub> | 13.5 |
3CCP1 | 4 | K<sub>33</sub> | 15.8 |
VCCP1 | 5 | ||
V2PGP1 | 5 | ||
1PP2V | 3 | ||
3PUQUF | 10 | ||
3CCPUF | 3 | ||
总计 | 100 |
实施例M13
按以下比例配置液晶,得到混合物M13,将其填充于液晶器件两基板之间进行性能测试,混合物的组分及测试数据如表17所示:
表17
根据实施例M1与对比例D1、实施例M3与对比例D2、实施例M7与对比例D3的实验数据可知,通过在液晶混合物中加入了通式I化合物,液晶组合物的垂直介电与介电绝对值的比值ε⊥/Δε、弹性常数K11和K33均得以提高。
综上,本发明所提供的液晶组合物具有大的垂直介电,进而具有更大的垂直介电与介电绝对值的比值ε⊥/|Δε|,进一步具有更高的透过率;同时本发明的液晶组合物具有合适的清亮点,适当的光学各向异性,良好的低温存储性能,大的弹性常数K11和K33。因此,本发明所提供的液晶组合物适用于的IPS或FFS型TFT液晶显示装置,能够明显提升液晶显示器的透过率,降低背光源的能量损失,特别适用于FFS型液晶显示器。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例,本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换,均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (13)
1.一种正性液晶组合物,其特征在于,所述正性液晶组合物中包含:
(1)至少一种通式I所示的化合物:
其中,R1、R2彼此独立地表示C1-C12的烷基、C1-C12的烷氧基;或,所述C1-C12的烷基、C1-C12的烷氧基中的至少一个氢原子彼此独立地被卤素取代;或,所述C1-C12的烷基、C1-C12的烷氧基中的一个-CH2-或至少两个不相邻的-CH2-彼此独立地被-O-、-CH=CH-、-C≡C-、-CO-O-或-O-CO-以不直接相连的方式取代;
X1、X2彼此独立地表示-F、CF3;
(2)至少一种通式II所示的化合物:
其中,R21表示C1-C12的烷基、C1-C12的烷氧基;或,所述C1-C12的烷基、C1-C12的烷氧基中的至少一个氢原子彼此独立地被卤素取代;或,所述C1-C12的烷基、C1-C12的烷氧基中的一个-CH2-或至少两个不相邻的-CH2-彼此独立地被-O-、-CH=CH-、-C≡C-、-CO-O-或-O-CO-以不直接相连的方式取代;
L1、L2彼此独立地表示-H、-F、-OCF3;
(3)至少一种通式III所示的化合物:
其中,R31、R32彼此独立地表示C1-C12的直链烷基、C1-C12的直链烷氧基或C2-C12的直链烯基;
5.根据权利要求1所述的正性液晶组合物,其特征在于,通式I所示化合物占所述液晶组合物总重量的3-20%。
11.根据权利要求1所述的正性液晶组合物,其特征在于,所述正性液晶组合物中,通式II所示化合物的质量含量为0.01-50%,通式Ⅲ所示化合物的质量含量为1-50%,通式IV所示化合物的质量含量为1-60%;通式V所示化合物的质量含量为1-50%,通式VI所示化合物的质量含量为1-40%。
12.根据权利要求1所述的正性液晶组合物,其特征在于,所述正性液晶组合物中还包含添加剂,所述添加剂选自自由基清除剂、抗氧化剂和UV稳定剂中的一种或多种;
所述添加剂的含量为液晶组合物总质量的0-5%。
13.一种液晶显示器,其特征在于,所述液晶显示器中包含权利要求1-12任一项所述的正性液晶组合物。
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