TWI781343B - 液晶組合物、液晶顯示元件、液晶顯示器 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及液晶組合物，包含該液晶組合物的液晶顯示元件、液晶顯示器，屬於液晶顯示領域。本發明的液晶組合物包含式I所示的化合物；以及，一種或多種選自下述的式IIA所示化合物、式IIB所示化合物組成的組中的化合物。該液晶組合物具有在維持旋轉粘度、反應速度良好的基礎上進一步提高了低溫溶解性效果的液晶組合物。
Description
本發明屬於液晶顯示技術領域，更具體地，涉及液晶組合物，以及包含有該液晶組合物的液晶顯示元件或液晶顯示器。
隨著顯示技術的發展，液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)等平面顯示裝置因具有高畫質、省電、機身薄及應用範圍廣等優點，而被廣泛的應用於手機、電視、個人數位助理、數位相機、筆記型電腦、桌上型電腦等各種消費性電子產品，成為顯示裝置中的主流。人們對液晶平板顯示的要求越來越高。因此對液晶平板顯示器所用的液晶材料品質特性也提出了更高的要求。
液晶材料作為液晶顯示器重要的光電子材料之一，對改善液晶顯示器的性能發揮重要的作用。任何的顯示用液晶組合物都要求有較寬的液晶態溫度，較高的穩定性，較低的旋轉粘度，對電場有較快的反應速度。因此，不斷開發新的性能優異的液晶材料，從而得到滿足要求的液晶組合物具有重要意義。
為了解決上述技術問題，本發明人等進行了深入研究，發現通過採用本發明的液晶組合物，能夠獲得在維持良好的旋轉粘度和反應速度的基礎上進一步提高低溫溶解性效果的液晶組合物。
本發明還提供含有該液晶組合物的液晶顯示元件，以及液晶顯示器。
具體地，本發明包含以下內容：本發明的第一方面，提供一種液晶組合物，其包含：式I所示的化合物；以及，一種或多種選自下述的式IIA所示化合物、式IIB所示化合物組成的組中的化合物，
式IIA中，R1表示碳原子數為1-10的烷基、碳原子數為1-10的烷氧基、碳原子數為2-10的鏈烯基或碳原子數為3-8的鏈烯氧基；且R1所示基團中任意一個或多個-CH2-任選被亞環戊基、亞環丁基或亞環丙基替代；R2表示F、-CF3或者-OCF3。
本發明的另一方面，提供一種液晶顯示元件，其包含本發明的液晶組合物，該液晶顯示元件為有源矩陣顯示元件或無源矩陣顯示元件。
本發明的又一方面，提供一種液晶顯示器，其包含本發明的液晶組合物，該液晶顯示器為有源矩陣顯示器或無源矩陣顯示器。
本發明的液晶組合物通過含有式I所示化合物、以及選自式IIA、式IIB所示化合物組成的組中的化合物的組合，從而在維持旋轉粘度、反應速度良好的基礎上進一步提高低溫溶解性。進而，本發明的液晶組合物具有適中的光學各向異性△n，較低的閾值電壓，良好的抗紫外、抗高溫能力。
本發明的液晶顯示元件、液晶顯示器通過包含本發明的液晶組合物，具有在維持旋轉粘度、反應速度良好的基礎上進一步提高低溫溶解性的效果。
本發明的液晶組合物包含下述的式I所示的化合物；以及，
一種或多種選自下述的式IIA、式IIB所示化合物組成的組中的化合物，
式IIA中，R1表示碳原子數為1-10的烷基、碳原子數為1-10的烷氧基、碳原子數為2-10的鏈烯基或碳原子數為3-8的鏈烯氧基；且R1所示基團中任意一個或多個-CH2-任選被亞環戊基、亞環丁基或亞環丙基替代；R2表示F、-CF3或者-OCF3；
、
、
各自獨立的表示
、
、
、
、
m表示1、2或3；n表示0或1。
式IIB中，R3表示碳原子數為1-10的烷基、碳原子數為1-10的烷氧基、碳原子數為2-10的鏈烯基或碳原子數為3-8的鏈烯氧基，且R3所示基團中任意一個或多個-CH2-被亞環戊基、亞環丁基或亞環丙基替代；R4表示F、-CF3或者-OCF3；
、
、
各自獨立的表示
、
、
、
、
p表示1、2或3；q表示0或1。
本發明液晶組合物中，可選的，前述式IIA所示化合物选自式IIA1~式IIA10所示化合物组成的组，
式IIA1~式IIA10中的R1與前述的式IIA中R1的含義相同，各自獨立地表示碳原子數為1-10的烷基、碳原子數為1-10的烷氧基、碳原子數為2-10的鏈烯基或碳原子數為3-8的鏈烯氧基。
本發明液晶組合物中，可選的，前述式IIB所示化合物选自式IIB1~式IIB10所示化合物组成的组，
作為前述的式IIB1~IIB10所示化合物中的R3所示的碳原子數為1~10的烷基中一個或多個不相鄰的-CH2-被亞環丙基、亞環丁基或亞環戊基取代後得到的基團，可以列舉出例如環丙基、環丁基、環戊基、甲基亞環丙基、乙基亞環丙基、丙基亞環丙基、異丙基亞環丙基、正丁基亞環丙基、異丁基亞環丙基、叔丁基亞環丙基、甲基亞環丁基、乙基亞環丁基、丙基亞環丁基、異丙基亞環丁基、正丁基亞環丁基、異丁基亞環丁基、叔丁基亞環丁基、甲基亞環戊基、乙基亞環戊基、丙基亞環戊基、異丙基亞環戊基、正丁基亞環戊基、
異丁基亞環戊基等。R3所示的基團中，從液晶化合物旋轉粘度、溶解度、清亮點等方面考慮優選的是亞環丙基或亞環戊基。
本發明的液晶组合物優選為正介電各向異性液晶组合物。
本發明的液晶组合物中，式I所示化合物在液晶组合物中的添加量(質量比)沒有特別的限定，可以為例如1~70%，優選為5~50%；式IIA、式IIB所示化合物在液晶组合物中的添加量(質量比)沒有特別的限定，兩者的合計量可以為例如1~50%，優選為1~30%。
本發明的液晶組合物中，可選的，其還包含一種或多種下述的除式I所示化合物之外的式III所示化合物，
式III中，R5、R6各自獨立地表示碳原子數為1-10的烷基、碳原子數為1-10的烷氧基、碳原子數為2-10的鏈烯基或碳原子數為3-8的鏈烯氧基；
、
各自獨立地表示
或
。
通過在本發明的液晶組合物中含有除式I所示化合物之外的式III所示化合物，能夠使得本發明的液晶組合物的旋轉黏度降低、互溶性好，從而有利於進一步提高液晶组合物的反應速度。
前述的除式I所示化合物之外的式III所示化合物在液晶组合物中的添加量(質量比)沒有特別的限定，可以為例如10~70%，優選為20~60%。
可選的，前述的除式I所示化合物之外的式III所示化合物選自下述的式III1~式III16所示化合物组成的组，
本發明的液晶組合物中，可選的，還可以包含一種或多種除式IIB所示化合物之外的式IV所示化合物，
式IV中，R7表示碳原子數為1-10的烷基、碳原子數為1-10的烷氧基、碳原子數為2-10的鏈烯基或碳原子數為3-8的鏈烯氧基；且R7所示基團中任意一個或多個-CH2-任選被亞環戊基、亞環丁基或亞環丙基替代；
、
各自獨立地表示
、
、
、
、
、
Z2表示單鍵、-CH2-、-CH2-CH2-、-(CH2)3-、-(CH2)4-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-CF2O-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-C2F4-或-CF=CF-；X1、X2、X3各自獨立地表示H或F；Y1表示-F、-CF3、-OCF3、-OCF2H或-OCH2F；r表示0、1或2。
前述的式IV所示化合物為正介電各向異性化合物，通過在本發明的液晶組合物中含有前述的式IV所示化合物，能夠進一步調節液晶組合物的閾值電壓。
前述的式IV所示化合物在本發明的液晶组合物中的添加量(質量比)沒有特別的限定，可以為例如1~50%，優選為10~30%。
可選的，前述式IV所示化合物選自下述的式IV1-IV26所示化合物组成的组，
式IV1-IV26中的R7各自獨立地表示碳原子數為1-10的烷基、碳原子數為1-10的烷氧基、碳原子數為2-10的鏈烯基或碳原子數為3-8的鏈烯氧基，且R7所示基團中任意一個或多個-CH2-任選被亞環戊基、亞環丁基或亞環丙基替代；式IV1~式IV7中的(F)各自獨立地表示H或F；式IV7中的-(O)CF3表示-CF3或-OCF3。
本發明的液晶組合物中，可選的，其還包含一種或多種下述的式V所示化合物，
式V中，R8、R9各自獨立地表示碳原子數為1~10的烷基、碳原子數為1~10的烷氧基、碳原子數為2~10的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2~10的鏈烯基、碳原子數為3~8的鏈烯氧基或氟取代的碳原子數為3~8的鏈烯氧基；
、
各自獨立地表示
、
、或者、
。
通過在本發明的液晶組合物中含有前述的式V所示的化合物，有利於提升液晶组合物的清亮點、以及展曲彈性常數K11。
本發明的液晶組合物中，前述的式V所示化合物在液晶组合物中的添加量(質量比)可以为1~30%，優選為5~20%。
可選的，前述式V所示的化合物选自下述的式V1~式V4所示化合物组成的組，
其中，R81、R91各自獨立的表示碳原子數2~6的烷基或碳原子數為2~6的烯基；其中，前述的碳原子數為2~6的烯基可以列舉出例如乙烯基、2-丙烯基或者3-戊烯基。R92表示碳原子數為1~5的烷氧基。
本發明的液晶組合物中，可選的，還包含一種或多種下述的式VI所示化合物，
式VI中，R10、R11各自獨立地表示碳原子數為1~10的烷基、碳原子數為1~10的烷氧基、碳原子數為2~10的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2~10的鏈烯基、碳原子數為3~8的鏈烯氧基或氟取代的碳原子數為3~8的鏈烯氧基；
表示
、
、或者、
；F1、F2、F3各自獨立地表示H或F，且F2、F3不同時為F。
通過在本發明的液晶組合物中含有式VI所示化合物，可以顯著地提升本發明的液晶組合物的清亮點。
本發明的液晶組合物中前述的式VI所示化合物在液晶组合物中的添加量(質量比)可以为1~10%，優選為2~5%。
可選的，前述式VI所示的化合物選自式VI1~VI3所示化合物组成的组，
其中，R101、R111各自獨立地表示碳原子數為1~6的烷基或原子數為2~6的烯基。
本發明的液晶組合物中，可選的，其還包含一種或多種下述的式VII所示化合物，
式VII中，R12、R13各自獨立地表示碳原子數為1~10的烷基、碳原子數為1~10的烷氧基、碳原子數為2~10的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2~10的鏈烯基、碳原子數為3~8的鏈烯氧基或氟取代的碳原子數為3~8的鏈烯氧基，且R12、R13中任意一個或多個不相鄰的-CH2-任選被亞環戊基、亞環丁基或亞環丙基取代；
、
各自獨立地表示
、
、
、
、
、
s表示1或2；t表示0、1或2。
本發明人發現，通過在液晶組合物中進一步含有式VII所示化合物，能夠利用式VII所示化合物所具有的較大的垂直介電，來調節液晶組合物的垂直介電常數，使得液晶組合物能夠保持低旋轉黏度，從而獲得在維持一定的反應速度的基礎上垂直介電常數提高從而透過率提高了的液晶組合物。
本發明的液晶組合物中，前述的式VII所示化合物在液晶組合物中的添加量(質量比)沒有特別的限定，可以為例如1-30%，優選為10-25%。
可選的，前述式VII所示化合物選自下述的式VII1-VII21所示化合物組成的組，
其中，R121、R131各自獨立地表示碳原子數為1-10的烷基、碳原子數為1-10的烷氧基、碳原子數為2-10的鏈烯基或碳原子數為3-8的鏈烯氧基，並且R121、R131所示基團中任意一個或多個不相連的-CH2-任選各自獨立地被亞環戊基、亞環丁基或亞環丙基取代。
本發明的液晶組合物中，可選的，其還包含一種或多種式VIII所示的化合物，
式VIII中，R14、R15各自獨立地表示碳原子數為1~10的烷基、氟取代的碳原子數為1~10的烷基、碳原子數為1~10的烷氧基、氟取代的碳原子數為1~10的烷氧基、碳原子數為2~10的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2~10的鏈烯基、碳原子數為3~8的鏈烯氧基或氟取代的碳原子數為3~8的鏈烯氧基，並且R14、R15中任意一個或多個不相鄰的-CH2-任選被亞環戊基、亞環丁基或亞環丙基替代；W表示-O-、-S-或-CH2O-。
前述式VIII所示的化合物相對於前述的式VII所示化合物具有更大的垂直介電常數。本發明的液晶組合物中，通過進一步含有前述的式VIII所示化合物，能夠通過少量添加式VIII所示的化合物獲得更大的垂直介電常數，有利於進一步提高液晶組合物的透過率。
本發明的液晶組合物中，式VIII所示化合物在液晶組合物中的添加量(質量比)沒有特別的限定，可以為例如1~15%，優選為2~10%。
可選地，前述式VIII所示的化合物選自式VIII1~式VIII6所示化合物組成的組，
其中，R151表示碳原子數為2~6的烷基。
本發明的液晶组合物中，可選的，還可以加入各種功能的掺雜劑，在含有掺雜劑的情況下，掺雜劑的含量優選在液晶组合物中所佔的質量百分比為0.01~1%，這些掺雜劑可以列舉出例如抗氧化劑、紫外線吸收劑、手性劑。
紫外線吸收劑可以列舉出，
u表示1~10的整數。
本發明還涉及包含本發明的液晶組合物的液晶顯示元件，所述顯示元件為有源矩陣顯示元件或無源矩陣顯示元件。
本發明還涉及包含本發明的液晶組合物的液晶顯示器，所述顯示器為有源矩陣顯示器或無源矩陣顯示器。
本發明的液晶顯示元件、液晶顯示器通過包含前述的本發明的液晶組合物，具有較寬的向列相溫度範圍、合適的光學各向異性、高電壓保持率、良好的抗紫外、抗高溫性能、快的反應速度，以及低的閾值電壓。
對於本發明的液晶顯示元件、液晶顯示器，只要含有本發明的液晶組合物，則對其結構沒有任何限定，本領域技術人員能夠根據所需的性能選擇合適的液晶顯示元件、液晶顯示器的結構。
為了更清楚地說明本發明，下面結合優選實施例對本發明做進一步的說明。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發明的保護範圍。
本發明中，製備方法如無特殊說明則均為常規方法，所用的原料如無特別說明均可從公開的商業途徑獲得，百分比均是指質量百分比，溫度為攝氏度(℃)，液晶化合物也成為液晶單體，其他符號的具體意義及測試條件如下：Cp表示液晶清亮點(℃)，DSC定量法測試；△n表示光學各向異性，△n=ne-no，其中，no為尋常光的折射率，ne為非尋常光的折射率，測試條件為25±2℃，589nm，阿貝折射儀測試；△ε表示介電各向異性，△ε=ε//-ε⊥，其中，ε//為平行於分子軸的介電常數，ε⊥為垂直於分子軸的介電常數，測試條件為25±0.5℃，20微米反平行盒，INSTEC：ALCT-CUST-4C測試；VHR表示電壓保持率(%)，測試條件為20±2℃、電壓為±5V、脈衝寬度為10ms、電壓保持時間16.7ms。測試設備為TOYO Model6254液晶性能綜合測試儀；γ1表示旋轉黏度(mPa．s)，測試條件為25±0.5℃，20微米反平行盒，INSTEC：ALCT-CUST-4C測試。
液晶組合物的製備方法如下：將各液晶單體按照一定配比稱量後放入不鏽鋼燒杯中，將裝有各液晶單體的不鏽鋼燒杯置於磁力攪拌儀器上加
熱融化，待不鏽鋼燒杯中的液晶單體融化後，往不鏽鋼燒杯中加入磁力轉子，將混合物攪拌均勻，冷卻到室溫後即得液晶組合物。
本發明實施例中使用的液晶單體結構用代碼表示，液晶環結構、端基、連接基團的代碼表示方法見下表2、表3。
舉例：
，其代碼為CC-Cp-V1；
，其代碼為PGP-Cpr1-2；
，其代碼為CPUP-3-OT；
，其代碼為DPUQK-3-F；
，其代碼為CPY-2-O2；
，其代碼為CCY-3-O2；
，其代碼為COY-3-O2；
，其代碼為CCOY-3-O2；
，其代碼為Sb-CpO-O4；
，其代碼為Sc-CpO-O4。
液晶組合物的配方及相應的性能如下表4所示。
液晶組合物的配方及相應的性能如下表5所示。
液晶組合物的配方及相應的性能如下表6所示。
液晶組合物的配方及相應的性能如下表7所示。
液晶組合物的配方及相應的性能如下表8所示。
液晶組合物的配方及相應的性能如下表9所示。
表9：實施例6的液晶組合物的配方及相應的性能
液晶組合物的配方及相應的性能如下表10所示。
表10：實施例7的液晶組合物的配方及相應的性能
液晶組合物的配方及相應的性能如下表13所示。
表13：對比例1的液晶組合物的配方及相應的性能
實施例4與對比例1液晶組合物的組分基本相同，但對比例1液晶組合物中不包含式I所示化合物。實施例4與對比例1同時在-20℃環境放置進行比較，不包含式I所示化合物的對比例1的液晶組合物在放置148小時後出現晶析，而實施例1~7的液晶組合物經過720小時放置仍未出現晶析。
Claims (9)
- 一種液晶組合物，包含：式I所示的化合物；以及一種或多種選自由下述式IIA所示化合物、式IIB所示化合物所組成的族群中的化合物，
、
、
各自獨立的表示
、
、
、
、
、
、
、
各自獨立的表示
、
、
、
、
、
、
或
；以及p表示1、2或3；q表示0或1。
- 如請求項1所述的液晶組合物，更包含一種或多種下述的除式I所示化合物之外的式III所示化合物：
、
各自獨立地表示
或
。
- 如請求項1或2所述的液晶組合物，更包含一種或多種下述的除式IIB所示化合物之外的式IV所示化合物，
、
各自獨立地表示
、
、
、
、
、
、
- 如請求項1或2所述的液晶組合物，更包含一種或多種下述的式V所示化合物，
、
各自獨立地表示
、
、或
。
- 如請求項1或2所述的液晶組合物，更包含一種或多種下述的式VI所示化合物，
表示
、
、或
；以及F1、F2、F3各自獨立地表示H或F，且F2、F3不同時為F。
- 如請求項1或2所述的液晶組合物，更包含一種或多種下述的式VII所示化合物，
、
各自獨立地表示
、
、
、
、
、
、
、
或
；以及s表示1或2；t表示0、1或2。
- 如請求項1或2所述的液晶組合物，更包含一種或多種式VIII所示的化合物，
- 一種液晶顯示元件，其包含請求項1-7中任一項所述的液晶組合物，所述液晶顯示元件為有源矩陣顯示元件或無源矩陣顯示元件。
- 一種液晶顯示器，其包含請求項1-7中任一項所述的液晶組合物，所述液晶顯示器為有源矩陣顯示器或無源矩陣顯示器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GD4A | Issue of patent certificate for granted invention patent |