CN103361073A

CN103361073A - 液晶组合物及液晶显示器件

Info

Publication number: CN103361073A
Application number: CN2013102562333A
Authority: CN
Inventors: 谢磊; 丁文全; 戴慧娟
Original assignee: Jiangsu Hecheng Display Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Hecheng Display Technology Co Ltd
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2013-10-23

Abstract

本发明提供了一种液晶组合物，所述液晶组合物包含：占所述液晶组合物30-80%的通式Ⅰ的化合物；占所述液晶组合物5-40%的通式Ⅱ的化合物；占所述液晶组合物3-30%的通式Ш的化合物；以及占所述液晶组合物3-35%的通式Ⅳ的化合物。所述液晶组合物具有较小的粘度、较快的响应速度、良好的互溶性、良好的低温稳定性、适当的光学各向异性和介电各向异性等特性。本发明还提供了一种包含所述液晶组合物的液晶显示器件。

Description

液晶组合物及液晶显示器件

技术领域

本发明涉及一种液晶组合物，特别涉及一种具有适当的光学各向异性和介电各向异性、较快的响应速度及良好的低温存储稳定性的液晶组合物及其在液晶显示器件中的应用。

背景技术

液晶材料主要应用于液晶显示器的电介质中，这是因为外加电压可以改变这类物质的光学性能。基于液晶的电光学器件是本领域技术人员极其公知的，并可以包含各种效应。这类器件的实例是具有动态散射的液晶盒、DAP（配向相变形）液晶盒、宾/主型液晶盒、具有扭曲向列结构的TN盒、STN（超扭曲向列）液晶盒、SBE（超双折射效应）液晶盒和OMI（光膜干涉）液晶盒。最常见的显示器基于Schadt-Helfrich效应并具有扭曲向列结构。此外，还存在用于平行于基板和液晶面的电场操作的液晶盒，例如IPS（面内切换）液晶盒。特别的，TN、STN和IPS液晶盒，尤其是TN和IPS液晶盒是本发明的介质的目前具有商业意义的应用领域。

对于液晶显示器来说，具备良好的化学和热稳定性、良好的对电场和电磁辐射的稳定性、适当的光学各向异性、较快的响应速度及较低的阈值电压的液晶化合物与液晶介质是符合目前需求的。由于液晶通常作为多种组分的混合物使用，各组分之间的彼此互溶则显得尤为重要，而依据不同的电池类型和应用领域，液晶必须要满足不同的要求，如电导率、介电各向异性和光学各向异性等，但是在现有技术中显著存在的缺点是较长的响应时间，较低电阻率且操作电压过高等，如EP0673986、DE19528106、DE19528107。另外，低温存储稳定性较差也是现有许多液晶材料的缺陷，如WO9732942A1。

迄今为止公开的具有液晶介相的一系列化合物都不包括满足所有这些方面要求的单体化合物，因此，在液晶材料领域，需要具有改进性能的新型液晶组合物。特别地，对于许多应用类型而言，液晶组合物必须具有合适的宽向列相范围、适当的折射率、介电各向异性、良好的互溶性以及良好的低温存储稳定性。

本发明的目的是提供一种液晶组合物，其具有极性强、粘度小、响应速度快、光学各向异性大、介电各向异性大、良好的互溶性以及良好低温稳定性等特性中的至少一种，该液晶组合物可应用于液晶元件中，使该液晶元件具有响应时间短、可靠性高、低温存储性能好等特性。

发明内容

为了完成上述发明目的，本发明提供一种液晶组合物，包含：

占所述液晶组合物30-80%的通式Ⅰ的化合物：

占所述液晶组合物5-40%的通式Ⅱ的化合物：

占所述液晶组合物3-30%的通式Ш的化合物：

以及

占所述液晶组合物3-35%的通式Ⅳ的化合物：

其中，

R₁、R₂、R₃、R₅和R₆相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-10的烷基或烷氧基，或碳原子数为2-10的烯基或烯氧基；

R₄表示H或碳原子数为1-5的烷基；

环

环和环

相同或不同，各自独立地选自由

和

组成的组，其中，

中的一个或多个H可以彼此独立地被F取代，中一个或多个-CH₂-可以彼此独立地被-O-取代，其前提是氧原子不直接相连；

a表示0、1或2。

本发明所述液晶组合物，还包含：

占所述液晶组合物0-30%的通式Ⅴ的化合物：

其中，

R₇和R₈相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-10的烷基或烷氧基。

上述通式Ⅴ所表示的化合物用作本发明的液晶组合物组分时，可减小液晶组合物的粘度，低温互溶性好，有益于液晶组合物中个各化合物之间的互溶性，并且可提高液晶组合物的向列相上限温度，增加向列相温度范围。

在一些实施方案中，优选所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的35-70%；所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的8-35%；所述通式Ш的化合物占所述液晶组合物总重量的5-25%；所述通式Ⅳ的化合物占所述液晶组合物总重量的5-30%；以及所述通式Ⅴ的化合物占所述液晶组合物总重量的0-25%。

在一些实施方案中，特别优选所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的40-70%；所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的10-35%；所述通式Ш的化合物占所述液晶组合物总重量的5-25%；所述通式Ⅳ的化合物占所述液晶组合物总重量的8-30%；以及所述通式Ⅴ的化合物占所述液晶组合物总重量的8-25%。

在一些实施方案中，所述通式Ⅰ的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或多种的化合物：

以及

其中，

所述R₁选自由碳原子数为1-7的烷基或烷氧基和碳原子数为2-7的烯基或烯氧基组成的组。

在一些实施方案中，所述通式Ⅱ的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

其中，

所述R₂选自由碳原子数为1-7的烷基或烷氧基和碳原子数为2-7的烯基或烯氧基组成的组。

在一些实施方案中，所述通式Ш的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

其中，

所述R₃选自由碳原子数为1-7的烷基或烷氧基和碳原子数为2-7的烯基或烯氧基组成的组。

在一些实施方案中，所述通式Ⅳ的化合物选自由如下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

其中，

所述R₅和R₆选自由碳原子数为1-7的烷基或烷氧基和碳原子数为2-7的烯基或烯氧基组成的组。

在一些实施方案中，所述通式Ⅰ的化合物特别优选自由如下化合物组成的组中的一种或多种：

以及

在一些实施方案中，所述通式Ⅱ的化合物特别优选自由如下化合物组成的组中的一种或多种：

以及

在一些实施方案中，所述通式Ш的化合物特别优选自由如下化合物组成的组中的一种或多种：

以及

在一些实施方案中，所述通式Ⅳ的化合物特别优选自由如下化合物组成的组中的一种或多种：

以及

并且

所述通式Ⅴ的化合物选自由如下化合物组成的组中的一种或多种：

以及

本发明的另一方面提供一种液晶显示器件，所述液晶显示器件包含本发明的液晶组合物。

本发明通过对上述化合物进行组合实验，通过与对照的比较，确定了包括上述液晶组合物的液晶介质，具有较小的粘度、良好的低温稳定性、较快的响应速度、适当的光学各向异性和介电各向异性等特性。

本发明的液晶组合物中使用端基为烯基的化合物，从而增加了液晶的响应速度。端基含有烯烃的单体其刚性更大，所以向列相上限温度更高，不容易和烷基链缠绕在一起，并且能够减少端基为烷基的液晶单体之间缠绕在一起的可能性，能作为各种液晶单体的溶剂，所以和其它液晶的低温互溶性好，且因为刚性的增加，对驱动电压的响应更快，所以可降低液晶的响应时间。

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，所述的响应时间数据的测试选用的盒厚为7μm。

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。

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。

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：扭转粘度（mPa*s，在25℃下）

η：流动粘度（mPa*s，25℃，除非另有说明）

其中，折射率各向异性使用阿贝折光仪在钠光灯（589nm）光源下、25℃测试得；介电测试盒为TN90型，盒厚7μm。

在以下的实施例中，所采用的各成分均由本申请的发明人按照公知的方法，或者通过商业途径获得，也可以藉由适当组合有机合成化学中的方法来进行合成。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。关于向起始原料中引入目标末端基团、环结构及结合基团的方法，记载在有机合成（Organic Syntheses，John Wiley&Sons，Inc）、有机反应（Organic Reactions，John Wiley&Sons，Inc）、综合有机合成（Comprehensive Organic Synthesis，Pergamon Press）、新实验化学讲座（丸善株式会社）等出版物中。

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。

表2所列是对照例液晶组合物的成分、配比及填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试的测试结果，以便于与说明本发明液晶组合物进行性能对比。

对照例1

按表2中所列的各化合物及重量百分数配制成对照例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

实施例6

将上述对比例1、实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和实施例5的液晶组合物分别灌入扭转向列型液晶池（TN）中，在-40℃条件下存储，其结果如下表所示：

表8数据记录

试验编号	对比例1	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
							温度（℃）	40	40	40	40	40	40
存储时间（天）	8	15	15	15	15	15
							晶析状况	晶析	无晶析	无晶析	无晶析	无晶析	无晶析

附注：该结果为池间隙为7μm的扭转向列型液晶池（TN）观察结果。

实施例7

将上述对比例1、实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和实施例5的液晶组合物分别灌入7mL取样瓶中，在-30℃条件下存储，其结果如下表所示：

表9数据记录

试验编号	对比例1	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
							温度（℃）	30	30	30	30	30	30
存储时间（天）	6	15	15	15	15	15
							晶析状况	晶析	无晶析	无晶析	无晶析	无晶析	无晶析

附注：对比例1的液晶瓶放置在-40℃条件下6天呈现大面积白色块状结晶，不可流动，结晶程度超过1/2。实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和实施例5的液晶组合物均无晶析，流动性好，较为透明。

参照对比例1，从以上实施例1、2、3和4的测试数据可见，本发明所提供液晶组合物具有较小的粘度、合适的介电各向异性、适当高的折射率各向异性、适当高的清亮点，以及突出的低温存储性能，其优点在于响应速度快、具有良好的显示效果及低温存储稳定性，适用于液晶显示器件中。

Claims

1.一种液晶组合物，包含：