CN104593007B - 液晶组合物及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶组合物及液晶组合物在液晶显示中的应用。该液晶组合物具有正的介电各项异性，本发明提供的液晶组合物性能优异，此液晶组合物折射率高于0.080且小于0.130的性能，且适宜不同盒厚快速响应的液晶面板，本发明的组合物在液晶显示中具有广阔的应用前景和应用价值，特别适用快速响应、高显示画面的有源矩阵TN‑TFT，IPS‑TFT,FFS‑TFT显示器。本发明提供的液晶组合物由以下液晶化合物组成：

Description

液晶组合物及其应用

技术领域

本发明涉及液晶显示领域，具体涉及一种液晶组合物及其应用。

技术背景

目前，液晶化合物的应用范围拓展的越来越广，其可应用于多种类型的显示器、电光器件、传感器等中。用于上述显示领域的液晶化合物的种类繁多，其中向列相液晶应用最为广泛。向列相液晶已经应用在无源TN、STN矩阵显示器和具有TFT有源矩阵的系统中。

对于薄膜晶体管技术(TFT-LCD)应用领域，近年来市场虽然已经非常巨大，技术也逐渐成熟，但人们对显示技术的要求也在不断的提高，尤其是在实现快速响应方面，以及高显示画面方面。液晶材料作为液晶显示器重要的光电子材料之一，对改善液晶显示器的性能发挥重要的作用。

作为液晶材料，需要具有良好的化学和热稳定性以及对电场和电磁辐射的稳定性。而作为薄膜晶体管技术(TFT-LCD)用液晶材料，不仅需要具有如上稳定性外，还应具有较宽的向列相温度范围、合适的双折射率各向异性、非常高的电阻率、良好的抗紫外线性能、高电荷保持率等性能。

随着薄膜晶体管液晶显示屏技术的成熟，大尺寸液晶显示器近几年得到了迅猛发展，具备超高清(UHD)分辨率超大尺寸的产品层出不穷。TFT-LCD行业逐渐走向更高世代。对高分辨率产品来说，随着PPI的增加像素尺寸减小，面板的开口率急剧减小，此时为了确保面板的亮度需要增加背光亮度或者背光数量，但这会大幅增加面板的功耗。所以对高分辨率产品来说，为了降低功耗，必须研究提高开口率的方法或技术。对于动态画面显示应用，消除显示画面残影和拖尾，要求液晶具有很快的响应速度，因此要求液晶具有高折射率、高有序度，从而具有低盒厚，快速响应，高PPI，高品质显示画面。

发明内容

本发明的目的是提供一种正介电液晶组合物，具有高电荷保持率、响应时间快、高有序度，此类单体液晶合成工艺较易，同时成本低。

为了实现本发明的目的，本发明提供一种不同范围的正介电液晶组合物，宽的向列相范围，较宽的光学各向异性(25℃条件折射率大于等于0.0800小于等于0.130)。

本发明提供了一种液晶组合物，包含组分A和组分B，所述组分A由式Ⅰ所示化合物中的一种或多种化合物组成，所述组分B由式Ⅱ和/或式Ⅲ所示化合物中的一种或多种化合物组成，

其中

R₁、R₂、R₃、R₄各自独立地表示F、Cl、OCF₃、CF₃、CN、H、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；

R₀、R₅表示H或碳原子数为1-5的烷基；

L₁、L₂、L₃、L₄各自独立地表示氢、氟或氯，且所述L₃、L₄同时表示氢时，所述R₂表示F、Cl、OCF₃、CF₃、CN、H、或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；

Z₁、Z₂各自独立地表单键、-CH₂-、-CH₂-CH₂-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-CF₂O-、-OCH₂-、-CH₂O-、-OCF₂-、-CF₂CH₂-、-CH₂CF₂-、-C₂F₄-或-CF＝CF-；

Z₄、Z₅各自独立地表单键、-CH₂-、-CH₂-CH₂-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-OCH₂-、-CH₂O-、-CF₂CH₂-、-CH₂CF₂-、-C₂F₄-或-CF＝CF-；

n、m、l、p、k、o、q各自独立地表示0、1或2；

环A₁、环A₂、环A₃、环A₄、环A₅、环A₆各自独立地表示单键或亚苯基、氟取代的亚苯基、亚环己基或亚环己基中一个或两个不相连的-CH₂-被-O-取代所形成的基团中的一个或多个基团。

式Ⅰ所示化合物分子结构较小，因而具有好的互溶性，此类液晶分子在两环类液晶分子中具有较大的折射率，故在开发大折射率的液晶组合物时具有很大的优势。式Ⅱ、式Ⅲ所示化合物具有较好的介电常数，能有效的降低阈值电压，改善面板的驱动电压，可以为液晶使用在不同的领域提供有效的、广泛的空间，如液晶面板应用于要求驱动电压低节省电能的手机类，驱动电压可以略有提高的车载类，同时可以应用于驱动电压方便取用的电视类和桌上型显示器类，此类液晶面板的驱动电压较高。

所述式Ⅱ所示化合物优选为如下式Ⅱ-1至Ⅱ-16所示化合物：

所述式Ⅱ-1至Ⅱ-16中R₀、R₁各自独立地表示F、Cl、OCF₃、CF₃、CN、H、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；(F)各自独立地表示F或H。

所述式Ⅲ所示化合物优选为如下式Ⅲ-1至Ⅲ-33所示化合物：

所述式Ⅲ-1至Ⅲ-33中R₀、R₂各自独立地表示F、Cl、OCF₃、CF₃、CN、H、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；(F)各自独立地表示F或H。

本发明所提供的液晶组合物中，所述组分A的重量百分含量优选为1.0％-90.0％，所述组分B的重量百分含量优选为10.0％-99.0％。

本发明所提供的液晶组合物如应用于FFS-TFT、IPS-TFT中，不需要添加旋光性物质；所述液晶组合物如应用于TN-TFT，以及无源驱动显示中，需添加重量比为所述通式I-Ⅳ所示的化合物的重量之和最多1％的旋光性化合物。

本发明所提供的液晶组合物可以应用于液晶显示元件和液晶显示器中。

本发明还提供了一种液晶显示器，所述液晶显示器包含上述任一所述的液晶组合物。

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。

通过本发明得到的向列相型液晶组合物性能优异，具有不同的电压，高的电阻率及电压保持率，较高折射率，较大K值的性能特点。通过对各个组分含量的调整，本发明所述的向列相型液晶组合物可以具有不同阈值电压和双折射特性，可以做成客户通常所用的各个体系，便于在不同液晶盒厚和不同驱动电压下使用。同时，实施例中液晶混合物还表现出较大K值、快响应时间、较大的光学各向异性和不同大小范围的介电各向异性，因此可应具有有源矩阵寻址的光电显示器，同时也可应用在非有源矩阵的显示器和显示元件中。

本发明的液晶组合物，可以用于有源矩阵显示器，优选通过薄膜晶体管(TFT)的矩阵寻址，特别适用于制造快速响应的有源矩阵TN-TFT，IPS-TFT液晶显示元件和液晶显示器，也属于本发明的保护范围。

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。

△n为光学各向异性，测试条件为，589nm，25℃。

△ε为介电各向异性，△ε＝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；5.2微米TN左旋盒。

τ：响应时间[ms]，的测试仪器为DMS-501，测试条件为25±0.5℃，测试盒4.0微米TN左旋盒。

V₁₀为液晶的光学阈值电压[v]，V₉₀为液晶的饱和电压值[v]，测试条件为5.2微米TN左旋盒，25℃。

具体实施列

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。

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。同时将其填充于液晶显示器两基板间进行性能测试，下面显示了各液晶组合物的组成和其性能参数测试结果。

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：

实施列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：

实施列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：

实施列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：

本发明涉及组合物具有较大的光学各向异性Δn，较低的阈值电压，较好的有序度，可以实现液晶显示的快速响应。

Claims (6)

1.一种液晶组合物，其特征在于：所述液晶组合物包含组分A和组分B，所述组分A由式Ⅰ所示化合物中的一种或多种化合物组成，所述组分B由一种或多种式Ⅱ和一种或多种式Ⅲ所示化合物组成，

其中

R₁、R₂、R₃、R₄各自独立地表示F、Cl、OCF₃、CF₃、CN、H、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；

R₀、R₅表示H或碳原子数为1-5的烷基；

L₁、L₂、L₃、L₄各自独立地表示氢、氟或氯，且所述L₃、L₄同时表示氢时，所述R₂表示F、Cl、OCF₃、CF₃、CN、H、或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；

Z₁、Z₂各自独立地表单键、-CH₂-、-CH₂-CH₂-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-CF₂O-、-OCH₂-、-CH₂O-、-OCF₂-、-CF₂CH₂-、-CH₂CF₂-、-C₂F₄-或-CF＝CF-；

Z₄、Z₅各自独立地表单键、-CH₂-、-CH₂-CH₂-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-OCH₂-、-CH₂O-、-CF₂CH₂-、-CH₂CF₂-、-C₂F₄-或-CF＝CF-；

p、k、q各自独立地表示0、1或2；

m、l、o表示1；

n表示1或2；

环A₁、环A₂、环A₃、环A₄、环A₅、环A₆各自独立地表示亚苯基、氟取代的亚苯基、亚环己基或亚环己基中一个或两个不相连的-CH₂-被-O-取代所形成的基团中的一个或多个基团；

所述组分A的重量百分含量为1.0％-90.0％，所述组分B的重量百分含量为10.0％-99.0％。

2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于：所述式Ⅱ所示化合物为如下式Ⅱ-1至Ⅱ-16所示化合物：

所述式Ⅱ-1至Ⅱ-16中，

R₀各自独立地表示H或碳原子数为1-5的烷基；

R₁各自独立地表示F、Cl、OCF₃、CF₃、CN、H、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；

(F)各自独立地表示F或H。

3.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，其特征在于：所述式Ⅲ所示化合物为如下式Ⅲ-1至Ⅲ-33所示化合物：

所述式Ⅲ-1至Ⅲ-33中R₀表示H或碳原子数为1-5的烷基；

R₂表示F、Cl、OCF₃、CF₃、CN、H、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；(F)各自独立地表示F或H。

4.根据权利要求1-2中任一所述的液晶组合物，其特征在于：所述液晶组合物应用于FFS-TFT、IPS-TFT中，不需要添加旋光性物质；所述液晶组合物应用于TN-TFT，以及无源驱动显示中，需添加重量比为所述通式I-Ⅲ所示的化合物的重量之和最多1％的旋光性化合物。

5.权利要求1-4中任一所述的液晶组合物在液晶显示元件和液晶显示器中的应用。

6.一种液晶显示器，其特征在于：所述液晶显示器包含权利要求1-5中任一所述的液晶组合物。