CN105505404B - 液晶组合物及其显示器件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶组合物及其显示器件。所述液晶组合物包含：一种或多种通式Ⅰ的化合物；一种或多种通式Ⅱ的化合物；一种或多种通式Ⅲ的化合物；以及一种或多种通式Ⅳ的化合物。本发明所提供的液晶组合物，具有合适的光学各向异性、合适的介电各向异性、较高的清亮点、较高的向列相温度上限、较快的响应速度、较好的抗UV稳定性以及较好的高温稳定性，适用于液晶显示器件中，使该液晶显示器件具有快速响应，可靠性高，在恶劣的环境中能够正常工作的特性。

Description

液晶组合物及其显示器件

技术领域

本发明涉及一种液晶组合物，特别涉及一种具有合适的光学各向异性、合适的介电各向异性、较高清亮点、较快的响应速度、较好的抗UV稳定性以及较好的高温稳定性的液晶组合物，以及包含该液晶组合物的液晶显示器件。

背景技术

液晶材料是在一定的温度下，既具有液体的流动性又具有晶体的各向异性的有机棒状小分子化合物的混合物。液晶显示元件是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来进行工作的，目前已经得到广泛的应用。利用液晶材料不同的特性和工作方式，可以将器件设计成各种不同的工作模式，其中常规显示器普遍使用的有TN模式(扭曲向列模式，液晶混合物具有扭曲度约90度的向列型结构)、STN模式(超扭曲向列模式)、SBE模式(超扭曲双折射)、ECB模式(电控双折射)、VA模式(垂直排列)、IPS(面内转换)等，还有很多根据以上各种模式所做出的改进模式。

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。对于有源矩阵寻址的液晶显示器来说，液晶介质还要具有高的电压保持比，以及良好的光、热稳定性。特别地，对于使用在车载类以及其他户外使用的显示器，尤其要具有非常宽的向列相温度范围。

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、低温存储稳定性、抗UV稳定性等性能。

发明内容

发明目的：本发明需要解决的技术问题是提供一种液晶组合物，具有较快的响应速度、较好的抗UV稳定性以及较好的高温稳定性等特性，适用于液晶显示器件中，使该液晶显示器件能快速响应，且在恶劣的环境中能够良好的显示、正常工作。此外，本发明提供的液晶组合物还具有合适的光学各向异性、合适的介电各向异性以及较高的清亮点。

本发明所采取的技术方案是：

一种液晶组合物，所述液晶组合物包含：

一种或多种选自由通式Ⅰ的化合物

一种或多种选自由通式Ⅱ的化合物

一种或多种选自由通式Ⅲ的化合物

以及

一种或多种选自由通式Ⅳ的化合物

其中，

R₁、R₂、R₃、R₄和R₅相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1至5的烷基或烷氧基，或碳原子数为2至5的烯基；

X₁表示-OCF₃或-CF₃；

X₂表示F或-OCF₃；

L₁和L₂相同或不同，各自独立地表示H或F；

和相同或不同，各自独立地表示或所述上一个或更多个H可被F取代；

m表示1或2；

n表示0、1或2。

在本发明的实施方案中，所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的1-30％；所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的1-25％；所述通式Ⅲ的化合物占所述液晶组合物总重量的10-45％；以及所述通式Ⅳ的化合物占所述液晶组合物总重量的35-60％。

在本发明的一些实施方案中，优选所述通式Ⅰ的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

在本发明的一些实施方案中，优选所述通式Ⅱ的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

在本发明的一些实施方案中，优选所述通式Ⅲ的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

其中，

R₃各自独立地表示碳原子数为2至5的烷基。

在本发明的一些实施方案中，优选所述通式Ⅳ的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

其中，

R₄和R₅相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1至5的烷基。

作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅲ-1的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅲ-2的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅲ-3的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅲ-4的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅲ-5的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅲ-6的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅲ-7的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅲ-8的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅲ-9的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅲ-10的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅲ-11的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅳ-1的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅳ-2的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅳ-3的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅳ-4的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅳ-5的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅳ-6的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅳ-7的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅳ-8的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅳ-9的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

作为特别优选方案，特别优选所述通式Ⅳ-10的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

更优地，所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的5-30％；所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的4-20％；所述通式Ⅲ的化合物占所述液晶组合物总重量的10-40％；以及所述通式Ⅳ的化合物占所述液晶组合物总重量的40-55％。

本发明还提供一种液晶显示器，所述液晶显示器包含本发明的所提供的液晶组合物。

本发明采用上述技术方案，和现有技术相比所取得的技术进步有：

本发明所提供的液晶组合物具有合适的光学各向异性、合适的介电各向异性、较高的清亮点、较高的向列相温度上限、较快的响应速度、较好的抗UV稳定性以及较好的高温稳定性，适用于液晶显示器件中，使该液晶显示器件具有快速响应，且在恶劣的环境中能够正常工作的特性。

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。

附图说明

图1是化合物Ⅰ-6的MS图。

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2所列代码表示，则可表达为：nCPUF，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，20℃)

Δε： 介电各向异性(1KHz，25℃)

η： 流动粘度(mm²·s^-1，25℃，除非另有说明)

VHR(初始)： 电压保持率(％)

VHR(UV) 太阳光照射20min后的电压保持率(％)

VHR(150℃)： 150℃劣化1h后测得的电压保持率(％)

τon： 直至达到透过率90％时的时间(ms)

τoff： 直至达到透过率10％切断时的时间(ms)

τ： Ton+Toff(响应时间)(ms)

其中，光学各向异性使用阿贝折光仪在钠光灯(589nm)光源下、20℃测试得；介电测试盒为TN90型，盒厚7μm。

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。

VHR(初始)是使用TOYO6254型液晶物性评价系统测试得；测试温度为60℃，测试电压为5V，测试时间为166.7ms；VHR(150℃)是将液晶在150℃劣化1h后使用TOYO6254型液晶物性评价系统测试得；测试温度为60℃，测试电压为5V，测试时间为166.7ms；VHR(UV)是使用TOYO6254型液晶物性评价系统测试得；测试温度为60℃，测试电压为5V，测试时间为166.7ms，太阳光照时间为20min。

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。

化合物制备例

通式Ⅰ的化合物使用可商业获得的原料，通过suzuki偶联的方法得到，合成路线如下：

其中，R₁表示碳原子数为1至5的烷基。化合物A和化合物B均可通过商业途径获得。

通过上述方法制备得到以下结构式的化合物：

当R₁＝C₂H₅时，通过上述方法得到以下结构式的化合物：

当R₁＝C₃H₇时，通过上述方法得到以下结构式的化合物：

当R₁＝C₄H₉时，通过上述方法得到以下结构式的化合物：

当R₁＝C₅H₁₁时，通过上述方法得到以下结构式的化合物：

表2 化合物液晶性能参数

化合物	Δn	Cp	Δε
				Ⅰ-5	0.20	235	7.3
Ⅰ-6	0.23	252	7.2
				Ⅰ-7	0.22	263	7.0
Ⅰ-8	0.23	281	7.0

化合物Ⅰ-6的MS图见图1。

对照例1

按表3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3 液晶组合物配方及其测试性能

实施例1

按表4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4 液晶组合物配方及其测试性能

由以上实施例1与对照例1可知，在光学各向异性、介电各向异性和清亮点相近的情况下，本发明的液晶组合物具有更低的流动粘度、更快的响应速度，并且在高温和UV光照后具有更高的电压保持率。

对照例2

按表5中所列的各化合物及重量百分数配制成对照例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5 液晶组合物配方及其测试性能

实施例2

按表6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6 液晶组合物配方及其测试性能

由以上实施例2与对照例2可知，在光学各向异性、介电各向异性和清亮点相近的情况下，本发明的液晶组合物具有更低的流动粘度、更快的响应速度，并且在高温和UV光照后具有更高的电压保持率。

对照例3

按表7中所列的各化合物及重量百分数配制成对照例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7 液晶组合物配方及其测试性能

实施例3

按表8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8 液晶组合物配方及其测试性能

由以上实施例3与对照例3可知，在光学各向异性、介电各向异性和清亮点相近的情况下，本发明的液晶组合物具有更低的流动粘度、更快的响应速度，并且在高温和UV光照后具有更高的电压保持率。

对照例4

按表9中所列的各化合物及重量百分数配制成对照例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9 液晶组合物配方及其测试性能

实施例4

按表10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10 液晶组合物配方及其测试性能

由以上实施例4与对照例4可知，在光学各向异性、介电各向异性和清亮点相近的情况下，本发明的液晶组合物具有更低的流动粘度、更快的响应速度，并且在高温和UV光照后具有更高的电压保持率。

对照例5

按表11中所列的各化合物及重量百分数配制成对照例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11 液晶组合物配方及其测试性能

实施例5

按表12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12 液晶组合物配方及其测试性能

由实施例5和对比例5可知，在光学各向异性、介电各向异性和清亮点相近的情况下，本发明的液晶组合物具有更低的流动粘度、更快的响应速度，并且在高温和UV光照后具有更高的电压保持率。

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 (11)

1.一种液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含：

一种或多种选自由通式Ⅰ的化合物

一种或多种选自由通式Ⅱ的化合物

一种或多种选自由通式Ⅲ的化合物

以及

一种或多种选自由通式Ⅳ的化合物

其中，

R₁、R₂、R₃、R₄和R₅相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1至5的烷基或烷氧基，或碳原子数为2至5的烯基；

X₁表示-OCF₃或-CF₃；

X₂表示F或-OCF₃；

L₁和L₂相同或不同，各自独立地表示H或F；

相同或不同，各自独立地表示 所述上一个或更多个H可被F取代；

m表示1或2；

n表示0、1或2。

2.根据权利要求1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1-30％；所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的1-25％；所述通式Ⅲ的化合物占所述液晶组合物总重量的10-45％；以及所述通式Ⅳ的化合物占所述液晶组合物总重量的35-60％。

3.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅰ的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

4.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅱ的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

5.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅲ的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

其中，

R₃各自独立地表示碳原子数为2至5的烷基。

6.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅳ的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

其中，

R₄和R₅相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1至5的烷基。

7.根据权利要求5所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅲ-1的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

所述通式Ⅲ-2的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

所述通式Ⅲ-3的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

所述通式Ⅲ-4的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

所述通式Ⅲ-5的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

所述通式Ⅲ-6的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

所述通式Ⅲ-7的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

所述通式Ⅲ-8的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

所述通式Ⅲ-9的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

所述通式Ⅲ-10的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

并且

所述通式Ⅲ-11的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

8.根据权利要求6所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅳ-1的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

所述通式Ⅳ-2的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

所述通式Ⅳ-3的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

所述通式Ⅳ-4的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

所述通式Ⅳ-5的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

所述通式Ⅳ-6的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

所述通式Ⅳ-7的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

所述通式Ⅳ-8的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

所述通式Ⅳ-9的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

并且

所述通式Ⅳ-10的化合物选自由以下化合物组成的组中一种或多种化合物：

以及

9.根据权利要求1-8任一项所述的液晶组合物，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5-30％；所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的4-20％；所述通式Ⅲ的化合物占所述液晶组合物总重量的10-40％；以及所述通式Ⅳ的化合物占所述液晶组合物总重量的40-55％。

10.根据权利要求9所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含：

占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅱ-1；

占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅰ-1；

占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅳ-10-1；

占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅰ-6；

占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅲ-1-2；

占所述液晶组合物总重量2％的化合物Ⅲ-5-2；

占所述液晶组合物总重量10％的化合物Ⅲ-4-2；

占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅲ-9-2；

占所述液晶组合物总重量10％的化合物Ⅲ-11-1；

占所述液晶组合物总重量10％的化合物Ⅳ-1-1；

占所述液晶组合物总重量8％的化合物Ⅳ-1-3；以及

占所述液晶组合物总重量30％的化合物Ⅳ-2-1；

或者所述的液晶组合物包含：

占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅲ-2-1；

占所述液晶组合物总重量10％的化合物Ⅲ-7-1；

占所述液晶组合物总重量10％的化合物Ⅳ-1-4；

占所述液晶组合物总重量10％的化合物Ⅱ-3；

占所述液晶组合物总重量10％的化合物Ⅱ-2；

占所述液晶组合物总重量10％的化合物Ⅰ-5；

占所述液晶组合物总重量35％的化合物Ⅳ-2-1；

占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅳ-5-1；以及

占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅳ-6-1；

或者所述的液晶组合物包含：

占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅳ-3-2；

占所述液晶组合物总重量10％的化合物Ⅳ-4-2；

占所述液晶组合物总重量10％的化合物Ⅰ-2；

占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅱ-4；

占所述液晶组合物总重量10％的化合物Ⅲ-5-2；

占所述液晶组合物总重量10％的化合物Ⅲ-4-2；

占所述液晶组合物总重量6％的化合物Ⅲ-10-4；

占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅲ-3-2；以及

占所述液晶组合物总重量39％的化合物Ⅳ-2-1；

或者所述的液晶组合物包含：

占所述液晶组合物总重量2％的化合物Ⅰ-3；

占所述液晶组合物总重量10％的化合物Ⅱ-2；

占所述液晶组合物总重量8％的化合物Ⅲ-7-1；

占所述液晶组合物总重量5％的化合物Ⅲ-9-2；

占所述液晶组合物总重量10％的化合物Ⅲ-11-1；

占所述液晶组合物总重量10％的化合物Ⅳ-1-3；

占所述液晶组合物总重量13％的化合物Ⅰ-8；

占所述液晶组合物总重量2％的化合物Ⅲ-6-2；以及

占所述液晶组合物总重量40％的化合物Ⅳ-2-1；

或者所述的液晶组合物包含：

占所述液晶组合物总重量7％的化合物Ⅰ-5；

占所述液晶组合物总重量8％的化合物Ⅰ-6；

占所述液晶组合物总重量7％的化合物Ⅰ-1；

占所述液晶组合物总重量8％的化合物Ⅰ-2；

占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅱ-3；

占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅲ-6-1；

占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅲ-6-2；

占所述液晶组合物总重量3％的化合物Ⅲ-7-1；

占所述液晶组合物总重量4％的化合物Ⅲ-7-2；以及

占所述液晶组合物总重量52％的化合物Ⅳ-2-1。

11.一种液晶显示器，其特征在于，它包含权利要求1-10任一项所述的液晶组合物。