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CN108070387A - 具有高折射率的液晶组合物及其显示器件 - Google Patents

具有高折射率的液晶组合物及其显示器件 Download PDF

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CN108070387A
CN108070387A CN201611030728.4A CN201611030728A CN108070387A CN 108070387 A CN108070387 A CN 108070387A CN 201611030728 A CN201611030728 A CN 201611030728A CN 108070387 A CN108070387 A CN 108070387A
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compounds
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贺笛
韩文明
丁文全
徐海彬
张鹤鸣
章俊强
杨亚非
刘云云
王莉
王立威
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Jiangsu He Cheng Display Technology Co Ltd
Original Assignee
Jiangsu He Cheng Display Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种液晶组合物，包含：以所述液晶组合物总重量计，14‑30％的一种或多种通式Ⅰ的化合物；8‑30％的一种或多种通式Ⅱ的化合物；13‑58％的一种或多种通式Ⅲ的化合物；以及20‑65％的一种或多种通式Ⅳ的化合物。本发明的液晶组合物具有较高延迟量、较高的透过率、较大的光学各向异性、适当的清亮点、较低的旋转粘度以及良好的低温存储稳定性，适用于液晶显示器件中，满足液晶显示器快速响应的需求，保证液晶显示器在恶劣的环境中仍能良好显示。

Description

具有高折射率的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，特别涉及一种具有较高延迟量、较高透过率、较大的光学各向异性、适当的清亮点、较低的旋转粘度、良好的低温存储稳定性以及快响应的液晶组合物。本发明还涉及包含该液晶组合物的液晶显示器件。
背景技术
液晶显示器件是利用液晶材料本身所具备的光学各向异性和介电各向异性来进行工作的，目前已经得到了广泛的应用。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(即扭曲向列模式—液晶化合物具有扭曲约90度的向列型结构)、STN模式(即超扭曲向列模式)、SBE模式(即超扭曲双折射模式)、ECB模式(即电控双折射模式)、VA模式(即垂直排列模式)、IPS模式(即面内转换模式)等，还有很多根据以上各种模式所做的改进模式。工作在TN、STN、SBE模式的器件一般使用正介电各向异性液晶，工作在ECB、VA模式的器件使用负介电各向异性液晶，IPS模式既可使用正介电各向异性液晶，也可使用负介电各向异性液晶。
在低信息量中，一般采用无源方式驱动，但是随着信息量的加大，显示尺寸和显示路数的增多，串扰和对比度降低现象变得严重，因此一般采用有源矩阵(AM)方式驱动，目前较多的采用薄膜晶体管(TFT)来进行驱动。在AM-TFT元件中，TFT开关器件在二维网格中寻址，在处于导通的有限时间内对像素电极进行充值，之后又变成截止状态，直至下一周期中再被寻址。因此，在两个寻址周期之间，不希望像素点上的电压发生改变，否则像素点的透光率会发生改变，导致显示的不稳定。像素点的放电速度取决于电极容量和电极间介电材料的电阻率。因此要求液晶材料有较高的电阻率，同时要求材料有合适的光学双折射值Δn(Δn值一般在0.08-0.10左右)，以及较低的阈值电压，以达到降低的驱动电压，降低功耗的目的；还要求具有较低的粘度，以满足快速响应的需要。这类液晶组合物已经有很多文献报道，例如WO9202597、WO9116398、WO9302153、WO9116399、CN1157005A等。
随着液晶显示技术的发展，新的液晶显示模式的开发，对液晶组合物参数的新的要求也在不断提出。液晶显示器件一方面要求显示效果趋于完美，要求高对比度、快速相应等；一方面也要求适合更多场合下的应用，例如，在低温环境下的可读性，使液晶显示器更适合户外低温下的使用。
组合物的光学各向异性与器件的对比度相关联。为了使液晶显示器件的对比度比最大化，可调节液晶组合物的光学各向异性(Δn)与液晶层的厚度(d)来设计。适当的积值依赖于运作模式的种类。如通常情况下，TN模式的液晶显示器的Δn·d为0.40左右，而IPS模式的液晶显示器的Δn·d为0.35左右。
透过率与Δn·d的关系式如下：
在延迟量(Δn·d)提升的情况下，液晶显示器的透过率也会随之提升。从而可以达到提升透过率的效果。
本申请的液晶组合物在不增加液晶层的厚度的情况下，实现明显高的Δn·d(可达到480左右)，能够显著提升液晶显示器的透过率。同时，本发明的液晶组合物具有较小的旋转粘度，能够满足快速响应需求。例如驱动电压为5.5V，d为3.7um时，液晶显示器的响应速度<8ms。
相应时间与旋转粘度的关系式如下：
从上述公式中可见，在液晶显示层的厚度基本不变的情况下，降低液晶组合物的旋转粘度，能够减少液晶显示器的响应时间，实现液晶显示器快速响应的需求。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种液晶组合物，所述液晶组合物具有较高延迟量、较高的透过率、较大的光学各向异性、适当的清亮点、较低的旋转粘度以及良好的低温存储稳定性，适用于液晶显示器件中，保证了包含本发明液晶组合物的液晶显示器能够满足在不同温度下均能够快速响应的需求。
本发明的另一目的是提供一种液晶组合物，适用于AM-TFT、IPS等显示模式的液晶显示器件中。
本发明的一方面提供一种液晶组合物，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
一种或多种通式Ⅳ的化合物
其中，
R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地表示H、碳原子为1-10的直链或支链的烷基或烷氧基，或碳原子数为2-10的烯基或烯氧基；
各自独立地表示 其中，中一个或多个-CH2-可以被O取代，中一个或多个H可以被F取代；
X表示H或F；
X1表示F或-CH2CH2-CH＝CF2；
X2表示F、-CF3、-OCF3或-OCF2-CF＝CF2；
L1和L2相同或不同，各自独立地表示H或F；
m表示1、2或3；
其中，当m不为1时，可以相同也可以不同。
在本发明的实施方案中，优选所述R1、R2、R3和R5各自独立地表示碳原子为1-7的直链或支链的烷基或烷氧基，或碳原子数为2-7的烯基或烯氧基；更优地，所述R1、R2、R3和R5各自独立地表示碳原子为1-7的直链烷基，或碳原子数为2-7的烯基；最优地，R1、R2、R3和R5优选各自独立地表示碳原子为1-7的直链烷基。所述R4表示H、碳原子为1-7的直链或支链的烷基或烷氧基，或碳原子数为2-7的烯基或烯氧基；更优地，所述R4表示H、碳原子为1-7的直链烷基。优选所述R6表示碳原子为1-7的直链或支链的烷基或烷氧基，或碳原子数为2-7的烯基或烯氧基；更优地，所述R6表示碳原子为1-7的直链烷基，或碳原子数为2-7的烯基。优选所述表示优选所述X2表示F、-CF3或-OCF3。
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14-30％；所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的8-30％；所述通式Ⅲ的化合物占所述液晶组合物总重量的13-58％；以及所述通式Ⅳ的化合物占所述液晶组合物总重量的20-65％。
在本发明的实施方案中，优选所述通式Ⅰ的化合物选自由如下化合物组成的组中的一种或更多种的化合物：
以及
其中，
所述R1A表示碳原子数为1-7的直链或支链的烷基或烷氧基。
在本发明的实施方案中，所述R1A表示碳原子数为1-5的直链烷基。
在本发明的实施方案中，优选所述通式Ⅰ-1的化合物选自由如下化合物组成的组中的一种或更多种的化合物：
以及
在本发明的实施方案中，优选所述通式Ⅰ-2的化合物选自由如下化合物组成的组中的一种或更多种的化合物：
以及
在本发明的实施方案中，优选所述通式Ⅱ的化合物选自由如下化合物组成的组中的一种或更多种的化合物：
以及
特别优选通式Ⅱ的化合物选自由如下化合物：
以及
在本发明的实施方案中，优选所述通式Ⅲ的化合物选自由如下化合物组成的组中的一种或更多种的化合物：
以及
特别优选通式Ⅲ的化合物选自由如下化合物：
以及
在本发明的实施方案中，优选所述通式Ⅳ的化合物选自由如下化合物组成的组中的一种或更多种的化合物：
以及
特别优选通式Ⅳ的化合物选自由如下化合物：
以及
在本发明的实施方案中，所述液晶组合物还可以包含符合通式Ⅴ的一种或多种化合物：
其中，
R7和R8相同或不同，各自独立地表示碳原子为1-10的直链或支链的烷基或烷氧基，或碳原子数为2-10的烯基或烯氧基。
在本发明的实施方案中，优选所述通式Ⅴ的化合物选自由如下化合物组成的组中的一种或更多种的化合物：
以及
在本发明的实施方案中，所述通式V的化合物占所述液晶组合物总重量的0-15％；优选所述通式V的化合物占所述液晶组合物总重量的0-10％；特别优选地所述通式V的化合物占所述液晶组合物总重量的1-10％。
在本发明的实施方案中，优选所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的14-25％；所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的8-20％；所述通式Ⅲ的化合物占所述液晶组合物总重量的14.5-35％；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％。
更优地，所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的14-20％；所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的8.5-16％；所述通式Ⅲ的化合物占所述液晶组合物总重量的14.5-20％；以及所述通式Ⅳ的化合物占所述液晶组合物总重量的45-55％。
所述液晶组合物包含通式Ⅰ、通式Ⅱ和通式Ⅲ的化合物时，可以使得所述液晶组合物具有较高延迟量、较高的透过率、较大的光学各向异性，并且还具有适当高的清亮点，而加入通式Ⅳ和通式Ⅴ的化合物可以保证所述液晶组合物维持较低的旋转粘度以及良好的低温存储稳定性。
本发明另一方面提供一种液晶组合物，还包含本领域技术人员已知和文献中描述的一种或多种添加剂。例如，可以加入0-15％多色染料和/或手性掺杂剂。
如下显示优选加入到根据本发明的混合物中的可能掺杂剂。
以及
在本发明的实施方案中，优选所述掺杂剂占所述液晶组合物总重量的0-5％；更优地，所述掺杂剂占所述液晶组合物总重量的0-1％；特别优选地，所述掺杂剂占所述液晶组合物总重量的0.001-0.8％。
如下提及例如可以加入到根据本发明的混合物中的稳定剂。
优选地，所述稳定剂选自如下所示的稳定剂。
在本发明的实施方案中，优选所述稳定剂占所述液晶组合物总重量的0-5％；更优地，所述稳定剂占所述液晶组合物总重量的0-1％；作为特别优选方案，所述稳定剂占所述液晶组合物总重量的0.001-0.1％。
本发明的再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。
本发明的液晶组合物具有较高延迟量、较高的透过率、较大的光学各向异性、适当的清亮点、较低的旋转粘度以及良好的低温存储稳定性，适用于液晶显示器件中。包含本发明液晶组合物的液晶显示器能够满足在不同温度下均能够快速响应的需求。
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3.7μm。
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，25℃)
Δn·d： 延迟量(mm)
d： 液晶层的厚度(μm)
τ： 响应时间(ms)
γ1： 旋转粘度(mPa*s，在25℃下)
t-30℃： 低温储存时间(在-30℃下)
其中，光学各向异性使用阿贝折光仪在钠光灯(589nm)光源下、25℃测试得。
响应时间是使用DMS505测试仪在25℃下测试得；测试盒为TN左旋型，盒厚3.7μm，驱动电压为5.5V。
γ1使用TOYO6254型液晶物性评价系统测试得到；测试温度为25℃，测试电压为90V。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
按表8中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例6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
从对照例1、实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5和实施例6中液晶组合物的性能测试参数可知，本发明通过各组分之间的协同作用使得所提供的液晶组合物具有明显较高的延迟量、较大的光学各向异性值、较低的旋转粘度以及良好的低温存储稳定性，同时本发明通过大量的实验筛选出包含通式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ化合物的液晶组合物具有适当的清亮点，可靠性好，适用于AM-TFT、IPS等显示模式的液晶显示器中，并且通过大量的富有创造性的实验调整包含通式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ化合物的不同配比保证了包含本发明液晶组合物的液晶显示器能够满足在不同温度下均能够快速响应的需求。

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
一种或多种通式Ⅳ的化合物
其中，
R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地表示H、碳原子为1-10的直链或支链的烷基或烷氧基，或碳原子数为2-10的烯基或烯氧基；
各自独立地表示 其中，中一个或多个-CH2-可以被O取代，中一个或多个H可以被F取代；
X表示H或F；
X1表示F或-CH2CH2-CH＝CF2；
X2表示F、-CF3、-OCF3或-OCF2-CF＝CF2；
L1和L2相同或不同，各自独立地表示H或F；
m表示1、2或3；
其中，当m不为1时，可以相同也可以不同。
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14-30％；所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的8-30％；所述通式Ⅲ的化合物占所述液晶组合物总重量的13-58％；以及所述通式Ⅳ的化合物占所述液晶组合物总重量的20-65％。
3.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅰ的化合物选自由如下化合物组成的组中的一种或更多种的化合物：
以及
其中，
所述R1A表示碳原子数为1-7的直链或支链的烷基或烷氧基。
4.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅱ的化合物选自由如下化合物组成的组中的一种或更多种的化合物：
以及
5.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅲ的化合物选自由如下化合物组成的组中的一种或更多种的化合物：
以及
6.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅳ的化合物选自由如下化合物组成的组中的一种或更多种的化合物：
以及
7.根据权利要求3所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅰ-1的化合物选自由如下化合物组成的组中的一种或更多种的化合物：
以及
并且
所述通式Ⅰ-2的化合物选自由如下化合物组成的组中的一种或更多种的化合物：
以及
8.根据权利要求3-7中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14-25％；所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的8-20％；所述通式Ⅲ的化合物占所述液晶组合物总重量的14.5-35％；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％。
9.根据权利要求8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14-20％；所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的8.5-16％；所述通式Ⅲ的化合物占所述液晶组合物总重量的14.5-20％；以及所述通式Ⅳ的化合物占所述液晶组合物总重量的45-55％。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物还包含一种或多种添加剂。
11.一种液晶显示器件，包含权利要求1-10中任一项所述的液晶组合物。
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