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CN109423302A - 一种具有高透过率的液晶组合物及其应用 - Google Patents

一种具有高透过率的液晶组合物及其应用 Download PDF

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CN109423302A CN201710717758.0A CN201710717758A CN109423302A CN 109423302 A CN109423302 A CN 109423302A CN 201710717758 A CN201710717758 A CN 201710717758A CN 109423302 A CN109423302 A CN 109423302A
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Abstract

本发明涉及一种具有高透过率的液晶组合物及其应用。所述液晶组合物包含如下重量份的组分：(1)、1～30％的通式I所代表的化合物；(2)、3～40％的通式II所代表的化合物；(3)、30～70％的通式III所代表的化合物；(4)、0～30％的通式IV所代表的化合物；(5)、0～30％的通式V所代表的化合物。本发明所提供的液晶组合物有效地降低了液晶组合物的ε||/ε⊥(平行介电与垂直介电的比值)，起到了提升透过率的良好效果。确切地说本发明所提供的液晶组合物具有大的垂直介电，进而具有高的透过率。

Description

一种具有高透过率的液晶组合物及其应用
技术领域
本发明涉及一种液晶组合物，具体地说是一种向列相液晶组合物，确切地说本发明所提供的液晶组合物具有大的垂直介电，更确切地说本发明所提供的液晶组合物具有高的透过率。本发明属于液晶材料及其应用领域。
背景技术
目前，LCD产品技术已经成熟，成功地解决了视角、分辨率、色饱和度和亮度等技术难题，其显示性能已经接近或超过CRT显示器。大尺寸和中小尺寸LCD在各自的领域已逐渐占据平板显示器的主流地位。液晶属于被动发光显示，也就是说，液晶面板起到的是光开关的作用，光线通过液晶面板后透过率为6％左右，为了提升亮度，需要加强背光亮度，进而需要消耗更多的电能用于提升背光亮度。这大大提升了背光的成本。所以提升液晶面板的透过率成为目前液晶显示的难点。
具体而言，对于IPS(面内转换)和FFS(边缘场效应)模式显示器，降低液晶组合物的ε||/ε⊥(平行介电与垂直介电的比值)可有效地提升液晶显示器的透过率。本发明所提供的液晶组合物有效地降低了液晶组合物的ε||/ε⊥，起到了良好提升透过率的效果。
发明内容
本发明所提供的液晶组合物有效地降低了液晶组合物的ε||/ε⊥(平行介电与垂直介电的比值)，起到了提升透过率的良好效果。确切地说本发明所提供的液晶组合物具有大的垂直介电，进而具有高的透过率。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种具有高透过率的液晶组合物，至少包含一种通式I所代表的化合物：
R1代表C1～C12的直链烷基，其中一个或多个不相邻的CH2可以被O、S或CH＝CH所取代；
以及至少一种通式II所代表的化合物：
R2、R3各自独立地代表C1～C12的直链烷基、烷氧基或C2～C12的直链烯基；
环A1代表反式1,4-环己基或1,4-亚苯基；
以及至少一种通式III所代表的化合物：
R4代表C1～C12的直链烷基；R5代表C2～C12的直链烯基；
上述液晶组合物包含如下重量份的组分：
(1)、1～30％的通式I所代表的化合物；
(2)、3～40％的通式II所代表的化合物；
(3)、30～70％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～30％的通式IV所代表的化合物；
(5)、0～30％的通式V所代表的化合物。
本发明提供的通式I所代表的化合物具有大的介电各向异性和大的垂直介电，具体地，通式I所代表的化合物选自IA1～IA6。
优选地，通式I所代表的化合物选自IA2～IA5中的一种或多种；更优选IA3或IA4所代表的化合物。
本发明提供的通式II所代表的化合物含有2，3-二氟苯结构，该结构具有大的垂直介电，具体的，所述通式II所代表的化合物选自如下化合物的一种或多种：
其中，R2各自独立地代表C1～C7的直链烷基，R3各自独立地代表C1～C7的直链烷基或直链烷氧基。
优选的，通式II所代表的化合物选自式IIA1～式IIB24所代表的化合物中的一种或几种：
更优选地，通式II所代表的化合物选自IIA10、IIA14、IIA15、IIB13、IIB14、IIB22中的一种或多种，特别优选IIB13、IIB14、IIB22中的一种或多种。
本发明提供的通式III所代表的化合物双环结构，该结构具有低的旋转粘度，具体的，所述通式III所代表的化合物选自如下化合物中的一种或多种：
其中，R4代表C1～C7的直链烷基。
优选的，通式III所代表的化合物选自式IIIA1～式IIID5所代表的化合物的一种或几种：
更优选地，通式III所代表的化合物选自IIIA2、IIIB2、IIID3中的一种或多种，特别优选IIIA2和/或IIIB2。
优选地，本发明所提供的液晶组合物还可以包含一种或多种通式IV所代表的化合物：
R6代表C1～C12的直链烷基或C2～C12的直链烯基，R7代表C1～C12的直链烷基；环A2代表反式1,4-环己基或1,4-亚苯基；
通式IV所代表的化合物选自式IVA式、IVB所代表的化合物中的一种或多种：
其中，R6代表C2～C7的直链烷基或C2～C7直链烯基；R7代表C1～C7的直链烷基。
优选地，通式IV所代表化合物选自式IVA1～式IVB22结构中的一种或多种：
更优选地，通式IV所代表的化合物选自IVA1、IVA2、IVB12、IVB16中的一种或多种。
本发明所提供的液晶组合物还可以包含一种或多种通式V所代表的液晶化合物：
其中，R8代表C1～C12的直链烷基或C2～C12的直链烯基。
通式V所代表的化合物为F取代三联苯化合物，该类化合物具有大的光学各向异性和较大的介电各向异性和较大的垂直介电，可提升液晶组合物的光学各向异性、介电各向异性和垂直介电，增加液晶组合物低粘度单体使用，降低液晶组合物的旋转粘度，提升液晶组合物的响应时间和透过率。
具体地，通式V所代表的化合物选自VA1～VA7中的一种或多种：
优选地，本发明所提供的通式V的化合物选自VA2、VA3、VA5、VA6中的一种或多种，特别优选VA2和/或VA3所代表的化合物。
优选地，本发明所提供的液晶化合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、2～20％的通式I所代表的化合物；
(2)、5～30％的通式II所代表的化合物；
(3)、35～65％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～25％的通式IV所代表的化合物；
(5)、0～25％的通式V所代表的化合物。
更优选地，本发明所提供的液晶化合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、4～15％的通式I所代表的化合物；
(2)、9～24％的通式II所代表的化合物；
(3)、43～58％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～21％的通式IV所代表的化合物；
(5)、0～21％的通式V所代表的化合物。
优选地，本发明所提供的液晶化合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、2～20％的通式I所代表的化合物；
(2)、5～25％的通式II所代表的化合物；
(3)、38～65％的通式III所代表的化合物；
(4)、5～25％的通式IV所代表的化合物；
(5)、5～20％的通式V所代表的化合物。
更优选地，本发明所提供的液晶化合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、4～15％的通式I所代表的化合物；
(2)、9～20％的通式II所代表的化合物；
(3)、43～58％的通式III所代表的化合物；
(4)、6～21％的通式IV所代表的化合物；
(5)、11～18％的通式V所代表的化合物。
优选地，本发明所提供的液晶化合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、7～9％的通式I所代表的化合物；
(2)、17～24％的通式II所代表的化合物；
(3)、55％的通式III所代表的化合物；
(4)、12～21％的通式IV所代表的化合物。
优选地，本发明所提供的液晶化合物包含以下质量百分比的组分：
(1)、7％的通式I所代表的化合物；
(2)、17～23％的通式II所代表的化合物；
(3)、55～58％的通式III所代表的化合物；
(4)、12～21％的通式V所代表的化合物。
特别优选地，本发明所提供的液晶化合物包含以下质量百分比的组分：
本发明所提供的液晶组合物旨在解决液晶显示器的透过率问题，研究发现增加液晶组合物垂直介电与平行介电的比值可起到提升液晶显示器透过率的效果，添加负性单晶可以达到提升垂直介电的效果，但是负性单晶存在的离子性问题和旋转黏度大的问题，导致液晶显示器响应时间慢、品质下降。令人惊奇的是，本发明所提供的通式I的化合物具有大的垂直介电和介电各向异性，加入液晶组合物后可达到提升垂直介电的作用，降低通式II类化合物使用，提升液晶显示器的透过率，加快响应时间，提升液晶显示器的信赖性。通式I所代表大的化合物介电各向异性及垂直介电如下所示：
本发明所提供的通式I类的化合物含有双氧杂环结构，由于O原子的诱导作用，大幅提升了液晶化合物的垂直介电和介电各向异性，提升液晶组合物的介电各向异性和垂直介电；通式II所代表的化合物具有负介电各向异性，即具有大的垂直介电，加入液晶组合物后大幅提升液晶组合物的垂直介电；通式III所代表的化合物为双环己基烯类单晶化合物，该类化合物具有非常低的旋转粘度，可有效降低液晶组合物的旋转粘度；本发明所提供的液晶组合物通过添加第II类化合物增加液晶组合物的垂直介电，通过I类化合物提升介电各项异性和垂直介电，进而得到具有大的垂直介电的液晶组合物，提升液晶显示器透过率。通过各组分的优化组合，进而得到具有快响应的高透过率的液晶组合物。
本发明所述液晶组合物的制备方法无特殊限制，可采用常规方法将两种或多种化合物混合进行生产，如通过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；或者本发明所述液晶组合物可按照常规的方法制备，如将其中含量较小的组分在较高的温度下溶解在含量较大的主要组分中，或将各所属组分在有机溶剂中溶解，如丙酮、氯仿或甲醇等，然后将溶液混合去除溶剂后得到。
本发明所述液晶组合物具有大的垂直介电常数，进而具有低的平行介电与垂直介电常数的比值，其在IPS或FFS模式显示器中的使用能明显改善液晶显示器的透过率，有效地改善显示效果和降低能耗。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
除非另有说明，本发明中百分比为重量百分比；温度单位为摄氏度；△n代表光学各向异性(25℃)；ε//和ε⊥分别代表平行和垂直介电常数(25℃，1000Hz)；△ε代表介电各向异性(25℃，1000Hz)；γ1代表旋转粘度(mPa.s，25℃)；Cp代表液晶组合物的清亮点(℃)；K11、K22、K33分别代表展曲、扭曲和弯曲弹性常数(pN，25℃)。
以下各实施例中，液晶化合物中基团结构用表1所示代码表示。
表1：液晶化合物的基团结构代码
以如下化合物结构为例：
表示为：4DUQKF
表示为：5CCPUF
以下各实施例中，液晶组合物的制备均采用热溶解方法，包括以下步骤：用天平按重量百分比称量液晶化合物，其中称量加入顺序无特定要求，通常以液晶化合物熔点由高到低的顺序依次称量混合，在60～100℃下加热搅拌使得各组分熔解均匀，再经过滤、旋蒸，最后封装即得目标样品。
以下各实施例中，液晶组合物中各组分的重量百分比及液晶组合物的性能参数见下述表格。
实施例1
表2：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例2
表3：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例3
表4：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例4
表5：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例5
表6：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例6
表7：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例7
表8：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例8
表9：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例9
表10：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例10
表11：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
实施例11
表12：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
对比例1
表13：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
将实施例1与对比例1所得液晶组合物的各性能参数值进行汇总比较，参见表14。
表14：液晶组合物的性能参数比较
经比较可知：与对比例1相比，实施例1提供的液晶组合物具有低的平行介电与垂直介电的比值，所以具有更高的透过率。
对实施例1和对比例1进行透过率模拟得到以下数据表15：
表15：实施例1与对比例1透过率比较
实施例1 对比例1
透过率 0.30336 0.28931
实施例1相对于对比例1的透过率提升5.0％左右。
由以上实施例可知，本发明所提供的液晶组合物具有大的垂直介电，进而具有更低的平行介电与垂直介电的比值，进一步具有更高的透过率。因此，本发明所提供的液晶组合物适用于的IPS或FFS型TFT液晶显示装置，能够明显提升液晶显示器的透过率，降低背光源的能量损失，特别适用于快响应FFS型TV液晶显示器。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种具有高透过率的液晶组合物，其特征在于，包含如下重量份的组分：
(1)、1～30％的通式I所代表的化合物；
(2)、3～40％的通式II所代表的化合物；
(3)、30～70％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～30％的通式IV所代表的化合物；
(5)、0～30％的通式V所代表的化合物；
其中，至少包含一种通式I所代表的化合物：
R1代表C1～C12的直链烷基，其中一个或多个不相邻的CH2可以被O、S或CH＝CH所取代；
以及至少一种通式II所代表的化合物：
R2、R3各自独立地代表C1～C12的直链烷基、烷氧基或C2～C12的直链烯基；
环A1代表反式1,4-环己基或1,4-亚苯基；
以及至少一种通式III所代表的化合物：
R4代表C1～C12的直链烷基；R5代表C2～C12的直链烯基；
所述通式IV所代表的化合物：
R6代表C1～C12的直链烷基或C2～C12的直链烯基，R7代表C1～C12的直链烷基；环A2代表反式1,4-环己基或1,4-亚苯基；
通式V所代表的液晶化合物：
其中，R8代表C1～C12的直链烷基或C2～C12的直链烯基。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，通式I所代表的化合物选自IA1～IA6。
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II所代表的化合物选自如下化合物中的一种或多种：
其中，R2代表C1～C7的直链烷基，R3代表C1～C7的直链烷基或直链烷氧基。
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III所代表的化合物选自如下化合物中的一种或多种：
其中，R4代表C1～C7的直链烷基。
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IV所代表的化合物选自式IVA式、IVB所代表的化合物中的一种或多种：
其中，R6代表C2～C7的直链烷基或C2～C7直链烯基；R7代表C1～C7的直链烷基。
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V所代表的化合物选自VA1～VA7中的一种或多种：
7.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，包含以下质量百分比的组分：
(1)、2～20％的通式I所代表的化合物；
(2)、5～30％的通式II所代表的化合物；
(3)、35～65％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～25％的通式IV所代表的化合物；
(5)、0～25％的通式V所代表的化合物。
8.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，包含以下质量百分比的组分：
(1)、4～15％的通式I所代表的化合物；
(2)、9～24％的通式II所代表的化合物；
(3)、43～58％的通式III所代表的化合物；
(4)、0～21％的通式IV所代表的化合物；
(5)、0～21％的通式V所代表的化合物。
9.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，包含以下质量百分比的组分：
(1)、2～20％的通式I所代表的化合物；
(2)、5～25％的通式II所代表的化合物；
(3)、38～65％的通式III所代表的化合物；
(4)、5～25％的通式IV所代表的化合物；
(5)、5～20％的通式V所代表的化合物。
10.权利要求1-9任一所述液晶组合物在IPS或FFS模式显示器中的应用。
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