一种快响应负性液晶组合物及其应用的制作方法

1.本发明涉及一种快响应负性液晶组合物及其应用，属于液晶显示技术领域。


背景技术：

2.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。但是受液晶材料本身的制约(粘度高)，致使响应时间成为影响高性能显示器的主要因素。
3.负性液晶于上世纪80年代末提出，其主要用于va模式，其主要优点在于对比度高，主要缺点是视角小，响应时间慢。随着显示技术的发展，mva、pva、psva等技术相继出现，解决了响应时间和视角的问题。近年来，随着触摸屏成为移动设备市场主流，ips和ffs类硬屏显示器有着先天的优势，ips和ffs类显示器既可以使用正性液晶，也可以使用负性液晶，由于该类显示器中存在的弯曲电场，正性液晶沿着电场线方向排列，从而导致分子弯曲，以及于透过率下降；负性液晶垂直于电场线方向排列，因而透过率会大幅提升，是目前提升透过率、降低背光功耗最好的方法。但负性液晶存在的响应时间问题是目前遇到的重大难题，利用负性液晶的ffs显示器相对于正性液晶的ffs显示器响应时间慢50％或更多。因此，如何提升负性液晶的响应时间成为目前的核心问题。
4.具体而言，液晶的响应时间受限于液晶的旋转粘度γ1以及弹性常数，降低液晶组合物的旋转粘度和提升弹性常数对于减少液晶显示器的响应时间，提高液晶显示器的响应速度有着显著的效果。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种负性液晶组合物；由于液晶显示器的响应时间取决于(d^2γ1)/keff(d为液晶层厚度，γ1为液晶旋转粘度，keff为有效弹性常数)，因此，降低旋转粘度、降低液晶层厚度和提升弹性常数均可以达到改善响应时间的目的，液晶层厚度取决于液晶显示器的设计；本发明提供的负性液晶组合物具有低的旋转粘度，可有效地降低液晶显示器的响应时间。
6.本发明提供的负性液晶组合物，包括式ⅰ所示化合物中的至少一种、式ⅱ所示化合物中的至少一种、式ⅲ所示化合物中的至少一种和式ⅳ所示化合物中的至少一种，质量百分比组成如下：
7.1～50％式ⅰ所示化合物；1～30％式ⅱ所示化合物；1～35％式ⅲ所示化合物；1～30％式ⅳ所示化合物；
[0008][0009]
式中，r1、r2各自独立地表示1～7个碳原子的烷基、1～7个碳原子的烷氧基或2～7个碳原子的烯基；r3、r4各自独立地表示1～7个碳原子的烷基或1～7个碳原子的烷氧基；r5表示1～7个碳原子的烷基、1～7个碳原子的烷氧基或2～7个碳原子的烯基，r6表示1-7个碳原子的烷基或1～7个碳原子的烷氧基；r7、r8各自独立地表示1～7个碳原子的烷基或1～7个碳原子的烷氧基。
[0010]
所述负性液晶组合物的质量百分比组成为下述1)-3)中任一种：
[0011]
1)10～45％式ⅰ所示化合物；2～28％式ⅱ所示化合物；2～28％式ⅲ所示化合物；2～28％式ⅳ所示化合物；
[0012]
2)15～45％式ⅰ所示化合物；5～25％式ⅱ所示化合物；5～25％式ⅲ所示化合物；5～25％式ⅳ所示化合物；
[0013]
3)25～45％式ⅰ所示化合物；10～25％式ⅱ所示化合物；5～20％式ⅲ所示化合物；5～20％式ⅳ所示化合物。
[0014]
式ⅰ所示化合物含有双环己烷的化合物，具有好的低温溶解性能，优选地，式ⅰ所示化合物选自式ia1-ia12、式ib1-ib14所示化合物中的一种或几种；
[0015][0016]ⅱ所示化合物为含有烯键的联苯类化合物，具有较快的响应速度，优选地，式ⅱ所示化合物选自式ⅱa1
‑ⅱ
a28、式ⅱb1
‑ⅱ
b24所示化合物中的一种或几种；
[0017]
[0018][0019]
式ⅲ所示化合物为含有三环的化合物，具有较高的清亮点，优选地，式ⅲ所示化合物选自式ⅲa1
‑ⅲ
a24、式ⅲb1
‑ⅲ
b24所示化合物中的一种或几种：
[0020][0021][0022]
式ⅳ所示化合物为含有环己烯结构的负介电各向异性化合物，具有大的弹性常
数，优选地，式ⅳ所示化合物选自式ⅳa1
‑ⅳ
a24、式ⅳb1
‑ⅳ
b24所示化合物中的一种或几种：
[0023][0024]
[0025]
本发明负性液晶组合物还包括式
ⅴ
所示化合物中的一种或多种、式ⅵ所示化合物中的一种或多种、和/或式ⅶ所示化合物中的一种或多种；
[0026][0027]
式
ⅴ
中，r9、r
10
各自独立地表示1～7个碳原子的烷基或烷氧基；r
11
、r
12
各自独立地表示1～7个碳原子的烷基、1～7个碳原子的烷氧基或2～7个碳原子的烯基；r
13
、r
14
各自独立地表示1～7个碳原子的烷基或1～7个碳原子的烷氧基；
[0028]
式
ⅴ
所示化合物为负性三联苯类化合物，具有大的介电各向异性，其加入到液晶组合物中有助于配合本发明式i-式iv所示化合物，进一步提高液晶组合物的介电各向异性和光学各向异性，降低液晶组合物的旋转粘度，从而降低液晶显示器的驱动电压，改善液晶显示器的响应时间；式
ⅴ
所示化合物的质量百分含量为0～30％，但不为零，优选为2～28％、5～25％或5～20％，此时更有利于改善液晶显示器的响应时间。
[0029]
式ⅵ所示化合物为三联苯类化合物，具有大的折射率，其加入到液晶组合物中有助于配合本发明式i-式
ⅴ
所示化合物，进一步提高液晶组合物的光学各向异性，降低液晶组合物的旋转粘度，从而降低液晶显示器的驱动电压，改善液晶显示器的响应时间；式ⅵ所示化合物的质量百分含量为0～30％，但不为零，优选为2～28％、5～25％或5～20％，此时更有利于改善液晶显示器的响应时间。
[0030]
式ⅶ所示化合物为四联苯类化合物，具有改善高温信赖性的作用，其加入到液晶组合物中有助于配合本发明式i-式ⅵ所示化合物，进一步提高液晶组合物的高温信赖性；式ⅶ所示化合物的质量百分含量为0～10％，但不为零，优选为0～5％、0～3％或0～1％，此时更有利于改善液晶显示器的响应时间。
[0031]
优选地，式
ⅴ
所示化合物选自式
ⅴ
a1
‑ⅴ
a8、式
ⅴ
b1
‑ⅴ
b16所示化合物中的一种或几种：
[0032][0033]
优选地，式ⅵ所示化合物选自式ⅵa1
‑ⅵ
a16、式ⅵb1
‑ⅵ
b8所示化合物中的一种或几种：
[0034][0035]
优选地，式ⅶ所示化合物选自式
ⅶ‑
1-式
ⅶ‑
8所示化合物中的一种或几种：
[0036][0037]
为确保本发明组合物中各组分之间实现更为显著的协同效应，以有效提高所述液晶材料的综合应用性能，本发明进一步对液晶材料的中各组分的用量进行了优选。
[0038]
本发明负性液晶组合物的质量百分比组成如下：
[0039]
式i所示化合物1～50％；式ii所示化合物1～30％；式ⅲ所示化合物1～30％；式ⅳ所示化合物1～30％；式
ⅴ
所示化合物0～30％；式ⅵ所示化合物0～30％；式ⅶ所示化合物0～5％。
[0040]
本发明负性液晶组合物的质量百分比组成优选为下述1)-10)中任一种：
[0041]
1)式i所示化合物15～40％；式ii所示化合物5～25％；式ⅲ所示化合物5～25％；式ⅳ所示化合物5～25％；
[0042]
2)式i所示化合物25～40％；式ii所示化合物10～25％；式ⅲ所示化合物5～20％；式ⅳ所示化合物5～20％；
[0043]
3)式i所示化合物15～40％；式ii所示化合物5～25％；式ⅲ所示化合物5～25％；式ⅳ所示化合物5～25％；式
ⅴ
所示化合物5～25％；
[0044]
4)式i所示化合物25～40％；式ii所示化合物10～25％；式ⅲ所示化合物5～20％；式ⅳ所示化合物5～20％；式
ⅴ
所示化合物5～20％；
[0045]
5)式i所示化合物15～40％；式ii所示化合物5～25％；式ⅲ所示化合物5～25％；式ⅳ所示化合物5～25％；式
ⅴ
所示化合物5～25％；式ⅶ所示化合物0～3％；
[0046]
6)式i所示化合物25～40％；式ii所示化合物10～25％；式ⅲ所示化合物5～20％；式ⅳ所示化合物5～20％；式
ⅴ
所示化合物5～20％；式ⅶ所示化合物0～1％；
[0047]
7)式i所示化合物15～40％；式ii所示化合物5～25％；式ⅲ所示化合物5～25％；式ⅳ所示化合物5～25％；式
ⅴ
所示化合物5～25％；式ⅵ所示化合物5～25％；
[0048]
8)式i所示化合物25～40％；式ii所示化合物10～25％；式ⅲ所示化合物5～20％；式ⅳ所示化合物5～20％；式
ⅴ
所示化合物5～20％；式ⅵ所示化合物5～20％；
[0049]
9)式i所示化合物15～40％；式ii所示化合物5～25％；式ⅲ所示化合物5～25％；式ⅳ所示化合物5～25％；式
ⅴ
所示化合物5～25％；式ⅵ所示化合物5～25％；式ⅶ所示化合物0～3％；
[0050]
10)式i所示化合物25～40％；式ii所示化合物10～25％；式ⅲ所示化合物5～20％；式ⅳ所示化合物5～20％；式
ⅴ
所示化合物5～20％；式ⅵ所示化合物5～20％；式ⅶ所示化合物0～1％。
[0051]
本发明液晶组合物中式i所示化合物为双环己基结构，具有低的旋转粘度和优良的互溶性特点，是快响应液晶显示必不可少的组分；式ii所示化合物为含有烯键的联苯类化合物，该化合物具有较小的旋转粘度，可有效提高响应速度；式ⅲ所示化合物为含有三环的化合物，该化合物具有较高的清亮点，可有效提升液晶组合物的清亮点；式ⅳ所示化合物为含有环己烯结构的负介电各向异性化合物，该化合物具有大的弹性常数，对提升液晶组合物的弹性常数非常有效；式
ⅴ
所示化合物为含有三联苯的负介电各向异性化合物，该化合物具有大的介电各向异性，对提升液晶组合物的介电各向异性非常有帮助；式ⅵ所示化合物为含有三联苯的化合物，该化合物具有大的折射率，对提高液晶组合物的光学各向异性非常有效；式ⅶ所示化合物为四联苯的化合物，该化合物对改善液晶组合物高温信赖性非常有效。
[0052]
本发明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。
[0053]
本发明液晶组合物具有低旋转粘度、大的弹性常数、良好的低温互溶性以及快的响应速度，可用于多种显示模式的快响应液晶显示，其在va、ips或ffs模式显示器中的使用能明显改善液晶显示器显示效果，尤其适用于ips和ffs模式液晶显示器。
具体实施方式
[0054]
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0055]
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0056]
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(℃)；k
11
、k
22
、k
33
分别代表展曲、扭曲和弯曲弹性常数(pn，25℃)。
[0057]
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。
[0058]
表1液晶化合物的基团结构代码
[0059][0060][0061]
以如下化合物结构为例：
[0062]
表示为：1pgⅰwo4。
[0063]
表示为：vccwo2。
[0064]
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。
[0065]
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。
[0066]
实施例1、
[0067]
表2液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0068][0069]
实施例2、
[0070]
表3液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0071][0072][0073]
实施例3、
[0074]
表4液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0075][0076]
实施例4、
[0077]
表5液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0078][0079][0080]
实施例5、
[0081]
表6液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0082][0083]
实施例6、
[0084]
表7液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0085][0086]
实施例7、
[0087]
表8液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0088][0089]
实施例8、
[0090]
表9液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0091][0092]
实施例9、
[0093]
表10液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0094]
[0095][0096]
实施例10、
[0097]
表11液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0098][0099]
实施例11、
[0100]
表12液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0101]
[0102][0103]
实施例12、
[0104]
表13液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0105][0106]
实施例13、
[0107]
表14液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0108]
[0109][0110]
实施例14、
[0111]
表15液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0112][0113]
实施例15、
[0114]
表16液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0115]
[0116][0117]
实施例16、
[0118]
表17液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0119][0120]
实施例17、
[0121]
表18液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0122]
[0123][0124]
实施例18、
[0125]
表19液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0126][0127]
实施例19、
[0128]
表20液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0129]
[0130][0131]
实施例20、
[0132]
表21液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0133][0134]
实施例21、
[0135]
表22液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0136]
[0137][0138]
实施例22、
[0139]
表23液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0140][0141]
实施例23、
[0142]
表24液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0143]
[0144][0145]
实施例24、
[0146]
表25液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0147][0148]
实施例25、
[0149]
表26液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0150][0151][0152]
实施例26、
[0153]
表27液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0154][0155]
实施例27、
[0156]
表28液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0157][0158]
实施例28、
[0159]
表29液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0160][0161]
对比例1、
[0162]
表30液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数
[0163][0164]
实施例1、实施例3、实施例28与对比例1相比，具有更低的旋转粘度，进而具有更快的响应时间。
[0165]
由以上实施例可知，本发明所提供的液晶组合物具有低的旋转粘度、高电阻率、适合的光学各向异性、良好的低温互溶性、大的弹性常数以及优异的光稳定性和热稳定性，可降低液晶显示器的响应时间，从而解决液晶显示器响应速度慢的问题。因此，本发明所提供的液晶组合物适用于快响应的va、ips及ffs型tft液晶显示装置，尤其适用于ips及ffs液晶显示装置。
[0166]
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，这对本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。