具有高透过率的液晶组合物及其显示器件的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种正介电各向异性的液晶组合物，包含：一种或多种选自通式Ⅰ、通式Ⅱ、通式Ⅲ及其组合的组的化合物作为第一组分；一种或多种选自通式Ⅳ、通式Ⅴ、通式Ⅵ和其组合的组的化合物作为第二组分，其中，第一组分介电各项异性为正性，第二组分介电各项异性为负性，液晶组合物在保持正性IPS液晶的快响应、低驱动电压、较高的清亮点、较低的旋转粘度、合适的光学各向异性以及合适的介电各向异性等优点的同时，还极大地提高液晶显示的透过率，与现有的正介电各项异性的IPS液晶相比，透过率可提高5～20%。本发明还提供了一种包含本发明的液晶组合物具有IPS显示模式的液晶显示器。
【专利说明】具有高透过率的液晶组合物及其显示器件
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种液晶组合物，特别涉及一种电光学目的的用途液晶组合物以及包 含该液晶组合物的液晶显示器，特别涉及包含该液晶组合物有源矩阵寻址的显示器和平面 内切换（IPS)类型的显示器。
【背景技术】
[0002] 液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD)因其体积小、重量轻、功耗低且显示 质量优异而获得了飞速发展，特别在便携式电子信息产品中获得广泛的应用。随着用于便 携式计算机、办公应用、视频应用的液晶屏幕尺寸的增加，为了使液晶显示器能够用于大屏 幕显示并最终替代了阴极射线管的显示器（Cathode Ray Tube，CRT)，还有几个问题需要解 决。如改善视角特性和提高响应速度等。LCD的视角比较窄是指在离开垂直于液晶盒法线 方向观察时，对比度明显下降，对于灰度和彩色显示，视角大时还会发生灰度和彩色反转的 现象，严重影响了 LCD的显示质量。视角问题成为LCD替代CRT技术的一大障碍。
[0003] LCD的视角问题是由液晶的工作原理本身决定的。液晶分子是棒状的，不同的分子 排列方式对应着不同的光学各向异性。入射光和液晶分子夹角越小，双折射率就越小；反之 双折射率就越大。偏离显示屏法线方向以不同的角度入射到液晶盒的光线与液晶分子指向 矢的夹角不同，因此造成不同视角下，有效光程差A n*d不同。而液晶盒的最佳光程差是按 照垂直于盒的法线方向设计的，对于斜入射的光线，最小透射率随夹角的增大而增大，对比 度就会下降。当夹角足够大时，甚至会出现对比度反转的现象。
[0004] 目前，已经提出了很多种解决视角问题的方法如：光学补偿弯曲（Optically Compensated Bend, 0CB)模式、共面转换模式（In-Plane Switching, IPS)、边缘场开关模式 (Free Fall Sensor，FFS)和多畴垂面排列模式（Multi-Domain Vertical Alignment，MVA) 等。
[0005] 它们都有各自的优缺点，多畴垂面排列模式具有高对比度和快速响应的特点，但 是它需要一个双轴补偿膜和两个椭圆偏振片，因此成本较高，OCB模式很难用交流电压来保 持稳定控制，对R、G、B三种单色光的透过率不一样，另外在无场的情况下，液晶盒内的分子 是按平行于基板的方向排列的，为了实现弯曲排列，需在盒上加几秒电压进行预置，然后可 以在较低的电压下维持这种排列方式，这对使用带来不便。共面转换模式仅需要线偏振片 而不需要补偿膜，只是它的响应速度太慢，不能显示快速运动的画面。由于IPS模式和FFS 模式的制作简单并且有很宽的视角，它们成了能够改善视角特性并实现大面积显示的最有 吸引力的办法。
[0006] 上世纪70年代初，已经对均匀排列的和扭曲排列的、向列液晶IPS模式的基本的 电光特性进行了实验性的研究，其特点是一对电极制作在同一基板上，而另一个基板上没 有电极，通过加在这一电极间的横向电场来控制液晶分子的排列，因此也可以称这种模式 为横向场模式。在IPS模式中向列液晶分子在两基板间均匀平行排列，两偏振片正交放置。 IPS模式在不加电场时，入射光被两个正交的偏振片阻断而呈暗态，加电场时液晶分子发生 转动造成延迟，于是有光从两个正交的偏振片漏出，其显示原理如图1所示。
[0007] IPS模式可以使用正性液晶或负性液晶，因为透光率饱和电压随A e的绝对值的 增大而减小，所以正性液晶的透光率饱和电压要比负性液晶的低，并且响应速度更快，但是 负性液晶要比正性液晶的透光率要好些。原因如下图2所示，主要是由于正负液晶在电场 下的转动不同所致。
[0008] 三星电子在2008年2月20日申请的专利CN101270287A曾今公开过一种正负性 液晶混配的方案，但是只是提到在负性液晶中加入正性组分，液晶整体仍然为负性。智索株 式会社在2000年11月21日申请专利JP2002156619A中也曾今公开过一种正负液晶混配 的实验方案，以上两个方案均没有详细提到正性液晶中掺杂少量负性液晶单体对IPS液晶 显示的透过率的提升效果。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的是提供一种应用于IPS模式中的液晶组合物，所述液晶组合物 将一种或者多种负性液晶单体掺杂在正介电各项异性的IPS液晶中，令人惊奇的发现， 通过此种掺杂模式，能够在维持A ￡不变的情况下，增大液晶的￡ //和￡丄，其中 A e = e //_e丄，A e为介电各向异性，e //为平行于分子轴方向上的介电常数，e丄 为垂直于分子轴方向上的介电常数，A e >0的液晶称为正性液晶，A e〈0的液晶称为负性 液晶。
[0010] 根据IPS模式的透过率公式transmittance(透过率)°^ A e / e丄（"OC"表示"反 比例"关系)。通过将上述负性液晶单体掺杂正介电各项异性的IPS液晶中，可以使得到的 液晶组合物在保持正性IPS液晶的快响应，低驱动电压、较高的清亮点、较低的旋转粘度、 合适的光学各向异性以及合适的介电各向异性等优点的同时，还极大地提高液晶显示的透 过率，与现有的正介电各项异性的IPS液晶相比透过率可提高5?20%。
[0011] 为了解决上述问题，本发明提供了一种正介电各向异性的液晶组合物，所述液晶 组合物，包含：
[0012] 一种或多种选自通式I、通式II、通式III及其组合的组的化合物作为第一组分
[0013]
【权利要求】
1. 一种正介电各向异性的液晶组合物，包含： 一种或多种选自通式I、通式II、通式III及其组合的组的化合物作为第一组分
一种或多种选自通式IV、通式V、通式VI和其组合的组的化合物作为第二组分
mmRpRpRjP R1(l相同或不同，各自独立地表示H、碳原子数为1-7的 烷基或烷氧基、碳原子数为1-7的氟代烷基或氟代烷氧基或碳原子数为2-7的烯基或烯氧 基；
Zi、Z2和Z3相同或不同，各自独立的表示单键、-CH=CH-、-coo-、-oco-、-CH 2〇-、-〇CH2-、- ocf2-、-cf2o-、- (ch2) 4-、-c2f4-、-ch2cf2-、-cf=cf-或-ch 2ch2-; 匕4和L9相同或不同，各自独立地表示H、F、Cl、碳原子数为1-7的烷基或烷氧基、碳原 子数为1-5的氟代烷基、碳原子数为1-5的氟代烷氧基、碳原子数为2至5的氟代烯基或碳 原子数为2至5的氟代烯氧基； L" L2、L3、L5、L6、L7、L 8和L10相同或不同，各自独立地表示Η或F ; Ln、L12、L13、L14、L15、L 16、L17 和 L18 相同或不同，各自独立地表示 F、Cl、CN、CH3 或 OCH3 ; m、n、a、b、p、q、s和g相同或不同，各自独立地表示0或1。
2. 根据权利要求1所述正介电各向异性的液晶组合物，其特征在于，所述通式I、通式 II、通式III及其组合的组的化合物组成的第一组分介电各项异性为正性，所述通式IV、通式 V、通式VI和其组合的组的化合物组成的第二组分介电各项异性为负性。
3. 根据权利要求2所述正介电各向异性的液晶组合物，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5-40%，所述通式II的化合物占所述液晶组合物总重量的 15-50%，所述通式III的化合物占所述液晶组合物总重量的20-60%，所述通式IV、通式V、通 式VI和其组合的组的化合物占所述液晶组合物总重量的0-40%。
4. 根据权利要求3所述正介电各向异性的液晶组合物，其特征在于，通式I的化合物 选自由如下化合物组成的组中的一种或多种：
其中， Ri表示Η、碳原子数为1-5的烷基或烷氧基、碳原子数为1-5的氟代烷基或氟代烷氧基 或碳原子数为2-5的烯基或烯氧基。
5.根据权利要求3所述正介电各向异性的液晶组合物，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多种：
其中， R2表示Η、碳原子数为1-5的烷基或烷氧基、碳原子数为1-5的氟代烷基或氟代烷氧基 或碳原子数为2-5的烯基或烯氧基。
6.根据权利要求3所述正介电各向异性的液晶组合物，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多种：
其中， R3和R4相同或不同，各自独立地表示Η、碳原子数为1-5的烷基或烷氧基、碳原子数为 1-5的氟代烷基或氟代烷氧基或碳原子数为2-5的烯基或烯氧基。
7.根据权利要求3所述正介电各向异性的液晶组合物，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多种：
其中， R5和R6相同或不同，各自独立地表示Η、碳原子数为1-5的烷基或烷氧基、碳原子数为 1-5的氟代烷基或氟代烷氧基或碳原子数为2-5的烯基或烯氧基。
8. 根据权利要求3所述正介电各向异性的液晶组合物，其特征在于，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多种：
其中， R7和R8相同或不同，各自独立地表示Η、碳原子数为1-5的烷基或烷氧基、碳原子数为 1-5的氟代烷基或氟代烷氧基或碳原子数为2-5的烯基或烯氧基。
9. 根据权利要求3所述正介电各向异性的液晶组合物，其特征在于，所述通式VI的化 合物选自由如下化合物组成的组中的一种或多种：
其中， R9和R1(l相同或不同，各自独立地表示η、碳原子数为1-5的烷基或烷氧基、碳原子数为 1-5的氟代烷基或氟代烷氧基或碳原子数为2-5的烯基或烯氧基。
10.根据权利要求1-9中任一项所述正介电各向异性的液晶组合物，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多种：
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多种：
所述通式VI的化合物选自由如下化合物组成的组中的一种或多种：
11.根据权利要求10所述正介电各向异性的液晶组合物，其特征在于，所述正介电各 向异性的液晶组合物包含： 占所述液晶组合物总重量5%的化合物III -6-2 ; 占所述液晶组合物总重量2%的化合物II -9-2 ; 占所述液晶组合物总重量4%的化合物II -2-2 ; 占所述液晶组合物总重量10%的化合物IV -4-7 ; 占所述液晶组合物总重量3%的化合物II -1-2 ; 占所述液晶组合物总重量7%的化合物II -1-3 ; 占所述液晶组合物总重量5%的化合物III -3-2 ; 占所述液晶组合物总重量2%的化合物II -3-2 ; 占所述液晶组合物总重量4%的化合物III -7-1 ; 占所述液晶组合物总重量11%的化合物III -3-3 ; 占所述液晶组合物总重量23%的化合物III -1-1 ; 占所述液晶组合物总重量9%的化合物III -3-4 ; 占所述液晶组合物总重量8%的化合物I -1-3 ;以及 占所述液晶组合物总重量7%的化合物I -4-2, 或者所述正介电各向异性的液晶组合物包含： 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2%的化合物II -9-2 ; 占所述液晶组合物总重量4%的化合物II -2-2 ; 占所述液晶组合物总重量15%的化合物V -4-5 ; 占所述液晶组合物总重量9%的化合物II -1-2 ; 占所述液晶组合物总重量7%的化合物II -1-3 ; 占所述液晶组合物总重量3%的化合物III -3-2 ; 占所述液晶组合物总重量5%的化合物II -3-2 ; 占所述液晶组合物总重量2%的化合物III -7-1 ; 占所述液晶组合物总重量11%的化合物III -3-3 ; 占所述液晶组合物总重量18%的化合物III -1-1 ; 占所述液晶组合物总重量9%的化合物III -3-4 ; 占所述液晶组合物总重量6%的化合物I -1-3 ;以及 占所述液晶组合物总重量5%的化合物I -4-2, 或者所述正介电各向异性的液晶组合物包含： 占所述液晶组合物总重量4%的化合物III -5-2 ; 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2%的化合物II -9-2 ; 占所述液晶组合物总重量2%的化合物II -2-2 ; 占所述液晶组合物总重量8. 5%的化合物II -1-2 ; 占所述液晶组合物总重量8%的化合物II -1-3 ; 占所述液晶组合物总重量4%的化合物III -3-2 ; 占所述液晶组合物总重量5%的化合物II -3-2 ; 占所述液晶组合物总重量10%的化合物VI -5-3 ; 占所述液晶组合物总重量7%的化合物III -3-3 ; 占所述液晶组合物总重量24. 5%的化合物III -1-1 ; 占所述液晶组合物总重量10%的化合物III -3-4 ; 占所述液晶组合物总重量9%的化合物I -1-3 ;以及 占所述液晶组合物总重量2%的化合物I -4-2， 或者所述正介电各向异性的液晶组合物包含： 占所述液晶组合物总重量10%的化合物IV -4-7 ; 占所述液晶组合物总重量5%的化合物IV -4-2 ; 占所述液晶组合物总重量3%的化合物II -1-2 ; 占所述液晶组合物总重量2%的化合物II -5-2 ; 占所述液晶组合物总重量6%的化合物II -11-1 ; 占所述液晶组合物总重量3%的化合物II -11-2 ; 占所述液晶组合物总重量6%的化合物II -3-1 ; 占所述液晶组合物总重量7%的化合物II -3-2 ; 占所述液晶组合物总重量4. 5%的化合物III -3-3 ; 占所述液晶组合物总重量24. 5%的化合物III -1-1 ; 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8%的化合物I -1-3 ; 占所述液晶组合物总重量8%的化合物I -4-2 ;以及 占所述液晶组合物总重量8%的化合物I -4-3， 或者所述正介电各向异性的液晶组合物包含： 占所述液晶组合物总重量10%的化合物V -4-5 ; 占所述液晶组合物总重量5%的化合物V -4-6 ; 占所述液晶组合物总重量9%的化合物II -1-2 ; 占所述液晶组合物总重量7. 5%的化合物II -1-3 ; 占所述液晶组合物总重量4%的化合物II -1-5 ; 占所述液晶组合物总重量2%的化合物II -5-2 ; 占所述液晶组合物总重量2%的化合物II -5-1 ; 占所述液晶组合物总重量6%的化合物II -11-1 ; 占所述液晶组合物总重量4%的化合物II -11-2 ; 占所述液晶组合物总重量10%的化合物II -3-2 ; 占所述液晶组合物总重量2%的化合物III -3-3 ; 占所述液晶组合物总重量20. 5%的化合物III -1-1 ; 占所述液晶组合物总重量3%的化合物III -1-2 ; 占所述液晶组合物总重量8%的化合物I -1-3 ; 占所述液晶组合物总重量3%的化合物I -4-2 ;以及 占所述液晶组合物总重量4%的化合物I -4-3。
12. -种具有IPS显示模式的液晶显示器，所述IPS显示模式的液晶显示器包含本发明 的液晶组合物。
【文档编号】C09K19/44GK104293357SQ201310298371
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年7月16日 优先权日:2013年7月16日
【发明者】丁文全, 吴凤, 戴慧娟, 谢磊, 徐海彬, 韩文明, 宋晓龙, 陈昭远 申请人:江苏和成显示科技股份有限公司