液晶组合物及其显示器件的制作方法

文档序号:11106765阅读:687来源:国知局

本发明涉及一种液晶组合物,特别涉及一种具有较宽的向列相温度范围、较大的光学各向异性、较大的介电各向异性、较高的清亮点,较低的粘度以及低的阈值电压等特性的液晶组合物,以及包括该液晶组合物的液晶显示器件。



背景技术:

液晶材料主要应用于液晶显示器的电介质中,这是因为外加电压可以改变这类物质的光学性能。基于液晶的电光学器件是本领域技术人员极其公知的,并可以包含各种效应。这类器件的实例是具有动态散射的液晶盒、DAP(配向相变形)液晶盒、宾/主型液晶盒、具有扭曲向列结构的TN盒、STN(超扭曲向列)液晶盒、SBE(超双折射效应)液晶盒和OMI(光膜干涉)液晶盒。最常见的显示器基于Schadt-Helfrich效应并具有扭曲向列结构。此外,还存在用于平行于基板和液晶面的电场操作的液晶盒,例如IPS(面内切换)液晶盒。特别的,TN、STN和IPS液晶盒,尤其是IPS液晶盒是本发明的液晶组合物目前具有商业意义的应用领域。

上世纪70年代初,已经对均匀排列的、扭曲排列的以及向列液晶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。

由于IPS模式制作简单并且有很宽的视角,从而使得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。

共面转换模式(即IPS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。因此相对于传统的TN-TFT类型显示模式,IPS类型显示用液晶需求更快的响应速度。

IPS模式的响应速度除了跟旋转粘度有关,还跟盒厚有关。

以下是IPS模式的响应速度公式:

而延迟量△nd是固定的,通过增大Δn就能实现降低盒厚,从而大大加快响应速度。

另外,对于应用于手机,平板,笔记本的IPS液晶,增大介电各向异性可以降低它的驱动电压,达到省电、低功耗的目的。

然而,基于液晶混晶调制的复杂性,从液晶组合物材料调制的角度来考虑,材料的各方面性能(低的光学各向异性值,高的介电各向异性值,高的电阻率,低的旋转粘度,低的熔点,高的清亮点,良好的热稳定性和紫外稳定性等)之间是相互牵制的,提高一方面的性能往往伴随着另一方面性能的降低,调制各方面性能都合适的液晶组合物往往非常困难。

因此,亟需一种液晶组合物,该液晶组合物需要具有低的旋转粘度,大的光学各向异性、较大的介电各向异性,从而降低盒厚和电压,实现快响应速度以及低功耗的目的。



技术实现要素:

本发明的发明目的是提供一种液晶组合物,具有较宽的向列相温度范围、较大的光学各向异性、大的介电各向异性、较高的清亮点,较低的粘度以及低的阈值电压的特性。包括本发明液晶组合物的显示器具有快速响应以及优越的省电性能。

为达到上述目的,本发明所采取的技术方案是:

提供一种液晶组合物,所述液晶组合物包括:

占所述液晶组合物总重量5-20%的第一组分,所述第一组分是一种或多种通式Ⅰ的化合物

占所述液晶组合物总重量10-25%的第二组分,所述第二组分是一种或多种选自由通式Ⅱ-1和/或通式Ⅱ-2的化合物组成的组的化合物:

占所述液晶组合物总重量10-45%的第三组分,所述第三组分是一种或多种通式Ⅲ的化合物

占所述液晶组合物总重量1-15%的第四组分,所述第四组分是一种或多种通式Ⅳ的化合物

以及

占所述液晶组合物总重量10-30%的第五组分,所述第五组分是一种或多种通式Ⅴ的化合物

其中,

R1、R2、R3、R5和R6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;

R4表示H、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;

表示或其中所述上一个或更多个H可被F取代;

和相同或不同,各自独立地表示或

X1表示碳原子数为1至5的烷基或卤素;

X2表示卤素或-OCF3

L1和L2相同或不同,各自独立地表示H或F;

Z1表示-CH2CH2-或单键;

m表示0或1;

n表示1或2,当n为2时,可相同或不同。

在一些实施方案中,R4表示H或碳原子数为1至5的烷基或烷氧基。

在一些实施方案中,各自独立地表示或

在一些实施方案中,表示或

在一些实施方案中,表示或

在一些实施方案中,表示

在一些实施方案中,表示或

在一些实施方案中,优选地,X1表示碳原子数为2至5的烷基或F。

在一些实施方案中,本发明所述液晶组合物还包括占所述液晶组合物总重量10-50%的第六组分,所述第六组分是一种或多种通式Ⅵ的化合物:

其中,

R7和R8相同或不同,各自独立地表示碳原子数为1-5的烷基或烷氧基,或碳原子数为2-5的烯基;

和相同或不同,各自独立地表示或

Z2表示-COO-或单键;

p表示0、1或2。

在一些实施方案中,R7表示碳原子数为1-5的烷基或烷氧基,或碳原子数为2-3的烯基。在一些实施方案中,优选地,R7表示碳原子数为1-5的烷基或烷氧基,或乙烯基。

在一些实施方案中,表示或

在一些实施方案中,Z2表示单键。

在一些实施方案中,表示或

在本发明的一些实施方案中,优选所述第一组分占所述液晶组合物总重量的6-18%;所述第二组分占所述液晶组合物总重量的11-22%;所述第三组分化合物占所述液晶组合物总重量的3-12%;所述第四组分占所述液晶组合物总重量的3-12%;所述第五组分占所述液晶组合物总重量的10-26%;以及所述第六组分占所述液晶组合物总重量的10-37%。

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅰ的化合物选自以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅱ-1的化合物选自由以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅱ-2的化合物选自由以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅲ的化合物选自以下化合物组成的组:

以及

在一些实施方案中,特别优选地,所述通式Ⅲ的化合物选自由化合物Ⅲ-1、Ⅲ-3、Ⅲ-4、Ⅲ-5、Ⅲ-6、Ⅲ-8、Ⅲ-10和Ⅲ-11组成的组中一种或更多种化合物。

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅳ的化合物选自以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅴ的化合物选自以下化合物组成的组:

以及

在一些实施方案中,特别优选地,所述通式Ⅴ的化合物选自由通式Ⅴ-1、Ⅴ-4、Ⅴ-5、Ⅴ-6、Ⅴ-7、Ⅴ-8、Ⅴ-9、Ⅴ-10和Ⅴ-11的化合物组成的组。

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅵ的化合物选自由以下化合物组成的组:

以及

在一些实施方案中,特别优选地,所述通式Ⅵ的化合物选自由通式Ⅵ-1、Ⅵ-2、Ⅵ-3、Ⅵ-4和Ⅵ-6的化合物组成的组。

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅲ-1的化合物选自由以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅲ-2的化合物选自由以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅲ-3的化合物选自由以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅲ-4的化合物选自由以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅲ-5的化合物选自由以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅲ-6的化合物选自由以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅲ-7的化合物选自由以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅲ-8的化合物选自由以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅲ-9的化合物选自由以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅲ-10的化合物选自由以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅲ-11的化合物选自由以下化合物组成的组:

以及

作为特别优选的技术方案,所述通式Ⅲ的化合物选自由以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅴ-1的化合物选自以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅴ-2的化合物选自以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅴ-3的化合物选自以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅴ-4的化合物选自以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅴ-5的化合物选自以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅴ-6的化合物选自以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅴ-7的化合物选自以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅴ-8的化合物选自以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅴ-9的化合物选自以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅴ-10的化合物选自以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅴ-11的化合物选自以下化合物组成的组:

以及

作为特别优选的技术方案,所述通式Ⅴ的化合物选自以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅵ-1的化合物选自以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅵ-2的化合物选自以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅵ-3的化合物选自以下化合物组成的组

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅵ-4的化合物选自以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅵ-5的化合物选自以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅵ-6的化合物选自以下化合物组成的组:

以及

在本发明的一些实施方案中,所述通式Ⅵ-7的化合物选自以下化合物组成的组:

以及

作为特别优选的技术方案,所述通式Ⅵ的化合物选自以下化合物组成的组:

本发明还提供一种液晶显示器件,所述液晶显示器件包括本发明所提供的液晶组合物。

通过采用上述技术方案,与现有技术相比,本发明所提供的液晶组合物具有较宽的向列相温度范围、较大的光学各向异性、较高的介电各向异性、较高的清亮点、低的阈值电压以及低粘度等特性。本发明的液晶组合物适用于液晶显示器件中,使该液晶显示器件具有快速响应以及优越的省电性能。

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。

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(液晶从向列相到各相同性相转变温度)

Δn: 光学各向异性(589nm,25℃)

Δε: 介电常数各向异性(1KHz,25℃)

Vth: 阈值电压(1KHZ,25℃,TN90)

VHR(初始): 电压保持率(%)

γ1: 扭转粘度(mPa*s,在25℃下)

其中,折射率各向异性是使用阿贝折光仪在钠光灯(589nm)光源下、于25℃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。

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。

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

对照例2

按表3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3液晶组合物配方及其测试性能

对照例3

按表4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4液晶组合物配方及其测试性能

实施例1

按表5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

实施例3

按表7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7液晶组合物配方及其测试性能

实施例4

按表8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8液晶组合物配方及其测试性能

实施例5

按表9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9液晶组合物配方及其测试性能

实施例6

按表10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10液晶组合物配方及其测试性能

实施例7

按表11中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例7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

从以上实施例数据可知,本发明所提供的液晶组合物具有较大的光学各向异性、较大的介电各向异性、较高的清亮点,较低的粘度以及低的阈值电压的特性,可适用于液晶显示器中,满足液晶显示器低功耗的性能要求,尤其适用于快速响应的IPS显示模式。

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。

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