背景技术
对于液晶显示元件来讲,根据液晶的显示模式分为PC(phasechange,相变)、TN(twistnematic,扭曲向列)、STN(supertwistednematic,超扭曲向列)、ECB(electricallycontrolledbirefringence,电控双折射)、OCB(opticallycompensatedbend,光学补偿弯曲)、IPS(in-planeswitching,共面转变)、VA(verticalalignment,垂直配向)等类型。根据元件的驱动方式分为PM(passivematrix,被动矩阵)型和AM(activematrix,主动矩阵)型。PM分为静态(static)和多路(multiplex)等类型。AM分为TFT(thinfilmtransistor,薄膜晶体管)、MIM(metalinsulatormetal,金属-绝缘层-金属)等类型。TFT的类型有非晶硅(amorphoussilicon)和多晶硅(polycrystalsilicon)。后者根据制造工艺分为高温型和低温型。液晶显示元件根据光源的类型分为利用自然光的反射型、利用背光的透过型、以及利用自然光和背光两种光源的半透过型。
表1.组合物与AM元件的一般特性
| NO. |
组合物的一般特性 |
AM元件的一般特性 |
| 1 |
向列相的温度范围广 |
可使用的温度范围广 |
| 2 |
粘度小 |
响应时间短 |
| 3 |
光学各向异性适当 |
对比度大 |
| 4 |
正或负性介电常数各向异性大 |
临界电压低,消耗电力小,对比度大 |
| 5 |
电阻率大 |
电压保持率大,对比度大 |
| 6 |
对紫外线及热稳定 |
寿命长 |
液晶材料需要具有适当高的介电各向异性、光学各向异性以及良好的低温稳定性。此外,液晶材料还应当具有低旋转粘度和短响应时间,低阈值电压和高对比度。根据市售的液晶显示元件来进一步说明组合物的各项性能指标。向列相的温度范围与元件的工作温度范围相关联,熔点越低,清亮点越高,则液晶的向列相温度范围越宽。向列相的上限温度(即升高到清亮点的温度,Cp)较好的是大于等于70℃,并且向列相的下限温度(即降低到熔点的温度,t-40℃)较好的是小于等于-10℃。组合物的旋转粘度与元件的响应时间相关联。为了在元件中显示动画,较好的是元件的响应时间短。因此,较好的是组合物的旋转粘度小,而更好的是温度低时组合物的旋转粘度小。
向列相的温度范围与使用液晶显示元件的温度范围有关,含有向列相的温度范围广的液晶组合物的液晶显示元件,其作为液晶显示元件能够扩大使用的温度范围。
含有介电各向异性的绝对值大的液晶组合物的液晶显示元件能够降低基础电压值、降低驱动电压,并能进一步降低消耗电功率。
含有旋转粘度小的液晶组合物的液晶显示元件能够缩短回应时间。当液晶显示元件的回应时间短时,可适用于动画显示。另外,向液晶显示元件的液晶盒内注入液晶组合物时,可缩短注入时间,能够提高作业性。
在现有液晶组合物中,能够得到较优的特性,但是该种类化合物向列相温度范围不够宽、清亮点较低、旋转粘度较高、光学各向异性不够大、介电各向异性不够大、低温稳定性差、电压保持率低,对混合成具有较大光学各向异性、适宜介电各向异性、较好稳定性以及较好对比度的组合物帮助不大,直接导致包含其的液晶显示元件对比度低、响应速度慢等不良后果
因此,需要一种液晶组合物,其具有较宽的向列相温度范围;较高的清亮点;低的旋转粘度;适当的光学各向异性;适当的介电各向异性;良好的低温稳定性,电荷保持率高等特性中的至少一种特性。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有宽的向列相温度范围、高的清亮点、很低的旋转粘度、适当高的光学各向异性、适当大的介电各向异性、良好的低温稳定性,电荷保持率高等特性中的至少一种特性的液晶组合物,特别是提供一种高清亮点及很低旋转粘度的液晶组合物。
本发明的另一目的是提供一种液晶显示元件,其包含具有适当高的光学各向异性、适当大的介电各向异性、良好的低温稳定性、电荷保持率高等特性的组合物,使得液晶显示元件具有可靠性好、使用温度范围广、响应速度快等特性。
为了实现上述发明目的,本发明的提供一种液晶组合物,所述液晶组合物包含:
占所述液晶组合物总重量1-30%的通式Ⅰ-1和/或Ⅰ-2的一个或更多个化合物
占所述液晶组合物总重量1-30%的通式Ⅱ的一个或更多个化合物
占所述液晶组合物总重量15-55%的通式Ⅲ的一个或更多个化合物
以及
占所述液晶组合物总重量1-55%的通式Ⅳ的一个或更多个化合物
其中,
R1、R2、R4、R5和R6相同或不同,各自独立地表示碳原子数为1-7的氟代或未被氟代的烷基、碳原子数为1-7的氟代或未被氟代的烷氧基,或碳原子数为2-7的氟代或未被氟代的烯基;
环环环和环相同或不同,各自独立地表示
L1表示-H或-CH3;
b和c相同或不同,各自独立的表示0或1,其中,当b=c=0时,R5和R6不为烯基。
在本发明的一些实施方式中,优选所述通式Ⅰ-1和/或Ⅰ-2的化合物占所述液晶组合物总重量的5-30%;所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的1-25%;所述通式Ⅲ的化合物占所述液晶组合物总重量的20-40%;以及所述通式Ⅳ的化合物占所述液晶组合物总重量的1-45%。
在本发明的一些实施方案中,优选地,所述通式Ⅰ-1的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物:
以及
在本发明的一些实施方案中,优选地,所述通式Ⅰ-2的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物:
以及
在本发明的一些实施方案中,优选地,所述通式Ⅱ的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物:
以及
在本发明的一些实施方案中,优选地,所述通式Ⅲ的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物:
以及
在本发明的一些实施方案中,优选地,所述通式Ⅳ的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物:
以及
其中,
R5和R6相同或不同,各自独立地表示碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基。
在本发明的一些实施方式中,通式Ⅳ-1的化合物占所述液晶组合物总重量的0-15%,作为优选方案,通式Ⅳ-1的化合物占所述液晶组合物总重量的0-10%。
在本发明的一些实施方式中,通式Ⅳ-2的化合物占所述液晶组合物总重量的0-15%,作为优选方案,通式Ⅳ-2的化合物占所述液晶组合物总重量的0-10%。
在本发明的一些实施方式中,通式Ⅳ-3的化合物占所述液晶组合物总重量的5-35%,作为优选方案,通式Ⅳ-3的化合物占所述液晶组合物总重量的10-30%。
在本发明的一些实施方式中,通式Ⅳ-4的化合物占所述液晶组合物总重量的0-20%,作为优选方案,通式Ⅳ-4的化合物占所述液晶组合物总重量的0-15%。
在本发明的一些实施方式中,通式Ⅳ-5的化合物占所述液晶组合物总重量的0-20%,作为优选方案,通式Ⅳ-5的化合物占所述液晶组合物总重量的0-15%。
在本发明的一些实施方式中,通式Ⅳ-8的化合物占所述液晶组合物总重量的5-20%,作为优选方案,通式Ⅳ-8的化合物占所述液晶组合物总重量的5-15%。
在本发明的一些实施方案中,优选地,所述通式Ⅳ-1的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物:
以及
在本发明的一些实施方案中,优选地,所述通式Ⅳ-2的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物:
以及
在本发明的一些实施方案中,优选地,所述通式Ⅳ-3的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物:
以及
在本发明的一些实施方案中,优选地,所述通式Ⅳ-4的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物:
以及
在本发明的一些实施方案中,优选地,所述通式Ⅳ-5的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物:
以及
在本发明的一些实施方案中,优选地,所述通式Ⅳ-6的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物:
以及
在本发明的一些实施方案中,优选地,所述通式Ⅳ-7的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物:
以及
在本发明的一些实施方案中,优选地,所述通式Ⅳ-8的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物:
以及
在本发明的一些实施方案中,优选地,所述通式Ⅳ-9的化合物选自由下列化合物组成的组中一种或更多种化合物:
以及
本发明的另一个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。
本发明通过对上述化合物进行组合实验,通过与对照的比较,确定了包括上述液晶化合物的液晶组合物,具有宽的向列相温度范围、高的清亮点、很低的旋转粘度、适当高的光学各向异性、适当大的介电各向异性、良好的低温稳定性,电荷保持率高等特性,本发明所述的液晶组合物适用于液晶显示器件中。
在一些实施方式中,本发明的液晶组合物的旋转粘度很低(γ1在57-63之间),可以使液晶显示元件达到较快的响应;液晶组合物的清亮点高(Cp在97-102之间),低温存储能做到-40℃存储七天不晶析(t-40℃>7天),使得液晶显示元件具有宽的向列相温度范围,能在较低温度下工作;液晶组合物的电荷保持率较高(VHR97.0%以上)使得液晶显示元件有较好的可靠性。
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,所述的电压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2所列的代码表示:
表2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:nCGUF,代码中的n表示左端烷基的碳原子数,例如n为“2”,即表示该烷基为-C2H5;代码中的C代表“环己烷基”,代码中的G代表“2-氟-1,4-亚苯基”,代码中的U代表“2,5-二氟-1,4-亚苯基”,代码中的F代表“氟取代基”。
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,20℃)
Δε:介电各向异性(1KHz,25℃)
γ1:扭转粘度(mPa*s,在20℃下)
V90:饱和电压=在90%相对对比度时的特征电压(常白模式)
V10:阈值电压=在10%相对对比度时的特征电压(常白模式)
t-40℃低温储存时间(在-40℃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;介电测试盒为TN90型,盒厚7μm。
V10测试条件:C/1KHZ,JTSB7.0。
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。
制备并研究下列实施例中给出的液晶组合物。下面显示了各液晶组合物的组成和其性能参数测试结果。
对比例1
按表3中所列的各化合物及重量百分数配制成对比例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