CN1190982A - 液晶组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种呈现至少1×10¹¹Ωcm电阻率的向列型液晶组合物,该组合物含有1—10,000ppm的冠醚,还涉及借助这种组合物来改进液晶显示器的静电性能的方法。

Description

液晶组合物

本发明涉及向列型液晶组合物，该组合物呈现至少为1×10¹¹Ωcm的电阻率，其特征在于它含有1-10,000ppm的冠醚。

具有高电阻率的液晶的液晶显示器(LCD)会遇到以下一些问题：

·在LCD的生产过程中，例如当将保护膜从偏振器上剥去时，静电会在该器件上产生电场。该电场会调整液晶化合物并使该器件变成“通路状态”。因此，在将其放电之前该显示装置的生产不得不中断。

·如果触摸这种器件或用布擦拭以将其擦净，则由于相同的静电效应甚至也会使LCD变成“通路状态”。

本发明的目的是提供一种克服上述缺点的方法，即找到一种缩短LCD放电时间而不会对液晶的电阻率产生有害影响的方法。

日本专利申请公开公报JP4-028-788建议用穴状配体掺杂液晶以降低其电阻率来改进LCD的静电性能。所得的液晶组合物具有的电阻率小于1×10¹⁰Ωcm。

日本专利申请公开公报JP5-088-148公开了一种通过将冠醚添加到液晶中以降低LCD中的钠离子的方法。

日本专利申请公开公报JP54-106-084公开称，通过将冠醚或穴状配体添加到液晶中可以降低多路传输LCD的交调失真。

关于采用至多10,000ppm冠醚掺杂的、电阻率为1×10¹¹Ωcm的向列型液晶组合物适合于减少LCD的静电问题未见到任何建议。

因此，本发明的目的是提供一种向列型液晶组合物，该组合物呈现至少为1×10¹¹Ωcm的电阻率，其特征在于它含有1-10,000ppm的冠醚。

本发明的另一个目的是提供一种借助上述组合物来改进LCD静电性能的方法。

本发明的向列型液晶组合物优选采用冠醚掺杂。该术语冠醚包括环状聚醚和相应的苯并衍生物。优选它们是式A或B的环状化合物，

[(CH₂)_2mO]_m                     A，

[(CH₂)_2m-4O]_m-2·(C₆H₄O)₂    B，式中m是4-8的整数，特别优选的是式Aa或Ba的化合物

本发明的向列型组合物可使LCD达到高的电阻率值同时伴随着迅速释放静电电荷，由于上述结果可以获得优异的LCD。

本发明的组合物的电阻率为＞1×10¹¹Ωcm，优选为2×10¹¹-1×10¹⁴Ωcm。

放电时间取决于添加的冠醚量。一般而言，甚至仅有1ppm的冠醚就可以使放电时间减少至少30％，根据非掺杂组合物的类型借助1ppm的冠醚可使放电时间减少50-85％。因此，该组合物中的冠醚含量优选小于10,000ppm，优选为1-1,000ppm。

原则上，可以将所述冠醚添加到任一种向列型组合物中。本发明优选将其添加到用于TN或STN器件的向列型组合物中，特别是用于高阈电压的TN-LCD的器件或活性基质的LCD中。根据Gooch和Tarry(例如C.H.Gooch，H.A.Tarry，Electron.Lett.10，2-4.1974)的建议，上述这两类显示装置均优选在第一传输最低值(the first transmission minimum)下操作。

因此，本发明的向列型组合物的双折射率(Δn)优选为0.11或更小，特别优选0.07-0.105，最优选0.090-0.102。

本发明的组合物在20℃下的粘度优选为≤25mPas。该向列相的范围优选至少为70℃，特别是至少为80℃且扩大到-20℃至+70℃。

该向列型组合物通常含有至少3种，优选5-20种，特别是8-15种内消旋(mesogenic)化合物。

本发明的组合物的介电各向异性(Δε)通常大于+1.5。优选Δε为+3.0至+10.0。

本发明的组合物的阈电压优选小于3.5V，特别优选小于3.0V。

本发明的向列型液晶组合物优选含有至少一种式I的液晶化合物和至少一种式II的化合物，

式中R¹、R²和R³各自独立为具有至多12个碳原子的烷基、烷氧基或链烯基，X是-CN、F、Cl、-OCF₃或-OCF₂H环A、B、C和D各自独立地表示1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、1，4-亚苯基，其中的各一个任选被一个或两个氟原子取代，Z¹和Z²各自独立为-C≡C-、-CH₂-CH₂-、-COO-或单键，L¹和L²各自独立地表示H或F，n是0或1，和o是0、1或2。

在一个特别优选的实施方案中，本发明的向列型液晶组合物含有至少一种选自式Ia-Ie的化合物和至少一种选自式IIa、IIb和IIe的化合物：

式中R¹、R²、R³、L¹、L²、Z¹和环B和环C具有权利要求5中给出的意义，q是0或1，和L³是H或F。

本发明的另一方面是借助本发明的组合物来改进静电充电的液晶显示器的放电时间的方法。

                          实施例

在概括地叙述之后，参照本文所提供的某些具体的实施例对本发明会更完全地了解，这些实施例仅为说明而提出，除非另有说明绝不意味着是限制性的。在以下的实施例中该介晶相的温度特性均按常规的方法给出相应的温度(℃)表示。

在具有池间隙为5.7微米的扭转向列型液晶池(TN)中采用三种不同方法对用本发明的组合物充填的LCD的放电时间进行了试验：·试验A：采用静电放电模拟器施加10kV电压；·试验B：通过直流电源施加10V电压10秒钟；·试验C：通过用纸摩擦各池产生静电。

实施例1-10的混合物的组合物在下面作了规定，对各化合物编代号如下：

缩写                   分子式 实施例1

配制向列型组合物A，该组合物包括：

化合物     含量(％)  物理特性
	ME2N.F     2.00ME3N.F     3.00      清亮点：+105℃ME5N.F     1.80      Δn 0.0968HP-3N.F    2.30      Δε+4.1PCH-301    18.80PCH-302    7.00CCH-303    12.30CCH-501    12.30CCH-503    2.40CH-33      3.70CH-35      3.70CH-43      3.70CH-45      3.00CBC-33     4.00CBC-53     4.70CBC-33F    5.00CBC-53F    5.30CBC-55F    5.00

将不同量的18-冠醚-6添加到上述组合物中。冠醚的浓度、放电时间(τ_dc)和电阻率(ρ)列于下表I中。

表I掺杂18-冠醚-6的组合物A的放电时间

18-冠醚-6的浓度[ppm]试验               0     1      10    100   1000  10000ρ[1010Ωcm] 980    370    130    81    21    9.5A  τdc[秒]     215    150    55     18    2     0B  τdc[秒]     n.m.   549    123    61    28    12C  τdc[秒]     55     17     2      0     0     0

试验A的放电时间和冠醚浓度的相关曲线示于图1；图2给出电阻率和放电时间的相关曲线。试验B的放电时间和冠醚浓度的相关曲线示于图4；试验C的放电时间和冠醚浓度的相关曲线示于图5。实施例2

配制向列型组合物B，该组合物包括：

化合物       含量(％) 物理特性
	PCH-5F       10.00PCH-6F       8.00     清亮点：+93℃PCH-7F       6.00     Δn 0.0969CCP-20CF3    8.00     Δε+5.2CCP-30CF3    12.00CCP-40CF3    7.00CCP-50CF3    11.00BCH-3F.F     12.00BCH-5F.F     10.00ECCP-30CF3   5.00ECCP-50CF3   5.00CBC-33F      2.00CBC-53F      2.00CBC-55F      2.00

将不同量的18-冠醚-6添加到上述组合物中。冠醚的浓度、放电时间(τ_dc)和电阻率(p)列于下表II中。

表II掺杂18-冠醚-6的组合物B的放电时间

18-冠醚-6的浓度[ppm]试验                0     1     10    100   1000   10000ρ[1011Ωcm]  2400  140    54    27    6.7    2.7A  τdc[秒]      695   160    52    2     0.5    0B  τdc[秒]      2400  337    90    48    22     5C  τdc[秒]      84    10     2     1     0      0

试验A的放电时间和冠醚浓度的相关曲线示于图3；

试验B的放电时间和冠醚浓度的相关曲线示于图4；

试验C的放电时间和冠醚浓度的相关曲线示于图5。实施例3

配制向列型组合物C，该组合物包括：

化合物    含量(％)    物理特性
	PCH-3      14.5PCH-4      5.5PCH-301    14.0PCH-302    16.5PCH-304    13.0CH-33      3.5CH-43      3.5CH-45      3.0CBC-33F    4.5CBC-53F    5.0CBC-55F    3.5CBC-33     4.0CGC-53     6.0

将不同量的18-冠醚-6添加到上述组合物中。冠醚的浓度、放电时间(τ_dc)和电阻率(ρ)列于下表III中。

表III掺杂18-冠醚-6的组合物B的放电时间

18-冠醚-6的浓度[ppm]试验                0    1    10   100    1000  10000ρ[1010Ωcm] 3500   -    -    120    23    4.3B   τdc[秒]     310    -    -    22     16    0

图1：试验A(静电放电模拟器，施加10kV电压)的放电时间(τ_dc)随组合物A中18-冠醚-6浓度变化的相关曲线。

图2：试验A(静电放电模拟器，施加10kV电压)的放电时间(τ_dc)随组合物A的电阻率变化的相关曲线。

图3：试验A(静电放电模拟器，施加10kV电压)的放电时间(τ_dc)随组合物A(-◆-)和B(-▲-)的电阻率变化的相关曲线。

图4：试验B(DC 30V，施加10秒钟)的放电时间(τ_dc)随组合物A(-◆-)和B(-▲-)的电阻率变化的相关曲线。

图5：试验C(用纸摩擦)的放电时间(τ_dc)随组合物A(-◆-)和B(-▲-)的电阻率变化的相关曲线。

Claims (8)

1.一种向列型液晶组合物，该组合物呈现至少为1×10¹¹Ωcm的电阻率，其特征在于它含有

·1-10,000ppm的冠醚。

2.根据权利要求1的向列型液晶组合物，其特征在于该冠醚是式A或B的环状化合物

[(CH₂)_2mO]_m                  A，

[(CH₂)_2m-4O]_m-2·(C₆H₄O)₂    B，式中m是4-8的整数。

3.根据权利要求2的向列型液晶组合物，其特征在于该冠醚是式Aa或Ba的化合物

4.根据前述权利要求中任一项的向列型液晶组合物，其特征在于该双折射率为0.110或更小。

5.根据前述权利要求中任一项的向列型液晶组合物，其特征在于该组合物含有至少一种式I的液晶化合物和至少一种式II的化合物，

式中R¹、R²和R³各自独立为具有至多12个碳原子的烷基、烷氧基或链烯基，X是-CN、F、Cl、-OCF₃或-OCF₂H环A、B、C和D各自独立地表示1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、1，4-亚苯基，其中的各一个任选被一个或两个氟原子取代，Z¹和Z²各自独立为-C≡C-、-CH₂-CH₂-、-COO-或单键，L¹和L²各自独立地表示H或F，n是0或1，和o是0、1或2。

6.根据权利要求5的向列型液晶组合物，其特征在于该组合物含有至少一种选自式Ia-Ie的化合物和至少一种选自式IIa、IIb和IIe的化合物： 式中R¹、R²、R³、L¹、L²、Z¹和环B和环C具有权利要求5中给出的意义，q是0或1，和L³是H或F。

7.一种改进液晶显示器的静电性能的方法，其特征在于采用前述权利要求中任一项的组合物作为所述显示器的电介质。

8.一种改进静电充电的液晶显示器放电时间的方法，其特征在于采用权利要求1-6中任一项的组合物作为所述显示器的电介质。

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