液晶組合物及液晶顯示器件的製作方法

2023-09-23 22:10:50 2

本發明涉及一種液晶組合物，特別涉及一種具有較寬的向列相溫度範圍、較高的光學各向異性、較高的介電各向異性、較高的清亮點、低粘度以及低溫存儲穩定性高等特性的液晶組合物，以及包含該液晶組合物的液晶顯示器件。

背景技術：

液晶材料主要應用於液晶顯示器的電介質中，這是因為外加電壓可以改變這類物質的光學性能。基於液晶的電光學器件是本領域技術人員公知的，並可以包含各種效應。這類器件的實例是具有動態散射的液晶盒、DAP(配向相變形)液晶盒、賓/主型液晶盒、具有扭曲向列結構的TN盒、STN(超扭曲向列)液晶盒、SBE(超雙折射效應)液晶盒和OMI(光膜幹涉)液晶盒。最常見的顯示器基於Schadt-Helfrich效應並具有扭曲向列結構。此外，還存在用於平行於基板和液晶面的電場操作的液晶盒，例如IPS(面內切換)液晶盒。特別的，TN、STN和IPS液晶盒，尤其是TN和IPS液晶盒是本發明的介質的目前具有商業意義的應用領域。

對於液晶顯示器來說，具備良好的化學和熱穩定性、良好的對電場和電磁輻射的穩定性、適當的光學各向異性、較快的響應速度及較低的閾值電壓的液晶化合物與液晶介質是符合目前需求的。由於液晶通常作為多種組分的混合物使用，各組分之間的彼此互溶則顯得尤為重要，而依據不同的電池類型和應用領域，液晶必須要滿足不同的要求，如電導率、介電各向異性和光學各向異性等，但是在現有技術中顯著存在的缺點是較長的響應時間，較低電阻率且操作電壓過高等，如EP0673986、DE19528106、DE19528107。另外，低溫存儲穩定性較差也是現有許多液晶材料的缺陷，如WO9732942A1。

迄今為止公開的具有液晶介相的一系列化合物都不包括滿足所有這些方面要求的單體化合物，因此，在液晶材料領域，需要具有改進性能的新型液晶組合物。特別地，對於許多應用類型而言，液晶組合物必須具有合適的寬向列相範圍、適當的折射率、介電各向異性以及低溫存儲穩定性。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種液晶組合物，其具有粘度小、響應速度快、光學各向異性大、介電各向異性大、良好低溫穩定性等特性，該液晶組合物可應用於液晶元件中，使該液晶元件具有良好的顯示對比度、快速響應以及優越的省電性能。

本發明所採取的技術方案是：

提供一種液晶組合物，所述液晶組合物包含：

佔所述液晶組合物總重量的5-20％的至少一種通式Ⅰ-1和/或通式Ⅰ-2的化合物

佔所述液晶組合物總重量的10-25％的至少一種通式Ⅱ的化合物

佔所述液晶組合物總重量的5-20％的至少一種通式Ⅲ的化合物

佔所述液晶組合物總重量的10-35％的至少一種通式Ⅳ的化合物

以及

佔所述液晶組合物總重量的30-70％的至少一種通式V的化合物：

其中，

R1、R2、R3、R4和R5相同或不同，各自獨立地表示H、碳原子數為1至5的烷基或烷氧基，或碳原子數為2至5的烯基；

R6和R7相同或不同，各自獨立地表示碳原子數為1-5的烷基或烷氧基，或碳原子數為2-5的烯基；

表示其中所述上一個或更多個H可被F取代；

相同或不同，各自獨立地表示

相同或不同，各自獨立地表示

X1表示F、-OCF3或-OCF2-CF＝CF2；

L1和L2相同或不同，各自獨立地表示H或F；

m和p相同或不同，各自獨立地表示0、1或2，其中，當m為2時，相同或不同；當p為2時，相同或不同；

n表示0或1。

在一些實施方案中，R1、R2、R4和R5相同或不同，各自獨立地表示碳原子數為1至5的烷基；

在一些實施方案中，R3表示H或碳原子數為1至5的烷基；

在一些實施方案中，R6表示碳原子數為1-5的烷基或碳原子數為2-5的烯基；

在一些實施方案中表示或

在一些實施方案中，表示或

在一些實施方案中，表示

在一些實施方案中，表示或

在一些實施方案中，表示

在一些實施方案中，X1表示F或-OCF3；

在一些實施方案中，相同或不同，各自獨立地表示

在一些實施方案中，p表示0或1。

在本發明的實施方案中，優選所述通式Ⅰ-1和/或通式Ⅰ-2的化合物佔所述液晶組合物總重量的5-15％；所述通式Ⅱ的化合物佔所述液晶組合物總重量的10-20％；所述通式Ⅲ的化合物佔所述液晶組合物總重量的5-12％；所述通式Ⅳ的化合物佔所述液晶組合物總重量的10-30％；以及所述通式Ⅴ的化合物佔所述液晶組合物總重量的25-60％。

在本發明的實施方案中，優選所述通式Ⅰ-1的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

所述通式Ⅰ-2的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

作為特別優選方案，所述通式Ⅰ-1的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

作為特別優選方案，所述通式Ⅰ-2的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

在本發明的實施方案中，優選所述通式Ⅱ的化合物選自由以下化合物組成的組：

以及

更優地，所述通式Ⅱ-1的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

更優地，所述通式Ⅱ-2的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

更優地，所述通式Ⅱ-3的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

更優地，所述通式Ⅱ-4的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

更優地，所述通式Ⅱ-5的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

更優地，所述通式Ⅱ-6的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

更優地，所述通式Ⅱ-7的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

更優地，所述通式Ⅱ-8的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

更優地，所述通式Ⅱ-9的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

更優地，所述通式Ⅱ-10的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

更優地，所述通式Ⅱ-11的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

更優地，所述通式Ⅱ-12的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

更優地，所述通式Ⅱ-13的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

作為特別優選方案，所述通式Ⅱ的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

在本發明的實施方案中，優選所述通式Ⅲ的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

在本發明的實施方案中，優選所述通式Ⅳ的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

優選地，所述通式Ⅳ-1的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

優選地，所述通式Ⅳ-2的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

優選地，所述通式Ⅳ-3的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

優選地，所述通式Ⅳ-4的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

優選地，所述通式Ⅳ-5的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

優選地，所述通式Ⅳ-6的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

優選地，所述通式Ⅳ-7的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

優選地，所述通式Ⅳ-8的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

優選地，所述通式Ⅳ-9的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

優選地，所述通式Ⅳ-10的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

作為特別優選方案，所述通式Ⅳ的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

在本發明的實施方案中，優選所述通式Ⅴ的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

優選地，所述通式Ⅴ-1的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

優選地，所述通式Ⅴ-2的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

優選地，所述通式Ⅴ-3的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

優選地，所述通式Ⅴ-4的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

優選地，所述通式Ⅴ-5的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

優選地，所述通式Ⅴ-6的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

優選地，所述通式Ⅴ-7的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

作為特別優選方案，所述通式Ⅴ的化合物選自以下化合物組成的組：

以及

作為特別優選方案，優選所述通式Ⅰ-1和/或通式Ⅰ-2的化合物佔所述液晶組合物總重量的7-12％；所述通式Ⅱ的化合物佔所述液晶組合物總重量的10-18％；所述通式Ⅲ的化合物佔所述液晶組合物總重量的8-10％；所述通式Ⅳ的化合物佔所述液晶組合物總重量的10-30％；以及所述通式Ⅴ的化合物佔所述液晶組合物總重量的30-60％。

本發明還提供一種液晶顯示器件，所述液晶顯示器件包含本發明所提供的液晶組合物。

本發明採用上述技術方案，和現有技術相比所取得的技術進步有：

本發明所提供的液晶組合物具有較寬的向列相溫度範圍、較高的光學各向異性、較高的介電各向異性、較高的清亮點、低粘度以及低溫存儲穩定性高等特性，適用於液晶顯示器件中，使該液晶顯示器件具有較好的顯示對比度、快速響應以及優越的省電性能，能夠適用於低溫環境中使用。

在本發明中如無特殊說明，所述的比例均為重量比，所有溫度均為攝氏度溫度，所述的響應時間數據的測試選用的盒厚為7μm。

具體實施方式

以下將結合具體實施方案來說明本發明。需要說明的是，下面的實施例為本發明的示例，僅用來說明本發明，而不用來限制本發明。在不偏離本發明主旨或範圍的情況下，可進行本發明構思內的其他組合和各種改良。

為便於表達，以下各實施例中，液晶組合物的基團結構用表1所列的代碼表示：

表1液晶化合物的基團結構代碼

以如下結構式的化合物為例：

該結構式如用表2所列代碼表示，則可表達為：nCPUF，代碼中的n表示左端烷基的C原子數，例如n為「3」，即表示該烷基為-C3H7；代碼中的C代表環己烷基。

以下實施例中測試項目的簡寫代號如下：

Cp(℃)： 清亮點(向列-各向同性相轉變溫度)

Δn： 光學各向異性(589nm，25℃)

Δε： 介電各向異性(1KHz，25℃)

V10： 閾值電壓(在10％相對對比度時的特徵電壓，常白模式)

η： 流動粘度(mm2·s-1，25℃，除非另有說明)

t-30℃： 低溫儲存時間(在-30℃下)

VHR(初始)： 電壓保持率(％)

VHR(UV,20min)： UV光照射20min後的電壓保持率(％)

VHR(高溫)： 150℃下高溫保持1h後的電壓保持率(％)

ρ： 電阻率(Ω·cm，25±2℃)

其中，折射率各向異性使用阿貝折光儀在鈉光燈(589nm)光源下、25℃測試得到；介電測試盒為TN90型，盒厚7μm。

Δε＝ε‖-ε⊥，其中，ε‖為平行於分子軸的介電常數，ε⊥為垂直於分子軸的介電常數，測試條件：25℃、1KHz、測試盒為TN90型，盒厚7μm。

VHR(初始)使用TOY06254型液晶物性評價系統測試得到；測試溫度為60℃，測試電壓為5V，測試頻率為6Hz。

VHR(UV)使用TOY06254型液晶物性評價系統測試得到；使用波長為365nm、能量為6000mJ/cm2的光照射液晶20min後測試，測試溫度60℃，測試電壓為5V，測試頻率為6Hz。

VHR(高溫)使用TOY06254型液晶物性評價系統測試得到；液晶在150℃下高溫保持1h後測試，測試溫度60℃，測試電壓為5V，測試頻率為6Hz。

電阻率通過向液體盒中注入1.0mL液晶，施加10V的直流電壓，測定施加電壓後10秒後的盒的直流電流來計算得出。

電阻率ρ由下式算出：

(電阻率)＝{(電壓)×(盒容量)}/{(自流電流)×(真空介電常數)}。

在以下的實施例中所採用的各成分，均可以通過公知的方法進行合成，或者通過商業途徑獲得。這些合成技術是常規的，所得到各液晶化合物經測試符合電子類化合物標準。

按照以下實施例規定的各液晶組合物的配比，製備液晶組合物。所述液晶組合物的製備是按照本領域的常規方法進行的，如採取加熱、超聲波、懸浮等方式按照規定比例混合製得。

對照例1

按表2中所列的各化合物及重量百分數配製成對照例1的液晶組合物，其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試，測試數據如下表所示：

表2液晶組合物配方及其測試性能

對照例2

按表3中所列的各化合物及重量百分數配製成對照例2的液晶組合物，其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試，測試數據如下表所示：

表3液晶組合物配方及其測試性能

實施例1

按表4中所列的各化合物及重量百分數配製成實施例1的液晶組合物，其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試，測試數據如下表所示：

表4液晶組合物配方及其測試性能

實施例2

按表5中所列的各化合物及重量百分數配製成實施例2的液晶組合物，其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試，測試數據如下表所示：

表5液晶組合物配方及其測試性能

實施例3

按表6中所列的各化合物及重量百分數配製成實施例3的液晶組合物，其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試，測試數據如下表所示：

表6液晶組合物配方及其測試性能

實施例4

按表7中所列的各化合物及重量百分數配製成實施例4的液晶組合物，其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試，測試數據如下表所示：

表7液晶組合物配方及其測試性能

實施例5

按表8中所列的各化合物及重量百分數配製成實施例5的液晶組合物，其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試，測試數據如下表所示：

表8液晶組合物配方及其測試性能

實施例6

按表9中所列的各化合物及重量百分數配製成實施例6的液晶組合物，其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試，測試數據如下表所示：

表9液晶組合物配方及其測試性能

通過以上對照例1、對照例2、實施例1、實施例2、實施例3、實施例4、實施例5和實施例6可以看出，本發明提供的液晶組合物具有較高的清亮點、較高的光學各向異性、較高的介電各向異性、較高的電壓保持率，還具有較高的紫外光穩定性、較高的熱穩定性和較低的粘度，可適用於液晶顯示器中，含有本發明提供液晶組合物的顯示器可靠性高，穩定性好，同時還具有較好的顯示對比度，快的響應速度，滿足其較低功耗的要求。

以上實施方式只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人了解本發明內容並加以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍，凡根據本發明精神實質所做的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍內。