CN111205878B

CN111205878B - 低粘度快速响应且低功耗负性液晶组合物及液晶显示器

Info

Publication number: CN111205878B
Application number: CN201811398761.1A
Authority: CN
Inventors: 赵颖; 仲锡军; 葛会军; 王震; 申强
Original assignee: Hebei Milestone Electronic Material Co ltd
Current assignee: Hebei Milestone Electronic Material Co ltd
Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2018-11-22
Publication date: 2022-07-26
Anticipated expiration: 2038-11-22
Also published as: CN111205878A

Abstract

本发明属于液晶材料技术领域，涉及低粘度快速响应且低功耗负性液晶组合物及液晶显示器，该组合物包含5～90％选自式(Ⅰ)化合物作为第一组份；2～75％选自式(Ⅱ)化合物作为第二组分；1～65％选自式(Ⅲ)化合物作为第三组份；0～30％选自式(Ⅳ)化合物作为第四组分；0～30％选自式(Ⅴ)化合物作为第五组分；0～20％选自式(Ⅵ)化合物作为第六组分；0～20％的重量选自式(Ⅶa)、(Ⅶb)化合物作为第七组分；0～10％选自式(Ⅷa)、(Ⅷb)化合物作为第八组分；0～20％选自式(Ⅸa)、(Ⅸb)化合物作为第九组分；0～30％选自式(Ⅹa)、(Ⅹb)与(Ⅹc)化合物作为第十组分。本发明的液晶组合物具有低粘度、响应快、灌注快、稳定性好的特点。

Description

低粘度快速响应且低功耗负性液晶组合物及液晶显示器

技术领域

本发明属于液晶材料技术领域，具体地说，涉及低粘度快速响应且低功耗负性液晶组合物及液晶显示器。

背景技术

随着液晶显示技术不断发展，液晶显示器件被广泛地应用于军事、通信、财政、教育、科研以及大小面积电子设备，如车载、手机等方面。随着VA型广视角技术成为LCD发展趋势，VA-LCD被广泛运用于汽车、手机和电脑等，成为人们生活必不可少的日常用品。因此，VA-LCD也成为人们研究的对象。VA-LCD盒内液晶分子的排列方式是垂直排列的，垂直排列(verticalarray简称VA)。

目前的液晶组合物存在着粘度高、灌注慢、响应慢、稳定性差等问题，如何在在提高响应速度的前提下，降低组合物的粘度成为亟待解决的问题，响应时间和粘度是一定关系：τ∝γd²，，可见，提高液晶显示器件的响应速度的最好方法是降低混合液晶材料的粘度和减小液晶盒的盒厚，所以组合物中，加入粘度小的组分会降低液晶的粘度，提升响应速度。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供低粘度快速响应且低功耗负性液晶组合物及液晶显示器，该液晶组合物具有低粘度、响应快、灌注快、稳定性好的特点，能够充分地满足快速响应VA-LCD的性能要求。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

低粘度快速响应且低功耗负性液晶组合物，按重量百分比计，包括：5～90％的至少一种选自式(Ⅰ)所代表的化合物，作为第一组份；

其中R₁是CH₂＝CH-、CH₂＝CH-CH₂-、CH₃-CH＝CH-、CH₂＝CH-CH₂-CH₂-中的一种，R₁＇是C₁～C₇直链烷氧基或者是C₁～C₇的直链烷基；或者是F取代基；m₁为1或2；

2～75％的至少一种选自式(Ⅱ)所代表的化合物，作为第二组分；

其中R₂是C₁～C₇的直链烷基或烷氧基，R₂＇是C₁～C₇直链烷氧基或者是C₁～C₇的直链烷基，或者是F取代基；m₂为1或2；

1～65％的至少一种选自式(Ⅲ)所代表的化合物，作为第三组分；

其中R₃是C₁～C₇的直链烷基或烷氧基，R₃＇是C₁～C₇直链烷氧基或者是C₁～C₇的直链烷基，或者是F取代基；m₃为0或1；

0～30％的至少一种选自式(Ⅳ)所代表的化合物，作为第四组份；

其中R₄是C₁～C₇的直链烷基或烷氧基；R₄＇是C₁～C₇直链烷氧基或者是C₁～C₇的直链烷基；m₄为0或1；

0～30％的至少一种选自式(Ⅴ)所代表的化合物，作为第五组分；

其中R₅是C₁～C₇的直链烷基或烷氧基，R₅＇是C₁～C₇直链烷氧基或者是C₁～C₇的直链烷基；

0～20％的重量选自式(Ⅵ)所代表的化合物中的一种或几种，作为第六组分；

其中R₆是C₁～C₇的直链烷基，R₆＇是C₁～C₇直链烷氧基或者是C₁～C₇的直链烷基；

是1，4取代亚苯基或者是反式-1，4取代环己基；m6为0或1；

0～20％的至少一种选自式(Ⅶa)、(Ⅶb)所代表的化合物，作为第七组分；

其中R₇是C₁～C₇的直链烷基；R₇＇是C₁～C₇的直链烷氧基或者是C₁～C₇的直链烷基；m₅为0或1；

0～10％的至少一种选自式(Ⅷa、Ⅷb)所代表的化合物，作为第八组分；

其中m₇、m₈、m₉、m₁₀为0或1；R₈是C₁～C₇直链烷基或烷氧基，R₈＇是C₁～C₇的直链烷氧基或者是C₁～C₇的直链烷基；

是1，4取代亚苯基或者是反式-1，4取代环己基；

0～20％的至少一种选自式(Ⅸa)与(Ⅸb)所代表的化合物，作为第九组分；

其中R₉是C₁～C₇的直链烷基，R₉＇是CH₂＝CH-、CH₂＝CH-CH₂-、CH₃-CH＝CH-、CH₂＝CH-CH₂-CH₂-中的一种，m₁₁为0或1；

0～30％的至少一种选自式(Ⅹa)、(Ⅹb)与(Ⅹc)所代表的化合物，作为第十组份；

其中R₁₀是C₁～C₇的直链烷基；R₁₀＇是C₁～C₇的直链烷氧基或者是C₁～C₇的直链烷基；m₁₂为0或1。

在上述组合物中，第一组分的化合物、第二组分的化合物具有较好的负性介电各向异性，其折射率各向异性Δn值比较小，互溶性好，粘度小。在调节阈值和粘度参数中扮演重要角色。该组分含有烯键，链烯基类液晶材料分子结构的特点是混合物分子的末端基团含有碳碳双键，且为反式结构，与其烷基末端基团相比，粘度较小、熔点低、清亮点低，低温稳定性好。

液晶组合物配方的调制，通过选用多种具有一定优良性能的液晶单体，一般为10-20种单晶混合而成，任何一个组分的加入都会对整体性能有一定的作用，所以第一组分加入会使整个液晶材料性能发生改变，它会使液晶粘度、极性、互溶性等方面更好。

构成本发明VA-LCD用液晶组合物的第三、四组分的化合物具有良好的互溶性，用于降低液晶的粘度和熔点，熔点低可以作为溶剂类液晶使用,折射率各向异性适中，弹性常数大、粘度适中等特点。在调节组合物工作温度范围、粘度、弹性常数等性能方面发挥着重要作用。

构成本发明VA-LCD用液晶组合物的第五组分的化合物具有比较大的负性介电各向异性，其折射率各向异性Δn值比较适中。在调节折射率及介电各向异性两项参数中扮演重要角色。

构成本发明VA-LCD用液晶组合物的第六、七组分的化合物具有高折射率各向异性，宽向列液晶范围，高NI转变温度，粘度适中等特点。在调节组合物工作温度范围及折射率覆盖范围方面发挥着重要作用。

构成本发明VA-LCD用液晶组合物的第八组分的化合物具有高NI转变温度，宽向列相温度范围，同时具有粘度大等特点。在调节组合物工作温度范围方面发挥着重要作用。

构成本发明VA-LCD用液晶组合物的第九组分的化合物具有低的NI转变温度，非常小的折射率各向异性、粘度小、互溶性好、弹性常数大等特点，在调节组合物粘度、弹性常数等性能方面发挥着重要作用。

构成本发明VA-LCD用液晶组合物的第十组分的化合物具有比较大的负性介电各向异性，其折射率各向异性Δn值比较适中，在调节折射率及介电各向异性两项参数中扮演重要角色。本发明提供的由上述十种组分按照特定比例组成的液晶组合物具有黏度小、响应快、灌注快；能够充分地满足快速响应VA-LCD的性能要求。

进一步的方案，按重量百分比计，包括：

5～70％的至少一种选自式(Ⅰ)所代表的化合物，作为第一组份；

3～60％的至少一种选自式(Ⅱ)所代表的化合物，作为第二组分；

2～55％的至少一种选自式(Ⅲ)所代表的化合物，作为第三组份；

2～28％的至少一种选自式(Ⅳ)所代表的化合物，作为第四组分；

2～27％的至少一种选自式(Ⅴ)所代表的化合物，作为第五组份；

0～18％的至少一种选自式(Ⅵ)所代表的化合物，作为第六组分；

0～18％的重量选自式(Ⅶa)、(Ⅶb)所代表的化合物中的一种或几种，作为第七组分；

0～8％的至少一种选自式(Ⅷa)、(Ⅷb)所代表的化合物，作为第八组分；

0～16％的至少一种选自式(Ⅸa、Ⅸb)所代表的化合物，作为第九组分；

0～25％的至少一种选自式(Ⅹa)、(Ⅹb)、(Ⅹc)所代表的化合物，作为第十组分；

优选的，所述的液晶组合物按重量百分比计，包括：

10～51％的至少一种选自式(Ⅰ)所代表的化合物，作为第一组份；

5～48％的至少一种选自式(Ⅱ)所代表的化合物，作为第二组分；

4～44％的至少一种选自式(Ⅲ)所代表的化合物，作为第三组份；

2～25％的至少一种选自式(Ⅳ)所代表的化合物，作为第四组分；

2～23％的至少一种选自式(Ⅴ)所代表的化合物，作为第五组份；

0～16％的至少一种选自式(Ⅵ)所代表的化合物，作为第六组分；

0～15％的重量选自式(Ⅶa)、(Ⅶb)所代表的化合物中的一种或几种，作为第七组分；

0～6％的至少一种选自式(Ⅷa)、(Ⅷb)所代表的化合物，作为第八组分；

0～12％的至少一种选自式(Ⅸa、Ⅸb)所代表的化合物，作为第九组分；

0～21％的至少一种选自式((Ⅹa)、(Ⅹb)、(Ⅹc)所代表的化合物，作为第十组分。

进一步的方案，所述式(Ⅰ)的化合物选自如下化合物中一种或几种的组合；其特征在于，所述式(Ⅰ)的化合物选自如下化合物中一种或几种的组合：

进一步的方案，所述式(Ⅳ)的化合物选自如下化合物中一种或几种的组合：

进一步的方案，所述式(Ⅵ)的化合物选自如下化合物中一种或几种的组合：

R6是C1～C7的直链烷基，R6＇是C1～C7直链烷氧基或者是C1～C7的直链烷基；优选地，R6＇是-OCH₃、-OC₂H₅-C₂H₅、-C₃H₇、-C₄H₉或-C₅H₁₁。

进一步的方案，所述式(Ⅶ)的化合物选自如下化合物中一种或几种的组合：

其中，R7是C1～C7的直链烷基；R7＇是-OCH₃、-OC₂H₅-C₂H₅、-C₃H₇、-C₄H₉、-C₅H₁₁中的一种。

进一步的方案，所述式(Ⅷa)、(Ⅷb)的化合物选自如下化合物中一种或几种的组合：

其中，R8是C1～C7的直链烷基或烷氧基，R8＇是C1～C7的直链烷基或烷氧基。

进一步的方案，所述式(Ⅸa)、(Ⅸb)的化合物选自如下化合物中一种或几种的组合：

其中，R9是C1～C7的直链烷基。

一种上述的低粘度快速响应且低功耗负性液晶组合物在VA-LCD上的应用。

一种液晶显示器，所述液晶显示器包含上述的低粘度快速响应且低功耗负性液晶组合物；

优选地，所述显示器为VA-LCD。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、液晶组合物具有低粘度、响应快、灌注快、稳定性好的特点，能够充分地满足快速响应VA-LCD的性能要求；

2、液晶混合物的粘度直接与液晶显示器的响应时间相关，所以粘度小，液晶显示器响应快，灌晶时，灌注快。

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

下列这些实施例中各成份含量均为“重量％”。实施例中所用缩写含义如下：

NI：向列相—各向同性相转变温度(℃)

η：20℃时体积粘度(mPa·s)

Δε：1KHZ，5μm垂直盒测试

Δn：20℃光学各向异性，589nm条件下测试

V90：fdrive＝128HZ；Bias＝1；Duty＝1；VA Cell gap＝5.0μm；Test Temperature＝23±2℃

实施例1：

一种低粘度快速响应且低功耗负性液晶组合物，包括以下组分，各组分及其重量百分比如下所示：

该液晶组合物具有如下性能参数：

NI：88℃；η：42Pa·s；Δε：-9.4；Δn：0.111；V90：1.589。

实施例2：

该液晶组合物具有如下性能参数：

NI：93℃；η：18mPa·s；Δε：-4.2；Δn：0.081；V90：2.527。

实施例3：

该液晶组合物具有如下性能参数：

NI：83℃；η：21mPa·s；Δε：-6.3；Δn：0.081；V90：1.902。

实施例4：

一种低粘度快速响应的液晶组合物，包括以下组分，各组分及其重量百分比如下所示：

该液晶组合物具有如下性能参数：

NI：93℃，η：19mPa·s；Δε：-11.4；Δn：0.092；V90：2.438。

实施例5：

该液晶组合物具有如下性能参数：

NI：84℃；η：46mPa·s；Δε：-10.1；Δn：0.1002；V90：1.58。

实施例6：

该液晶组合物具有如下性能参数：

NI：80℃；η：49mPa·s；Δε：-9.6；Δn：0.084；V90：1.449。

实施例7：

该液晶组合物具有如下性能参数：

NI：94℃；η：24mPa·s；Δε：-6.6；Δn：0.098；V90：1.939。

实施例8：

该液晶组合物具有如下性能参数：

NI：94℃；η：19Pa·s；Δε：-4.8；Δn：0.100；V90：2.268。

实施例9：

该液晶组合物具有如下性能参数：

NI：86℃；η22mPa·s；Δε：-6.1；Δn：0.09；V90：1.959。

实施例10：

该液晶组合物具有如下性能参数：

NI：80℃；η：50mPa·s；Δε：-9.6；Δn：0.085；V90：1.48。

实施例11

本实施例与实施例2的区别在于，本实施例中第一组份为R1＇以F作为取代基化合物，其他组分及含量与实施例2相同。

该液晶组合物具有如下性能参数：

NI：80℃；η：10Pa·s；Δε：-9.5；Δn：0.101；V90：1.479。

实施例1-实施例11的低粘度快速响应且低功耗负性液晶组合物均可应用在VA-LCD上。

实施例1-实施例11的低粘度快速响应且低功耗负性液晶组合物制备的液晶显示器的响应时间短，响应时间与粘度的关系τ∝γd²，灌注时间长短也与粘度大小相关，粘度越小灌注越快。

对比例1

本对比例与实施例1的区别在于，不包含第一组份，包括以下组分，各组分及其重量百分比如下所示：

该液晶组合物具有如下性能参数：

NI：89℃；η：46mPa·s；Δε：-9.2；Δn：0.1100；V90：1.608

将实施例1的实验结果与对比例1进行比较，从实验结果可以看出，包含第一组分的液晶组合物粘度稍小于烷基链，极性稍大一些。

对比例2

本对比例与实施例1的区别在于，不包含第二组份，包括以下成分：

该液晶组合物具有如下性能参数：

NI：96℃；η：46mPa·s；Δε：-7.5；Δn：0.113；V90：1.8

从实验数据可以看出，去掉第二组份后，极性明显减弱，清亮点升高。

对比例3

本对比例与实施例1的区别在于，不包含第一组份和第二组份，包含以下成分：

该液晶组合物具有如下性能参数：

NI：88℃；η：67mPa·s；Δε：-9.7；Δn：0.110；V90：1.515。

将实施例1-实施例与对比例3进行比较，其他参数相当的情况下可以看出，组合物中加入第一组合和第二组分，能够明显降低组合物的粘度，提升了相应速度。

去除实施例2中的第一组分，测定该液晶组合物的性能参数，该液晶组合物的性能参数与实施例2进行比较，得到的结论与对比例1和实施例1比较得到的结论相同。

去除实施例2中的第二组分，测定该液晶组合物的性能参数，该液晶组合物的性能参数与实施例2进行比较，得到的结论与对比例2和实施例1比较得到的结论相同。

去除实施例2中的第一组分和第二组分，测定该液晶组合物的性能参数，该液晶组合物的性能参数与实施例2进行比较，得到的结论与对比例3和实施例1比较得到的结论相同。

综上，液晶组合物中的第一组分和第二组分在降低液晶组合物的低粘度、提高响应速度、提高灌注速度、提高稳定性等方面起着至关重要的作用。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。