负介电各向异性液晶组合物及液晶显示器件

技术领域

本发明涉及液晶材料技术领域。更具体地，涉及一种液晶组合物及液晶显示器件。

背景技术

目前，液晶化合物的应用范围拓展的越来越广，其可应用于多种类型的显示器、电光器件、传感器等中。用于上述显示领域的液晶化合物的种类繁多，其中向列相液晶应用最为广泛。向列相液晶已经应用在无源TN、STN矩阵显示器和具有TFT有源矩阵的系统中。

对于薄膜晶体管技术(TFT-LCD)应用领域，近年来市场虽然已经非常巨大，技术也逐渐成熟，但人们对显示技术的要求也在不断的提高，尤其是在实现快速响应，降低驱动电压以降低功耗等方面。液晶材料作为液晶显示器重要的光电子材料之一，对改善液晶显示器的性能发挥重要的作用。

随着TFT-LCD的不断发展，宽视角模式已成为行业内追求的目标，目前主流的宽视角技术主要采用VA垂直取向、IPS面内开关及FFS边缘场开关等显示类型，这类显示类型都要求液晶介质具有更高的光穿透率及较小的色偏。尤其，在IPS面内开关及FFS边缘场开关类型中，由于施加电压时电极间会产生面内电场，使该区域内光穿透受到限制，这样会增加能耗及影响显示效果，而负型液晶组合物在色偏及受垂直电场影响方面表现较为出色，因而受到广泛应用。

但目前市场上通用型的负型液晶组合物的粘度一般较高，不利于响应速度的提高。因此，开发维持合适的光学各向异性值、介电各向异性的基础上获得降低的粘度从而具有更快的响应速度的液晶组合物是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明一方面提供一种负介电各向异性液晶组合物，其能够在维持合适的光学各向异性值、介电各向异性的基础上获得降低的粘度，由此能够降低响应时间，有利于实现快速响应。

另外，本发明的负介电各向异性液晶组合物采用UV光辐照后具有更高的电压保持率(VHR)，从而能够克服/减少最终显示器出现残像等缺陷。

本发明另一方面提供一种液晶显示器件，其通过含有本发明的负介电各向异性液晶组合物因而响应时间快。进一步，本发明的液晶显示器件由于采用了具有高透过率的负介电各向异性液晶组合物，残像等缺陷减少，因而能够获得功耗降低及稳定性提高的显示优势。

本发明包含下述技术方案。

一方面，本发明提供一种负介电各向异性液晶组合物，其包含：

至少一种式I所示化合物；

至少一种式II所示化合物；以及，

至少一种式Ⅲ所示化合物：

其中，

R

R

m选自1或2，n选自3或4；

R

Z

p、q、r各自独立地表示0、1或2；

另一方面，本发明提供一种液晶显示器件，其包含本发明的负介电各向异性的液晶组合物；所述液晶显示器件为有源矩阵显示器件，或无源矩阵显示器件。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，该液晶组合物在维持合适的光学各向异性值、介电各向异性的基础上具有降低的粘度，由此能够降低响应时间，有利于实现快速响应。另外，本发明的液晶组合物在采用UV光辐照后具有高的VHR，从而能够克服/减少最终显示器出现的残像等缺陷。

具体实施方式

[液晶组合物]

本发明的负介电各向异性液晶组合物包含：

至少一种式I所示化合物；

至少一种式II所示化合物；以及，

至少一种式Ⅲ所示化合物。

其中，R

R

作为前述的“碳原子数为1～8的烷基”，可以为直链烷基、支链烷基或者环状烷基，可以列举出例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、环丁基、正戊基、异戊基、环戊基、己基、庚基、辛基等。

作为前述的“碳原子数为2～8的烯基”，可以为直链烯基、支链烯基或者带环状烷基链的烯基，没有特别的限定。可以列举出例如乙烯基、丙烯基、丁烯基、2-甲基丙烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、2-甲基-1-丁烯基、3-甲基-1-丁烯基、2-甲基-2-丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基等。

m选自1或2，n选自3或4。

R

作为前述的“碳原子数为1～5的烷基”，可以列举出例如甲基、乙基、丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、环丁基、正戊基、异戊基、叔戊基等。

作为前述的“碳原子数为1～5的烷氧基”，可以列举出例如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、正戊氧基、叔戊氧基等。

作为前述的“碳原子数为2～5的烯基”，可以列举出例如乙烯基、丙烯基、丁烯基、2-甲基丙烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、2-甲基-1-丁烯基、3-甲基-1-丁烯基、2-甲基-2-丁烯基等。

作为前述的“碳原子数为3～5的烯氧基”，可以列举出例如乙烯氧基、丙烯氧基、丁烯氧基、2-甲基丙烯氧基、1-戊烯氧基、2-戊烯氧基、2-甲基-1-丁烯氧基、3-甲基-1-丁烯氧基、2-甲基-2-丁烯氧基等。

Z

p、q、r各自独立地表示0、1或2；

优选地，前述式I所示化合物选自下述的式I1～I19所示化合物组成的组。

R

R

本发明的负介电各向异性液晶组合物中，优选地，前述式II所示化合物选自下述的式II-1至II-10所示化合物组成的组。

R

本发明的负介电各向异性液晶组合物中，优选地，前述式Ⅲ所示化合物选自下述的式Ⅲ-1至Ⅲ-17所示化合物组成的组。

R

本发明的负介电各向异性液晶组合物中，相对于液晶组合物的总量，前述的式II所示的液晶化合物的重量百分含量为1～60％，从获得合适的Δn、Δε、粘度、VHR、旋转粘度/弹性常数等方面考虑，优选为10～50％，进一步优选为20～50％。

本发明的负介电各向异性液晶组合物中，相对于液晶组合物的总量，前述的式III所示的液晶化合物的重量百分含量为1～50％，从获得合适的Δn、Δε、粘度、VHR、旋转粘度/弹性常数等方面考虑，优选为10～50％，进一步优选为20～50％。

本发明的负介电各向异性液晶组合物的另一实施方式中，从进一步获得粘度降低从而提高响应速度的角度考虑，优选地，还包含一种或多种下述的式Ⅳ所示的化合物：

式Ⅳ中，R

环B各自独立地表示

环C各自独立地表示

Z

s、t各自独立地表示1、2或者3。

作为前述的碳原子数1～8的烷基，可以列举出例如，甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基等。

作为前述的“碳原子数为2～7的烯基”，可以列举出例如乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基、4-己烯基、5-己烯基、1-庚烯基、2-庚烯基、3-庚烯基、4-庚烯基、5-庚烯基、6-庚烯基等。

作为前述的“碳原子数1～8的烷氧基”，可以列举出例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基等。

作为前述的“碳原子数2～7的烯氧基”，可以列举出例如：乙烯基氧基、烯丙基氧基、3-丁烯基氧基、3-戊烯基氧基、4-戊烯基氧基、3-己烯基氧基、4-己烯基氧基、5-己烯基氧基、3-庚烯基氧基、4-庚烯基氧基、5-庚烯基氧基、6-庚烯基氧基等。

R

R

本发明的液晶组合物中含有前述的式IV所示化合物时，前述的式IV所示化合物在液晶组合物中的重量百分含量可以为例如1～20％，从获得合适的Δn、Δε、粘度、VHR、旋转粘度/弹性常数等方面考虑，优选为10～20％。

前述的式Ⅳ所示化合物优选选自下述的式IV-1～式IV-36所示的化合物组成的组。

本发明的液晶组合物的又一个实施方式中，从进一步提高VHR从而减少残影等缺陷的角度考虑，优选地，还包含一种或多种下述的式V-1～V-5所示的化合物：

前述的式V-1～式V-5所示化合物为可聚合成分。通过在本发明的负介电各向异性的液晶组合物中含有前述的式V-1～式V-5所示化合物，液晶组合物中的组分与可聚合化合物形成的体系在UV光辐照后能够获得高的VHR，有从而能够获得功耗降低及稳定性提高的显示优势，能够克服最终显示器出现残像等缺陷。

本发明的液晶组合物中，相对于作为液晶介质(不包含可聚合成分)的式I、式II、式III、式IV等所示的化合物的总和，前述的作为可聚合成分的式V-1～V-5所示化合物的重量百分含量为例如0.01～2％，优选为0.1～1％，进一步优选为0.2～0.8％。

本发明的液晶组合物中，除了前述列举的液晶化合物之外，本领域技术人员还可以在不破坏其期望的液晶组合物的性能的基础上添加其他液晶化合物。

本发明的液晶组合物中，可选的，还可以加入各种功能的掺杂剂，这些掺杂剂可以列举出例如抗氧化剂、紫外线吸收剂、手性剂。

[液晶显示器件]

本发明的第二方面提供一种液晶显示器件，其只要包含上述任一项所述的液晶组合物就没有特别的限定。本发明的液晶显示器件可以为有源矩阵显示器件，也可以为无源矩阵显示器件。本领域技术人员能够根据所需的性能选择合适的液晶显示元件、液晶显示器的结构。

实施例

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

本发明中，制备方法如无特殊说明则均为常规方法，所用的原料如无特别说明均可从公开的商业途径获得，百分比均是指质量百分比，温度为摄氏度(℃)，液晶化合物也为液晶单体。

[液晶组合物]

实施例1～7及对比例1～3中制备了不同组成的液晶组合物，其中，各例中所使用的具体化合物的单体结构、用量(重量百分含量)、所得的液晶介质的性能参数测试结果分别如下表1～11所示。

各实施例中所涉及的温度单位为℃，其他符号的具体意义及测试条件如下：

Gamma1(mPa.s)表示液晶化合物的旋转粘滞系数，测定方法：仪器设备INSTEC:ALCT-IR1、测试盒盒厚18微米垂直盒、温度25℃，简写为“G1”；

K

Δε表示介电各向异性，Δε＝ε

Δn表示光学各向异性，Δn＝n

VHR表示紫外光照射后的电压保持率(％)，测试条件为20±2℃、电压为±5V、脉冲宽度为10ms、电压保持时间16.7ms。测试设备为TOYO Model 6254液晶性能综合测试仪。VHR测试用可聚合化合物的紫外光聚合中，使用313nm波长且照射光强为0.5Mw/cm

本发明中，液晶组合物的制备方法如下：将各液晶单体按照一定配比称量后放入不锈钢烧杯中，将装有各液晶单体的不锈钢烧杯置于磁力搅拌仪器上加热融化，待不锈钢烧杯中的液晶单体大部份融化后，往不锈钢烧杯中加入磁力转子，将混合物搅拌均匀，冷却到室温后即得液晶组合物。

将所得的液晶组合物填充于液晶显示器两基板间进行性能测试。

本发明申请实施例中所使用的液晶单体的结构用下述代码表示，液晶环结构、端基、连接基团的代码表示方法见下表(一)、表(二)。

表(一)：环结构的对应代码

表(二)：端基与链接基团的对应代码

举例：

RM-1

RM-2

RM-3

RM-4

RM-5

RM-6

利用前述式I至式Ⅲ所示的液晶化合物与其他成分配合，获得显示负介电各向异性的实施例1～8的液晶组合物，实施例1～8的液晶组合物中各组分的组成及含量如下述的表1～8所示。

表1实施例1的液晶组合物的组分配比及其性能参数

表2实施例2的液晶介质的组分配比及其性能参数

表3实施例3的液晶介质的组分配比及其性能参数

表4实施例4的液晶介质的组分配比及其性能参数

表5实施例5的液晶介质的组分配比及其性能参数

表6实施例6的液晶介质的组分配比及其性能参数

表7实施例7的液晶介质的组分配比及其性能参数

表8实施例8的液晶介质的组分配比及其性能参数

对比例1的配方如下述的表9所示，其组分中不包含本发明的化合物组合搭配，与实施例1做对比实验。

表9对比例1的液晶介质的组分配比及其性能参数

前述对比例1中以通用型负型液晶化合物代替了实施例1中的通式I的化合物，通过实施例与对比例的对比可以发现，与不含有式I、式II、式Ⅲ共同使用所示的对比例相比较，含有式I、式II与式Ⅲ组合使用的本发明的负介电各向异性液晶组合物的实施例能够在维持合适的光学各向异性值、介电各向异性性能的基础上兼具降低的粘度，从而能够降低响应时间，提升响应速度。进一步，与对比例相比，含有式I、式II与式Ⅲ组合使用的本发明的负介电各向异性液晶组合物的实施例还获得了提高的VHR值，从而能够获得功耗降低及稳定性提高的显示优势，有利于避免/减少显示器残像现象的发生。

本发明虽未穷尽要求保护的所有液晶混合物，但是本领域技术人员可以预见的是，在已公开的上述实施例基础上，仅结合自身的专业尝试即能以类似的方法得到其他同类液晶材料而不需要付出创造性劳动。此处由于篇幅有限，仅列举代表性的实施方式。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。