液晶组合物、液晶显示元件、液晶显示器

技术领域

本公开属于液晶显示领域，更具体地，涉及液晶组合物及包含该液晶组合物的液晶显示元件、液晶显示器。

背景技术

随着显示技术的发展，液晶显示器件(Liquid Crystal Display，LCD)等平面显示装置因具有高画质、省电、机身薄及应用范围广等优点，而被广泛的应用于手机、电视、个人数字助理、数字相机、笔记本电脑、台式计算机等各种消费性电子产品，成为显示装置中的主流。

随着LCD产品技术更新换代越来越快，对LCD产品的响应速度要求也越来越高。器件厂商通过降低盒厚d来实现响应速度的提升，这就要求液晶的折射率Δn更大，以匹配降低的盒厚。

在众多的显示模式中，PS(“聚合物稳定”)或PSA(“聚合物稳定配向”)显示器，对其偶尔也采用术语“聚合物稳定化”，是目前新兴的一种显示模式。在这些中，将少量(例如0.3重量％、典型地<1重量％)的一种或多种可聚合化合物、优选可聚合单体化合物加到LC(液晶)介质中，并在将LC介质充入显示器之后，使其原位聚合或交联(通常通过UV光聚合)，同时任选地向显示器的电极施加电压。聚合在LC介质显示液晶相的温度下进行，通常在室温。将可聚合介晶或液晶化合物(也称为反应性介晶或“RM”，Reactive Mesogen)加到LC混合物中已证实是特别适宜的。可聚合介晶或反应性介晶(RM)，目前是液晶显示行业非常热门且重要的研究方向，其可能应用的领域包括聚合物稳定配向(PSA)液晶显示，聚合物稳定蓝相(PS-BP)液晶显示以及图形化位相差膜(Pattern Retarder Film)等。

但是，液晶化合物与RM混合后在PSA模式显示器中的应用方面仍存在一些缺点。首先，到目前为止并不是所有RM都适合用于PSA显示器；同时，如果采用紫外光(Ultravioletlight)而不添加光引发剂使RM进行聚合，则能够选择RM种类变得更少；另外，要求液晶化合物与所选择的RM组合形成的液晶组合物具有低的旋转粘度和良好的光电性能，以及高的电压保持率(VHR)以达到预期显示效果。PSA-VA显示模式，采用紫外光辐照后的液晶组合物仍然具有高的VHR是非常重要的，否则会导致显示器出现残像等显示品质问题。

发明内容

为了克服上述现有技术中至少存在的一个问题，本发明人等进行了深入研究，发现通过本发明中公开的液晶组合物能够解决该问题，从而完成了本发明。

本发明公开的液晶组合物中包含：一种质量含量为17～25％的式Ⅰ所示的化合物、一种质量含量为5～13％的式Ⅱ所示的化合物、一种质量含量为1～13％的式Ⅲ所示的化合物、一种质量含量为3～20％的式Ⅳ所示的化合物、一种或多种质量含量为4～20％的式Ⅴ所示化合物、一种或多种质量含量为3～20％的式Ⅵ所示化合物、一种或多种质量含量为8～16％的除前述式Ⅰ所示化合物以外的式Ⅹ所示的化合物以及一种或多种式Ⅶ所示的化合物，

其中，

R

R

X表示H原子、F原子或甲基丙烯酸酯基。

本发明还提供一种液晶显示元件或液晶显示器，其包含上述的液晶组合物，该显示元件或显示器为有源矩阵显示元件或显示器或无源矩阵显示元件或显示器。

发明效果

本发明提供的液晶组合物具有适当的介电各向异性(Δε)、旋转黏度和清亮点(Cp)，同时具有较高的光学各向异性(Δn)和高的电压保持率(VHR)，有效提高了产品品质，能够用于开发低盒厚的液晶显示器。

具体实施方式

本发明一方面提供一种液晶组合物。

所述液晶组合物中包含一种质量含量为17～25％的式Ⅰ所示的化合物、一种质量含量为5～13％的式Ⅱ所示的化合物、一种质量含量为1～13％的式Ⅲ所示的化合物、一种质量含量为3～20％的式Ⅳ所示的化合物、一种或多种质量含量为4～20％的式Ⅴ所示化合物、一种或多种质量含量为3～20％的式Ⅵ所示化合物、一种或多种质量含量为8～16％的除前述式Ⅰ所示化合物以外的式Ⅹ所示的化合物以及一种或多种式Ⅶ所示的化合物，

其中，

R

R

X表示H原子、F原子或甲基丙烯酸酯基。

本发明公开的液晶组合物中，除式Ⅶ所示化合物之外的其他化合物的总质量记为100％，式Ⅶ所示化合物的质量与其他化合物的总质量之间比值的百分数，记为液晶组合物中式Ⅶ所示化合物的质量分数

本发明公开的液晶组合物中，优选地，前述式Ⅴ所示化合物选自下述的式Ⅴ-1至式Ⅴ-10所示化合物组成的组，

优选地，前述式Ⅵ所示化合物选自式Ⅵ-1至式Ⅵ-10所示化合物组成的组，

优选地，前述式Ⅹ所示化合物选自式Ⅹ-1至式Ⅹ-12所示化合物组成的组，

优选地，前述式Ⅶ所示的可聚合化合物选自下述的式Ⅶ-1至式Ⅶ-3所示化合物组成的组，

本发明公开的液晶组合物中，式Ⅴ和式Ⅵ所示化合物具有负介电各项异性，通过式Ⅴ和式Ⅵ所示化合物来调节液晶组合物的驱动电压。

将前述式Ⅶ所示化合物加入到液晶组合物中，灌注到显示元件后，在电极间施加电压下通过UV光致聚合或交联，可以使液晶分子产生预倾角。

优选地，本发明公开的液晶组合物的介电各向异性＜-2.8(25℃)，清亮点73～78℃。

优选地，本发明公开的液晶组合物的介电各向异性的值为-3.0～-3.6(25℃)，清亮点73～76℃。

本发明公开的液晶组合物中，可选地，还包含一种或多种下述的式Ⅷ所示化合物，

其中，R

优选地，前述式Ⅷ所示化合物选自式Ⅷ-1至式Ⅷ-11所示化合物组成的组，

本发明公开的液晶组合物中，前述式Ⅷ所示化合物在液晶组合物中的质量含量没有特别的限定，优选地为2～11％.

前述式Ⅷ所示化合物具有负介电各项异性，通过式Ⅷ所示化合物有益于调节液晶组合物的驱动电压。

本发明公开的液晶组合物中，可选地，还包含一种或多种式Ⅸ所示的化合物，

其中，R

优选地，前述式Ⅸ所示化合物选自式Ⅸ-1至式Ⅸ-13所示化合物组成的组，

本发明公开的液晶组合物中，前述式Ⅸ所示化合物在液晶组合物中的质量含量没有特别的限定，优选地为0～25％，更优选地为2～19％。

本发明公开的液晶组合物中，可选地，还包含除前述式Ⅲ所示化合物以外的式Ⅺ所示化合物，

其中，R

优选地，前述式Ⅺ所示化合物选自式Ⅺ-1至式Ⅺ-12所示化合物组成的组，

本发明公开的液晶组合物中，前述式Ⅺ所示化合物在液晶组合物中的质量含量没有特别的限定，优选地为0～10％，更优选地为2～10％。

前述式Ⅺ所示的化合物具有高的清亮点与弹性常数，尤其是展曲弹性常数K

本发明公开的液晶组合物中，可选地，还包含一种或多种式Ⅻ所示化合物，

其中，R

R

W表示O或S。

优选地，前述式Ⅻ所示的化合物选自式Ⅻ-1至式Ⅻ-8所示化合物，

其中，R

本发明公开的液晶组合物中，前述式Ⅻ所示化合物在液晶组合物中的质量含量没有特别的限定，优选地为0～10％，更优选地为2～10％。

通过在本申请的液晶组合物中含有前述的式Ⅻ所示的化合物，从而能够使得液晶组合物具有较大的负的介电各向异性，有利于降低器件的驱动电压。

本公开的液晶组合物中，可选地，还可以加入各种功能的掺杂剂，在含有掺杂剂的情况下，掺杂剂的含量优选在液晶组合物中所占的质量百分比为0.01～1.5％，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。

抗氧化剂可以列举出，

t表示1～10的整数。

手性剂可以列举出，

R

光稳定剂可以列举出，

Z

紫外线吸收剂可以列举出，

R

本发明的第二方面，提供一种液晶显示元器件，其包含前述的液晶组合物，该显示元器件为有源矩阵显示元器件或无源矩阵显示元器件。

优选地，所述液晶显示元器件优选有源矩阵液晶显示元器件。

优选地，所述有源矩阵显示元器件为PSVA-TFT或IPS-TFT液晶显示元器件。

对于前述的本发明的液晶显示元器件，只要含有上述液晶组合物，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器件的结构。

作为本发明的液晶显示器的一个实施方式，可以列举，例如下述的结构：包括第一基板、第二基板，以及设置在第一基板和第二基板之间的液晶组合物，第一基板与第二基板平行相对设置，第一基板和第二基板的靠近液晶组合物一侧设有配向层，第一基板设有公共电极、第二基板设有像素电极，第一基板与第二基板之间散布有间隔物。

作为本发明的液晶显示器的制备方法，本领域技术人员能够根据本领域的常识选择合适的方法进行制备。作为本发明的液晶显示器的制备方法的一个例子，例如，包括下述步骤的制备方法：

在第一基板和第二基板的表面均匀涂布配向材料，配向材料可以选用聚酰亚胺，对均匀涂布的配向材料进行加热固化，加热温度为210～250℃，形成配向层；

在第二基板表面散布间隔物，并沿第一基板的边缘涂布边框胶，并在100℃～150℃下进行固化；

将第一基板和第二基板相对设置，贴合形成具有夹层空间的结构；

将液晶组合物注入第一基板和第二基板之间的夹层空间，密封固化，从而将液晶组合物密封在第一基板和第二基板之间，并同时进行加电、紫外光照射。紫外光照射分为第一阶段紫外光照射(UV1)、第二阶段紫外光照射(UV2)的两个阶段。在UV1阶段，紫外光波长为360nm～370nm，紫外光辐照度为60～72mw/cm

在第一阶段的光照射结束后进行第二阶段光照射(UV2)，UV2中所使用的光可以列举出例如紫外光。第二阶段紫外光照射(UV2)紫外光波长例如为360nm～370nm，在UV2阶段使用紫外光辐照度为例如3～8mw/cm

实施例

为了更清楚地说明本公开，下面结合优选实施例对本公开做进一步的说明。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，不应以此限制本公开的保护范围。

本说明书中，如无特殊说明，百分比均是指质量百分比，温度为摄氏度(℃)，其他符号的具体意义及测试条件如下：

Cp表示液晶清亮点(℃)，DSC定量法测试；

Δn表示光学各向异性，n

Δε表示介电各向异性，Δε＝ε

VHR表示电压保持率(％)，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 Model6254液晶性能综合测试仪；

γ

K

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。

本发明的实施例中的液晶显示器件的制备方法如下：首先，在第一基板和第二基板的表面均匀涂布配向材料，配向材料可以选用聚酰亚胺，对均匀涂布的配向材料进行加热固化，加热温度为230℃，形成配向层；其次，在第二基板表面散布间隔物，并沿第一基板的边缘涂布边框胶，并在120℃下进行固化；然后，将第一基板和第二基板相对设置，贴合形成具有夹层空间的结构；最后，将液晶组合物注入第一基板和第二基板之间的夹层空间，密封固化，从而将液晶组合物密封在第一基板和第二基板之间，并同时进行加电、紫外光照射。紫外光照射分为两个阶段，包括第一阶段紫外光照射(UV1)、第二阶段紫外光照射(UV2)。在UV1阶段，以紫外光波长为365nm，辐照度为64mw/cm

本公开实施例液晶单体结构用代码表示，液晶环结构、端基、连接基团的代码表示方法见下表1、表2。

表1环结构的对应代码

表2端基与链接基团的对应代码

举例：

以下采用具体实施例来对本发明进行说明：

[可聚合化合物]

RM-1：

RM-2：

RM-3：

[液晶组合物]

实施例1

液晶组合物的配方及相应的性能如下表3所示。

表3实施例1液晶组合物的配方及相应的性能

对比例1 液晶组合物的配方及相应的性能如下

表4所示。表4对比例1液晶组合物的配方及相应的性能

将实施例1中的CC-2-3替换为CC-2-V1，其余与实施例1相同，作为对比例1。与对比例1相比，本发明实施例1的液晶组合物具有适当的介电各向异性(Δε)、旋转粘度(γ

实施例2

液晶组合物的配方及相应的性能如下表5所示。

表5实施例2液晶组合物的配方及相应的性能

对比例2

液晶组合物的配方及相应的性能如下表6所示。

表6对比例2液晶组合物的配方及相应的性能

将实施例2中的COY-3-O2替换为COY-3-O1，其余与实施例2相同，作为对比例2。与对比例2相比，本发明实施例2的液晶组合物具有适当的介电各向异性(Δε)、旋转粘度(γ

实施例3

液晶组合物的配方及相应的性能如下表7所示。

表7实施例3液晶组合物的配方及相应的性能

实施例4

液晶组合物的配方及相应的性能如下表8所示。

表8实施例4液晶组合物的配方及相应的性能

对比例3

液晶组合物的配方及相应的性能如下表9所示。

表9对比例3液晶组合物的配方及相应的性能

将实施例4中的CPP-3-2替换为CCP-3-2，其余与实施例4相同，作为对比例3。与对比例3相比，本发明实施例4的液晶组合物具有适当的介电各向异性(Δε)、旋转粘度(γ

实施例5

液晶组合物的配方及相应的性能如下表10所示。

表10实施例5液晶组合物的配方及相应的性能

实施例6

液晶组合物的配方及相应的性能如下表11所示。

表11实施例6液晶组合物的配方及相应的性能

对比例4

液晶组合物的配方及相应的性能如下表12所示。

表12对比例4液晶组合物的配方及相应的性能

将实施例6中的PP-5-1替换为PP-5-O2，其余与实施例6相同，作为对比例4。与对比例4相比，本发明实施例6的液晶组合物具有适当的介电各向异性(Δε)、旋转粘度(γ

信赖性实验

将实施例1～6、对比例1～4的液晶组合物分别注入第一基板和第二基板之间的夹层空间，密封固化，从而将液晶组合物密封在第一基板和第二基板之间，并同时进行加电、紫外光照射。紫外光照射分为两个阶段，包括第一阶段紫外光照射(UV1)、第二阶段紫外光照射(UV2)。在UV1阶段，以紫外光波长为365nm，辐照度为64mw/cm

表13实施例1～6、对比例1～4的电压保持率(VHR)

从上表可知，本发明提供的液晶组合物，具有非常高的电压保持率(VHR)。

由此可见，本发明提供的液晶组合物具有优良的光学性能，将其用于液晶显示器件中除了获得优良的显示性能外，还可避免面板不良的发生，提升产品良率和显示品质。

显然，本公开的上述实施例仅仅是为清楚地说明本公开所作的举例，而并非是对本公开的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本公开的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本公开的保护范围之列。