液晶组合物、液晶显示元件、液晶显示器

技术领域

本发明涉及液晶材料领域，尤其是一种正性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

液晶显示元件根据显示方式分为下列模式：扭曲向列相(TN)模式、超扭曲向列相(STN) 模式、共面模式(IPS)、垂直配向(VA)模式。无论何种显示模式均需要液晶组合物有以 下特性：

(1)化学，物理性质稳定。

(2)粘度低。

(3)具有合适的△ε。

(4)合适的拆射率△n。

(5)与其他液晶化合物的相溶性好

随着九十年代初TFT(薄膜晶体管)技术的成熟，彩色液晶平板显示器迅速发展，不到10年的时间，TFT-LCD(TFT-液晶显示器)迅速成长为主流显示器，这与它具有的优点 是分不开的。其优点主要分为五点：

一、使用特性好。低压应用，低驱动电压；平板化，又轻薄，节省了大量原材料和使用空间；低功耗；显示质量从最简单的单色字符图形到高分辨率，高彩色保真度，高亮度，高对比度，高响应速度的各种规格型号的视频显示器；其显示方式有直视型，投影型，透 视式和反射式等多种显示方式；

二、环保特性好。TFT-LCD无辐射、无闪烁，对使用者的健康无损害，特别是TFT-LCD电子书刊的出现，将把人类带入无纸办公、无纸印刷时代，引发人类学习、传播和记栽文 明方式的革命；

三、适用范围宽：从-20℃到50℃的温度范围内都可以正常使用，经过温度加固处理的 TFT-LCD低温工作温度可达到-80℃。既可作为移动终端显示，台式终端显示，又可以作大 屏幕投影电视，是性能优良的全尺寸视频显示终端；

四、制造技术的自动化程度高；

五、TFT-LCD易于集成化和更新换代。

由上所述液晶平板显示器的主要特点，因此对液晶平板显示器所用的液晶材料品质特 性也提出了更高的要求，液晶组合物本身应具有高电荷保持率、高电阻率、低离子浓度、 低功耗、低旋转粘度。

作为液晶材料，需要具有良好的化学和热稳定性以及对电场和电磁辐射的稳定性。而 作为TFT-LCD用液晶材料，不仅需要具有如上稳定性外，还应具有较宽的向列相温度范围、 合适的双折射率各向异性、非常高的电阻率、良好的抗紫外线性能、高电荷保持率等性能。

对于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，于此同时， 由于液晶材料技术的不断进步，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，面板显示目前遇到更高透过率的要求，在从HD(高清)，FHD(全高清)，UHD (超高清)的分辨率发展过程中，由于采用a-si(非晶硅)技术，导致开口率不断降低，而 LTPS(低温多晶硅)及IZGO(铟镓锌氧化物)半导体材料很好的解决了这个问题，但成本 的上升导致大尺寸应用方面无优势，因此面对高分辨率及高画质的要求，经过试验表明， 特殊搭配的液晶材在低开口率的面板的上面展现出更好的画质表现，例如透过率以及对比 度较原有设计更高。

发明内容

本发明目的是提供一种正性液晶组合物，该液晶组合物不仅具有更高的长时间可靠性 和快速的响应时间，更可以在应用时，显示出更高的对比度，尤其适用于大尺寸的IPS/FFS 液晶显示器。

本发明提供了一种介电正性的液晶组合物，其垂直介电常数与介电常数的比值在1.0～1.2之间，其双折射系数在0.097～0.100之间，其包含：质量含量为45～60％的一种或多 种式Ⅰ所示的化合物、质量含量为12～41％的一种或多种式Ⅱ所示的化合物、质量含量为 6～21％一种或多种式Ⅲ所示的化合物以及质量含量为1～16％的一种或多种式Ⅳ所标示的化 合物，

其中，

R

R

R

R

R

Z表示单键或-CF

m、n、p、q各自独立地表示0、1或2，且p+q≤2，m+n≤2；

o表示0或1；

F

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

与现有技术相比，本发明的液晶组合物可以通过更长时间的低温可靠性考察、更快速 的响应时间，同时具有良好的光稳定性和热稳定性以及更高的对比度，尤其适用于提升大 尺寸电视以及大尺寸户外液晶显示器件的应用。

具体实施方式

本发明一方面提供一种介电正性的液晶组合物，其垂直介电常数与介电常数的比值在 1.0～1.2之间，其双折射系数在0.097～0.100之间，所述液晶组合物包含：质量含量为45～60％ 的一种或多种式Ⅰ所示的化合物、质量含量为12～41％的一种或多种式Ⅱ所示的化合物、质 量含量为6～21％一种或多种式Ⅲ所示的化合物以及质量含量为1～16％的一种或多种式Ⅳ所 示的化合物，

其中，

R

R

R

R

R

Z表示单键或-CF

m、n、p、q各自独立地表示0、1或2，且p+q≤2，m+n≤2；

o表示0或1；

F

本发明公开的液晶组合物中，优选地，前述式Ⅰ所示化合物选自下列式Ⅰ-1至式Ⅰ-6所 示化合物组成的组，

优选地，前述式Ⅱ所示的化合物选自下列式II-1～式II-15所示化合物组成的组，

优选地，前述式Ⅲ所示的化合物选自下列式Ⅲ-1～式Ⅲ-7所示化合物组成的组，

优选地，前述式Ⅳ所示的化合物选自下列式Ⅳ-1至式Ⅳ-6所示化合物组成的组，

本发明公开的液晶组合物中，可选地，还包含一种式Ⅴ所示化合物，

本发明公开的液晶组合物中，可选地，还包含一种或多种式Ⅵ所示化合物，

其中，

R

本发明公开的液晶组合物中，可选地，还包含一种或两种式Ⅶ所示的化合物，

其中，F

优选地，前述式Ⅶ所示的化合物选自下列式Ⅶ-1至Ⅶ-2所示化合物组成的组，

本发明公开的的液晶组合物中，还包括一种或多种添加剂S，所述添加剂S包含：手性 剂、抗氧化剂、抗紫外剂或聚合添加剂。

优选地，所述抗氧化剂、抗紫外剂选自下列式S-1至式S-4所示化合物组成的组：

其中，R

本发明所述的液晶组合物，添加剂组分S-1至S-4在液晶组合物中的质量含量没有特别 限定，优选为相对于其它组分之和为1～3000ppm，进一步优选为50～1000ppm。

本发明的另一方面还提供了一种液晶显示元件或液晶显示器，包括上述液晶组合物， 所述显示元件或显示器为有源矩阵显示元件或显示器、无源矩阵显示元件或显示器。

对于本发明的液晶显示元件、液晶显示器，只要含有本发明的液晶组合物，则对其结 构没有任何限定，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

γ

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；

K

τ表示响应时间(ms)，测试仪器为DMS-501，测试条件为25±0.5℃，测试盒为3.3微米IPS测试盒，电极间距和电极宽度均为10微米，摩擦方向与电极夹角为10°；

T亮表示亮态的亮度(cd/cm

T暗表示暗态的亮度(cd/cm

对比度CR表示T亮与T暗的比值；

ρ表示电阻率(10

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：

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的液晶组合物的配方及相应的性能

实施例2

液晶组合物的配方及相应的性能如下表4所示。

表4：实施例2的液晶组合物的配方及相应的性能

实施例3

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3的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6所示。

表6：实施例4的液晶组合物的配方及相应的性能

实施例5

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5的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8所示。

表8：对比例1的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9所示。

表9：对比例2的液晶组合物的配方及相应的性能

1.响应时间

表10：实施例和对比例的响应时间τ(ms)

通过实施例1～5与对比例1～2的对比可以看出，由于实施例1～5中式Ⅲ所示化合物的 加入，而导致实施例1～5的液晶组合物的响应时间相对较快，因此通过本发明液晶组合物 的优化组合，可以让响应时间大幅改善。

2.电阻率

表11：实施例和对比例的电阻率ρ

通过实施例1～5与对比例1～2的对比可以看出，在液晶品质参数电阻率的测试中，实 施例1～5的电阻率更好，可以显著提升液晶材料的品质。

3.对比度

表12：实施例和对比例的对比度CR

通过实施例1～5与对比例1～2的对比可以看出，在对比度参数的测试中，实施例相比 于对比例与可以体现出更好的暗态亮度(T暗)，并提升了亮态亮度(T亮)，可以使整体的 对比度数据大幅提升，在应用中展现更好的画质。

4.信赖性

表13：实施例和对比例的VHR(％)

液晶组合物的信赖性通过紫外、高温老化试验并进行VHR测试来进行，液晶组合物紫 外、高温试验前后的VHR数据变化越小，抗紫外、抗高温能力越强。因此，通过比较各个实施例、对比例在试验前后的VHR数据的差来判断抗紫外、抗高温能力。

首先，在进行紫外、高温老化试验之前，测定液晶组合物的VHR数据作为初始VHR数据，然后，对液晶组合物进行紫外、高温老化试验，在试验后再次测定液晶组合物的VHR 数据。

紫外老化试验：将液晶组合物放置在波长为365nm的紫外灯下照射5000mJ能量。

高温老化试验：将液晶组合物放置在100℃烘箱内一小时。

在老化试验后VHR数据相对于初始VHR数据变化越小，说明该液晶组合物抗紫外、抗高温的能力越强，从而可以判断该液晶组合物在工作过程中抵抗外界环境破坏的能力越强，因此，该液晶组合物的信赖性就越高。

通过实施例1～5与对比例1～2的对比可以看出，在VHR数据上，实施例1～5可以体现 更高的初始VHR，并在紫外老化试验和高温老化试验后，依然保持较高的水平，因此，本发明公开的液晶组合物可以更好的实现材料的电压保持，增加材料对器件的适配性以及可靠性。

此外，通过实施例1～5与对比例1～2的对比可以看出，本发明的液晶组合物的低温互 溶性明显增加，更有利于运输、储存过程的稳定性。

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。