2024年4月21日发(作者:吕婷美)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.5
(22)申请日 2013.07.19
(71)申请人 石家庄诚志永华显示材料有限公司
地址 050091 河北省石家庄市新石北路362号
(72)发明人 崔青 华瑞茂 毛联波 史子谦 乔云霞 夏治国 张军波
(74)专利代理机构 石家庄众志华清知识产权事务所(特殊普通合伙)
代理人 张明月
(51)
(10)申请公布号 CN 103361078 A
(43)申请公布日 2013.10.23
权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
含有二氟亚甲基醚的液晶组合物
(57)摘要
本发明公开了一种含有二氟亚甲基
醚的液晶组合物,包括按质量百分比计为
1~40%的通式Ⅰ所示的化合物、按质量百
分比计为1~50%的通式Ⅱ所示的化合物、
按质量百分比计为1~70%的通式Ⅲ所示的
化合物、按质量百分比计为0~70%的通式
Ⅳ所示的化合物、按质量百分比计为0~
40%的通式Ⅴ所示的化合物、按质量百分
比计为0~40%的通式Ⅵ所示的化合物,按
质量百分比计为通式Ⅰ、通式Ⅱ、通式
Ⅲ、通式Ⅳ、通式Ⅴ、通式Ⅵ的质量百分
比之和的0.0%~0.5%的旋光性物质。本发
明具有一种正介电、高电荷保持率、低旋
转粘度、响应时间快的特点,适用于制造
快速响应的TFT-LCD。
法律状态
法律状态公告日
2022-07-12
法律状态信息
专利权人的姓名或者名称、地址
的变更IPC(主分类):C09K19/44
专利号:ZL2变更事
项:专利权人变更前:北京诚志永
华显示科技有限公司变更后:北京
诚志永华科技股份有限公司变更
事项:地址变更前:100083 北京市
海淀区清华园清华同方大厦六层
601-1室变更后:100084 北京市
海淀区中关村东路1号院1号楼
四层B座B402室
法律状态
专利权人的姓名或者
名称、地址的变更
权 利 要 求 说 明 书
1.含有二氟亚甲基醚的液晶组合物,其特征在于:包括按质量百分比计为
1~40%的通式Ⅰ所示的化合物、按质量百分比计为1~50%的通式Ⅱ所示的
物、按质量百分比计为1~70%的通式Ⅲ所示的化合物、按质
的通式Ⅳ所示的化合物、按质量百分比计
质量百分比计为0~40%的
式Ⅱ、通式Ⅲ、
化合
量百分比计为0~70%
为0~40%的通式Ⅴ所示的化合物、按
通式Ⅵ所示的化合物,按质量百分比计为通式Ⅰ、通
通式Ⅳ、通式Ⅴ、通式Ⅵ的质量百分比之和的0.0%~0.5%的旋
式中:
分别是或者的其中的一种;
R2、R4、R5、R6、
光性物质;
R7、R8分别是-H、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为
1~10的烷氧基、碳原子数为2~10的链烯基或者碳原子数为3~8
链烯氧基,或者 碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的
基或者碳原子数为3~8链烯氧基
其中一种;
烷氧基、碳原子数为2~10的链烯
中的一个或多个氢被氟取代后所形成的基团的
X6、X9、R1、R3、R9
分别是-H、-Cl、-F、-CN、-OCN、-OCF3、-CF3、-
CHF2、 -CH2F、-OCHF2、-
SCN、-NCS、-SF5的其中一种或者是下述①~③中所述基团
中的任意一种基团:
①是碳原子数为1~15的烷基、碳原子数为1~15的烷氧基、碳原子数为2~15
②是①所述基团中的一个或多个-CH2-被-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-
OOC-、 环丁烷基、环戊烷基、-O-或-S-取代所形成的氧原子不
种,
烯基或碳原子数为2~15的烯氧基的其中的一种,
直接相连的基团的其中一
③是②所述基团中的一个或多个氢被氟、氯取代所形成的基团,或者是①
X1、X2、X3、X4、
X5、X7、X8分别是-H或-F;
Z1、Z2、Z3分别是单键、-CH2-、
-CH2-CH2-、-(CH2)3-、-
(CH2)4-、-CH=CH-、 -C≡C-、-COO-、-
所述基团中的一个或多个氢被氟、氯取代所形成的基团的其中一种;
OOC-、-CF2O-、-OCH2-、-CH2O-、-
OCF2-、-CF2CH2-、-
CH2CF2-、 -
C2F4-或-CF=CF-的其中的一种;
a、b分别是0、1、2或3,c是1或2,且a+b+c≤5;
d是0、1、2、3,e是1或2,且d+e≤5;
f、g、h、i、j、k分别是0、1、2或3。
2.根据权利要求1所述的含有二氟亚甲基醚的液晶组合物,其特征在于:
所述通式Ⅰ所示的化合物的质量百分比为6~35%、通式Ⅱ所示的化合物的
百分比为5~35%、通式Ⅲ所示的化合物的质量百分比为13~
化合物的质量百分比为5~54%、通式Ⅴ所示的
通式Ⅵ所示的化合物的质量
质量
60%、通式Ⅳ所示的
化合物的质量百分比计为0~20%、
百分比为0~18%。
3.根据权利要求1或2任一项所述的含有二氟亚甲基醚的液晶组合物,其
所述通式Ⅰ的化合物为下列Ⅰ-a至Ⅰ-v所示的化合物,
特征在于:
所述通式Ⅱ的化合物为下列Ⅱ-a至Ⅱ-k所示的化合物,
所述通式Ⅲ的化合物为下列Ⅲ-a至Ⅲ-j所示的化合物,
所述通式Ⅳ的化合物为下列Ⅳ-a至Ⅳ-m所示的化合物,
所述通式Ⅴ的化合物为下列Ⅴ-a至Ⅴ-e所示的化合物,
所述通式Ⅵ的化合物为下列Ⅵ-a至Ⅵ-q所示的化合物,
式中:
(F)是氢或氟。
4.根据权利要求3所述的含有二氟亚甲基醚的液晶组合物,其特征在于:
所述R2、R4、R5、R6、
R7、R8分别是碳原子数为1~5的烷基、碳原子数为1~5
的烷氧基、碳原子数为2~5的链烯基或者碳原子数为3~5链烯氧基,
X6、X9、R1、
R3、R9分别是-F、-OCF3、碳原子数为
碳原子数为2~5烯1~5的烷基、碳原子数为1~5的烷氧基、
基或碳原子数为2~5的烯氧基。
说 明 书
技术领域
本发明属于液晶材料技术领域,特别涉及到用于有源矩阵显示器的液晶组
合物,尤其适用于扭曲向列相(TN)型、面内切换(IPS)型或边缘场切换
型显示模式的TFT-LCD的液晶组合物。
(FFS)
背景技术
显示是把电信号(数据信息)转变为可视光(视觉信息)的过程,完成显示
的设备即人机界面(Man-Machine Interface,MMI),平板显示器
Display,FPD)是目前最为流行的一类显示设备。液晶显示器
Display,LCD)是FPD中最早被开发出来,并被商品
体管液晶显示器
应用中
(Flat Panel
(Liquid Crystal
化的产品。目前,薄膜晶
(Thin Film Transistor Liquid Crystal,TFT-LCD)已经成为LCD
的主流产品。
TFT-LCD的发展经历了漫长的基础研究阶段,在实现大生产,商业化之后,
TFT-LCD产品以其轻薄、环保、高性能等优点,其尺寸越做越大,应用越
广。无论是小尺寸的手机屏、还是大尺寸的笔记本电脑
器(Monitor),以及大型化的液晶电视
早期商用的TFT-LCD产品
模式,其最大问题是
TFT-LCD在TV领
IPS)
来越
(Notebook PC)或监视
(LCDTV),到处可见TFT-LCD的应用。
基本采用了扭曲向列(Twisted Nematic,TN)型显示
视角不够大。随着TFT-LCD产品尺寸的增加,特别是
域的应用,具有广视野角特点的面内切换(In-Plane Swiching,
显示模式被开发出来并加以运用。IPS显示模式最早由美国人(索
里夫)在1974年论文上发表,并由德国人(鲍尔)提出把IPS作为
角技术应用于TFT-LCD中。1995年,日本的日立公司开发出了世界广视
首款13.3 寸IPS模式的广视野角TFT-LCD产品。韩国的现代公司在
边缘电场切换
IPS的基础上开发了
(Fringe Field Switching,FFS)显示模式的TFT-LCD产品。
TFT-LCD是TFT开关控制下的液晶显示装置,液晶的电学和光学特性直接
影响到显示的效果。不同种类的液晶,电学和光学特性不同,显示模式不同。
对TFT-LCD所用的液晶材料影响较大的性能参数有:工作温度范围、
响应速度、对比度、色调、阶调、视野角等,其中驱动电压受
性和弹性系数影响较大,粘度和弹性系数影响液晶材料
折射率各向异性则影响液晶显示的色调。以往那
些条件的,只有含氟的液晶材料才能适用
驱动电压、
介电常数各向异
的响应速度,相位差和
些含氰基化合物是无法满足这
于制作TFT-LCD。
另外,一种液晶分子是无法达到TFT-LCD显示的所有要求,必须要进行多
性
种液晶分子的组合。通过组合多种液晶分子可以实现液晶材料的各种物理特
要求,这些要求主要包括1)高稳定性,如紫外光稳定性、热稳定性
性。在TFT-LCD制造过程中,要求液晶材料在高温下依然保
降低环境带来的影响,而在TFT-LCD中,液晶
高分子材料接触,用紫外光照射进行Seal
材料要耐得住紫外光的高能量破坏
双折射率。不同的液晶显示
可以获得较宽的视角。
低,响应时间
越大,
和化学稳定
持高的电压保持率,
材料与配向膜、Seal、Spacer等
硬化时,如果不用UV-MASK,液晶
作用,避免液晶材料性质的恶化。2)适度的
模式对双折射率Δn值的要求是不一样的,Δn变小
3)低粘度。粘度直接影响液晶显示的响应速度,粘度越
越小,响应速度越快。4)较大的介电各向异性。介电各向异性Δε
液晶的阈值电压越小,但液晶材料中的离子越容易析出,成为自由离子
导致电阻率降低。5)宽的温度范围。理想的保存温度范围为-40℃~100℃,
有特殊应用如车载显示,该温度可能扩宽到-40℃~110℃。 一般
因此,为了获得稳定的液晶显示状态,达到上述要求,需要设计好液晶分
对
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种正介电、高电荷保持率、低旋转粘
度、响应时间快的液晶组合物,适用于有源矩阵电光学
特别适用于制造快速响应的TFT-LCD。
子间的作用力及液晶分子排列的规则性。不断开发新的性能优异的液晶材料
液晶显示发展有着重要的意义。
元件和液晶显示器中,
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
含有二氟亚甲基醚的液晶组合物,包括按质量百分比计为1~40%的通式Ⅰ
所示的化合物、按质量百分比计为1~50%的通式Ⅱ所示的化合物、按质量
比计为1~70%的通式Ⅲ所示的化合物、按质量百分比计为0~70%
的化合物、按质量百分比计为0~40%的通式Ⅴ所示的
为0~40%的通式Ⅵ所示的化合物,按质量百分
通式Ⅳ、通式Ⅴ、通式Ⅵ的质量百
百分
的通式Ⅳ所示
化合物、按质量百分比计
比计为通式Ⅰ、通式Ⅱ、通式Ⅲ、
分比之和的0.0%~0.5%的旋光性物质;
式中:
分别是或者的其中的一种;
R2、R4、R5、R6、
R7、R8分别是-H、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为
1~10的烷氧基、碳原子数为2~10的链烯基或者碳原子数为3~8链烯氧
碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原
基或者碳原子数为3~8链烯氧基中的一个或多个氢被
其中一种;
基,或者
子数为2~10的链烯
氟取代后所形成的基团的
X6、X9、R1、R3、R9
分别是-H、-Cl、-F、-CN、-OCN、-OCF3、-CF3、-
CHF2、 -CH2F、-OCHF2、-SCN、-
中的任NCS、-SF5的其中一种或者是下述①~③中所述基团
意一种基团:
①是碳原子数为1~15的烷基、碳原子数为1~15的烷氧基、碳原子数为2~15
②是①所述基团中的一个或多个-CH2-被-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-
OOC-、 环丁烷基、环戊烷基、-O-或-S-取代所形成的氧原子不直接相
种,
烯基或碳原子数为2~15的烯氧基的其中的一种,
连的基团的其中一
③是②所述基团中的一个或多个氢被氟、氯取代所形成的基团,或者是①
所述基团中的一个或多个氢被氟、氯取代所形成的基团的其中一种;
X1、X2、X3、X4、
X5、X7、X8分别是-H或-F;
Z1、Z2、Z3分别是单键、-CH2-、
-CH2-CH2-、-(CH2)3-、-
(CH2)4-、-CH=CH-、 -C≡C-、-COO-、-OOC-、-
CF2O-、-OCH2-、-CH2O-、-
OCF2-、-CF2CH2-、-
CH2CF2-、
CF=CF-的其中的一种;
a、b分别是0、1、2或3,c是1或2,且a+b+c≤5;
d是0、1、2、3,e是1或2,且d+e≤5;
f、g、h、i、j、k分别是0、1、2或3。
由于采用了上述技术方案,本发明取得的技术进步是:
本发明的含有二氟亚甲基醚的液晶组合物性能优异,具有非常低的响应时
间、较低的电压、高的电阻率以及电压保持率。通过对各个组分含量的调整,
本发明的含有二氟亚甲基醚的液晶组合物可以具有不同阈值电压和双
性,便于在不同厚度的液晶盒和不同驱动电压下使用。同时,
合物在高温后仍能表现出高的电阻率、优异的高温和紫
用于具有有源矩阵寻址的光电显示器。
-C2F4-或-
折射特
本发明的液晶组
外稳定性能。因此,适
本发明的液晶组合物,适用于有源矩阵显示器,特别适用于通过薄膜晶体
管(TFT)的矩阵寻址的光电显示器,如:快速响应的有源矩阵TN-TFT,
或FFS液晶显示元件和液晶显示器。 IPS-TFT
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明:
本发明的液晶组合物可采用将两种或多种液晶化合物混合方法进行生产,
在
如在高温下混合不同组分并彼此溶解的方法制备,其中,将液晶组合物溶解
用于该化合物的溶剂中并混合,然后在减压下蒸馏出该溶剂;本发明
合物也可按照其他常规的制备方法,如采取加热,超声波,悬
的液晶组
浮等方式制备。
本说明书中的百分比为质量百分比,温度为摄氏度(℃),其他符号的具体
Cp表示液晶清亮点(℃),DSC定量法测试;
S-N表示液晶的晶态到向列相的熔点(℃);
Δn表示光学各向异性,no为寻常光的折射率,ne为非寻常
光的折射率,测
Δε表示介电各向异性,Δε=ε∥-ε⊥,其中,ε∥
为平行于分子轴的介电常数, ε⊥为垂直于分子轴的介电常
INSTEC:ALCT-IR1测试;
试条件为25±2℃,589nm,阿贝折射仪测试;
意义及测试条件如下:
数,测试条件为25±0.5℃,20微米平行盒,
γ1表示旋转粘度(mPa·s),测试条件为25±0.5℃,20微米平行盒,
INSTEC:ALCT-IR1测试;
ρ表示电阻率(Ω·cm),的测试条件为25±2℃,测试仪器为TOYO SR6517高
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
仪。
阻仪和LE-21液体电极。
测试
τ表示响应时间(ms),的测试仪器为DMS-501,测试条件为25±0.5℃,测
V10表示液晶的光学阈值电压(V),V90表示液晶的饱和
电压值(V),测试
本发明的含有二氟亚甲基醚的液晶组合物,包括按质量百分比计为1~40%
按
的通式Ⅰ所示的化合物、按质量百分比计为1~50%的通式Ⅱ所示的化合物、
质量百分比计为1~70%的通式Ⅲ所示的化合物、按质量百分比计为
式Ⅳ所示的化合物、按质量百分比计为0~40%的通式Ⅴ所示
百分比计为0~40%的通式Ⅵ所示的化合物,按质量百
通式Ⅲ、通式Ⅳ、通式Ⅴ、通式Ⅵ的质量
质;
条件为4.0微米TN左旋盒,25℃。
试盒4.0微米TN左旋盒。
0~70%的通
的化合物、按质量
分比计为通式Ⅰ、通式Ⅱ、
百分比之和的0.0%~0.5%的旋光性物
式中:
分别是
或者的其中的一种;
R2、R4、R5、R6、
R7、R8分别是-H、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为
1~10的烷氧基、碳原子数为2~10的链烯基或者碳原子数为3~8链烯氧
碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原
基或者碳原子数为3~8链烯氧基中的一个或多个氢被
其中一种;
基,或者
子数为2~10的链烯
氟取代后所形成的基团的
X6、X9、R1、R3、R9
分别是-H、-Cl、-F、-CN、-OCN、-OCF3、-CF3、-
CHF2、 -CH2F、-OCHF2、-SCN、-
中的任NCS、-SF5的其中一种或者是下述①~③中所述基团
意一种基团:
①是碳原子数为1~15的烷基、碳原子数为1~15的烷氧基、碳原子数为2~15
②是①所述基团中的一个或多个-CH2-被-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-
OOC-、 环丁烷基、环戊烷基、-O-或-S-取代所形成的氧原子不直接相
种,
烯基或碳原子数为2~15的烯氧基的其中的一种,
连的基团的其中一
③是②所述基团中的一个或多个氢被氟、氯取代所形成的基团,或者是①
X1、X2、X3、X4、
X5、X7、X8分别是-H或-F;
Z1、Z2、Z3分别是单键、-CH2-、
-CH2-CH2-、-(CH2)3-、-
(CH2)4-、-CH=CH-、 -C≡C-、-COO-、-OOC-、-
所述基团中的一个或多个氢被氟、氯取代所形成的基团的其中一种;
CF2O-、-OCH2-、-CH2O-、-
OCF2-、-CF2CH2-、-
CH2CF2-、
CF=CF-的其中的一种;
a、b分别是0、1、2或3,c是1或2,且a+b+c≤5;
d是0、1、2、3,e是1或2,且d+e≤5;
f、g、h、i、j、k分别是0、1、2或3。
-C2F4-或-
上述本发明的含有二氟亚甲基醚的液晶组合物中,通式Ⅰ所示的化合物的
质量百分比优选为6~35%、通式Ⅱ所示的化合物的质
通式Ⅲ所示的化合物的质量百分比优选为13~
百分比优选为5~54%、通式Ⅴ所示的化
式Ⅵ所示的化合物的质量百分比优
量百分比优选为5~35%、
60%、通式Ⅳ所示的化合物的质量
合物的质量百分比计优选为0~20%、通
选为0~18%。
为了使得液晶显示的更加稳定、效果更加良好可以对液晶显示组合物中所
分
用的化合物的质量百分比进一步优化,具体为通式Ⅰ所示的化合物的质量百
比为7~21%、通式Ⅱ所示的化合物的质量百分比为6~30%、通式
物的质量百分比为15~53%、通式Ⅳ所示的化合物的
式Ⅴ所示的化合物的质量百分比计优选为
百分比优选为0~15%。
Ⅲ所示的化合
质量百分比为12~47%、通
0~15%、通式Ⅵ所示的化合物的质量
在对上述液晶组合物的质量进行优化时,也可以对所用通式的化合物进行
物
优选,通式Ⅰ、通式Ⅱ、通式Ⅲ、通式Ⅳ、通式Ⅴ、通式Ⅵ具体优选的化合
如下所示:
式中:
(F)是氢或氟;
上式中的中的官能团可以做进一步的优选,R2、R4、
R5、R6、R7、R8分别
是碳原子数为1~5的烷基、碳原子数为1~5的烷氧基、碳原子数为2~5
基或者碳原子数为3~5链烯氧基,X6、
的链烯
X9、R1、R3、R9分别是-F、-
OCF3、碳原
碳原子数为2~5烯基或碳原子
在实施例中将通式Ⅰ、通式Ⅱ、通式Ⅲ、通式Ⅳ、通式V、通式Ⅵ所示的
显
实施例1
实施例1中的液晶混合物,具有很高的清亮点,很大的介电各向异性,低
实施例2
实施例2中的液晶混合物具有较宽的向列相温度范围,较大的阈值和很高
实施例3
的电阻率和电压保持率,适用于大尺寸的显示器。
的阈值电压,适用于低压驱动,并具有较快的响应时间。
化合物按比例配制成液晶组合物,并加入定量的旋光性化合物,填充于液晶
示器两基板间进行性能测试。
子数为1~5的烷基、碳原子数为1~5的烷氧基、
数为2~5的烯氧基。
实施例3中的液晶化合物具有较宽的向列相温度范围,较快的响应时间,
并且具有比较低的成本,同时兼具有很高的电阻率和电压保持率,适用范围
广。
实施例4
实施例4中的液晶混合物,具有相对较窄的向列相温度范围,较低的折射
实施例5
实施例5中的液晶混合物,具有很高的清亮点,较低的旋转粘度,较大的
实施例6
实施例6中的液晶混合物,具有很高的清亮点,较小的旋转粘度,很高的
介电各向异性,较高的品质,适用于快速响应的IPS-TFT显示。
率各向异性,可用于小尺寸显示。
稳定性,适用于宽温显示的,并对低温响应有要求的车载类IPS-TFT显示。
实施例7
实施例7中的液晶混合物,具有很高的清亮点,较小的旋转粘度,很高的
实施例8
实施例8中的液晶混合物,具有较宽的向列相温度范围,较快的响应时间,
并且具有比较低的成本,同时兼具有很高的电阻率和电压保持率,适用范围
稳定性,适用于宽温使用的IPS-TFT显示。
广。
实施例9
实施例9中的液晶混合物具有较宽的向列相温度范围,较快的响应速度和
实施例10
较高的电压保持率,适用于大尺寸的显示器。
实施例10中的液晶混合物,具有很高的清亮点,很大的介电各向异性,低
实施例11
实施例11中的液晶混合物,具有相对较窄的向列相温度范围,较低的折射
实施例12
实施例12中的液晶混合物具有较宽的向列相温度范围,较快的响应速度和
实施例13
实施例13中的液晶混合物,具有很高的清亮点,很大的介电各向异性,低
较高的电压保持率,适用于大尺寸的显示器。
率各向异性,可用于小尺寸显示。
的阈值电压,适用于低压驱动,并具有较快的响应时间,适用于快速响应的
IPS-TFT显示。
的阈值电压,适用于低压驱动,并具有较快的响应时间,适用于快速响应的
IPS-TFT显示。
实施例14
实施例14中的液晶混合物具有较宽的向列相温度范围,较大的阈值和很高
实施例15
实施例15中的液晶混合物,具有较宽的向列相温度范围,较快的响应时间,
并且具有比较低的成本,同时兼具有很高的电阻率和电压保持率,适用范围
的电阻率和电压保持率,适用于大尺寸的显示器。
广。
由实施例1~15可知,本发明的液晶组合物在低温区域可维持快的响应时间,
可拓宽TN、IPS或者FFS液晶模式的使用温度,并且具有较快的响应时间
宽的视角范围,非常适用于TN-TFT、IPS-TFT和FFS模式的显示器。
和较
本发明虽然仅仅列举了上述15个实施例的具体物质和配比质量百分比,并
述
对组成的液晶组合物的性能进行了测试,但是本发明的液晶组合物可以在上
实施例的基础上,利用本发明所涉及的通式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ
所代表的 化合物、以及通式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ的优选的化合物进
修改,均能达到本发明的目的。
行进一步拓展和
2024年4月21日发(作者:吕婷美)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.5
(22)申请日 2013.07.19
(71)申请人 石家庄诚志永华显示材料有限公司
地址 050091 河北省石家庄市新石北路362号
(72)发明人 崔青 华瑞茂 毛联波 史子谦 乔云霞 夏治国 张军波
(74)专利代理机构 石家庄众志华清知识产权事务所(特殊普通合伙)
代理人 张明月
(51)
(10)申请公布号 CN 103361078 A
(43)申请公布日 2013.10.23
权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
含有二氟亚甲基醚的液晶组合物
(57)摘要
本发明公开了一种含有二氟亚甲基
醚的液晶组合物,包括按质量百分比计为
1~40%的通式Ⅰ所示的化合物、按质量百
分比计为1~50%的通式Ⅱ所示的化合物、
按质量百分比计为1~70%的通式Ⅲ所示的
化合物、按质量百分比计为0~70%的通式
Ⅳ所示的化合物、按质量百分比计为0~
40%的通式Ⅴ所示的化合物、按质量百分
比计为0~40%的通式Ⅵ所示的化合物,按
质量百分比计为通式Ⅰ、通式Ⅱ、通式
Ⅲ、通式Ⅳ、通式Ⅴ、通式Ⅵ的质量百分
比之和的0.0%~0.5%的旋光性物质。本发
明具有一种正介电、高电荷保持率、低旋
转粘度、响应时间快的特点,适用于制造
快速响应的TFT-LCD。
法律状态
法律状态公告日
2022-07-12
法律状态信息
专利权人的姓名或者名称、地址
的变更IPC(主分类):C09K19/44
专利号:ZL2变更事
项:专利权人变更前:北京诚志永
华显示科技有限公司变更后:北京
诚志永华科技股份有限公司变更
事项:地址变更前:100083 北京市
海淀区清华园清华同方大厦六层
601-1室变更后:100084 北京市
海淀区中关村东路1号院1号楼
四层B座B402室
法律状态
专利权人的姓名或者
名称、地址的变更
权 利 要 求 说 明 书
1.含有二氟亚甲基醚的液晶组合物,其特征在于:包括按质量百分比计为
1~40%的通式Ⅰ所示的化合物、按质量百分比计为1~50%的通式Ⅱ所示的
物、按质量百分比计为1~70%的通式Ⅲ所示的化合物、按质
的通式Ⅳ所示的化合物、按质量百分比计
质量百分比计为0~40%的
式Ⅱ、通式Ⅲ、
化合
量百分比计为0~70%
为0~40%的通式Ⅴ所示的化合物、按
通式Ⅵ所示的化合物,按质量百分比计为通式Ⅰ、通
通式Ⅳ、通式Ⅴ、通式Ⅵ的质量百分比之和的0.0%~0.5%的旋
式中:
分别是或者的其中的一种;
R2、R4、R5、R6、
光性物质;
R7、R8分别是-H、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为
1~10的烷氧基、碳原子数为2~10的链烯基或者碳原子数为3~8
链烯氧基,或者 碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的
基或者碳原子数为3~8链烯氧基
其中一种;
烷氧基、碳原子数为2~10的链烯
中的一个或多个氢被氟取代后所形成的基团的
X6、X9、R1、R3、R9
分别是-H、-Cl、-F、-CN、-OCN、-OCF3、-CF3、-
CHF2、 -CH2F、-OCHF2、-
SCN、-NCS、-SF5的其中一种或者是下述①~③中所述基团
中的任意一种基团:
①是碳原子数为1~15的烷基、碳原子数为1~15的烷氧基、碳原子数为2~15
②是①所述基团中的一个或多个-CH2-被-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-
OOC-、 环丁烷基、环戊烷基、-O-或-S-取代所形成的氧原子不
种,
烯基或碳原子数为2~15的烯氧基的其中的一种,
直接相连的基团的其中一
③是②所述基团中的一个或多个氢被氟、氯取代所形成的基团,或者是①
X1、X2、X3、X4、
X5、X7、X8分别是-H或-F;
Z1、Z2、Z3分别是单键、-CH2-、
-CH2-CH2-、-(CH2)3-、-
(CH2)4-、-CH=CH-、 -C≡C-、-COO-、-
所述基团中的一个或多个氢被氟、氯取代所形成的基团的其中一种;
OOC-、-CF2O-、-OCH2-、-CH2O-、-
OCF2-、-CF2CH2-、-
CH2CF2-、 -
C2F4-或-CF=CF-的其中的一种;
a、b分别是0、1、2或3,c是1或2,且a+b+c≤5;
d是0、1、2、3,e是1或2,且d+e≤5;
f、g、h、i、j、k分别是0、1、2或3。
2.根据权利要求1所述的含有二氟亚甲基醚的液晶组合物,其特征在于:
所述通式Ⅰ所示的化合物的质量百分比为6~35%、通式Ⅱ所示的化合物的
百分比为5~35%、通式Ⅲ所示的化合物的质量百分比为13~
化合物的质量百分比为5~54%、通式Ⅴ所示的
通式Ⅵ所示的化合物的质量
质量
60%、通式Ⅳ所示的
化合物的质量百分比计为0~20%、
百分比为0~18%。
3.根据权利要求1或2任一项所述的含有二氟亚甲基醚的液晶组合物,其
所述通式Ⅰ的化合物为下列Ⅰ-a至Ⅰ-v所示的化合物,
特征在于:
所述通式Ⅱ的化合物为下列Ⅱ-a至Ⅱ-k所示的化合物,
所述通式Ⅲ的化合物为下列Ⅲ-a至Ⅲ-j所示的化合物,
所述通式Ⅳ的化合物为下列Ⅳ-a至Ⅳ-m所示的化合物,
所述通式Ⅴ的化合物为下列Ⅴ-a至Ⅴ-e所示的化合物,
所述通式Ⅵ的化合物为下列Ⅵ-a至Ⅵ-q所示的化合物,
式中:
(F)是氢或氟。
4.根据权利要求3所述的含有二氟亚甲基醚的液晶组合物,其特征在于:
所述R2、R4、R5、R6、
R7、R8分别是碳原子数为1~5的烷基、碳原子数为1~5
的烷氧基、碳原子数为2~5的链烯基或者碳原子数为3~5链烯氧基,
X6、X9、R1、
R3、R9分别是-F、-OCF3、碳原子数为
碳原子数为2~5烯1~5的烷基、碳原子数为1~5的烷氧基、
基或碳原子数为2~5的烯氧基。
说 明 书
技术领域
本发明属于液晶材料技术领域,特别涉及到用于有源矩阵显示器的液晶组
合物,尤其适用于扭曲向列相(TN)型、面内切换(IPS)型或边缘场切换
型显示模式的TFT-LCD的液晶组合物。
(FFS)
背景技术
显示是把电信号(数据信息)转变为可视光(视觉信息)的过程,完成显示
的设备即人机界面(Man-Machine Interface,MMI),平板显示器
Display,FPD)是目前最为流行的一类显示设备。液晶显示器
Display,LCD)是FPD中最早被开发出来,并被商品
体管液晶显示器
应用中
(Flat Panel
(Liquid Crystal
化的产品。目前,薄膜晶
(Thin Film Transistor Liquid Crystal,TFT-LCD)已经成为LCD
的主流产品。
TFT-LCD的发展经历了漫长的基础研究阶段,在实现大生产,商业化之后,
TFT-LCD产品以其轻薄、环保、高性能等优点,其尺寸越做越大,应用越
广。无论是小尺寸的手机屏、还是大尺寸的笔记本电脑
器(Monitor),以及大型化的液晶电视
早期商用的TFT-LCD产品
模式,其最大问题是
TFT-LCD在TV领
IPS)
来越
(Notebook PC)或监视
(LCDTV),到处可见TFT-LCD的应用。
基本采用了扭曲向列(Twisted Nematic,TN)型显示
视角不够大。随着TFT-LCD产品尺寸的增加,特别是
域的应用,具有广视野角特点的面内切换(In-Plane Swiching,
显示模式被开发出来并加以运用。IPS显示模式最早由美国人(索
里夫)在1974年论文上发表,并由德国人(鲍尔)提出把IPS作为
角技术应用于TFT-LCD中。1995年,日本的日立公司开发出了世界广视
首款13.3 寸IPS模式的广视野角TFT-LCD产品。韩国的现代公司在
边缘电场切换
IPS的基础上开发了
(Fringe Field Switching,FFS)显示模式的TFT-LCD产品。
TFT-LCD是TFT开关控制下的液晶显示装置,液晶的电学和光学特性直接
影响到显示的效果。不同种类的液晶,电学和光学特性不同,显示模式不同。
对TFT-LCD所用的液晶材料影响较大的性能参数有:工作温度范围、
响应速度、对比度、色调、阶调、视野角等,其中驱动电压受
性和弹性系数影响较大,粘度和弹性系数影响液晶材料
折射率各向异性则影响液晶显示的色调。以往那
些条件的,只有含氟的液晶材料才能适用
驱动电压、
介电常数各向异
的响应速度,相位差和
些含氰基化合物是无法满足这
于制作TFT-LCD。
另外,一种液晶分子是无法达到TFT-LCD显示的所有要求,必须要进行多
性
种液晶分子的组合。通过组合多种液晶分子可以实现液晶材料的各种物理特
要求,这些要求主要包括1)高稳定性,如紫外光稳定性、热稳定性
性。在TFT-LCD制造过程中,要求液晶材料在高温下依然保
降低环境带来的影响,而在TFT-LCD中,液晶
高分子材料接触,用紫外光照射进行Seal
材料要耐得住紫外光的高能量破坏
双折射率。不同的液晶显示
可以获得较宽的视角。
低,响应时间
越大,
和化学稳定
持高的电压保持率,
材料与配向膜、Seal、Spacer等
硬化时,如果不用UV-MASK,液晶
作用,避免液晶材料性质的恶化。2)适度的
模式对双折射率Δn值的要求是不一样的,Δn变小
3)低粘度。粘度直接影响液晶显示的响应速度,粘度越
越小,响应速度越快。4)较大的介电各向异性。介电各向异性Δε
液晶的阈值电压越小,但液晶材料中的离子越容易析出,成为自由离子
导致电阻率降低。5)宽的温度范围。理想的保存温度范围为-40℃~100℃,
有特殊应用如车载显示,该温度可能扩宽到-40℃~110℃。 一般
因此,为了获得稳定的液晶显示状态,达到上述要求,需要设计好液晶分
对
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种正介电、高电荷保持率、低旋转粘
度、响应时间快的液晶组合物,适用于有源矩阵电光学
特别适用于制造快速响应的TFT-LCD。
子间的作用力及液晶分子排列的规则性。不断开发新的性能优异的液晶材料
液晶显示发展有着重要的意义。
元件和液晶显示器中,
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
含有二氟亚甲基醚的液晶组合物,包括按质量百分比计为1~40%的通式Ⅰ
所示的化合物、按质量百分比计为1~50%的通式Ⅱ所示的化合物、按质量
比计为1~70%的通式Ⅲ所示的化合物、按质量百分比计为0~70%
的化合物、按质量百分比计为0~40%的通式Ⅴ所示的
为0~40%的通式Ⅵ所示的化合物,按质量百分
通式Ⅳ、通式Ⅴ、通式Ⅵ的质量百
百分
的通式Ⅳ所示
化合物、按质量百分比计
比计为通式Ⅰ、通式Ⅱ、通式Ⅲ、
分比之和的0.0%~0.5%的旋光性物质;
式中:
分别是或者的其中的一种;
R2、R4、R5、R6、
R7、R8分别是-H、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为
1~10的烷氧基、碳原子数为2~10的链烯基或者碳原子数为3~8链烯氧
碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原
基或者碳原子数为3~8链烯氧基中的一个或多个氢被
其中一种;
基,或者
子数为2~10的链烯
氟取代后所形成的基团的
X6、X9、R1、R3、R9
分别是-H、-Cl、-F、-CN、-OCN、-OCF3、-CF3、-
CHF2、 -CH2F、-OCHF2、-SCN、-
中的任NCS、-SF5的其中一种或者是下述①~③中所述基团
意一种基团:
①是碳原子数为1~15的烷基、碳原子数为1~15的烷氧基、碳原子数为2~15
②是①所述基团中的一个或多个-CH2-被-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-
OOC-、 环丁烷基、环戊烷基、-O-或-S-取代所形成的氧原子不直接相
种,
烯基或碳原子数为2~15的烯氧基的其中的一种,
连的基团的其中一
③是②所述基团中的一个或多个氢被氟、氯取代所形成的基团,或者是①
所述基团中的一个或多个氢被氟、氯取代所形成的基团的其中一种;
X1、X2、X3、X4、
X5、X7、X8分别是-H或-F;
Z1、Z2、Z3分别是单键、-CH2-、
-CH2-CH2-、-(CH2)3-、-
(CH2)4-、-CH=CH-、 -C≡C-、-COO-、-OOC-、-
CF2O-、-OCH2-、-CH2O-、-
OCF2-、-CF2CH2-、-
CH2CF2-、
CF=CF-的其中的一种;
a、b分别是0、1、2或3,c是1或2,且a+b+c≤5;
d是0、1、2、3,e是1或2,且d+e≤5;
f、g、h、i、j、k分别是0、1、2或3。
由于采用了上述技术方案,本发明取得的技术进步是:
本发明的含有二氟亚甲基醚的液晶组合物性能优异,具有非常低的响应时
间、较低的电压、高的电阻率以及电压保持率。通过对各个组分含量的调整,
本发明的含有二氟亚甲基醚的液晶组合物可以具有不同阈值电压和双
性,便于在不同厚度的液晶盒和不同驱动电压下使用。同时,
合物在高温后仍能表现出高的电阻率、优异的高温和紫
用于具有有源矩阵寻址的光电显示器。
-C2F4-或-
折射特
本发明的液晶组
外稳定性能。因此,适
本发明的液晶组合物,适用于有源矩阵显示器,特别适用于通过薄膜晶体
管(TFT)的矩阵寻址的光电显示器,如:快速响应的有源矩阵TN-TFT,
或FFS液晶显示元件和液晶显示器。 IPS-TFT
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明:
本发明的液晶组合物可采用将两种或多种液晶化合物混合方法进行生产,
在
如在高温下混合不同组分并彼此溶解的方法制备,其中,将液晶组合物溶解
用于该化合物的溶剂中并混合,然后在减压下蒸馏出该溶剂;本发明
合物也可按照其他常规的制备方法,如采取加热,超声波,悬
的液晶组
浮等方式制备。
本说明书中的百分比为质量百分比,温度为摄氏度(℃),其他符号的具体
Cp表示液晶清亮点(℃),DSC定量法测试;
S-N表示液晶的晶态到向列相的熔点(℃);
Δn表示光学各向异性,no为寻常光的折射率,ne为非寻常
光的折射率,测
Δε表示介电各向异性,Δε=ε∥-ε⊥,其中,ε∥
为平行于分子轴的介电常数, ε⊥为垂直于分子轴的介电常
INSTEC:ALCT-IR1测试;
试条件为25±2℃,589nm,阿贝折射仪测试;
意义及测试条件如下:
数,测试条件为25±0.5℃,20微米平行盒,
γ1表示旋转粘度(mPa·s),测试条件为25±0.5℃,20微米平行盒,
INSTEC:ALCT-IR1测试;
ρ表示电阻率(Ω·cm),的测试条件为25±2℃,测试仪器为TOYO SR6517高
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
仪。
阻仪和LE-21液体电极。
测试
τ表示响应时间(ms),的测试仪器为DMS-501,测试条件为25±0.5℃,测
V10表示液晶的光学阈值电压(V),V90表示液晶的饱和
电压值(V),测试
本发明的含有二氟亚甲基醚的液晶组合物,包括按质量百分比计为1~40%
按
的通式Ⅰ所示的化合物、按质量百分比计为1~50%的通式Ⅱ所示的化合物、
质量百分比计为1~70%的通式Ⅲ所示的化合物、按质量百分比计为
式Ⅳ所示的化合物、按质量百分比计为0~40%的通式Ⅴ所示
百分比计为0~40%的通式Ⅵ所示的化合物,按质量百
通式Ⅲ、通式Ⅳ、通式Ⅴ、通式Ⅵ的质量
质;
条件为4.0微米TN左旋盒,25℃。
试盒4.0微米TN左旋盒。
0~70%的通
的化合物、按质量
分比计为通式Ⅰ、通式Ⅱ、
百分比之和的0.0%~0.5%的旋光性物
式中:
分别是
或者的其中的一种;
R2、R4、R5、R6、
R7、R8分别是-H、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为
1~10的烷氧基、碳原子数为2~10的链烯基或者碳原子数为3~8链烯氧
碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原
基或者碳原子数为3~8链烯氧基中的一个或多个氢被
其中一种;
基,或者
子数为2~10的链烯
氟取代后所形成的基团的
X6、X9、R1、R3、R9
分别是-H、-Cl、-F、-CN、-OCN、-OCF3、-CF3、-
CHF2、 -CH2F、-OCHF2、-SCN、-
中的任NCS、-SF5的其中一种或者是下述①~③中所述基团
意一种基团:
①是碳原子数为1~15的烷基、碳原子数为1~15的烷氧基、碳原子数为2~15
②是①所述基团中的一个或多个-CH2-被-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-
OOC-、 环丁烷基、环戊烷基、-O-或-S-取代所形成的氧原子不直接相
种,
烯基或碳原子数为2~15的烯氧基的其中的一种,
连的基团的其中一
③是②所述基团中的一个或多个氢被氟、氯取代所形成的基团,或者是①
X1、X2、X3、X4、
X5、X7、X8分别是-H或-F;
Z1、Z2、Z3分别是单键、-CH2-、
-CH2-CH2-、-(CH2)3-、-
(CH2)4-、-CH=CH-、 -C≡C-、-COO-、-OOC-、-
所述基团中的一个或多个氢被氟、氯取代所形成的基团的其中一种;
CF2O-、-OCH2-、-CH2O-、-
OCF2-、-CF2CH2-、-
CH2CF2-、
CF=CF-的其中的一种;
a、b分别是0、1、2或3,c是1或2,且a+b+c≤5;
d是0、1、2、3,e是1或2,且d+e≤5;
f、g、h、i、j、k分别是0、1、2或3。
-C2F4-或-
上述本发明的含有二氟亚甲基醚的液晶组合物中,通式Ⅰ所示的化合物的
质量百分比优选为6~35%、通式Ⅱ所示的化合物的质
通式Ⅲ所示的化合物的质量百分比优选为13~
百分比优选为5~54%、通式Ⅴ所示的化
式Ⅵ所示的化合物的质量百分比优
量百分比优选为5~35%、
60%、通式Ⅳ所示的化合物的质量
合物的质量百分比计优选为0~20%、通
选为0~18%。
为了使得液晶显示的更加稳定、效果更加良好可以对液晶显示组合物中所
分
用的化合物的质量百分比进一步优化,具体为通式Ⅰ所示的化合物的质量百
比为7~21%、通式Ⅱ所示的化合物的质量百分比为6~30%、通式
物的质量百分比为15~53%、通式Ⅳ所示的化合物的
式Ⅴ所示的化合物的质量百分比计优选为
百分比优选为0~15%。
Ⅲ所示的化合
质量百分比为12~47%、通
0~15%、通式Ⅵ所示的化合物的质量
在对上述液晶组合物的质量进行优化时,也可以对所用通式的化合物进行
物
优选,通式Ⅰ、通式Ⅱ、通式Ⅲ、通式Ⅳ、通式Ⅴ、通式Ⅵ具体优选的化合
如下所示:
式中:
(F)是氢或氟;
上式中的中的官能团可以做进一步的优选,R2、R4、
R5、R6、R7、R8分别
是碳原子数为1~5的烷基、碳原子数为1~5的烷氧基、碳原子数为2~5
基或者碳原子数为3~5链烯氧基,X6、
的链烯
X9、R1、R3、R9分别是-F、-
OCF3、碳原
碳原子数为2~5烯基或碳原子
在实施例中将通式Ⅰ、通式Ⅱ、通式Ⅲ、通式Ⅳ、通式V、通式Ⅵ所示的
显
实施例1
实施例1中的液晶混合物,具有很高的清亮点,很大的介电各向异性,低
实施例2
实施例2中的液晶混合物具有较宽的向列相温度范围,较大的阈值和很高
实施例3
的电阻率和电压保持率,适用于大尺寸的显示器。
的阈值电压,适用于低压驱动,并具有较快的响应时间。
化合物按比例配制成液晶组合物,并加入定量的旋光性化合物,填充于液晶
示器两基板间进行性能测试。
子数为1~5的烷基、碳原子数为1~5的烷氧基、
数为2~5的烯氧基。
实施例3中的液晶化合物具有较宽的向列相温度范围,较快的响应时间,
并且具有比较低的成本,同时兼具有很高的电阻率和电压保持率,适用范围
广。
实施例4
实施例4中的液晶混合物,具有相对较窄的向列相温度范围,较低的折射
实施例5
实施例5中的液晶混合物,具有很高的清亮点,较低的旋转粘度,较大的
实施例6
实施例6中的液晶混合物,具有很高的清亮点,较小的旋转粘度,很高的
介电各向异性,较高的品质,适用于快速响应的IPS-TFT显示。
率各向异性,可用于小尺寸显示。
稳定性,适用于宽温显示的,并对低温响应有要求的车载类IPS-TFT显示。
实施例7
实施例7中的液晶混合物,具有很高的清亮点,较小的旋转粘度,很高的
实施例8
实施例8中的液晶混合物,具有较宽的向列相温度范围,较快的响应时间,
并且具有比较低的成本,同时兼具有很高的电阻率和电压保持率,适用范围
稳定性,适用于宽温使用的IPS-TFT显示。
广。
实施例9
实施例9中的液晶混合物具有较宽的向列相温度范围,较快的响应速度和
实施例10
较高的电压保持率,适用于大尺寸的显示器。
实施例10中的液晶混合物,具有很高的清亮点,很大的介电各向异性,低
实施例11
实施例11中的液晶混合物,具有相对较窄的向列相温度范围,较低的折射
实施例12
实施例12中的液晶混合物具有较宽的向列相温度范围,较快的响应速度和
实施例13
实施例13中的液晶混合物,具有很高的清亮点,很大的介电各向异性,低
较高的电压保持率,适用于大尺寸的显示器。
率各向异性,可用于小尺寸显示。
的阈值电压,适用于低压驱动,并具有较快的响应时间,适用于快速响应的
IPS-TFT显示。
的阈值电压,适用于低压驱动,并具有较快的响应时间,适用于快速响应的
IPS-TFT显示。
实施例14
实施例14中的液晶混合物具有较宽的向列相温度范围,较大的阈值和很高
实施例15
实施例15中的液晶混合物,具有较宽的向列相温度范围,较快的响应时间,
并且具有比较低的成本,同时兼具有很高的电阻率和电压保持率,适用范围
的电阻率和电压保持率,适用于大尺寸的显示器。
广。
由实施例1~15可知,本发明的液晶组合物在低温区域可维持快的响应时间,
可拓宽TN、IPS或者FFS液晶模式的使用温度,并且具有较快的响应时间
宽的视角范围,非常适用于TN-TFT、IPS-TFT和FFS模式的显示器。
和较
本发明虽然仅仅列举了上述15个实施例的具体物质和配比质量百分比,并
述
对组成的液晶组合物的性能进行了测试,但是本发明的液晶组合物可以在上
实施例的基础上,利用本发明所涉及的通式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ
所代表的 化合物、以及通式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ的优选的化合物进
修改,均能达到本发明的目的。
行进一步拓展和