阅读说明：本技术 液晶组合物及液晶显示元件、液晶显示器 (Liquid crystal composition, liquid crystal display element and liquid crystal display ) 是由 李正强 舒克伦 王小龙 张倩 王文杰 李元元 于 2018-06-08 设计创作，主要内容包括：一种液晶组合物,含有一种或多种式Ⅰ化合物、一种或多种式Ⅱ化合物以及式III化合物。本发明所提供的液晶组合物具有较低的粘度,可以实现快速响应,同时具有适中的介电各向异性Δε、适宜的光学各向异性Δn、高的对热和光的稳定性。包含该液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器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、高电荷保持率以及低蒸汽压等性能。(A liquid crystal composition comprising one or more compounds of formula I, one or more compounds of formula II and a compound of formula III. The liquid crystal composition provided by the invention has lower viscosity, can realize quick response, and simultaneously has moderate dielectric anisotropy delta epsilon, proper optical anisotropy delta n and high stability to heat and light. The liquid crystal display element or the liquid crystal display comprising the liquid crystal composition has the advantages of wide nematic phase temperature range, proper birefringence anisotropy, very high resistivity, good ultraviolet resistance, high charge retention rate, low vapor pressure and the like.)

液晶组合物及液晶显示元件、液晶显示器

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，具体涉及一种液晶组合物，以及包含该液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器。

背景技术

在LCD的发展过程中，目前LCD用液晶向着响应速度更快，信赖性更好的方向发展，而液晶混合物的高速响应特性来源于其组分的相应物理参数，如旋转粘度γ1、弹性常数(K)等，高的Δn则有助于减小液晶盒的厚度，进而提高响应速度，同时高的清亮点也有助于混晶的组合搭配。由此可以看到，理想的液晶单体应具有低γ1，适当折射率，高清亮点等特征。

为了实现快速响应，高清亮点，高信赖性，高穿透率等特征，在选取单晶时采用将双键引入分子结构的策略，以提高清亮点并保证较低的旋转粘度。在实现高速响应时，高穿透率往往很难达到，因为在提升穿透率的同时，会造成旋转粘度的升高，从而降低响应速度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液晶组合物及包含该液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器，该液晶组合物中具有指定的稀释剂类液晶化合物，提供较低的粘度，可以实现快速响应，液晶组合物中高清亮点液晶化合物提供高信赖性，高垂直介电液晶化合物童工高穿透率。同时具有适中的介电各向异性Δε、适宜的光学各向异性Δn、高的对热和光的稳定性。包含该液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器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、高电荷保持率以及低蒸汽压等性技术方案。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种液晶组合物，所述液晶组合物包含一种或多种式Ⅰ所示化合物、一种或多种式Ⅱ所示化合物以及式Ⅲ所示化合物其

其中，R₁、R₂各自独立地表示碳原子数为1-10的烷基、氟取代的碳原子数为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基、氟取代的碳原子数为1-10的烷氧基、碳原子数为2-10的链烯基、氟取代的碳原子数为2-10的链烯基、碳原子数为3-8的链烯氧基或氟取代的碳原子数为3-8的链烯氧基；

R₃表示F、CF₃、OCF₃、碳原子数为1-10的烷基、氟取代的碳原子数为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基、氟取代的碳原子数为1-10的烷氧基、碳原子数为2-10的链烯基、氟取代的碳原子数为2-10的链烯基、碳原子数为3-8的链烯氧基或氟取代的碳原子数为3-8的链烯氧基，并且R₃所示基团中任意一个或多个不相连的CH₂可以被环戊基、环丁基或环丙基取代；

Me表示甲基；

表示亚苯基或氟代亚苯基。

该液晶组合物具备高清亮点，高弹性常数，高折射率，低旋转粘度等特点。

其中，所述一种或多种式I所示化合物的质量为液晶组合物总质量的含量优选1-30％，更优选3-15％。

可选的，所述一种或多种式Ⅱ所示化合物优选为以下式Ⅱ1-Ⅱ2所示化合物中的一种或多种，

其中，R₂各自独立地表示碳原子数为1-10的烷基、氟取代的碳原子数为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基、氟取代的碳原子数为1-10的烷氧基、碳原子数为2-10的链烯基、氟取代的碳原子数为2-10的链烯基、碳原子数为3-8的链烯氧基或氟取代的碳原子数为3-8的链烯氧基；

R₃各自独立地表示F、CF₃、OCF₃、碳原子数为1-10的烷基、氟取代的碳原子数为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基、氟取代的碳原子数为1-10的烷氧基、碳原子数为2-10的链烯基、氟取代的碳原子数为2-10的链烯基、碳原子数为3-8的链烯氧基或氟取代的碳原子数为3-8的链烯氧基，并且R₃所示基团中任意一个或多个不相连的CH₂可以被环戊基、环丁基或环丙基取代。

可选的，所述一种或多种式Ⅱ所示化合物的质量为液晶组合物总质量的含量优选1-60％，更优选20-45％。

可选的，所述式Ⅲ化合物质量为液晶组合物总质量的含量优选10-55％，更优选25-50％。

可选的，本发明所提供的液晶组合物还可以包含一种或多种式Ⅳ所示化合物

其中，

R₄表示碳原子数为1-10的链烷基、氟取代的碳原子数为1-10的链烷基、碳原子数为1-10的烷氧基、氟取代的碳原子数为1-10的烷氧基、碳原子数为2-10的链烯基、氟取代的碳原子数为2-10的链烯基、碳原子数为3-8的链烯氧基或氟取代的碳原子数为3-8的链烯氧基，并且其中任一亚甲基可以被环戊基或环丙基替代；

各自独立地表示亚环己基、亚环己烯基、亚苯基、氟代亚苯基和/或亚环己基中任意一个或多个不相连的CH₂被氧取代所形成的基团中的一种或多种；

表示亚苯基或氟代亚苯基；

(F)各自独立地表示H或F；

o表示1、2或3；

n表示1或0；

Q表示F、OCF₃、CF₃或OCF₂H；

P表示甲基或H。

可选的，所述一种或多种式Ⅳ所示化合物质量为液晶组合物总质量的含量优选1-30％。

可选的，所述一种或多种式Ⅳ所示化合物优选为以下式Ⅳ1-Ⅳ15所示化合物中的一种或多种

其中，R₄₁各自独立地表示碳原子数为1-5的直链烷基；

(F)各自独立地表示H或F。

可选的，所述液晶组合物还可以包含一种或多种式Ⅴ所示化合物

其中，

R₅₁、R₅₂各自独立地表示碳原子数为1-10的链烷基、氟取代的碳原子数为1-10的链烷基、碳原子数为1-10的烷氧基、氟取代的碳原子数为1-10的烷氧基、碳原子数为2-10的链烯基、氟取代的碳原子数为2-10的链烯基、碳原子数为3-8的链烯氧基或氟取代的碳原子数为3-8的链烯氧基，并且其中任一亚甲基可以被环戊基或环丙基替代；

r表示1或2；

s表示0、1或2；

Z₂、Z₃各自独立地表示单键、-COO-、-CH₂O-或CH₂CH₂-；

各自独立的表示亚环己基、亚环己烯基、亚苯基和/或氟代亚苯基中的一种或多种。

可选的，所述一种或多种式Ⅴ所示化合物质量为液晶组合物总质量的含量优选10-25％。

可选的，所述一种或多种式Ⅴ所示化合物优选为式Ⅴ1-Ⅴ11所示化合物中的一种或多种

其中，R₅₁、R₅₂各自独立地表示碳原子数为1-10的链烷基、氟取代的碳原子数为1-10的链烷基、碳原子数为1-10的烷氧基、氟取代的碳原子数为1-10的烷氧基、碳原子数为2-10的链烯基、氟取代的碳原子数为2-10的链烯基、碳原子数为3-8的链烯氧基或氟取代的碳原子数为3-8的链烯氧基。

在液晶显示中，要达到较高的穿透率，对垂直介电有所要求。加入式V所示化合物在本发明所提供的液晶组合物中可以按需调节混合物的垂直介电，优选的液晶组合物可以保持低旋转粘度，以在牺牲少量响应速度的前提下进一步提升液晶材料的穿透率。

本发明还涉及包含上述任意一种液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器；所述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。

可选的，所述液晶显示元件或液晶显示器优选有源矩阵寻址液晶显示元件或液晶显示器。

可选的，所述有源矩阵显示元件或显示器具体为TN-TFT或IPS-TFT液晶显示元件或显示器。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步在于：

本发明，通过液晶混合物搭配这一途径，在提高清亮点的同时，信赖性得到提升，并将旋转粘度控制在较低水平；结合负性单体的引入，在最小化牺牲旋转粘度的同时，提高了垂直介电。本发明将会大幅度提高液晶的显示速度及信赖性以及高穿透率。

本发明所提供的液晶显示元件或液晶显示器具有较宽的向列相温度范围、合适的双折射率各向异性、高的电阻率、良好的抗紫外线性能、高电荷保持率以及低蒸汽压等性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。本发明的液晶组合物可采用将液晶化合物混合的方法进行生产，如在高温下混合不同组分并彼此溶解的方法制备，本发明的液晶组合物也可按照其他常规的制备方法，如采取加热，超声波，悬浮等方式制备。

所述方法如无特别说明均为常规方法。

所述原料如无特别说明均能从公开商业途径而得。

所述百分比如无特别说明，均为质量百分比。

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；

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，Δn＝n_e-n_o，n_o为寻常光的折射率，n_e为非寻常光的折射率，测试条件为25±2℃，589nm，阿贝折射仪测试；

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数，测试条件为25±0.5℃，20微米平行盒，INSTEC:ALCT-IR1测试；

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)，测试条件为25±2℃，测试仪器为TOYO SR6517高阻仪和LE-21液体电极。

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。

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(％)表示透过率，T(％)＝100％*亮态(Vop)亮度/光源亮度，测试设备DMS501，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°

本发明申请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(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：

CC-Cp-V1

PGUQU-3-F

实施例1：

实施例2：

实施例3：

实施例4：

实施例5:

实施例6:

实施例7:

实施例8:

实施例9

对比例1

对比实施例1与对比例1，在配方中将CC-3-V替换为CC-4-V后，粘度由49mPa.s提升到了54mPa.s，将导致响应速度下降10％。同时介电由4.9下降到4.6，下降幅度6％，将导致驱动电压上升，液晶器件的功耗增加。清亮点由75℃下降至73℃，导致信赖性下降。因此采用CC-4-V时导致的是性能的全面下降。

对比例2

对比实施例1，对比例2中不含式I化合物及式II化合物。用PGUQK-n-F代替式I化合物提供液晶组合物介电各项异性Δε，用CPP-n-m代替式II化合物提供清亮点Cp，用CC-4-V代替式III化合物。对比例2液晶组合物折射率Δn及介电各向异性Δε保持与实施例1相同。对比例2的清亮点Cp低于实施例1达6℃，将显著降低液晶组合物的信赖性及工作温度区间；对比例2的垂直介电为2.9低于实施例1的垂直介电3.2，降低幅度达到10％，将降低对比例2的穿透率。

因此，通过实施例1～9与对比例1～2的对比，可以了解到，本发明实施例液晶组合物具有较低的粘度，可以实现快速响应，同时具有适中的介电各向异性Δε、适中的光学各向异性Δn、高的对热和光的稳定性，较好的穿透率以及高信赖性。包含本发明所提供的液晶组合物的液晶材料，不但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，而且，作为薄膜晶体管技术(TFT-LCD)用液晶材料，还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、高电荷保持率以及低蒸汽压等性能。通过提高液晶组合物的清亮点，液晶组合物的信赖性得到提升，并将旋转粘度控制在较低水平，结合负性单体的引入，在最小化牺牲旋转粘度的同时，提高了垂直介电。本发明将会大幅度提高液晶组合物和液晶显示器件的显示速度、信赖性以及穿透率。