具有高穿透率的液晶组合物及其液晶显示器件制造技术

本发明专利技术公开了一种具有高穿透率的液晶组合物及其液晶显示器件，本发明专利技术的液晶组合物包括：至少一种通式I的化合物、至少一种通式II的化合物以及至少一种通式III的化合物。本发明专利技术还公开了包含所述液晶组合物的液晶显示器件。本发明专利技术的液晶组合物在维持适当的旋转粘度、光学各向异性和清亮点的情况下，还具有较大的平均弹性常数，液晶组合物的液晶分子有序度表现良好，较大的垂直介电与介电的比值，较高的穿透率，从而使得包含其的液晶显示器件具有较快的响应速度，较高的对比度和穿透率，较低的阈值电压，降低了液晶显示器件的能耗，是一种综合性能更好的液晶材料，尤其适用于IPS等显示模式的液晶显示器件。模式的液晶显示器件。模式的液晶显示器件。

【技术实现步骤摘要】
具有高穿透率的液晶组合物及其液晶显示器件


[0001]本专利技术涉及液晶材料领域，具体涉及具有高穿透率的液晶组合物及其液晶显示器件。

技术介绍

[0002]液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)因其体积小、重量轻、功耗低且显示质量优异而获得了飞速发展，特别是在便携式电子信息产品中获得了广泛的应用。但在应用中仍存在一些待解决的问题，如改善视角特性、提高响应速度、增加对比度、提高穿透率等。LCD的视角比较窄是指在离开垂直于液晶盒法线方向观察时，对比度明显下降，而视角大时还会发生灰度和彩色反转的现象，其严重影响LCD的显示质量，因此视角问题成为LCD在应用中亟待解决的问题。
[0003]目前，已经提出了很多种解决视角问题的方法，如：光学补偿弯曲(optically compensated bend，OCB)模式、共面转换(in
‑
plane switching，IPS)模式、边缘场开关(fringe field switching，FFS)模式和多畴垂面排列(multi
‑
vertical alignment，MVA)模式等。它们都有各自的优缺点：MVA模式具有高对比度和快速响应的特点，但是它需要一个双轴补偿膜和两个椭圆偏振片，因此成本较高；OCB模式很难用交流电压来保持稳定控制，对R、G、B三种单色光的穿透率也不一样，另外在无场的情况下，液晶盒内的分子是按平行于基板的方向排列的，为了实现弯曲排列，需在盒上加几秒电压进行预置，然后可以在较低的电压下维持这种排列方式，这对使用带来不便；IPS模式仅需要线偏振片而不需要补偿膜，但是它的响应速度太慢，不能显示快速运动的画面。由于IPS模式和FFS模式的制作简单并且有很宽的视角，它们成了能够改善视角特性并且实现大面积显示的最有吸引力的办法。
[0004]上世纪70年代初，已经对均匀排列的和扭曲排列的、向列相液晶IPS模式的基本电光特性进行了实验性研究，其特点是将一对电极制作在同一基板上，而另一个基板上没有电极，通过加在这一对电极间的横向电场来控制液晶分子的排列，因此也可以称这种模式为横向场模式。在IPS模式中，向列相液晶分子在两基板间均匀平行地排列，两偏振片正交放置。IPS模式在不加电场时，入射光被两个正交的偏振片阻断而呈暗态，而加电场时液晶分子发生转动造成延迟，于是有光从两个正交的偏振片漏出。采用IPS模式的液晶面板的优点是可视角度大、色彩还原准确，但缺点是漏光比较严重、响应速度较慢。
[0005]IPS模式的显示器件可以使用正性液晶或负性液晶。由于穿透率达到100％所需的驱动电压随Δε的绝对值的增大而减小，所以正性液晶的穿透率达到100％所需的驱动电压要比负性液晶的低，并且响应速度更快。但是，负性液晶要比正性液晶的穿透率要好些，这主要是由于在正性和负性IPS模式下，液晶分子在液晶盒中的排列不同，在加电时，液晶分子的排列和转动不同所致。正性液晶分子由于受边缘垂直电场的影响，有效
△
n*d会减小，所以在加电条件下，正性IPS模式的穿透率会比负性IPS模式的穿透率低。鉴于在使用负性液晶的情况下响应速度会很慢，所以急需在正性IPS模式下最大程度地提高穿透率。
[0006]根据IPS模式的穿透率公式Tansmittance(穿透率，T)
∝
|Δε|/ε
⊥
(其中，
“∝”
表示“反比例”关系，Δε表示介电各向异性，ε
⊥
表示垂直于分子轴方向的介电常数)，若要提高正性液晶的穿透率，可以试图降低液晶介质的Δε，但一般同一款产品的驱动电压的调整范围有限。另外，液晶分子在边缘电场垂直分量的作用下会向Z轴方向发生倾斜，导致其光学各向异性Δn发生变化，根据公式(其中，χ为液晶层光轴与偏光片光轴之间的夹角，Δn为光学各向异性，d为盒间距，λ为波长)可知，有效Δn*d会影响T，若要提高正性液晶的穿透率，也可以考虑增大Δn*d，但每款产品的延迟量设计都是固定的。
[0007]另一方面，本领域技术人员基于传统的IPS
‑
LCD漏光性能测试发现，造成液晶显示器件漏光问题的主要原因是：光散射(LC scattering)、摩擦均匀性(rubbing uniformity)、彩色滤光膜漏光(CF/TFT scattering)以及极化能力(polarize ability)，其中，光散射在漏光性能的影响因素中占比达63％。
[0008]根据如下关系式：
[0009]其中，d表示液晶盒的间距，n
e
表示非寻常光折射率，n
o
表示寻常光折射率。
[0010]若要改善液晶材料的光散射，需要通过提高平均弹性常数K
ave
(其中，(K
11
+K
22
+K
33
))来改善光散射，在提高K
ave
的情况下，可以降低液晶材料的漏光。
[0011]此外，对比度(CR)与亮度(L)的关系式如下：
[0012]CR＝L
255
/L0×
100％，
[0013]其中，L
255
为开态亮度，L0为关态亮度。可以看出，显著影响CR的应该是L0的变化。在关态下，L0与液晶分子的介电性能无关，而与液晶材料本身的LC Scattering相关；LC Scattering愈小，L0也愈小，CR从而也就会显著提高。
[0014]鉴于上述情况，常见的用来提高正性IPS模式下液晶材料的穿透率的方式可以从如下两方面考虑：(1)保持液晶组合物的介电各向异性Δε不变，通过提高ε
⊥
可以有效提高穿透率；(2)提高液晶组合物的弹性常数K的值，使液晶分子的有序度更好，漏光更少，从而使穿透率提高。
[0015]CN106085460A公开了一种正负液晶混配的技术方案，但方案中没有提及在正性液晶混合物中掺杂少量负性液晶单体对IPS模式液晶显示器件的透过率提升的影响。为了保持足够高的穿透率，现有技术中的大多数液晶组合物的介电各向异性绝对值都偏低，从而导致包含这样的液晶组合物的液晶显示器件的阈值电压偏高，直接结果是液晶显示器件的节能环保性能受到影响。然而，由于具有较低阈值电压的液晶组合物的液晶分子中通常都含有大介电极性基团，所以液晶分子的有序度会降低，而弹性常数K的值也会降低，从而影响液晶材料的漏光和对比度，这两者通常难以兼顾。目前已知的功耗较小的液晶材料中，弹性常数K的值不够大，ε
⊥
/
△
ε比值不高，导致穿透率不够高，响应速度慢，使得其无法应用于一些要求对比度较高的车载类产品。

技术实现思路

[0016]专利技术目的：针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种液晶组合物及包含其的液晶显示器件，本专利技术的液晶组合物在维持适当的旋转粘度、光学各向异性和清亮点的情况下，具有较大的平均弹性常数，较大的垂直介电与介本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高穿透率的液晶组合物，所述液晶组合物包括：至少一种通式I的化合物至少一种通式II的化合物以及至少一种通式III的化合物其中，R1表示含有1
‑
12个碳原子的直链或支链的烷基、所述含有1
‑
12个碳原子的直链或支链的烷基、中的1个或不相邻的2个以上的
‑
CH2‑
可分别独立地被
‑
CH＝CH
‑
、
‑
C≡C
‑
、
‑
O
‑
、
‑
CO
‑
、
‑
CO
‑
O
‑
或
‑
O
‑
CO
‑
替代，并且所述含有1
‑
12个碳原子的直链或支链的烷基、中的一个或更多个
‑
H可分别独立地被
‑
F或
‑
Cl取代；R2、R3、R4和R5各自独立地表示含有1
‑
12个碳原子的直链或支链的烷基、12个碳原子的直链或支链的烷基、所述含有1
‑
12个碳原子的直链或支链的烷基中的1个或不相邻的2个以上的
‑
CH2‑
可分别独立地被
‑
CH＝CH
‑
、
‑
C≡C
‑
、
‑
O
‑
、
‑
CO
‑
、
‑
CO
‑
O
‑
或
‑
O
‑
CO
‑
替代；环和环各自独立地表示其中，中的一个或更多个
‑
CH2‑
可被
‑
O
‑
替代，一个或更多个环中单键可被双键替代，中的一个或更多个
‑
H可被
‑
CN、
‑
F或
‑
Cl取代，一个或更多个环中
‑
CH＝可被
‑
N＝替代；
环表示n1和n2各自独立地表示0或1；L1、L2、L3、L4和L5相同或不同，各自独立地表示
‑
H、
‑
F或
‑
CH3；X1表示卤素、含有1
‑
5个碳原子的卤代烷基或卤代烷氧基、含有2
‑
5个碳原子的卤代烯基或卤代烯氧基。2.根据权利要求1所述的具有高穿透率的液晶组合物，其特征在于，所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的0.1
‑
40％。3.根据权利要求1所述的具有高穿透率的液晶组合物，其特征在于，所述通式I的化合物选自由如下化合物组成的组：物选自由如下化合物组成的组：以及其中，
R1表示含有1
‑
5个碳原子的直链烷基、X1表示
‑
F、
‑
Cl、含有1
‑
3个碳原子的卤代烷基或卤代烷氧基、含有2
‑
3个碳原子的卤代烯基或卤代烯氧基。4.根据权利要求3所述的具有高穿透率的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包括至少一种所述通式I
‑
5的化合物以及至少一种所述通式I
‑
6的化合物。5.根据权利要求1所述的具有高穿透率的液晶组合物，其特征在于，所述通式II的化合物占所述液晶组合物总重量的0.1
‑
20％。6.根据权利要求1所述的具有高穿透率的液晶组合物，其特征在于，所述通式II的化合物选自由如下化合物组成的组：物选自由如下化合物组成的组：以及7.根据权利要求1所述的具有高穿透率的液晶组合物，其特征在于，所述通式III的化合物占所述液晶组合物总重量的0.1
‑
40％。8.根据权利要求1所述的具有高穿透率的液晶组合物，其特征在于，所述通式III的化合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚利芳，丁文全，贺笛，王盼盼，戴慧娟，赵飞，陆佳丽，
申请(专利权)人：安庆飞凯新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：