适用于TFT液晶显示器的液晶介质

摘要

本发明公开了一种适用于TFT液晶显示器的液晶介质，包含式I所示的组分A的介电正性化合物，还可以包含通式III所示的组分B的介电正性化合物，进一步的还可以包含由通式II所示的介电正性化合物和/或通式IV所示的介电中性组分C的电中性化合物，同时另外添加上述液晶介质的质量之和的0～0.4%的旋光性化合物。本发明具有低粘度、快响应时间、适当的光学各向异性和介电各向异性以及优异的耐高温特性，特别适用于制造快速响应的有源矩阵TN-TFT、IPS-TFT或FFS液晶显示元件和液晶显示器。

说明书

技术领域

本发明涉及一种液晶组合物，尤其涉及一种适用于TFT液晶显示器的液晶介 质。

背景技术

近几十年来，随着信息技术的飞速发展以及人们对信息显示方式的不断追 求，液晶显示得到了迅猛的发展。

液晶显示器件根据显示方式分为下列模式：扭曲向列相（TN）模式、面内 切换（IPS）或边缘场切换(FFS)、垂直配向（VA）模式。无论何种显示模式均 需要所使用的液晶介质具有以下特性，

（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。

此外，不同驱动模式的液晶显示器件对所使用的液晶介质还有其各自的特 殊要求，其中适用于薄膜晶体管阵列（TFT）驱动的液晶介质还应具有以下要求：

（1）超高纯度(电阻率＞10¹³Ω.cm)；

（2）阈值电压随温度变化小；

（3）具有良好的稳定性以及高电荷保持率。

二氟甲氧桥类液晶由于具有较低的粘度(η)，尤其是具有较低的旋转粘度 (γ1)、大介电各项异性（△ε）、阈值电压随温度变化小、高电阻率、高电荷保持 率等特点，是TFT-LCD用液晶介质的主要成分。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种适用于TFT液晶显示器的、具有高 电荷保持率、低功耗和旋转粘度、快响应速度的液晶介质。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

适用于TFT液晶显示器的液晶介质，包含式I所示的组分A的介电正性化 合物，

所述式I所示的组分A的介电正性化合物的含量按质量百分比计为 1%～35%。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于：

本发明适用于TFT液晶显示器的液晶介质性能优异，具有非常短的响应时 间、较大的介电各向异性、高的电阻率和电压保持率、低的旋转粘度、适当的 光学各向异性，适用于有源矩阵寻址的光电显示器。通过对液晶介质中各个组 分含量的调整，本发明适用于TFT液晶显示器的液晶介质还具有不同阈值电压 和双折射特性，可在不同液晶盒厚和不同驱动电压下使用。此外，本发明适用 于TFT液晶显示器的液晶介质在高温后仍具有高的电阻率和电压保持率，具有 优异的耐高温和紫外稳定性能。

本发明组分A为式I所示的环戊烷二氟亚甲基醚类化合物，所述化合物不 但具有液晶化合物所必需的一般物理性质，即对光、热稳定，向列相较宽，与 其他化合物相溶性好，而且所述化合物还具有低旋转粘度γ1和大介电各向异性 （△ε>0）的特性，可以有效地降低液晶介质的阈值电压，加快液晶介质的响应 时间，同时还可改善液晶介质的低温互溶性。

本发明适用于TFT液晶显示器的液晶介质具有降低阀值电压和响应时间的 效果，尤其适用于制造快速响应的有源矩阵TN-TFT、IPS-TFT或FFS-TFT液晶 显示元件和液晶显示器。

具体实施方式

在以下的实施例中所采用的各化合物，均可以通过公知的方法进行合成或 者通过商业途径获得，所得各液晶化合物经测试符合电子类化合物标准。在以 下的实施例中液晶介质的制备是按照公知的常规方法进行的，如采取加热、超 声波、悬浮等方式按照规定比例混合制得。

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 意义及测试条件如下：

Cp（℃）表示液晶的清亮点；S-N表示液晶的晶态到向列相的熔点（℃）； △n为光学各向异性，ne为非寻常光的折射率，测试条件为：589nm，25℃；△ ε为介电各向异性，△ε=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℃、INSTEC:ALCT-IR1、20微米平 行盒；τ为响应时间（ms），测试仪器为DMS-501，测试条件为：25±0.5℃，测 试盒4.0微米TN左旋盒；K3为展曲弹性常数，K1为扭曲弹性常数，γ1为旋转 粘度（mPa·s），测试条件为：25℃、INSTEC:ALCT-IR1、20微米平行盒，未添 加手性剂；V10为液晶的光学阈值电压（v），V90为液晶的饱和电压值（v）， 测试条件为：25℃，4.0微米TN左旋盒。

本发明适用于TFT液晶显示器的液晶介质包含式I所示的组分A的介电正 性化合物，还可以包含通式III所示的组分B的介电正性化合物，进一步的还可 以包含由通式II所示的介电正性化合物和/或通式IV所示的介电中性组分C的 电中性化合物，

其中：

的其中一种；

X₂、X₃是氢、卤素、碳原子数为1～3的卤化烷基、碳原子数为1～3的烷氧 基、碳原子数为2～3的卤化链烯基、碳原子数为2～3的链烯氧基的其中一种；

R₂、R₃、R₄₁、R₄₂是碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳 原子数为2～7的链烯基、碳原子数为2～7的链烯氧基的其中一种，或者碳原子 数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的链烯基、碳原 子数为2～7的链烯氧基中的一个或多个氢被氟取代后所形成的基团的其中一种；

L₂₁、L₂₂、L₃₁、L₃₂是-H或-F；

Z₃、Z₄₁、Z₄₂为-CH₂-、-CH₂-CH₂-、-CH₂CF₂-、-COO-、反式-CH=CH-、反 式-CF=CF-、-CH₂O-或单键的其中一种；

m、n、o、p为0或1的其中任一数值；

b是0、1或2的其中任一数值。

配制液晶介质时，是将质量百分比为1%～35%的式I所示的组分A的介电 正性化合物、质量百分比为1%～90%的通式III所示的组分B的介电正性化合物、 质量百分比为0～40%的通式II所示的介电正性化合物、质量百分比为0～80% 的通式IV所示的介电中性化合物混合，最终使液晶组合物中式I～通式IV所示 的化合物的质量百分比之和为100%。然后再向液晶介质中添加旋光性化合物， 旋光性化合物的加入量为液晶介质中式I～通式IV所示的化合物的质量之和的 0～0.4%。

本发明的液晶介质的优选配比为：式I所示的组分A的介电正性化合物的 含量按质量百分比计为1%～30%，通式III所示的组分B的介电正性化合物的含 量按质量百分比计为8%～85%，通式II所示的介电正性化合物的含量按质量百 分比计为2%～30%，通式IV所示的介电中性化合物的含量按质量百分比计为 10%～60%；并且所述适用于TFT液晶显示器的液晶介质中式I～通式IV所示的 化合物的质量百分比之和为100%，另外添加0～0.4%的所述式I～通式IV所示的 化合物的质量之和的旋光性化合物。

本发明的液晶介质的最优选配比为：式I所示的组分A的介电正性化合物 的含量按质量百分比计为3%～20%，通式III所示的组分B的介电正性化合物的 含量按质量百分比计为10%～50%，通式II所示的介电正性化合物的含量按质量 百分比计为5%～25%，通式IV所示的介电中性化合物的含量按质量百分比计为 20%～50%；并且所述适用于TFT液晶显示器的液晶介质中式I～通式IV所示的 化合物的质量百分比之和为100%，另外添加0～0.4%的所述式I～通式IV所示的 化合物的质量之和的旋光性化合物。

上述的适用于TFT液晶显示器的液晶介质中通式II所示的介电正性化合物、 通式III所示的组分B的介电正性化合物、通式IV所示的介电中性化合物可以 优选下式中的化合物，下式中优选的X₂、X₃是-H、-Cl、-F、-OCF₃、-CF₃、-CHF₂、 -CH₂F、-OCHF₂的其中一种，(F)为-H或-F；并且-F为(F)的最佳选择，-F或-OCF₃为X₂、X₃的最佳选择；

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细描述。下面的实施例1～12分 别取式I、通式II、通式III、通式IV所示的化合物，并按上述质量百分比配制 成液晶介质，并在此基础上再加入旋光性化合物。将配制好的液晶介质填充于 液晶显示器两基板间进行性能测试。具体化合物的单体结构、用量（质量百分 比）、所得的液晶介质的性能参数测试结果均列于表中。表1～12对应实施例1～ 12。

表1实施例1的液晶介质配方及其测试性能参数

由实施例1的性能参数可知，本液晶介质具有高清亮点、大折射率、低的 旋转粘度和适当的介电各向异性，非常适用于快速响应的IPS-TFT和FFS-TFT 显示器。

表2实施例2的液晶介质配方及其测试性能参数

由实施例2的性能参数可知，本液晶介质具有大的双折射率、高的清亮点、 低的旋转粘度、适当的介电各向异性，非常适用于IPS-TFT和FFS-TFT显示器。

表3实施例3的液晶介质配方及其测试性能参数

由实施例3的性能参数可知，本液晶介质具有大的双折射率、高的清亮点、 低的旋转粘度、适当的介电各向异性，非常适用于IPS-TFT和FFS-TFT显示器。

表4实施例4的液晶介质配方及其测试性能参数

由实施例4的性能参数可知，本液晶介质具有适当的清亮点、适中的阀值 电压、低的旋转粘度和快的响应时间，适用于Notebook等中尺寸TN-TFT液晶 显示器。

表5实施例5的液晶介质配方及其测试性能参数

由实施例5的性能参数可知，本液晶介质具有适当的清亮点、适中的阀值 电压、低的旋转粘度和快的响应时间，适用于TV等大尺寸TN-TFT显示器。

表6实施例6的液晶介质配方及其测试性能参数

由实施例6的性能参数可知，本液晶介质具有较高的清亮点、较低的阀值 电压、低的旋转粘度和快的响应时间，适用于mobilephone等小尺寸的TN-TFT 显示器。

表7实施例7的液晶介质配方及其测试性能参数

由实施例7的性能参数可知，本液晶介质具有适中的双折射率、适当高的 介电各向异性、较高的清亮点、很低的旋转粘度、很快的响应时间，适用于快 速响应的IPS-TFT显示器。

表8实施例8的液晶介质配方及其测试性能参数

由实施例8的性能参数可知，本液晶介质具有适中的清亮点、较低的阀值 电压、很低的旋转粘度、较快的响应时间，适用于TN-TFT显示器。

表9实施例9的液晶介质配方及其测试性能参数

由实施例9的性能参数可知，本液晶介质具有大的双折射率、高的清亮点、 适中的阀值电压、很低的旋转粘度、很快的响应时间，适用于快速响应的 TN-TFT、IPS-TFT显示器。

表10实施例10的液晶介质配方及其测试性能参数

由实施例10的性能参数可知，本液晶介质具有较低的双折射率、较大的正 介电各向异性、较高的清亮点、很低的旋转粘度，适用于IPS-TFT显示器。

表11实施例11的液晶组合物配方及其测试性能参数

由实施例11的性能参数可知，本液晶组合物具有较大的双折射率、适当高 的正介电各向异性、较高的清亮点、适中的旋转粘度，适用于IPS-TFT显示器。

表12实施例12的液晶组合物配方及其测试性能参数

由实施例12的性能参数可知，本液晶组合物具有适中的双折射率、适当高 的正介电各向异性、较高的清亮点、较低的阀值电压、很低的旋转粘度，适用 于快速响应的IPS-TFT、TN-TFT显示器。

由实施例1～实施例12可知，本液晶介质具有良好的低温稳定性、低的旋转 粘度，且在低温区域可维持快的响应时间，极大拓宽了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和较宽的视角范围，非常适用于TN、 IPS和FFS显示器。

本发明虽然仅仅列举了上述12个实施例的具体物质和质量百分比配比，并 对组成的液晶介质的性能进行了测试，但是本发明的液晶介质可以在上述实施 例的基础上，利用本发明所涉及的式I和通式II、III、IV所代表的化合物、以 及式I和通式II、III、IV的优选的化合物进行进一步拓展和修改，均能达到本 发明的目的。