快速响应的液晶组合物及其应用制造技术

本发明专利技术属于液晶材料技术领域，具体涉及一种液晶组合物及含有该液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器。本发明专利技术的液晶组合物包含一种或多种式Ⅰ所示化合物以及一种或多种式Ⅱ所示化合物。本发明专利技术提供的技术方案具有合适的工作温度上下限范围、合适的介电各向异性尤其具有较大的光学各向异性、良好的互溶性尤其在

【技术实现步骤摘要】
快速响应的液晶组合物及其应用


[0001]本专利技术涉及液晶显示
更具体地，涉及一种快速响应的液晶组合物及其在液晶显示领域的应用。

技术介绍

[0002]随着科学技术的日趋高速发展，人们将液晶应用于显示领域，而且应用越来越广泛，主要应用在手机、电脑、电视、车载、户外显示、医疗器械等显示类终端。由于人们对显示技术的要求不断提高，显示行业也在不断的向前进步，液晶显示元件的应用及需求也越来越多。
[0003]近年来，全球液晶面板行业大致面临了两个主要的问题：第一是市场需求持续疲软；第二则是价格持续下降，如何应对每年接近双位数的产品价格下降，单纯的产品大型化，提升产业规模不是最好的办法。因此，开发出更有附加值的面板产品，稳定单元显示面积的价格，是液晶面板企业的根本利益诉求。而实现这一点有四条路可走：incell或者ONcell的触摸一体化屏幕；4K甚至更高分辨率的屏幕；3D和裸眼3D屏幕；以及尽快向OLED过度。
[0004]其中，第一项与占液晶面板产能大头的TV行业关系不大，因为彩电市场没有那么大范围的强烈的触摸屏需求，同时一体化的大尺寸触摸技术也还不成熟。而最后一个，向OLED过度则面临着加重的投资负担与技术不成熟的双重瓶颈。所以，面板企业共同的选择是尽快推动4K产品的发展，并适时导入更高阶的3D技术，也就是裸眼3D技术的产品。在面板和彩电企业推动4K产品普及的过程，导入裸眼3D有着必然的内在迫切性。因为，液晶整条产业链不得不面对，4K内容源尤其是4K电视节目内容几乎为零的尴尬。如果不解决4K有什么用的问题，消费者难以为4K大规模买单。正巧的是，现有的裸眼3D技术的瓶颈就在于分辨率低。因为实现裸眼3D要使用更多的像素呈现单位空间内的原有画面，分辨率会牺牲超过一半，甚至达到四分之三。所以，如果实现裸眼3D，并保障高清效果，液晶面板就至少要提供四倍以上的高清分辨率，因此，4K对于裸眼3D而言实际上是“入门级”的分辨率。高分辨率显示屏幕不得不面对面板开口率降低的问题，开口率的降低导致了显示屏幕亮度的降低。为了获得更高的显示画面的亮度，可以通过提高背光的亮度或提高液晶材料透过率的方式解决。4K分辨率显示屏幕的亮度为1800nit，这就要求液晶材料能够在高亮度背光长时间照射下不易老化。
[0005]液晶材料在3D显示中有两类应用，一是制作用来显示的液晶面板，二是制作实现2D/3D效果转换的辅助器件如液晶快门眼镜、液晶光栅和液晶透镜等。
[0006]对于液晶面板而言，无论准备应用的是哪一种3D显示方式，出于最终用户为了追求更加流畅的观赏效果(尤其是对体育节目，赛车类游戏)的要求，降低液晶的响应时间暨使液晶面板拥有更快的刷新频率是厂家不断追求的重要目标。一个完整的响应时间周期包含液晶扭转时间与回复时间，分别表示为上升时间(Risetime)τ
r
和下降时间(Falltime)τ
d
，他们与液晶参数间存在如公式(1)、(2)，
[0007]τ
r
＝γ1d2/ε0Δε(V2‑
V
2th
)(1)
[0008]τ
d
＝γ1d2/π2K
ii (2)
[0009]其中，γ1为液晶材料的旋转黏度，d为液晶单元盒间隙，V为液晶单元盒驱动电压，V
th
为液晶材料的阈值电压，Δε为液晶材料的介电各向异性系数，ε0为真空电容率。
[0010]对于V
th
与K
ii
，TN(扭曲相列)模式下：
[0011][0012]K
ii
＝K
11
+(K
33
‑
2K
22
)/4
[0013]IPS(平面转换)模式下：
[0014][0015]K
ii
＝K
22
[0016]VA(垂直配相)模式下：
[0017][0018]K
ii
＝K
33
[0019]K
11
为液晶材料的展曲弹性常数，K
22
为液晶材料的扭曲弹性常数，K
33
为液晶材料的弯曲弹性常数，l为极间距。
[0020]由上述公式可以看出，要缩小响应时间，可以从4个方面进行努力：减小液晶材料的旋转黏度；减小液晶单元盒间隙；增大液晶单元盒驱动电压；增大液晶材料的介电各向异性系数。这其中，通过提高工艺制程，可以减小液晶单元盒的间隙，间隙的减小增加了取向层对液晶的锚定力，使液晶分子可以更快地扭转到位，这样有助于提高响应速度。而增大液晶单元盒驱动电压也可以使液晶分子更快地扭转到位以提高响应速度，但是同时增加耗电量和提高驱动模块成本。而液晶材料的旋转黏度和液晶材料的介电各向异性系数都是直接与液晶材料本身的特性相关的，研发人员需要经过反复试验，多方面对比测试，才能确定一种稳定而又可以满足低响应时间要求的液晶材料，这方面需要液晶材料研发人员不断的努力。
[0021]在液晶材料参与3D显示的另外一方面用途中，主动快门眼镜用的液晶光阀和视差屏障式3D技术的液晶光栅早已得到广泛的应用，而用液晶材料制作的柱状透镜技术研究方兴未艾。由于使用液晶材料作为透镜折射材料使得柱状透镜技术可以实现2D/3D显示的转换，由于需要在已有的液晶盒上再附加一个控制光学折射的液晶盒，所以从实用的角度希望盒要做的较薄，这样一方面可以降低器件厚度，另一方面如前所述，可以使光学透镜拥有较快的响应时间。而我们知道在透光率一定的情况下，盒厚(d)与液晶的光学各向异性系数(Δn)成反比，所以要使用较薄的液晶盒就意味着要使用Δn较大的液晶。从液晶分子角度而言，增大液晶材料的光学各向异性系数的有效办法是增加液晶分子的离域共轭π键数量，但是这类大共轭化合物通常都溶解性较差。
[0022]综上，要想在液晶显示器件上实现3D显示，且保持好的观赏效果，需要对面板性能不断改进，如为了保证亮度，就需要提高背光的强度和LED灯源的个数；为了达到更好的分辨率，就需要在面板上集成更多的像素；为了提高响应速度就需要将面板做的更薄，让液晶
的黏度更低、折射率更大；为了改善观看点及观看角度，就要开发更加完善的人脸识别系统及完善3D显示技术，而这些需要液晶材料的参与。
[0023]因此，开发具有较快响应速度、同时具有较大溶解性且具有良好信赖性尤其是背光老化后较高信赖性的液晶组合物是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0024]为了解决以上所述一项或多项的技术缺陷，本专利技术提供一种技术方案，本专利技术提供的技术方案具有合适的工作温度上下限范围、合适的介电各向异性尤其具有较大的光学各向异性、良好的互溶性尤其在
‑
30℃和
‑
40℃具有非常好的低温稳定性以及背光老化性能优异；可以用于开发较快响应速度的液晶显示器，尤其能够改善残像现象；本专利技术的液晶组合物尤其适用于3D显示技术。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含一种或多种式Ⅰ所示化合物以及一种或多种式Ⅱ所示化合物，其中，R1、R2、R3、R4各自独立地表示碳原子数为1
‑
10的链烷基、碳原子数为2
‑
10的链烯基或碳原子数为1
‑
10的链烷氧基；Z1表示
‑
CH2CH2‑
、
‑
CH2O
‑
、
‑
CH＝CH
‑
或单键；表示m表示0、1或2；且当m表示2时，两个可相同或不同；n表示0或1。2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述式Ⅱ所示的化合物选自下述式
Ⅱ‑
1至
Ⅱ‑
12所示化合物组成的组，12所示化合物组成的组，
其中，R3、R4各自独立地表示碳原子数为1
‑
10的链烷基、碳原子数为2
‑
10的链烯基或碳原子数为1
‑
10的链烷氧基。3.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于，所述式Ⅱ所示的化合物包含一种或多种式
Ⅱ‑
4所示化合物。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物还包含一种或多种式Ⅲ所示化合物，其中，R5、R6各自独立地表示碳原子数为1
‑
10的链烷基、碳原子数为2
‑
10的链烯基或碳原子数为1
‑
10的链烷氧基，且R5、R6中的任一
‑
CH2‑
任选被亚环丙基或亚环戊基取代。5.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物还包含一种或多种式Ⅳ所示的化合物，其中，R7、R8各自独立地表示碳原子数为1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴，崔红梅，龙志会，张芳苗，王鑫，张仁泽，王璐璐，
申请(专利权)人：石家庄诚志永华显示材料有限公司，
类型：发明
国别省市：