本發(fā)明涉及具有高的清亮點(diǎn)和彈性模量的液晶組合物。
背景技術(shù)：
：構(gòu)成液晶配制品的單一液晶化合物作為分子量為200至600g/mol左右的有機(jī)物質(zhì)，通常具有長(zhǎng)桿狀的分子結(jié)構(gòu)。液晶化合物的分子結(jié)構(gòu)可分成維持直進(jìn)性的中心基團(tuán)(coregroup)、具有柔性的末端基團(tuán)(terminalgroup)、以及用于特定用途的連接基團(tuán)(linkagegroup)。其中，末端部分以容易向一側(cè)或兩側(cè)彎曲的鏈形(烷基、烷氧基、烯基等)形成而維持柔性，在另一側(cè)或中心基團(tuán)的側(cè)鏈導(dǎo)入極性基團(tuán)(f、cn、ocf3等)而起到調(diào)節(jié)介電常數(shù)之類的液晶的物性的作用。液晶顯示元件(lcd)可以根據(jù)lcd面板的特性和應(yīng)用方式(模式)分成tn(twistnematic，扭曲向列)、stn(super-twistednematic，超扭曲向列)、ips(in-planeswitching，平面轉(zhuǎn)換)、ffs(fringefieldswitching，邊緣場(chǎng)開(kāi)關(guān))及va(verticalalignment，垂直排列)等多種種類。這樣的多種多樣的液晶顯示裝置中，用一兩種液晶化合物不可能滿足清亮點(diǎn)的溫度、介電各向異性、折射率各向異性和旋轉(zhuǎn)粘度等制品的全部要求特性，通常配合7至20種單一液晶化合物來(lái)制造液晶組合物。對(duì)這樣的液晶組合物要求的一般特性中主要事項(xiàng)如表1所示。[表1]液晶組合物和相關(guān)液晶顯示裝置的特征液晶組合物的要求物性基準(zhǔn)值相關(guān)液晶顯示裝置的特性低溫穩(wěn)定性-20℃以下工作溫度清亮點(diǎn)(tc)70℃以上工作溫度介電各向異性(δε)正或負(fù)的值閾值電壓、響應(yīng)時(shí)間折射率各向異性(δn)0.07以上亮度、單元間隙旋轉(zhuǎn)粘度(γ1)盡可能低響應(yīng)時(shí)間彈性模量(k11、k22、k33平均值)8至18pn響應(yīng)時(shí)間、閾值電壓、亮度如上述表1所示，以往持續(xù)要求提供同時(shí)滿足高的清亮點(diǎn)和彈性模量的液晶組合物，并持續(xù)進(jìn)行著對(duì)此的研究。特別是，在液晶顯示裝置中所使用的液晶的特性方面，如果清亮點(diǎn)低，則隨溫度變化的對(duì)比度差異變大。特別是，在夏季室外周圍溫度可上升至約50℃，該情況下，如果使用清亮點(diǎn)低的液晶，則會(huì)各向異性變小而有可能難以維持均勻的畫(huà)質(zhì)。由此，近年來(lái)，要求開(kāi)發(fā)清亮點(diǎn)更高的例如約85℃以上的液晶。此外已知，如下述式1所示，液晶組合物的彈性模量越大，在液晶顯示元件的響應(yīng)時(shí)間和視頻顯示方面越有利。式1中，τoff是指液晶顯示裝置中電源斷開(kāi)(off)時(shí)的響應(yīng)時(shí)間，γ1是指液晶的旋轉(zhuǎn)粘度，d是指驅(qū)動(dòng)液晶的電極間距離，kii是指彈性模量。特別是，在進(jìn)行橫向電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的ips(in-planeswitching，平面轉(zhuǎn)換)或ffs(fringefieldswitching，邊緣場(chǎng)開(kāi)關(guān))模式等的情況下，如果彈性模量變大，則亮度也增加，這是因?yàn)?，在橫向電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)模式中驅(qū)動(dòng)電源時(shí)，如果彈性模量大，則使液晶的扭曲最少化，從而能夠增加液晶顯示裝置中的透射率。由此，持續(xù)要求開(kāi)發(fā)彈性模量和清亮點(diǎn)更高的液晶組合物、以及使用這樣的液晶組合物而顯示溫度依賴性低的畫(huà)質(zhì)特性且在橫向電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)方式中顯示提高了的亮度的液晶顯示元件。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：因此，本發(fā)明提供具有高的清亮點(diǎn)和彈性模量的液晶組合物。本發(fā)明提供一種液晶組合物，其包含化學(xué)式1的化合物3至55重量％、化學(xué)式2的化合物2至45重量％、化學(xué)式3的化合物3至35重量％、和化學(xué)式4的化合物1至30重量％，并且清亮點(diǎn)為85℃以上：上述化學(xué)式1和2中，r1至r3各自獨(dú)立地為碳原子數(shù)1至7的烷基或碳原子數(shù)2至7的烯基，環(huán)a1為亞環(huán)己基或亞苯基。以下，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的液晶組合物和包含其的液晶顯示裝置進(jìn)行更具體的說(shuō)明。如上所述，一個(gè)實(shí)施方式的液晶組合物包含化學(xué)式1至4的特定液晶化合物。這樣的一個(gè)實(shí)施方式的液晶組合物通過(guò)包含這些四種以上特定的液晶化合物，從而具有85℃以上的高清亮點(diǎn)并且顯示更高的彈性模量。本發(fā)明人等持續(xù)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：通過(guò)至少將化學(xué)式1至4的液晶化合物以最佳比例混合，能夠提供不僅具有85℃以上的高清亮點(diǎn)，而且顯示比以往已知的水平更高的彈性模量(例如，k11、k22、k33合計(jì)值基準(zhǔn)最少為32pn以上)的液晶組合物，從而完成了本發(fā)明。由此，包含上述液晶組合物的液晶顯示裝置盡管外部的溫度發(fā)生變化也能夠維持均勻的畫(huà)質(zhì)，并且在橫向電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)方式下也能夠顯示高亮度。以下，對(duì)于這樣的一個(gè)實(shí)施方式的液晶組合物的各成分進(jìn)行更具體的說(shuō)明。首先，化學(xué)式1的化合物是具有高介電各向異性的液晶化合物，其旋轉(zhuǎn)粘度相對(duì)低，且能夠顯示優(yōu)異的與其他液晶成分的混和性并且已知，一般介電各向異性高的液晶化合物有彈性模量變小的傾向，但化學(xué)式1的化合物與以往的常識(shí)不同，能夠顯示具有30以上的高介電各向異性并且維持高彈性模量。此外，與一個(gè)實(shí)施方式的組合物中所包含的化學(xué)式2的化合物等非極性、低折射率各向異性成分良好地混和，從而使液晶組合物的清亮點(diǎn)、折射率各向異性或旋轉(zhuǎn)粘度等各種要求物性的調(diào)節(jié)變得容易。這樣的化學(xué)式1的化合物通過(guò)在全部液晶組合物中以3至55重量％的含量包含，從而能夠適宜體現(xiàn)液晶組合物的介電各向異性，并且適宜控制這樣的液晶組合物的其他要求物性。更適宜地，上述化學(xué)式1的化合物通過(guò)包含3至40重量％，能夠提高液晶組合物的彈性模量并且有助于實(shí)現(xiàn)適宜的旋轉(zhuǎn)粘度和介電各向異性。另一方面，作為這樣的化學(xué)式1的化合物，可以適當(dāng)使用r1為碳原子數(shù)2至4的烷基(例如，乙基、正丙基或正丁基)的化合物，由此能夠更容易實(shí)現(xiàn)液晶組合物的低旋轉(zhuǎn)粘度。另一方面，一個(gè)實(shí)施方式的組合物包含化學(xué)式2的化合物，由此能夠比以往更加提高液晶組合物的彈性模量。此外，上述化學(xué)式2的化合物作為顯示非極性和高清亮點(diǎn)的成分，能夠有助于進(jìn)一步提高液晶組合物的清亮點(diǎn)，此外通過(guò)與化學(xué)式1的化合物的組合，能夠適宜控制液晶組合物的介電各向異性。如此，為了能夠使用化學(xué)式2的化合物來(lái)實(shí)現(xiàn)液晶組合物的高的清亮點(diǎn)和彈性模量等，這樣的化合物使用2至45重量％。更適宜地，為了防止因上述化學(xué)式2的化合物而液晶組合物的各向異性控制變得困難或者低溫穩(wěn)定性下降，這樣的化合物優(yōu)選使用3至30重量％。此外，從上述化學(xué)式2的化合物所具有的高的清亮點(diǎn)和彈性模量等方面出發(fā)，作為化學(xué)式2的化合物，可以適宜使用r2為碳原子數(shù)3至5的烷基或碳原子數(shù)2至5的烯基、r3為碳原子數(shù)1至3的烷基的化合物。此外，在使用2種以上上述化學(xué)式2的化合物情況下，上述液晶組合物能夠具有更高的清亮點(diǎn)，與此同時(shí)能夠更有利于確保低溫穩(wěn)定性。另一方面，化學(xué)式3的化合物具有約7左右的介電各向異性，且沒(méi)有各環(huán)的側(cè)鏈取代基，因此能夠有助于進(jìn)一步提高液晶組合物的彈性模量。即，通過(guò)將化學(xué)式3的化合物以適宜比例與化學(xué)式1和2的化合物組合，能夠不使介電各向異性特別降低地進(jìn)一步提高彈性模量。如此，為了不使液晶組合物的介電各向異性實(shí)質(zhì)上降低，并且能夠進(jìn)一步提高彈性模量，上述化學(xué)式3的化合物可以包含3至35重量％，更適宜包含3至20重量％。進(jìn)而，化學(xué)式4的化合物能夠有助于維持更高的液晶組合物的清亮點(diǎn)并且能夠有助于維持高水平的彈性模量。這樣的化學(xué)式4的化合物由于具有約242℃左右的高清亮點(diǎn)，因此在于高溫也維持清亮點(diǎn)的液晶組合物、特別是清亮點(diǎn)的溫度為85℃以上的組合物中能夠發(fā)揮適宜的特性。從提供這樣的具有高的清亮點(diǎn)和彈性模量的液晶組合物的方面出發(fā)，上述化學(xué)式4的化合物可以包含1至30重量％、或者1至15重量％。如上所述，一個(gè)實(shí)施方式的液晶組合物由于將具有彼此不同的特性且混和性高的化學(xué)式1至4的液晶化合物以最佳比例混合，因此能夠具有85℃以上、或85至105℃的高清亮點(diǎn)，而且能夠顯示比以往已知的水平更高的彈性模量(例如，k11、k22、k33合計(jì)值基準(zhǔn)最少為32、或33.5pn以上)。例如，上述液晶組合物能夠顯示同等的介電各向異性并且能夠顯示更高的彈性模量，更具體的例子中，在介電各向異性為4.0至6.0，由在20℃測(cè)定的展曲(splay)彈性模量k11、扭曲(twist)彈性模量k22和彎曲(band)彈性模量k33的合計(jì)定義的彈性模量k合計(jì)為40.0至45.0pn或40.5至43.5pn，或者介電各向異性為8.0至10.0，上述彈性模量k合計(jì)為35.0至42.0pn或39.0至41.6pn，或者介電各向異性為11.0以上或11.0至15.0，上述彈性模量k合計(jì)為32.0至40.0pn或33.5至38.5pn的范圍的各介電各向異性范圍內(nèi)能夠顯示更高的彈性模量。由此，包含上述液晶組合物的液晶顯示裝置盡管外部的溫度發(fā)生變化也能夠維持均勻的畫(huà)質(zhì)，并且在橫向電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)方式下也能夠顯示高亮度。另一方面，上述一個(gè)實(shí)施方式的液晶組合物可以進(jìn)一步包含下述化學(xué)式5的化合物：上述化學(xué)式5中，r4為碳原子數(shù)1至7的烷基、或者上述烷基所包含的一個(gè)以上-ch2-被-ch＝ch-代替的自由基，環(huán)a2為亞環(huán)己基或亞苯基。在進(jìn)一步使用這樣的化學(xué)式5的化合物的情況下，能夠使液晶組合物的高彈性模量控制變得更加容易。從這樣的高彈性模量控制方面出發(fā)，作為上述化學(xué)式5的化合物，可以適宜使用r4為碳原子數(shù)3至5的烷基、或上述烷基所包含的一個(gè)-ch2-被-ch＝ch-代替的自由基的化合物，更適宜地，可以使用r4為-c3h7、-c5h11、-ch＝chch3、-ch＝chch2chch3或-ch2ch2ch＝chch3的化合物。此外，從液晶組合物的適宜且高的彈性模量控制方面出發(fā)，化學(xué)式5的化合物在全部液晶組合物中可以包含1至10重量％。進(jìn)而，一個(gè)實(shí)施方式的液晶組合物為了進(jìn)一步控制其要求物性，例如各向異性、旋轉(zhuǎn)粘度或清亮點(diǎn)等，可以進(jìn)一步包含選自下述化學(xué)式6至10中的一種以上化合物：上述化學(xué)式6至10中，r5至r11各自獨(dú)立地為碳原子數(shù)1至7的烷基、或者上述烷基所包含的1至3個(gè)h被鹵素取代或一個(gè)以上-ch2-以氧原子不直接連接的方式被-c≡c-、-cf2o-、-ch＝ch-、-o-、-co-o-、-o-co-或-o-co-o-代替的自由基，x1至x5各自獨(dú)立地為氫或f，且x3和x4中的一個(gè)為f，y1為碳原子數(shù)1至7的烷基或f，y2和y3各自獨(dú)立地為f、-ocf3或-cf3，環(huán)b和環(huán)c各自獨(dú)立地為亞環(huán)己基或亞苯基，環(huán)d和環(huán)e各自獨(dú)立地為亞環(huán)己基、亞苯基或氟亞苯基，(f)意味著可被氟取代或未取代。這樣的另外的液晶化合物中，上述化學(xué)式8可以具有與化學(xué)式5不同的結(jié)構(gòu)。即，化學(xué)式6至10的液晶化合物有別于上文已說(shuō)明的化學(xué)式1至5的化合物，是為了進(jìn)一步控制液晶組合物的各種物性而投入的成分，可以具有與上述化學(xué)式1至5不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)。關(guān)于這樣的化學(xué)式6至10的化合物，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)所要控制的液晶物性的種類和程度顯而易見(jiàn)地選擇和添加，關(guān)于這些化合物的添加含量范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以在將上述化學(xué)式1至5的化合物的含量除外的余量的范圍內(nèi)適當(dāng)選擇添加。例如，關(guān)于這樣的化學(xué)式6至10的化合物，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在全部液晶組合物中的5至60重量％的范圍內(nèi)適宜選擇追加。為了更適宜地控制一個(gè)實(shí)施方式的液晶組合物的要求物性，可以適宜使用化學(xué)式6中環(huán)b和環(huán)c為亞環(huán)己基、r5為碳原子數(shù)2至5的烷基、r6為上述烷基所包含的一個(gè)-ch2-被-ch＝ch-代替的自由基的化合物。此外，作為化學(xué)式7的化合物，為了控制液晶組合物的要求物性，可以適宜使用r7為碳原子數(shù)2至6的烷基，x1、x2、x3和x5為氫，x4為f，y1為f的化合物，化學(xué)式8和9可以適宜使用環(huán)d為亞環(huán)己基或亞苯基，環(huán)e為亞環(huán)己基、亞苯基或氟亞苯基，r8和r9各自獨(dú)立地為碳原子數(shù)2至6的烷基，y2和y3為f的化合物。另一方面，上述液晶組合物除了上述各液晶化合物之外還可以進(jìn)一步包含本發(fā)明所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
中通常使用的各種添加劑。具體而言，上述液晶組合物可以進(jìn)一步包含抗氧化劑或uv穩(wěn)定劑。此外，作為這樣的uv穩(wěn)定劑，可以使用hals(hinderedaminelightstabilizer，受阻胺光穩(wěn)定劑)系列。但上述液晶組合物中可使用的添加劑的種類沒(méi)有特別限定，其種類對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯然已知的，因此省略對(duì)此的追加說(shuō)明。上述一個(gè)實(shí)施方式的液晶組合物可以具有正介電各向異性的同時(shí)具有高的清亮點(diǎn)和彈性模量，可以用作液晶顯示裝置(tftlcd)的液晶成分。此外，一個(gè)實(shí)施方式的液晶組合物可以應(yīng)用于垂直電場(chǎng)模式或水平電場(chǎng)模式的液晶顯示裝置，具體可以使用于tn(twistnematic，扭曲向列)、stn(super-twistednematic，超扭曲向列)、ips(in-planeswitching，平面轉(zhuǎn)換)、ffs(fringefieldswitching，邊緣場(chǎng)開(kāi)關(guān))、pls(planelineswitching，面線轉(zhuǎn)換)、ah-ips(advancedhigh-performanceips，進(jìn)階高性能ips)、psa(polymersustainedalignment，聚合物穩(wěn)定配向)等各種模式的液晶顯示裝置。另一方面，根據(jù)發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，提供包含上述液晶組合物的液晶顯示裝置。上述液晶組合物可以通過(guò)本發(fā)明所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
中已知的各種方法應(yīng)用于液晶顯示裝置。此外，上述液晶顯示裝置可以制成如上所述的各種模式的液晶顯示裝置。發(fā)明效果本發(fā)明能夠提供具有高的清亮點(diǎn)和彈性模量的液晶組合物。由此，包含上述液晶組合物的液晶顯示裝置盡管外部的溫度發(fā)生變化也能夠維持均勻的畫(huà)質(zhì)，并且在橫向電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)方式下也能夠顯示高亮度。具體實(shí)施方式以下，為了幫助理解本發(fā)明，公開(kāi)優(yōu)選的實(shí)施例。但下述實(shí)施例只是為了更加容易理解本發(fā)明而提供的，本發(fā)明的內(nèi)容并不限定于此。以下的實(shí)施例和比較例中，液晶化合物的標(biāo)記如下述表2所示。[表2]實(shí)施例和比較例根據(jù)下面記載的方法，評(píng)價(jià)了實(shí)施例和比較例中制造的液晶組合物的物性。只要沒(méi)有特別指出，則在實(shí)施例和比較例中制造的液晶組合物中沒(méi)有添加其他添加劑來(lái)測(cè)定液晶組合物的物性。(1)清亮點(diǎn)(tni)在載玻片上用滴管滴一滴要測(cè)定清亮點(diǎn)的液晶組合物，然后蓋上蓋玻片，制造用于測(cè)定清亮點(diǎn)的樣品。在帶有梅特勒-托利多(mettlertoledo)fp90溫度調(diào)節(jié)器的器具中加入上述樣品，一邊用fp82ht熱臺(tái)(hotstage)以3℃/min的速度升溫，一邊觀察樣品的變化。記錄樣品中出現(xiàn)孔時(shí)的溫度，將這樣的操作反復(fù)3次而導(dǎo)出平均值。并且將該值規(guī)定為液晶組合物的清亮點(diǎn)。(2)介電各向異性(δε)關(guān)于液晶組合物的介電各向異性(δε)，將如下測(cè)定的ε||和ε⊥代入式2來(lái)計(jì)算。[式2]δε＝ε||-ε⊥①介電常數(shù)ε||的測(cè)定：在2張玻璃基板的形成有ito圖案的面上，涂布垂直取向劑而形成垂直取向膜。接著，以垂直取向膜彼此相對(duì)、2張玻璃基板之間的間隔(單元間隙)為4μm的方式，在2張玻璃基板中的任一個(gè)基板上涂布間隔物(spacer)，然后使2張玻璃基板粘結(jié)。然后，向該元件中注入作為測(cè)定對(duì)象的液晶組合物，以用紫外線固化的粘接劑密封。之后，使用由安捷倫制造的4294a設(shè)備，測(cè)定了1khz、0.3v且20℃時(shí)的元件的介電常數(shù)(ε||)。②介電常數(shù)ε⊥的測(cè)定：在2張玻璃基板的形成有ito圖案的面上，涂布水平取向劑而形成水平取向膜。接著，以水平取向膜彼此相對(duì)、2張玻璃基板之間的間隔(單元間隙)為4μm的方式，在2張玻璃基板中的任一個(gè)基板上涂布間隔物，然后使2張玻璃基板粘結(jié)。然后，向該元件中注入作為測(cè)定對(duì)象的液晶組合物，以用紫外線固化的粘接劑密封。之后，使用由安捷倫制造的4294a設(shè)備，測(cè)定了1khz、0.3v且20℃時(shí)的元件的介電常數(shù)(ε⊥)。(3)折射率各向異性(δn)關(guān)于液晶組合物的折射率各向異性(δn)，在20℃使用589nm波長(zhǎng)的光，利用將偏振板安裝于目鏡的阿貝折射儀來(lái)進(jìn)行測(cè)定。將主棱鏡的表面沿一個(gè)方向摩擦后，將作為測(cè)定對(duì)象的液晶組合物滴加至主棱鏡。之后，測(cè)定了偏振方向與液晶長(zhǎng)軸平行時(shí)的折射率(n||)和偏振方向與液晶短軸方向垂直時(shí)的折射率(n⊥)。并且，將上述折射率值代入式1而測(cè)定折射率各向異性(δn)。[式1]δn＝n||-n⊥(4)彈性模量(k11、k22、k33)向20μm水平試片注入實(shí)施例和比較例的液晶組合物后，一邊將電壓從0v施加至20v，一邊通過(guò)電容的變化求出彈性模量。在此，k11是指展曲(splay)彈性模量，k22是指扭曲(twist)彈性模量，k33是指彎曲(band)彈性模量，k22是以(k11)/2簡(jiǎn)化而計(jì)算。測(cè)定溫度為20度。(5)旋轉(zhuǎn)粘度(γ)在2張玻璃基板的形成有ito圖案的面上，涂布水平取向劑而形成水平取向膜。接著，以水平取向膜彼此相對(duì)、2張玻璃基板之間的間隔(單元間隙)為20μm的方式，在2張玻璃基板中的任一個(gè)基板上涂布間隔物，然后使2張玻璃基板粘結(jié)。然后，向該元件中注入液晶組合物，以用紫外線固化的粘接劑密封。之后，使用安裝了由espec公司制造的溫度控制器(型號(hào)su-241)的東洋公司的型號(hào)6254設(shè)備，在20℃測(cè)定瞬態(tài)電流(transientcurrent)的峰值時(shí)間(peaktime)和峰值電流(peakcurrent)，從而測(cè)定該元件的旋轉(zhuǎn)粘度。按照下述表3至5的組成，制造了實(shí)施例和比較例的液晶組合物。并且，根據(jù)上述方法，評(píng)價(jià)各液晶組合物的物性而一同示于表3至5。[表3][表4][表5]上述表2中，比較了介電各向異性為4至6的液晶組合物。與比較例1和2相比，實(shí)施例的液晶組合物能夠顯示高清亮點(diǎn)，同時(shí)彈性模量增加15％以上并且獲得彈性模量的合計(jì)為40以上的值。上述表3中，比較了介電各向異性為8至10的液晶組合物。確認(rèn)到，與比較例3和4相比，實(shí)施例的液晶組合物的彈性模量增加至最大30％。上述表4中，比較了介電各向異性為11以上的高介電各向異性液晶組合物。確認(rèn)到，與比較例5和6相比，實(shí)施例的液晶組合物的彈性模量增加至最大20％。當(dāng)前第1頁(yè)12