CN102851035B - 一种向列型液晶化合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种向列型液晶化合物及其应用,所述液晶化合物结构中含有异丙烷桥键。本发明所示向列型液晶化合物结构及性质稳定、互溶性好、粘度低、介电各向异性大,可应用于TFT液晶模式中。
Description
技术领域
本发明涉及液晶领域,具体涉及一种含有异丙烷桥键结构的液晶化合物及其应用。
背景技术
目前,液晶在信息显示领域得到广泛应用,同时在光通讯中的应用也取得了一定的进展(S.T.Wu,D.K.Yang.Reflective Liquid CrystalDisplays.Wiley,2001)。近几年,液晶化合物的应用领域已经显著拓宽到各类显示器件、电光器件、电子元件、传感器等。为此,已经提出许多不同的结构,特别是在向列型液晶领域,向列型液晶化合物迄今已经在平板显示器中得到最为广泛的应用。特别是用于TFT有源矩阵的系统中。
目前,TFT-LCD产品技术已经成熟,成功地解决了视角、分辨率、色饱和度和亮度等技术难题,其显示性能已经接近或超过CRT显示器。大尺寸和中小尺寸TFT-LCD显示器在各自的领域已逐渐占据平板显示器的主流地位。但是因受液晶材料本身的限制,TFT-LCD仍然存在着响应不够快,电压不够低,电荷保持率不够高等诸多缺陷。
发明内容
为了克服上述缺陷,本发明的目的是提供一种结构及性质稳定、互溶性好、粘度低、介电各向异性大的液晶化合物。
本发明的向列型液晶化合物,化合物结构中含有异丙烷桥键。
其中,所述液晶化合物结构式如下述式Ⅰ所示:
其中,R表示H或其中一个或多个CH2基团可以各自彼此独立地被-C≡C-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-COO-或-O-取代的碳原子数为1~12的烷基;
Z各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-CH2CF2-、-CF2CH2-、-CH2CHF-、-CHFCH2-、-COO-、-OOC-、-CF=CF-、-CH=CH-或-C≡C-;
Y表示H、F或其中一个或多个CH2基团可以各自彼此独立地被CFH、CF2、-C≡C-、-CF=CF-、-CF=CH-、-CH=CF-、-COO-或-O-取代的碳原子数为1~12的烷基或烷氧基;
各自独立地表示未被取代或被1~4个氟原子取代的1,4-亚环己基或1,4-亚苯基;并且当该基团为1,4-亚环己基时,其中0-2个CH2基团也各自独立地被杂原子氧取代;当该基团为1,4-亚苯基时,其中0-1个CH基团也各自独立地被杂原子氮取代;
m表示1或2;
n表示0、1或2;
其中m+n≤4。
另外,所述R表示H或CH2基团可以各自彼此独立地-O-取代的碳原子数为1~10的烷基;
Z各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-或-CF=CF-;
Y表示H、F或其中一个或多个CH2基团可以各自彼此独立地被CFH、CF2、或-O-取代的碳原子数为1~10的烷基或烷氧基;
m表示1或2;
n表示0、1或2;
其中m+n≤3。
另外,所述液晶化合物为式Ⅰ1~式Ⅰ11中的一种或几种:
R或R’表示H或其中一个或多个CH2基团可以各自彼此独立地被-O-取代的碳原子数为1~5的烷基。
本发明还提供一种所述液晶化合物的应用,其将所述液晶化合物应用于TFT液晶模式中。
另外,本发明中的液晶化合物以1%~50%的重量百分含量添加于TFT液晶模式的液晶组合物中,其中,液晶化合物在TFT液晶组合物中的含量优选1%~20%。
另外,所述TFT液晶模式包括TN、IPS、FFS、VA-TFT、ADS-TFT。
本发明的液晶化合物性质稳定、互溶性好、粘度低,且介电各向异性大,适应用于TFT液晶模式中。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
制备本发明所述液晶化合物,可以使用本领域公知的有机合成方法进行路线设计及合成。本发明对所述液晶化合物的制备方法举例如实施例1和实施例2所示,但不限定于此。
另外,本发明中各性能测试参数缩写如下所示:△n为光学各向异性,no为折射率(589nm,20℃);
V90为阈值电压,是在透过率为90%时的特征电压(V,20℃),V10为饱和电压,是在透过率为10%时的特征电压(V,20℃,);
C.p为液晶组合物的清亮点(℃);
τon为直至达到透过率90%时的时间,τoff为直至达到透过率10%切断时的时间,τ为τon+τoff(响应时间)(ms)。
实施例1
合成5-(4-丙基双环己基)乙酰基-1,2,3-三氟苯
三口瓶中依次加入0.48摩尔镁屑和200毫升四氢呋喃,加热至回流,滴加20毫升由0.4摩尔的4-丙基双环己基甲基溴和100毫升四氢呋喃组成的溶液引发反应,引发反应后在40℃下滴加剩余溶液,继续回流1小时,再在70℃下,滴加由0.4摩尔3,4,5-三氟苯腈和300毫升甲苯组成的溶液,滴加后回流4小时,在缓慢加入500毫升2M的盐酸回流2小时,分液、水洗至中性,蒸除溶剂,用4倍无水乙醇重结晶得到白色固体106.0克A1。气相纯度99.0%。
合成1-(4-丙基双环己基)-2-(3,4,5-三氟苯基)丙烷
三口瓶中依次加入0.2摩尔甲基三苯基碘化膦和200毫升四氢呋喃降温至-10℃、迅速加入0.2摩尔叔丁醇钾,搅拌30分钟,维持0℃滴加0.1摩尔5-(4-丙基双环己基)乙酰基-1,2,3-三氟苯(A1)和100毫升四氢呋喃组成的溶液,继续搅拌4小时,加入500毫升水和100乙酸乙酯,分液,水洗至中性,蒸除溶剂,用4倍石油醚溶解柱层析,蒸除溶剂得到白色固体36.0克(气相纯度97.2%)。
所得固体用5倍无水乙醇溶解后再加入1.5克钯炭催化剂在氢气下室温常压加氢,过滤,浓缩至约100毫升×3重结晶三次,得到白色固体21.0克(B1),气相纯度99.9%。
质谱分析:380(分子离子峰);
核磁分析(氢谱):7.5-7.1(m,2H),2.6-0.5(m,28H)。
实施例2
1-(4-丙基环己基)-2-(4-溴苯基)丙烷(B3)。
合成1-(4-丙基环己基)-2-(3’,4’,5’-三氟联苯基)丙烷
三口瓶中依次加入0.1摩尔的1-(4-丙基环己基)-2-(4-溴苯基)丙烷(B3)、0.12摩尔3,4,5-三氟苯硼酸、50毫升无水乙醇、100毫升甲苯和100毫升水,开动搅拌,加入0.24摩尔无水碳酸钠,加热至60℃再加入0.05毫摩尔四(三苯基膦)合钯,加热回流四小时,冷却至50℃,加入0.4L甲苯搅拌5分钟,静置10分钟,分液。上层为产品相,用0.2L×3水洗三次,蒸馏除去溶剂,得到浅黄色固体,无水乙醇重结晶两次,得到白色晶体(C1),数量32克,气相纯度99.5%。
质谱分析:374(分子离子峰);
核磁分析(氢谱):7.9-7.0(m,6H),2.9-0.5(m,23H)。
实施例3
含有异丙烷桥键的液晶化合物在TN、IPS、FFS、ADS-TFT模式中的应用:
按表1所示重量份配制液晶组合物,该液晶组合物的性能参数如表1所示。
表1、液晶组合物中各组分的重量份数及性能参数
实施例4
含有异丙烷桥键的液晶化合物在TN、IPS、FFS、ADS-TFT模式中的应用:
按表2所示重量份配制液晶组合物,该液晶组合物的性能参数如表2所示。
表2、液晶组合物中各组分的重量份数及性能参数
实施例5
含有异丙烷桥键的液晶化合物在TN、IPS、FFS、ADS-TFT模式中的应用:
按表3所示重量份配制液晶组合物,该液晶组合物的性能参数如表3所示。
表3、液晶组合物中各组分的重量份数及性能参数
实施例6
含有异丙烷桥键的液晶化合物在TN、IPS、FFS、ADS-TFT模式中的应用:
按表4所示重量份配制液晶组合物,该液晶组合物的性能参数如表4所示。
表4、液晶组合物中各组分的重量份数及性能参数
实施例7
含有异丙烷桥键的液晶化合物在TN、IPS、FFS、ADS-TFT模式中的应用:
按表5所示重量份配制液晶组合物,该液晶组合物的性能参数如表5所示。
表5、液晶组合物中各组分的重量份数及性能参数
实施例8
含有异丙烷桥键的液晶化合物在VA-TFT模式中的应用:
按表6所示重量份配制液晶组合物,该液晶组合物的性能参数如表6所示。
表6、液晶组合物中各组分的重量份数及性能参数
实施例9
含有异丙烷桥键的液晶化合物在VA-TFT模式中的应用:
按表7所示重量份配制液晶组合物,该液晶组合物的性能参数如表7所示。
表7、液晶组合物中各组分的重量份数及性能参数
实施例10
含有异丙烷桥键的液晶化合物在VA-TFT模式中的应用:
按表8所示重量份配制液晶组合物,该液晶组合物的性能参数如表8所示。
表8、液晶组合物中各组分的重量份数及性能参数
实施例11
含有异丙烷桥键的液晶化合物在VA-TFT模式中的应用:
按表9所示重量份配制液晶组合物,该液晶组合物的性能参数如表9所示。
表9、液晶组合物中各组分的重量份数及性能参数
如实施例3~11所示,添加了本发明液晶化合物的液晶组合物,具有互溶性好、粘度低、介电各向异性大等优点,可适用于TFT液晶组合物中。
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