CN103351878B - 含有环戊基二氟甲氧基醚类化合物的液晶组合物 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含有环戊基二氟甲氧基醚类化合物的液晶组合物，属于液晶显示材料领域。包含1%～40%的通式I所示的化合物、1%～40%的通式II所示的化合物、1%～70%的通式III所示的化合物、0～50%的通式IV所示的化合物、0～40%通式V所示的化合物、0～40%通式VI所示的化合物，同时添加0～0.5%的所述通式I～通式VI所示的化合物的质量之和的旋光性化合物。本发明具有低粘度、快响应时间、适当的光学各向异性和正介电各向异性，特别适用于制造快速响应的TN-TFT、IPS-TFT液晶显示元件和液晶显示器。

Description

含有环戊基二氟甲氧基醚类化合物的液晶组合物

技术领域

本发明涉及一种液晶化合物，尤其涉及一种含有环戊基二氟甲氧基醚类化合物的液晶组合物，属于液晶显示材料技术领域。

背景技术

液晶显示元件根据显示模式的不同可分为TN（twistednemtic扭曲向列）、STN（superteistednemtic超扭曲向列）、IPS（in-planswitching面内转换）、VA（verticalaligbnent垂直配向）、OCB（opticallycompensatedbend光学补偿弯曲）等类型。随着TFT（thinfilmtransistor薄膜晶体管）阵列驱动液晶显示（TFT-LCD）技术的飞速发展，近年来人们一直在积极研究具有快速响应和高对比度等特性的TFT显示器。

TFT-LCD的发展经历了漫长的基础研究阶段，在实现大生产、商业化之后，TFT-LCD产品以其轻薄、环保、高性能等优点，尺寸越来越多样化，应用越来越广泛。无论是小尺寸的手机屏，还是大尺寸的笔记本电脑（NotebookPC）或监视器（Monitor），甚至是大型化的液晶电视（LCDTV），到处可见TFT-LCD的应用。早期商用的TFT-LCD产品基本采用了扭曲向列（TwistedNematic，TN）型显示模式，其最大问题是视角不够大。随着TFT-LCD产品尺寸的增加，特别是TFT-LCD在TV领域的应用，具有广视野角特点的面内切换（In-PlaneSwiching，IPS）显示模式被开发出来并加以运用。IPS显示模式最早由美国人R.Soref（索里夫）在1974年论文上发表，德国人G.Baur（鲍尔）提出把IPS作为广视角技术应用于TFT-LCD中。1995年，日本的日立公司开发出了世界首款13.3寸IPS模式的广视野角TFT-LCD产品。韩国的现代公司在IPS的基础上开发了边缘电场切换（FringeFieldSwitching，FFS）显示模式。

TFT-LCD是TFT开关控制下的液晶显示装置，其所使用的液晶材料的电学和光学特性直接影响到TFT-LCD的显示效果。而不同种类的液晶材料，由于其电学和光学特性的不同，所适用的显示模式也不尽相同。TFT-LCD所用的液晶材料必须满足如下特性要求：

1）高稳定性：包括紫外光稳定性、热稳定性和化学稳定性，在TFT-LCD中，液晶材料与配向膜、Seal、Spacer等高分子材料接触。而在TFT-LCD的制造过程中，要求液晶材料在高温下依然保持高的电压保持率，以降低环境温度变化对液晶材料性能带来的影响。此外，用紫外光照射进行Seal硬化时，如果不用UV-MASK，液晶材料要耐得住紫外光的高能量破坏作用，避免液晶材料性质的恶化。

2）适度的双折射率：不同的液晶显示模式对双折射率Δn值的要求是不一样的，Δn变小可以获得较宽的视角。

3）低粘度：这是高响应速度的要求。粘度越低，响应时间越小，响应速度越快。

4）较大的介电各向异性：介电各向异性Δε越大，液晶的阈值电压越小，但液晶材料中的离子越容易析出，成为自由离子导致电阻率降低。

5）宽的温度范围：理想的保存温度范围为-40℃～100℃，一般有特殊应用的例如车载显示，该温度可能扩宽到-40℃～110℃。

但是以往那些含氰基液晶化合物是无法满足这些条件的，只有含氟的液晶材料才能适用于制作TFT-LCD。此外，一种液晶分子也不能满足这种要求，必须要进行多种液晶分子的混合。通过混合液晶分子实现液晶材料的各种物理特性要求。此外，为了获得稳定的液晶状态，达到上述要求，还需要设计好液晶分子间的作用力及液晶分子排列的规则性。可见，不断开发新的性能优异的液晶材料对液晶显示发展具有重要的意义。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种适用于制造快速响应TFT-CD的、同时具有高电荷保持率、低功耗、低旋转粘度（γ₁）、快响应速度的含有环戊苯二氟甲氧类化合物的液晶组合物。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

含有环戊基二氟甲氧基醚类化合物的液晶组合物，包含按质量百分比计为1%～40%的通式I所示的化合物、按质量百分比计为1%～40%的通式II所示的化合物、按质量百分比计为1%～70%的通式III所示的化合物、按质量百分比计为0～50%的通式IV所示的化合物、按质量百分比计为0～40%的通式V所示的化合物、按质量百分比计为0～40%的通式VI所示的化合物，并且通式I～通式VI所示的化合物的质量百分比之和为100%，另外添加按质量百分比计为0～0.5%的所述通式I～通式VI所示的化合物的质量之和的旋光性化合物，

其中，

R₂、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈是-H、碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为1～10的烷氧基、碳原子数为2～10的链烯基、碳原子数为3～8的链烯氧基的其中一种，或者碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为1～10的烷氧基、碳原子数为2～10的链烯基、碳原子数为3～8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；

R₁、R₃、R₉、X₆、X₉是下述①～④所列基团中的任意一种：

①：-H、-Cl、-F、-CN、-OCN、-OCF₃、-CF₃、-CHF₂、-CH₂F、-OCHF₂、-SCN、-NCS、-SF₅，

②：碳原子数为1～15的烷基、碳原子数为1～15的烷氧基、碳原子数为2～15的烯基、碳原子数为2～15的烯氧基，

③:上述②中所述的基团中的一个或多个-CH₂-被-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、环丁烷、环戊烷、-O-、-S-替代且替代后以氧原子不直接相连的形式所形成的基团，

④：上述③中所述的基团中的一个或多个氢被氟、氯取代所形成的基团，或者上述②中所述的基团中的一个或多个氢被氟、氯取代所形成的基团；

X₁、X₂、X₃、X₄、X₅、X₇、X₈是-H或-F；

Z₁、Z₂、Z₃是单键、-CH₂-、-CH₂-CH₂-、-(CH₂)₃-、-(CH₂)₄-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-CF₂O-、-OCH₂-、-CH₂O-、-OCF₂-、-CF₂CH₂-、-CH₂CF₂-、-C₂F₄-或-CF=CF-的其中一种；

的其中一种；

a、b、d、f、g、h、i、j、k为0、1、2、3的其中任一数值，c、e为1或2的其中任一数值，并且a+b+c≤5，d+e≤5。

本发明的含有环戊基二氟甲氧基醚类化合物的液晶组合物可采用常规方法将多种液晶化合物混合进行生产，如采用在高温下混合不同组分并彼此溶解的方法制备，即将不同组分的化合物溶解在用于该化合物的溶剂中并混合，然后在减压下蒸馏出该溶剂。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于：

本发明一种含有环戊基二氟甲氧基醚类化合物的液晶组合物具有低的旋转粘度γ₁、高的电阻率及电压保持率、适当的正介电各向异性、合适的光学各向异性、宽的向列相温度范围和快的响应速度。此外，在本发明提供的液晶组合物的组分含量范围内，通过对本发明中的各组分含量的调整，本发明含有环戊苯二氟甲氧类化合物的液晶组合物可以具有不同阈值电压、清亮点和双折射特性，可在不同液晶盒厚和不同驱动电压下使用。

本发明含有环戊基二氟甲氧基醚类化合物的液晶组合物适用于有源矩阵显示器，优选通过薄膜晶体管（TFT）的矩阵寻址的液晶显示器，特别适用于制造快速响应的有源矩阵TN-TFT、IPS-TFT液晶显示元件和液晶显示器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细描述。

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：

c.p.（℃）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，no为寻常光的折射率，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℃、1KHz、HP4284A、5.2微米TN左旋盒；

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5.2微米TN左旋盒；

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℃、5.2微米TN左旋盒；

γ₁为旋转粘度（mPa·s），测试条件为：25±0.5℃。

一种含有环戊基二氟甲氧基醚类化合物的液晶组合物，包含通式I所示的化合物、通式II所示的化合物、通式III所示的化合物、通式IV所示的化合物、通式V所示的化合物、通式VI所示的化合物，

其中，

R₂、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈是-H、碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为1～10的烷氧基、碳原子数为2～10的链烯基、碳原子数为3～8的链烯氧基的其中一种，或者碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为1～10的烷氧基、碳原子数为2～10的链烯基、碳原子数为3～8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；

R₁、R₃、R₉、X₆、X₉是下述①～④所列基团中的任意一种：

①：-H、-Cl、-F、-CN、-OCN、-OCF₃、-CF₃、-CHF₂、-CH₂F、-OCHF₂、-SCN、-NCS、-SF₅，

②：碳原子数为1～15的烷基、碳原子数为1～15的烷氧基、碳原子数为2～15的烯基、碳原子数为2～15的烯氧基，

③:上述②中所述的基团中的一个或多个-CH₂-被-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、环丁烷、环戊烷、-O-、-S-替代且替代后以氧原子不直接相连的形式所形成的基团，

④：上述③中所述的基团中的一个或多个氢被氟、氯取代所形成的基团，或者上述②中所述的基团中的一个或多个氢被氟、氯取代所形成的基团；

X₁、X₂、X₃、X₄、X₅、X₇、X₈是-H或-F；

Z₁、Z₂、Z₃是单键、-CH₂-、-CH₂-CH₂-、-(CH₂)₃-、-(CH₂)₄-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-CF₂O-、-OCH₂-、-CH₂O-、-OCF₂-、-CF₂CH₂-、-CH₂CF₂-、-C₂F₄-或-CF=CF-的其中一种；

的其中一种；

a、b、d、f、g、h、i、j、k为0、1、2、3的其中任一数值，c、e为1或2的其中任一数值，并且a+b+c≤5，d+e≤5。

本发明含有环戊基二氟甲氧基醚类化合物的液晶组合物的配比是：通式I所示的化合物的含量按质量百分比计为1%～40%，通式II所示的化合物的含量按质量百分比计为1%～40%，通式III所示的化合物的含量按质量百分比计为1%～70%，通式IV所示的化合物的含量按质量百分比计为0～50%，通式V所示的化合物的含量按质量百分比计为0～40%，通式VI所示的化合物的含量按质量百分比计为0～40%，通式I～通式VI所示的化合物的含量的质量百分比之和为100%；同时添加0～0.5%的所述通式I～通式VI所示的化合物的质量之和的旋光性化合物。

本发明的液晶组合物的优选配比为：将质量百分比为5%～35%的通式I所示的化合物、质量百分比为5%～35%的通式II所示的化合物、质量百分比为10%～60%的通式III所示的化合物、质量百分比为5%～35%的通式IV所示的化合物、质量百分比为5%～30%的通式V所示的化合物和质量百分比为5%～30%的通式VI所示的化合物相混合，最终使含有环戊苯二氟甲氧类化合物的液晶组合物中通式I～通式VI所示的化合物的含量的质量百分比之和为100%；然后再向含有环戊苯二氟甲氧类化合物的液晶组合物中添加旋光性化合物，旋光性化合物加入量为通式I～通式VI所示的化合物的质量之和的0～0.5%。

上述化合物的最优选的质量百分比配比是：10%～18%的通式I的化合物、5%～12%的通式II的化合物、32%～54%的通式III的化合物、17%～35%的通式IV的化合物、5%～10%的通式V的化合物、5%～10%的通式VI的化合物。

上述的含有环戊基二氟甲氧基醚类化合物的液晶组合物中通式I所示的化合物、通式II所示的化合物、通式III所示的化合物、通式IV所示的化合物、通式V所示的化合物、通式VI所示的化合物可以优选下式中的化合物中的一种或几种，结构式中(F)是-F或-H的其中一种，其他符号所代表的意义与上述结构式中相同符号所代表的意义相同，

下面的实施例1～13分别取通式I、通式II、通式III、通式IV、通式V和通式VI所示的化合物，并按比例配制成含有环戊基二氟甲氧基醚类化合物的液晶组合物，并在此基础上再加入旋光性化合物。将配制好的含有环戊苯二氟甲氧类化合物的液晶组合物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）、所得的含有环戊基二氟甲氧基醚类化合物的液晶组合物的性能参数测试结果均列于表中。表1～13对应实施例1～13。

表1实施例1的液晶组合物配方及其测试性能参数

表2实施例2的液晶组合物配方及其测试性能参数

表3实施例3的液晶组合物配方及其测试性能参数

表4实施例4的液晶组合物配方及其测试性能参数

表5实施例5的液晶组合物配方及其测试性能参数

表6实施例6的液晶组合物配方及其测试性能参数

表7实施例7的液晶组合物配方及其测试性能参数

表8实施例8的液晶组合物配方及其测试性能参数

表9实施例9的液晶组合物配方及其测试性能参数

表10实施例10的液晶组合物配方及其测试性能参数

表11实施例11的液晶组合物配方及其测试性能参数

表12实施例12的液晶组合物配方及其测试性能参数

表13实施例13的液晶组合物配方及其测试性能参数

由实施例1～13的液晶组合物的性能参数可知，本发明含有环戊基二氟甲氧基醚类化合物的液晶组合物具有大的正介电各向异性，较高的清亮点，很好的低温稳定性，适用于低电压驱动、快速响应的TN-TFT或IPS-TFT显示器。

本发明虽然仅仅列举了上述13个实施例的具体化合物和配比质量百分比，并对组成的含有环戊基二氟甲氧基醚类化合物的液晶组合物的性能进行了测试，但是本发明的含有环戊基二氟甲氧基醚类化合物的液晶组合物可以在上述实施例的基础上，利用本发明所涉及的通式I、II、III、IV、V、VI所代表的化合物、以及通式I、II、III、IV、V、VI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。

Claims (1)

1.一种含有环戊基二氟甲氧基醚类化合物的液晶组合物，其特征在于：包含通式I所示的化合物、通式II所示的化合物、通式III所示的化合物、通式IV所示的化合物、通式V所示的化合物、通式VI所示的化合物，并且通式I～通式VI所示的化合物的质量百分比之和为100％，另外添加按质量百分比计为0～0.5％的所述通式I～通式VI所示的化合物的质量之和的旋光性化合物，

其中，

R₂、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈是-H、碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为1～10的烷氧基、碳原子数为2～10的链烯基、碳原子数为3～8的链烯氧基的其中一种，或者碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为1～10的烷氧基、碳原子数为2～10的链烯基、碳原子数为3～8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；

R₁、R₃、R₉、X₆、X₉是下述①～④所列基团中的任意一种：

①：-H、-Cl、-F、-CN、-OCN、-OCF₃、-CF₃、-CHF₂、-CH₂F、-OCHF₂、-SCN、-NCS、-SF₅，

②：碳原子数为1～15的烷基、碳原子数为1～15的烷氧基、碳原子数为2～15的烯基、碳原子数为2～15的烯氧基，

③:上述②中所述的基团中的一个或多个-CH₂-被-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、环丁烷、环戊烷、-O-、-S-替代且替代后以氧原子不直接相连的形式所形成的基团，

④：上述③中所述的基团中的一个或多个氢被氟、氯取代所形成的基团，或者上述②中所述的基团中的一个或多个氢被氟、氯取代所形成的基团；

X₁、X₂、X₃、X₄、X₅、X₇、X₈是-H或-F；

Z₁、Z₂、Z₃是单键、-CH₂-、-CH₂-CH₂-、-(CH₂)₃-、-(CH₂)₄-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-CF₂O-、-OCH₂-、-CH₂O-、-OCF₂-、-CF₂CH₂-、-CH₂CF₂-、-C₂F₄-或-CF＝CF-的其中一种；

的其中一种；

a、b、d、f、g、h、i、j、k为0、1、2、3的其中任一数值，c、e为1或2的其中任一数值，并且a+b+c≤5，d+e≤5；

通式I所示的化合物的含量按质量百分比计为5％～35％，通式II所示的化合物的含量按质量百分比计为5％～35％，通式III所示的化合物的含量按质量百分比计为10％～60％，通式IV所示的化合物的含量按质量百分比计为5％～35％，通式V所示的化合物的含量按质量百分比计为5％～30％，通式VI所示的化合物的含量按质量百分比计为5％～30％；并且所述液晶组合物中通式I～通式VI所示的化合物的质量百分比之和为100％；另外添加0～0.5％的所述通式I～通式VI所示的化合物的质量之和的旋光性化合物；

所述通式I所示的化合物为通式I-a～I-t所示的化合物中的一种或几种，

所述通式II所示的化合物为通式II-b～II-i所示的化合物中的一种或几种，

所述通式III所示的化合物为通式III-a～III-i所示的化合物中的一种或几种，

所述通式IV所示的化合物为通式IV-a～IV-l所示的化合物中的一种或几种，

所述通式V所示的化合物为通式V-b～V-e所示的化合物中的一种或几种，

所述通式VI所示的化合物为通式VI-a～VI-q所示的化合物中的一种或几种，

其中，(F)为-F或-H。