CN104593008B - 液晶组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种涉及通式Ⅰ和通式Ⅱ的液晶组合物，包含至少一种通式Ⅰ所示的化合物，包含至少一种通式Ⅱ所示的化合物，该组合物具有较大的正介电各向异性和较低的旋转粘度，特别具有较宽的向列相温度范围，在‑50℃低温下也具有良好的互溶性。特别适用于制造车载类或者工控仪表类等需要在较极端温度环境下工作的TN‑TFT和IPS/FFS‑TFT显示器，具有广阔的市场前景和应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及液晶材料领域，具体涉及一种液晶组合物及其应用。
背景技术
近年来，新型显示器件、特别是以液晶显示器(LCD)为首的各种新型平板显示器件(FPD)得到了迅速发展，液晶显示器作为重要的信息电子产品，变得日益举足轻重，液晶显示元件是利用液晶材料本身所具备的光学各向异性和介电各向异性来进行工作的，液晶器件可以根据液晶材料和工作方式的不同，设计成不同的工作模式。
主要的液晶显示方式有扭曲向列相模式(TN)、超扭曲向列相模式(STN)、光学补偿弯曲模式(OCB)、共面转变液晶显示(IPS)、垂直取向模式(VA)、轴对称微结构液晶显示(ASM)、多畴扭曲液晶显示等。
传统的TN-LCD技术已发展为STN-LCD及TFT-LCD技术，尽管STN的扫描线数可达768行以上，但是当温度升高时仍然存在着响应速度、视角以及灰度等问题，因此大面积、高信息量、彩色显示大多采用有源矩阵显示方式。
与无源TN-LCD、STN-LCD的简单矩阵不同，有源矩阵在液晶显示屏的每一个像素上都设置有一个薄膜晶体管(TFT)，可有效的克服非选通时的串扰，使显示液晶屏的静态特性与扫描线数无关，因此大幅提高了图像质量。
随着液晶产品拥有量的增大和使用的深入，液晶显示器在各种各样的设备上搭载，车载液晶显示器和工控仪表显示器的需求量逐年升高，但由于车载液晶显示器和工控仪表显示器经常需要在极端的环境条件下工作，因此对液晶也提出了更高的要求，液晶需要有宽的向列相温度范围且在较低的温度下也不会有较大的性能损失，市场现有的液晶往往难以达到要求。这就需要开发一种具有宽的向列相温度范围，且在低温下具有良好互溶性的液晶。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种液晶组合物，该液晶组合物具有较大的正介电各向异性和较低的旋转粘度，特别具有较宽的向列相温度范围。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
本发明提供了一种液晶组合物，本发明所提供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
其中，R1表示H或碳原子数为1-5的烷基；
R2表示碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；
环A1～A4、B1～B3各自独立地表示
Z1～Z3各自独立地表示单键、-CF2O-、-CH2CH2-、-CH2O-、-C≡C-、-OCH2-或-OCF2-；
X1表示F、Cl、OCF3、CF3、CN、H、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；
a表示0、1或2；b、c、d、e各自独立地表示0或1；
(F)各自独立地表示F或H。
环丙基化合物具有很好的低温互溶性，末端基团为五氟丙烯醚的化合物同样具有很好的低温互溶性，且具有较大的极性，这两种化合物组成的液晶组合物在-50℃低温下也具有良好的互溶性。特别适用于制造车载类或者工控仪表类等需要在较极端温度环境下工作的TN-TFT和IPS/FFS-TFT显示器，具有广阔的市场前景和应用价值。
所述一种或多种式Ⅰ所示的化合物优选为式ⅠA、ⅠB和/或ⅠC所示化合物中的一种或多种化合物；所述一种或多种式Ⅱ所示的化合物优选为式ⅡA、ⅡB和/或ⅡC所示化合物中的一种或多种化合物
其中，R3～R5各自独立地表示H或碳原子数为1-5的烷基；
R6～R8各自独立地表示碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；
环C1～C2、D1～D3、E1～E4、F1、G1～G2、H1～H3各自独立地表示
Z4～Z9各自独立地表示单键、-CF2O-、-CH2CH2-、-CH2O-、-C≡C-、-OCH2-或-OCF2-；
X2～X4各自独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CN、H、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；
f～h各自独立地表示0、1或2。
(F)各自独立地表示F或H。
所述一种或多种式ⅠA所示的化合物优选为式ⅠA-1～ⅠA-6所示化合物中的一种或多种化合物；
所述式ⅠA-1～ⅠA-6中，X各自独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CN、H、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；
n各自独立地表示0、1或2；
(F)各自独立地表示F或H。
所述一种或多种式ⅠB所示的化合物优选为式ⅠB-1～ⅠB-5所示化合物中的一种或多种化合物；
所述式ⅠB-1～ⅠB-5中，X各自独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CN、H、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；
n各自独立地表示0、1或2；
(F)各自独立地表示F或H；
Z各自独立地表示单键、-CF2O-、-CH2CH2-、-CH2O-、-C≡C-、-OCH2-或-OCF2-。
所述一种或多种式ⅠC所示的化合物优选为式ⅠC-1～ⅠC-7所示化合物中的一种或多种化合物；
所述式ⅠC-1～ⅠC-7中，X各自独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CN、H、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；
n各自独立地表示0、1或2；
(F)各自独立地表示F或H；
Z各自独立地表示单键、-CF2O-、-CH2CH2-、-CH2O-、-C≡C-、-OCH2-或-OCF2-。
所述一种或多种式ⅡA所示的化合物优选为式ⅡA-1～ⅡA-3所示化合物中的一种或多种化合物；
所述式ⅡA-1～ⅡA-3中，R各自独立地表示碳原子数为1-5的烷基或碳原子数为2-5的烯基；
(F)各自独立地表示F或H。
所述一种或多种式ⅡB所示的化合物优选为式ⅡB-1～ⅡB-6所示化合物中的一种或多种化合物；
所述式ⅡB-1～ⅡB-6中，
R各自独立地表示碳原子数为1-5的烷基或碳原子数为2-5的烯基；
(F)各自独立地表示F或H；
Z各自独立地表示单键、-CF2O-、-CH2CH2-、-CH2O-、-C≡C-、-OCH2-或-OCF2-。
所述一种或多种式ⅡC所示的化合物优选为式ⅡC-1～ⅡC-6所示化合物中的一种或多种化合物；
所述式ⅡC-1～ⅡC-6中，R各自独立地表示碳原子数为1-5的烷基或碳原子数为2-5的烯基；
(F)各自独立地表示F或H；
Z各自独立地表示单键、-CF2O-、-CH2CH2-、-CH2O-、-C≡C-、-OCH2-或-OCF2-。
作为优选，所述X各自独立地表示F、OCF3、H、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基。
所述Z优选各自独立地表示单键或-CF2O-。
所述液晶组合物还可以加入左旋或右旋的手性掺杂剂，以形成手型向列相。
所述液晶组合物中所述一种或多种式Ⅰ所示化合物的重量百分含量优选为30～99wt％，所述一种或多种式Ⅱ所示化合物的重量百分含量优选为1～70wt％。
本发明全部的化合物可通过自身已知的方法制备，液晶组合物通过常规的方法制备。通常将各成分混合加热使其互相溶解，直至观察到溶解过程完成。也可以在合适的有机溶剂中将所有成分溶解，在彻底混合后除去溶剂，最终得到均一的液晶组合物。
本发明不仅涉及包含通式Ⅰ和通式Ⅱ液晶化合物的液晶组合物，还涉及包含此类液晶组合物的液晶显示器件。所述的显示器，可以为IPS显示器、FFS显示器、TN显示器、STN显示器、或OCB显示器。
由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于：
本发明的液晶组合物具有较大的正介电各向异性和较低的旋转粘度，特别具有较宽的向列相温度范围，在-50℃低温下也具有良好的互溶性。特别适用于制造车载类或者工控仪表类等需要在较极端温度环境下工作的TN-TFT和IPS/FFS-TFT显示器，具有广阔的市场前景和应用价值。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。
实施例中的符号的具体意义及测试条件如下：
Cp：单位℃，表示液晶的清亮点。
S-N：单位℃，表示液晶的晶态到向列相的熔点。
△n：光学各向异性，△n＝ne-no，其中，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±0.5℃。
△ε：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±0.5℃；1KHz；HP4284A；5.2微米TN左旋盒。
γ1：旋转粘度，单位mPa·s，测试条件为25±0.5℃。
实施例1：
本实施例的液晶组合物按百分含量包括下列化合物，
以上所有结构式中的环己基均为反式构型。组合物的物理参数如下：
Δn＝0.108；Δε＝6.5；Cp＝86℃；γ1＝55；S-N(℃)≤-50。
实施例2：
本实施例的液晶组合物按百分含量包括下列化合物，
以上所有结构式中的环己基均为反式构型。组合物的物理参数如下：
Δn＝0.100；Δε＝7.2；Cp＝97℃；γ1＝78；S-N(℃)≤-50。
实施例3：
本实施例的液晶组合物按百分含量包括下列化合物，
以上所有结构式中的环己基均为反式构型。组合物的物理参数如下：
Δn＝0.112；Δε＝7.7；Cp＝113℃；γ1＝117；S-N(℃)≤-50。
实施例4：
本实施例的液晶组合物按百分含量包括下列化合物，
以上所有结构式中的环己基均为反式构型。组合物的物理参数如下：
Δn＝0.126；Δε＝9.1；Cp＝101℃；γ1＝97；S-N(℃)≤-50。
实施例5：
本实施例的液晶组合物按百分含量包括下列化合物，
以上所有结构式中的环己基均为反式构型。组合物的物理参数如下：
Δn＝0.101；Δε＝8.6；Cp＝85℃；γ1＝86；S-N(℃)≤-50。
实施例6：
本实施例的液晶组合物按百分含量包括下列化合物，
以上所有结构式中的环己基均为反式构型。组合物的物理参数如下：
Δn＝0.094；Δε＝9.9；Cp＝103℃；γ1＝121；S-N(℃)≤-50。
实施例7：
本实施例的液晶组合物按百分含量包括下列化合物，
以上所有结构式中的环己基均为反式构型。组合物的物理参数如下：
Δn＝0.113；Δε＝8.4；Cp＝128℃；γ1＝153；S-N(℃)≤-50。
Claims (14)
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表示H或碳原子数为1-5的烷基；
R2表示碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；
环A1～A4、B1～B3各自独立地表示
Z1～Z3各自独立地表示单键、-CF2O-、-CH2CH2-、-CH2O-、-C≡C-、-OCH2-或-OCF2-；
X1表示F、Cl、OCF3、CF3、CN、H、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；
a表示0、1或2；b、c、d、e各自独立地表示0或1；
(F)各自独立地表示F或H。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述一种或多种式Ⅰ所示的化合物为式ⅠA、ⅠB和/或ⅠC所示化合物中的一种或多种化合物；所述一种或多种式Ⅱ所示的化合物为式ⅡA、ⅡB和/或ⅡC所示化合物中的一种或多种化合物
其中，R3～R5各自独立地表示H或碳原子数为1-5的烷基；
R6～R8各自独立地表示碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；
环C1～C2、D1～D3、E1～E4、F1、G1～G2、H1～H3各自独立地表示
Z4～Z9各自独立地表示单键、-CF2O-、-CH2CH2-、-CH2O-、-C≡C-、-OCH2-或-OCF2-；
X2～X4各自独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CN、H、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；
f～h各自独立地表示0、1或2；
(F)各自独立地表示F或H。
3.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于，所述一种或多种式ⅠA所示的化合物为式ⅠA-1～ⅠA-6所示化合物中的一种或多种化合物；
所述式ⅠA-1～ⅠA-6中，X各自独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CN、H、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；
n各自独立地表示0、1或2；
(F)各自独立地表示F或H。
4.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于，所述一种或多种式ⅠB所示的化合物为式ⅠB-1～ⅠB-5所示化合物中的一种或多种化合物；
所述式ⅠB-1～ⅠB-5中，X各自独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CN、H、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；
n各自独立地表示0、1或2；
(F)各自独立地表示F或H；
Z各自独立地表示单键、-CF2O-、-CH2CH2-、-CH2O-、-C≡C-、-OCH2-或-OCF2-。
5.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于，所述一种或多种式ⅠC所示的化合物为式ⅠC-1～ⅠC-7所示化合物中的一种或多种化合物；
所述式ⅠC-1～ⅠC-7中，X各自独立地表示F、Cl、OCF3、CF3、CN、H、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基；
n各自独立地表示0、1或2；
(F)各自独立地表示F或H；
Z各自独立地表示单键、-CF2O-、-CH2CH2-、-CH2O-、-C≡C-、-OCH2-或-OCF2-。
6.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于，所述一种或多种式ⅡA所示的化合物为式ⅡA-1～ⅡA-3所示化合物中的一种或多种化合物；
所述式ⅡA-1～ⅡA-3中，R各自独立地表示碳原子数为1-5的烷基或碳原子数为2-5的烯基；
(F)各自独立地表示F或H。
7.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于，所述一种或多种式ⅡB所示的化合物为式ⅡB-1～ⅡB-6所示化合物中的一种或多种化合物；
所述式ⅡB-1～ⅡB-6中，
R各自独立地表示碳原子数为1-5的烷基或碳原子数为2-5的烯基；
(F)各自独立地表示F或H；
Z各自独立地表示单键、-CF2O-、-CH2CH2-、-CH2O-、-C≡C-、-OCH2-或-OCF2-。
8.根据权利要求2所述的液晶组合物，其特征在于，所述一种或多种式ⅡC所示的化合物为式ⅡC-1～ⅡC-6所示化合物中的一种或多种化合物；
所述式ⅡC-1～ⅡC-6中，R各自独立地表示碳原子数为1-5的烷基或碳原子数为2-5的烯基；
(F)各自独立地表示F或H；
Z各自独立地表示单键、-CF2O-、-CH2CH2-、-CH2O-、-C≡C-、-OCH2-或-OCF2-。
9.根据权利要求3-5中任一所述液晶组合物，其特征在于，所述X各自独立地表示F、OCF3、H、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为1-5的烷氧基、碳原子数为2-5的烯氧基、碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的氟代烯氧基。
10.根据权利要求4、5、7或8中任一所述液晶组合物，其特征在于，所述Z各自独立地表示单键或-CF2O-。
11.根据权利要求1-8中任一所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物含有左旋或右旋的手性掺杂剂，以形成手型向列相。
12.根据权利要求1-8中任一所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物中所述一种或多种式Ⅰ所示化合物的重量百分含量为30～99wt％，所述一种或多种式Ⅱ所示化合物的重量百分含量为1～70wt％。
13.一种电光学显示器，其特征在于，所述电光学显示器含有权利要求1-12中任一所述液晶组合物。
14.根据权利要求13所述的电光学显示器，其特征在于，所述电光学显示器为IPS显示器、FFS显示器、TN显示器、STN显示器或OCB显示器。
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