CN106398718B - 具有正介电常数的液晶混合物及其应用 - Google Patents

具有正介电常数的液晶混合物及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种具有正介电常数的液晶混合物及其应用。该液晶混合物包括具有通式Ⅰ的液晶化合物，通式Ⅰ为
Figure DDA0001108340640000011
其中，R为H、或具有1到7个碳原子的烷基中的任意一种烷基；X1、X2、X3和X4各自独立地选自H或F；Y为F、Cl、CF3、OCF3或OCHF2；
Figure DDA0001108340640000012
和
Figure DDA0001108340640000013
各自独立地选自
Figure DDA0001108340640000014
Figure DDA0001108340640000015
和

Description

具有正介电常数的液晶混合物及其应用
技术领域
本发明涉及液晶材料领域，具体而言，涉及一种具有正介电常数的液晶混合物及其应用。
背景技术
自从进入视频时代，智能手机、平板电脑到智能电视，液晶显示已无处不在，液晶显示器已经成为信息社会不可或缺的“牛奶和面包”。液晶显示器的快速发展已经取代了传统的阴极射线管显示，成了当今信息显示领域的主流产品，这也直接牵动了其重要组成部分液晶材料的快速发展。
液晶介质是部分有序、各向异性的液体，介于三维有序固体和各向同性液体之间。法国的G.Friedel及F.Grand-jean等对液晶的结构及光学性能做了详细的研究，并于1922年完成了液晶分类的工作，将液晶划分为：近晶相、向列相及胆甾相。G.H.Heilmeir制成了世界上第一个液晶显示器(LCD)。1971年T.L.Fergason等提出了扭曲向列相(TwistedNematic：TN)模式， W.Helfrich和M.Schadt利用扭曲向列相液晶的电光效应和集成电路相结合，将其制成了显示器件，实现了液晶材料的产业化，目前仍然是市场上最主流的液晶显示器模式。
液晶显示器可分为无源矩阵(又称为被动矩阵或简单矩阵)和有源矩阵(又称为主动矩阵)两种驱动方式。其中，有源矩阵液晶显示器是通过施加电压来改变液晶化合物的排列方式，从而改变背光源发出的光发射强度来形成图像，由于其具有高分辨率、高对比度、低功率、面薄以及质轻的特点越来越受到人们的青睐。有源矩阵液晶显示器根据有源器件的种类可以分为两种类型：在作为衬底的硅芯片上的MOS(金属氧化物半导体)或其它二极管；在作为衬底的玻璃板上的薄膜晶体管(Thin Film Transistor-TFT)。其中目前发展最迅速的是薄膜晶体管 TFT-LCD，已经在手机、电脑、液晶电视和相机等显示设备上得到了良好的应用，成为目前液晶市场的主流产品。
随着液晶显示器广泛的应用，对其性能的要求也在不断的提高，高图像质量方面要求更广的工作温度，更快的响应速度，更高的对比度，而功耗要求越来越低，这意味着更低的驱动电压，更高的透光率。这些性能的提高都离不开液晶材料的改善，而这正是本发明的目标。
发明内容
本发明旨在提供一种具有正介电常数的液晶混合物及其应用，以改善现有技术中液晶混合物的介电各向异性及弹性系数特性。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种液晶混合物，液晶混合物包括至少一种具有通式Ⅰ的液晶化合物及至少一种具有负介电常数的液晶化合物，通式Ⅰ为
Figure BDA0001108340630000021
其中，R为H、或具有1到7个碳原子的烷基中的任意一种烷基；X1、X2、X3和X4各自独立地选自H或F；Y为F、Cl、CF3、OCF3或OCHF2；
Figure BDA0001108340630000022
各自独立地选自
Figure BDA0001108340630000023
组成的组中的任一种。
根据本发明的另一方面，提供了一种上述的液晶混合物在液晶显示材料或液晶显示设备中的应用。
本发明的技术方案中，具有通式I的液晶化合物在纯物质状态下是白色的，具有较宽的向列相、较高的介电各向异性△ε值及弹性系数K。其中介电各向异性△ε值的提高可以降低驱动电压，有利于降低能耗，另外还可以降低电压驱动响应时间，提高响应速度；弹性系数K 的提高有利于改善液晶显示器的对比度和透光率，既改善显示图像质量，又有利于节能，可以更好地满足液晶显示的性能要求。而且环戊基和二氟甲氧醚链接基结合，可进一步降低液晶化合物的粘度，提高介电各向异性及加宽液晶相范围。通式I的液晶化合物的另一突出特点是与低粘度液晶化合物组合时，以较少量加入即可获得合适的光学特性。另一组成物负介电常数的液晶化合物的加入可以提高体系的弯曲弹性系数K33及垂直介电常数ε⊥，从而改善光在整个体系的穿透率，有利于节能，并且有利于提高对比度。因此由通式I的液晶化合物与负介电常数的液晶化合物组成的液晶混合物可用于改善液晶材料的响应速度、驱动电压、透光率及对比度。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照具体实施方式，对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
在本发明一种典型的实施方式中，提供了一种液晶混合物，该液晶混合物包括至少一种具有通式Ⅰ的液晶化合物，通式Ⅰ为
Figure BDA0001108340630000024
其中， R为H或具有1到7个碳原子的烷基中的任意一种烷基；X1、X2、X3和X4各自独立地选自H 或F；Y为F、Cl、CF3、OCF3或OCHF2；
Figure BDA0001108340630000025
各自独立地选自
Figure BDA0001108340630000026
Figure BDA0001108340630000027
组成的组中的任一种。
具有通式I的液晶化合物在纯物质状态下是白色的，具有较宽的向列相、较高的介电各向异性△ε值及弹性系数K。其中介电各向异性△ε值的提高可以降低驱动电压，有利于降低能耗，另外还可以降低电压驱动响应时间，提高响应速度；弹性系数K的提高有利于改善液晶显示器的对比度和透光率，既改善显示图像质量，又有利于节能，可以更好地满足液晶显示的性能要求。而且环戊基和二氟甲氧醚链接基结合，可进一步降低液晶化合物的粘度，提高介电各向异性及加宽液晶相范围。且该液晶化合物的另一突出特点是与低粘度液晶化合物组合时，以较少量加入即可获得合适的光学特性，因此液晶组合物整体粘度较低，粘度降低可以有效降低液晶材料的响应时间，增加响应速度。本发明中的液晶混合物中还包括至少一种具有负介电常数的液晶化合物。负介电常数的液晶化合物的加入可以提高体系的弯曲弹性系数K33及垂直介电常数ε⊥，从而改善光在整个体系的穿透率，有利于节能，并且有利于提高对比度。总之，本发明中将通式I所示化合物与负介电常数的液晶化合物配合形成的液晶混合物，可用于改善液晶材料的响应速度、驱动电压、透光率及对比度。
此外，本领域技术人员应该清楚的，上述烷基不仅包括直链烷基也包括相应的支链烷基。
对于上述所能实现的技术效果，本申请人对实现上述技术效果的原理进行了深入探讨，发现：含有环戊基和二氟甲氧醚链接基的极性液晶化合物，其中环戊基的加入可以改善液晶化合物的长轴与短轴之比，改善其有序度S值，使其具有较宽的温度范围的向列相、较高的介电各向异性△ε值及弹性系数K，由于K正比于S2，因此对弹性系数的影响较大。
同时，根据响应时间公式
Figure BDA0001108340630000031
可知，高弹性系数K液晶化合物的使用可以有效降低液晶材料的响应时间，增加响应速度，弹性系数K值的增加还有利于改善液晶显示器的对比度和透光率，既改善显示图像质量，又有利于节能。
另外，根据驱动电压公式
Figure BDA0001108340630000032
驱动电压与介电各向异性△ε值成反比，说明介电各向异性△ε值越高，则驱动电压越低，有利于节能。结合根据电压驱动响应时间公式
Figure BDA0001108340630000033
可知，τon与介电各向异性△ε值成反比，说明介电各向异性△ε值越高，响应时间越低，则响应速度越快。进而，环戊基和二氟甲氧醚链接基结合，可进一步降低粘度，提高介电各向异性及加宽液晶相范围，这些特性能更好地满足液晶显示的各项性能要求。
为了获得更为合适的液晶宽度，较高的介电各向异性值、较小的旋转粘度及适宜的弹性系数K，更有利于提高液晶材料的响应速度，降低阈值电压，改善液晶材料的互溶性，在本申请一种优选的实施例中，优选上述通式Ⅰ为
Figure BDA0001108340630000041
Figure BDA0001108340630000042
其中，X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7和X8各自独立地选自H或F。
为了进一步降低液晶化合物的合成和使用成本，优选通式Ⅰ为：
Figure BDA0001108340630000043
Figure BDA0001108340630000051
为了获得宽的液晶相范围，合适的介电各向异性值、较小的旋转粘度及适宜的弹性系数 K，更有利于提高液晶材料的响应速度，降低阈值电压，改善液晶材料的互溶性，在本申请一种优选的实施例中，具有负介电常数的液晶化合物优选为具有结构A1至A9的化合物。
其中，所述A1至A9的化合物为：
Figure BDA0001108340630000052
式A1至A9中，R1，R2各自独立地为具有1到7个碳原子的烷基、烷氧基、烯基或烯烷氧基，其中H或CH2可被环戊基取代；R1，R2也可为各自独立地环戊基或者为1到 7个碳原子的烷基、烷氧基或烯基取代的环戊基；所述具有1到7个碳原子烷基为：-CH3、 -C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13或-C7H15；所述具有1到7个碳原子的烯基优选为： -CH＝CH2、-CH＝CHCH3、-CH＝CHC2H5、-CH＝CHC3H7、-C2H4CH＝CH2、-C2H4CH＝CHCH3、 -C3H6CH＝CH2或-C3H6CH＝CHCH3；所述具有1到7个碳原子的烷氧基优选为：-OCH3、 -OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13或-OC7H15；所述具有1到7个碳原子的烯烷氧基优选为：-OCH2CH＝CH2、-OCH2CH＝CHCH3或-OCH2CH＝CHC2H5，所述
Figure BDA0001108340630000061
Figure BDA0001108340630000062
各自独立地选自
Figure BDA0001108340630000063
Figure BDA0001108340630000064
组成的组中的任一种；n为0或1。
具有负介电常数的液晶化合物进一步优选为有B1至B51负介电常数的化合物。
其中，所述结构式B1至B51为：
Figure BDA0001108340630000065
Figure BDA0001108340630000071
式B1至B51中，R3，R4为具有1到7个碳原子的烷基、烷氧基、烯基或烯烷氧基，其中H或CH2可被环戊基取代；R3，R4也可为环戊基或者为1到7个碳原子的烷基、烷氧基或烯基取代的环戊基；所述具有1到7个碳原子烷基为：-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、 -C5H11、-C6H13或-C7H15；所述具有1到7个碳原子的烯基优选为：-CH＝CH2、-CH＝CHCH3、 -CH＝CHC2H5、-CH＝CHC3H7、-C2H4CH＝CH2、-C2H4CH＝CHCH3、-C3H6CH＝CH2或 -C3H6CH＝CHCH3；所述具有1到7个碳原子的烷氧基优选为：-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、 -OC4H9、-OC5H11、-OC6H13或-OC7H15；所述具有1到7个碳原子的烯烷氧基优选为： -OCH2CH＝CH2、-OCH2CH＝CHCH3或-OCH2CH＝CHC2H5。
由于本申请的液晶混合物的具有通式I的液晶化合物具有很高的介电各向异性值、较小的旋转粘度及较高的弹性系数K，将其与负介电常数的液晶化合物组合形成具有正介电常数的液晶混合物时，使该液晶混合物特性可在较宽的范围进行调节，满足更多液晶材料的性能要求；另外负介电常数的液晶化合物的加入可以提高体系的弯曲弹性系数K33及垂直介电常数ε⊥，从而改善的光在整个体系的穿透率，有利于节能，并且有利于提高对比度。并且，本申请的具有通式I的液晶化合物与负介电常数的液晶化合物混合时具有较好的互溶性，对于并用的其它液晶化合物等的种类限制较少，可适用于与目的相应的各种液晶混合物，特别有利于改善液晶混合物的综合性质；另外，该液晶混合物具有良好的UV、光及热稳定性。
本发明液晶混合物可按照常规的方法来制备。通常于高温下将所需量的组分以较低量溶于构成主成分的组分；还可以将各组分的溶液混入有机溶剂，例如混入丙酮、氯仿或甲醇中，充分混合之后再次除去溶剂，例如通过蒸馏除去溶剂。
本发明的液晶混合物中现有的液晶化合物的种类并没有限制，可根据目的选择任意种类的液晶化合物和本发明的液晶混合物一起构成液晶混合物。也可根据需要加入所属技术领域的其它添加剂。例如，可添加0～15％的多向色染料及/或手性添加剂、或稳定剂。
以下给出了一些适用于掺杂上述液晶混合物的手性试剂：
Figure BDA0001108340630000081
其中，R为具有1到7个碳原子的卤化或未取代的烷基、烷氧基或烯基，本领域技术人员应该清楚的是上述烷基、烷氧基和烯基既可以是直链烷基、直链烷氧基、直链烯基，也可以是带有支链的烷基、烷氧基和烯基。
其中稳定剂优选以下物质中的任意一种或多种：
Figure BDA0001108340630000091
其中，R为具有1到7个碳原子的卤化或未取代的烷基、烷氧基或烯基，本领域技术人员应该清楚的是上述烷基、烷氧基和烯基既可以是直链烷基、直链烷氧基、直链烯基，也可以是带有支链的烷基、烷氧基和烯基。
在本申请一种优选的实施例中，上述液晶混合物还包括至少一种极性化合物和/或至少一种非极性化合物。上述极性化合物优选为具有本文所示的式Ⅱ1至Ⅱ56的极性化合物，极性化合物进一步优选为具有本文所示的式L-1至L-74的极性化合物；非极性化合物优选为具有本文所示的式Ⅲ1至Ⅲ27的非极性化合物。
其中，式Ⅱ1至Ⅱ56如下：其中，所述具有Ⅱ1至Ⅱ56的极性化合物分别为：
Figure BDA0001108340630000092
Figure BDA0001108340630000101
Figure BDA0001108340630000111
Figure BDA0001108340630000121
其中，R7为具有1到7个碳原子的烷基、烷氧基、烯基或烯烷氧基，其中H或CH2可被环戊基取代；R7也可为环戊基或者为1到7个碳原子烷基、烷氧基或烯基取代的环戊基；；上述具有1到7个碳原子的烷基为：-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13或-C7H15；上述具有1到7个碳原子的烯基优选为：-CH＝CH2、-CH＝CHCH3、-CH＝CHC2H5、-CH＝CHC3H7、 -C2H4CH＝CH2、-C2H4CH＝CHCH3、-C3H6CH＝CH2或-C3H6CH＝CHCH3；上述具有1到7个碳原子的烷氧基优选为：-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13或-OC7H15；上述具有1到7个碳原子的烯烷氧基优选为：-OCH2CH＝CH2、-OCH2CH＝CHCH3或 -OCH2CH＝CHC2H5；本领域技术人员应该清楚的是上述烷基、烷氧基、烯基、烯烷氧基既可以是直链烷基、直链烷氧基、直链烯基、直链烯烷氧基，也可以是带有支链的烷基、烷氧基、烯基和烯烷氧基。
Figure BDA0001108340630000122
为
Figure BDA0001108340630000123
Figure BDA0001108340630000124
Figure BDA0001108340630000131
具有上述极性化合物的液晶混合物具有较高的介电各向异性△ε值，根据驱动电压公式
Figure BDA0001108340630000132
驱动电压与介电各向异性△ε值成反比，说明介电各向异性△ε值越高，则驱动电压越低，有利于节能。根据电压驱动响应时间公式
Figure BDA0001108340630000133
可知，τon与介电各向异性△ε值成反比，说明介电各向异性△ε值越高，响应时间越低，则响应速度越快。通过添加上述不同极性的液晶化合物，可以调节体系的介电各向异性△ε值，从而调节液晶混合物的光电特性。
其中，式L-1至L-74如下：
Figure BDA0001108340630000134
Figure BDA0001108340630000141
Figure BDA0001108340630000151
Figure BDA0001108340630000161
其中，R9为具有1到7个碳原子的烷基、烷氧基、烯基或烯烷氧基，其中H或CH2可被环戊基取代；R9也可为环戊基或者为1到7个碳原子烷基、烷氧基或烯基取代的环戊基；；上述具有1到7个碳原子的烷基为：-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13或-C7H15；上述具有1到7个碳原子的烯基优选为：-CH＝CH2、-CH＝CHCH3、-CH＝CHC2H5、-CH＝CHC3H7、 -C2H4CH＝CH2、-C2H4CH＝CHCH3、-C3H6CH＝CH2或-C3H6CH＝CHCH3；上述具有1到7个碳原子的烷氧基优选为：-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13或-OC7H15；上述具有1到7个碳原子的烯烷氧基优选为：-OCH2CH＝CH2、-OCH2CH＝CHCH3或 -OCH2CH＝CHC2H5；本领域技术人员应该清楚的是上述烷基、烷氧基、烯基、烯烷氧基既可以是直链烷基、直链烷氧基、直链烯基、直链烯烷氧基，也可以是带有支链的烷基、烷氧基、烯基和烯烷氧基。
其中，式Ⅲ1至Ⅲ27如下：
Figure BDA0001108340630000162
Figure BDA0001108340630000171
其中，R5，R6为具有1到7个碳原子的烷基、烷氧基、烯基或烯烷氧基，其中H或CH2可被环戊基取代；R5，R6也可为环戊基或者为1到7个碳原子的烷基、烷氧基或烯基取代的环戊基；；上述具有1到7个碳原子的烷基为：-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13或-C7H15；上述具有1到7个碳原子的烯基优选为：-CH＝CH2、-CH＝CHCH3、-CH＝CHC2H5、 -CH＝CHC3H7、-C2H4CH＝CH2、-C2H4CH＝CHCH3、-C3H6CH＝CH2或-C3H6CH＝CHCH3；上述具有1到7个碳原子的烷氧基优选为：-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13或-OC7H15；上述具有1到7个碳原子的烯烷氧基优选为：-OCH2CH＝CH2、-OCH2CH＝CHCH3或-OCH2CH＝CHC2H5；本领域技术人员应该清楚的是上述烷基、烷氧基、烯基、烯烷氧基既可以是直链烷基、直链烷氧基、直链烯基、直链烯烷氧基，也可以是带有支链的烷基、烷氧基、烯基和烯烷氧基。
上述非极性液晶化合物Ⅲ1至Ⅲ20具有较低的旋转粘度γ1，根据响应时间公式可知，
Figure BDA0001108340630000172
响应时间与旋转粘度γ1成正比，说明旋转粘度γ1值越低，响应时间越低，则响应速度越快，可将具有上述非极性液晶化合物Ⅲ1至Ⅲ20的液晶混合物用于制造快速响应的液晶介质。上述非极性液晶化合物Ⅲ21-Ⅲ23具有三联苯结构，有利于增加体系的光学各向异性△n值，通常光程差d·△n的值是预先规定的，则△n值越高，d值越低，从而具有上述非极性液晶化合物Ⅲ21-Ⅲ23的液晶混合物的响应时间具有更理想的值。上述非极性液晶化合物Ⅲ24-Ⅲ25具有较高的清亮点温度，主要用于调节体系的TNI值，从而具有上述非极性液晶化合物Ⅲ24-Ⅲ25的液晶混合物有利于提高液晶介质的使用上限温度，拓宽液晶介质的工作温度范围。
针对本申请的液晶混合物的突出特点是与低粘度液晶化合物组合时，以较少量加入即可获得合适的光学特性，因此可以降低液晶混合物的整体粘度，增加响应速度。优选液晶混合物中至少加入一种结构式为III1至III20的低粘度非极性液晶化合物，进一步地优选至少加入一种通式为III5的非极性液晶化合物，以获得低粘度的液晶混合物，提高响应速度。特别优选该液晶混合物应用于TN及IPS或FFS型液晶显示模式中。
上述液晶混合物中的液晶化合物的含量可以根据液晶材料的性能需求进行调整，在本发明一种优选的实施例中，上述液晶混合物中具有通式I的液晶化合物的重量含量为0.1～75％，优选1～50％，进一步优选5～30％。具有负介电常数的液晶化合物的重量含量为0.1～75％，优选0.1～50％，进一步优选0.1～30％。其余成分可以根据本发明上述的教导进行添加。总之，成分的百分比含量之和为100％。
在本申请又一种典型的实施方式中，提供了一种上述液晶混合物在液晶显示设备中的应用。将本申请的液晶混合物应用在制备液晶显示材料或液晶显示设备中，能够显著改善液晶显示材料或液晶显示设备的性能。
以下将结合实施例和对比例，进一步说明本发明的有益效果。
下列实施例是用于解释本发明而非限制它，实施例中涉及百分比均为质量百分比，温度用摄氏度表示。GC测试仪器：Agilent 7890A GC；GC测试条件：HP-5毛细柱，载气He，进样口分流比3:1，柱温箱由150℃以10℃/分钟程序升温至300℃后保持20分钟，检测器为FID 检测器，检测器温度300℃。质谱测试仪器：Agilent 5975C GCMS；质谱测试条件：HP-5毛细柱，载气He，进样口为不分流模式，柱温箱由150℃以10℃/分钟程序升温至300℃后保持 20分钟，检测器为EI源，MS Source为230℃、MS Quad为150℃。所测物化参数表示如下：TNI表示清亮点；△n表示光学各向异性(△n＝ne-no，589nm，测量温度25℃)；△ε表示介电各向异性(△ε＝ε∥-ε⊥，25℃)；k11表示展曲弹性系数(测量温度25℃)；γ1表示旋转粘度(测量温度 25℃)，且采用DSC测量TNI；采用abbe折射仪测量△n；采用CV测量△ε、k11、和γ1。
在本申请的实施例中，液晶混合物中各化合物结构通式为：
Figure BDA0001108340630000181
其中，a、b、c、d、e、f、g及h各自独立地选自0、1、2、3或4。
液晶分子主链命名：环己烷
Figure BDA0001108340630000182
以首写字母C表示；苯环
Figure BDA0001108340630000183
以首写字母P表示；单氟苯
Figure BDA0001108340630000191
以PF表示；二氟苯
Figure BDA0001108340630000192
以PFF表示；四氢吡喃
Figure BDA0001108340630000193
以Py表示；1,3-二噁烷
Figure BDA0001108340630000194
以D表示；二氟甲氧醚桥键-CF2O-以(CF2O)表示。
各化合物支链根据下文表1来转化成化学式，其中，基团CnH2n+1和CmH2m+1是分别具有n 和m个碳原子的直链烷基，Cp表示环戊基，CnH2n+1Cp表示带n个碳原子直链烷基的环戊基。命名时主链在前，支链在后，如
Figure BDA0001108340630000195
以CPP2FF表示，
Figure BDA0001108340630000196
以PPFF(CF2O)PCpFFF表示，
Figure BDA0001108340630000197
以CPFF(CF2O)PCpFFF表示，
Figure BDA0001108340630000198
以PPFPFF(CF2O)PCpFFF 表示，
Figure BDA0001108340630000199
以PFPFPFF(CF2O)P3CpFFF表示，
Figure BDA00011083406300001910
以PyPPFF(CF2O)P3CpFFF表示，
Figure BDA00011083406300001911
以CPFF3O2表示。
另外，液晶化合物
Figure BDA00011083406300001912
以3HHV表示；
Figure BDA00011083406300001913
以VHHP1表示；
Figure BDA00011083406300001914
以CC31D1表示；
Figure BDA00011083406300001915
以ECCP3FFF表示；
Figure BDA00011083406300001916
以PPFFP24表示。
表1
Figure BDA00011083406300001917
Figure BDA0001108340630000201
实施例1
实施例1的液晶混合物组成、及测量参数见表2。
表2
Figure BDA0001108340630000202
注：CPFF3O2、PPFF3O2、CCPFF3O2为负介电常数的液晶化合物。
实施例2
实施例2的液晶混合物组成、及测量参数见表3。
表3
Figure BDA0001108340630000211
注：CPFF3CpO2为负介电常数的液晶化合物。
实施例3
实施例3的液晶混合物组成、及测量参数见表4。
表4
Figure BDA0001108340630000212
注：CPFF3O2为负介电常数的液晶化合物。
实施例4
实施例4的液晶混合物组成、及测量参数见表5。
表5
Figure BDA0001108340630000213
Figure BDA0001108340630000221
注：CCPFF3O2为负介电常数的液晶化合物。
实施例5
实施例5的液晶混合物组成、及测量参数见表6。
表6
Figure BDA0001108340630000222
注：PPFF3O2为负介电常数的液晶化合物。
实施例6
实施例6的液晶混合物组成、及测量参数见表7。
表7
Figure BDA0001108340630000223
注：PPFF3CpO2为负介电常数的液晶化合物。
实施例7
实施例7的液晶混合物组成、及测量参数见表8。
表8
Figure BDA0001108340630000231
注：CPPFF3O2为负介电常数的液晶化合物。
实施例8
实施例8的液晶混合物组成、及测量参数见表9。
表9
Figure BDA0001108340630000232
注：PPFF3O2为负介电常数的液晶化合物。
实施例9
实施例9的液晶混合物组成、及测量参数见表10。
表10
Figure BDA0001108340630000233
Figure BDA0001108340630000241
注：PPFF3O2、CCPFF3O2为负介电常数的液晶化合物。
实施例10
实施例10的液晶混合物组成、及测量参数见表11。
表11
Figure BDA0001108340630000242
注：CPFF3O2、PPFF3O2、CCPFF3O2为负介电常数的液晶化合物。
实施例11
实施例11的液晶混合物组成、及测量参数见表12。
表12
Figure BDA0001108340630000243
注：CPFF3O2、PPFF3O2、CCPFF3O2为负介电常数的液晶化合物。
实施例12
实施例12的液晶混合物组成、及测量参数见表13。
表13
Figure BDA0001108340630000251
注：CPFF3O2、PPFF3O2、CCPFF3O2为负介电常数的液晶化合物。
实施例13
实施例13的液晶混合物组成、及测量参数见表14。
表14
Figure BDA0001108340630000252
注：PPFF3O2为负介电常数的液晶化合物。
实施例14
实施例14的液晶混合物组成、及测量参数见表15。
表15
Figure BDA0001108340630000253
Figure BDA0001108340630000261
注：CPFF3O2、PPFF3O2、CCPFF3O2为负介电常数的液晶化合物。
实施例15
实施例15的液晶混合物组成、及测量参数见表16。
表16
Figure BDA0001108340630000262
注：CPFF3O2、PPFF3O2、CCPFF3O2为负介电常数的液晶化合物。
对比例1
对比例1的液晶混合物组成、及测量参数见表17。
表17
Figure BDA0001108340630000263
Figure BDA0001108340630000271
对比例2
对比例2的液晶混合物组成、及测量参数见表18。
表18
Figure BDA0001108340630000272
其中，对比例1中以液晶化合物
Figure BDA0001108340630000273
(CP3O2)代替了实施例3中的
Figure BDA0001108340630000274
(CPFF3O2)；对比例2中以液晶化合物
Figure BDA0001108340630000275
(PPFPFF(CF2O)P5FFF)代替了实施例3中的
Figure BDA0001108340630000276
(PPFPFF(CF2O)PCpFFF)。
从上述实施例可以发现，具有通式I的液晶化合物特别有利于提高体系的介电各向异性值，从而降低驱动电压，有利于节能。将其与负介电常数的液晶化合物组合形成液晶混合物时，使该液晶混合物的特性可在较宽的范围进行调节，满足更多液晶材料的性能要求；通过实施例3和对比例1的对比可以发现，负介电常数的液晶化合物的加入可以提高体系的弯曲弹性系数K33及垂直介电常数ε⊥，从而改善的光在整个体系的穿透率，有利于节能，并且有利于提高对比度。当通式I的液晶化合物与负介电常数的液晶化合物及其他不同种类液晶化合物混合时，可以得到具有高清亮点、较低粘度及较高弹性系数的液晶混合物，尤其是与具有通式III5的非极性液晶化合物混合时，能够得到低粘度的液晶混合物，可用于制造快速响应的液晶介质。上述测量参数与组成液晶介质的所有液晶化合物的物化性质有关，本发明的液晶混合物主要用于调节体系的液晶参数。
通过实施例3和对比例2的对比可以明显发现，当液晶混合物中包含具有通式I的液晶化合物时，清亮点TNI、介电各向异性Δε及展曲弹性系数k11均有所提高，这对于获得更广的工作温度，更快的响应速度，更高的对比度及透光率，更低的功耗均有所帮助。
本发明虽未穷尽要求保护的所有液晶混合物，但是本领域技术人员可以预见的是，在已公开的上述实施例基础上，仅结合自身的专业尝试即能以类似的反应路线得到其他同类化合物而不需要付出创造性劳动。此处由于篇幅有限，仅列举代表性的实施方式。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有正介电常数的液晶混合物，其特征在于，所述液晶混合物由至少一种具有通式I的液晶化合物和至少一种具有负介电常数的液晶化合物组成；
所述通式I为：
Figure FDA0002994280050000011
其中，R为H、或具有1到7个碳原子的烷基中的任意一种烷基，X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7和X8各自独立地选自F；
Y为F、Cl、CF3、OCF3或OCHF2；
其中，所述负介电常数的液晶化合物为具有B1的结构：
B1、
Figure FDA0002994280050000021
所述式B1中，R3，R4为具有1到7个碳原子的烷基、烷氧基、烯基或烯烷氧基；所述具有1到7个碳原子烷基为：-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13或-C7H15；所述具有1到7个碳原子的烯基为：-CH＝CH2、-CH＝CHCH3、-CH＝CHC2H5、-CH＝CHC3H7、-C2H4CH＝CH2、-C2H4CH＝CHCH3、-C3H6CH＝CH2或-C3H6CH＝CHCH3；所述具有1到7个碳原子的烷氧基为：-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13或-OC7H15；所述具有1到7个碳原子的烯烷氧基为：-OCH2CH＝CH2、-OCH2CH＝CHCH3或-OCH2CH＝CHC2H5；
所述液晶混合物还包括至少一种极性化合物和/或至少一种非极性化合物；
所述极性化合物为具有式II1至II56的极性化合物，所述非极性化合物为具有式III1至III27的非极性化合物，
其中，所述具有II1至II56的极性化合物分别为：
Figure FDA0002994280050000022
Figure FDA0002994280050000031
Figure FDA0002994280050000041
所述式II1至II56中，R7为具有1到7个碳原子的烷基、烷氧基、烯基或烯烷氧基，其中H或CH2可被环戊基取代；或R7为环戊基或者为1到7个碳原子烷基、烷氧基或烯基取代的环戊基；所述具有1到7个碳原子烷基为：-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13或-C7H15；所述具有1到7个碳原子的烯基为：-CH＝CH2、-CH＝CHCH3、-CH＝CHC2H5、-CH＝CHC3H7、-C2H4CH＝CH2、-C2H4CH＝CHCH3、-C3H6CH＝CH2或-C3H6CH＝CHCH3；所述具有1到7个碳原子的烷氧基为：-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13或-OC7H15；所述具有1到7个碳原子的烯烷氧基为：-OCH2CH＝CH2、-OCH2CH＝CHCH3或-OCH2CH＝CHC2H5，所述
Figure FDA0002994280050000051
为：
Figure FDA0002994280050000052
所述具有式III1至III27的非极性化合物分别为：
Figure FDA0002994280050000053
Figure FDA0002994280050000061
所述式III1至III27中，R5、R6为具有1到7个碳原子的烷基、烷氧基、烯基、烯烷氧基，其中H或CH2可被环戊基取代；或R5，R6为环戊基或者为1到7个碳原子的烷基、烷氧基或烯基取代的环戊基；所述具有1到7个碳原子烷基为：-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13或-C7H15；所述具有1到7个碳原子的烯基为：-CH＝CH2、-CH＝CHCH3、-CH＝CHC2H5、-CH＝CHC3H7、-C2H4CH＝CH2、-C2H4CH＝CHCH3、-C3H6CH＝CH2或-C3H6CH＝CHCH3；所述具有1到7个碳原子的烷氧基为：-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13或-OC7H15；所述具有1到7个碳原子的烯烷氧基为：-OCH2CH＝CH2、-OCH2CH＝CHCH3或-OCH2CH＝CHC2H5。
2.根据权利要求1所述的液晶混合物，其特征在于，所述通式I为：
Figure FDA0002994280050000062
3.根据权利要求1所述的液晶混合物，其特征在于，所述液晶混合物中所述具有通式I的液晶化合物的重量含量为0.1～75％，所述具有负介电常数的液晶化合物的重量含量为0.1～75％。
4.根据权利要求3所述的液晶混合物，其特征在于，所述液晶混合物中所述具有通式I的液晶化合物的重量含量为1～50％，所述具有负介电常数的液晶化合物的重量含量为0.1～50％。
5.根据权利要求4所述的液晶混合物，其特征在于，所述液晶混合物中所述具有通式I的液晶化合物的重量含量为5～30％，所述具有负介电常数的液晶化合物的重量含量为0.1～30％。
6.根据权利要求1所述的液晶混合物，其特征在于，所述极性化合物为具有式L-1至L-74的极性化合物，
所述具有式L-1至L-74的极性化合物分别为：
Figure FDA0002994280050000071
Figure FDA0002994280050000081
Figure FDA0002994280050000091
所述式L-1至L-74中，R9为具有1到7个碳原子的烷基、烷氧基、烯基或烯烷氧基，其中H或CH2可被环戊基取代；或R9为环戊基或者为1到7个碳原子烷基、烷氧基或烯基取代的环戊基；所述具有1到7个碳原子烷基为：-CH3、-C2H5、-C3H7、-C4H9、-C5H11、-C6H13或-C7H15；所述具有1到7个碳原子的烯基为：-CH＝CH2、-CH＝CHCH3、-CH＝CHC2H5、-CH＝CHC3H7、-C2H4CH＝CH2、-C2H4CH＝CHCH3、-C3H6CH＝CH2或-C3H6CH＝CHCH3；所述具有1到7个碳原子的烷氧基为：-OCH3、-OC2H5、-OC3H7、-OC4H9、-OC5H11、-OC6H13或-OC7H15；所述具有1到7个碳原子的烯烷氧基为：-OCH2CH＝CH2、-OCH2CH＝CHCH3或-OCH2CH＝CHC2H5。
7.根据权利要求1所述的液晶混合物，其特征在于，所述非极性化合物为通式为III5的非极性液晶化合物。
8.权利要求1至7中任一项所述的液晶混合物在液晶显示材料或液晶显示设备中的应用。
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