CN107129811A - 一种含甲基取代基化合物的液晶组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含甲基取代基化合物的液晶组合物及其应用，包括一种或多种具有通式Ⅰ的化合物：
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶组合物，尤其涉及一种含甲基取代基化合物的液晶组合物及其应用，属于液晶材料技术领域。
背景技术
在当今信息社会，TFT-LCD液晶显示器已经广泛应用于我们生活的各个方面，从小尺寸的手机、摄像机、I-pad，中尺寸的笔记本电脑、台式机，大尺寸的家用电视到大型投影设备等。
从技术上来讲，自20世纪70年代起，液晶显示器先后经历TN、STN、TN-TFT、大型TFT(IPS、MVA、OCB等模式)等四个发展阶段，长期困扰液晶平板显示器的三大难题：视角、色饱和度、亮度已经获得解决。采用多区域垂直排列模式(MVA模式)和面内切换模式(IPS模式)使液晶平板显示的水平视角都达到了170度(当前各大液晶电视厂商采用硬屏,视角已经可达178度,几乎是水平都可见)。所以目前TFT-LCD显示器在市场上还是独占鳌头。
液晶材料是使得液晶显示器能够通过改变电压从而改变光透过率实现显示的最重要的显示材料，不仅要求材料上的物理参数与器件要求匹配，如介电各向异性，折射率各向异性，弹性常数，还要求高稳定性，包括紫外光稳定性，高温稳定性与化学稳定性等。目前一般液晶材料的保存温度为-40～100℃，而在有特殊应用的如车载显示屏，目前则要求工作温度能够达到-40℃～90℃，则保存温度要求提高到-50～110℃。旋转粘度γ1则越低越好，旋转粘度越小，响应速度越快。
由于单一的液晶材料不可能达到各方面性能都优异，所以开发混合液晶材料，用不同结构的单晶进行混合后，达到各方面指标尽可能优异。
发明内容
本发明针对现有单一液晶材料性质存在的不足，提供一种含甲基取代基化合物的液晶组合物及其应用。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种含甲基取代基化合物的液晶组合物，其特征在于，包括一种或多种具有通式Ⅰ的化合物：
其中，R1,R2独立的表示碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～6的烷氧基或碳原子数为2～6的链烯基、碳原子数为3～5的烯氧基、碳原子数为1～7的烷基中一个或多个氢被氟取代后所形成的基团、碳原子数为1～6的烷氧基中一个或多个氢被氟取代后所形成的基团、碳原子数为3～5的烯氧基中一个或多个氢被氟取代后所形成的基团，各自独立的表示o表示0、1。
进一步，所述具有通式Ⅰ的化合物的结构式如下：
进一步，所述液晶组合物还包括如通式Ⅱ～Ⅴ所表示的化合物：
通式Ⅱ～Ⅴ中，R3～R8各自独立的表示碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～6的烷氧基或碳原子数为2～6的链烯基、碳原子数为3～5的烯氧基、碳原子数为1～7的烷基中一个或多个氢被氟取代后所形成的基团、碳原子数为1～6的烷氧基中一个或多个氢被氟取代后所形成的基团、碳原子数为3～5的烯氧基中一个或多个氢被氟取代后所形成的基团；
Y1、Y2各自独立的表示H或F；
X0表示F、Cl、碳原子数为1～6的烷基、碳原子数为1～6的卤代烷基、碳原子数为2～6的烯烃基、碳原子数为2～6的卤代烯烃基、碳原子数为2～6的卤代烯氧基；
各自独立的表示以下基团中的一种或多种：
Z1表示单键、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-CF2O-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-C2F4-中的一种；
m,n各自独立的表示0,1,2；且在同一化合物中m+n≤3。
进一步，所述具有通式Ⅱ的化合物结构式如下：
进一步，所述具有通式Ⅲ的化合物结构式如下：
进一步，所述具有通式Ⅳ的化合物结构式如下：
进一步，所述具有通式Ⅴ的化合物结构式如下:
进一步，所述液晶组合物中各个化合物的重量分数如下：一种或多种通式Ⅰ的化合物：1～20wt％；一种或多种通式Ⅱ的化合物：1～70wt％；一种或多种通式Ⅲ的化合物：1～60wt％；一种或多种通式Ⅳ的化合物：1～70wt％；一种或多种通式Ⅴ的化合物：0～10wt％。
本发明的有益效果是：
本发明得到的液晶组合物具有非常宽的工作温度，较低的阈值电压，高的电阻率及电压保持率，化学稳定性强，良好的UV性能，紫外前后都具有高的电荷保持率，离子浓度在紫外光照射后变化较小。因此适用于TN、IPS、FFS等模式的TFT液晶显示屏，特别适用于车载显示屏。
本发明还要求保护包含上述液晶组合物的液晶显示器以及上述的液晶组合物在液晶显示领域的应用。
本发明的液晶组合物可采用常规方法将两种或多种液晶化合物混合进行生产，如在高温下混合不同组分并彼此溶解的方法制备，其中，将液晶组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；或者本发明的液晶组合物可按照常规的方法制备，如将其中含量较小的组分在较高的温度下溶解在含量较大的主要组分中，或将各所属组分在有机溶剂中溶解，如丙酮、氯仿或甲醇等，然后将溶液混合后去除溶剂后得到。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例中所得的液晶组合物采用业内普遍使用的热溶解或震荡混合方法，首先用天平按重量百分比称量液晶化合物，其中称量加入顺序无特定要求，通常以液晶化合物熔点由高到低的顺序依次称量混合，在60℃恒温下加热搅拌或在震荡机中震荡使得各组分熔解均匀，再经吸附、微滤膜微滤滤、最后封装即得目标样品。
实施例中的百分比为重量百分比，温度为摄氏度(℃)。如无其他说明，其他符号的具体意义及测试条件如下：
Cp(℃)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波长，25℃。测量仪器：阿贝折射仪
△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℃；测量仪器：INSTEC:ALCT-IR1；20微米平行盒，未添加手性剂。
γ1：旋转粘度(mPa·s),测试条件为25±0.2℃。
测量仪器：INSTEC:ALCT-IR1；20微米平行盒，未添加手性剂。
实施例1：
液晶组合物的配比如下：
上述液晶组合物的性能参数测试结果如下：
| 项目 | S-N(℃) | Cp(℃) | △n | ne | △ε | ε⊥ | γ1 |
| 数值 | ≤-30 | 103 | 0.111 | 1.596 | 8.2 | 3.3 | 87 |
实施例2：
液晶组合物的配比如下：
上述液晶组合物的性能参数测试结果如下：
| 项目 | S-N(℃) | Cp(℃) | △n | ne | △ε | ε⊥ | γ1(mpa.s) |
| 数值 | ≤-30 | 100 | 0.100 | 1.584 | 9.4 | 3.6 | 130 |
实施例3：
液晶组合物的配方如下：
上述液晶组合物的性能参数测试结果如下：
| 项目 | S-N(℃) | Cp(℃) | △n | ne | △ε | ε⊥ | γ1(mpa.s) |
| 数值 | ≤-40 | 100 | 0.110 | 1.597 | 11.6 | 3.4 | 92 |
实施例4：
上述液晶组合物的性能参数测试结果如下：
| 项目 | S-N(℃) | Cp(℃) | △n | ne | △ε | ε⊥ | γ1(mpa.s) |
| 数值 | ≤-40 | 86 | 0.121 | 1.604 | 11.9 | 3.6 | 84 |
实施例5：
上述液晶组合物的性能参数测试结果如下：
| 项目 | S-N(℃) | Cp(℃) | △n | ne | △ε | ε⊥ | γ1(mpa.s) |
| 数值 | ≤-40 | 88 | 0.103 | 1.605 | 5.9 | 3.2 | 85 |
实施例6：
上述液晶组合物的性能参数测试结果如下：
| 项目 | S-N(℃) | Cp(℃) | △n | ne | △ε | ε⊥ | γ1(mpa.s) |
| 数值 | ≤-30 | 110 | 0.118 | 1.615 | 14.8 | 3.5 | 88 |
上述六个实施例所得的液晶组合物，均具有很好的低温稳定性，低旋转粘度，在低温区域维持快的响应时间，可拓宽TN，IPS或者FFS液晶模式的使用温度，并且具有较快的响应时间和较宽的视角范围，非常适合用于TN，IPS和FFS模式操作的显示器。
本发明所提供的液晶组合物具有降低阈值电压与响应时间的效果，因此本发明所提供的液晶介质是用于制备快速响应、低的旋转粘度TFT液晶显示器的理想的液晶材料。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (10)
1.一种含甲基取代基化合物的液晶组合物，其特征在于，包括一种或多种具有通式Ⅰ的化合物：
其中，R1,R2独立的表示碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～6的烷氧基或碳原子数为2～6的链烯基、碳原子数为3～5的烯氧基、碳原子数为1～7的烷基中一个或多个氢被氟取代后所形成的基团、碳原子数为1～6的烷氧基中一个或多个氢被氟取代后所形成的基团、碳原子数为3～5的烯氧基中一个或多个氢被氟取代后所形成的基团，各自独立的表示o表示0、1。
2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述具有通式Ⅰ的化合物的结构式如下：
3.根据权利要求1或2所述的液晶组合物，其特征在于，还包括如通式Ⅱ～Ⅴ所表示的化合物：
通式Ⅱ～Ⅴ中，R3～R8各自独立的表示碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～6的烷氧基或碳原子数为2～6的链烯基、碳原子数为3～5的烯氧基、碳原子数为1～7的烷基中一个或多个氢被氟取代后所形成的基团、碳原子数为1～6的烷氧基中一个或多个氢被氟取代后所形成的基团、碳原子数为3～5的烯氧基中一个或多个氢被氟取代后所形成的基团；
Y1、Y2各自独立的表示H或F；
X0表示F、Cl、碳原子数为1～6的烷基、碳原子数为1～6的卤代烷基、碳原子数为2～6的烯烃基、碳原子数为2～6的卤代烯烃基、碳原子数为2～6的卤代烯氧基；
各自独立的表示以下基团中的一种或多种：
Z1表示单键、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-CF2O-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-C2F4-中的一种；
m,n各自独立的表示0,1,2；且在同一化合物中m+n≤3。
4.根据权利要求3所述的液晶组合物，其特征在于，所述具有通式Ⅱ的化合物结构式如下：
5.根据权利要求3所述的液晶组合物，其特征在于，所述具有通式Ⅲ的化合物结构式如下：
6.根据权利要求3所述的液晶组合物，其特征在于，所述具有通式Ⅳ的化合物结构式如下：
7.根据权利要求3所述的液晶组合物，其特征在于，所述具有通式Ⅴ的化合物结构式如下：
8.根据权利要求3所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物中各个化合物的重量分数如下：一种或多种通式Ⅰ的化合物：1～20wt％；一种或多种通式Ⅱ的化合物：1～70wt％；一种或多种通式Ⅲ的化合物：1～60wt％；一种或多种通式Ⅳ的化合物：1～70wt％；一种或多种通式Ⅴ的化合物：0～10wt％。
9.一种液晶显示器，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的液晶组合物。
10.一种权利要求1-8中任一项所述的液晶组合物在液晶显示领域的应用。
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