CN107286955B - 液晶组合物及含有此液晶组合物的显示单元 - Google Patents
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Abstract
一种液晶组合物，包含至少一种化学式1所示化合物、至少一种化学式2所示化合物，及至少一种化学式3所示化合物。本发明的液晶组合物应用于显示单元中且具备较高的澄清点温度、较佳的折射各向异性、较佳的介电各向异性及良好的低温储存性，符合后续应用的需求。【化学式1】
【化学式2】
【化学式3】
Description
【技术领域】
本发明涉及一种液晶组合物及含有此液晶组合物的显示单元，特别是涉及一种包括至少一种含有2,5-苯并呋喃基团的化合物的液晶组合物及含有此液晶组合物的显示单元。
【背景技术】
为了满足液晶显示单元的广泛应用，各种不同结构的液晶化合物已经持续进行研发。例如，CN 100415730C提及一种具有下述结构的苯并呋喃衍生物：
R11为C1～C15烷基或烯基、C1～C15烷氧基或烷烯氧基(alkyl alkeneoxy)，C1-C15氟代烷基或氟代烯基；R12为H、F、Cl、Br、I、OCF3、CN、CF3、C1～C15烷基或烯基、C1～C15烷氧基或烷烯氧基，C1-C15氟代烷基或氟代烯基；n1、n2及n3为0～2，但n1、n2及n3不同时为0；Z为单键、－CH2CH2－、－CH＝CH－、－C≡C－、－COO－、－OOC－、－CH2O－、－OCH2－、
X1～X5为H、F、Cl、CH3、OCF3、CF3或OCHF2。
CN 103058968A另外提及一种含有苯并呋喃和二氟亚甲氧基(－CF2O－)结构的液晶化合物，其结构如下：
R13及R14分别选自下述(A)或(B)所示基团：(A)选自H、Cl、F、CN、OCN、OCF3、CF3、CHF2、OCHF2、SCN、NCS、SF5、C1-C15烷基、经氟或氯取代的C1-C15烷基、C1-C15烷氧基、或经氟或氯取代的C1-C15烷氧基；(B)将上述(A)中至少一个不相邻的－CH2－被－CH＝CH－、－C≡C－、－COO－、－OOC－、环丁烷和－O－中至少一个替代而得的基团。A12至A15选自单键、
L1至L3选自单键、－CH＝CH－、－C≡C－、－COO－、－OOC－、－CF2O－、－OCH2－、－CH2O－、－OCF2－、－CH2CH2－、－CH2CF2－、－C2F4－、－CF＝CF－或－(CH2)4－；a、b和c为0～3的整数，且a+b+c 5。
前述具有苯并呋喃结构的化合物由于具有宽的液晶相温度范围、良好的低温互溶性、较低的双折射率及粘度等性质，近来也被运用制作液晶材料，但尚未有关于该具有苯并呋喃结构的化合物与其他液晶化合物进行组合的具体文献或专利。因此，针对具有苯并呋喃结构的液晶化合物在液晶材料中的应用仍有进一步研发的需求。
【发明内容】
因此，本发明的目的，即在提供一种具备较高澄清点温度、较佳的折射各向异性、较佳的介电各向异性及良好的低温储存性的液晶组合物。
于是，本发明的液晶组合物包含至少一种化学式1所示化合物、至少一种化学式2所示化合物及至少一种化学式3所示化合物：
【化学式1】
【化学式2】
【化学式3】
其中，环A1或A2分别表示
环A3至A9分别表示
前述取代基上的氢可选择地被氟、C1～C10烷基或C2～C8烯基所取代；
R1及R2分别表示氢、卤素、C1～C10烷基、C2～C10烯基或C1～C10烷氧基，前述烷基或烷氧基上的氢可选择地被氟所取代；
R3及R4分别表示氢、卤素、C1～C10烷基或C2～C10烯基，前述烷基或烯基上的氢可选择地被氟所取代；
R5及R6分别表示氢、卤素、C1～C10烷基、C2～C10烯基或C1～C10烷氧基，前述烷基或烷氧基上的氢可选择地被氟所取代；
Z1表示单键或-C≡C-；
Z2表示单键、-(CH2)2-、-COO-、-OOC-、-OCO-、-C≡C-、-CH＝CH-；
Z3至Z5分别表示单键、-(CH2)2-、-COO-、-OOC-、-OCO-、-C≡C-、-CH＝CH-、-(CF2)O-或-O(CF2)-；
n及m分别为0、1或2，且当n为2时，两个环A4可为相同或不同，当m为2时，两个环A5可为相同或不同；o、p、q及r分别为0或1，其条件是o+p+q+r为3或4。
本发明的另一目的在于提供一种含有上述液晶组合物的显示单元。
本发明的功效在于：本发明的液晶组合物包含至少一种化学式1所示化合物、至少一种化学式2所示化合物及至少一种化学式3所示化合物，而可在后续应用时得以同时展现较高的澄清点温度、较佳的折射各向异性、较佳的介电各向异性及良好的低温储存性。
以下将就本发明内容进行详细说明。
本发明的液晶组合物包含至少一种化学式1所示化合物、至少一种化学式2所示化合物及至少一种化学式3所示化合物。
[化学式1所示化合物]
优选地，该化学式1所示化合物选自于化学式1-1所示化合物、化学式1-2所示化合物、化学式1-3所示化合物、化学式1-4所示化合物或化学式1-5所示化合物：
【化学式1-1】
【化学式1-2】
【化学式1-3】
【化学式1-4】
【化学式1-5】
更优选地，该化学式1-1、化学式1-2、化学式1-3、化学式1-4及化学式1-5所示化合物中的R1为C1～C5烷基，及R2为氟、C1～C5烷基、C2～C5烯基或C1～C5烷氧基。在本发明的具体实施方式中，该化学式1所示化合物选自于化学式1-1所示化合物、化学式1-2所示化合物、化学式1-4所示化合物或化学式1-5所示化合物，该R1为C3～C5烷基，及R2为氟、C1～C5烷基、C2～C3烯基或C1～C5烷氧基。
[化学式2所示化合物]
优选地，该化学式2所示化合物中的Z2为单键。更优选地，该化学式2所示化合物选自于化学式2-1所示化合物、化学式2-2所示化合物、化学式2-3所示化合物或化学式2-4所示化合物：
【化学式2-1】
【化学式2-2】
【化学式2-3】
【化学式2-4】
又更优选地，该化学式2-1、该化学式2-2、该化学式2-3及该化学式2-4所示化合物中的R3及R4各自为C1～C5烷基。在本发明的具体实施方式中，R3及R4各自为C1～C3烷基。
[化学式3所示化合物]
优选地，该化学式3所示化合物选自于化学式3-1所示化合物、化学式3-2所示化合物、化学式3-3所示化合物、化学式3-4所示化合物、化学式3-5所示化合物、化学式3-6所示化合物、化学式3-7所示化合物、化学式3-8所示化合物、化学式3-9所示化合物、化学式3-10所示化合物、化学式3-11所示化合物、化学式3-12所示化合物、化学式3-13所示化合物、化学式3-14所示化合物、化学式3-15所示化合物、化学式3-16所示化合物、化学式3-17所示化合物或化学式3-18所示化合物：
【化学式3-1】
【化学式3-2】
【化学式3-3】
【化学式3-4】
【化学式3-5】
【化学式3-6】
【化学式3-7】
【化学式3-8】
【化学式3-9】
【化学式3-10】
【化学式3-11】
【化学式3-12】
【化学式3-13】
【化学式3-14】
【化学式3-15】
【化学式3-16】
【化学式3-17】
【化学式3-18】
更优选地，该化学式3-1至化学式3-18所示化合物中的R5为C1～C5烷基或C2～C5烯基，及R6为氟、C1～C5烷基、C1～C5烷氧基或经氟取代的C1～C5烷氧基。又更优选地，该化学式3-6、该化学式3-7、该化学式3-8、该化学式3-9、该化学式3-15及该化学式3-17所示化合物中的R6为氟。
[液晶组合物]
上述三种化合物的用量范围可以依据实际需要进行调整，优选地，以该液晶组合物的总重为100wt％计算，该化学式1所示化合物的含量范围为11～70wt％、该化学式2所示化合物的含量范围为1～30wt％及该化学式3所示化合物的含量范围为10～70wt％。更优选地，该化学式1所示化合物的含量范围为20～70wt％、该化学式2所示化合物的含量范围为2～12wt％及该化学式3所示化合物的含量范围为20～70wt％。
本发明的显示单元包含上述的液晶组合物。本发明的显示单元可应用于各种显示器中，例如但不限于TN、STN、FFS、IPS、VA、PSA等。
【具体实施方式】
本发明将就以下实施例作进一步说明，但应了解的是，该实施例仅为例示说明之用，而不应被解释为本发明实施的限制。
以下实施例及比较例中的液晶化合物的结构分别运用下面表1的代号来表示：
表1
[实施例1、实施例2及比较例1]
实施例1、实施例2及比较例1的液晶组合物分别依据下表2所示的化合物组成及含量在25℃下进行混合并获得液晶组合物。实施例1、实施例2及比较例1的液晶组合物分别依据下述测试方法进行测试，所得结果整理于下表2中。
[测试方法]
1.澄清点温度(Tni，℃)：使用差示扫描量热仪(DSC)系统，将液晶组合物置于铝盘上精称0.5至10mg，藉由液晶组合物因相变化而出现的吸热峰及放热峰的起始点来确定相变化温度。相变化的表示方式为：结晶相标示为C，近晶相标示为S，向列相标示为N，液体标示为I。其中，由向列相至液体的相变温度为澄清点温度(Tni)。
2.介电各向异性(Δε)：将液晶组合物装入液晶盒中，在温度25℃下，对该液晶盒施加0V至20V的电压，在平行于液晶分子长轴方向所测得的平均介电常数为ε，垂直于液晶分子长轴所测得的平均介电常数为ε，介电各向异性(Δε)＝ε－ε。
3.旋转粘度(γ1，mPa·S)：将待测液装入液晶盒中，在温度25℃下，对该液晶盒施加20V的电压，经仪器加入介电各向异性(Δε)因数换算，即可得到旋转粘度γ1。
4.K11弹性常数(“斜展”，在20℃下的pN)：将液晶组合物装入液晶盒中，在温度25℃下，对该液晶盒施加20V的电压，经仪器加入介电各向异性(Δε)因数换算，即可得到K11。
5.折射率各向异性(Δn)：利用一目镜上安装有偏光板的阿贝(Abbe)折射仪(厂商：ATAGO；型号：DR-M2)，对液晶组合物进行测量。首先，以单方向擦拭阿贝折射仪的主棱镜表面，接着在主棱镜上滴加少量的待测液，接着在测试温度25℃，使用波长为589nm的滤光光片进行折射率各向异性的测量。当偏光方向与擦拭方向平行时，测得的折射率为n；当偏光方向与擦拭方向垂直时，测得的折射率为n；折射率各向异性(Δn)＝n－n。
6.低温储存天数(low temperature storage，简称LTS，单位：天)：将0.3g的液晶组合物装入7mL玻璃瓶中，再将玻璃瓶置入20℃的定温低温冷冻柜中，记录液晶析出的时间，即为低温储存天数。低温储存天数越长越佳。
表2
由表2的结果可知，实施例1及实施例2的液晶组合物因为含有该化学式2所示化合物，且搭配化学式1所示化合物与化学式3所示化合物，而可具备较高的Tni、较佳的Δε、Δn及K11，以及良好的低温储存性。
[实施例3及比较例2]
实施例3及比较例2的液晶组合物分别依据下表3的化合物组成及含量在25℃下进行混合并获得液晶组合物。实施例3及比较例2的液晶组合物分别依据前述的测试方法进行测试，所得结果整理于下表3中。
表3
由表3的结果可知，实施例3的液晶组合物因为含有该化学式2所示化合物，而可具备较高的Tni、较佳的Δε、Δn及K11，以及良好的低温储存性。
[实施例4、5与比较例3及4]
实施例4、5与比较例3及4的液晶组合物分别依据下表4的化合物组成及含量在25℃下进行混合并获得液晶组合物。实施例4、5与比较例3及4的液晶组合物分别依据前述的测试方法进行测试，所得结果整理于下表4中。
表4
将实施例4、实施例5及比较例3的结果进行比较，可以发现比较例3的液晶组合物的Δn较低且不具备低温储存性，证明当液晶组合物中未添加该化学式2所示化合物时，将无法具备低温储存性。
将实施例4、实施例5及比较例4的结果进行比较，可以发现比较例4的液晶组合物的Tni及Δε远低于实施例4及5，也不具备低温储存性，证明当液晶组合物中未添加该化学式3所示化合物时，将无法具备符合需求的Tni、Δε及低温储存性。
[实施例6]
实施例6的液晶组合物分别依据下表5的化合物组成及含量在25℃下进行混合并获得液晶组合物。接着，分别依据前述的测试方法进行测试，所得结果整理于下表5中。
表5
[实施例7]
实施例7的液晶组合物分别依据下表6的化合物组成及含量于25℃下进行混合并获得一液晶组合物。接着，分别依据前述的测试方法进行测试，所得结果整理于下表6中。
表6
[实施例8]
实施例8的液晶组合物分别依据下表7的化合物组成及含量于25℃下进行混合并获得液晶组合物。接着，分别依据前述的测试方法进行测试，所得结果整理于下表7中。
表7
综上所述，本发明的液晶组合物包含至少一种化学式1所示化合物、至少一种化学式2所示化合物及至少一种化学式3所示化合物，而可在后续应用时得以展现较高的澄清点温度、较佳的折射各向异性、较佳的介电各向异性及良好的低温储存性，故确实能达成本发明的目的。
惟以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，凡是依照本发明的权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆涵盖于本发明专利的范围内。
Claims (10)
1.一种液晶组合物，包含：
至少一种化学式1所示化合物；
至少一种化学式2所示化合物；及
至少一种化学式3所示化合物，
【化学式1】
【化学式2】
【化学式3】
其中，环A1或A2分别表示
环A3至A5分别表示
环A6至A9分别表示
前述取代基上的氢可选择地被氟、C1～C10烷基或C2～C8烯基所取代；
R1及R2分别表示氢、卤素、C1～C10烷基、C2～C10烯基或C1～C10烷氧基，前述烷基或烷氧基上的氢可选择地被氟所取代；
R3及R4分别表示氢、卤素、C1～C10烷基或C2～C10烯基，前述烷基或烯基上的氢可选择地被氟所取代；
R5及R6分别表示氢、卤素、C1～C10烷基、C2～C10烯基或C1～C10烷氧基，前述烷基或烷氧基上的氢可选择地被氟所取代；
Z1表示单键或－C≡C－；
Z2表示单键；
Z3至Z5分别表示单键、-(CH2)2-、-COO-、-OOC-、-OCO-、-C≡C-、-CH＝CH-、-(CF2)O-或-O(CF2)-；
n及m分别为0、1或2，且当n为2时，两个环A4可为相同或不同，当m为2时，两个环A5可为相同或不同；o、p、q及r分别为0或1，其条件是o+p+q+r为3或4。
2.如权利要求1所述的液晶组合物，其中，该化学式2所示化合物选自于化学式2-1所示化合物、化学式2-2所示化合物、化学式2-3所示化合物或化学式2-4所示化合物：
【化学式2-1】
【化学式2-2】
【化学式2-3】
【化学式2-4】
其中，R3及R4分别表示氢、卤素、C1～C10烷基或C2～C10烯基，前述烷基或烯基上的氢可选择地被氟所取代。
3.如权利要求2所述的液晶组合物，其中，该化学式2-1、该化学式2-2、该化学式2-3及该化学式2-4所示化合物中的R3及R4各自为C1～C5烷基。
4.如权利要求1所述的液晶组合物，其中，该化学式3所示化合物选自于化学式3-1所示化合物、化学式3-2所示化合物、化学式3-3所示化合物、化学式3-4所示化合物、化学式3-5所示化合物、化学式3-6所示化合物、化学式3-7所示化合物、化学式3-8所示化合物、化学式3-9所示化合物、化学式3-10所示化合物、化学式3-11所示化合物、化学式3-12所示化合物、化学式3-13所示化合物、化学式3-14所示化合物、化学式3-15所示化合物、化学式3-16所示化合物、化学式3-17所示化合物或化学式3-18所示化合物：
【化学式3-1】
【化学式3-2】
【化学式3-3】
【化学式3-4】
【化学式3-5】
【化学式3-6】
【化学式3-7】
【化学式3-8】
【化学式3-9】
【化学式3-10】
【化学式3-11】
【化学式3-12】
【化学式3-13】
【化学式3-14】
【化学式3-15】
【化学式3-16】
【化学式3-17】
【化学式3-18】
其中，R5及R6分别表示氢、卤素、C1～C10烷基、C2～C10烯基或C1～C10烷氧基，前述烷基或烷氧基上的氢可选择地被氟所取代。
5.如权利要求4所述的液晶组合物，其中，该化学式3-1至化学式3-18所示化合物中的R5为C1～C5烷基或C2～C5烯基，及R6为氟、C1～C5烷基、C1～C5烷氧基或经氟取代的C1～C5烷氧基。
6.如权利要求5所述的液晶组合物，其中，该化学式3-6、该化学式3-7、该化学式3-8、该化学式3-9、该化学式3-15及该化学式3-17所示化合物中的R6为氟。
7.如权利要求1所述的液晶组合物，其中，以该液晶组合物的总重为100wt％计算，该化学式1所示化合物的含量范围为11～70wt％、该化学式2所示化合物的含量范围为1～30wt％及该化学式3所示化合物的含量范围为10～70wt％。
8.如权利要求1所述的液晶组合物，其中，该化学式1所示化合物选自于化学式1-1所示化合物、化学式1-2所示化合物、化学式1-3所示化合物、化学式1-4所示化合物或化学式1-5所示化合物：
【化学式1-1】
【化学式1-2】
【化学式1-3】
【化学式1-4】
【化学式1-5】
其中，R1及R2分别表示氢、卤素、C1～C10烷基、C2～C10烯基或C1～C10烷氧基，前述烷基或烷氧基上的氢可选择地被氟所取代。
9.如权利要求8所述的液晶组合物，其中，R1为C1～C5烷基，及R2为氟、C1～C5烷基、C2～C5烯基或C1～C5烷氧基。
10.一种显示单元，包含一种如权利要求1至9中任一项所述的液晶组合物。
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