CN108587647A

CN108587647A - 一种正型液晶化合物、包含该液晶化合物的液晶混合物及其应用

Info

Publication number: CN108587647A
Application number: CN201810583107.1A
Authority: CN
Inventors: 陈新华; 李珊珊; 吴成胜
Original assignee: Jingmeisheng Optoelectric Material (nanjing) Co Ltd
Current assignee: Jingmeisheng Optoelectric Material (nanjing) Co Ltd
Priority date: 2018-06-05
Filing date: 2018-06-05
Publication date: 2018-09-28

Abstract

本发明提供了一种液晶化合物，该液晶化合物具有通式I，通式I为其中，R、Y各自独立地选自H、F、Cl、碳原子数表示1～7的烷基或烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或烯烷氧基，上述烷基、烷氧基、烯基和烯烷氧基中H或CH₂可被环戊基或F取代，或环戊基，或者为被碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或碳原子数为2～7的烯烷氧基取代的环戊基。本发明还提供了包含该液晶化合物的液晶混合物，以及该液晶化合物和液晶混合物在液晶显示设备中的应用。本发明的液晶化合物具有较高的弹性系数值，较宽的温度范围的向列相，合适的旋转粘度、光学各向异性及介电常数，有利于改善液晶显示器的光学特性、响应速度、驱动电压等特性。

Description

一种正型液晶化合物、包含该液晶化合物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，具体涉及一种液晶化合物、包含该液晶化合物的液晶混合物及其应用。

背景技术

20世纪60年代，RCA公司首次发现用电刺激会改变液晶的透光方式，并随后应用该性质发布了液晶显示技术后，液晶才逐渐引起人们的高度重视，并迅速发展至各个领域。1966年，杜邦公司利用芳族聚酰胺液晶合成了Kevlar纤维后，液晶材料开始了工业化进程。经过几十年的迅速发展，液晶材料凭借其特殊的性能已广泛应用于显示技术、光学存储设备和太阳能电池等众多领域，研究范围更是遍及化学、生物及信息科学等众多领域，成为当今社会上备受青睐、不可或缺的新型材料之一。

随着科学技术的日新月异，人们对液晶材料性能的要求也将越来越高。预计今后液晶材料的发展主要有以下几个方面：(1)探索制备已有液晶材料的新工艺，减少副产物与有害物质的产生，降低生产成本；(2)对现有液晶材料进行性能改性，如降低对环境温度的要求，提高显示用液晶材料的色彩丰富多样性等；(3)制备新型功能型液晶材料，满足多领域的高标准使用要求，如显示用新型液晶材料、信息工程领域的新型光电液晶存储材料、生物工程领域的新型药用液晶材料等。

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，其由于具有高分辨率、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液晶显示器(TFT-LCD)，其已在手机、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。

随着液晶显示器的广泛应用，对其性能的要求也在不断的提高。液晶显示器高图像质量方面要求更广的工作温度、更快的响应速度和更高的对比度，而要求功耗越来越低，这些性能的提高都离不开液晶材料的改善。

发明内容

本发明的目的是提供一种正介电常数的液晶化合物，以改善现有技术中液晶材料的弹性系数、液晶宽度、旋转粘度、介电常数及光学各向异性等特性，从而改善光学特性，提高液晶材料的响应速度，降低驱动电压。

本发明的另一目的是提供包含上述液晶化合物的液晶混合物。

本发明的又一目的是提供上述液晶化合物和液晶混合物的应用。

技术方案：为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种液晶化合物，该液晶化合物具有通式I，通式I为：

其中，R、Y各自独立地选自H、F、Cl、碳原子数表示1～7的烷基或烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或烯烷氧基，上述烷基、烷氧基、烯基和烯烷氧基中H或CH₂可被环戊基或F取代，或环戊基，或者为被碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或碳原子数为2～7的烯烷氧基取代的环戊基；

j、k和m各自独立地选自0、1或2；n选自0或1；

X₁和X₂各自独立地选自H、F或CH₃；

各自独立地选自组成的组中的任一种。

根据本发明的另一方面，提供了一种具有正介电常数的液晶混合物，该液晶混合物包括至少一种上述的液晶化合物。

根据本发明的又一方面，提供了一种上述的液晶化合物在液晶显示材料或液晶显示设备中的应用。

根据本发明的又一方面，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。

有益效果：本发明的液晶化合物可以有效改善液晶材料的弹性系数、液晶宽度、旋转粘度及介电常数等特性，从而提高液晶材料的响应速度，降低驱动电压。

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，提供了一种液晶化合物，该液晶化合物具有通式I，通式I为

j、k和m各自独立地选自0、1或2；n选自0或1；

X₁和X₂各自独立地选自H、F或CH₃；

各自独立地选自组成的组中的任一种。

具有通式I的正介电常数的液晶化合物在纯物质状态下是白色的，具有较高的弹性系数K值，这主要是由于通式I所示化合物中心甲氧基桥键为柔性基团，具有一定的可旋转性，因而增加了结构的弹性系数，尤其是与刚性小于苯环的环己基相连时，可以获得更高的弹性系数值。弹性系数K的提高，根据响应时间公式可知，有利于降低液晶材料的响应时间，增加响应速度。另外，弹性系数K值的增加还可以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，具有通式I的正介电常数的液晶化合物具有较高的正介电各向异性△ε值及合适的旋转粘度γ₁值。其中根据驱动电压公式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可知，τ_on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。

通式I的正介电常数的液晶化合物的另一突出特点是与其他种类液晶化合物组合时，以较少量加入即可获得合适的光学特性及介电常数。因此，通式I的正介电常数的液晶化合物与其他种类液晶化合物组合得到的液晶混合物整体粘度较低，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。

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。

为了获得更高的弹性系数K、合适的液晶宽度、较高的介电各向异性值及较小的旋转粘度，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，上述通式I的正介电常数的液晶化合物为具有式I1至I80的正极性液晶化合物。

上述具有通式I1至I80的化合物通式如下：

其中，R₁、Y₁各自独立地选自H、F、Cl、碳原子数表示1～7的烷基或烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或烯烷氧基，上述烷基、烷氧基、烯基和烯烷氧基中H或CH₂可被环戊基或F取代，或环戊基，或者为被碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或碳原子数为2～7的烯烷氧基取代的环戊基；

X₃和X₄各自独立地选自H、F或CH₃。

由于本发明的具有通式I的正介电常数的液晶化合物具有较高的弹性系数，较宽的温度范围的向列相，合适的旋转粘度、光学各向异性及较高的介电常数，将具有通式I的液晶化合物与其他种类液晶化合物组合形成具有正介电常数的液晶混合物时，该具有正介电常数的液晶混合物特性可在较宽的范围进行调节，从而满足更多液晶材料的性能要求；并且，本发明的具有通式I的正介电常数的液晶化合物与其他种类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。

本发明的具有正介电常数的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。

本发明的具有正介电常数的液晶混合物中包含的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与本发明的液晶化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，可添加质量含量为0～20％的可聚合化合物、旋光活性组分和/或稳定剂。。

上述可聚合化合物通式如下：

其中，

—T₁和—T₂各自独立地表示或环氧基；

—Y₁—和—Y₂—各自独立地表示单键或碳原子数为1～8的烷基；

—X₁—和—X₂—各自独立地表示单键、—O—、—CO—、—COO—或—OCO—；

m为0、1或2；

当m为1时，—Z₁—表示单键、—O—、—CO—、—COO—、—OCO—、—CH₂O—、—OCH₂—、—C₂H₄—、—CF₂O—、—OCF₂—、—CH＝CH—、

当m为2时，—Z₁—在通式中出现两次，—Z₁—每次出现时各自独立地表示单键、—O—、—CO—、—COO—、—OCO—、—CH₂O—、—OCH₂—、—C₂H₄—、—CF₂O—、—OCF₂—、—CH＝CH—、

表示其中环己基上的—CH₂—可被O取代，或表示其中苯环上的＝CH—可被N取代，苯环上的H可被F取代，或表示

当m为1时，表示其中环己基上的—CH₂—可被O取代，或表示其中苯环上的＝CH—可被N取代，苯环上的H可被F取代，或表示

当m为2时，通式中包括两个即在通式中出现两次，在每次出现时各自独立地为其中环己基上的—CH₂—可被O取代，或为其中苯环上的＝CH—可被N取代，苯环上的H可被F取代，或为

上述旋光活性组分优选为：

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。

上述稳定剂优选为具有通式VI1～VI5所示的化合物中的一种或多种：

其中，R₉为具有1～7个碳原子的烷基、具有1～7个碳原子的烷氧基、具有2～7个碳原子的烯基、具有1～7个碳原子的卤化烷基、具有1～7个碳原子的卤化烷氧基或具有2～7个碳原子的卤化烯基；所述烷基、所述烷氧基和所述烯基为直链或支链的烷基、烷氧基和烯基；

选自组成的组中的任一种。

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。所述极性化合物为正极性化合物和/或负极性化合物，且所述正极性化合物优选自式III1～III115所示化合物中的一种或多种，所述负极性化合物优选自式IV1～IV96所示化合物中的一种或多种，所述非极性化合物优选自式V1～V39所示化合物中的一种或多种。

其中，所述具有III1至III115的正极性化合物分别为：

所述式III1至III115中，R₇为H、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可被环戊基或F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；R₈为H、F、CN、NCS、Cl、OCF₃、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可被环戊基或F取代；R₈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；所述具有1到7个碳原子烷基优选为：-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：-OCH＝CH₂、-OCH₂CH＝CH₂、-OCH₂CH＝CHCH₃或-OCH₂CH＝CHC₂H₅；X₉及X₁₀各自独立地选自H或F。

上述极性液晶化合物III1～III115具有较高的介电各向异性△ε值，根据驱动电压公式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可知，τ_on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。且在上述通式I的基础上加入其他种类正介电液晶化合物，有利于改善液晶混合物的低温可靠性，从而降低液晶介质的使用下限温度，拓宽液晶介质的工作温度范围。

上述负极性化合物IV1～IV96分别如下：

式IV1～IV96中，R₃和R₄各自独立地为H、碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或碳原子数为2～7的烯烷氧基，或者为H或CH₂被环戊基或F取代的碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或碳原子数为2～7的烯烷氧基，或者为环戊基，或者为被碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基或碳原子数为2～7的烯基取代的环戊基；所述碳原子数为1～7的烷基为-CH₃、-C₂H₅、-C₃H₇、-C₄H₉、-C₅H₁₁、-C₆H₁₃或-C₇H₁₅；所述碳原子数为2～7的烯基优选为-CH＝CH₂、-CH＝CHCH₃、-CH＝CHC₂H₅、-CH＝CHC₃H₇、-C₂H₄CH＝CH₂、-C₂H₄CH＝CHCH₃、-C₃H₆CH＝CH₂或-C₃H₆CH＝CHCH₃；所述碳原子数为1～7的烷氧基优选为-OCH₃、-OC₂H₅、-OC₃H₇、-OC₄H₉、-OC₅H₁₁、-OC₆H₁₃或-OC₇H₁₅；所述碳原子数为2～7的烯烷氧基优选为-OCH＝CH₂、-OCH₂CH＝CH₂、-OCH₂CH＝CHCH₃或-OCH₂CH＝CHC₂H₅。

上述极性液晶化合物IV1～IV96具有负介电各向异性，负介电常数液晶化合物的特点是在垂直于分子长轴方向上具有较大的偶极作用，因而相对应的介电常数在垂直方向的分量相对较大，即具有较高的垂直介电常数ε_⊥，液晶分子倾向于沿垂直于电场方向分布，且负型液晶材料在边缘电场下都是在水平平面上排列，预倾角分布较正型材料均匀，因而表现出较高的光穿透率及宽视角；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，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。另外还有利于改善液晶介质的低温可靠性，有利于降低液晶介质的使用下限温度，拓宽液晶介质的工作温度范围。

上述非极性化合物V1～V39分别为：

所述式V1～V39中，R₅、R₆各自独立地选自H、F、碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或碳原子数为2～7的烯烷氧基，或者为H或CH₂被环戊基或F取代的碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或碳原子数为2～7的烯烷氧基，或者为环戊基，或者为被碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基或碳原子数为2～7的烯基取代的环戊基；所述碳原子数为1～7的烷基为-CH₃、-C₂H₅、-C₃H₇、-C₄H₉、-C₅H₁₁、-C₆H₁₃或-C₇H₁₅；所述碳原子数为2～7的烯基优选为-CH＝CH₂、-CH＝CHCH₃、-CH＝CHC₂H₅、-CH＝CHC₃H₇、-C₂H₄CH＝CH₂、-C₂H₄CH＝CHCH₃、-C₃H₆CH＝CH₂或-C₃H₆CH＝CHCH₃；所述碳原子数为1～7的烷氧基优选为-OCH₃、-OC₂H₅、-OC₃H₇、-OC₄H₉、-OC₅H₁₁、-OC₆H₁₃或-OC₇H₁₅；所述碳原子数为2～7的烯烷氧基优选为-OCH＝CH₂、-OCH₂CH＝CH₂、-OCH₂CH＝CHCH₃或-OCH₂CH＝CHC₂H₅。

上述非极性液晶化合物V1至V9具有较低的旋转粘度γ₁，其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V1至V9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V10至V20具有较高的清亮点温度，主要用于调节体系的T_NI值，从而具有上述非极性液晶化合物V10至V20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。上述非极性液晶化合物V21至V36具有三联苯或炔基苯结构，为大共轭体系化合物，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，而响应速度与d值成反比，从而具有上述非极性液晶化合物V21至V36的液晶混合物的响应速度具有更理想的值。上述非极性液晶化合物V37至V39具有较大的弹性系数K，响应时间与弹性系数K成反比，说明弹性系数K值越高，响应时间越低，则响应速度越快，因此具有上述非极性液晶化合物V37至V39的液晶混合物具有较为理想的响应速度。

本发明中通式I所示的液晶化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V 1至V9的低粘度非极性液晶化合物，以获得低粘度的液晶混合物，提高响应速度。特别优选液晶混合物中至少加入一种结构式为V3的低粘度非极性液晶化合物。V3进一步优选为R₅为丙基，R₆为乙烯基的化合物。该液晶混合物优选应用于应用于扭曲向列显示(TN)、电控双折射(ECB)、微穿透、平面转换(IPS)或边缘场开关(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。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1～30％。其余成分可以根据本发明上述的教导进行添加。总之，各成分的百分比含量之和为100％。

在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种上述通式I所示的液晶化合物在液晶显示设备中的应用。在本申请又一种典型的实施方式中，提供了一种包含通式I所示的液晶化合物的液晶混合物在液晶显示设备中的应用。将本发明的液晶化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。所测物化参数表示如下：T_NI表示清亮点(液晶使用上限温度)；△n表示光学各向异性(△n＝n_e-n_o，589nm，测量温度25℃)；△ε表示介电各向异性(△ε＝ε_∥-ε_⊥，测量温度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T_NI；采用abbe折射仪测量△n；采用CV测量△ε、k₁₁和γ₁。

在本发明的各实施例中，液晶分子主链命名：环己基以字母C表示；苯环以字母P表示；环己烯基以A表示；正介电二氟苯以Y表示；四氢吡喃以J表示；甲氧基桥-CH₂O-以B表示；二氟甲氧基桥-CF₂O-以Q表示；炔基以G表示，单氟苯以字母H表示，负介电二氟苯以Z表示。

具体基团结构的对应代码如表1所示。

表1

各化合物支链根据下文表2来转化成化学式，左侧支链以R1表示，右侧支链以R2表示。其中，基团C_nH_2n+1和C_mH_2m+1是分别具有n和m个碳原子的直链烷基，C_p表示环戊基C_nH_2n+1C_p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，主链与支链之间以“-”隔开，如以CCBY-3F表示；以CCBP-3OTF表示；以PHYQY-CpF表示；以PHYQY-3F表示；以PHYQY-3CpF表示；以PW-3O2表示；以CCEY-3F表示。

表2

另外，液晶化合物以3HHV表示；以5HHV表示；以VHHP1表示；以CC31D1表示；以PHP-F3表示。

实施例1

CCBY-3F的合成方法如下：

1、反式丙基双环己基甲氧基的对甲基苯磺酸酯的制备

在氮气保护下，向2000ml体系中加入119.2g(0.5mol)反式4-丙基双环己基甲醇、101.2g三乙胺和600ml二氯甲烷，搅拌后，在冰盐浴下降温，将114.4g对甲基苯磺酰氯溶于250ml二氯甲烷中，于0～10℃下滴加入反应体系中，控温0～10℃，于常温下继续反应2h后，TLC点板确定反应进度，反应完毕后，将体系倒入去离子水中，加二氯甲烷稀释后，加10％稀盐酸溶液调至pH～7，静置分层，分出下层有机相，然后用二氯甲烷萃取上层水相，将下层二氯甲烷萃取相与有机相合并后用无水硫酸镁干燥，脱干溶剂后，用乙醇结晶，得到GC含量99.5％以上的反式丙基双环己基甲氧基的对甲基苯磺酸酯，收率约为93％。

2、反式4-丙基-4'-((3,4,5-三氟苯氧基)甲基)-1,1'-二(环己烷)的制备

在氮气保护下，向500ml体系中加入55.2g无水碳酸钾、35.52g(0.24mol)3,4,5-三氟苯酚和100ml DMF，升温至65℃左右，向体系中滴加78.4g步骤1制得的磺酸酯和150mlDMF混合溶液，于100℃下保温4h后取样分析确定反应进度，反应完毕后，加入乙酸乙酯和去离子水混合溶剂静置分层，去离子水洗有机相至pH～7，浓缩脱干溶剂，用乙醇和正己烷的混合溶剂进行重结晶，得到GC含量99.95％以上的反式CCBY-3F，收率约为75％。

实施例1的液晶混合物组成、及测量参数见表3。

表3

注：序号为1的液晶化合物为具有通式I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4。

表4

注：序号为1的液晶化合物为具有通式I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5。

表5

注：序号为1的液晶化合物为具有通式I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6。

表6

注：序号为1的液晶化合物为具有通式I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7。

表7

注：序号为1的液晶化合物为具有通式I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8。

表8

注：序号为1的液晶化合物为具有通式I的液晶化合物。

实施例7

CCBP-3OTF的合成方法如下：

1、反式丙基双环己基甲氧基的对甲基苯磺酸酯的制备

在氮气保护下，向2000ml体系中加入119.2g(0.5mol)反式4-丙基双环己基甲醇、101.2g三乙胺和600ml二氯甲烷，搅拌后，在冰盐浴下降温，将114.4g4-甲基苯磺酰氯溶于250ml二氯甲烷中，于0～10℃下滴加入反应体系中，控温0～10℃，于常温下继续反应2h后，TLC点板确定反应进度，反应完毕后，将体系倒入去离子水中，加二氯甲烷稀释后，加10％稀盐酸溶液调至pH～7，静置分层，分出下层有机相，然后用二氯甲烷萃取水相，将下层二氯甲烷萃取相与有机相合并后用无水硫酸镁干燥，脱干溶剂后，用乙醇结晶，得到GC含量99.5％以上的反式丙基双环己基甲氧基的对甲基苯磺酸酯，收率约为93％。

2、反式4-丙基-4'-((4-(三氟甲氧基)苯氧基)甲基)-1,1'-二(环己烷)的制备

在氮气保护下，向体系中加入85.4g的对三氟甲氧基苯酚、250mlDMF和110.4g无水碳酸钾，升温至60℃，再向体系中分批次滴加156.8g的磺酸酯和300ml DMF的混合溶液，加毕，于90～100℃下保温约4h后跟踪取样确定反应进度，直至磺酸酯反应完毕，倒入分液漏斗中，加入去离子水和乙酸乙酯后静置分层，再用乙酸乙酯萃取，然后去离子水洗至中性后，干燥浓缩，最后用乙醇重结晶，得到GC含量99.95％以上的反式CCBP-3OTF，收率约为85％。

实施例7的液晶混合物组成、及测量参数见表9。

表9

注：序号为1的液晶化合物为具有通式I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10。

表10

注：序号为1的液晶化合物为具有通式I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11。

表11

注：序号为1和2的液晶化合物为具有通式I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12。

表12

注：序号为1和2的液晶化合物为具有通式I的液晶化合物。

实施例11

CBY-3F的合成方法如下：

1、丙基环己基甲氧基的对甲基苯磺酸酯的制备

在1000ml四口瓶中安装好温度计、机械搅拌和恒压滴液漏斗，通氮气，向反应体系中加入78g(0.5mol)丙基环己基甲醇、101.2g(1mol)三乙胺和400ml二氯甲烷溶液，搅拌并用冰盐浴降温，于0～10℃下将114g(0.6mol)对甲基苯磺酰氯/200ml二氯甲烷的混合溶液滴加到反应体系中，滴加完毕，继续于常温下搅拌反应2h后取样分析，反应完毕后，将体系倒入去离子水中，加二氯甲烷稀释，然后加入10％稀盐酸溶液调至pH～7，静置分层，分出下层有机相，然后用二氯甲烷萃取上层水相，将下层二氯甲烷萃取相与有机相合并后用无水硫酸镁干燥，并脱干溶剂，然后用乙醇结晶，得到GC含量99.5％以上的丙基环己基甲氧基的对甲基苯磺酸酯，收率约为95％。

2、反式3,4,5-三氟-1-((4-丙基环己基)甲氧基)苯的制备

在250ml三口瓶中安装好低温温度计、机械搅拌和恒压滴液漏斗，通氮气，向体系中加入17.76g(0.12mol)3,4,5-三氟苯酚、27.6g无水碳酸钾和55ml DMF，搅拌溶解后，于65℃下向反应体系中滴加步骤1制得的31g丙基环己基甲氧基对甲基苯磺酸酯和30ml DMF的混合溶液，其中丙基环己基甲氧基对甲基苯磺酸酯与3,4,5-三氟苯酚的物质的量之比控制在约1:1.2，滴毕，90～100℃下，保温4h后取样分析跟踪反应进度，待反应完毕后进行后处理，将反应液倒入分液漏斗中，向其中加入去离子水和乙酸乙酯，静置分层，去离子水洗至pH～7，浓缩脱溶剂，再用乙醇重结晶后得到GC含量99.95％以上的反式3,4,5-三氟-1-((4-丙基环己基)甲氧基)苯，收率约为80％。

实施例11的液晶混合物组成、及测量参数见表13。

表13

注：序号为1的液晶化合物为具有通式I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14。

表14

注：序号为1和2的液晶化合物为具有通式I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15。

表15

注：序号为1、2和3的液晶化合物为具有通式I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16。

表16

注：序号为1、2和3的液晶化合物为具有通式I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17。

表17

注：序号为1的液晶化合物为具有通式I的液晶化合物。

实施例16

实施例16的液晶混合物组成、及测量参数见表18。

表18

注：序号为1的液晶化合物为具有通式I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19。

表19

对比例2

对比例2的液晶混合物组成、及测量参数见表20。

表20

对比例3

对比例3的液晶混合物组成、及测量参数见表20。

表20

其中，对比例1中以以具有相似分子式的液晶化合物(CCP-5OTF)代替了实施例8中的(CCBP-3OTF)；对比例2中以具有相似结构的液晶化合物(CCEY-3F)代替了实施例16中的(CCBY-3F)及对比例3中以以具有相似分子式的液晶化合物(CCY-5F)代替了实施例16中的(CCBY-3F)。

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增加体系弹性系数值、清亮点及介电常数△ε，并且可以改善体系旋转粘度，从而提高响应速度，降低驱动电压，有利于节能，并且有利于提高对比度。另外，对于大介电常数△ε体系，需要加入大量如主链为PHYQY、CHYQY、DHYQY、EHYQY或相近结构的液晶化合物，这些化合物都具有相对较高的光学各向异性△n值，而对于特定的显示应用，光程差d·△n的值是预先规定的，而d(盒厚)也是预先设定好的，因此△n也为一固定范围，因此需要控制液晶混合物的总体光学各向异性△n值在其预先设定的范围内，此时，具有通式I的液晶化合物可以起到调节体系光学各向异性△n值的作用。

从上述实施例还可以发现，当通式I的液晶化合物与其他不同种类液晶化合物混合时，可以得到具有合适光学各向异性、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V3的非极性液晶化合物(如代码为3HHV、CC-34、CC31D1等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，本发明的液晶化合物主要用于调节体系的液晶参数。

对比例1以通用型正介电液晶化合物CCP-5OTF代替CCBP-3OTF，结果表明，当液晶混合物中，包含具有通式I的液晶化合物时，具有相对较高的弹性系数，而介电常数等特性与通用型正介电液晶化合物CCP-5OTF接近，特别有利于制造快速响应的液晶介质，及改善对比度。另外实施例8的液晶混合物低温试验结果表明其可在-30℃下仍可使用，而对比例1低温试验结果为-27℃，因此包含通式I的液晶混合物具有更宽的使用温度(-30～98.13℃)。

对比例2以具有高弹性系数的正介电液晶化合物CCEY-3F代替CCBY-3F，结果表明，当液晶混合物中包含具有通式I的液晶化合物时，具有相对较低的旋转粘度，而弹性系数等特性与通用型高弹性系数的正介电液晶化合物CCEY-3F接近，特别有利于制造快速响应的液晶介质。另外实施例16的液晶混合物低温试验结果表明其可在-30℃下仍可使用，而对比例2低温试验结果为-26℃，因此包含通式I的液晶混合物具有更宽的使用温度(-30～83.97℃)。

对比例3以通用型正介电液晶化合物CCY-5F代替CCBY-3F，结果表明，当液晶混合物中包含具有通式I的液晶化合物时，具有相对较高的弹性系数，而介电常数等特性与通用型正介电液晶化合物CCY-5F接近，特别有利于制造快速响应的液晶介质，及改善对比度。另外实施例16的液晶混合物低温试验结果表明其可在-30℃下仍可使用，而对比例3低温试验结果为-22℃，因此包含通式I的液晶混合物具有更宽的使用温度(-30～83.97℃)。

通过实施例8和对比例1的对比，实施例16和对比例2的对比以及实施例16和对比例3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，液晶混合物具有相对更好的综合性能，具有相对较高的弹性系数，较低旋转粘度，较宽的温度范围，合适光学各向异性及介电各向异性Δε值，这些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

1.一种液晶化合物，其特征在于，该液晶化合物具有通式I，所述通式I为：

j、k和m各自独立地选自0、1或2；

n选自0或1；

X₁和X₂各自独立地选自H、F或CH₃；

各自独立地选自组成的组中的任一种。

2.根据权利要求1所述的液晶化合物，其特征在于，所述通式I为通式I1～I80中任意一种：

X₃和X₄各自独立地选自H、F或CH₃。

3.一种具有正介电常数的液晶混合物，其特征在于，该液晶混合物包括至少一种权利要求1或2所述的液晶化合物。

4.根据权利要求3所述的具有正介电常数的液晶混合物，其特征在于，所述液晶混合物中包括具有通式I的液晶化合物的重量含量为0.1～75％，优选为0.1～50％，进一步优选为0.1～30％。

5.根据权利要求3所述的具有正介电常数的液晶混合物，其特征在于，所述液晶混合物还包括至少一种极性液晶化合物和/或至少一种非极性液晶化合物；

优选地，所述极性化合物为正极性化合物和/或负极性化合物，且所述正极性化合物选自式III1～III115所示化合物中的一种或多种，所述负极性化合物选自式IV1～IV96所示化合物中的一种或多种，所述非极性化合物选自式V1～V39所示化合物中的一种或多种。

其中，所述具有III1至III115的正极性化合物分别为：

式IV1～IV96分别如下：

所述式V1～V39分别为：

6.根据权利要求5所述的具有正介电常数的液晶混合物，其特征在于，所述液晶混合物中包含所述至少一种极性液晶化合物和/或至少一种非极性液晶化合物的质量分数为0～80％。

7.根据权利要求5所述的液晶组合物，其特征在于，所述非极性化合物为式V3所示的化合物。

8.根据权利要求3～7中任意一项所述的具有正介电常数的液晶混合物，其特征在于，所述液晶混合物中还包含质量分数为0～20％的稳定剂，优选地，所述稳定剂为具有通式VI1～VI5所示的化合物中的一种或多种：

选自组成的组中的任一种。

9.权利要求1或2所述的液晶化合物在液晶显示材料或液晶显示设备中的应用，优选为在正型显示模式中的应用，所述正型显示模式优选为TN、ECB、微穿透、IPS或FFS等显示模式。

10.权利要求3至8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，优选为在正型显示模式中的应用，所述正型显示模式优选为TN、ECB、微穿透、IPS或FFS等显示模式。