含有環(huán)丙基的液晶化合物以及液晶混合物的制作方法
【專利說明】含有環(huán)丙基的液晶化合物W及液晶混合物
[0001]本申請是申請人于2014年12月12日提交的申請?zhí)枮?01410764634. 4,原申請名 稱為"含有環(huán)丙基的液晶化合物W及液晶混合物"的發(fā)明專利申請的分案申請，通過引用其 部分內(nèi)容結(jié)合到本申請。
技術領域
[0002] 本發(fā)明屬于液晶化合物及應用領域，具體設及含有環(huán)丙基的液晶化合物W及液晶 混合物。
【背景技術】
[0003] 自1888年奧地利科學家萊尼茨爾第一次合成出來了液晶W來，液晶產(chǎn)業(yè)真正的 發(fā)展是近30多年的事，由于液晶顯示材料具有明顯的優(yōu)點，如驅(qū)動電壓低、功耗微小、可靠 性高、顯示信息量大、彩色顯示、無閃爍、可W實現(xiàn)平板顯示等，液晶單體和液晶顯示都經(jīng)歷 了巨大的的發(fā)展，液晶單體目前已合成了 1萬多種液晶材料，其中常用的液晶顯示材料有 上千種，按液晶分子的中屯、橋鍵和環(huán)的特征進行分類，主要有聯(lián)苯液晶、苯基環(huán)己燒液晶、 醋類液晶、烘類、二氣甲氧橋類、乙燒類及雜環(huán)類等。液晶顯示也從30年前的黑白小屏幕的 TN、STN發(fā)展到現(xiàn)在彩色大屏幕的TN-TFT、VA-TFT、IPS-TFT、PDLC等。
[0004]主要的新型液晶顯示方式有光學補償彎曲模式（OCB)、共面轉(zhuǎn)變液晶顯示（IPS)、垂直取向模式（VA)、軸對稱微結(jié)構液晶顯示（ASM)、多疇扭曲液晶顯示等。
[0005]各種顯示方式液晶盒的設計不同、驅(qū)動方式不同，液晶分子指向矢和玻璃基板方 向不同，光學補償彎曲模式（OCB)、共面轉(zhuǎn)變液晶顯示（IP巧液晶分子指向矢和玻璃基板方 向是平行的，而垂直取向模式（VA)、軸對稱微結(jié)構液晶顯示（ASM)在無電場狀態(tài)下液晶分 子指向矢和玻璃基板方向垂直。
[0006]平行排列方式的IPS,液晶的介電各向異性（AO既可W是正的，也可W是負的。
[0007] 垂直取向模式（VA)所有液晶分子在零場時和玻璃基板方向垂直，與垂直入射光 線平行。當偏振片正交時，會顯示良好的暗態(tài)，所W該類器件有良好的對比度，用到液晶的 介電各向異性（AO必須是負的。液晶的光學各向異性（An)、液晶盒的厚度（d)、入射 光的波長（A)幾乎影響不到對比度。垂直取向模式（VA)的響應時間比扭曲型器件要短得 多，約為一半左右。在外加電壓影響下，VA器件主要產(chǎn)生的是液晶分子的彎曲形變，ECB產(chǎn) 生的是液晶分子的展曲形變，而扭曲顯示產(chǎn)生的是液晶分子的扭曲形變，其響應時間也分 別與彎曲、展曲、扭曲彈性常數(shù)成反比，由于大部分的液晶在通常的情況下液晶的彎曲彈性 常數(shù)大于展曲彈性常數(shù)，展曲彈性常數(shù)又大于扭曲彈性常數(shù)，運也是VA器件響應時間較快 的原因。
[0008]為了能使顯示器件的性能更加接近理想化，人們一直在致力于研究新的液晶化合 物，運得W使液晶化合物及顯示器件的性能仍在不斷的向前發(fā)展。
[0009]環(huán)丙基結(jié)構應用于液晶化合物也有文獻報道，但是文獻中的化合物性能上缺陷較 大，例如結(jié)構穩(wěn)定性差、粘度很大、合成難度大等，因而至今沒有得到實際應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 令人驚奇的是，具有式I結(jié)構特征的含有環(huán)丙基的液晶化合物不僅具有正的或負 的介電各向異性（A〇,適合的光學各向異性（An)、較高的清亮點（CP)、突出的與其他 液晶的低溫互溶性、低的旋轉(zhuǎn)粘度（丫1)、而且同時具有良好的對紫外線的穩(wěn)定性、對高溫 的穩(wěn)定性，可W應用于各種類型的液晶組合物的調(diào)配，因而具有廣泛的、良好的應用價值。
[0011] 本發(fā)明公開了式I所示液晶化合物
[001引其中，R表示H或碳原子數(shù)為1-5的烷基；
[0014] m、e、n各自獨立地表示0、1或2;
[001引Z表不單鍵；
[001引X表示F、C1、OCF3、CFs、CN、H、碳原子數(shù)為1-5的烷基、碳原子數(shù)為1-5的烷氧基、 碳原子數(shù)為2-5的締氧基、碳原子數(shù)為2-5的締基或碳原子數(shù)為2-5的氣代締氧基；
各自獨立地表示亞苯基或氣取代的亞苯
基。
[0018] 純凈的式I所示化合物是無色的，根據(jù)R、 Z、X、m、n的不同，而具有不同的性能?？蒞用于調(diào)配正性或負性的液晶混合物，用于多種 模式的顯示器件，比如0CB、TN、STN、正性或負性IPS、正性或負性FFS、PVA、MVA、PSVA、UN2A 等，因此具有較寬應用范圍。
[0019] 可W用作液晶混合物的基礎材料，也有可能會作為添加材料添加到其他類型的化 合物所組成的液晶基礎材料當中，例如來改進液晶混合物的介電各向異性Ae或/和旋轉(zhuǎn) 粘度丫1或/和闊值電壓Vth或/和低溫下的對比度或/和光學各向異性An或/和清亮 點Cp。
[0020] 式I所示液晶化合物，例如II1-II2所示化合物
111 112
[00過其中R、n、X的定義與式I中R、n、X的定義相同，n優(yōu)選各自獨立地表示1或2， (巧各自獨立地表示F或H。
[0023] 通式II1-II2的化合物具有較大的介電各向異性（A〇、范圍較為寬泛的光 學各向異性（An)、良好的與其他液晶的低溫互溶性、低的旋轉(zhuǎn)粘度（丫1)、較高的清亮點 (CP)、而且具有良好的對紫外線的穩(wěn)定性、對高溫的穩(wěn)定性。
[0024]通式II1-II2 的化合物，R
Z、X、m、n的 不同，當各種變量都傾向于分子長軸方向大的或小的極化時，介電各向異性（AO的值可W實現(xiàn)在0-30之間的范圍，X優(yōu)選F，-(巧優(yōu)選表示-F的優(yōu)選結(jié)構介電各向異性（AO 在5-25之間；各種不同結(jié)構的液晶分子共輛程度的不同，光學各向異性（An)可W實現(xiàn) 0. 05-0. 40之間的取值范圍；m+n= 2時，清亮點可W實現(xiàn)20-150°C，m+n> 2時，150°CW上 甚至25(TC的清亮點；通式II1-II13的化合物具備上述特征的同時，還具備良好的與其他 液晶的低溫互溶性，可W改善混合液晶的低溫特性。
[00巧]本發(fā)明還提供了包含組分A的液晶混合物，所述組分A由一種或多種任一上述化 合物組成。
[0026] 所述液晶混合物還可W包含組分B和組分C，所述組分B由一種或多種式W所示化 合物組成；所述組分C由一種或多種式W所示化合物組成
理 WI
[0028] 所述式W、式W中，Ri、R2各自獨立地表示碳原子數(shù)為1-6的烷基或碳原子數(shù)為2-6 的鏈締基；
[0029] Rs表示H、F、碳原子數(shù)為2-6的締氧基或氣取代的碳原子數(shù)為2-6的締氧基；
[0030]
隸示1,4-亞環(huán)己基、1,4-亞苯基或氣代1,4-亞苯基中的一種或多種；
[003UP表示2或3;
[0032](巧各自獨立地表示H或F。
[0033] 所述組分A、組分B和組分C的質(zhì)量比優(yōu)選為1-40 :5-50 :5-80。更優(yōu)選10-35 : 15-45 ：25-75〇
[0034] 所述一種或多種式W所示化合物優(yōu)選為如下結(jié)構式所示化合物中的一種或多種 化合物：
[0035]
[0037] 所述式W所示化合物在液晶組合物的質(zhì)量份數(shù)優(yōu)選為5-55,更優(yōu)選20-45,由于 具有較低的旋轉(zhuǎn)粘度（丫 1)，用于液晶組合物可W降低液晶組合物的旋轉(zhuǎn)粘度（丫 1)，液晶 組合物的旋轉(zhuǎn)粘度（丫 1)隨著所述式VE所示化合物的添加量的加大而下降，但是同時也會 影響到其他參數(shù)。
[0038] 所述一種或多種式W所示化合物優(yōu)選為如下式W 1至式W12所示化合物中的一 種或多種化合物：
[0039]

[0041] 所述式WI至式W12中，Ri、Rz各自獨立地表示碳原子數(shù)為1-6的烷基或碳原子 數(shù)為2-6的鏈締基。
[0042] 本發(fā)明液晶組合物由多種化合物調(diào)配而成，一般是由5-20種液晶單體混合而成， 每一種單體由于具有不同的性能參數(shù)，在混合物體系中所起到的作用也會不同，配方工程 師可W通過優(yōu)選不同的單體、優(yōu)化不同單體的比例，來調(diào)節(jié)混合液晶的各種性能參數(shù)比如 介電各向異性（A〇、光學各向異性（An)、向列相的溫寬范圍（結(jié)晶點、清亮點CP)、低 的旋轉(zhuǎn)粘度（丫 1)、彈性常數(shù)化)、低溫性能、透過率等參數(shù)來適應顯示器件的要求W及與顯 示器件所用到的PI、sealent的搭配性等來避免某些顯示上的不良。
[0043] 本發(fā)明設及的液晶混合物具有較寬的介電各向異性（AO范圍，可W實現(xiàn)2-20 之間的數(shù)值、適合的光學各向異性（An)，可W實現(xiàn)0. 060-0. 350之間的數(shù)值、良好的與其 他液晶的低溫互溶性、低的旋轉(zhuǎn)粘度（丫i)、150mPa?SW下，甚至達到60mPa?S、較高的清 亮點（CP)，可W實現(xiàn)60-120°C之間的數(shù)值、而且具有良好的對紫外線的穩(wěn)定性、對高溫的 穩(wěn)定性，因而可W應用于多種顯示模式W及可W滿足各種顯示模式的不同盒厚、快速響應、 不同驅(qū)動電壓、低粘度等對液晶性能的要求。
[0044] 本發(fā)明不僅設及包含通式I液晶化合物的液晶組合物，還設及包含此類液晶組合 物的液晶顯示器件。所述的顯示器，