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(qǐng)是申請(qǐng)人于2014年12月12日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?01410764634. 4,原申請(qǐng)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(qǐng)的分案申請(qǐng)，通過引用其 部分內(nèi)容結(jié)合到本申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明屬于液晶化合物及應(yīng)用領(lǐng)域，具體設(shè)及含有環(huán)丙基的液晶化合物W及液晶 混合物。
【背景技術(shù)】
[0003] 自1888年奧地利科學(xué)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(diǎn)，如驅(qū)動(dòng)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(shí)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(jìn)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(xué)補(bǔ)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(duì)稱微結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)不同、驅(qū)動(dòng)方式不同，液晶分子指向矢和玻璃基板方 向不同，光學(xué)補(bǔ)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(duì)稱微結(jié)構(gòu)液晶顯示（ASM)在無電場(chǎng)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(fù)的。
[0007] 垂直取向模式（VA)所有液晶分子在零場(chǎng)時(shí)和玻璃基板方向垂直，與垂直入射光 線平行。當(dāng)偏振片正交時(shí)，會(huì)顯示良好的暗態(tài)，所W該類器件有良好的對(duì)比度，用到液晶的 介電各向異性（AO必須是負(fù)的。液晶的光學(xué)各向異性（An)、液晶盒的厚度（d)、入射 光的波長(zhǎng)（A)幾乎影響不到對(duì)比度。垂直取向模式（VA)的響應(yīng)時(shí)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(yīng)時(shí)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(yùn)也是VA器件響應(yīng)時(shí)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(yùn)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(gòu)應(yīng)用于液晶化合物也有文獻(xiàn)報(bào)道，但是文獻(xiàn)中的化合物性能上缺陷較 大，例如結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、粘度很大、合成難度大等，因而至今沒有得到實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 令人驚奇的是，具有式I結(jié)構(gòu)特征的含有環(huán)丙基的液晶化合物不僅具有正的或負(fù) 的介電各向異性（A〇,適合的光學(xué)各向異性（An)、較高的清亮點(diǎn)（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(shí)具有良好的對(duì)紫外線的穩(wěn)定性、對(duì)高溫 的穩(wěn)定性，可W應(yīng)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(yīng)用價(jià)值。
[0011] 本發(fā)明公開了式I所示液晶化合物
[0012]
[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(dú)立地表示0、1或2 ;
[0015] Z表示單鍵、-CFzO-、-邸2邸2-、-邸2〇-、-C三C-、-0邸2-或-OCFz-;
[001引X表示F、C1、OCF3、CF3、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；
[0017]
各自獨(dú)立地表示亞苯基、氣取代的亞苯 基、亞環(huán)己基或亞環(huán)己基中一個(gè)或兩個(gè)不相連的CHz被0取代所形成的基團(tuán)中的一個(gè)或多 個(gè)基團(tuán)，優(yōu)選所述
中至少有一個(gè)表示
[0018] 作為優(yōu)選，所述n表示1或2時(shí)，所述
表示亞苯基或氣取代的亞苯基； 所述n表示0時(shí)，所述
表示亞環(huán)己基或亞環(huán)己基中一個(gè)或兩個(gè)不相連的CHz被
0取代所形成的基團(tuán)。
[0019] 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(fù)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(fù)性IPS、正性或負(fù)性FFS、PVA、MVA、PSVA、UN2A 等，因此具有較寬應(yīng)用范圍。
[0020] 可W用作液晶混合物的基礎(chǔ)材料，也有可能會(huì)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(chǔ)材料當(dāng)中，例如來改進(jìn)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(duì)比度或/和光學(xué)各向異性An或/和清亮 點(diǎn)Cp。
[0021] 式I所示液晶化合物，例如III1-III12所示化合物
[0022]

[0024] 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(dú)立地表示I或2， (巧各自獨(dú)立地表示F或H，Xi表示碳原子數(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的締基或碳原子數(shù)為2-5的締基，Xi優(yōu)選各自獨(dú)立地表示碳原子數(shù)為1-5的燒 基或碳原子數(shù)為1-5的烷氧基。
[0025] 通式III1-III5的化合物具有較大的負(fù)的介電各向異性（AO、范圍較為寬泛的 光學(xué)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(diǎn)（CP)、而且具有良好的對(duì)紫外線的穩(wěn)定性、對(duì)高溫的穩(wěn)定性。
[0026] 通式IIII-III12的具有負(fù)介電各向異性（AO化合物，可W用于調(diào)配正的、負(fù)的 負(fù)介電各向異性（AO組合物，尤其適用調(diào)配具有負(fù)的負(fù)介電各向異性（AO組合物，
Z、X、m、n的不同，當(dāng)各種變量都傾向于
[0027]
[002引分子短軸方向大的或小的極化時(shí)，介電各向異性（AO的值可W實(shí)現(xiàn)在0至-10 之間的范圍；各種不同結(jié)構(gòu)的液晶分子共輛程度的不同，光學(xué)各向異性（An)可W實(shí)現(xiàn) 0. 05-0. 40之間的取值范圍；m+n= 2時(shí)，清亮點(diǎn)可W實(shí)現(xiàn)0-100°C，m+n> 2時(shí)，100°CW上 甚至200°C的清亮點(diǎn)；通式IIII-III12的化合物具備上述特征的同時(shí)，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。
[0029] 式I所示化合物還可W優(yōu)選式VI 1- VI 7所示化合物
[0030] 其中，R各自獨(dú)立地表示H或碳原子數(shù)為1-5的烷基；
[0031]X各自獨(dú)立地表示表示F、Cl、0CF3、CF3、CN、H、碳原子數(shù)為l-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；
[0032](巧各自獨(dú)立地表示F或H。
[0033] 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。
[0034] 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
[0035]
[0036] 所述式W、式W中，Ri、R2各自獨(dú)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；
[0037]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；
[003引
表示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；
[003引 P表示2或3 ;
[0040](巧各自獨(dú)立地表示H或F。
[0041] 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
[0042] 所述一種或多種式W所示化合物優(yōu)選為如下結(jié)構(gòu)式所示化合物中的一種或多種 化合物：

[0045] 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(shí)也會(huì) 影響到其他參數(shù)。
[0046] 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：

[0049] 所述式WI至式W12中，Ri、Rz各自獨(dú)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。
[0050] 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(huì)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(xué)各向異性（An)、向列相的溫寬范圍（結(jié)晶點(diǎn)、清亮點(diǎn)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(yīng)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。
[0051] 本發(fā)明設(shè)及的液晶混合物具有較寬的介電各向異性（AO范圍，可W實(shí)現(xiàn)2-20 之間的數(shù)值、適合