含有侧向三氟甲基的液晶化合物以及液晶混合物及其显示器件制造技术

本发明专利技术提供了一种式Ⅰ所示液晶化合物，以及包含该化合物的液晶混合物，

Liquid crystal compounds containing lateral trifluoromethyl and liquid crystal mixtures and their display devices

The present invention provides a liquid crystal compound shown in formula I and a liquid crystal mixture containing the compound.

【技术实现步骤摘要】
含有侧向三氟甲基的液晶化合物以及液晶混合物及其显示器件
本专利技术属于液晶化合物及应用领域，具体涉及含有侧向三氟甲基的液晶化合物以及液晶混合物，及其使用该类化合物、混合物的液晶显示器件。
技术介绍
自1888年奥地利科学家莱尼茨尔第一次合成出来了液晶以来，液晶产业真正的发展是近30多年的事，由于液晶显示材料具有明显的优点，如驱动电压低、功耗微小、可靠性高、显示信息量大、彩色显示、无闪烁、可以实现平板显示等，液晶单体和液晶显示都经历了巨大的的发展，液晶单体目前已合成了1万多种液晶材料，其中常用的液晶显示材料有上千种，按液晶分子的中心桥键和环的特征进行分类，主要有联苯液晶、苯基环己烷液晶、酯类液晶、炔类、二氟甲氧桥类、乙烷类及杂环类等。液晶显示也从30年前的黑白小屏幕的TN、STN发展到现在彩色大屏幕的TN-TFT、VA-TFT、IPS-TFT、PDLC等。主要的新型液晶显示方式有光学补偿弯曲模式(OCB)、共面转变液晶显示(IPS)、垂直取向模式(VA)、轴对称微结构液晶显示(ASM)、多畴扭曲液晶显示等。各种显示方式液晶盒的设计不同、驱动方式不同，液晶分子指向矢和玻璃基板方向不同，光学补偿弯曲模式(OCB)、共面转变液晶显示(IPS)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)、轴对称微结构液晶显示(ASM)在无电场状态下液晶分子指向矢和玻璃基板方向垂直。平行排列方式的IPS，液晶的介电各向异性(△ε)既可以是正的，也可以是负的。垂直取向模式(VA)所有液晶分子在零场时和玻璃基板方向垂直，与垂直入射光线平行。当偏振片正交时，会显示良好的暗态，所以该类器件有良好的对比度，用到液晶的介电各向异性(△ε)必须是负的。液晶的光学各向异性(△n)、液晶盒的厚度(d)、入射光的波长(λ)几乎影响不到对比度。垂直取向模式(VA)的响应时间比扭曲型器件要短得多，约为一半左右。在外加电压影响下，VA器件主要产生的是液晶分子的弯曲形变，ECB产生的是液晶分子的展曲形变，而扭曲显示产生的是液晶分子的扭曲形变，其响应时间也分别与弯曲、展曲、扭曲弹性常数成反比，由于大部分的液晶在通常的情况下液晶的弯曲弹性常数大于展曲弹性常数，展曲弹性常数又大于扭曲弹性常数，这也是VA器件响应时间较快的原因。为了能使显示器件的性能更加接近理想化，人们一直在致力于研究新的液晶化合物，这得以使液晶化合物及显示器件的性能仍在不断的向前发展。实际上，很多情况下液晶混合物要在很低的温度下也可以工作，尤其是室外环境下使用，要考察在-30℃下也可以长时间工作，这就要求液晶要有良好的低温性能，也就是说，液晶单体在低温下长时间保存，不会析出单体，所以开发在低温下具有良好互溶性的液晶仍然很有必要。CN201210083535.0给出了一类环戊基的CF2O液晶单体，具有较大的介电各向异性(△ε)，适合的光学各向异性(△n)、较高的清亮点(CP)、低的旋转粘度(γ1)，然而其低温互溶性、垂直介电等参数仍有缺陷，不太适合于开发高穿透液晶。液晶显示器件越来越趋向于高像素密度设计，出于对背光功耗的控制，对于液晶层光透过率的要求也是越来越高，开发具有高穿透率液晶是当前液晶开发重要方向。
技术实现思路
令人惊奇的是，具有式Ⅰ结构特征的含有侧向三氟甲基的液晶化合物不仅具有正的介电各向异性(△ε)，适合的光学各向异性(△n)、较高的清亮点(CP)、突出的与其他液晶的低温互溶性、低的旋转粘度(γ1)、而且同时具有良好的对紫外线的稳定性、对高温的稳定性，尤其是还具有高的垂直介电(ε⊥)，可以应用于各种类型的液晶组合物的调配，尤其突出的是同时具有低温良好溶解性和高的垂直介电(ε⊥)的优点。本专利技术具体提供了式Ⅰ所示液晶化合物其中，R1表示H、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为2-6的烯基或碳原子数为1-5的烷氧基，以上所述基团中任一CH2可被环戊基、环丁基或环丙基取代；n表示2、3或4；Z表示单键、-CF2O-或-COO-；Z1表示-COO-、-CH2CH2-、-CH2O-、-C≡C-和/或单键中的一种或多种；X1表示F、H或CH3；X2表示F、Cl、OCF3、CF3、CN或H；X3表示F或H；表示亚苯基、氟取代的亚苯基、亚环己烯基、亚环己基或亚环己基中一个或两个不相连的CH2被O取代所形成的基团中的一个或多个基团。纯净的式I所示化合物是无色的，根据R1、X1、X2、X3、n、Z、Z1的不同，而具有不同的性能。可以用于调配正性液晶混合物，用于多种模式的显示器件，比如OCB、TN、STN、正性IPS、正性FFS等，因此具有较宽应用范围。可以用作液晶混合物的基础材料，也有可能会作为添加材料添加到其他类型的化合物所组成的液晶基础材料当中，例如来改进液晶混合物的低温溶解性和/或垂直介电、介电各向异性△ε或/和旋转粘度γ1或/和阈值电压Vth或/和低温下的对比度或/和光学各向异性△n或/和清亮点Cp。通式Ⅰ优选为式Ⅰ1-Ⅰ23所示化合物其中，R1各自独立地表示H或碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为2-6的烯基或碳原子数为1-5的烷氧基，以上所述基团中任一CH2可被环戊基、环丁基或环丙基取代；(F)表示F或H；(CH3)表示CH3或H。通式Ⅰ1-Ⅰ23含有侧向三氟甲基的化合物具有尤其突出的较大的垂直介电(ε⊥)、适合的光学各向异性(△n)、良好的与其他液晶的低温互溶性、低的旋转粘度、而且同时具有良好的对紫外线的稳定性、对高温的稳定性。通式Ⅰ1-Ⅰ23含有侧向三氟甲基的化合物，当各种变量都倾向于分子长轴方向大的或小的极化时，介电各向异性(△ε)的值可以实现在2-30之间的范围，同时具有较低的旋转粘度(γ1)；各种不同结构的液晶分子共轭程度的不同，光学各向异性(△n)可以实现0.05-0.35之间的取值范围；环A数目不同，取代基不同，清亮点可以实现20-200℃范围；通式Ⅰ1-Ⅰ21的化合物具备上述特征的同时，还具备良好的与其他液晶的低温互溶性，可以改善混合液晶的低温特性。侧向(3-位)三氟甲基的结构相对于现有平行于分子长轴的(4-位)三氟甲基具有低温改善、垂直介电变大的特性，同时液晶的旋转粘度保持不上升，只是清亮点有所下降。通式Ⅰ不含有溴、碘卤素，含有溴、碘卤素的液晶化合物在高温、UV下不稳定，会导致长时间使用后电光学性能下降。本专利技术还涉及一种液晶混合物包含一种或多种式Ⅰ或式Ⅰ1-Ⅰ23所示化合物以及一种或多种式Ⅱ所示化合物其中，R2、R3各自独立地表示碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为2-6的烯基或碳原子数为1-5的烷氧基；m表示1或2；各自独立地表示亚苯基、亚环己基和/或亚环己烯基中的一种或多种。该混合物包含所述式Ⅰ所示化合物、式Ⅱ所示化合物的(质量百分比，以下皆同)浓度分写优选为1-40％，1-65％，进一步优选为式Ⅰ所示化合物、式Ⅱ所示化合物的浓度分别为2-30％，10-55％；式Ⅰ所示化合物最佳浓度为5-20％，式Ⅱ所示化合物的最佳浓度为30-50％。所述一种或多种式Ⅱ所示化合物优选为如下式Ⅱ1至式Ⅱ20所示化合物中的一种或多种化合物：本专利技术液晶混合物，还可以包含如下式Ⅲ1至式Ⅲ14所示化合物中的一种或多种化合物：其中，R4各自独立地表示H或碳原子数为1-5的烷基、碳原子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.式Ⅰ所示液晶化合物

【技术特征摘要】
1.式Ⅰ所示液晶化合物其中，R1表示H、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为2-6的烯基或碳原子数为1-5的烷氧基，以上所述基团中任一CH2可被环戊基、环丁基或环丙基取代；n表示2、3或4；Z表示单键、-CF2O-或-COO-；Z1表示-COO-、-CH2CH2-、-CH2O-、-C≡C-和/或单键中的一种或多种；X1表示F、H或CH3；X2表示F、Cl、OCF3、CF3、CN或H；X3表示F或H；表示亚苯基、氟取代的亚苯基、亚环己烯基、亚环己基或亚环己基中一个或两个不相连的CH2被O取代所形成的基团中的一个或多个基团。2.根据权利要求1所述的液晶化合物，其特征在于，所述式Ⅰ所示液晶化合物为式Ⅰ1-Ⅰ23所示化合物其中，R1各自独立地表示H或碳原子数为1-5的烷基，碳原子数为2-6的烯基或碳原子数为1-5的烷氧基，以上所述基团中任一CH2可被环戊基、环丁基或环丙基取代；(F)表示F或H；(CH3)表示CH3或H。3.一种液晶混合物，其特征在于，所述液晶混合物包含一种或多种权利要求1或2所述的式Ⅰ所示液晶化合物，以及一种或多种式Ⅱ所示化合物其中，R2、R3各自独立地表示碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为2-6的烯基或碳原子数为1-5的烷氧基；m表示1或2；各自独立地表示亚苯基、亚环己基和/或亚环己烯基中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的液晶混合物，其特征在于，所述式Ⅰ所示化合物、式Ⅱ所示化合物的质量百分比浓度分别为1-40％，1-65％。5.根据权利要求3或4所述的液晶混合物，其特征在于，所述一种或多种式Ⅱ所示化合物为如下式Ⅱ1至式Ⅱ22所示化合物中的一种或多种化合物：6.根据权利要求3或4所述的液晶混合物，其特征在于，所述液晶混合物还包含如下式Ⅲ1至式Ⅲ14所示化合物中的一种或多种化合物：其中，R4...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁志安，鲍永锋，贵丽红，程建明，邵哲，王国芳，王会芳，李冉，
申请(专利权)人：石家庄诚志永华显示材料有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13