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北京路浩知识产权代理有限公司 (CN)
权 利 要 求 书 1、 一种液晶组合物, 其特征在于: 包含以下重量百分比的组分: 1 ) 1%~90%的一种或多种通式 I所代表的化合物; 2 ) 1%~85%的一种或多种通式 II至 III所代表的化合物; 3) 0%~80%的一种或多种通式 IV至 XIII所代表的化合物; 4 ) 0%~30%的一种或多种通式 XIV至 XVI所代表的化合物; 5 ) 0%~30%的一种或多种通式 XW至 XXI所代表的化合物; 6) 0%~15%的一种或多种通式 ΧΧ Π至 XXV所代表的化合物; 其中, 上述 1 ) 至 6 ) 之和为 100%; R— ¾— A2— Z2— A3— Z3 ~ A4— Z4 ~ A5— 0( CH2) nF I 其中: R选自 H和未取代或取代的各自含有 1-12 个碳原子的垸基或垸氧基, 其中这 些基团中一个或多个 CH2基团也可以各自彼此独立地被 -C≡C-, -CF20-, -CH = CH-, -Ο-, -CO-Ο-, -O-CO- 以 Ο 原子彼此不直接键接的方式代替, 并且其中一个或多个 Η原子也可 以被卤素代替; Α2 、 Α3、 Α4 和 Α5各自独立地选自: 单键; 1 , 3-环戊基, 1 , 4- 环己基, 1 , 4- 环己烯基; 哌啶 -1 , 4- 二基; 1 , 4- 亚二环 [2, 2, 2] 辛基; 1 , 4- 苯基, 萘 -2, 6- 二 基; 反式十氢化萘 -2, 6- 二基; 四氢化萘 -2, 6- 二基; 1 , 2- 二氢化茚; 茚; 菲基和二苯 并呋喃; 其中, 1 , 4- 环己基, 其中一个 CH2 或两个不直接连接的 CH2 可被 0 或 S 代替; 1 , 4- 苯基中一个 CH或两个不直接连接的 CH 可被 N代替; 且在每种情况下氢各自独立 地可被一个或多个卤素取代; 同时 Ai、 A2 、 A3、 A4 和 A5不能全部为单键; τ、、 Ζ2 、 Ζ3和 Ζ4 各自独立地选自: 单键、 -(CH2)2-、 -(CH2)4-、 -CH = CHCH2CH2-、 -CH2CH2CH = CH -、 CF20、 OCF2、 CF2CF2、 CF = CF、 CH2CF2、 CF2CH2、 OCF2CF20、 C2H4CF20、 CH2CF2OCH2、 CH2OCF2CH2、 OCF2C2¾、 C3H60、 OC3H6、 C2H4OCH2、 CH2OC2H4、 CH20、 OCH2, -CH = CH -、 -C≡C- 和 COO; n 2、 3 或 4; ZOO£80/frlOiN3/X3d 49 其中, R2和 R3 各自独立地选自: 含有 1-7 个碳原子的垸基或垸氧基, 其中这些基团中 一个或多个 CH2基团也可以各自彼此独立地被 -CH = CH-, 一个或多个 H 原子也可以被 氟元素代替; A和 B各自独立地选自 1 , 4- 环己基; 1 , 4- 苯基, 一个或多个 H原子也可以被氟元 素代替; C 和 D各自独立地选自 1 , 4- 环己基, 其中一个 -CH2- 或两个不直接连接的 -CH2 -可 被 0代替,; Y Y?为各自彼此独立地表示 H或 F; Z5表示单键、 -C2H4-、 -(CH2)4-、 -CH=CH、 -CF=CF、 -C2F4-、 -CH2CF2-、 -CF2CH2-、 -CH20-、 -OCH2、 -COO-、 -CF20- 或 -OCF2-; 表示 F 、 OCF3、 OCHF2、 CF3、 CF2H、 Cl、 OCH=CF2或 OCF2CF=CF2。 2、 根据权利要求 1所述的组合物, 其特征在于: 包含以下重量百分比的组分: 1 ) 2%~55%的一种或多种通式 I所代表的化合物; 2 ) 17%~82%的一种或多种通式 II至 III所代表的化合物; 3) 0%~57%的一种或多种通式 IV至 XIII所代表的化合物; 4 ) 0%~30%的一种或多种通式 XIV至 XVI所代表的化合物; 5 ) 0%~26%的一种或多种通式 XW至 XXI所代表的化合物; 其中, 上述 1 ) 至 5 ) 之和为 100%。 3、 根据权利要求 1或 2所述的组合物, 其特征在于: 包含以下重量百分比的组分: 1 ) 3%~50%的一种或多种通式 I所代表的化合物; 2 ) 20%~80%的一种或多种通式 II至 III所代表的化合物; 3) 5%~50%的一种或多种通式 IV至 XIII所代表的化合物; 4 ) 1%~15%的一种或多种通式 XIV至 XVI所代表的化合物; 5 ) 1%~25%的一种或多种通式 XW至 XXI所代表的化合物; 其中, 上述 1 ) 至 5 ) 之和为 100%。 4、根据权利要求 1-3任一项所述的组合物,其特征在于:包含以下重量百分比的组分: 1 ) 5%~50%的一种或多种通式 I所代表的化合物; 2 ) 20%~60%的一种或多种通式 II至 III所代表的化合物; 3) 10%~50%的一种或多种通式 IV至 XIII所代表的化合物; 4 ) 3%~15%的一种或多种通式 XIV至 XVI所代表的化合物; 5 ) 3%~20%的一种或多种通式 XW至 XXI所代表的化合物; 其中, 上述 1 ) 至 5 ) 之和为 100%; 或 1 ) 10%~38%的一种或多种通式 I所代表的化合物; 2 ) 23%~42%的一种或多种通式 II至 III所代表的化合物; 3) 34%~45%的一种或多种通式 IV至 XIII所代表的化合物; 4 ) 0%~12%的一种或多种通式 XIV至 XVI所代表的化合物; 5 ) 0%~8%的一种或多种通式 XW至 XXI所代表的化合物; 其中, 上述 1 ) 至 5 ) 之和为 100%; 或 1 ) 28%~46%的一种或多种通式 I所代表的化合物; 2 ) 23%~56%的一种或多种通式 II至 III所代表的化合物; 3) 0%~20%的一种或多种通式 IV至 XIII所代表的化合物; 4 ) 8%~14%的一种或多种通式 XIV至 XVI所代表的化合物; 5 ) 8%~19%的一种或多种通式 XW至 XXI所代表的化合物; 其中, 上述 1 ) 至 5 ) 之和为 100%; 或 1 ) 15%~41%的一种或多种通式 I所代表的化合物; 2 ) 20%~42%的一种或多种通式 II至 III所代表的化合物; 3) 22%~33%的一种或多种通式 IV至 XIII所代表的化合物; 4 ) 14%~30%的一种或多种通式 XIV至 XVI所代表的化合物; 5 ) 3%~24%的一种或多种通式 XW至 XXI所代表的化合物; 其中, 上述 1 ) 至 5 ) 之和为 100%。 5、根据权利要求 1-4任一项所述的组合物,其特征在于:所述通式 I所代表的化合物中, R选自 H和未取代或取代的各自含有 1-7 个碳原子的垸基或垸氧基,其中这些基团中一个 或多个 CH2基团也可以各自彼此独立地被 -CH = CH-, -0-, 以 0 原子彼此不直接键接的 方式代替, 并且其中一个或多个 H原子也可以被卤素代替; Ai, A2 、 A3、 A4 和 A5各自独立地选自: 单键; 1 , 3-环戊基, 1 , 4- 环己基, 1 , 4- 环己烯基; 1 , 4- 苯基, 萘 -2, 6- 二基; 反式十氢化萘 -2, 6- 二基; 四氢化萘 -2, 6- 二 基; 1 , 2- 二氢化茚, 其中, 1 , 4- 环己基中一个 CH2或两个不直接连接的 CH2 可被 0 或 S 代替; 1 , 4- 苯基中一个 CH或两个不直接连接的 CH 可被 N代替; 且在每种情况下氢 各自独立地可被一个或多个氟元素取代; 同时 、 A2 、 A3、 A4 和 A5不能全部为单键; 、、 Z2 、 Z3和 Z4 各自独立地选自: 单键、 -(CH2)2-、 -(CH2)4-、 CF20、 OCF2、 CF = CF、 CH2CF2、 CF2CH2、 CH20、 OCH2, -CH = CH-; n 为 2、 3 或 4; 进一步优选: R选自 H和未取代或取代的各自含有 1-6 个碳原子的垸基或垸氧基,其中这些基团中 一个或多个 CH2基团也可以各自彼此独立地被 -CH = CH-, -0-, 以 0 原子彼此不直接键 接的方式代替, 并且其中一个或多个 H原子也可以被氟元素代替; Ai, A2 、 A3、 A4 和 A5各自独立地选自: 单键; 1 , 4-环己基; 1 , 4- 环己烯基; 1 , 4- 苯基; 其中 1 , 4- 环己基中一个 CH2 或两个不直接连接的 CH2 可被 0 代替; 且在 每种情况下氢各自独立地可被一个或多个氟元素取代; 同时 、 A2 、 A3、 A4 和 A5不能 全部为单键; 、、 Z2 、 Z3和 Z4 各自独立地选自: 单键、 -(CH2)2-、 CF20; n 为 2、 3 或 4; 一种或多种: 56 其中, 选自含有 1-6 个碳原子的垸基或垸氧基,其中这些基团中一个或多个 CH2基 团也可以各自彼此独立地被 -CH = CH-, 一个或多个 H原子也可以被氟元素代替; n 为 2、 3 或 4; 如下所示: 11-1 64 7、 根据权利要求 1-6任一项所述的组合物, 其特征在于 所述通式 IV至 XIII所代表的 化合物选自如下化合物中的一种或多种: < < <) < ^ ^ ) 67 其中, R2和 代表同权利要求 1 , Y Y为各自彼此独立地表示 H或?。 8、 根据权利要求 1-7任一项所述的组合物, 其特征在于: 所述通式 XIV至 XVI所代表 的化合物选自如下化合物中的一种或多种: 其中, R2、 R3、 Yi, Y2和 表同权利要求 1。 9、 根据权利要求 1-8任一项所述的组合物, 其特征在于: 所述通式 XW至 XXI所代表 一种或多种: 其中, R2、 R3和 代表同权利要求 1。 10、根据权利要求 1-9任一项所述的组合物, 其特征在于: 所述通式 XX II至 XXV所代 表的化合物选自如下化合物中的一种或多种: 其中, R2和 R3代表同权利要求 1。 11、 权利要求 1-10任一项所述液晶组合物在液晶显示装置中的应用, 其特征在于: 所述的液晶显示装置为 TN、 ADS, FFS 或 IPS 显示器。 |
技术领域
本发明涉及液晶材料领域,具体涉及一种全新 的液晶组合物及其在液晶显示领域的应 用。 背景技术
目前, 液晶在信息显示领域得到广泛应用, 同时在光通讯中的应用也取得了一定的进 展 (S.T.Wu, D.K.Yang.Reflective Liquid Crystal Displays.Wiley, 2001)。 近几年, 液晶化合 物的应用领域已经显著拓宽到各类显示器件、 电光器件、 电子元件、 传感器等。 为此, 已 经提出许多不同的结构, 特别是在向列型液晶领域, 向列型液晶化合物迄今已经在平板显 示器中得到最为广泛的应用。 特别是用于 TFT 有源矩阵的系统中。
液晶显示伴随液晶的发现经历了漫长的发展道 路。 1888 年奥地利植物学家 Friedrich Reinitzer发现了第一种液晶材料安息香酸胆固醇 (cholesteryl benzoate)。 1917 年 Manguin 发明了摩擦定向法, 用以制作单畴液晶和研究光学各向异性。 1909 年 E.Bose建立了攒动 (Swarm) 学说, 并得到 L.S.Ormstein 及 F.Zernike 等人的实验支持(1918 年), 后经 De Gennes 论述为统计性起伏。 GW.Oseen 和 H.Zocherl933 年创立连续体理论, 并得到 F.C.Frank 完善(1958 年)。 M.Born(1916 年) 和 K丄 ichtennecker(1926年) 发现并研究了液 晶的介电各向异性。 1932 年, W.Kast 据此将向列相分为正、 负性两大类。 1927 年, V.Freedericksz 和 VZolinao发现向列相液晶在电场(或磁场) 作用下, 发生形变并存在电 压阈值 (Freederichsz 转变)。 这一发现为液晶显示器的制作提供了依据。
1968 年美国 RCA公司 R.Williams 发现向列相液晶在电场作用下形成条紋畴,并 有光 散射现象。 G Heilmeir 随即将其发展成动态散射显示模式, 并制成世界上第一个液晶显 示器 (LCD;)。 七十年代初, Helfrich及 Schadt发明了 TN原理, 人们利用 TN 光电效应和 集成电路相结合, 将其做成显示器件 (TN-LCD), 为液晶的应用开拓了广阔的前景。 七十 年代以来, 由于大规模集成电路和液晶材料的发展, 液晶在显示方面的应用取得了突破性 的发展, 1983 ~ 1985 年 T.Scheffer 等人先后提出超扭曲向列相(Super Twisred Nematic : STN)模式以及 P.Brody 在 1972 年提出的有源矩阵 (Active matrix : AM) 方式被重新釆用。 传统的 TN-LCD 技术已发展为 STN-LCD 及 TFT-LCD 技术, 尽管 STN 的扫描线数可达 768 行以上,但是当温度升高时仍然存在着响应速 度、视角以及灰度等问题, 因此大面积、 高信息量、 彩色显示大多釆用有源矩阵显示方式。 TFT-LCD 已经广泛用于直视型电视、 大屏幕投影电视、 计算机终端显示和某些军用仪表显示, 相信 TFT-LCD 技术具有更为广 阔的应用前景。
其中"有源矩阵"包括两种类型: 1、 在作为基片的硅晶片上的 OMS ( 金属氧化物半导 或其它二极管。 2、 在作为基片的玻璃板上的薄膜晶体管 (TFT)。 单晶硅作为基片材料限制了显示尺寸, 因为各部分显示器件甚至模块组装在其结合处 出现许多问题。 因而, 第二种薄膜晶体管是具有前景的有源矩阵类型 , 所利用的光电效应 通常是 TN效应。 TFT包括化合物半导体, 如 Cdse, 或以多晶或无定形硅为基础的 TFT。
目前, 对于用于平板和智能手机显示器的小尺寸和中 尺寸显示器来说, 面内转换 (IPS) 和边缘场切换 (FFS)模式是非常令人感兴趣的。 IPS和 FFS 模式广泛适用于智能和中尺寸 显示器的原因是宽视角, 相对于现有技术中熟知模式的低运行参数, 相对于 IPS模式, FFS 拥有更高的透射率。现有技术中的液晶混合物 特征在于其由具有正介电各向异性的化合物 以及任选的中性化合物构成。
在液晶显示器中, 期望有助于盒中的以下优势的介质:
1、 宽的向列相范围( 特别是向下直到低温的)
2 、 在极低温下切换的能力( 户外应用、 汽车、 航空电子技术)
3 、 提高的对紫外辐射的耐受性( 更长的服务寿命)
4 、 低阈值电压 (节省电能)
5、 高透射率。 发明内容
本发明是基于提供特别是用于这类的 TN、 ADS, FFS 或 IPS 显示器的介质的任务。 特别地, 液晶介质应当具有快的响应时间和低旋转粘度 , 同时具有高的双折射。 此外, 液 晶介质应当具有高的清亮点、 适应介电各向异性。
现在已经发现, 如果使用包含一种或多种式 I 的化合物的液晶混合物, 则可以实现该 目的。 上述液晶化合物清亮点较高, 互溶性好, 性能稳定, 同时, 其光学各向异性、 介电 各向异性和旋转粘度适中可调, 配合适宜的其他液晶化合物, 所得组合物能够实现优越的 综合性能。
具体而言, 本发明所提供的液晶组合物,包含以下重量百 分比的组分:
1 ) 1%~90%的一种或多种通式 I所代表的化合物;
2 ) 1%~85%的一种或多种通式 II至 III所代表的化合物;
3) 0%~80%的一种或多种通式 IV至 XIII所代表的化合物;
4 ) 0%~30%的一种或多种通式 XIV至 XVI所代表的化合物;
5 ) 0%~30%的一种或多种通式 XW至 XXI所代表的化合物;
6) 0%~15%的一种或多种通式 ΧΧ Π至 XXV所代表的化合物;
其中, 上述 1 ) 至 6 ) 之和为 100%;
R— ¾— A 2 — Z 2 — A 3 — Z 3 ~ A 4 — Z 4 ~ A 5 — 0( CH 2 ) nF I 其中: R选自 H和未取代或取代的各自含有 1-12 个碳原子的垸基或垸氧基, 其中这 些基团中一个或多个 CH 2 基团也可以各自彼此独立地被 -C≡C-, -CF 2 0-, -CH = CH-, -Ο-, -CO-Ο-, -O-CO- 以 Ο 原子彼此不直接键接的方式代替, 并且其中一个或多个 Η原子也可 以被卤素代替;
Ai, A 2 、 A 3 、 A 4 和 A 5 各自独立地选自: 单键; 1, 3-环戊基, 1, 4- 环己基, 1, 4- 环己烯基; 哌啶 -1, 4- 二基; 1, 4- 亚二环 [2, 2, 2] 辛基; 1, 4- 苯基, 萘 -2, 6- 二 基; 反式十氢化萘 -2, 6- 二基; 四氢化萘 -2, 6- 二基; 1, 2- 二氢化茚; 茚; 菲基和二苯 并呋喃; 其中, 1, 4- 环己基, 其中一个 CH 2 或两个不直接连接的 CH 2 可被 0 或 S 代替; 1, 4- 苯基中一个 CH或两个不直接连接的 CH 可被 N代替; 且在每种情况下氢各自独立 地可被一个或多个卤素取代; 同时 Ai、 A 2 、 A 3 、 A 4 和 A 5 不能全部为单键;
τ、、 Ζ 2 、 Ζ 3 和 Ζ 4 各自独立地选自: 单键、 -(CH 2 ) 2 -、 -(CH 2 ) 4 -、 -CH =CHCH 2 CH 2 -、 -CH 2 CH 2 CH =CH -、 CF 2 0、 OCF 2 、 CF 2 CF 2 、 CF =CF、 CH 2 CF 2 、 CF 2 CH 2 、 OCF 2 CF 2 0、 C 2 H 4 CF 2 0、 CH 2 CF 2 OCH 2 、 CH 2 OCF 2 CH 2 、 OCF 2 C 2 ¾、 C 3 H 6 0、 OC 3 H 6 、 C 2 H 4 OCH 2 、 CH 2 OC 2 H 4 、 CH 2 0、 OCH 2 , -CH =CH -、 -C≡C- 和 COO;
n 2、 3 或 4;
X環 其中, R 2 和 R 3 各自独立地选自: 含有 1-7 个碳原子的垸基或垸氧基, 其中这些基团中 一个或多个 CH 2 基团也可以各自彼此独立地被 -CH = CH-, 一个或多个 H 原子也可以被 氟元素代替;
A和 B各自独立地选自 1 , 4- 环己基; 1 , 4- 苯基, 一个或多个 H原子也可以被氟元 素代替;
C 和 D各自独立地选自 1 , 4- 环己基, 其中一个 -CH 2 - 或两个不直接连接的 -CH 2 -可 被 0代替,;
Y Y?为各自彼此独立地表示 H或 F;
Z 5 表示单键、 -C 2 H 4 -、 -(CH 2 ) 4 -、 -CH=CH、 -CF=CF、 -C 2 F 4 -、 -CH 2 CF 2 -、 -CF 2 CH 2 -、 -CH20-、 -OCH 2 、 -COO-、 -CF 2 0- 或 -OCF 2 -;
表示 F 、 OCF 3 、 OCHF 2 、 CF 3 、 CF 2 H、 Cl、 OCH=CF 2 或 OCF 2 CF=CF 2 。 优选地, 本发明所提供的液晶组合物, 包含以下重量百分比的组分:
1 ) 2%~55%的一种或多种通式 I所代表的化合物;
2 ) 17%~82%的一种或多种通式 II至 III所代表的化合物;
3) 0%~57%的一种或多种通式 IV至 XIII所代表的化合物;
4 ) 0%~30%的一种或多种通式 XIV至 XVI所代表的化合物;
5 ) 0%~26%的一种或多种通式 XW至 XXI所代表的化合物;
其中, 上述 1 ) 至 5 ) 之和为 100%。
更优选地,
1 ) 3%~50%的一种或多种通式 I所代表的化合物;
2 ) 20%~80%的一种或多种通式 II至 III所代表的化合物;
3) 5%~50%的一种或多种通式 IV至 XIII所代表的化合物;
4 ) 1%~15%的一种或多种通式 XIV至 XVI所代表的化合物;
5 ) 1%~25%的一种或多种通式 XW至 XXI所代表的化合物。
其中, 上述 1 ) 至 5 ) 之和为 100%。
以及特别优选地, 本发明所提供的液晶组合物, 包含以下重量百分比的组分:
1 ) 5%~50%的一种或多种通式 I所代表的化合物;
2 ) 20%~60%的一种或多种通式 II至 III所代表的化合物;
3) 10%~50%的一种或多种通式 IV至 XIII所代表的化合物;
4 ) 3%~15%的一种或多种通式 XIV至 XVI所代表的化合物;
5 ) 3%~20%的一种或多种通式 XW至 XXI所代表的化合物。
其中, 上述 1 ) 至 5 ) 之和为 100%。
或
1 ) 10%~38%的一种或多种通式 I所代表的化合物;
2 ) 23%~42%的一种或多种通式 II至 III所代表的化合物;
3) 34%~45%的一种或多种通式 IV至 XIII所代表的化合物;
4 ) 0%~12%的一种或多种通式 XIV至 XVI所代表的化合物;
5 ) 0%~8%的一种或多种通式 XW至 XXI所代表的化合物;
其中, 上述 1 ) 至 5 ) 之和为 100%;
或
1 ) 28%~46%的一种或多种通式 I所代表的化合物;
2 ) 23%~56%的一种或多种通式 II至 III所代表的化合物;
3) 0%~20%的一种或多种通式 IV至 XIII所代表的化合物;
4 ) 8%~14%的一种或多种通式 XIV至 XVI所代表的化合物;
5 ) 8%~19%的一种或多种通式 XW至 XXI所代表的化合物;
其中, 上述 1 ) 至 5 ) 之和为 100%; 或
1 ) 15%~41%的一种或多种通式 I所代表的化合物;
2 ) 20%~42%的一种或多种通式 II至 III所代表的化合物;
3) 22%~33%的一种或多种通式 IV至 XIII所代表的化合物;
4 ) 14%~30%的一种或多种通式 XIV至 XVI所代表的化合物;
5 ) 3%~24%的一种或多种通式 XW至 XXI所代表的化合物;
其中, 上述 1 ) 至 5 ) 之和为 100%。
本发明所提供的液晶组合物中, 通式 I所代表的化合物互溶性良好, 综合性能优异, 尤其是其清亮点较高。
其中,优选所述通式 I所代表的化合物中, R选自 H和未取代或取代的各自含有 1-7 个 碳原子的垸基或垸氧基, 其中这些基团中一个或多个 CH 2 基团也可以各自彼此独立地被 -CH = CH-, -0-, 以 0 原子彼此不直接键接的方式代替, 并且其中一个或多个 H原子也 可以被卤素代替;
A 2 、 A 3 、 A 4 和 A 5 各自独立地选自: 单键; 1 , 3-环戊基, 1 , 4- 环己基, 1 , 4- 环己烯基; 1 , 4- 苯基, 萘 -2, 6- 二基; 反式十氢化萘 -2, 6- 二基; 四氢化萘 -2, 6- 二 基; 1 , 2- 二氢化茚, 其中, 1 , 4- 环己基中一个 CH 2 或两个不直接连接的 CH 2 可被 0 或 S 代替; 1 , 4- 苯基中一个 CH或两个不直接连接的 CH 可被 N代替; 且在每种情况下氢 各自独立地可被一个或多个氟元素取代; 同时 、 A 2 、 A 3 、 A 4 和 A 5 不能全部为单键; 、、 Z 2 、 Z 3 和 Z 4 各自独立地选自: 单键、 -(CH 2 ) 2 -、 -(CH 2 ) 4 -、 CF 2 0、 OCF 2 、 CF = CF、 CH 2 CF 2 、 CF 2 CH 2 、 CH 2 0、 OCH 2 , -CH = CH-;
n 为 2、 3 或 4;
进一步优选:
R选自 H和未取代或取代的各自含有 1-6 个碳原子的垸基或垸氧基,其中这些基团中 一个或多个 CH 2 基团也可以各自彼此独立地被 -CH = CH-, -0-, 以 0 原子彼此不直接键 接的方式代替, 并且其中一个或多个 H原子也可以被氟元素代替;
Ai, A 2 、 A 3 、 A 4 和 A 5 各自独立地选自: 单键; 1 , 4-环己基; 1 , 4- 环己烯基; 1 , 4- 苯基; 其中 1 , 4- 环己基中一个 CH 2 或两个不直接连接的 CH 2 可被 0 代替; 且在 每种情况下氢各自独立地可被一个或多个氟元 素取代; 同时 、 A 2 、 A 3 、 A 4 和 A 5 不能 全部为单键;
、、 Z 2 、 Z 3 和 Z 4 各自独立地选自: 单键、 -(CH 2 ) 2 -、 CF 2 0;
n 为 2、 3 或 4;
更优选的通式 I所代表的化合物选自如下化合物中的一种或 种:
10
11
其中, 选自含有 1-6 个碳原子的垸基或垸氧基,其中这些基团中一 个或多个 CH 2 基 团也可以各自彼此独立地被 -CH = CH-, 一个或多个 H原子也可以被氟元素代替;
n 为 2、 3 或 4。
本发明所提供的 II或 III类通式所代表的两环结构化合物为非极性组 分。 此类化合物对 于降低体系的粘度、 提高响应速度作用显著, 是调配快速响应的液晶混合物必不可少的一 类化合物。 本发明所提供的 II类结构化合物表现为介电各向异性为负 (-Δε ), 拥有良好的 低温和粘度特性, 加入正介电各向异性液晶组合物中, 可有效改善液晶显示器的透过率特 性。
多种:
本发明所提供的 IV至 XIII类通式所代表的化合物为极性化合物, 该结构具有较大的介 电各向异性, 运用到液晶组合物中可以降低驱动电压, 节约能源。
, 优选所述通式 IV至 XIII所代表的化合物选自如下化合物中的一种 多种:
其中, R 2 和 代表同上, Y Y为各自彼此独立地表示 H或?。
本发明所提供的 XIV至 XVI类通式所代表的化合物为联苯或三联苯结构 , 该结构具有 较大的光学各向异性, 运用到液晶组合物中可以提高光学各向异性, 从而降低盒厚, 提高 响应速度。
至 XVI所代表的化合物选自如下化合物中的一种或 多种:
其中, R 2 、 R 3 、 Yi, Y 2 和 代表同上。
本发明所提供的 XW至 XXI类通式所代表的化合物为四环结构, 有高的清亮点, 运用 到液晶组合物中可以提高器件的温度适用范围 。
, 优选所述通式 XW至 XXI所代表的化合物选自如下化合物的一种或多 种:
其中, R 2 、 R 3 和 代表同上。
:
其中, R 2 和 R 3 代表同上。
本发明所述液晶组合物的制备方法无特殊限制 ,可釆用常规方法将两种或多种化合物 混合进行生产, 如通过在高温下混合不同组分并彼此溶解的方 法制备, 其中, 将液晶组合 物溶解在用于该化合物的溶剂中并混合, 然后在减压下蒸馏出该溶剂; 或者本发明所述液 晶组合物可按照常规的方法制备,如将其中含 量较小的组分在较高的温度下溶解在含量较 大的主要组分中, 或将各所属组分在有机溶剂中溶解, 如丙酮、 氯仿或甲醇等, 然后将溶 液混合去除溶剂后得到, 本发明对此不作特别限定。
此外, 本发明进一步请求保护上述液晶组合物在液晶 显示装置中的应用。 其中, 优选 所述液晶显示装置为 TN、 ADS, FFS 或 IPS 显示器。 本发明所述液晶组合物具有低粘度、 高电阻率、 良好的低温互溶性、 快的响应速度以及优异的透过率特性, 可用于多种显示模 式的快响应液晶显示。 液晶显示器受限制于液晶的温度范围, 液晶只在液晶相范围内表现 出显示效果, 而且低温时液晶的粘度成指数增加, 低温响应速度是液晶显示其的硬伤, 所 以显示效果会大大降低。 本发明所述的液晶组合物克服了这些问题, 具有低粘度和良好的 低温性能和优异的透过率特性, 其在 TN、 IPS或 FFS模式显示器中的使用能明显改善液晶 显示器显示效果。 具体实施方式
以下实施例用于说明本发明, 但不用来限制本发明的范围。
本发明实施例中液晶组合物的制备均釆用如下 方法:
均匀液晶的制备釆用业内普遍使用的热溶解方 法,首先用天平按重量百分比称量液晶 化合物, 其中称量加入顺序无特定要求, 通常以液晶化合物熔点由高到低的顺序依次称 量 混合, 在 60-100°C下加热搅拌使得各组分熔解均匀, 再经过滤、 旋蒸, 最后封装即得目标 样品。
除非另有说明, 上下文中百分比为重量百分比, 所有的温度以摄氏度给出。 使用下述 缩写:
△n为光学各向异性( 20 °C ), Δε为介电各向异性( 25 °C , 1000Hz ), γΐ为体积粘度( mPa-s,
25 °C ), Cp为液晶组合物的清亮点(°C )。 为了便于表示, 以下实施例中, 液晶化合物中基 团结构用表 0所示代码表示:
表 1 : 液晶化合物的基团结构代码
A 2, 5-四氢吡喃
D 2,6-二氧 -1,4-双氧杂环
-0- 0 氧取代基
-F F 氟取代基
-OCH 2 CH 2 F 02F 2-氟乙氧基
-OCH2CH2CH2F 03F 3-氟丙氧基
-OCF3 OCF3 三氟甲氧基
-OCF2H OCF2H 二氟甲氧基
-CF 3 CF3 三氟甲基
-CI CI ¾
CH 2 CH 2 2 乙基桥键
-CF 2 0- Q 二氟甲氧基桥键
-OCHF2 OCHF2 二氟甲氧基
-CH=CH- V 烯基
(^C T 炔基 以如下结构为例:
该结构, 则表示为 CDUQU-3.03F。
该结构则表示为 CCPU-5.F。
以下实施例中配比为重量百分比的液晶化合物 并以本发明中所述方法配制液 物, 具体配比及所得的液晶组合物的性能参数见以 下表
实施例 1:
表 2 实施例 1的液晶组合物中各组分的重量百分比及性能 数 PUQU-3.02F 6 γΐ (mPa-s) 65.0
PUQU-3.03F 6 Cp(°C) 75
PUQU-5.02F 6
PUQU-5.03F 5
PGUQU-3.03F 6
CCP-V. l 4
CCP-V2.1 3
CC-3.V 40
CC-3.V1 3
PGP-2.3 5
PGP-2.4 5
PGP-3.5 5
该组合物具有低的粘度, 适用于快响应液晶显示装置。
实施例 2
表 3 实施例 2的液晶组合物中各组分的重量百分比及性能 数
该组合物具有较高的介电各向异性、 低的粘度。 适用于快响应低电压驱动的液晶显示
CPU-3.02F 5 △n 0.100
CPU-3.03F 4 Δε +5.6
PUQU-3.02F 5 γΐ (mPa-s) 78
PUQU-3.03F 5 Cp(°C) 93.0
PUQU-5.02F 5
PUQU-5.03F 5
PGUQU-3.03F 3
DUQU-4.03F 3
DPUQU-4.03F 3
CCP-V.l 12
CCP-V2.1 6
CC-3.V 30
CC-3.V1 5
CC-3.2V1 5
CPPC-3.3 4
该组合物具有较高的介电各向异性、 低的粘度。 适用于快响应低电压驱动的液晶显示
CCP-V. l 6
CC-3.V 33
CC-3.V1 3
CCP-3.0CF3 3
该组合物具有高的介电各向异性。 适用于低电压驱动的液晶显示装置。
该组合物具有高的介电各向异性。 适用于低电压驱动的液晶显示装置。
CGU-3.F 11
CGPC-3.3 3
CCPU-2.F 3
CCPU-3.F 8
CCPU-4.F 4
CCGU-3.F 6
该组合物具有高的介电各向异性。 适用于低电压驱动的液晶显示装置。
实施例 8
表 9实施例 8的液晶组合物中各组分的重量百分比及性能 数
CCPU-5.F 6
CCGU-3.F 5
PGUQU-5.F 6
CCQU-3.F 6
CCQU-5.F 4
实施例 9
表 10实施例 9的液晶组合物中各组分的重量百分比及性能 数
该组合物具有高的光学各向异性和低的旋转粘 度。 适用于快速响应的液晶显示装置。 实施例 10
表 11实施例 10的液晶组合物中各组分的重量百分比及性能 数
实施例 11 表 12实施例 11的液晶组合物中各组分的重量百分比及性能 数
实施例 12
表 13实施例 12的液晶组合物中各组分的重量百分比及性能 数
实施例 13 表 14 实施例 13的液晶组合物中各组分的重量百分比及性能 数
实施例 14
表 15实施例 14的液晶组合物中各组分的重量百分比及性能 数
实施例 15
表 16实施例 15的液晶组合物中各组分的重量百分比及性能 数
PGP-2.4 8
CPPC-3.3 3
CCPU-2.F 4
CCPU-3.F 5
CCGU-3.4 5
CCP-3.0CF3 5
CCP-5.0CF3 5
CCU-3.0CHF2 10
CUQU-3.F 10
PUQU-3.F 8
实施例 16
表 17实施例 16的液晶组合物中各组分的重量百分比及性能 数
实施例 17
表 18实施例 17的液晶组合物中各组分的重量百分比及性能 数
PP-1.2V 7
CCP-V.l 10
CCP-V2.1 10
PGP-2.3 7
实施例 18
表 19实施例 18的液晶组合物中各组分的重量百分比及性能 数
实施例 19 表 20实施例 19的液晶组合物中各组分的重量百分比及性能 数
实施例 20
表 21实施例 20的液晶组合物中各组分的重量百分比及性能 数
CCU-3.F 4
CGU-3.F 7
CCGU-3.F 7
PUQU-3.F 7
实施例 21
表 22实施例 21的液晶组合物中各组分的重量百分比及性能 数
实施例 22
表 23实施例 22的液晶组合物中各组分的重量百分比及性能 数
CCPU-4.F 3
实施例 23
表 24实施例 23的液晶组合物中各组分的重量百分比及性能 数
实施例 24 表 25实施例 24的液晶组合物中各组分的重量百分比及性能 数
该组合物具有相对高的清亮点, 使液晶器件的使用温度范围增加。 实施例 25
表 26实施例 25的液晶组合物中各组分的重量百分比及性能 数
CCP-V.l 9
CCP-3.0CF3 5
CPGU-3.0CF3 4
CCPU-2.F 4
PUQU-3.F 12
APUQU-3.F 14
该组合物具有非常高的介电各向异性。 适用于低电压驱动的液晶显示装置。 实施例 26
表 27实施例 26的液晶组合物中各组分的重量百分比及性能 数
该组合物具有相对高的清亮点, 使液晶器件的使用温度范围增加。
实施例 27
表 28实施例 27的液晶组合物中各组分的重量百分比及性能 数
CPGU-3.0CF3 4
CCPU-2.F 4
PUQU-3.F 12
APUQU-3.F 10
该组合物具有相对高的介电各向异性, 由于负性单体的添加在穿透度方面改善尤其 明显。
对比例 1
表 29未添加式 I的液晶组合物中各组分的重量百分比及性能 数
通过对比例 1和实施例 18比较,其他组分不变,仅用 PUQU-3.03F替代传统的 CCU-3.F 后观察, 加入式 I化合物后, 光学各向异性由 0.095增加到 0.102, 介电各向异性由 5.5增 加到 7.0, 其他性能基本维持不变。 从而使显示器的驱动电压降低, 响应速度加快。
对比例 2
表 30 用于 TFT模式的液晶组合物中各组分的重量百分比及 性能参数
本发明实施例与对比例 2常用的 TFT模式的液晶组合物比较, 本发明组合物的介电 各向异性明显高于对比例 2, 而本发明的粘度 γΐ明显低于对比例 2, 从而可以降低体系的 驱动电压和粘度, 降低功耗, 提高响应速度。
由以上实施例可得出本发明是基于提供特别是 用于这类的 TN、 ADS, FFS 或 IPS 显 示器的介质的任务。 特别地, 液晶介质应当具有快的响应时间和低旋转粘度 , 同时具有高 的双折射。 此外, 液晶介质应当具有高的清亮点、 适宜介电各向异性。
此外, 除特殊说明外(通式 I部分化合物), 本发明所述液晶组合物所使用的各液晶化 合物均为已知物质, 其结构及其获取途径 (如巿售或合成)均为本领域技术人员所掌握 , 此处因篇幅所限, 仅列举部分化合物的制备过程, 其他不再赘述。
实施例 28:
1L 三口瓶中加入 137g 3,5,2'-三氟 -4"-丙基 -[1,1';4',1"]三联苯 -4-甲酸 (化合物 1 )、 47mLl,3-丙二硫醇、 42mL三氟甲基磺酸、 145mL 甲苯和 145mL异辛垸, 一侧口安装分 水器, 升温至回流, 反应 6小时, 缓慢冷却 0°C , 抽滤, 得到固体。 干燥后进行下一步投 料。
2 ) 4-{[3,5-二氟 -4-(3-氟丙氧基) -苯氧基]-二氟甲基 }-3,5-二氟 -4'-丙基联苯(化合物 3 )的合 成
12 2L三口瓶中加入 200mL 二氯甲垸、 39mL三乙胺和 57.7g3,5-二氟 -4-(3-氟丙氧基) -苯 酚(化合物 2 ), 降温至 20°C , 加入由 142g三氟甲基磺酸鎗盐 (化合物 11 )和 400mL 二 氯甲垸组成的溶液, 搅拌 1小时。 控温 -75 °C以下, 滴加 77g氟化氢三乙胺, 继续搅拌 1 小时。 控温 -75 °C以下, 由 15mL漠素和 30mL 二氯甲垸组成的溶液, 回温至 -10°C后进行 后处理。 10L桶中, 加入 1L水, 开动搅拌, 倒入反应液, 搅拌分钟, 缓慢加入碳酸氢纳 固体(产生大量气体) 至溶液 PH近中性, 静置分液, 水相用 500ml二氯甲垸提取一次, 合并有机相, 70°C旋干溶剂得固体, 用 2倍乙醇和 1倍甲苯重结晶三次, 抽滤晾干白色 固体。 理论产量: 139.2g, 实际产量: 144.1g, 收率 82.0%
气相纯度 (GC ) 99.9%,
熔点: 80.2°C , 清亮点: 170.2°C
Δη为 0.200,
Δε为 21.0,
γΐ 为 245mPa-s。
质谱分析碎片: 173、 346、 375、 580 (分子离子峰);
H- MR 核 磁 谱 图 ( CDC13,300mhZ ) : 5H:0.90-2.60(m,9H), 3.90-4.10(m,4H), 6.10-7.30(m, l lH)。
依据实施例 28的技术方案, 简单更换含有相应基团的原料可合成以下化合 物, 具体 别限定:
44 虽然, 上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本 发明作了详尽的描述, 但在本发 明基础上, 可以对之作一些修改或改进, 这对本领域技术人员而言是显而易见的。 因此, 在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改 或改进, 均属于本发明要求保护的范围。 工业实用性
本发明提供了一种液晶组合物, 该液晶组合物具有低粘度、 高电阻率、 良好的低温互 溶性、 快的响应速度以及优异的透过率特性, 可用于多种显示模式的快响应液晶显示。 液 晶显示器受限制于液晶的温度范围, 液晶只在液晶相范围内表现出显示效果, 而且低温时 液晶的粘度成指数增加, 低温响应速度是液晶显示器的硬伤, 所以显示效果会大大降低。 本发明所述的液晶组合物克服了这些问题,具 有低粘度和良好的低温性能和优异的透过率 特性, 其在 TN、 IPS或 FFS模式显示器中的使用能明显改善液晶显示器 显示效果, 具有良 好的工业实用性。
Next Patent: NEW PLANT PLANTING AUXILIARY APPARATUS