本發(fā)明屬于液晶化合物及應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種液晶化合物及包含該化合物的液晶顯示元件。
背景技術(shù)：
液晶的光學(xué)性能能夠通過施加的電壓來改變，因此此物質(zhì)主要用作顯示設(shè)備中的電介質(zhì)。在液晶顯示技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中，技術(shù)人員所熟知的以液晶為基礎(chǔ)的電光學(xué)設(shè)備是以各種效應(yīng)為基礎(chǔ)的。此類設(shè)備的模式主要包括動(dòng)態(tài)散射模式，dap(校直排列相的變形)模式，賓/主模式，具有扭曲向列結(jié)構(gòu)的tn模式，stn(超扭曲向列)模式，sbe(超雙折射效應(yīng))模式，omi(光學(xué)模式干涉)模式和ocb(光學(xué)補(bǔ)償彎曲)模式。
在tft有源矩陣的系統(tǒng)中，主要有tn(twistednematic，扭曲向列結(jié)構(gòu))模式，ips(in-planeswitching，平面轉(zhuǎn)換)/ffs(fringefieldswitching，邊緣場(chǎng)開關(guān)技術(shù))模式和va(verticalalignment，垂直取向)模式等主要顯示模式。
對(duì)于薄膜晶體管技術(shù)(tft-lcd)應(yīng)用領(lǐng)域，經(jīng)過幾十年的積累發(fā)展，技術(shù)也逐漸成熟，但人們對(duì)顯示技術(shù)的要求也在不斷的提高，為了進(jìn)一步追求畫質(zhì)的優(yōu)越性，就要求液晶顯示器能夠?qū)崿F(xiàn)更快速響應(yīng)，顏色鮮艷，色域更寬；在節(jié)能方面，降低驅(qū)動(dòng)電壓以降低功耗等方面。液晶材料作為液晶顯示器重要的光電子材料之一，對(duì)改善液晶顯示器的性能發(fā)揮重要的作用。
液晶顯示器在進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示過程中，如液晶顯示器或是液晶電視，為了保證上一幅顯示的畫面在下一幅不再顯示，造成在畫面切換過程中出現(xiàn)殘影或是拖尾現(xiàn)象，就要求液晶顯示器具有很快的響應(yīng)速度，進(jìn)而要求液晶材料的旋轉(zhuǎn)粘度較低。另外，為了降低設(shè)備能耗，希望液晶的驅(qū)動(dòng)電壓盡可能低，所以提高液晶的介電各向異性△ε對(duì)混合液晶具有重要意義。
液晶材料必須具有良好的化學(xué)和熱穩(wěn)定性和對(duì)電場(chǎng)和電磁輻射的良好穩(wěn)定性。此外，液晶材料應(yīng)該具有低粘度和產(chǎn)生短的尋址時(shí)間，低的閾值電壓和在屏中的高對(duì)比度。液晶一般作為幾種組分的混合物來使用，重要的是這些組分彼此容易混溶。其它性能，如導(dǎo)電性、介電各向異性和光學(xué)各向異性，必須滿足取決于此類型和應(yīng)用領(lǐng)域的各種要求。例如，具有扭曲向列型結(jié)構(gòu)的模式的材料應(yīng)該具有正的介電各向異性和低的導(dǎo)電性。
四聯(lián)苯類結(jié)構(gòu)(cn200710180192.9)用于液晶組合物具有改善液晶在uv照射后的vhr作用，以改善顯示效果,然而由于溶解性不夠好，添加量有限，限制了其作用。
三聯(lián)苯類(cn1823151b)用于液晶組合物具有快的響應(yīng)速度，相當(dāng)高的折射率，用于光學(xué)顯示器件；三聯(lián)苯類結(jié)構(gòu)與二氟甲氧橋類結(jié)構(gòu)(201410560204.0)用于液晶組合物具有較快速響應(yīng)、較高折射率、較大介電各向異性等，以改善顯示效果；三聯(lián)苯類結(jié)構(gòu)與雙環(huán)類結(jié)構(gòu)(2014108118556.1)，用于液晶混合物具有較快的響應(yīng)速度、高k值、較好的低溫互溶性，以此來提升顯示的效果；然而隨著顯示水平的不斷提升，寬的器件使用范圍、更高的快速響應(yīng)被要求越來越高，以此通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，不斷研究發(fā)現(xiàn)環(huán)戊基類二氟甲氧橋、環(huán)丙基類二氟甲氧橋類與三聯(lián)苯類組合得到的液晶組合物具有更高的k值并達(dá)到較快的響應(yīng)速度，能有效的液晶面板的對(duì)比度，同時(shí)具有更好的低溫互溶性以及相對(duì)較高的清亮點(diǎn)。
液晶材料不僅要具備以上特點(diǎn)，同時(shí)液晶材料應(yīng)該具備寬的向列相溫度范圍，來滿足液晶面板廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，如常溫型顯示器件、高溫型顯示器件、低溫型顯示器件等。單體液晶材料性能的優(yōu)越，直接決定了混合液晶材料的性能優(yōu)越，同事單體液晶之間的相互組合對(duì)混晶性能的優(yōu)異程度也至關(guān)重要，因此開發(fā)一款綜合性能優(yōu)越的單體液晶材料以及綜合性能優(yōu)異的混晶材料是一件非常重要的事情。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一類包含有三聯(lián)苯結(jié)構(gòu)液晶、環(huán)烷基cf2o液晶組合物及包含該液晶組合物的液晶顯示元件或液晶顯示器，該液晶組合物具有較低的粘度，高的k值，可以實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，同時(shí)具有適中的介電各向異性δε、較大的光學(xué)各向異性δn、高的對(duì)熱和光的穩(wěn)定性，尤其適用于低盒厚液晶顯示面板。包含該液晶組合物的液晶顯示元件或液晶顯示器具有較寬的向列相溫度范圍、合適的雙折射率各向異性、非常高的電阻率、更好的抗紫外線性能、高電荷保持率以及低蒸汽壓、更好的低溫互溶性等性能。
本發(fā)明公開一種液晶組合物，所述液晶組合物含有一種或多種式ⅰ所示化合物、一種或多種式ⅱ所示化合物以及一種或多種式ⅲ的化合物
其中，l1至l2各自獨(dú)立地表示h或f；
x1表示f、cl、碳原子數(shù)為1-6的烷基、碳原子數(shù)為1-6的氟代烷基、碳原子數(shù)為2-6的烯基、碳原子數(shù)為2-6的氟代烯基、碳原子數(shù)為1-6的氟代烷氧基或碳原子數(shù)為2-6的氟代烯氧基中的任一基團(tuán)；
r1、r3、r4可以相同或不同，分別獨(dú)立地表示碳原子數(shù)為1-6的烷基、碳原子數(shù)為1-6的氟代烷基、碳原子數(shù)為2-6的烯基、碳原子數(shù)為2-6的氟代烯基、碳原子數(shù)為1-6的氟代烷氧基或碳原子數(shù)為2-6的氟代烯氧基中的任一基團(tuán)；
r2表示
n表示1或0；
環(huán)a1、a2、a3、a4、a5各自獨(dú)立地表示亞苯基、氟取代的亞苯基、亞環(huán)己基或亞環(huán)己基中一個(gè)或兩個(gè)不相連的ch2被o取代所形成的基團(tuán)中的一個(gè)或多個(gè)基團(tuán)。
式ⅰ化合物優(yōu)選ⅰ1-ⅰ6化合物：
式ⅰ化合物具有較大的折射率，同時(shí)具有中等的介電各向異性，多個(gè)不同烷基鏈和烯基鏈的式ⅰ化合物配合使用可以實(shí)現(xiàn)較大濃度的加入量，非常有利于增加液晶組合物的折射率。添加量?jī)?yōu)選2-40％(混合物的質(zhì)量百分比濃度)。非常適合用于ips模式的tv液晶面板的液晶的設(shè)計(jì)，也可以適合用于tn、ips模式mnt、nb面板用液晶的設(shè)計(jì)。
式ⅱ化合物優(yōu)選ⅱ1-ⅱ4化合物：
式ⅱ化合物具有很大的介電各向異性，一般在25左右，左端為環(huán)烷基，相對(duì)于正烷基鏈，與式ⅰ化合物、式ⅲ化合物組合使用，具有更高的清亮點(diǎn)，或更低的結(jié)晶溫度，即更寬的向列相溫度范圍，可以實(shí)現(xiàn)更寬的使用溫度范圍。添加量?jī)?yōu)選2-35％(混合物的質(zhì)量百分比濃度)。
式?；衔飪?yōu)選ⅲ1-ⅲ9化合物
式?；衔锞哂袃蓚€(gè)環(huán)結(jié)構(gòu)，粘度低，具有介電中性，添加式?；衔铮@著地降低混合液晶的粘度，提升響應(yīng)速度，添加量?jī)?yōu)選10-65％(混合物的質(zhì)量百分比濃度)。
本發(fā)明液晶組合物還可以添加組分a，組分a由式ⅳ1至ⅳ6所示化合物中的一種或多種組成
所述式ⅳ4、式ⅳ5中的r1各自獨(dú)立地表示碳原子數(shù)為1-6的烷基、碳原子數(shù)為1-6的氟代烷基、碳原子數(shù)為2-6的烯基、碳原子數(shù)為2-6的氟代烯基、碳原子數(shù)為1-6的氟代烷氧基或碳原子數(shù)為2-6的氟代烯氧基。
式ⅳ1至ⅳ6化合物具有很大的介電各向異性，一般在25左右，相對(duì)于式ⅱ化合物，清亮點(diǎn)較低，適量添加，有利于提高液晶的介電各向異性，降低驅(qū)動(dòng)電壓，根據(jù)不同顯示面板的需要，優(yōu)選添加量為5-35％(混合物的質(zhì)量百分比濃度)。
本發(fā)明液晶組合物還可以添加組分b，組分b由式ⅴ-1、ⅴ-2中的一種或多種組成
其中，r5、r6各自獨(dú)立地表示碳原子數(shù)為1-6的烷基、碳原子數(shù)為1-6的氟代烷基、碳原子數(shù)為2-6的烯基、碳原子數(shù)為2-6的氟代烯基、碳原子數(shù)為1-6的氟代烷氧基或碳原子數(shù)為2-6的氟代烯氧基中的任一基團(tuán)；
r7表示
環(huán)a6表示亞苯基或氟取代的亞苯基；
m表示1或0。
式ⅴ-1化合物優(yōu)選：
式ⅴ-1化合物具有較大的折射率，但是介電各向異性相對(duì)于式ⅰ化合物較小，多個(gè)不同烷基鏈的式ⅴ-1化合物配合使用可以實(shí)現(xiàn)較大濃度的加入量，非常有利于增加液晶組合物的折射率，可以作為式ⅰ化合物補(bǔ)充添加成分。添加量?jī)?yōu)選1-15％(混合物的質(zhì)量百分比濃度)。
式ⅴ-2化合物優(yōu)選：
式ⅴ-2化合物具有較大的折射率，但是介電各向異性相對(duì)于式ⅰ化合物較小，接近于0，多個(gè)不同烷基鏈的式ⅴ-2化合物配合使用可以實(shí)現(xiàn)較大濃度的加入量，非常有利于增加液晶組合物的折射率，可以作為式ⅰ化合物補(bǔ)充添加成分。添加量?jī)?yōu)選1-15％(混合物的質(zhì)量百分比濃度)。
本發(fā)明液晶組合物還可以添加組分c，組分c由式ⅵ所示化合物中的一種或多種組成
其中，r8表示環(huán)戊基、碳原子數(shù)為1-6的烷基、碳原子數(shù)為1-6的氟代烷基、碳原子數(shù)為2-6的烯烴、碳原子數(shù)為2-6的氟代烯烴、碳原子數(shù)為1-6的氟代烷氧基或碳原子數(shù)為2-6的氟代烯氧基中的任一基團(tuán)；
o表示2或3；
環(huán)a7表示亞苯基、氟取代的亞苯基、亞環(huán)己基或亞環(huán)己基中一個(gè)或兩個(gè)不相連的ch2被o取代所形成的基團(tuán)中的一個(gè)或多個(gè)基團(tuán)；
l3至l4各自獨(dú)立地表示h或f；
x2表示f、cl、碳原子數(shù)為1-6的烷基、碳原子數(shù)為1-6的氟代烷基、碳原子數(shù)為2-6的烯烴、碳原子數(shù)為2-6的氟代烯烴、碳原子數(shù)為1-6的氟代烷氧基或碳原子數(shù)為2-6的氟代烯氧基中的任一基團(tuán)。
組分c優(yōu)選自下列結(jié)構(gòu)式ⅵ1-ⅵ12中的一種或多種，
其中，r81、r82各自獨(dú)立地表示碳原子數(shù)為1-6的烷基、碳原子數(shù)為2-6的烯基；
(f)各自獨(dú)立地表示h或f。
組分c化合物具有高的清亮點(diǎn)、高的彈性常數(shù)、大的介電各向異性，可以用于綜合調(diào)節(jié)組合物液晶的折射率、清亮點(diǎn)、彈性常數(shù)、介電各向異性、粘度等參數(shù)。添加量?jī)?yōu)選1-50％(混合物的質(zhì)量百分比濃度)。
本發(fā)明液晶組合物還可以添加組分d，組分d由下列結(jié)構(gòu)式ⅶ和/或式ⅷ所示化合物中的一種或多種組成
r9、r10、r11可以相同或不同，分別獨(dú)立地選自碳原子數(shù)為1-6的烷基、碳原子數(shù)為1-6的烷氧基、碳原子數(shù)為1-6的氟代烷基、碳原子數(shù)為2-6的烯烴、碳原子數(shù)為2-6的氟代烯烴、碳原子數(shù)為1-6的氟代烷氧基或碳原子數(shù)為2-6的氟代烯氧基中的任一基團(tuán)；
p、q表示0、1或2；z1、z2表示單鍵、-ch2o-；
a8、a9各自獨(dú)立地表示亞苯基、氟取代的亞苯基、亞環(huán)己基或亞環(huán)己基中一個(gè)或兩個(gè)不相連的ch2被o取代所形成的基團(tuán)中的一個(gè)或多個(gè)基團(tuán)、亞環(huán)己烯基。
式ⅶ所示化合物優(yōu)選自下列結(jié)構(gòu)式ⅶ1-ⅶ7中的一種或多種
r91、r101、r111可以相同或不同，分別獨(dú)立地選自碳原子數(shù)為1-6的烷基。
組分d液晶單體具有很大的垂直介電各向異性，在正性液晶組合物中添加此類成分，將會(huì)提升混合液晶的垂直介電各向異性，有利于液晶穿透率的提升。添加量?jī)?yōu)選1-30％(混合物的質(zhì)量百分比濃度)。
本發(fā)明的液晶混合物非常適合用于低盒厚的ips模式的tv液晶面板的液晶的設(shè)計(jì)，也可以適合用于tn、ips、ffs模式mnt、nb、平板、手機(jī)、工控、車載類等面板用液晶的設(shè)計(jì)。
所述液晶組合物中，所述一種或多種式ⅰ所示化合物的總質(zhì)量百分比濃度優(yōu)選為2-40％，所述一種或多種式ⅱ所示化合物的總質(zhì)量百分比濃度優(yōu)選為2-35％，所述一種或多種式ⅲ所示化合物的總質(zhì)量百分比濃度優(yōu)選為10-65％，所述還可以添加的組分a一種或多種式ⅳ所示化合物的總質(zhì)量百分比濃度優(yōu)選為5-35％；所述還可以添加的組分b一種或多種式ⅴ-1、ⅴ-2所示化合物的總質(zhì)量百分比濃度優(yōu)選為2-25％；所述還可以添加的組分c一種或多種式ⅵ所示化合物的總質(zhì)量百分比濃度優(yōu)選為1-50％；所述還可以添加的組分d一種或多種式ⅶ所示化合物的總質(zhì)量百分比濃度優(yōu)選為1-30％；。
使用了本發(fā)明提供的液晶混合物的液晶顯示器件或電光學(xué)顯示器件也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。所述方法如無特別說明均為常規(guī)方法。所述原材料如無特別說明均能從公開商業(yè)途徑而得。
本說明書中的百分比為質(zhì)量百分比，溫度為攝氏度(℃)，其他符號(hào)的具體意義及測(cè)試條件如下：
cp表示液晶清亮點(diǎn)(℃)，dsc定量法測(cè)試；
s-n表示液晶的晶態(tài)到向列相的熔點(diǎn)(℃)；
δn表示光學(xué)各向異性，no為尋常光的折射率，ne為非尋常光的折射率，測(cè)試條件為25±2℃，589nm，阿貝折射儀測(cè)試；
δε表示介電各向異性，δε＝ε∥-ε⊥，其中，ε∥為平行于分子軸的介電常數(shù)，ε⊥為垂直于分子軸的介電常數(shù)，測(cè)試條件為25±0.5℃，20微米平行盒，instec:alct-ir1測(cè)試；
γ1(mpa·s,25℃)表示旋轉(zhuǎn)粘度，測(cè)試條件為25±0.5℃，20微米平行盒，instec:alct-ir1測(cè)試；
本發(fā)明申請(qǐng)實(shí)施例液晶單體結(jié)構(gòu)用代碼表示，液晶環(huán)結(jié)構(gòu)、端基、連接基團(tuán)的代碼表示方法見下表(一)、表(二)
表(一)：環(huán)結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)代碼
表(二)：端基與鏈接基團(tuán)的對(duì)應(yīng)代碼
實(shí)施例1、按下表中所列的各化合物及重量百分?jǐn)?shù)配制成本發(fā)明的液晶組合物，其填充于液晶顯示器兩基板間進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)如下表所示：
本實(shí)施例旋轉(zhuǎn)粘度小，液晶尤其適用于ips、ffs模式的快速響應(yīng)mnt、nb類顯示器。
實(shí)施例2、按下表中所列的各化合物及重量百分?jǐn)?shù)配制成本發(fā)明的液晶組合物，其填充于液晶顯示器兩基板間進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)如下表所示：
本實(shí)施例折射率大、介電常數(shù)大，液晶尤其適用于ips、ffs、tn模式的低盒厚、低電壓驅(qū)動(dòng)顯示器。
對(duì)比例1：
實(shí)施例3、按下表中所列的各化合物及重量百分?jǐn)?shù)配制成本發(fā)明的液晶組合物，其填充于液晶顯示器兩基板間進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)如下表所示：
本實(shí)施例介電各向異性較大，液晶尤其適用于ips、ffs模式mb顯示器。從實(shí)施例3與對(duì)比例1相比可以看出，使用環(huán)戊體系具有相對(duì)較高的清亮點(diǎn)有助于拓寬液晶器件的使用溫度范圍。
實(shí)施例4、按下表中所列的各化合物及重量百分?jǐn)?shù)配制成本發(fā)明的液晶組合物，其填充于液晶顯示器兩基板間進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)如下表所示：
本實(shí)施例清亮點(diǎn)較高、液晶相到近晶相溫度較低，液晶尤其適用于手機(jī)類、車載類顯示器。
對(duì)比例2：
通過實(shí)例4與對(duì)比例2可以看出，實(shí)施例4中使用了環(huán)戊基、環(huán)丙基類單體的混晶，液晶相可以在更低的溫度存在。
實(shí)施例5：
對(duì)比例3：
通過實(shí)施例5與對(duì)比例3可以看出，實(shí)施例5中使用i類單體的混晶，介電常數(shù)顯著增大，有助于顯示器件低壓驅(qū)動(dòng)。
實(shí)施例6：
對(duì)比例4：
通過實(shí)施例6與對(duì)比例4可以看出，實(shí)施例6中使用i類單體以及ii類單體開發(fā)的混晶，k值顯著增大，有助于有序度的提升，同時(shí)有助于改善液晶面板器件的顯示不良問題。
實(shí)施例7
本實(shí)施例ε⊥較大，液晶尤其適用于ips、ffs模式并能實(shí)現(xiàn)高顯示畫面的tv類產(chǎn)品。
實(shí)施例8：
本實(shí)施例ε⊥較大，液晶尤其適用于ips、ffs模式并能實(shí)現(xiàn)高顯示畫面的tv類產(chǎn)品。
實(shí)施例9：
實(shí)施例10
由以上實(shí)施例可以看出：本發(fā)明公開的液晶化合物不僅具有較大的介電各向異性、較大的折射率各向異性、較高的清亮點(diǎn)，更重要的是具有較好的低溫互溶性。適用于不同盒厚的tn，ips、ffs液晶顯示器。