含2甲基3,4,5三氟苯液晶化合物的液晶组合物及其应用.pdf

本发明涉及一种液晶组合物，特别涉及一种含2-甲基-3,4,5-三氟苯液晶化合物的液晶组合物及其应用。本发明的液晶组合物，按重量份，包括1～30份一种或多种通式I所代表的化合物，10～70份一种或多种通式II所代表的化合物，1～35份一种或多种通式III所代表的化合物，通式I所代表的化合物为含有2-甲基-3,4,5-三氟苯与二氟甲氧基桥键相连的化合物，通式II所代表的化合物为双环结构，通式III所代表的化合物为氟代三联苯结构。本发明提供的液晶组合物是一种向列相液晶组合物，具有低的旋转粘度和大的弹性常数，响应速度快。特别适用于快响应的TFT型液晶显示中。

权利要求书
1.  一种含2-甲基-3,4,5-三氟苯液晶化合物的液晶组合物，其特征在于，按重量份，包括1～30份一种或多种通式I所代表的化合物，10～70份一种或多种通式II所代表的化合物，1～35份一种或多种通式III所代表的化合物，

其中，R1、R2、R3、R4各自独立地代表C1～C12的直链烷基、一个或多个不相邻的CH2被O、S、CH＝CH取代的C1～C12的直链烷基；
A1、A2、A3各自独立地代表：

A4、A5各自独立地代表反式1,4-环己基或1,4-亚苯基；
n独立地代表0或1。

2.  根据权利要求1所述的含2-甲基-3,4,5-三氟苯液晶化合物的液晶组合物，其特征在于，还包括0～30份一种或多种通式IV所代表的化合物，

R5、R6各自独立地代表C1～C12的直链烷基、一个或多个不相邻的CH2被O、CH＝CH取代的C1～C12的直链烷基；
A6选自以下结构中的一种：


3.  根据权利要求1或2所述的含2-甲基-3,4,5-三氟苯液晶化合物的液晶组合物，其特征在于，按重量份，包括3-30份一种或多种通式I所代表的化合物，10-70份一种或多种通式II所代表的化合物，3-13份一种或多种通式III所代表的化合物，0-30份一种或多种通式IV所代表的化合物。

4.  根据权利要求1或2所述的含2-甲基-3,4,5-三氟苯液晶化合物的液晶组合物，其特征在于，按重量份，包括3-30份一种或多种通式I所代表的化合物，20-70份一种或多种通式II所代表的化合物，14-30份一种或多种通式III所代表的化合物，0-20份一种或多种通式IV所代表的化合物。

5.  根据权利要求1或2所述的含2-甲基-3,4,5-三氟苯液晶化合物的液晶组合物，其特征在于，还包括0～60份一种或多种通式V～通式IX所代表的化合物，

其中，R9独立地代表C1～C12的直链烷基、一个或多个不相邻的CH2被CH＝CH取代的C1～C12的直链烷基；R7、R8、R10～R12各自独立地代表C1～C12的直链烷基；L1～L8各自独立地代表H或F；X1～X4各自独立地代表F、CF3、OCF2H或OCF3；A7、 A8各自独立地选自以下结构：


6.  根据权利要求5所述的含2-甲基-3,4,5-三氟苯液晶化合物的液晶组合物，其特征在于，按重量份，包括5～25份一种或多种通式I所代表的化合物，17～62份一种或多种通式II所代表的化合物，3～13份一种或多种通式III所代表的化合物，0～24份一种或多种通式IV所代表的化合物，0～56份一种或多种通式V～通式IX所代表的化合物。

7.  根据权利要求5所述的含2-甲基-3,4,5-三氟苯液晶化合物的液晶组合物，其特征在于，按重量份，包括4～24份一种或多种通式I所代表的化合物，22～61份一种或多种通式II所代表的化合物，14～26份一种或多种通式III所代表的化合物，0～7份一种或多种通式IV所代表的化合物，5～31份一种或多种通式V～通式IX所代表的化合物。

8.  根据权利要求1-7任一项所述的含2-甲基-3,4,5-三氟苯液晶化合物的液晶组合物，其特征在于，通式I所代表的化合物选自式I-A～式I-U所代表的化合物的一种或几种：



其中，R1独立地代表C1～C7的直链烷基。

9.  根据权利要求1-7任一项所述的含2-甲基-3,4,5-三氟苯液晶化合物的液晶组合物，其特征在于，通式I所代表的化合物选自式I-A-1～式I-U-4所代表的化合物的一种或几种：










10.  权利要求1-9任一项所述的含2-甲基-3,4,5-三氟苯液晶化合物的液晶组合物在TFT型液晶显示中的应用。

说明书含2-甲基-3,4,5-三氟苯液晶化合物的液晶组合物及其应用
技术领域
本发明涉及一种液晶组合物，特别涉及一种含2-甲基-3,4,5-三氟苯液晶化合物的液晶组合物及其应用。
背景技术
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，向列型液晶化合物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。
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)方式被重新采用。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(金属氧化物半导体)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，LCD产品技术已经成熟，成功地解决了视角、分辨率、色饱和度和亮度等技术难题，其显示性能已经接近或超过CRT显示器。大尺寸和中小尺寸LCD在各自的领域已逐渐占据平板显示器的主流地位。但是受液晶材料本身的制约(粘度高)，致使响应时间成为影响高性能显示器的主要因素。
具体而言，液晶的响应时间受限于液晶的旋转粘度γ1以及弹性常数，降低液晶组合物的旋转粘度和提升弹性常数对于减少液晶显示器的响应时间，加快液晶显示器的响应速度有着显著的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种含2-甲基-3,4,5-三氟苯液晶化合物的液晶组合物，该液晶组合物具有低的旋转粘度和大的弹性系数，因而具有快的响应时间。
为达到上述目的，具体采用如下的技术方案：
一种含2-甲基-3,4,5-三氟苯液晶化合物的液晶组合物，按重量份，包括1～30份一种或多种通式I所代表的化合物，10～70份一种或多种通式II所代表的化合物，1～35份一种或多种通式III所代表的化合物，

其中，R1、R2、R3、R4各自独立地代表C1～C12的直链烷基、一个或多个不相邻的CH2被O、S、CH＝CH取代的C1～C12的直链烷基；
A1、A2、A3各自独立地代表：

A4、A5各自独立地代表反式1,4-环己基或1,4-亚苯基；
n独立地代表0或1。
本发明提供的液晶组合物具有低的旋转粘度和大的弹性常数，表现为具有较短的响应时间，从而可以有效解决液晶显示器响应速度慢的问题。
本发明的液晶组合物，还可以包括0-30份一种或多种通式IV所代表的化合物，优选为包括1～30份一种或多种通式IV所代表的化合物，

R5、R6各自独立地代表C1～C12的直链烷基、一个或多个不相邻的CH2被O、CH＝CH取代的C1～C12的直链烷基；
A6选自以下结构中的一种：

作为本发明的具体实施方式，本发明的液晶组合物，按重量份，包括3-30份一种或多种通式I所代表的化合物，10-70份一种或多种通式II所代表的化合物，3-13份一种或多种通式III所代表的化合物，0-30份一种或多种通式IV所代表的化合物；优选地，包括3-30份一种或多种通式I所代表的化合物，10-70份一种或多种通式II所代表的化合物，3-13份一种或多种通式III所代表的化合物，10-30份一 种或多种通式IV所代表的化合物。
作为本发明的具体实施方式包括3-30份一种或多种通式I所代表的化合物，20-70份一种或多种通式II所代表的化合物，14-30份一种或多种通式III所代表的化合物，0-20份一种或多种通式IV所代表的化合物；优选地，包括3-30份一种或多种通式I所代表的化合物，20-70份一种或多种通式II所代表的化合物，14-30份一种或多种通式III所代表的化合物，5-15份一种或多种通式IV所代表的化合物。
为了实现液晶组合物所需要的清亮点及其他性能，本发明的液晶组合物，还可以包含0～60份一种或多种通式V～通式IX所代表的化合物，优选为2～56份一种或多种通式V～通式IX所代表的化合物，

其中，R9独立地代表C1～C12的直链烷基、一个或多个不相邻的CH2被CH＝CH取代的C1～C12的直链烷基；R7、R8、R10～R12各自独立地代表C1～C12的直链烷基；L1～L8各自独立地代表H或F；X1～X4各自独立地代表F、CF3、OCF2H或OCF3；A7、A8各自独立地选自以下结构：

作为本发明的具体实施方式，本发明的液晶组合物，按重量份，由5～25份一种或多种通式I所代表的化合物，17～62份一种或多种通式II所代表的化合物，3～13 份一种或多种通式III所代表的化合物，0～24份一种或多种通式IV所代表的化合物，0～56份一种或多种通式V～通式IX所代表的化合物；优选地，本发明的液晶组合物，按重量份，由5～25份一种或多种通式I所代表的化合物，17～62份一种或多种通式II所代表的化合物，3～13份一种或多种通式III所代表的化合物，10～24份一种或多种通式IV所代表的化合物，2～56份一种或多种通式V～通式IX所代表的化合物。
作为本发明的具体实施方式，本发明的液晶组合物，包括4～24份一种或多种通式I所代表的化合物，22～61份一种或多种通式II所代表的化合物，14～26份一种或多种通式III所代表的化合物，0～7份一种或多种通式IV所代表的化合物，5～31份一种或多种通式V～通式IX所代表的化合物。
本发明提供的通式I所代表的化合物为含有2-甲基-3,4,5-三氟苯结构与二氟甲氧基桥键的极性化合物，该结构具有大的介电各向异性。
具体的，通式I所代表的化合物选自式I-A～式I-U所代表的化合物的一种或几种：


其中，R1独立地代表C1～C7的直链烷基。 
优选地，通式I所代表的化合物选自式I-A-1～式I-U-4所代表的化合物的一种或几种：






优选地，通式I所代表的化合物选自式I-P-1、I-U-1、I-L-2、I-S-3、I-M-2、I-G-2、I-A-2、I-D-2、I-U-2、I-U-3中的一种或几种。
本发明提供的通式II所代表的化合物为双环结构，具体的，所述通式II所代表的化合物选自如下化合物的一种或几种：

其中，R2独立地代表C1～C7的直链烷基；R3独立地代表C1～C7的直链烷基、直链烷氧基或C2～C7的直链烯基。 
优选的，通式II所代表的化合物选自式II-A-1～式II-C-24所代表的化合物的一种或几种：




优选地，通式II所代表的化合物选自式II-A-1、II-A-2、II-A-4、II-A-9、II-C-4、 II-C-16中的一种或几种。
本发明提供的通式III所代表的化合物为氟代三联苯结构，具体的，所述通式III所代表的化合物选自如下化合物的一种或几种：

其中R4独立地代表C2～C7的直链烷基，K独立地代表H或CH3。
优选地，通式III所代表的化合物选自式III-A-1～式III-B-2中的一种或多种：

具体的，通式IV所代表的化合物选自式IV-A～式IV-C化合物的一种或几种：

其中，R5独立地代表C2～C10的直链烷基或直链烯基；R6独立地代表C1～C8的直链烷基。 
优选地，通式IV所代表化合物选自式IV-A-1～式IV-C-20中的一种或几种：





优选地，通式IV所代表的化合物选自式IV-A-1、IV-A-2、IV-A-5、IV-A-8、IV-B-3中的一种或几种。
具体的，通式V～通式IX的化合物选自以下结构中的一种或多种：




其中，R9独立地代表C2～C7的直链烷基或直链烯基；R7、R8、R10～R12各自独立地代表C2～C7的直链烷基；优选地，R9独立地代表C2～C5的直链烷基或直链烯基；R7、R8、R10～R12各自独立地代表C2～C5的直链烷基。 
本发明所提供的液晶组合物中通式I所代表的化合物为含有2-甲基-3,4,5-三氟苯与二氟甲氧基桥键相连的化合物，此类化合物具有强的极性和良好的互溶性，第二位引入甲基后可有效改善该类化合物的互溶性，令人惊奇的是，本发明所提供的第I类化合物与不含甲基的化合物相比，其互溶性改善的幅度在30％以上，更有利于改善混合液晶的低温互溶性；通式II所代表的化合物为双环结构，具有低的旋转粘度和优良的互溶性，是快响应液晶显示必不可少的组分，通式III所代表的化合物为氟代三联苯结构，具有大的光学各向异性和较强的极性；通式IV所代表的化合物为非极性三环化合物，该类单体具有高的清亮点和大的弹性常数，有利于提高液晶组合物的弹性常数；通式V～通式IX所代表的化合物主要用于调配液晶组合物的清亮点以及光学各向异性等参数。
本发明所述液晶组合物的制备方法无特殊限制，可采用常规方法将两种或多种化合物混合进行生产，或者本发明所述液晶组合物可按照常规的方法制备。
本发明提供的液晶组合物是一种向列相液晶组合物，具有低的旋转粘度和大的弹性常数，响应速度快。特别适用于快响应的TFT型液晶显示中。
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。
除非另有说明，本发明中百分比为重量百分比；温度单位为摄氏度；△n代表光学各向异性(25℃)；△ε代表介电各向异性(25℃，1000Hz)；V10代表阈值电压，是在相对透过率改变10％时的特征电压(V，25℃)；γ1代表旋转粘度(mPa.s，25℃)；Cp代表液晶组合物的清亮点(℃)；K11、K22、K33分别代表展曲、扭曲和弯曲弹性常数(pN，25℃)。
以下各实施例中，液晶化合物中基团结构用表1所示代码表示。
表1：液晶化合物的基团结构代码


以如下化合物结构为例：

表示为：4CDUQKF

表示为：5CCPUF
以下各实施例中，液晶组合物的制备均采用热溶解方法，包括以下步骤：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℃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。
实施例1
表2：液晶组合物中各组分的重量份及性能参数

实施例2
表3：液晶组合物中各组分的重量份及性能参数

实施例3
表4：液晶组合物中各组分的重量份及性能参数

实施例4
表5：液晶组合物中各组分的重量份及性能参数

实施例5
表6：液晶组合物中各组分的重量份及性能参数

实施例6
表7：液晶组合物中各组分的重量份及性能参数


实施例7
表8：液晶组合物中各组分的重量份及性能参数

实施例8
表9：液晶组合物中各组分的重量份及性能参数

实施例9
表10：液晶组合物中各组分的重量份及性能参数


实施例10
表11：液晶组合物中各组分的重量份及性能参数

实施例11
表12：液晶组合物中各组分的重量份及性能参数

实施例12
表13：液晶组合物中各组分的重量份及性能参数

实施例13
表14：液晶组合物中各组分的重量份及性能参数

对比例1
表15：液晶组合物中各组分的重量份及性能参数

将实施例1与对比例1所得液晶组合物的各性能参数值进行汇总比较，参见表16。
表16：液晶组合物的性能参数比较
  △n △ε Cp γ1 K11K22K33实施例1 0.098 +2.8 80 49 13.8 6.9 15.2
对比例1 0.097 +2.5 78 53 13.8 6.9 14.6
经比较可知：与对比例1相比，实施例1提供的液晶组合物具有低的旋转粘度，即具有更快的的响应时间。
对比例2
表17：液晶组合物中各组分的重量份及性能参数

将实施例11与对比例2所得液晶组合物的各性能参数值进行汇总比较，参见表18。
表18：液晶组合物的性能参数比较
  △n △ε Cp γ1 K11K22K33实施例11 0.101 +6.0 92 65 12.5 6.3 16.5 对比例2 0.100 +5.6 90 90 12.8 6.5 16.2
经比较可知：与对比例2相比，实施例11提供的液晶组合物旋转粘度低，因此拥有更短的响应时间和更快的响应速度。
由以上实施例可知，本发明所提供的液晶组合物同时含有2-甲基-3,4,5-三氟苯与二氟甲氧基桥键相连的化合物和氟代三联苯类化合物，具有低粘度、高电阻率、适合的光学各向异性、良好的低温互溶性、大的弹性常数以及优异的光稳定性和热稳定性，可降低液晶显示器的响应时间，从而解决液晶显示器响应速度慢的问题。
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。