含有環丙基的液晶化合物以及液晶混合物的制作方法
【專利說明】含有環丙基的液晶化合物W及液晶混合物
[0001]本申請是申請人于2014年12月12日提交的申請號為201410764634. 4,原申請名 稱為"含有環丙基的液晶化合物W及液晶混合物"的發明專利申請的分案申請，通過引用其 部分內容結合到本申請。
技術領域
[0002] 本發明屬于液晶化合物及應用領域，具體設及含有環丙基的液晶化合物W及液晶 混合物。
【背景技術】
[0003] 自1888年奧地利科學家萊尼茨爾第一次合成出來了液晶W來，液晶產業真正的 發展是近30多年的事，由于液晶顯示材料具有明顯的優點，如驅動電壓低、功耗微小、可靠 性高、顯示信息量大、彩色顯示、無閃爍、可W實現平板顯示等，液晶單體和液晶顯示都經歷 了巨大的的發展，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、橋鍵和環的特征進行分類，主要有聯苯液晶、苯基環己燒液晶、 醋類液晶、烘類、二氣甲氧橋類、乙燒類及雜環類等。液晶顯示也從30年前的黑白小屏幕的 TN、STN發展到現在彩色大屏幕的TN-TFT、VA-TFT、IPS-TFT、PDLC等。
[0004]主要的新型液晶顯示方式有光學補償彎曲模式（OCB)、共面轉變液晶顯示（IPS)、垂直取向模式（VA)、軸對稱微結構液晶顯示（ASM)、多疇扭曲液晶顯示等。
[0005]各種顯示方式液晶盒的設計不同、驅動方式不同，液晶分子指向矢和玻璃基板方 向不同，光學補償彎曲模式（OCB)、共面轉變液晶顯示（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)、軸對稱微結構液晶顯示（ASM)在無電場狀態下液晶分 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是負的。
[0007] 垂直取向模式（VA)所有液晶分子在零場時和玻璃基板方向垂直，與垂直入射光 線平行。當偏振片正交時，會顯示良好的暗態，所W該類器件有良好的對比度，用到液晶的 介電各向異性（AO必須是負的。液晶的光學各向異性（An)、液晶盒的厚度（d)、入射 光的波長（A)幾乎影響不到對比度。垂直取向模式（VA)的響應時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器件主要產生的是液晶分子的彎曲形變，ECB產 生的是液晶分子的展曲形變，而扭曲顯示產生的是液晶分子的扭曲形變，其響應時間也分 別與彎曲、展曲、扭曲彈性常數成反比，由于大部分的液晶在通常的情況下液晶的彎曲彈性 常數大于展曲彈性常數，展曲彈性常數又大于扭曲彈性常數，運也是VA器件響應時間較快 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，運得W使液晶化合物及顯示器件的性能仍在不斷的向前發展。
[0009]環丙基結構應用于液晶化合物也有文獻報道，但是文獻中的化合物性能上缺陷較 大，例如結構穩定性差、粘度很大、合成難度大等，因而至今沒有得到實際應用。

【發明內容】

[0010] 令人驚奇的是，具有式I結構特征的含有環丙基的液晶化合物不僅具有正的或負 的介電各向異性（A〇,適合的光學各向異性（An)、較高的清亮點（CP)、突出的與其他 液晶的低溫互溶性、低的旋轉粘度（丫1)、而且同時具有良好的對紫外線的穩定性、對高溫 的穩定性，可W應用于各種類型的液晶組合物的調配，因而具有廣泛的、良好的應用價值。
[0011] 本發明公開了式I所示液晶化合物
[0012]
[001引其中，R表示H或碳原子數為1-5的烷基；
[0014] m、e、n各自獨立地表示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、碳原子數為1-5的烷基、碳原子數為1-5的烷氧基、 碳原子數為2-5的締氧基、碳原子數為2-5的締基或碳原子數為2-5的氣代締氧基；
[0017]
各自獨立地表示亞苯基、氣取代的亞苯 基、亞環己基或亞環己基中一個或兩個不相連的CHz被0取代所形成的基團中的一個或多 個基團，優選所述
中至少有一個表示
[0018] 作為優選，所述n表示1或2時，所述
表示亞苯基或氣取代的亞苯基； 所述n表示0時，所述
表示亞環己基或亞環己基中一個或兩個不相連的CHz被
0取代所形成的基團。
[0019] 純凈的式I所示化合物是無色的，根據R、 Z、X、m、n的不同，而具有不同的性能。可W用于調配正性或負性的液晶混合物，用于多種 模式的顯示器件，比如0CB、TN、STN、正性或負性IPS、正性或負性FFS、PVA、MVA、PSVA、UN2A 等，因此具有較寬應用范圍。
[0020] 可W用作液晶混合物的基礎材料，也有可能會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材料當中，例如來改進液晶混合物的介電各向異性Ae或/和旋轉 粘度丫1或/和闊值電壓Vth或/和低溫下的對比度或/和光學各向異性An或/和清亮 點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優選各自獨立地表示I或2， (巧各自獨立地表示F或H，Xi表示碳原子數為1-5的烷基、碳原子數為1-5的烷氧基、碳原 子數為2-5的締基或碳原子數為2-5的締基，Xi優選各自獨立地表示碳原子數為1-5的燒 基或碳原子數為1-5的烷氧基。
[0025] 通式III1-III5的化合物具有較大的負的介電各向異性（AO、范圍較為寬泛的 光學各向異性（An)、良好的與其他液晶的低溫互溶性、低的旋轉粘度（丫1)、較高的清亮 點（CP)、而且具有良好的對紫外線的穩定性、對高溫的穩定性。
[0026] 通式IIII-III12的具有負介電各向異性（AO化合物，可W用于調配正的、負的 負介電各向異性（AO組合物，尤其適用調配具有負的負介電各向異性（AO組合物，
Z、X、m、n的不同，當各種變量都傾向于
[0027]
[002引分子短軸方向大的或小的極化時，介電各向異性（AO的值可W實現在0至-10 之間的范圍；各種不同結構的液晶分子共輛程度的不同，光學各向異性（An)可W實現 0. 05-0. 40之間的取值范圍；m+n= 2時，清亮點可W實現0-100°C，m+n> 2時，100°CW上 甚至200°C的清亮點；通式IIII-III12的化合物具備上述特征的同時，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優選式VI 1- VI 7所示化合物
[0030] 其中，R各自獨立地表示H或碳原子數為1-5的烷基；
[0031]X各自獨立地表示表示F、Cl、0CF3、CF3、CN、H、碳原子數為l-5的烷基、碳原子數為 1-5的烷氧基、碳原子數為2-5的締氧基、碳原子數為2-5的締基或碳原子數為2-5的氣代 締氧基；
[0032](巧各自獨立地表示F或H。
[0033] 本發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各自獨立地表示碳原子數為1-6的烷基或碳原子數為2-6 的鏈締基；
[0037]Rs表示H、F、碳原子數為2-6的締氧基或氣取代的碳原子數為2-6的締氧基；
[003引
表示1,4-亞環己基、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](巧各自獨立地表示H或F。
[0041] 所述組分A、組分B和組分C的質量比優選為1-40 :5-50 :5-80。更優選10-35 : 15-45 ：25-75〇
[0042] 所述一種或多種式W所示化合物優選為如下結構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量份數優選為5-55,更優選20-45,由于 具有較低的旋轉粘度（丫 1)，用于液晶組合物可W降低液晶組合物的旋轉粘度（丫 1)，液晶 組合物的旋轉粘度（丫 1)隨著所述式VE所示化合物的添加量的加大而下降，但是同時也會 影響到其他參數。
[0046] 所述一種或多種式W所示化合物優選為如下式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各自獨立地表示碳原子數為1-6的烷基或碳原子 數為2-6的鏈締基。
[0050] 本發明液晶組合物由多種化合物調配而成，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，在混合物體系中所起到的作用也會不同，配方工程 師可W通過優選不同的單體、優化不同單體的比例，來調節混合液晶的各種性能參數比如 介電各向異性（A〇、光學各向異性（An)、向列相的溫寬范圍（結晶點、清亮點CP)、低 的旋轉粘度（丫 1)、彈性常數化)、低溫性能、透過率等參數來適應顯示器件的要求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] 本發明設及的液晶混合物具有較寬的介電各向異性（AO范圍，可W實現2-20 之間的數值、適合