负介电各向异性的液晶化合物及其液晶组合物和显示器件制造技术

本发明专利技术公开了一种通式I的具有负介电各向异性的液晶化合物以及其液晶组合物和液晶显示器件。本发明专利技术的通式I的化合物具有显著的负介电各向异性和大的光学各向异性，使得包含其的液晶显示组合物特别适合用于VA-TFT显示器或IPS或FFS型显示器中。与现有技术相比，包含本发明专利技术的通式I的液晶组合物在维持向列相范围在较宽的范围的前提下，均具有下列特性中的至少一种：较大介电各向异性绝对值、较大光学各向异性、较低的旋转黏度及较好的互溶性，能够满足VA模式、IPS模式或FFS模式类液晶显示器件的需求，使得包含其的液晶显示器件适用于VA、IPS或FFS显示元件中。IPS或FFS显示元件中。IPS或FFS显示元件中。IPS或FFS显示元件中。

【技术实现步骤摘要】
负介电各向异性的液晶化合物及其液晶组合物和显示器件


[0001]本专利技术涉及液晶显示领域，具体涉及具有负介电各向异性的液晶化合物、包含上述化合物的液晶组合物和液晶显示器件。

技术介绍

[0002]液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)因其体积小、重量轻、功耗低且显示质量优异而获得了飞速发展，特别是在便携式电子信息产品中获得广泛的应用。根据显示模式的类型，液晶显示器件可以分为PC(phase change，相变)、TN(twist nematic，扭曲向列)、STN(super twisted nematic，超扭曲向列)、ECB(electrically controlled birefringence，电控双折射)、OCB(optically compensated bend，光学补偿弯曲)、IPS(in-plane switching，共面转变)、FFS(fringe field switching，边缘场切换)、VA(vertical alignment，垂直配向)和PSA(polymer stable alignment，聚合物稳定配向)等类型。
[0003]液晶显示元件含有具有向列相的液晶组合物，该液晶组合物具有适当的特性。借由提高液晶组合物的特性，可获得具有良好特性的AM元件。将液晶组合物的特性和AM元件的特性的关联归纳于下表1中。基于市售的AM元件来对液晶组合物的特性进行进一步说明。向列相的温度范围与元件的工作温度范围相关联。向列相的优选的上限温度是大于等于70℃，且向列相的较佳的下限温度为约-10℃以下。液晶组合物的粘度与元件的响应时间相关联，为了使元件显示动态影像，较佳的是响应时间短。
[0004]表1.液晶组合物的特性与AM元件的特性
[0005]编号组合物的特性AM元件的特性1向列相的温度范围广可使用的温度范围广2粘度小响应时间短3光学各向异性适当对比度大4介电各向异性的绝对值大阈值电压低、消耗电力小、对比度大5比电阻大电压保持率大、对比度大6对紫外线及热稳定寿命长7弹性常数大对比度大、响应时间短
[0006]液晶组合物的光学各向异性与元件的对比度相关联。根据元件显示模式的不同，需要大的光学各向异性或小的光学各向异性(即，适当的光学各向异性)。组合物的光学各向异性(Δn)与元件的盒厚(d)的积(Δn
×
d)被设计成使对比度为最大。适当的积的值依存于运作模式的种类，对盒厚小的元件而言，优选为具有大的光学各向异性的液晶组合物。
[0007]含有介电各向异性绝对值大的液晶组合物的液晶显示元件能够降低基础电压值、降低驱动电压，并且能进一步降低消耗电功率。含有较低阈值电压的液晶组合物的液晶显示元件能够有效降低显示功耗，特别是在消耗品(如手机、平板电脑等便携式电子产品)中将具有更长的续航时间。然而，对于具有较低阈值电压的液晶组合物(一般含有大介电极性
基团)，其液晶分子的有序度低，反映液晶分子有序度的K
ave
值也会降低，从而影响液晶材料的漏光和对比度，这两者通常难以兼顾。
[0008]粘度小的液晶组合物可以提高液晶显示元件的响应速度。当液晶显示元件的响应速度快时，其可以适用于动画显示。另外，向液晶显示元件的液晶盒内注入液晶组合物时，可以缩短注入时间，能够提高作业性。旋转粘度γ1直接影响液晶组合物在加电后的响应时间，其中上升时间(τ
on
)和下降时间(τ
off
)都与液晶组合物的旋转粘度γ1成正比关系。由于上升时间(τ
on
)与液晶盒和驱动电压有关，因此可以通过加大驱动电压与降低液晶盒的盒厚来调节上升时间(τ
on
)。
[0009]另外，近年来触摸屏成为移动设备市场主流，其中IPS和FFS类硬屏显示器由于有着先天的优势而成为开发的热点。IPS和FFS类显示器既可以使用正性液晶，也可以使用负性液晶。由于透过率达到100％所需的驱动电压随Δε的绝对值的增大而减小，所以正性液晶的透过率达到100％所需的驱动电压要比负性液晶低，并且响应速度更快，但是负性液晶要的透过率要比正性液晶好些，这主要是由于在正性和负性IPS和FFS模式下，液晶分子在液晶盒中的排列不同，在加电时，液晶分子的排列和转动不同所致。正性液晶分子由于受边缘垂直电场的影响，有效
△
n*d会减小，所以在加电条件下，正性IPS和FFS模式的透过率会比负性IPS和FFS模式的透过率低。鉴于在使用负性液晶的情况下响应速度会很慢，所以急需在正性IPS和FFS模式下最大程度地提高穿透率。
[0010]现有技术中最常见的方式是保持液晶组合物的介电各向异性Δε不变，通过提高ε
⊥
来提高介电比ε
⊥
/Δε，从而实现提升透过率的目的；但是加入负性单体，会使响应速度变慢，可靠性变差。另外，目前公开的专利中，ε
⊥
仍然不够大，而在ε
⊥
较大的时候，响应又很慢。因此，同时实现提高透过率和响应速度也是本领域追求的目标之一。
[0011]公开号为CN104926765A的中国专利申请公开了一种4,6-二氟二苯并呋喃衍生物，其具有类似如下结构：
[0012][0013]上述化合物具有负介电各向异性，且其具有介电各向异性绝对值大、光学各向异性大的特点，但与其他液晶化合物的互溶性较差。
[0014]公开号为CN107973766A的中国专利申请公开了一种具有环状端基的4,6-二氟二苯并呋喃衍生物(具有类似如下的结构)：
[0015][0016]该类具有环端基的4,6-二氟二苯并呋喃衍生物与其他液晶化合物相容性有所提高，但却牺牲了介电各向异性绝对值和光学各向异性。
[0017]因此，对4,6-二氟二苯并类化合物进行进一步地开发，以期获得具有下列性能中的至少一种的的化合物：较大介电各向异性绝对值、较大光学各向异性、较低的旋转黏度及
较好的互溶性，从而满足VA模式、IPS模式或FFS模式类液晶显示器件的需求。

技术实现思路

[0018]专利技术目的：针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种液晶化合物，其具有下列性能中的至少一种：较大介电各向异性绝对值、较大光学各向异性、较低的旋转黏度及较好的互溶性。
[0019]本专利技术的目的还在于提供一种包含上述液晶化合物的液晶组合物。
[0020]本专利技术的目的进一步在于提供一种包含上述液晶化合物的液晶显示器件，该液晶显示器件适用于VA、IPS或FFS显示元件中。
[0021]本专利技术的目的再进一步在于提供一种包含上述液晶组合物的液晶显示器件，该液晶显示器件适用于VA、IPS或FFS显示元件中。
[0022]技术方案：为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种通式I的液晶化合物：
[0023][0024]其中，
[0025]R1和R2各自独立地表示-H、卤素、-CN、或者含有1-12个碳原子的直链本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通式I的液晶化合物：其中，R1和R2各自独立地表示-H、卤素、-CN、或者含有1-12个碳原子的直链、支链或环状的烷基，其中所述含有1-12个碳原子的直链、支链或环状的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH
2-可分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代，并且一个或更多个-H可分别独立地被-F或-Cl取代；R3表示含有1-12个碳原子的直链、支链或环状的烷基，其中所述含有1-12个碳原子的直链、支链或环状的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH
2-可分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-S-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代，并且一个或更多个-H可分别独立地被-F或-Cl取代；A1和A2各自独立地表示其中其中中的一个或更多个-CH
2-可被-O-或-S-替代，并且一个或至多两个环中单键可被双键替代，其中中的一个或更多个-H可分别独立地被-F、-Cl、含有1-4个碳原子的直链或直链烷基取代，并且一个或更多个环中-CH＝可被-N＝替代；Z1和Z2各自独立地表示单键、-CH＝CH-、-CF2O-、-OCF
2-、-CH2CH
2-、-CF2CF
2-、-CF2CH
2-、-CH2CF
2-、-CHF-CHF-、-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH
2-、-CF＝CF-、-CH＝CF-、-CF＝CH-或-C≡C-；X表示-O-、-S-、-CO-、-CH
2-、-CF
2-、-CHF-、-NH-或-NF-；L1和L2各自独立地表示-H、-F或-Cl；a和b各自独立地表示0、1或2，其中当a表示2时，A1可相同或不同，Z1可相同或不同，其中当b表示2时，A2可相同或不同，Z2可相同或不同，并且其中当a表示0时，R1表示含有1-12个碳原子的直链、支链或环状的烷氧基；其中当b表示0时，R2表示含有1-12个碳原子的直链、支链或环状的烷氧基。2.根据权利要求1所述的液晶化合物，其特征在于，b表示0或1。3.根据权利要求2所述的液晶化合物，其特征在于，L1和L2均表示-F。4.根据权利要求3所述的液晶化合物，其特征在于，所述通式I的液晶化合物选自由如下化合物组成的组：
CH2CH
2-、-(CH2)
4-、-CF2O-、-OCF
2-或-CF2CF
2-；并且n
M1
表示0、1、2或3，其中当n
M1
＝2或3时，环可以相同或不同，Z
M2
可以相同或不同。10.根据权利要求9所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物还包含一种或更多种通式N的化合物其中，R
N1
和R
N2
各自独立地表示含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、12个碳原子的直链或支链的烷基、其中所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH
2-可分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代，并且存在于前述基团中的一个或更多个-H可分别独立地分别独立地被-F或-Cl取代；环和环各自独立地表示其中中的一个或更多个-CH
2-可被-O-替代，并且一个或至多两个环中单键可被双键替代，其中中的一个或更多个-H可分别独立地被-F或-Cl取代，并且一个或更多个环中-CH＝可被-N＝替代；Z...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁文全，王盼盼，徐爽，姚利芳，徐海彬，陈昭远，
申请(专利权)人：江苏和成显示科技有限公司，
类型：发明
国别省市：