化合物、液晶组合物以及显示装置

文档序号:1855924 发布日期:2021-11-19 浏览:23次 >En<

阅读说明:本技术 化合物、液晶组合物以及显示装置 (Compound, liquid crystal composition and display device ) 是由 贾刚刚 于 2021-07-16 设计创作,主要内容包括:本申请涉及液晶领域,公开一种化合物、液晶组合物及显示装置。该化合物具有式(I)的结构:式(I)。该化合物可作为一种新型的液晶化合物,使用该化合物的液晶组合物具有较好的显示效果。(The application relates to the field of liquid crystal, and discloses a compound, a liquid crystal composition and a display device. The compound has the structure of formula (I): formula (I). The compound can be used as a novel liquid crystal compound, and a liquid crystal composition using the compound has a good display effect.)

化合物、液晶组合物以及显示装置

技术领域

本发明涉及液晶显示领域,尤其涉及一种化合物、液晶组合物以及显示装 置。

背景技术

根据显示方式的不同,液晶显示元件分为下列模式:扭曲向列相(TN) 模式、超扭曲向列相(STN)模式、共面模式(IPS)、垂直配向(VA)模式。 无论何种显示模式均需要液晶组合物具有以下特性:化学,物理性质稳定,粘 度低,具有合适的Δε和拆射率Δn,与其他液晶化合物的相溶性好。申请公开 了一种化合物、液晶组合物及显示装置,该化合物合成方法简便,生产容易, 可作为一种新型的液晶化合物,使用该化合物的液晶组合物具有较好的显示效 果。

发明内容

本申请公开了一种化合物、液晶组合物及显示装置,该化合物可作为一种 新型的液晶化合物,使用该化合物的液晶组合物具有较好的显示效果。

为达到上述目的,本申请提供以下技术方案:

一种化合物,所述化合物具有式(I)的结构:

其中,R2存在或不存在,当R2存在时,R1、R2各自独立地选自氢、氟、 氯、C1~C15烷基、C1~C15烷氧基、C3~C15环烷基、C2~C15烯基、C2~C15 烯氧基、C2~C15炔基、醚基、硫醚基、酯基、氰基、氰氧基、硫氰基或异硫 氰基;

Z1、Z2各自独立地存在或不存在;Z1、Z2各自独立地存在时,Z1、Z2各自 独立地选自直链型C1~C5烷基、直链型C2~C5烯基、直链型C2~C5炔基、酯 基、醚基;

所述C1~C15烷基、C1~C15烷氧基、C3~C15环烷基、C2~C15烯基、C2~C15 烯氧基、C2~C15炔基、醚基、硫醚基、酯基、氰基、氰氧基、硫氰基、异硫 氰基、直链型C1~C5烷基、直链型C2~C5烯基、直链型C2~C5炔基中的氢为 未取代的,或者部分氢或全部氢被氟、氯中的至少一者所取代;

m独立地表示0、1或2;

L0、L1、L2各自独立地表示氢原子、氟原子或甲基。所述L0和所述L1同 时为F,L2为氢或甲基;或者所述L0和所述L2同时为F,L2为氢或甲基。

进一步地,所述Z1、Z2各自独立地选自-CH2-、-CH2-CH2-、-(CH2)3-、-(CH2)4-、 -CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-CF2O-、-OCH2-、-CH2O-、-OCF2-、-CF2-CH2-、 -CH2-CF2-、-C2F4-或-CF=CF;优选为单键、-CF2O-或-CF2CF2-。

进一步地,式(I)所示所述化合物选自:

一种液晶组合物,包括以重量计为0.5%~50%的如本申请所述的化合物。

进一步地,所述液晶组合物还包括以重量计为30%~99%的式(II)所示化 合物:

其中,R3和R4各自独立地选自氢、卤素、C1~C15烷基、C1~C15烷氧基、 C2~C15烯基、C2~C15炔基、醚基、酯基或氰基;所述C1~C15烷基、C1~C15 烷氧基、C2~C15烯基、C2~C15炔基、醚基、酯基、氰基中的氢为未取代的, 或者部分氢或全部氢被氟、氯中的至少一者所取代;

Z3选自亚烷基桥键、亚烷氧基桥键、亚烯基桥键、炔基桥键、酯基桥键或 亚烷氧基桥键;其中,所述亚烷基桥键、亚烷氧基桥键、亚烯基桥键、炔基桥 键、酯基桥键或亚烷氧基桥键上的氢为未取代的,或者部分或全部氢被氟、氯 中的至少一者所取代;

各自独立地选自脂环基、芳基或者杂芳基,其中,所述脂环基、芳基或者杂芳基上的氢为未取代的,或者部分氢 或全部氢被氟取代;

p和q各自独立地选自0、1或2。

进一步地,所述液晶组合物还包括以重量计为0.01%~1%的手性掺杂剂和 0.01~20%聚合物单体定向剂中的至少一种。

一种显示装置,包含如本申请中的液晶组合物。

采用本申请的技术方案,产生的有益效果如下:

本申请式(I)所示化合物是一种新型的液晶化合物,包含式(I)所示化 合物,该液晶组合物可为正性液晶组合物,也可为负性液晶组合,其液晶相的 温度范围广,清亮点高,粘度小,具有合适的折射率各向异性常数,可以改善 液晶组合物材料和显示器的性能,对实现显示器的快速响应具有重要意义。同 时,本申请的化合物还具有制备步骤简单,成本低的优点。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实 施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前 提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

需要说明的是:本申请中,如果没有特别的说明,本文所提到的所有实施 方式以及优选实施方法可以相互组合形成新的技术方案。本申请中,如果没有 特别的说明,本文所提到的所有技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的 技术方案。本申请中,如果没有特别的说明,百分数(%)或者份指的是相对 于组合物的重量百分数或重量份。本申请中,如果没有特别的说明,所涉及的 各组分或其优选组分可以相互组合形成新的技术方案。本申请中,除非有其他 说明,数值范围“a~b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示,其中a 和b都是实数。例如数值范围“6~22”表示本文中已经全部列出了“6~22” 之间的全部实数,“6~22”只是这些数值组合的缩略表示。本申请所公开的“范 围”以下限和上限的形式,可以分别为一个或多个下限,和一个或多个上限。 本申请中,除非另有说明,各个反应或操作步骤可以顺序进行,也可以按照顺 序进行。优选地,本文中的反应方法是顺序进行的。

除非另有说明,本文中所用的专业与科学术语与本领域熟练人员所熟悉的 意义相同。此外,任何与所记载内容相似或均等的方法或材料也可应用于本申 请中。

第一方面,本申请提供一种化合物,所述化合物具有式(I)的结构:

其中,R2存在或不存在,当R2存在时,R1、R2各自独立地选自氢、氟、 氯、C1~C15烷基、C1~C15烷氧基、C3~C15环烷基、C2~C15烯基、C2~C15 烯氧基、C2~C15炔基、醚基、硫醚基、酯基、氰基、氰氧基、硫氰基或异硫 氰基;

Z1、Z2各自独立地存在或不存在;Z1、Z2各自独立地存在时,Z1、Z2各自 独立地选自直链型C1~C5烷基、直链型C2~C5烯基、直链型C2~C5炔基、酯 基、醚基;

所述C1~C15烷基、C1~C15烷氧基、C3~C15环烷基、C2~C15烯基、C2~C15 烯氧基、C2~C15炔基、醚基、硫醚基、酯基、氰基、氰氧基、硫氰基、异硫 氰基、直链型C1~C5烷基、直链型C2~C5烯基、直链型C2~C5炔基中的氢为 未取代的,或者部分氢或全部氢被氟、氯中的至少一者所取代;

m独立地表示0、1或2;

L0、L1、L2各自独立地表示氢原子、氟原子或甲基。其中,所述L0和所述 L1同时为F,L2为氢或甲基;或者所述L0和所述L2同时为F,L2为氢或甲基。

本申请式(I)所示化合物是一种新型的液晶化合物,包含式(I)所示化 合物,该液晶组合物可为正性液晶组合物,也可为负性液晶组合,其液晶相的 温度范围广,清亮点高,粘度小,具有合适的折射率各向异性常数,可以改善 液晶组合物材料和显示器的性能,对实现显示器的快速响应具有重要意义。

其中,Z1、Z2各自作为桥键独立地存在或不存在。当Z1、Z2各自独立地存 在时,Z1、Z2各自独立地选自直链型C1~C5烷基、直链型C2~C5烯基、直链 型C2~C5炔基、酯基、醚基。此时,Z1、Z2各自独立地选自亚烷基桥键、亚 烷氧基桥键、亚烯基桥键、炔基桥键、酯基桥键或亚烷氧基桥键;其中,所述 亚烷基桥键、亚烷氧基桥键、亚烯基桥键、炔基桥键、酯基桥键或亚烷氧基桥 键上的氢为未取代的,或者部分或全部氢被氟、氯中的至少一者所取代。

在本申请的一种实施例中,所述Z1、Z2各自独立地选自-CH2-、-CH2-CH2-、 -(CH2)3-、-(CH2)4-、-CH=CH-、-C≡C-、-COO-、-OOC-、-CF2O-、-OCH2-、-CH2O-、 -OCF2-、-CF2-CH2-、-CH2-CF2-、-C2F4-或-CF=CF;优选为单键、-CF2O-或-CF2CF2-。

式(I)所示所述化合物选自:

第二方面,本申请提供一种液晶组合物,包括以重量计为0.5%~50%的如 本申请式(I)所示所述化合物。

其中,该液晶组合物的液晶相的温度范围广,清亮点高,粘度小,具有合 适的折射率各向异性常数,可以改善液晶组合物材料和显示器的性能,对实现 显示器的快速响应具有重要意义。

本申请实施例中,式(I)所示化合物在液晶组合物中的质量占比例如可 以为0.5%、1%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%或50%。

在本申请的一种实施例中,所述液晶组合物还包括以重量计为30%~99% 的式(II)所示化合物:

其中,R3和R4各自独立地选自氢、卤素、C1~C15烷基、C1~C15烷氧基、 C2~C15烯基、C2~C15炔基、醚基、酯基或氰基;所述C1~C15烷基、C1~C15 烷氧基、C2~C15烯基、C2~C15炔基、醚基、酯基、氰基中的氢为未取代的, 或者部分氢或全部氢被氟、氯中的至少一者所取代;

Z3选自亚烷基桥键、亚烷氧基桥键、亚烯基桥键、炔基桥键、酯基桥键或 亚烷氧基桥键;其中,所述亚烷基桥键、亚烷氧基桥键、亚烯基桥键、炔基桥 键、酯基桥键或亚烷氧基桥键上的氢为未取代的,或者部分或全部氢被氟、氯 中的至少一者所取代;

各自独立地选自脂环基、芳基或者杂芳基,其中,所述脂环基、芳基或者杂芳基上的氢为未取代的,或者部分氢 或全部氢被氟取代;

p和q各自独立地选自0、1或2。

本申请实施例中,式(II)所示化合物在液晶组合物中的质量占比例如可 以为0.5%、1%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%或50%。

在本申请的一种实施例中,各自独立地选自:

在本申请的一种实施例中,所述液晶组合物还包括以重量计为0.01%~1% 的手性掺杂剂和0.01~20%聚合物单体定向剂中的至少一种。

其中,手性掺杂剂例如可以是:

聚合物单体定向剂(用于配向)例如可以是:

本申请液晶组合物的制备方法包括但不限于以下几种:(1)将各种单体液 晶化合物加热混合搅拌均匀后,过滤得到液晶材料;(2)将各种单体液晶化合 物用溶剂溶解,之后混合均匀,再在真空条件下抽离溶剂得到液晶材料;(3) 使用震荡混合或者超声波混合等将各种单体液晶化合物混合均匀,然后过滤得 到液晶材料。各种单体液晶材料的比例根据具体的显示性能要求进行调配。通 过上述方法均可制备混合液晶材料。

第三方面,本申请提供一种显示装置,包含如本申请中的液晶组合物。

所述显示装置可以是液晶显示装置或电光学显示装置,具体为TN型显示 器、VA型显示器、IPS型显示器或蓝相显示器等用于显示方面的设备。

显示装置包括液晶显示面板,该液晶显示面板包括对盒而置的第一基板和 第二基板,以及灌注于所述第一基板和第二基板之间的液晶层,所述液晶层中 包含如上所述的液晶组合物。

具体化合物的合成方法举例

合成方法-合成实施例以丙基为例

中间体Ⅰ的合成

三口瓶中加入正丁醛80g,环己烷300ml,季戊四醇136g,0.1mol/l稀盐 酸10ml,50℃搅拌5-6h,水洗中和,有机相旋除溶剂后,石油醚乙醇重结晶 得到化合物Ⅰ。

化合物1 100g,对溴苯甲醛90g加入三口瓶中,加入甲苯500ml,对甲苯 磺酸5g,回流脱水反应5-6h,反应液水洗一次后,有机相过硅胶柱,浓缩、 乙醇石油醚重结晶得到中间体Ⅰ。

实施例1

化合物S11:

该化合物的合成路线如下:

中间体Ⅰ356g与金属镁24g在THF中制备格氏试剂,之后降温至-20~ 30℃,向反应体系中通入二氧化碳,当反应体系不再吸收二氧化碳后,保持该 环境1h,缓慢升至室温。冰浴条件下缓慢倒入稀盐酸酸解,乙酸乙酯提取有机 相,浓缩反应液得到固体,加入石油醚,打浆过滤得到中间体酸。

中间体酸33g,加入丙二硫醇0.15mol,三氟甲磺酸0.15mol,甲基叔丁基 醚100ml,回流脱水反应6h,降温,过滤得到固体,固体用THF溶解,加入 三口瓶中,加入3,4,5-三氟苯酚15g,-60℃反应1h后,滴加氟化氢三乙胺盐 50g,溴素50g,继续控温反应1h,升至室温,水解,浓缩,用500ml石油醚打 浆提取产品,硅藻土过滤后,浓缩得到粗品,柱层析得到目标化合物。

分析测试:1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ:7.42(q,4H),6.81 (m,2H),5.86(s,1H),4.77(t,1H),3.65(m,8H),1.60(q,2H),1.31 (m,2H),0.89(t,3H)。

质谱数据m/z:M+474。

实施例2

化合物S12:

该化合物的合成路线如下:

中间体1 36g,3,5-二氟苯硼酸16g,甲苯80ml,乙醇60ml,水50ml,搅 拌回流反应6h,过滤,甲苯提取滤渣,合并有机相,中和浓缩得到粗品,用乙 醇和甲苯重结晶得到偶联产物;

取40g上述偶联产物,用THF溶解,之后降温至-60~70℃,滴加n-BuLi 溶液0.12mol,控温反应1h后,滴加二氟二溴甲烷25g,控温反应1h后,升至 室温,酸解,甲苯提取有机相,中和旋干得到中间化合物;

50g中间化合物以DMF作溶剂,加入碳酸钠20g,3,4,5-三氟苯酚15g,水 10g,回流反应12h,甲苯萃取反应液,中和,旋干,用乙醇甲苯重结晶得到产 品化合物。

化合物分析测试:1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ:7.39(m,6H), 6.82(q,2H),5.92(s,1H),4.71(t,1H),3.60(q,8H),1.60(q,2H),1.30 (m,2H),0.90(t,3H)。

质谱数据m/z:M+586。

实施例3

化合物S13:

该化合物的合成路线如下:

中间体1 36g,2,3二氟,4-丙氧基苯硼酸20g,甲苯80ml,乙醇60ml,水 50ml,搅拌回流反应6h,过滤,甲苯提取滤渣,合并有机相,中和浓缩得到粗 品,用乙醇和甲苯重结晶得到化合物。

化合物分析测试:1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ:7.08(q,1H), 6.52(q,1H),5.88(s,1H),4.70(t,1H),4.01(t,2H),3.66(q,8H), 1.63(m,4H),1.30(m,2H),0.89(t,6H)。

质谱数据m/z:M+372。

其中,上述化合物的制备方法仅为示例性说明,本申请所涉及其他化合物 可参照实施例1-3所提供的化合物的制备方法执行。在制备过程中,可根据目 标产物相应地替换其中的原料即可。

实施例4

该实施例为一种液晶组合物,该液晶组合物的化合物单体的成分组成列于 表1。

表1

实施例5

该实施例为一种液晶组合物,该液晶组合物的化合物单体的成分组成列于 表2。

表2

对比例1

该实施例为一种液晶组合物,该液晶组合物的化合物单体的成分组成列于 表3。

表3

分别测试实施例4-5以及对比例1的液晶组合物的清亮点Cp、光学各项异 性Δn以及介电常数各项异性Δ∑,测试结果列于表4。

其中,光学各向异性的测试方法如下:利用阿贝折射计,在25℃、589nm 波长条件下进行测定。在同一方向对主棱镜的表面进行摩擦,摩擦后将试样滴 加到主棱镜上。折射率n11在偏光方向与摩擦方向平行时测定;折射率n在偏 光方向与摩擦方向垂直时测定;光学各向异性Δn通过公式Δn=n11-n计算得 出。

介电常数各向异性的测试方法如下:使用惠普公司型号为HP4284a的仪器 进行测定。在25℃,测定液晶分子在轴方向的介电常数∑11,以及液晶分子短 轴方向的介电常数∑,介电常数各向异性通过公式Δ∑=∑11-∑计算得出。

表4

序号 清亮点/℃ 光学各项异性 介电常数各项异性
实施例4 92 0.12 6.7
实施例5 90 0.11 -5.0
对比例1 86 0.113 6.5

从表4中的数据,实施例4相对于对比例1,使用本申请限定的化合物单 体,所得液晶相转变温度和光学各项异性有明显提高,其可能的原因为氧原子 含量高,相对C原子可以增加电子云密度,从而导致出现上述结果。另外,本 申请的化合物,具有合成工艺简单,原料易得的特点。

从表4中的实施例4和实施例5的数据可以看出,利用本申请的化合物制 备的液晶组合物,通过调整化合物之间的配比,可获得正性液晶组合物,也可 获得负性液晶组合物,获得的液晶组合物的清亮点较高,能够达到80以上, 而且光学各项异性以及介电常数各项异性均能满足液晶显示面板的显示需求, 为VA型显示器的开发提供了一种新的可选化合物。

显然,本领域的技术人员可以对本申请实施例进行各种改动和变型而不脱 离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利 要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

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