一种含1,3-二噁烷化合物的液晶组合物及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及液晶材料领域，具体公开了一种含有1，3-二噁烷化合物的液晶组合 物以及其在液晶显示装置中的应用。
【背景技术】
[0002] 液晶材料是在一定温度下，既具有液体的流动性又具备晶体的各项异性的有机棒 状小分子化合物的混合物。液晶显示器件是利用液晶材料本身所具有的光学各项异性和介 电各项异性来进行工作，目前已得到广泛的应用。利用液晶材料不同的特性和工作方式， 可以将器件设计为不同的工作模式，主要有以下几种：动态散射（dynamic scattering, DS) 型、电场控制双折射（electrically controlled birefringence，ECB)型、扭曲向列 (twisted nematic，TN)型、铁电（ferroelectric liquid crystal，FLC)型、宾-主 (guest-host, GH)型、相变（phase change, PC)型、垂直配向（vertical alignment VA)型 等。目前市面上的液晶显示器主要属于有源矩阵类型的薄膜晶体管液晶显示器（Thin Film Transistor-Lquid Crystal Display，即 TFT-LCD)，TFT-LCD具有分辨率高、视角宽、对比度 高等优点，并且其能耗低、体积小等，因此被广泛应用。但是目前TFT-LCD仍然存在液晶材 料仍然存在响应不够快，电压不够低，以及电荷保持率较低的问题。因此，如何研发一种具 备良好的化学和热稳定性，良好的电场和电磁辐射的稳定性、合适的光学各项异性、较快的 响应速度及较低的阈值电压的液晶材料是目前最需要的。
[0003] 鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种含有1，3-二噁烷化合物的液晶组合物，该组合物具 有良好的物理和化学性能，其在液晶显示装置中具有良好的应用。
[0005] 本发明公开了一种液晶组合物，按重量份计，其包含以下组分：
[0006] (I)、1~24份所述通式I所代表化合物中的一种或多种，
[0007] (2)、1~80份所述通式II所代表化合物中的一种或多种，
[0008] (3)、1~35份所述通式III所代表的化合物中的一种或多种，
[0009] (4)、0~40份通式IV所代表的化合物中的一种或多种；
[0010] 其中，通式I所代表的化合物结构如下：
[0011]
[0012] 通式I中札代表具有1~15个C原子的烷基或烷氧基，或具有2~15 个C原子的烯基，&中的一个或多个CH 2基团分别彼此独立的被H、-C E C-、-C = c-、-cf2o-、-〇-、-CO-O-、-O-CO-取代或未取代，&中的一个或多个H原子被卤素原子取代 或未取代，
[0013] L1, L2, L3, 1^4各自独立的表示H、F或C1，
[0014] X表示F、Cl、CN、SF5、SCN、NCS、具有1~6个C原子的卤代烷基、卤代链烯基、卤 代烷氧基或者卤代链烯氧基；
[0015] 通式II所代表的化合物结构如下：
[0016]
[0017] 其中R21、R22独立表示为具有1~7个C原子的烷基，或具有2~7个C原子的链 烯基，R21、R22中的一个或多个H原子被卤素取代或未取代，A21、A 22独立的代表为反-1,4-亚 环己基或1，4-亚苯基；
[0018] 通式III所代表的化合物结构如下：
[0019]
[0020] 其中R31、R32独立的代表具有1~7个C原子的的烷基或具有2~7个C原子的链 烯基，R31、R32中的一个或多个不相邻的CH2基团被0原子取代或未取代，R 31、R32中的一个或 多个H原子被卤素取代或未取代，A31、A32、A33独立的代表为反-1，4-亚环己基或1，4-亚苯 基，且当其为反-1，4-亚环己基时，亚环己基上的一个或多个不相邻的CH2基团被0原子取 代或未取代；当其为1，4-亚苯基时，亚苯基上的一个或多个H原子被卤素取代或未取代，j =1、2 或 3 ;
[0021] 通式IV所代表的化合物结构如下：
[0022]
[0023] 其中R41代表具有1~15个C原子的烷基或烷氧基，或具有2~15个C原子 的烯基，R41中的一个或多个CH2基团彼此独立的被H、-C三C-、-C = C-、令、 -CF20-、-ocf2-、-0-、-C0-0-、-0-C0-以使0原子不直接彼此相连的方式取代或未取代，R 4I 中的一个或多个H原子被卤素原子取代或未取代；
[0024] A41、A42、A43、A44分别独立的代表
或者以上结构中任意相邻的2 个饱和C原子被烯键取代和/或一个或多个不相邻的CH2基团被O原子取代和/或任意的 一个或多个H原子被卤素取代或未取代；
[0025] Z41、Z42、Z43、Z44 各自独立的代表单键、-^^^^-、-^]^)^；-、^ = ^、^ = ^-、^^- 、-CH2CF2-、-CF2CH2-、-CF = CF-、-CH2O-、-OCH2-、-OCF2-、-CF2O-、-C0-0-或-0-C0-;
[0026] L41、L42分别独立的代表H、F或Cl ;
[0027] X4代表F、Cl、CN、SF 5、SCN、NCS、具有1~6个C原子的卤代烷基、卤代链烯基、卤 代烷氧基或者卤代链烯氧基；
[0028] m、n、p分别独立的等于0或1。
[0029] 本发明各组分优选采用下述用量：按质量份计，组分（1)为1~24份；组分（2)为 40~80份，组分（3)为1~25份，组分⑷为0-40份；更优选的，组分⑴为5~12份； 组分⑵为50~75份，组分（3)为5~25份，组分⑷为1~25份。
[0030] 本发明的液晶组合物中各组分采用上述用量所制备的液晶组合物，相较于现有技 术中的液晶组合物具有更优越的性能，该组合物具有双折射各向异性，宽的向列相温度范 围，并具有高电阻率、高电荷保持率，较低的粘度，尤其具有较快的响应速度，具有良好的低 温存储稳定性。可以应用于含液晶介质的显示器件，尤其适用于TFT显示方式。
[0031] 本发明组分（1)优选为为如下化合物中的一种或多种：
[0032]
[0033] 其中R11、R12分别独立的代表具有1~7个C原子的烷基或具有2~7个C原子 的链烯基；优选为独立的代表具有2~5个C原子的烷基。
[0034] 本发明组分（2)优选为如下化合物中的一种或多种：
[0035]
[0037] 其中R2a为具有1~5个C原子的烷基，R 2b、R2。分别独立的代表H原子或具有1~ 3个C原子的烷基。
[0038] 更进一步地，组分（2)优选为以下化合物的一种或多种：
[0039]
[0040] 本发明组分（3)优选为如下化合物中的一种或多种：
[0041]
[0043] 其中R3a代表具有1~5个C原子的烷基；R 3b代表H原子或具有1~3个C原子 的烷基；R3。、R3d分别独立的代表具有1~5个C原子的烷基或具有2~5个C原子的链烯 基，R3。、R3d中的一个或多个H原子被卤素取代或未取代。
[0044] 更进一步地，组分（3)优选为以下化合物的一种或多种：
[0045]
[0051] 其中R4a代表具有1~5个C原子的烷基或具有2~5个C原子的烯基。
[0052] 更进一步的，组分（4)优选为以下化合物的一种或多种：
[0053]
[0054]
[0055] 本发明提供的液晶组合物，在上述各组分优选具体化合物的协同作用下，使得组 合物具有较高的介电各向异性，应用至液晶组合物后可有效降低器件的驱动电压。
[0056] 本发明的液晶组合物，还包含一种或多种UV稳定剂和/或抗氧化剂。其中UV稳 定剂为以下化合物中的一种或几种：
[0058] UV稳定剂和/或抗氧化剂等添加剂的加入可使液晶在紫外照射及加热等情况下， VHR值显著下降，降幅值最高可达70%以上。
[0059] 本发明的液晶组合物，还包含0~5重量份，优选0~2重量份，更优选0. 1~1 重量份的一种或多种手性添加剂，所述手性添加剂优选为以下化合物中的一种或多种：
[0062] 手性添加剂用以在TN模式中调节液晶螺距，以匹配不同的核间距。
[0063] 作为一个整体的技术方案，本发明在大量实验的基础上，研究发现当组
且用量为4~12份；组分⑵为 且用量为50~65份；组分（3)为 ， 且用量为15~30份；组分（4)
且用量为8~18份时，液晶组 合物的Tni在75°C~85°C之间，Δη在0· 095~0· 120之间，Λ ε在+2~+6之间，Vth在 1.8V~3.2V之间。
[0064] 本发明的液晶组合物可以使用常规方法制备，例如通过将化合物I~IV中的一种 或多种按重量份数称量，配成液晶组合物。通常采用的方法是将各成分混合加热时其溶解， 直至观察到溶解过程完成。也可以将组分在有机溶剂例如在丙酮、氯仿或甲醇汇总的溶液 混合，以及在充分混合后再通过蒸馏法除去溶剂，得到最终样品。
[0065] 本发明的液晶组合物与现有技术中的液晶组合物相比，具有更好的双折射各向异 性，宽的向列相温度范围，并具有高电阻率、高电荷保持率，较低的粘度，尤其具有较快的响 应速度，具有良好的低温存储稳定性，该液晶组合物的光学