CN113372924A - 可聚合化合物及其液晶组合物和液晶显示器件 - Google Patents

可聚合化合物及其液晶组合物和液晶显示器件 Download PDF

Info

Publication number
CN113372924A
CN113372924A CN202010159038.9A CN202010159038A CN113372924A CN 113372924 A CN113372924 A CN 113372924A CN 202010159038 A CN202010159038 A CN 202010159038A CN 113372924 A CN113372924 A CN 113372924A
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquid crystal
compound
crystal composition
polymerizable compound
display device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010159038.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113372924B (zh
Inventor
徐海彬
杨亚非
丁文全
徐爽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Hecheng Display Technology Co Ltd
Original Assignee
Jiangsu Hecheng Display Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Hecheng Display Technology Co Ltd filed Critical Jiangsu Hecheng Display Technology Co Ltd
Priority to CN202010159038.9A priority Critical patent/CN113372924B/zh
Priority to TW110107735A priority patent/TWI771940B/zh
Publication of CN113372924A publication Critical patent/CN113372924A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113372924B publication Critical patent/CN113372924B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/12Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings at least two benzene rings directly linked, e.g. biphenyls
    • C09K19/126Compounds containing at least one asymmetric carbon atom
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C69/00Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C69/62Halogen-containing esters
    • C07C69/65Halogen-containing esters of unsaturated acids
    • C07C69/653Acrylic acid esters; Methacrylic acid esters; Haloacrylic acid esters; Halomethacrylic acid esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/20Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/42Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40
    • C09K19/44Mixtures of liquid crystal compounds covered by two or more of the preceding groups C09K19/06 - C09K19/40 containing compounds with benzene rings directly linked
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/13378Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation
    • G02F1/133788Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation by light irradiation, e.g. linearly polarised light photo-polymerisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/12Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings at least two benzene rings directly linked, e.g. biphenyls
    • C09K2019/121Compounds containing phenylene-1,4-diyl (-Ph-)
    • C09K2019/122Ph-Ph
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/12Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings at least two benzene rings directly linked, e.g. biphenyls
    • C09K2019/121Compounds containing phenylene-1,4-diyl (-Ph-)
    • C09K2019/123Ph-Ph-Ph

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Crystal Substances (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种通式I的可聚合化合物、包含通式I的可聚合化合物的液晶组合物、包含通式I的可聚合化合物的PSA型液晶显示器件、以及包含上述液晶组合物的PSA型液晶显示器件。与现有技术相比,本发明含有通式I的可聚合化合物的液晶组合物具有聚合后聚合物的粗糙度低(即,均匀度高)、预倾斜角受紫外光照和长时间通电而产生的变化小(即,稳定性高)和低温稳定性好的优点,可以满足大尺寸PSA型液晶显示器件对显示均匀性的要求,并且可以有效避免碎亮点等显示不良现象的发生,不易产生受外界环境影响而造成的规律性显示不均的问题,具有较好的应用价值。

Description

可聚合化合物及其液晶组合物和液晶显示器件
技术领域
本发明涉及液晶显示领域,具体涉及可聚合化合物及其液晶组合物和液晶显示器件。
背景技术
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 controlledbirefringence,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。
PSA模式是将少量(如0.3wt%,较典型<1wt%)的一种或更多种可聚合化合物添加到液晶组合物中,并且在充入液晶盒之后在电极之间施加电压或不施加电压的情况下,使其在液晶分子具有初始取向的状态下原位聚合(通常通过UV光聚合)或交联,从而固定液晶分子的取向。聚合在液晶组合物显示出液晶相的温度进行(通常在室温进行)。已证实,将可聚合的液晶化合物添加到液晶组合物中是特别适宜的,原因在于其在单元内形成的聚合物结构可以很好地控制液晶分子的倾斜角,并且PSA型液晶显示元件还具有高速响应性和高对比度的效果。
因此,PSA型液晶显示元件被不断开发,并且PSA原理也被用在各种传统的液晶显示器件中,诸如已知的PSA-VA、PSA-OCB、PSA-IPS、PSA-FFS和PSA-TN型显示器。在PSA型液晶显示器件中,含有可聚合化合物的液晶组合物位于两个基板之间,其中各基板均配备有电极结构,或者两个电极结构仅置于基板之一上。此外,基板中的一者或两者都可以含有被置于基板或电极结构(若存在)上从而与液晶组合物接触的配向层,以诱发液晶组合物的初始配向。如常规的液晶显示器件一样,PSA型液晶显示器件能作为有源矩阵或无源矩阵显示器来操作。就有源矩阵显示器的情况而言,各个像素通常通过集成的非线性有源元件(如晶体管)来进行寻址,而就无源矩阵显示器的情况而言,各个像素通常根据现有技术中已知的多路传输方法来进行寻址。
将液晶组合物填充至显示器件中之后,液晶组合物中含有的可聚合化合物通常通过UV光聚合而原位聚合或交联,其中UV光聚合通过将液晶组合物暴露于UV辐射(优选地,同时向电极结构施加电压)来实现UV光聚合。作为UV暴露的结果,经聚合或经交联的可聚合化合物从液晶组合物中相分离,并且在基板表面上形成聚合物层,在此处它们使得液晶分子形成相对于基板的预倾斜角。在PSA-VA、PSA-OCB、PSA-FFS和PSA-TN型液晶显示器件的情况中,可聚合化合物的聚合优选在施加电压的情况下进行;在PSA-IPS型液晶显示器件的情况中,施加或不施加电压皆可,优选不施加电压。
通常,PSA型液晶显示器件的生产方法中的UV光聚合是在两个步骤中进行的。在第一步骤(以下也称为“UV1步骤”)中,使液晶组合物暴露于由辐射源(以下也称为“光源”)发射的UV辐射,同时向电极结构施加电压,以产生预倾斜角。在第二步骤(以下也称为“UV2步骤”)中,在不施加电压的情况下使液晶组合物暴露于UV照射,以确保在UV1步骤中未聚合的任何残余的可聚合化合物的彻底聚合。如上文所描述的,彻底聚合是重要的,这是因为残余未反应的可聚合化合物可能导致不期望的效应(如显示器中降低的可靠性、降低的倾斜角稳定性或图像粘滞)。此外,重要的是确保UV2步骤中的聚合在可接受的时间内完成,以使节拍时间显著短于2h。此外,相较于UV1步骤,应当减小UV2步骤中的UV强度,以避免或减少负面效应(如减少的可靠性或图像粘滞)。
然而,PSA型液晶显示元件也存在一些显示不良的情况(如图像保留)。已有研究显示,此类问题大多是由杂质的存在和液晶分子取向的变化(预倾斜角的变化)造成的,而液晶分子的取向则是由可聚合化合物聚合后形成的聚合物网络控制的。如果构成聚合物网络的可聚合化合物的结构刚性不够,那么在PSA型液晶显示元件长时间连续显示同一图案时,聚合物网络的结构有可能发生变化,继而导致液晶分子的预倾斜角发生变化。因此,通常需要选取具有刚直结构的可聚合化合物。
现有技术中使用较广的是如下式(a)、式(b)的可聚合化合物:
Figure BDA0002405110900000021
其中,P1和P2均各地独立地表示可聚合基团,可聚合基团通常是丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基。
较优选的可聚合化合物应当是在聚合期间在相同曝光时间下产生比现有RM(反应性单体)更小的预倾斜角、或者在更短的UV曝光时间下产生与现有RM相同的预倾斜角,使得可以节省显示器件的生产时间,从而加快显示器件的生产效率并且降低成本。
然而,随着技术的发展,液晶显示行业(尤其是TV行业)对LCD的显示质量要求更加严格。TV尺寸普遍增大,LCD世代线也随之增大,继而导致大尺寸LCD面板的制作工艺难度明显提高。因此,如何保证显示质量是亟待解决的问题。除了不断优化面板制造工艺外,对液晶材料的不断开发也是解决的手段之一。尤其对于PSA型液晶显示器件来说,对可聚合化合物的各个方面的性能进行改善是研究的热点。
目前,PSA型液晶显示器件的生产中常见的问题是:可聚合化合物的残留或去除、预倾斜角的稳定性。在PSA型液晶显示器件中,在通过施加UV1光照和UV2光照而使可聚合化合物聚合从而产生预倾斜角之后,少量始终未反应掉的可聚合化合物可能在显示器件制成之后以不可控的方式聚合,从而影响显示器的品质。例如,残余的可聚合化合物会受到来自环境的UV光或背光照明的影响而引发聚合,其中在接通的显示器件区域内,在经过多个寻址周期之后,预倾斜角会发生变化,透射率也会随之产生变化,而预倾斜角和透射率在未接通的区域中保持不变,从而出现“图像粘滞”效应。因此,期望在PSA型液晶显示器件的生产期间可聚合化合物尽可能完全地聚合,并且期望残余的可聚合化合物的受控反应,其中聚合速度越快,则越有利于实现该期望。此外,还期望在经过多个寻址周期之后,预倾斜角的变化小。
在PSA型液晶显示器件的操作中观察到的另一问题是显示不均(mura)。在PSA型液晶显示器件的制造过程中需要光、热、应力等外界条件的作用,UV曝光尤其是其中必不可少的部分。由上文可知,UV光聚合需要经过UV1步骤和UV2步骤,而UV2步骤会对已形成的预倾斜角产生影响,其中预倾斜角的变化越大,PSA型液晶显示器件越易受UV制程的不均匀性(光、热、应力等外界条件不均)的影响而产生相应的显示不均。因此,期望获得两次UV光照后预倾斜角变化较小的可聚合化合物,从而更有利于获得更宽的制程裕度及更佳的显示均匀性。
PSA型液晶显示器件中另一常见的问题是容易出现“碎亮点”,这是由于可聚合化合物在聚合过程中形成的聚合物颗粒部分过大而造成的。由于聚合物颗粒大小不均而导致聚合物的分布也不均匀,进而产生显示不均的问题。因此,期望获得能够形成较小且分布均匀的聚合物颗粒的可聚合化合物,从而改善“碎亮点”和显示不均的问题。
另外,现有技术中的可聚合化合物通常具有高的熔点,并且在许多现有常用的液晶组合物中仅显示出有限的溶解性,使得常常会从液晶组合物中析出。此外,可聚合化合物具有自聚合的可能,使得其在液晶组合物中的溶解性进一步变差。因此,通常需要在低温下引入溶有可聚合化合物的液晶组合物,以便降低可聚合化合物的自聚合的风险,这对可聚合化合物在液晶组合物中的溶解性(尤其是在低温下的溶解性)要求更高。
因此,期待开发一种可以同时满足上述要求或至少满足其中一项要求的可聚合化合物以及包含该可聚合化合物的液晶组合物。
发明内容
发明目的:针对现有技术的缺陷,本发明的目的在于提供一种具有降低的聚合后聚合物粗糙度、预倾斜角受紫外光照和长时间通电而产生的变化小(即,稳定性高)和低温稳定性好的可聚合化合物。本发明的另一目的在于提供一种包含该可聚合化合物的液晶组合物。本发明的又一目的在于提供一种包含该液晶化合物的PSA型液晶显示器件。本发明的再一目的在于提供一种包含该液晶组合物的PSA型液晶显示器件。
本发明的技术方案:
为了实现上述发明目的,本发明提供了一种通式I的可聚合化合物:
Figure BDA0002405110900000041
其中,
R和X1~X12各自独立地表示-H、卤素、-CN、-Sp2-P2、或者含有1-12个碳原子的直链、支链或环状的烷基,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2个以上的-CH2-可分别独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代,一个或更多个-H可分别独立地被-F或-Cl取代,其中X1~X12中至少一个表示-Cl;
P1和P2各自独立地表示可聚合基团;
Sp1和Sp2各自独立地表示间隔基团或单键;
Z1和Z2各自独立地表示-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-CH2O-、-OCH2-、-CH2S-、-SCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-(CH2)n-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-(CF2)n-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=CF-、-CF=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、-O-CO-CH=CH-、-CH2CH2-CO-O-、-O-CO-CH2CH2-、-CR1R2-或单键;
R1和R2各自独立地表示-H、或具有1-12个碳原子的直链或支链的烷基;
a表示0~2的整数,其中当a表示2时,Z2可相同或不同,
Figure BDA0002405110900000042
可相同或不同;并且
n表示1~4的整数。
在本发明的一些实施方案中,优选地,R表示-Sp2-P2
在本发明的一些实施方案中,优选地,a表示0或1。
在本发明的一些实施方案中,优选地,通式I的可聚合化合物选自由如下化合物组成的组:
Figure BDA0002405110900000043
Figure BDA0002405110900000051
Figure BDA0002405110900000061
Figure BDA0002405110900000071
以及
Figure BDA0002405110900000072
其中,
X1~X12各自独立地表示-F、-Cl、-Sp2-P2、或者含有1-5个碳原子的直链、支链或环状的烷基或烷氧基。
在本发明的一些实施方案中,优选地,Z1和Z2中至少一个表示单键;进一步优选地,Z1和Z2均表示单键。
本发明所涉及的可聚合基团是适用于聚合反应(例如,自由基或离子键聚合,加聚或缩聚)的基团,或者适用于聚合物主链上加成或缩合的基团。对于用于链式聚合的基团,特别优选包含-C=C-或-C≡C-的基团;对于适用于开环聚合的基团,特别优选例如氧杂环丁烷或环氧基。
在本发明的一些实施方案中,优选地,可聚合基团表示
Figure BDA0002405110900000081
Figure BDA0002405110900000082
Figure BDA0002405110900000083
或-SH;特别优选地,可聚合基团表示
Figure BDA0002405110900000084
如本文所使用的,术语“间隔基团”是本领域技术人员已知的,并且描述于文献中,例如,Pure Appl.Chem.2001,73(5),888和C.Tschierske,G.Pelzl,S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340-6368。如本文所使用的,术语“间隔基团”表示在可聚合化合物中连接介晶基团和可聚合基团的柔性基团。典型的间隔基团例如为-(CH2)p1-、-(CH2CH2O)q1-CH2CH2-、-(CH2CH2S)q1-CH2CH2-、-(CH2CH2NH)q1-CH2CH2-、-CR0R00-(CH2)p1-或-(SiR0R00-O)p1-,其中,p1表示1~12的整数,q1表示1~3的整数,R0和R00各自独立地表示-H、或含有1-12个碳原子的直链、直链或环状的烷基。特别优选的间隔基团为-(CH2)p1-、-(CH2)p1-O-、-(CH2)p1-O-CO-、-(CH2)p1-CO-O-、-(CH2)p1-O-CO-O-或-CR0R00-(CH2)p1-。
本发明还提供一种包含上述通式I的可聚合化合物的液晶组合物。
在本发明的一些实施方案中,液晶组合物含有一种、两种或三种上述通式I的可聚合化合物。
在本发明的一些实施方案中,通式I的可聚合化合物占液晶组合物总重量的0.001~5%;优选地,通式I的可聚合化合物占液晶组合物总重量的0.01~2%;进一步优选地,通式I的可聚合化合物占液晶组合物总重量的0.25~0.4%。
在本发明的一些实施方案中,液晶组合物还包含一种或更多种通式M的化合物
Figure BDA0002405110900000091
其中,
RM1和RM2各自独立地表示含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
Figure BDA0002405110900000092
Figure BDA0002405110900000093
所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的1个或不相邻的2个以上的-CH2-可分别独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代;
Figure BDA0002405110900000094
Figure BDA0002405110900000095
和环
Figure BDA0002405110900000096
各自独立地表示
Figure BDA0002405110900000097
Figure BDA0002405110900000098
其中
Figure BDA0002405110900000099
中的一个或更多个-CH2-可被-O-替代,
Figure BDA00024051109000000910
中的至多一个-H可被卤素取代;
ZM1和ZM2各自独立地表示单键、-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CF2O-、-OCF2-或-CF2CF2-;并且
nM1表示0、1、2或3,其中当nM1=2或3时,环
Figure BDA00024051109000000911
可以相同或不同,ZM2可以相同或不同。
在本发明的一些实施方案中,在通式M的化合物中,RM1和RM2优选各自独立地为含有1~10个碳原子的直链状的烷基、含有1~9个碳原子的直链状的烷氧基、或含有2~10个碳原子的直链状的烯基;进一步优选各自独立地为含有1~8个碳原子的直链状的烷基、含有1~7个碳原子的直链状的烷氧基、或含有2~8个碳原子的直链状的烯基;再进一步优选各自独立地为含有1~5个碳原子的直链状的烷基、含有1~4个碳原子的直链状的烷氧基、或含有2~5个碳原子的直链状的烯基。
在本发明的一些实施方案中,RM1和RM2优选各自独立地为含有2~8个碳原子的直链状的烯基,进一步优选各自独立地为含有2~5个碳原子的直链状的烯基。
在本发明的一些实施方案中,优选地,RM1和RM2中的任一者为含有2~5个碳原子的直链状的烯基,而另一者为含有1~5个碳原子的直链状的烷基。
在本发明的一些实施方案中,RM1和RM2优选各自独立地为含有1~8个碳原子的直链状的烷基、或含有1~7个碳原子的直链状的烷氧基;进一步优选各自独立地为含有1~5个碳原子的直链状的烷基、或含有1~4个碳原子的直链状的烷氧基。
在本发明的一些实施方案中,优选地,RM1和RM2中的任一者为含有1~5个碳原子的直链状的烷基,而另一者为含有1~5个碳原子的直链状的烷基、或含有1~4个碳原子的直链状的烷氧基;进一步优选地,RM1和RM2两者均各自独立地为含有1~5个碳原子的直链状的烷基。
本发明中的烯基优选地选自式(V1)至式(V9)中的任一者所表示的基团,特别优选为式(V1)、式(V2)、式(V8)或(V9)。式(V1)至式(V9)所表示的基团如下所示:
Figure BDA0002405110900000101
其中,*表示所键结的环结构中的碳原子。
本发明中的烯氧基优选地选自式(OV1)至式(OV9)中的任一者所表示的基团,特别优选为式(OV1)、式(OV2)、式(OV8)或(OV9)。式(OV1)至式(OV9)所表示的基团如下所示:
Figure BDA0002405110900000102
其中,*表示所键结的环结构中的碳原子。
在本发明的一些实施方案中,通式M的化合物选自由如下化合物组成的组:
Figure BDA0002405110900000103
Figure BDA0002405110900000111
Figure BDA0002405110900000121
以及
Figure BDA0002405110900000122
在本发明的一些实施方案中,通式M的化合物优选自由通式M1、通式M2、通式M4、通式M9、通式M11、通式M20和通式M21的化合物组成的组。
相对于本发明的液晶组合物的总重量,通式M的化合物的优选含量的下限值为1%,5%,10%,20%,25%,30%,40%或50%;相对于本发明的液晶组合物的总重量,通式M的化合物的优选含量的上限值为70%,65%,60%,55%,45%,35%或25%。
为了调节液晶组合物的清亮点、粘度和低温存储稳定性等方面的性能以使获得的液晶显示器件除了在透过率和色彩表现方面外,还具有更好的应用价值,则需要调节液晶组合物的组分构成。具体地,相对于本发明的液晶组合物的总重量,通式M的化合物中环
Figure BDA0002405110900000123
表示
Figure BDA0002405110900000124
的化合物的含量为10-65%,优选地20-60%。
关于通式M的化合物的含量,在需要保持本发明的液晶组合物的粘度较低且响应时间较短时,优选其下限值较高且上限值较高;进一步地,在需要保持本发明的液晶组合物的清亮点较高且温度稳定性良好时,优选其下限值较高且上限值较高;在为了将驱动电压保持为较低且介电各向异性的绝对值变大时,优选使其下限值变低且上限值变低。
在重视可靠性的情形时,优选RM1和RM2均各自独立地为烷基;在重视降低化合物的挥发性的情形时,优选RM1和RM2均各自独立地为烷氧基;在重视粘度降低的情形时,优选RM1和RM2中至少一者为烯基。
在本发明的一些实施方案中,液晶组合物含有一种或更多种RM1和/或RM2为正丙基的通式M1的化合物。
在本发明的一些实施方案中,液晶组合物还包含一种或更多种通式N的化合物
Figure BDA0002405110900000125
其中,
RN1和RN2各自独立地表示含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
Figure BDA0002405110900000131
Figure BDA0002405110900000132
所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的1个或不相邻的2个以上的-CH2-可分别独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代,并且存在于这些基团中的一个或更多个-H可分别独立地被-F或-Cl取代;
Figure BDA0002405110900000133
和环
Figure BDA0002405110900000134
各自独立地表示
Figure BDA0002405110900000135
其中
Figure BDA0002405110900000136
中的一个或更多个-CH2-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
Figure BDA0002405110900000137
中的一个或更多个-H可被-F或-Cl取代,并且一个或更多个环中-CH=可被-N=替代;
ZN1和ZN2各自独立地表示单键、-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CF2O-、-OCF2-或-CF2CF2-;
LN1和LN2各自独立地表示-H或甲基;并且
nN1表示0、1、2或3,nN2表示0或1,且0≤nN1+nN2≤3,其中当nN1=2或3时,环
Figure BDA0002405110900000138
可以相同或不同,ZN1可以相同或不同。
在本发明的一些实施方案中,在通式N的化合物中,RN1和RN2优选各自独立地为含有1-8个碳原子的烷基或烷氧基、或含有2-8个碳原子的烯基或烯氧基,进一步优选各自独立地为含有1-5个碳原子的烷基或烷氧基、或含有2-5个碳原子的烯基或烯氧基;
RN1进一步优选为含有1-5个碳原子的烷基、或含有2-5个碳原子的烯基,再进一步优选为含有2-5个碳原子的烷基、或含有2-3个碳原子的烯基;
RN2进一步优选为含有1-4个碳原子的烷氧基;
Figure BDA0002405110900000139
和环
Figure BDA00024051109000001310
优选为
Figure BDA00024051109000001311
Figure BDA00024051109000001312
在本发明的一些实施方案中,通式N的化合物选自由如下化合物组成的组:
Figure BDA00024051109000001313
Figure BDA0002405110900000141
Figure BDA0002405110900000151
以及
Figure BDA0002405110900000152
在本发明的一些实施方案中,通式N的化合物优选自由通式N2、通式N3、通式N5、通式N8、通式N12、通式N14、通式N16和通式N17的化合物组成的组。
相对于本发明的液晶组合物的总重量,通式N的化合物的优选含量的下限值为0.1%,0.5%,1%,3%,5%,10%,13%,15%,18%,20%,23%,25%,28%,30%,33%,35%,38%或40%;相对于本发明的液晶组合物的总重量,通式N的化合物的优选含量的上限值为75%,72%,70%,68%,65%,63%,60%,55%,50%,40%,38%,35%,33%,30%,28%,25%,23%,20%,18%,15%或10%。
关于通式N的化合物优选含量,在需要保持本发明的液晶显示器件的响应时间较短时,优选其下限值较低且上限值较低;进一步地,在需要保持本发明的液晶显示器件的工作温度范围更宽时,优选其下限值较低且上限值较低;另外,在为了将液晶组合物的驱动电压保持为较低而使介电各向异性的绝对值变大时,优选使其下限值变高且上限值较高。
在本发明的一些实施方案中,可以向液晶组合物中添加本领域技术人员已知和文献中描述的一种或更多种其他添加剂。
如下提及例如可以加入到根据本发明的液晶组合物中的稳定剂:
Figure BDA0002405110900000161
Figure BDA0002405110900000171
Figure BDA0002405110900000181
Figure BDA0002405110900000191
其中,n表示表示1-12的正整数。
优选地,稳定剂选自如下所示的稳定剂。
Figure BDA0002405110900000192
在本发明的一些实施方案中,优选地,稳定剂占液晶组合物总重量的0-5%;更优选地,稳定剂占液晶组合物总重量的0-1%;特别优选地,稳定剂占液晶组合物总重量的0.001-0.1%。
即使在不存在聚合引发剂的情况下,本发明的含有可聚合化合物的液晶组合物也可以进行聚合;但为了促进聚合,其中也可以含有聚合引发剂。对于聚合引发剂,可以列举苯偶姻醚类、二苯甲酮类、苯乙酮类、苯偶酰缩酮类、酰基氧化膦类等。
本发明的液晶组合物可以用于通过液晶组合物中可聚合化合物的聚合而赋予液晶预倾斜角,并且利用液晶组合物中的双折射而控制液晶显示器件中的透射光量。
对于可聚合化合物的聚合方法,由于期望快速地进行聚合,因此优选通过照射紫外线或电子束等活性能量线来进行聚合的方法。在使用紫外线时,可以使用偏振光源或非偏振光源。另外,在将液晶组合物夹持在两个基板之间的状态下进行聚合时,至少照射面侧的基板相对于活性能量线必须具有适当的透明性。另外,也可以在光照射时使用掩模。在仅使特定部分聚合后,通过改变电场、磁场或者温度等条件来使未聚合部分的取向状态产生变化,并且进一步照射活性能量线进行聚合。特别地,在进行紫外线曝光时,优选在对液晶组合物施加电压的同时进行紫外线曝光。
紫外线照射时的温度优选为保持本发明液晶组合物的液晶状态的温度范围。优选在接近室温的温度(即,15~35℃)进行聚合。对于产生紫外线的灯,可以使用金属卤化物灯、高压水银灯、超高压水银灯等。此外,对于所照射的紫外线的波长,优选照射在液晶组合物的吸收波长区域之外的紫外线,优选根据需要阻断紫外线而使用。所照射的紫外线的强度优选为0.1mW/cm2~50mW/cm2。在照射紫外线时,可以改变强度,并且可以根据所照射的紫外线的强度适当选择照射紫外线的时间(优选地,10s~600s)。
本发明还提供包含上述通式I的可聚合化合物的液晶显示器件,优选地PSA型液晶显示器件,更优选地PS-VA、PS-OCB、PS-IPS、PS-FFS、PS-UB-FFS、PS-正性-VA或PS-TN型液晶显示器件。
本发明还提供包含上述液晶组合物的液晶显示器件,优选地PSA型液晶显示器件,更优选地PS-VA、PS-OCB、PS-IPS、PS-FFS、PS-UB-FFS、PS-正性-VA或PS-TN型液晶显示器件。
如本文中使用的,术语“倾斜”和“倾斜角”将理解为液晶分子相对于液晶显示器件(优选地,PSA型液晶显示器件)中液晶盒表面的倾斜配向。倾斜角表示液晶分子的纵向分子轴(液晶指向失)与液晶盒的外部板的表面之间形成的平均角度(<90°)。低值的倾斜角(即,大的偏离90°的角)对应于大的倾斜。
有益效果:
与现有技术相比,本发明含有通式I的可聚合化合物的液晶组合物具有聚合后聚合物的粗糙度低(即,均匀度高)、预倾斜角受紫外光照和长时间通电而产生的变化小(即,稳定性高)和低温稳定性好的优点,可以满足大尺寸PSA型液晶显示器件对显示均匀性的要求,并且可以有效避免碎亮点等显示不良现象的发生,不易产生受外界环境影响而造成的规律性显示不均的问题,具有较好的应用价值。
具体实施方式
以下将结合具体实施方案来说明本发明。需要说明的是,下面的实施例为本发明的示例,仅用来说明本发明,而不用来限制本发明。在不偏离本发明主旨或范围的情况下,可进行本发明构思内的其他组合和各种改良。
在本发明中如无特殊说明,所述的比例均为重量比,所有温度均为摄氏度温度。
为便于表达,以下各实施例中,液晶化合物的基团结构用表1所列的代码表示:
表1液晶化合物的基团结构代码
Figure BDA0002405110900000201
Figure BDA0002405110900000211
以如下结构式的化合物为例:
Figure BDA0002405110900000212
该结构式如用表1所列代码表示,则可表达为:nCCGF,代码中的n表示左端烷基的C原子数,例如n为“3”,即表示该烷基为-C3H7;代码中的C代表1,4-亚环己基,G代表2-氟-1,4-亚苯基,F代表氟取代基。
以下实施例中测试项目的简写代号如下:
Cp 清亮点(向列相-各向同性相转变温度,℃)
Δε 介电各向异性(1KHz,25℃)
Δn 光学各向异性(光照波长589nm,25℃)
γ1 旋转粘度(mPa·s)
Ra 表面粗糙度(nm)
ΔPTA(UV) UV2照射后预倾斜角的变化(°)
ΔPTA(168h) 预倾斜角的稳定性(加电168h后预倾斜角的变化)
t-20℃ 在-20℃的低温存储时间(天)
其中,
清亮点Cp:通过熔点仪测试而得。
介电各向异性Δε:Δε=ε,其中ε为平行于分子轴的介电常数,ε为垂直于分子轴的介电常数,测试条件:25℃、1KHz、盒厚6μm的VA型测试盒。
光学各向异性Δn:在25℃使用阿贝折光仪在光照波长为589nm光源下测试而得。
旋转黏度γ1:使用LCM-2型液晶物性评价***测试而得,测试条件:25℃,240V,测试盒厚20μm。
表面粗糙度Ra:将含有可聚合化合物的液晶组合物经过UV光照聚合后,冲洗掉液晶分子,使用原子力显微镜(AFM)对聚合后的聚合物层测试表面粗糙度。
ΔPTA(UV):使用晶体旋转法,将液晶灌注于盒厚为3.5μm的VA型fish bone电极测试盒,施加16V 60Hz的电压,同时使用紫外光UV1进行照射,使得可聚合化合物发生聚合形成预倾斜角PTA1;然后撤去电压并对已形成预倾斜角PTA1的液晶组合物继续照射紫外光UV2,以消除PTA1状态下残留的可聚合化合物,此时可聚合化合物形成的预倾斜角为PTA2,ΔPTA(UV)=PTA1-PTA2,其中,UV1的光照条件为:313nm、0.5mW/cm2,UV2的光照条件为:365nm、36mW/cm2
预倾斜角的稳定性:将上述ΔPTA(UV)测试用的测试盒经过UV1和UV2照射形成88±0.2°的预倾斜角后,向测试盒施加60Hz的短波、20V的AC电压和2V的DC电压,在40℃且有背光的环境下在经过固定时间之后,测试测试盒在该时间段的预倾斜角,ΔPTA(168h)=PTA(初始)-PTA(168h后),其中ΔPTA(168h)越小表示预倾斜角的稳定性越好。
低温存储时间t-20℃:将装有液晶组合物的玻璃瓶在-20℃的低温环境中进行储存,在固定时间观察是否有晶体析出。
本发明通式I的可聚合化合物可以通过常规的有机合成方法制备得到。在起始原料中导入目标末端基团、环状基团和连接基团的方法在以下文献中有所记载:有机合成(Organic Synthesis,约翰威利父子出版公司(John Wiley&Sons Inc.))、有机反应(Organic Reactions,约翰威利父子出版公司(John Wiley&Sons Inc.))和综合有机合成(Comprehensive Organic Synthesis,培格曼出版公司(Pergamon Press))等。
生成通式I的可聚合化合物中的连接基团Z1和Z2的方法可以参考下述流程,其中MSG1和MSG2各自独立地表示具有至少一个环的1价有机基团,如下流程中使用的多个MSG1(或MSG2)可以相同或不同。
(1)单键的合成
Figure BDA0002405110900000231
使芳基硼酸1与通过公知方法合成的化合物2在碳酸钠水溶液中在催化剂(如四(三苯基膦)钯(Pd(PPh3)4))的存在下进行反应,以得到单键化合物IA。也可以通过使由公知方法合成的化合物3与正丁基锂(n-BuLi)反应,再与氯化锌反应,然后在催化剂(如二氯双(三苯基膦)钯(PdCl2(PPh3)2))的存在下与化合物2反应,来制备化合物IA。
(2)-COO-或-OCO-的合成
Figure BDA0002405110900000232
使化合物3与正丁基锂反应,再与二氧化碳反应,以获得羧酸4。在1,3-二环己基碳化二亚胺(DCC)与4-二甲基氨基吡啶(DMAP)的存在下,将化合物4与通过公知方法合成的苯酚5脱水而合成具有-COO-的化合物IB。也可以通过该方法合成具有-OCO-的化合物。
(3)-CF2O-与-OCF2-的合成
Figure BDA0002405110900000233
参照M.Kuroboshi等人,化学快报(Chem.Lett.),1992,827.,通过用硫化剂(如劳森试剂)对化合物IB进行处理而获得化合物6,然后通过氟化氢-吡啶(HF-Py)与N-溴丁二酰亚胺(NBS)对化合物6进行氟化而合成具有-CF2O-的化合物IC。也可以参照W.H.Bunnelle等人,有机化学学报(J.Org.Chem),1990,55,768.,通过用(二乙基氨基)三氟化硫(DAST)对化合物6进行氟化而制备具有-CF2O-的化合物IC。也可以通过这些方法合成具有-OCF2-的化合物。
(4)-CH=CH-的合成
Figure BDA0002405110900000241
使化合物3与正丁基锂反应,然后与甲酰胺(如N,N-二甲基甲酰胺(DMF))反应,以获得醛7。使叔丁醇钾(t-BuOK)与通过公知方法合成的鏻盐8反应生成的磷内鎓和醛7反应,以得到化合物ID。由于反应条件,上述方法生成顺式异构体。应当理解的是,可以视需要通过公知方法将顺式异构体转化为反式异构体。
(5)-CH2CH2-的合成
Figure BDA0002405110900000242
可以通过用催化剂(如钯碳(Pd/C))使化合物ID进行氢化反应而制备化合物IE。
(6)-CH2O-或-OCH2-的合成
Figure BDA0002405110900000243
使用硼氢化钠(NaBH4)对化合物7进行还原,以获得化合物9。然后,通过用氢溴酸对化合物9进行卤化以获得化合物10,或者,将化合物9的羟基用对甲苯磺酸(TsOH)保护以获得化合物11。然后,在碳酸钾的存在下,使化合物10或化合物11与化合物5进行反应,以获得化合物IF。也可以通过这些方法合成具有-OCH2-的化合物。
关于1,4-亚环己基、1,3-二噁烷-2,5-二基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、2,5-二氟-1,4-亚苯基、2,6-二氟-1,4-亚苯基、2,3,5,6-四氟-1,4-亚苯基等环结构,已经市售有起始原料或者其合成方法是本领域公知的。
以下阐明代表性化合物的优选合成方法。
合成实施例1
化合物I-1-a的合成:
Figure BDA0002405110900000251
(1)化合物1-3的制备
向500mL的三口瓶中加入35g(169mmol)化合物1-1、24.42g(177mmol)化合物1-2、175mL甲苯、100mL乙醇、100m L水、29.76g(354mmol)碳酸氢钠和0.07g(0.1mmol)二氯二叔丁基-(4-二甲基氨基苯基)膦钯(II)。用氮气置换3次,并且使混合物在控制温度为60℃~70℃的条件下反应2小时。
将反应液冷却至室温,并且静置分液。用2×100mL甲苯萃取水相,并且合并全部有机相。将合并后的有机相依序用3×80mL水洗、无水硫酸钠干燥、浓缩,以得到粗产物。然后,向粗产物中加入4倍体积的石油醚,在室温打浆2小时后,在-10~-20℃的温度冷冻析晶6小时,抽滤,以得到31.5g白色固体(GC纯度:99.3%;收率:84.62%)。
MS:127(13%)、128(22%)、155(13%)、157(6%)、220(100%)、221(15%)、222(35%)。
(2)化合物I-1-a的制备
向500mL的三口瓶中加入200mL二氯甲烷,并且在氮气保护和搅拌的条件下加入20g(90.6mmol)化合物1-3、19.5g(226mmol)化合物MAC和3.32g(27.2mmol)4-二甲氨基吡啶。将混合物降温至0~10℃,并且在维持0~10℃的温度的条件下滴加56.05g(272mmol)二环己基碳二亚胺溶液(溶于40mL二氯甲烷中)。滴加完毕后,保持在0~10℃的温度反应3~4小时。
反应结束后,过滤,并且用50mL×3的二氯甲烷洗涤滤饼。合并反应液与洗涤液,浓缩,以得到浅黄色油状液体。向浓缩物中加入3倍体积的乙醇,在-10~-20℃的温度冷冻析晶6小时,抽滤,在用适量乙醇淋洗滤饼之后,在30~35℃的温度常压干燥至恒重,以得到粗品。然后,在用2倍体积的二氯甲烷使粗品溶解溶清后,在室温加入8倍体积的乙醇,在室温搅拌1小时后,在-10~-20℃的温度冷冻析晶6小时,有固体析出,抽滤以得到22.4g白色固体(GC纯度:99.5%;收率:69.3%)。
MS:39(6%)、41(35%)、69(100%)、70(5%)、356(15%)、357(3%)、358(5%)。
合成实施例2
Figure BDA0002405110900000261
合成化合物I-1-b的方法与实施例1中合成化合物I-1-a的方法基本相同,区别在于:将中间体化合物1-1替换为化合物2-1。
中间体化合物2-3的MS:217(17%)、219(5%)、245(100%)、246(15%)、247(32%)、276(16%)、278(5%);
化合物I-1-b的MS:41(13%)、69(32%)、313(100%)、314(20%)、315(32%)、412(62%)、413(16%)、414(20%)。
合成实施例3
Figure BDA0002405110900000271
(1)化合物3-3的制备
向500mL的三口瓶中加入29g(100mmol)化合物3-1、45.8g(150mmol)化合物3-2、250mL二甲基甲酰胺、41g(300mmol)碳酸钾和2.5g(15mmol)碘化钾,并且使混合物在控制温度为80℃~90℃的条件下反应2小时。
将反应液冷却至室温,转移到1L分液漏斗中。加入400mL水和200mL乙酸乙酯,并且静置分液。用2×100mL乙酸乙酯萃取水相,并且合并全部有机相。将合并后的有机相依序用3×80mL水洗、无水硫酸钠干燥、浓缩,以得到粗产物。然后,向粗产物中加入3倍体积的石油醚,在室温下打浆2小时后进行抽滤,以得到53g白色固体(GC纯度:98.5%;收率:84%)。
MS:85(45%)、90(26%)、91(25%)、141(100%)、142(14%)、143(32%)、250(21%)、251(3%)、252(7%)。
(2)化合物3-4的制备
向500mL的三口瓶中加入53g(127mmol)化合物3-3和200mL四氢呋喃。控制温度在40℃以下,滴加稀盐酸,并且使混合物在室温20℃反应2h。
用碳酸氢钠水溶液将反应液pH调节至中性。加入100mL乙酸乙酯,分液。用2×100mL乙酸乙酯萃取水相,并且合并全部有机相。将合并后的有机相依序用3×80mL水洗、无水硫酸钠干燥、浓缩,以得到粗产物。然后,向粗产物中加入2倍体积的二氯甲烷和4倍体积的石油醚,在室温打浆1h,过滤、干燥,以得到白色固体28g(GC纯度:99.2%;收率:88%)。
MS:109(5%)、110(5%)、141(100%)、142(14%)、143(35%)、250(23%)、251(4%)、252(8%)。
(3)化合物I-1-c的制备
向500mL三口瓶中加入200ml二氯甲烷,在氮气保护和搅拌的条件下加入28g(112mmol)化合物3-4、20g(235mmol)化合物MAC和3g(25mmol)4-二甲氨基吡啶。将混合物降温至0~10℃,并且在维持0~10℃的温度的条件下滴加51.5g(250mmol)二环己基碳二亚胺溶液(溶于40mL二氯甲烷中)。滴加完毕后,保持在0~10℃的温度反应3~4小时。
反应结束后,过滤,并且用50mL×3的二氯甲烷洗涤滤饼。合并反应液与洗涤液,浓缩,以得到浅黄色固体。向浓缩物中加入3倍体积的乙醇,在-10~-20℃的温度冷冻析晶6小时,抽滤,在用适量乙醇淋洗滤饼之后,在30~35℃的温度常压干燥至恒重,以得到粗品。然后,用2倍体积的二氯甲烷使粗品溶解溶清后,在室温下加入8倍体积的乙醇,室温搅拌1小时后,在-10~-20℃的温度冷冻析晶6小时,有固体析出,抽滤,以得到32g白色固体(GC纯度:99.7%;收率:74%)。
MS:39(6%)、41(35%)、69(100%)、70(5%)、209(52%)、210(7%)、211(17%)、386(14%)、387(3%)、388(5%)。
合成实施例4
Figure BDA0002405110900000281
合成化合物I-5-a的方法与实施例1中合成化合物I-1-a的方法基本相同,区别在于:将中间体化合物1-1替换为化合物4-1。
中间体化合物4-3的MS:236(55%)、237(9%)、238(18%)、250(100%)、251(14%)、252(32%);
化合物I-5-a的MS:39(6%)、41(34%)、69(100%)、70(5%)、372(8%)、374(3%)、386(15%)、387(3%)、388(5%)。
合成实施例5
Figure BDA0002405110900000291
合成化合物I-5-b的方法与实施例1中合成化合物I-1-a的方法基本相同,区别在于:将中间体化合物1-1替换为化合物5-1。
中间体化合物5-3的MS:127(12%)、128(20%)、169(14%)、171(6%)、234(100%)、235(14%)、236(33%);
化合物I-5-b的MS:39(6%)、41(35%)、69(100%)、70(5%)、370(14%)、371(3%)、372(5%)。
合成实施例6
Figure BDA0002405110900000292
合成化合物I-12-a的方法与实施例1中合成化合物I-1-a的方法基本相同,区别在于:将中间体化合物1-2替换为化合物6-2。
中间体化合物6-3的MS:127(8%)、128(12%)、155(5%)、157(13%)、220(100%)、221(14%)、222(34%);
化合物I-12-a的MS:39(7%)、41(41%)、69(100%)、70(5%)、356(20%)、357(5%)、358(7%)。
合成实施例7
Figure BDA0002405110900000301
(1)化合物7-3的制备
在500mL三口瓶中加入22.21g(70mmol)化合物1-1、19.8g(143.5mmol)化合物7-2、150mL甲苯、100mL乙醇、100mL水、35.28g(420mmol)碳酸氢钠和0.07g(0.1mmol)二氯二叔丁基-(4-二甲基氨基苯基)膦钯(II)。用氮气置换3次,并且使混合物在控制温度为60℃~70℃的条件下反应5小时。
向反应液中加入200mL水,有大量固体析出。过滤,向滤饼中加入500mL石油醚,打浆一次,再次过滤,将滤饼在50℃烘干8h,以得到16.8g白色固体(GC纯度:99.8%;收率:80.88%)。
MS:148(11%)、149(5%)、202(6%)、231(6%)、296(100%)、297(22%)、298(35%)、299(7%)。
(2)化合物I-18-a的制备
向500mL三口瓶中加入200mL二氯甲烷,在氮气保护和搅拌的条件下加入16.8g(57mmol)化合物7-3、10.24g(119mmol)化合物MAC和3.45g(28mmol)4-二甲氨基吡啶。将混合物降温至0~10℃,并且在维持0~10℃的温度的条件下滴加29.16g(142mmol)二环己基碳二亚胺溶液(溶于30ml二氯甲烷)。滴加完毕后,自然升至室温(20℃),反应5~6小时。
反应结束后,过滤,并且用50mL×3的二氯甲烷洗涤滤饼。合并反应液与洗涤液,依序用200mL 10wt%稀盐酸和200mL饱和碳酸氢钠水溶液洗涤,再用200mL×2的去离子水洗,最后用200mL饱和食盐水洗涤。向所得的有机相中加入10g无水硫酸钠干燥2h。浓缩后,加入200mL乙醇,在室温打浆2h,并且过滤。向滤饼中加入200mL石油醚,在室温打浆2h,再次过滤,将滤饼在30℃烘干6h,以得到18.67g白色固体(GC纯度:99.5%;收率:75.68%)。
MS:39(3%)、41(32%)、69(100%)、70(4%)、432(20%)、433(6%)、434(7%)。
合成实施例8
Figure BDA0002405110900000311
(1)化合物8-3的制备
向500mL的三口瓶中加入40g(140mmol)化合物8-1、27g(140mmol)化合物8-2、250mL二甲基甲酰胺、38.6g(280mmol)碳酸钾和2.3g(14mmol)碘化钾,并且使混合物在控制温度为80℃~90℃的条件下反应2小时。
将反应液冷却至室温,并且转移到1L分液漏斗中。加入400mL水和200mL乙酸乙酯,静置分液。用2×100mL乙酸乙酯萃取水相,并且合并全部有机相。将合并后的有机相依序用3×80mL水洗、无水硫酸钠干燥、浓缩得粗产物。然后,向粗产物中加入3倍体积的石油醚,在室温打浆2h后,抽滤,以得到45g白色固体(GC纯度:99%;收率:80.8%)。
MS:85(43%)、90(25%)、91(25%)、203(77%)、205(100%)、207(24%)、312(16%)、314(21%)、316(5%)。
(2)化合物8-4的制备
向500mL的三口瓶中加入45g(113mmol)化合物8-3和200mL四氢呋喃。控制温度在40℃以下,滴加稀盐酸,使混合物在室温(20℃)反应2h。
用碳酸氢钠水溶液将反应液pH调节至中性。加入100mL乙酸乙酯,分液。用2×100mL乙酸乙酯萃取水相,并且合并全部有机相。将合并后的有机相依序用3×80mL水洗、无水硫酸钠干燥、浓缩,以得到粗产物。然后,向粗产物中加入0.5倍体积的二氯甲烷和2倍体积的石油醚,在室温打浆1h,过滤、干燥,以得到32g白色固体(GC纯度:99.5%;收率:90.4%)。
MS:109(5%)、110(5%)、203(78%)、205(100%)、207(25%)、312(16%)、314(20%)、316(5%)。
(3)化合物8-5的制备
向500mL的三口瓶中加入32g(102mmol)化合物8-4、14g(102mmol)化合物1-1、150mL甲苯、100mL乙醇、100mL水、16.8g(200mmol)碳酸氢钠和0.07g(0.1mmol)二氯二叔丁基-(4-二甲基氨基苯基)膦钯(II)。用氮气置换3次,并且使混合物在控制温度为60℃~70℃的条件下反应5小时。
向反应液中加入200mL水,有大量固体析出。过滤,向滤饼中加入1倍体积的二氯甲烷和3倍体积的石油醚,打浆一次,再次过滤,将滤饼在50℃烘干8h,以得到31g白色固体(GC纯度:99.8%;收率:93%)。
MS:109(7%)、110(6%)、217(100%)、218(14%)、219(33%)、326(21%)、327(3%)、328(7%)。
(4)化合物I-18-b的制备
向500mL三口瓶中加入200mL二氯甲烷,在氮气保护和搅拌的条件下加入31g(95mmol)化合物8-5、17.2g(200mmol)化合物MAC和2.2g(20mmol)4-二甲氨基吡啶。将混合物降温至0~10℃,并且在维持0~10℃的温度的条件下滴加41.2g(200mmol)二环己基碳二亚胺溶液(溶于30mL二氯甲烷)。滴加完毕后,保持在0~10℃的温度反应3~4小时。
反应结束后,过滤,并且用50mL×3的二氯甲烷洗涤滤饼。合并反应液与洗涤液,浓缩,以得到浅黄色固体。将浅黄色固体用二氯甲烷溶清,并且加入8倍体积的乙醇,室温搅拌1小时后,在-10~-20℃的温度冷冻析晶6小时,抽滤。在用适量乙醇淋洗滤饼后,在30~35℃的温度常压干燥至恒重,以得到粗品。用二氯甲烷使粗品溶解溶清后,在室温加入8倍体积的乙醇,在室温搅拌1小时后,在-10~-20℃的温度冷冻析晶6小时,有固体析出,抽滤,以得到30g白色固体(GC纯度:99.7%;收率:74%)。
MS:39(6%)、41(35%)、69(100%)、70(5%)、285(45%)、286(7%)、287(15%)、462(19%)、463(6%)、464(7%)。
参考上述化合物的合成方法,通过将中间体化合物进行简单替换,可以获得其他通式I的可聚合化合物(在此不再赘述)。
按照以下实施例规定的各液晶组合物的配比制备液晶组合物。液晶组合物的制备是按照本领域的常规方法进行的,如采取加热、超声波、悬浮等方式按照规定比例混合制得。
以下通过将不同母体液晶组合物分别与表2中例举性地代表本发明通式I的可聚合化合物和现有技术中广泛使用的可聚合化合物(C-1、C-2和C-3)进行混合,并且在不同条件下对各项性能进行测试,来进行进一步说明。
表2
Figure BDA0002405110900000331
Figure BDA0002405110900000341
对比例1-2和实施例1-2
表3 Host 1的组成和性能参数
Figure BDA0002405110900000342
Figure BDA0002405110900000351
向100重量份的上述Host 1中加入如下表4所示类型和重量份的可聚合化合物,并且进行Ra、ΔPTA和t-20℃等性能测试,结果如下:
表4
Figure BDA0002405110900000352
由上表4可知,与含有现有技术中常用的可聚合化合物C-1、C-2的液晶组合物相比,本发明的含有通式I的可聚合化合物的液晶组合物在聚合反应发生后具有显著更低的粗糙度(即,更高的均匀度),并且其预倾斜角受紫外光照和长时间通电而产生的变化更小(即,稳定性更高),还具有更好的低温稳定性和更广的应用范围。
实施例3-6
表5 Host 2的组成和性能参数
Figure BDA0002405110900000353
向100重量份的上述Host 2中加入如下表5所示类型和重量份的可聚合化合物,并且进行Ra、ΔPTA和t-20℃等性能测试,结果如下:
表5
Figure BDA0002405110900000361
由上表5可知,本发明的含有通式I的可聚合化合物的液晶组合物在聚合反应发生后粗糙度低(即,具有较高的均匀度),并且其预倾斜角受紫外光照和长时间通电而产生的变化小(即,稳定性高),还具有良好的低温稳定性和较广的应用范围。
对比例3和实施例7-8
表6 Host 3的组成及性能参数
Figure BDA0002405110900000362
向100重量份的上述Host 3中加入如下表7所示类型和重量份的可聚合化合物,并且进行Ra、ΔPTA和t-20℃等性能测试,结果如下:
表7
Figure BDA0002405110900000363
Figure BDA0002405110900000371
由上表7可知,与含有现有技术中常用的可聚合化合物C-1的液晶组合物相比,本发明含有通式I的可聚合化合物的液晶组合物在聚合反应发生后具有显著更低的粗糙度(即,更高的均匀度),并且其预倾斜角受紫外光照和长时间通电而产生的变化更小(即,稳定性更高),还具有更好的低温稳定性和更广的应用范围。
对比例4和实施例9-10
表8 Host 4的组成和性能参数
Figure BDA0002405110900000372
向100重量份的上述Host 4中加入如下表9所示类型和重量份的可聚合化合物,并且进行Ra、ΔPTA和t-20℃等性能测试,结果如下:
表9
Figure BDA0002405110900000373
Figure BDA0002405110900000381
由上表9可知,与含有现有技术中常用的可聚合化合物C-2的液晶组合物相比,本发明含有通式I的可聚合化合物的液晶组合物在聚合反应发生后具有显著更低的粗糙度(即,更高的均匀度),并且其预倾斜角受紫外光照和长时间通电而产生的变化更小(即,稳定性更高),还具有更好的低温稳定性和更广的应用范围。
综上,本发明含有通式I的可聚合化合物的液晶组合物具有聚合后聚合物的粗糙度低(即,均匀度高)、预倾斜角受紫外光照和长时间通电而产生的变化小(即,稳定性高)和低温稳定性好的优点,可以满足大尺寸PSA型液晶显示器件对显示均匀性的要求,并且可以有效避免碎亮点等显示不良现象的发生,不易产生受外界环境影响而造成的规律性显示不均的问题,具有较好的应用价值。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明内容并加以实施,并不能以此限制本发明的保护范围,凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种通式I的可聚合化合物:
Figure FDA0002405110890000011
其中,
R和X1~X12各自独立地表示-H、卤素、-CN、-Sp2-P2、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2个以上的-CH2-可分别独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代,一个或更多个-H可分别独立地被-F或-Cl取代,其中X1~X12中至少一个表示-Cl;
P1和P2各自独立地表示可聚合基团;
Sp1和Sp2各自独立地表示间隔基团或单键;
Z1和Z2各自独立地表示-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-CH2O-、-OCH2-、-CH2S-、-SCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-(CH2)n-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-(CF2)n-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=CF-、-CF=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、-O-CO-CH=CH-、-CH2CH2-CO-O-、-O-CO-CH2CH2-、-CR1R2-或单键;
R1和R2各自独立地表示-H、或具有1-12个碳原子的直链或支链的烷基;
a表示0~2的整数,其中当a表示2时,Z2可相同或不同,
Figure FDA0002405110890000012
可相同或不同;并且
n表示1~4的整数。
2.根据权利要求1所述的可聚合化合物,其特征在于,R表示-Sp2-P2
3.根据权利要求2所述的可聚合化合物,其特征在于,a表示0或1。
4.根据权利要求3所述的可聚合化合物,其特征在于,所述通式I的可聚合化合物选自由如下化合物组成的组:
Figure FDA0002405110890000013
Figure FDA0002405110890000021
Figure FDA0002405110890000031
Figure FDA0002405110890000041
Figure FDA0002405110890000042
以及
Figure FDA0002405110890000043
其中,
X1~X12各自独立地表示-F、-Cl、-Sp2-P2、或者含有1-5个碳原子的直链、支链或环状的烷基或烷氧基。
5.根据权利要求4所述的可聚合化合物,其特征在于,Z1和Z2中至少一个表示单键。
6.一种包含一种或更多种如权利要求1-5中任一项所述的通式I的可聚合化合物的液晶组合物。
7.根据权利要求6所述的液晶组合物,其特征在于,所述通式I的化合物占所述液晶组合物总重量的0.001~5%。
8.根据权利要求6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M的化合物
Figure FDA0002405110890000051
其中,
RM1和RM2各自独立地表示含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
Figure FDA00024051108900000512
Figure FDA0002405110890000053
所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的1个或不相邻的2个以上的-CH2-可分别独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代;
Figure FDA0002405110890000054
Figure FDA0002405110890000055
和环
Figure FDA0002405110890000056
各自独立地表示
Figure FDA0002405110890000059
Figure FDA0002405110890000057
其中
Figure FDA0002405110890000058
中的一个或更多个-CH2-可被-O-替代,
Figure FDA00024051108900000510
中的至多一个-H可被卤素取代;
ZM1和ZM2各自独立地表示单键、-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CF2O-、-OCF2-或-CF2CF2-;并且
nM1表示0、1、2或3,其中当nM1=2或3时,环
Figure FDA00024051108900000511
可以相同或不同,ZM2可以相同或不同。
9.根据权利要求6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
Figure FDA0002405110890000052
其中,
RN1和RN2各自独立地表示含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
Figure FDA00024051108900000513
Figure FDA0002405110890000061
所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的1个或不相邻的2个以上的-CH2-可分别独立地被-CH=CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代,并且存在于这些基团中的一个或更多个-H可分别独立地被-F或-Cl取代;
Figure FDA0002405110890000062
和环
Figure FDA0002405110890000063
各自独立地表示
Figure FDA0002405110890000067
其中
Figure FDA0002405110890000064
中的一个或更多个-CH2-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
Figure FDA0002405110890000065
中的一个或更多个-H可被-F或-Cl取代,并且一个或更多个环中-CH=可被-N=替代;
ZN1和ZN2各自独立地表示单键、-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CF2O-、-OCF2-或-CF2CF2-;
LN1和LN2各自独立地表示-H或甲基;并且
nN1表示0、1、2或3,nN2表示0或1,且0≤nN1+nN2≤3,其中当nN1=2或3时,环
Figure FDA0002405110890000066
可以相同或不同,ZN1可以相同或不同。
10.一种包含权利要求1-5中任一项所述的通式I的可聚合化合物的液晶显示器件。
11.一种包含权利要求6-9中任一项所述的液晶组合物的液晶显示器件。
12.根据权利要求10或11所述的液晶显示器件,其特征在于,所述液晶显示器件为PSA型液晶显示器件。
CN202010159038.9A 2020-03-09 2020-03-09 可聚合化合物及其液晶组合物和液晶显示器件 Active CN113372924B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010159038.9A CN113372924B (zh) 2020-03-09 2020-03-09 可聚合化合物及其液晶组合物和液晶显示器件
TW110107735A TWI771940B (zh) 2020-03-09 2021-03-04 可聚合化合物及其液晶組合物和液晶顯示器件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010159038.9A CN113372924B (zh) 2020-03-09 2020-03-09 可聚合化合物及其液晶组合物和液晶显示器件

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113372924A true CN113372924A (zh) 2021-09-10
CN113372924B CN113372924B (zh) 2023-05-23

Family

ID=77568619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010159038.9A Active CN113372924B (zh) 2020-03-09 2020-03-09 可聚合化合物及其液晶组合物和液晶显示器件

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN113372924B (zh)
TW (1) TWI771940B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB955127A (en) * 1961-09-20 1964-04-15 Electro Chimie Metal Methacrylic and acrylic esters of halogenated polyphenols and polymers derived therefrom
US4284732A (en) * 1976-03-26 1981-08-18 Dynamit Nobel Aktiengesellschaft Halogen-containing unsaturated bis-esters and polymers and copolymers based on these esters
US4366171A (en) * 1981-04-03 1982-12-28 Gaf Corporation Fungicidal biphenyl esters, mixtures thereof and method of use
JP2004123829A (ja) * 2002-09-30 2004-04-22 Seiko Epson Corp 液晶組成物及び液晶素子並びに投射型表示装置
JP2004157545A (ja) * 1993-02-15 2004-06-03 Seiko Epson Corp 液晶素子
JP2009069241A (ja) * 2007-09-11 2009-04-02 Ricoh Co Ltd 電子写真装置及びプロセスカートリッジ
US20140346399A1 (en) * 2011-10-12 2014-11-27 Jnc Corporation Polymerizable compound, liquid crystal composition, and liquid crystal display device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4473626A (en) * 1983-04-25 1984-09-25 Eastman Kodak Company Electrohardenable materials for photoelectrophoretic imaging

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB955127A (en) * 1961-09-20 1964-04-15 Electro Chimie Metal Methacrylic and acrylic esters of halogenated polyphenols and polymers derived therefrom
US4284732A (en) * 1976-03-26 1981-08-18 Dynamit Nobel Aktiengesellschaft Halogen-containing unsaturated bis-esters and polymers and copolymers based on these esters
US4366171A (en) * 1981-04-03 1982-12-28 Gaf Corporation Fungicidal biphenyl esters, mixtures thereof and method of use
JP2004157545A (ja) * 1993-02-15 2004-06-03 Seiko Epson Corp 液晶素子
JP2004123829A (ja) * 2002-09-30 2004-04-22 Seiko Epson Corp 液晶組成物及び液晶素子並びに投射型表示装置
JP2009069241A (ja) * 2007-09-11 2009-04-02 Ricoh Co Ltd 電子写真装置及びプロセスカートリッジ
US20140346399A1 (en) * 2011-10-12 2014-11-27 Jnc Corporation Polymerizable compound, liquid crystal composition, and liquid crystal display device

Also Published As

Publication number Publication date
TWI771940B (zh) 2022-07-21
TW202134410A (zh) 2021-09-16
CN113372924B (zh) 2023-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102666065B1 (ko) 액정 조성물 및 액정 디스플레이 장치
CN106947497B (zh) 可聚合化合物及其在液晶显示器中的用途
CN108026448B (zh) 具有垂面配向的液晶介质
JP5593890B2 (ja) 液晶組成物および液晶デバイス
JP5823584B2 (ja) 重合性化合物および液晶ディスプレイにおけるそれらの使用
KR102080953B1 (ko) 시클로프로필을 함유한 액정 화합물과 액정 혼합물
KR102666064B1 (ko) 액정 조성물 및 액정 디스플레이 장치
TWI722075B (zh) 肉桂酸衍生物
TW201736581A (zh) 液晶混合物及液晶顯示器
CN109643037A (zh) 液晶组合物用自发取向助剂
TWI825052B (zh) 液晶介質及其顯示器及製備方法及影響液晶介質之垂直配向的方法
KR20170040291A (ko) 호메오트로픽 정렬을 갖는 액정 매질
JP5844357B2 (ja) 重合性化合物および液晶ディスプレイにおけるそれらの使用
CN110407783B (zh) 一种苯并呋喃类可聚性化合物及其应用
CN108368424B (zh) 可聚合化合物及其在液晶显示器中的用途
TW201943840A (zh) 液晶混合物及液晶顯示器
JP6299969B2 (ja) 共役結合を有する重合性化合物、液晶組成物および液晶表示素子
CN109153916A (zh) 用于液晶组合物的自发取向助剂、适于该自发取向助剂的化合物、液晶组合物、及液晶显示元件
TW201732022A (zh) 液晶顯示裝置之製造方法及液晶混合物
CN112175634A (zh) 一种聚合物稳定配向型液晶组合物及其应用
WO2022213750A1 (zh) 一种自配向可聚合化合物及其应用
CN113149839B (zh) 一种自配向液晶介质化合物及其应用
JP6115303B2 (ja) 隣接基としてカルボニル基を有するフェノール化合物およびその用途
CN113372924B (zh) 可聚合化合物及其液晶组合物和液晶显示器件
JPWO2018168721A1 (ja) 液晶組成物および液晶表示素子

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: Building 2, Sino Japan Cooperation Innovation Park, No. 16, Zidan Road, Qinhuai District, Nanjing, Jiangsu Province, 210000

Applicant after: JIANGSU HECHENG DISPLAY TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 212212 East Side of Yangzhong Yangtze River Bridge, Zhenjiang City, Jiangsu Province

Applicant before: JIANGSU HECHENG DISPLAY TECHNOLOGY Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant