液晶性化合物、液晶組合物及液晶顯示元件的制作方法【
技術領域：
】[0001]本發(fā)明涉及一種液晶性化合物、液晶組合物以及液晶顯示元件。更詳細而言，涉及具有二氟亞甲氧基的化合物、含有所述化合物且具有向列相的液晶組合物、以及包含所述組合物的液晶顯示元件。【
背景技術：
】[0002]液晶顯示元件被廣泛用于個人計算機、電視等的顯示器。所述元件利用液晶性化合物的光學各向異性、介電各向異性等。液晶顯示元件的運作模式已知有：相變（phasechange，PC)模式、扭轉向列（twistednematic，TN)模式、超扭轉向列（supertwistednematic，STN)模式、雙穩(wěn)態(tài)扭轉向列（bistabletwistednematic，BTN)模式、電控雙折射（electricallycontrolledbirefringence，ECB)模式、光學補償彎曲（opticallycompensatedbend，0CB)模式、共面切換（in-planeswitching，IPS)模式、垂直取向(verticalalignment，VA)模式、邊緣場切換（fringefieldswitching，FFS)模式、聚合物穩(wěn)定取向（polymersustainedalignment，PSA)模式等。[0003]此種液晶顯示元件中使用具有適當物性的液晶組合物。為了進一步提高液晶顯示元件的特性，所述組合物中所含的液晶性化合物優(yōu)選為具有下述（1)~（8)所示的物性。[0004](1)對熱、光等的高穩(wěn)定性[0005](2)高透明點[0006](3)液晶相的低下限溫度[0007]⑷小的粘度（n)[0008](5)適當的光學各向異性（An)[0009](6)大的介電各向異性（Ae)[0010](7)適當的彈性常數（K)[0011](8)與其他液晶性化合物的優(yōu)異相容性[0012](9)短軸方向的大介電常數（e丄）[0013]液晶性化合物的物性給元件的特性帶來的效果如下所述。如（1)所述具有對熱、光等的高穩(wěn)定性的化合物增大元件的電壓保持率。由此，元件的壽命延長。如（2)所述具有高透明點的化合物擴大元件可使用的溫度范圍。如（3)所述具有向列相、層列相等之類的液晶相的低下限溫度，特別是具有向列相的低下限溫度的化合物也擴大元件可使用的溫度范圍。如（4)所述粘度小的化合物縮短元件的響應時間。[0014]如（5)所述具有適當的光學各向異性的化合物提高元件的對比度。根據元件的設計，需要具有大的光學各向異性或者小的光學各向異性，即適當的光學各向異性的化合物。在通過縮小元件的單元間隙（cellgap)來縮短響應時間的情況下，宜為具有大的光學各向異性的化合物。如（6)所述具有大的介電各向異性的化合物降低元件的閾電壓。由此，元件的消耗電力減少。另一方面，具有小的介電各向異性的化合物通過減小組合物的粘度而縮短元件的響應時間。[0015]關于（7)，具有大的彈性常數的化合物縮短元件的響應時間。具有小的彈性常數的化合物降低元件的閾電壓。因此，根據所欲提高的特性而需要適當的彈性常數。優(yōu)選為如（8)所述具有與其他液晶性化合物的優(yōu)異相容性的化合物。其原因在于，將具有不同物性的液晶性化合物混合來調節(jié)組合物的物性。[0016]進而，近年來，隨著液晶顯示元件的低消耗電力化、高精細化的要求，強烈要求改善液晶組合物的透過率。其中，已知FFS模式的液晶顯示元件中使用的液晶組合物的透過率與液晶組合物的短軸方向的介電常數（e丄）相關，優(yōu)選為如（9)所述具有短軸方向的大介電常數的液晶性化合物。[0017]迄今為止，作為具有大的介電各向異性的液晶性化合物，已合成了多種具有cf20結合基的液晶性化合物，其中的若干種已實際使用。但是，這些化合物的短軸方向的介電常數并不足夠大。根據此種狀況，期望開發(fā)出關于上述物性（1)~（9)而與優(yōu)異的物性具有適當的平衡的化合物，特別是兼具大的介電各向異性（Ae)、及短軸方向的大介電常數的化合物。[0018][現有技術文獻][0019][專利文獻][0020]專利文獻1:國際公開第96/011897號[0021]專利文獻2:日本專利特開平10-204016號公報[0022]專利文獻3:德國專利申請公開第4006921號說明書[0023]專利文獻4:日本專利特開2001-139511號公報[0024]專利文獻5:日本專利特開2002-80452號公報[0025]專利文獻6:日本專利特開2002-327175號公報【
發(fā)明內容】[0026][發(fā)明所要解決的問題][0027]本發(fā)明的第一課題為提供一種滿足對光的穩(wěn)定性高、透明點高、液晶相的下限溫度低、粘度小、光學各向異性適當、介電各向異性大、短軸方向的介電常數大、彈性常數適當、與其他液晶性化合物的相容性優(yōu)異等物性的至少一種的液晶性化合物。特別是提供一種兼具大的介電各向異性及短軸方向的大介電常數的化合物。第二課題為提供含有所述化合物，且滿足向列相的上限溫度高、向列相的下限溫度低、粘度小、光學各向異性適當、介電各向異性大、短軸方向的介電常數大、彈性常數適當等物性的至少一種的液晶組合物。所述課題提供關于至少兩種物性而具有適當的平衡的液晶組合物。第三課題為提供包含所述組合物且具有元件可使用的寬廣溫度范圍、短的響應時間、大的電壓保持率、低的閾電壓、大的對比度、以及長壽命的液晶顯示元件。[0028][解決問題的技術手段][0029]本發(fā)明涉及式（1)所表示的化合物、含有所述化合物的液晶組合物、以及包含所述組合物的液晶顯示元件。[0030][0031]式（1)中，[0032]R1為碳數1~15的烷基，所述烷基中，至少一個-CH2_可經-0-或-S-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-取代，這些基團中，至少一個氫可經鹵素取代；[0033]環(huán)A1、環(huán)A2、環(huán)A3及環(huán)A4獨立地為1，4-亞環(huán)己基、1，4-亞環(huán)己烯基、1，4-亞苯基、2_氣_1，4-亞苯基、2,6-二氣-1，4-亞苯基、2-氣-1，4-亞苯基、2,6-二氣-1，4-亞苯基、2_氣_6_氣_1，4_亞苯基、四氛吡喃_2,5_二基、1，3_二噁燒_2,5_二基、2,6,7_二氧雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷-1，4-二基、嘧啶-2,5-二基、或者吡啶-2,5-二基；[0034]X1為鹵素、-C=N、-N=C=S、或者至少一個氫經氟取代的碳數1~10的烷基、至少一個氫經氟取代的碳數2~10的烯基、至少一個氫經氟取代的碳數1~9的烷氧基、或者至少一個氫經氟取代的碳數2~9的烯氧基；[0035]L1及L2獨立地為氫或氟；[0036]Y1及Y2獨立地為氟或氯；[0037]W1為單鍵、-(CH2)2_、-CH=CH-、-Cec-、-COO-、-0C0-、-CH20-、-0CH2-、或-CF=CF-;[0038]21、22、23及24獨立地為單鍵、-(〇12)2-、-〇1=〇1-、-(：三(：-、-〇)0-、-0〇)-、-〇卩20-、-0CH2-、或-CF=CF-，[0039]a、b、c及d獨立地為0或l，a、b、c及d的和為1、2或3;[0040]a為1時的Z\b為1時的Z2、c為1時的Z3及d為1時的Z4中，至少一個為-CF20_。[0041][發(fā)明的效果][0042]本發(fā)明的第一優(yōu)點為提供滿足對光的穩(wěn)定性高、透明點高、液晶相的下限溫度低、粘度小、光學各向異性適當、介電各向異性大、彈性常數適當、與其他液晶性化合物的相容性優(yōu)異、短軸方向的介電常數大等物性的至少一種的液晶性化合物。特別是提供兼具大的介電各向異性及短軸方向的大介電常數的化合物。第二優(yōu)點為提供含有所述化合物，且滿足向列相的上限溫度高、向列相的下限溫度低、粘度小、光學各向異性適當、介電各向異性大、短軸方向的介電常數大、彈性常數適當等物性的至少一種的液晶組合物。第三優(yōu)點為提供包含所述組合物，且具有元件可使用的寬廣溫度范圍、短的響應時間、大的電壓保持率、低的閾電壓、大的對比度、以及長壽命的液晶顯示元件?！揪唧w實施方式】[0043]此說明書中的用語的使用方法如下所述。液晶性化合物是具有向列相、層列相等液晶相的化合物，以及雖不具有液晶相，但出于調節(jié)上限溫度、下限溫度、粘度、介電各向異性之類的組合物的物性的目的而添加的化合物的總稱。這些化合物具有例如1，4-亞環(huán)己基或1，4_亞苯基之類的六員環(huán)，其分子結構為棒狀（rodlike)。通過混合此種液晶性化合物來制備液晶組合物。液晶性化合物的比例（含量）是由基于所述液晶組合物的重量的重量百分率（重量％)所表示。視需要在所述組合物中添加可聚合的化合物、聚合引發(fā)劑、光學活性化合物、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑、消泡劑、色素之類的添加物。添加物的比例（添加量）與液晶性化合物的比例同樣地，是由基于液晶組合物的重量的重量百分率（重量％)所表示。有時也使用重量百萬分率（ppm)。液晶顯示元件是液晶顯示面板以及液晶顯示模塊的總稱。有時將液晶性化合物、液晶組合物、液晶顯示元件分別簡稱為化合物、組合物、元件。透明點為液晶性化合物的液晶相-各向同性相的轉變溫度。液晶相的下限溫度為液晶性化合物中的固體-液晶相（層列相、向列相等）的轉變溫度。向列相的上限溫度為液晶組合物的向列相-各向同性相的轉變溫度，有時簡稱為上限溫度。有時將向列相的下限溫度簡稱為下限溫度。[0044]有時將式（1)所表示的化合物簡稱為化合物（1)。所述簡稱有時也應用于式（2)等所表示的化合物。式（1)至式（15)中，由六邊形包圍的A^B^C1等記號分別與環(huán)A\環(huán)B1、環(huán)C1等對應。將末端基R11的記號用于多種化合物。這些化合物中，任意的兩個R11所表示的兩個基團可相同，或者也可不同。例如，存在化合物（2)的R11為乙基，且化合物（3)的R11為乙基的情況。也存在化合物（2)的R11為乙基，且化合物（3)的R11為丙基的情況。所述規(guī)則也適用于其他的末端基、環(huán)等記號。式（5)中，當i為2時，存在兩個環(huán)C1。所述化合物中，兩個環(huán)C1所表示的兩個基團可相同，或者也可不同。所述規(guī)則也適用于當i大于2時的任意兩個。所述規(guī)則還適用于其他的環(huán)、結合基等記號。[0045]"至少一個"A"可經"B"取代"的表述是指，當"A"的數量為一個時，"A"的位置為任意，當"A"的數量為兩個以上時，它們的位置也可無限制地選擇。所謂"至少一個A可經B、C或D取代"的表述是指包括以下情況：任意的A經B取代的情況；任意的A經C取代的情況；以及任意的A經D取代的情況；進而，多個A經B、C、D的至少兩個取代的情況。例如，至少一個-CH2-可經-0-或-CH=CH-取代的烷基中包含：烷基、烯基、烷氧基、烷氧基烷基、烷氧基烯基、稀氧基烷基。此外，連續(xù)的兩個-ch2-經-〇-取代而成為的情況欠佳。烷基等中，甲基部分（-CH2-H)的-CH2-經-0-取代而成為-0-H的情況也欠佳。[0046]2-氟_1，4_亞苯基是指下述的兩種二價基?；瘜W式中，氟可為朝左（L)，也可為朝右（R)。所述規(guī)則也適用于如四氫吡喃-2,5-二基之類的非對稱的二價環(huán)。[0047][0048]本發(fā)明包含下述項1~項14中記載的內容。[0049]項1.一種化合物，其是由式⑴所表示：[0050][0051]式（1)中，[0052]R1為碳數1~15的烷基，所述烷基中，至少一個-CH2_可經-0-或-S-取代，至少一個-(CH2)2-可經-CH=CH-取代，這些基團中，至少一個氫可經鹵素取代；[0053]環(huán)A1、環(huán)A2、環(huán)A3及環(huán)A4獨立地為1，4-亞環(huán)己基、1，4-亞環(huán)己烯基、1，4-亞苯基、2_氣_1，4-亞苯基、2,6-二氣-1，4-亞苯基、2-氣-1，4-亞苯基、2,6-二氣-1，4-亞苯基、2_氣_6_氣_1，4_亞苯基、四氛吡喃_2,5_二基、1，3_二噁燒_2,5_二基、2,6,7_二氧雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷-1，4-二基、嘧啶-2,5-二基、或者吡啶-2,5-二基；[0054]X1為鹵素、-C=N、-N=C=S、或者至少一個氫經氟取代的碳數1~10的烷基、至少一個氫經氟取代的碳數2~10的烯基、至少一個氫經氟取代的碳數1~9的烷氧基、或者至少一個氫經氟取代的碳數2~9的烯氧基；[0055]L1及L2獨立地為氫或氟；[0056]Y1及Y2獨立地為氟或氯；[0057]W1為單鍵、-(CH2)2_、-CH=CH-、-Cec-、-COO-、-0C0-、-CH20-、-0CH2-、或-CF=CF-;[0058]21、22、23及24獨立地為單鍵、-(〇12)2-、-〇1=〇1-、-(：三(：-、-〇)0-、-0〇)-、-〇卩20-、-0CH2-、或-CF=CF-;[0059]a、b、c及d獨立地為0或l，a、b、c及d的和為1、2或3;[0060]a為1時的Z\b為1時的Z2、c為1時的Z3及d為1時的Z4中，至少一個為-CF20_。[0061]項2.根據項1所述的化合物，其中在根據項1所述的式⑴中，R1為碳數1~15的烷基、碳數2~15的烯基、碳數1~14的烷氧基、或者碳數2~14的烯氧基；X1為氟、氯、-cen、-n=c=s、-ch2f、-chf2、-cf3、-(ch2)2-f、-ch2cf3、-cf2cf3、-cf3,-(cf2)3-f,-(ch2)4-f,-(ch2)3-cf3,-(cf2)4-f,-(cf2)5-f,-(cf2)6-f,-(cf2)7-f,-och2f,-OCHF^-ocf3^-o-(ch2)2-f^-och2cf3^-ocf2cf3^-〇-(ch2)3-f^-o-(ch2)2-cf3^-o-(cf2)3-f^-o(CH2)4-F^-o-(CH2)3-CF3^-o-(CF2)4-F^-o-(CF2)5-F^-o-(CF2)6-F^-CH=CHF^-CH=CF^-CF=CHF、-CF=CF2、-CH=CHCH2F、-CH=CHCF3、-CF=CHCF3、-CF=CFCF3、-(CH2)2-CH=cf2、-(ch2)2-cf=cf2、-(ch2)2-ch=chcf3、-(ch2)2-cf=chcf3、或-(CH2)[0062]項3.根據項1所述的化合物，其中在根據項1所述的式⑴中，R1為碳數1~10的烷基、碳數2~10的烯基、碳數1~9的烷氧基、或者碳數2~9的稀氧基；X1為氣、氣、-CeN、-CF3、-CHF2、-0CF3、-0CHF2、-CH=CHCF3、-CF=CHCF3、或-CF=CFCF3〇[0063]項4.根據項1所述的化合物，其是由式（1-1)~式（1-7)的任一個所表示：[0064][0065]式（1-1)~式（1-7)中，[0066]R1為碳數1~10的烷基、碳數2~10的烯基、或者碳數1~9的烷氧基；[0067]環(huán)A1、環(huán)A2、環(huán)A3及環(huán)A4獨立地為1，4-亞環(huán)己基、1，4-亞環(huán)己烯基、1，4-亞苯基、2_氣_1，4_亞苯基、2,6_二氣_1，4_亞苯基、四氛吡喃_2,5_二基、或1，3_二噁燒_2,5_二基；[0068]Z1、Z2、Z3及Z4獨立地為單鍵、-(ch2)2-、-coo-、-CF20-、-CH20-、或-0CH2-;[0069]W1為單鍵、-(CH2)2_、或-0CH2-;[0070]X1為氟、_CF3、或-0CF3;[0071]L1及L2獨立地為氫或氟；[0072]Y1及Y2獨立地為氟或氯；[0073]式（1-3)中，Z1及Z2中的任一個為-CF20-;[0074]式（1-4)中，Z1及Z3中的任一個為-CF20-;[0075]式（1-5)中，Z3及Z4中的任一個為-CF20_;[0076]式（1-6)中，Z1、Z2及Z3中的任一個為-CF20_;[0077]式（1-7)中，Z\Z3及Z4中的任一個為-CF20-。[0078]項5.根據項1所述的化合物，其是由式（1-8)~式（1-12)的任一個所表示：[0079][0080]式（1-8)~式（1-12)中，[0081]R1為碳數1~10的烷基、碳數2~10的烯基、或者碳數1~9的烷氧基；[0082]環(huán)A1、環(huán)A2、環(huán)A3及環(huán)A4獨立地為1，4-亞環(huán)己基、1，4-亞環(huán)己烯基、1，4-亞苯基、2_氣_1，4_亞苯基、2,6_二氣_1，4_亞苯基、四氛吡喃_2,5_二基、或1，3_二噁燒_2,5_二基；[0083]X1為氟、_CF3、或-0CF3;[0084]L1及L2獨立地為氫或氟。[0085]項6.根據項1所述的化合物，其是由式（1-13)~式（1-22)的任一個所表示：[0086][0087]式（1-13)~式（1-22)中，R1為碳數1~10的烷基、碳數2~10的烯基、或者碳數1~9的烷氧基；X1為氟、-CF3、或-0CF3;L\L2、L3、L4、L5、及L6獨立地為氫或氟。[0088]項7.根據項1所述的化合物，其是由式（1-23)~式（1-25)的任一個所表示：[0089][0090]式（1-23)~式（1-25)中，R1為碳數1~10的烷基、碳數2~10的烯基、或者碳數1~9的烷氧基；X1為氟、-CF3、或-0CF3;L\L2、及L3獨立地為氫或氟。[0091]項8.-種液晶組合物，其含有根據項1至項7中任一項所述的化合物的至少一種。[0092]項9.根據項8所述的液晶組合物，其還含有選自式（2)~式（4)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物：[0093][0094]式（2)~式（4)中，[0095]R11為碳數1~10的烷基或者碳數2~10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一個氫可經氟取代，至少一個-ch2-可經-〇-取代；[0096]X11為氟、氯、-0CF3、-ochf2、-cf3、-chf2、_CH2F、-0CF2CHF2、或-ocf2chfcf3;[0097]環(huán)B1、環(huán)B2及環(huán)B3獨立地為1，4-亞環(huán)己基、1，4-亞苯基、2-氟-1，4-亞苯基、2，6-二氟-1，4-亞苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1，3-二噁烷-2,5-二基、或者嘧啶-2,5-二基；[0098]211、212及213獨立地為單鍵、-〇12〇12-、-〇1=〇1-、-〇三(：-、-〇)0-、-〇卩20-、-(^^2-、-CH2〇-、或-(CH2)4-;[0099]L11及L12獨立地為氫或氟。[0100]項10.根據項8或項9所述的液晶組合物，其還含有選自式（5)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物：[0101][0102]式WT，[0103]R12為碳數1~10的烷基或者碳數2~10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一個氫可經氟取代，至少一個-ch2-可經-〇-取代；[0104]X12為-CeN或-CeC-CeN;[0105]環(huán)C1為1，4_亞環(huán)己基、1，4_亞苯基、2_氟_1，4_亞苯基、2,6_二氟_1，4_亞苯基、四氫吡喃-2,5-二基、1，3-二噁烷-2,5-二基、或者嘧啶-2,5-二基；[0106]Z14為單鍵、-CH2CH2-、-Cec-、-coo-、-CF20-、-0CF2-、或-CH20-;[0107]L13及L14獨立地為氫或氟；[0108]i為1、2、3或4。[0109]項11.根據項8至項10中任一項所述的液晶組合物，其還含有選自式（6)~式(12)所表示的化合物的組群中的至少一種化合物：[0110][0111]式（6)~式（12)中，[0112]R13及R14獨立地為碳數1~10的烷基或者碳數2~10的烯基，所述烷基及烯基中，至少一個-ch2-可經-〇-取代；[0113]R15為氫、氟、碳數當前第1頁1 2 3 4 5 6