[发明专利]一种环己烷类液晶化合物及液晶组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于改善液晶响应速度的环己烷类液晶化合物及含有该环己烷类液晶化合物的液晶组合物，属于液晶显示技术领域。

背景技术

液晶因为其特殊的物理、化学、光学特性，从20世纪中叶开始被广泛应用在轻薄型的显示技术上。迄今为止，人们已经利用液晶化合物的特性（光学各向异性Δn、介电各向异性Δε）制作了很多液晶显示元件，应用在时钟、计算器、测定机器、汽车面板、文字处理机、电子记事本、移动电话、打印机、计算机、TV等领域。上述液晶显示元件中使用的液晶化合物中存在固有的液晶相，其相形态大致分为三种，即向列相、层列相和胆甾相。其中，向列相液晶的应用最为广泛。

液晶显示装置利用的液晶驱动方式主要包括静态驱动方式、多路驱动方式、有源矩阵驱动方式和双频驱动方式等方式。液晶显示装置利用的显示方式中，迄今为止开发了动态散射型（DS模式）、客主型（GH模式）、扭曲向列型（TN模式）、超扭曲向列型（STN模式）、薄膜晶体管型（TFT模式）和强诱电性液晶型（FLC）；近年来，TN型、STN型和TFT型3种成为市场和研发的主流。

用于显示用的液晶材料均需要满足以下性能：①良好的化学、物理及热稳定性，对电场和电磁辐射的稳定性；②旋转粘度（γ₁）低；③合适的介电各向异性△ε和光学各向异性△n；④与其他液晶化合物的相溶性好；⑤较宽的向列相温度范围。为了满足上述性能要求，需要使用旋转粘度低、阈值电压低的液晶。但是到目前为止，还未找到任何一种单一的液晶化合物能达到上述性能要求，只能将几种、甚至几十种液晶化合物混合成液晶组合物，才能够满足液晶显示材料的性能要求；而且，由于近年来高清TV、3D显示等显示元件的不断出现，对液晶组合物的响应速度的要求也逐渐增大。

早期高分子液晶具有液晶相结构的刚性骨架中通常都含有苯环结构，苯环结构中含有一个大的共轭体系，对紫外光有较强的吸收，因此影响了材料的稳定性；随着研究的深入，环己烷环被越来越多的引入刚性骨架中，当用环己烷环取代液晶中的苯环后，π电子体系减少或消失，电荷密度分布降低，极化减弱，并且环己烷环相互交错垒叠，形成紧密堆积，致使液晶清亮点增加，该类液晶与结构相似的芳环类液晶相比粘度更低，且几乎没有紫外吸收，稳定性更好。

目前，已有多个关于使用环己烷化合物的响应性优异的向列型液晶组合物的提案。日本专利JP特开平6-56717提供了一种响应性优异的向列型液晶组合物，该液晶组合物可形成较大的预倾角大，而且条状排列缺陷的发生率显著降低，该液晶组合物在化学上稳定、能够低电压驱动、能够响应高时分割驱动；日本专利JP特开平7-126205提供了一种具有合适的复折射率的大小、可驱动的温度范围广、响应性优异、对比度良好的向列型液晶组合物，并提供了使用该液晶组合物、电光学特性得到改善的TN-LCD、STN-LCD、TFT-LCD等液晶显示装置的新型环己烷化合物，从反强诱电状态至强诱电状态的响应速度得到了改善。日本专利JP特愿2010-162348涉及到含有环己烷环的液晶化合物，混合在现有广泛使用的液晶组合物中时粘度不上升、可以有效降低阈值电压的液晶显示元件的材料。然而，迄今为止公开的液晶组合物的响应速度仍然偏慢，无法完全满足人们对液晶显示元件的显示要求。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种用于降低向列相型液晶响应时间的环己烷类液晶化合物，以及包含此液晶化合物的、响应速度很快的向列相型液晶组合物。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种环己烷类液晶化合物具有式Ⅰ所示的结构，

式Ⅰ中，

R₁₁、R₁₂分别是下列①～④所示基团中的任意一种：

①碳原子数为1～9的烷基，

②任意单键被不饱和键所代替的①所示基团，

③任意-CH₂-被-O-、-CO-或-COO-所代替的①、②所示基团，

④任意氢原子被卤原子或-CN所取代的①、②、③所示基团；

Z₁₁、Z₁₂分别是单键、-OCO-或-OOC-中的任一基团；