本發(fā)明涉及一種液晶組合物，特別涉及一種具有較大的光學各向異性、較大的介電各向異性、較好的陡度以及較低粘度的液晶組合物，及包含所述液晶組合物的液晶顯示器件。

背景技術：

對于液晶顯示元件來講，根據(jù)液晶的顯示模式分為PC(phase change，相變)、TN(twist nematic，扭曲向列)、STN(super twisted nematic，超扭曲向列)、ECB(electrically controlled birefringence，電控雙折射)、OCB(optically compensated bend，光學補償彎曲)、IPS(in-plane switching，共面轉變)、VA(vertical alignment，垂直配向)等類型。根據(jù)元件的驅動方式分為PM(passive matrix，被動矩陣)型和AM(active matrix，主動矩陣)型。PM分為靜態(tài)(static)和多路(multiplex)等類型。AM分為TFT(thin film transistor，薄膜晶體管)、MIM(metal insulator metal，金屬-絕緣層-金屬)等類型。TFT的類型有非晶硅(amorphous silicon)和多晶硅(polycrystal silicon)。后者根據(jù)制造工藝分為高溫型和低溫型。液晶顯示元件根據(jù)光源的類型分為利用自然光的反射型、利用背光的透過型、以及利用自然光和背光兩種光源的半透過型。

液晶材料需要具有適當高的介電各向異性、光學各向異性以及良好的低溫互溶性和熱穩(wěn)定性。此外，液晶材料還應當具有低粘度和短響應時間，低閾值電壓和高對比度。根據(jù)市售的液晶顯示元件來進一步說明組合物的各向性能指標。向列相的溫度范圍與元件的工作溫度范圍相關聯(lián)。向列相的上限溫度較好的是大于等于70℃，并且向列相的下限溫度較好的是小于等于-10℃。組合物的粘度與元件的響應時間相關聯(lián)。為了在元件中顯示動畫，較好的是元件的響應時間短。因此，較好的是組合物的粘度小，而更好的是溫度低時組合物的粘度小。

組合物的光學各向異性與元件的對比度相關聯(lián)。為了使液晶顯示元件的對比度比最大化，可將液晶組合物的光學各向異性(Δn)與液晶層的厚度(d)的乘積值(Δn*d)設定為固定值的方式進行設計。適當?shù)姆e值依賴于運作模式的種類。如TN模式的元件的適當值約為0.45μm。該情形時，對于液晶層厚度較小的元件而言，較好的是光學各向異性大的組合物。

含有較好陡度液晶組合物的液晶顯示元件能夠增大對比度。

含有介電各向異性的絕對值大的液晶組合物的液晶顯示元件能夠降低基礎電壓值、降 低驅動電壓，并能進一步降低消耗電功率。

含有較高的電壓保持率的液晶組合物的液晶顯示元件能夠降低液晶顯示元件出現(xiàn)殘像的風險，延長液晶顯示元件使用壽命。

含有較低閾值電壓的液晶組合物的液晶顯示元件能夠有效的降低顯示的功耗，特別是在消耗品，類似手機，平板電腦等便攜式電子產(chǎn)品有更長的續(xù)航時間。

粘度小的液晶組合物，可提高液晶顯示元件響應速度。當液晶顯示元件的響應速度快時，可適用于動畫顯示。另外，向液晶顯示元件的液晶盒內注入液晶組合物時，可縮短注入時間，能夠提高作業(yè)性。

現(xiàn)有技術已經(jīng)公開了具有低功耗、快響應的液晶組合物，如專利文獻CN102858918A，但現(xiàn)有技術中公開的液晶組合物可能存在多種問題，如環(huán)保問題(如含氯化合物的使用)、使用壽命短(如UV或熱穩(wěn)定性差)、對比度低(如日光下顯示屏幕泛白)，以及無法兼顧在液晶電視、平板電腦等要求適當?shù)墓鈱W各向異性、適當?shù)慕殡姼黜棶愋?、高電壓保持率、抗UV穩(wěn)定及高溫穩(wěn)定的性能均衡問題，不能同時滿足各方面指標。

從液晶材料的制備角度出發(fā)，液晶材料的各項性能是互相牽制影響的，某項性能指標的提升可能會導致其他性能發(fā)生相應變化，有時甚至是不符合期望的變化。

因此，需要一種液晶組合物，其具有大的光學各向異性；大的介電各向異性；低的閾值電壓；較好的陡度；高的電壓保持率使液晶顯示元件具有較高的顯示對比度等特性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種具有大的介電各向異性、大的光學各向異性、高的電壓保持率、低的閾值電壓、較好的陡度、較低粘度以及較好可靠性等特性的液晶組合物。

本發(fā)明的其它目的是提供一種液晶顯示元件，其包含具有大的介電各向異性、大的光學各向異性、高的電壓保持率、低的閾值電壓、較好的陡度、低的功耗以及較好可靠性等特性的組合物，使得液晶顯示元件具有高對比度、以及優(yōu)越的省電性能。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的提供了一種液晶組合物，所述液晶組合物包含：

占所述液晶組合物總重量5-30％的一種或多種通式Ⅰ的化合物作為第一組分

占所述液晶組合物總重量5-30％的一種或多種通式Ⅱ-1和/或通式Ⅱ-2的化合物一種或多種作為第二組分

占所述液晶組合物總重量1-15％的一種或多種通式Ⅲ的化合物作為第三組分

占所述液晶組合物總重量10-50％的一種或多種通式Ⅳ的化合物作為第四組分

以及

占所述液晶組合物總重量10-60％的一種或多種通式Ⅵ的化合物作為第五組分

其中，

R₁、R₂、R₃、R₄、R₆和R₇相同或不同，各自獨立地表示碳原子數(shù)為1-7的氟代或未被氟代的烷基、碳原子數(shù)為1-7的氟代或未被氟代的烷氧基，或碳原子數(shù)為2-7的氟代或未被氟代的烯基；

R₅表示-H、碳原子數(shù)為1-7的氟代或未被氟代的烷基、碳原子數(shù)為1-7的氟代或未被氟代的烷氧基，或碳原子數(shù)為2-7的氟代或未被氟代的烯基；

表示或所述上一個或更多個H可被F取代；

環(huán)環(huán)環(huán)環(huán)和環(huán)相同或不同，各自獨立地表示或

環(huán)環(huán)環(huán)和環(huán)相同或不同，各自獨 立地表示或

Z₁和Z₂相同或不同，各自獨立地表示單鍵、-COO-或-CH₂O-；

a表示0、1或2，且當a為2時，環(huán)可以相同，也可以不同；

d和e相同或不同，各自獨立的表示0或1；

其中，當d＝e＝0、d＝1且e＝0或d＝0且e＝1時，環(huán)和環(huán)不同時為

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述第一組分占所述液晶組合物總重量的5-20％；所述第二組分占所述液晶組合物總重量的10-25％；所述第三組分占所述液晶組合物總重量的1-10％；所述第四組分占所述液晶組合物總重量的10-50％；以及所述第五組分占所述液晶組合物總重量的15-55％。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述R₁表示碳原子數(shù)為1-5的烷基。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述R₂表示碳原子數(shù)為1-5的烷基或碳原子數(shù)為1-5的氟代或未被氟代的烷氧基。

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述R₂表示碳原子數(shù)為2-4的烷基。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述R₃表示碳原子數(shù)為1-5的烷基；R₄表示碳原子數(shù)為1-5的烷基、碳原子數(shù)為2-5的氟代或未被氟代的烯基或氟原子。

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述R₃表示碳原子數(shù)為2-3的烷基；R₄表示碳原子數(shù)為2-4的烷基、碳原子數(shù)為4的氟代或未被氟代的烯基或氟原子。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述R₄表示氟代或未被氟代的丁烯基。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述R₅表示-H或碳原子數(shù)為1-5的烷基。

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述R₅表示碳原子數(shù)為2-5的烷基。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述R₆表示碳原子數(shù)為1-5的烷基或碳原子數(shù)為2-4的烯基；并且R₇表示碳原子數(shù)為1-5的烷基、碳原子數(shù)為2-3的烯基或碳原子數(shù)為1-3的氟代或未被氟代的烷氧基。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述R₇表示乙烯基或烯丙基。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述Z₁表示單鍵或-COO-；并且Z₂表示單鍵。

在本發(fā)明的一些實施方案中，優(yōu)選地，所述通式Ⅱ-1的化合物占所述液晶組合物總重量的0-22％。

在本發(fā)明的一些實施方案中，優(yōu)選地，所述通式Ⅱ-1的化合物占所述液晶組合物總重量的0-10％。

在本發(fā)明的一些實施方案中，優(yōu)選地，所述通式Ⅱ-1的化合物占所述液晶組合物總重量的10-22％。

在本發(fā)明的一些實施方案中，優(yōu)選地，所述通式Ⅱ-2的化合物占所述液晶組合物總重量的0-20％。

在本發(fā)明的一些實施方案中，優(yōu)選地，所述通式Ⅱ-2的化合物占所述液晶組合物總重量的0-5％。

在本發(fā)明的一些實施方案中，優(yōu)選地，所述通式Ⅱ-2的化合物占所述液晶組合物總重量的8-15％。

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅰ的化合物選自由下列化合物組成的組：

以及

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅱ-1的化合物選自由下列化合物組成的組：

以及

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅱ-2的化合物選自由下列化合物組成的組：

以及

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅲ的化合物選自由下列化合物組成的組：

在本發(fā)明的一些實施方式中，特別優(yōu)選地，所述通式Ⅲ的化合物選自由下列化合物組成的組：

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅳ的化合物選自由下列化合物組成的組：

其中，

R₅表示碳原子數(shù)為1-7的氟代或未被氟代的烷基、碳原子數(shù)為1-7的氟代或未被氟代的烷氧基。

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅳ-1的化合物選自由下列化合物組成的組：

以及

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅳ-2的化合物選自由下列化合物組成的組：

以及

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅳ-3的化合物選自由下列化合物組成的組：

以及

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅳ-4的化合物選自由下列化合物組成的組：

以及

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅳ-5的化合物選自由下列化合物組成的組：

以及

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅳ-6的化合物選自由下列化合物組成的組：

以及

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅳ-7的化合物選自由下列化合物組成的組：

以及

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅳ-8的化合物選自由下列化合物組成的組：

以及

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅳ-9的化合物選自由下列化合物組成的組：

以及

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅳ-10的化合物選自由下列化合物組成的組：

以及

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅳ-11的化合物選自由下列化合物組 成的組：

以及

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅳ-12的化合物選自由下列化合物組成的組：

以及

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅴ的化合物選自由下列化合物組成的組：

以及

其中，

R₆和R₇相同或不同，各自獨立地表示碳原子數(shù)為1-5的烷基、碳原子數(shù)為1-5的烷氧基、碳原子數(shù)為2-5的烯基或碳原子數(shù)為2-5的烯氧基。

在本發(fā)明的一些實施方案中，優(yōu)選地，所述通式Ⅴ-1的化合物占所述液晶組合物總重量的10-36％；作為優(yōu)選技術方案，所述通式Ⅴ-1的化合物占所述液晶組合物總重量的18-36％。

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅴ-1的化合物選自由下列化合物組成的組：

在本發(fā)明的一些實施方式中，特別優(yōu)選地，所述通式Ⅴ-1的化合物選自由下列化合物組成的組：

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅴ-2的化合物選自由下列化合物組成的組：

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅴ-3的化合物選自由下列化合物組成的組：

在本發(fā)明的一些實施方式中，特別優(yōu)選地，所述通式Ⅴ-3的化合物選自由下列化合物組成的組：

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅴ-4的化合物選自由下列化合物組成的組：

在本發(fā)明的一些實施方式中，特別優(yōu)選地，所述通式Ⅴ-4的化合物選自由下列化合物組成的組：

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅴ-5的化合物選自由下列化合物組成的組：

以及

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅴ-6的化合物選自由下列化合物組成的組：

以及

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅴ-7的化合物選自由下列化合物組成的組：

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅴ-8的化合物選自由下列化合物組成的組：

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅴ-9的化合物選自由下列化合物組成的組：

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅴ-10的化合物選自由下列化合物組成的組：

以及

本發(fā)明的另一個方面提供一種液晶顯示器件，所述液晶顯示器件包含本發(fā)明的液晶組合物。

在本發(fā)明所述的液晶組合物中，所示通式Ⅰ、Ⅱ的化合物在液晶組合物可以增大介電各向異性，降低閾值電壓；同時改善陡度，降低粘度；所示通式Ⅲ的化合物在液晶組合物中可以增大光學各向異性；所示通式Ⅳ的化合物在液晶組合物中也可以幫助增大介電各向異性，所示通式Ⅴ的化合物在液晶組合物可以幫助降低粘度。

本發(fā)明通過對上述化合物進行組合實驗，通過與對照的比較，確定了包括上述液晶化合物的液晶組合物，具有大的介電各向異性、大的光學各向異性、高的電壓保持率以及低的閾值電壓，本發(fā)明所述的液晶組合物適用于液晶顯示器件中，使得液晶顯示元件具有優(yōu)越的省電性能以及高的對比度等特性。

在本發(fā)明中如無特殊說明，所述的比例均為重量比，所有溫度均為攝氏度溫度，所述的響應時間數(shù)據(jù)的測試選用的盒厚為7μm。

具體實施方式

以下將結合具體實施方案來說明本發(fā)明。需要說明的是，下面的實施例為本發(fā)明的示例，僅用來說明本發(fā)明，而不用來限制本發(fā)明。在不偏離本發(fā)明主旨或范圍的情況下，可進行本發(fā)明構思內的其他組合和各種改良。

為便于表達，以下各實施例中，液晶組合物的基團結構用表1所列的代碼表示：

表1 液晶化合物的基團結構代碼

以如下結構式的化合物為例：

該結構式如用表1所列代碼表示，則可表達為：nCGUF，代碼中的n表示左端烷基的碳原子數(shù)，例如n為“2”，即表示該烷基為-C₂H₅；代碼中的C代表“環(huán)己烷基”，代碼中的G代表“2-氟-1,4-亞苯基”，代碼中的U代表“2,5-二氟-1,4-亞苯基”，代碼中的F代表“氟取代基”。

以下實施例中測試項目的簡寫代號如下：

Δn： 光學各向異性(589nm，25℃)

Δε： 介電各向異性(1KHz，25℃)

Cp： 清亮點(向列-各向同性相轉變溫度，℃)

Vth： 閾值電壓(1KHZ，25℃，TN90)

γ₁： 流動粘度(mm²·s^-1，25℃，除非另有說明)

VHR(初始)： 初始電壓保持率(％)

S： 陡度

t_-40℃ 低溫儲存時間(在-40℃下)

其中，光學各向異性使用阿貝折光儀在鈉光燈(589nm)光源下、25℃測試得；介電測試盒為TN90型，盒厚7μm。

VHR(初始)是使用TOY06254型液晶物性評價系統(tǒng)測試得；脈沖電壓：5V 6HZ，測試溫度為60℃，測試單位周期為166.7ms。

Vth測試條件：C/1KHZ，JTSB7.0。

S測試條件：C/1KHZ，JTSB7.0陡度S＝Vsat/Vth。

在以下的實施例中所采用的各成分，均可以通過公知的方法進行合成，或者通過商業(yè)途徑獲得。這些合成技術是常規(guī)的，所得到各液晶化合物經(jīng)測試符合電子類化合物標準。

按照以下實施例規(guī)定的各液晶組合物的配比，制備液晶組合物。所述液晶組合物的制備是按照本領域的常規(guī)方法進行的，如采取加熱、超聲波、懸浮等方式按照規(guī)定比例混合制得。

制備并研究下列實施例中給出的液晶組合物。下面顯示了各液晶組合物的組成和其性能參數(shù)測試結果。

對比例1

按表2中所列的各化合物及重量百分數(shù)配制成對比例1的液晶組合物，其填充于液晶顯示器兩基板之間進行性能測試，測試數(shù)據(jù)如下表所示：

表2液晶組合物配方及其測試性能

實施例1

按表3中所列的各化合物及重量百分數(shù)配制成實施例1的液晶組合物，其填充于液晶顯示器兩基板之間進行性能測試，測試數(shù)據(jù)如下表所示：

表3液晶組合物配方及其測試性能

實施例2

按表4中所列的各化合物及重量百分數(shù)配制成實施例2的液晶組合物，其填充于液晶顯示器兩基板之間進行性能測試，測試數(shù)據(jù)如下表所示：

表4液晶組合物配方及其測試性能

實施例3

按表5中所列的各化合物及重量百分數(shù)配制成實施例3的液晶組合物，其填充于液晶顯示器兩基板之間進行性能測試，測試數(shù)據(jù)如下表所示：

表5液晶組合物配方及其測試性能

實施例4

按表6中所列的各化合物及重量百分數(shù)配制成實施例4的液晶組合物，其填充于液晶顯示器兩基板之間進行性能測試，測試數(shù)據(jù)如下表所示：

表6液晶組合物配方及其測試性能

實施例5

按表7中所列的各化合物及重量百分數(shù)配制成實施例5的液晶組合物，其填充于液晶顯示器兩基板之間進行性能測試，測試數(shù)據(jù)如下表所示：

表7液晶組合物配方及其測試性能

實施例6

按表8中所列的各化合物及重量百分數(shù)配制成實施例6的液晶組合物，其填充于液晶顯示器兩基板之間進行性能測試，測試數(shù)據(jù)如下表所示：

表8液晶組合物配方及其測試性能

實施例7

按表9中所列的各化合物及重量百分數(shù)配制成實施例7的液晶組合物，其填充于液晶顯示器兩基板之間進行性能測試，測試數(shù)據(jù)如下表所示：

表9液晶組合物配方及其測試性能

實施例8

按表10中所列的各化合物及重量百分數(shù)配制成實施例8的液晶組合物，其填充于液晶顯示器兩基板之間進行性能測試，測試數(shù)據(jù)如下表所示：

表10液晶組合物配方及其測試性能

參照對比例1，從以上實施例1、2、3、4、5、6、7和8的測試數(shù)據(jù)可見，本發(fā)明所提供液晶組合物具有較大的介電各向異性、較大的光學各向異性、低的閾值電壓、較好的陡度以及較高可靠性，適用于液晶顯示器件中。并且與對照例1相比，本發(fā)明所提供的液晶組合物具有更優(yōu)的的光學各向異性和介電各向異性，以及能夠滿足多數(shù)液晶顯示器使用要求的適宜的清亮點，能夠滿足液晶顯示器的高對比度以及優(yōu)越的省電性能的需求。

盡管已經(jīng)在上面以細節(jié)描述了數(shù)個示例性實施方案，但是所公開的實施方案僅是示例性而非限制性的，并且本領域技術人員將容易意識到，在示例性實施方案中很多其他修改、改動和/或替換是可能的，而不實質偏離本公開的新穎性教導和優(yōu)點。因此，所有這些修改、改動和/或替換意圖被包括在如所附權利要求書所限定的本公開的范圍內。