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(xué)各向異性、較大的介電各向異性、高清亮點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(shù)：

液晶顯示元件是利用液晶材料本身所具備的光學(xué)各向異性和介電各向異性來進行工作的，目前已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。利用液晶材料不同的特性和工作方式，可以將器件設(shè)計成各種不同的工作模式，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(xué)補償彎曲)、IPS(in-plane switching，共面轉(zhuǎn)變)、VA(vertical alignment，垂直配向)等類型。根據(jù)元件的驅(qū)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。

在低信息量中，一般采用無源方式驅(qū)動，但是隨著信息量的加大，顯示尺寸和顯示路數(shù)的增多，串?dāng)_和對比度降低現(xiàn)象變得嚴(yán)重，因此一般采用有源矩陣(AM)方式驅(qū)動，目前較多的采用薄膜晶體管(TFT)來進行驅(qū)動。在AM-TFT元件中，TFT開關(guān)器件在二維網(wǎng)格中尋址，在處于導(dǎo)通的有限時間內(nèi)對像素電極進行充電，之后又變成截止?fàn)顟B(tài)，直至下一周期中再被尋址。因此，在兩個尋址周期之間，不希望像素點上的電壓發(fā)生改變，否則像素點的透光率會發(fā)生改變，導(dǎo)致顯示的不穩(wěn)定。像素點的放電速度取決于電極容量和電極間介電材料的電阻率。因此要求液晶材料有適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)各向異性值Δn(Δn值一般在0.08～0.15左右)，以及較低的閾值電壓，以達到降低的驅(qū)動電壓，降低功耗的目的。這類液晶組合物已經(jīng)有很多文獻報道，例如國外專利文獻WO9202597、WO9116398、WO9302153、WO9116399，中國專利文獻CN1157005A等。

從液晶組合物材料調(diào)制的角度來考慮，材料的各方面性能(適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)各向異性值、高的介電各向異性值、低的閾值電壓、高的電壓保持率等)之間是相互牽制的，提高一些方面的性能往往伴隨著另一些方面性能的降低，調(diào)制各方面性能都合適的液晶組合物往往非常困難。

液晶材料需要具有適當(dāng)高的介電各向異性、光學(xué)各向異性以及較高的清亮點，特別地，為了使液晶顯示器件具有更好的顯示效果，還要求液晶顯示器件灰階顯示愈好。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(biāo)。向列相的溫度范圍與元件的工作溫度范圍相關(guān)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℃。組合物的光學(xué)各向異性與元件的對比度相關(guān)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(xué)各向異性(Δn)與液晶層的厚度(d)的乘積值(Δn*d)設(shè)定為固定值的方式進行設(shè)計。適當(dāng)?shù)姆e值依賴于運作模式的種類。如TN模式的元件的適當(dāng)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(xué)各向異性大的組合物。

含有光學(xué)各向異性適當(dāng)?shù)囊壕ЫM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(chǔ)電壓值、降低驅(qū)動電壓，并能進一步降低消耗電功率。

陡度因子γ對器件參數(shù)是一個大的影響因素，U₁₀、U₅₀、U₉₀分別對應(yīng)于TN-LCD透過率變化量為10％、50％、90％時的電壓。

按自由能密度的方法計算得到平衡態(tài)下的U₅₀、U₉₀，得出如下關(guān)系式：

γ＝(U50-U90)/U90＝0.133+0.0266[(K33/K11)-1]+0.0466[ln(ΔΔnd/2λ]²

當(dāng)Δnd/2λ＝1時，γ最陡。該條件與漏光最小條件大體一致，所以該條件可得到對比度大的顯示，在該條件下顯示器件漏光最小、陡度最好，其中，λ為入射波長。

因此，γ與液晶材料的K₃₃/K₁₁也有關(guān)，在TN盒的K₃₃/K₁₁愈小，其γ愈小。但在TFT顯示中，γ愈大，灰階顯示愈好，因此在TFT顯示中，K₃₃/K₁₁相對較大會更好。

單一的液晶化合物通常難以發(fā)揮其特性，通常將其與其他多種液晶化合物混合配制成組合物。在現(xiàn)有液晶組合物中，能夠得到較優(yōu)的特性，但是該種類組合物清亮點較低、粘度較高、光學(xué)各向異性不夠大、介電各向異性較低、電壓保持率低，對混合成具有較大光學(xué)各向異性、適宜介電各向異性、較好穩(wěn)定性以及較好對比度的組合物幫助不大，直接導(dǎo)致對比度低、響應(yīng)速度慢、器件顯示效果差等不良后果，例如國外專利文獻WO9202597、WO9116398、WO9302153、WO9116399，中國專利文獻CN1157005A等，不同程度上具有上述缺點。

因此，需要一種液晶組合物，其具有大的光學(xué)各向異性；高的介電各向異性；高的清亮點；低的閾值電壓；較好的可靠性；良好的陡度；良好灰階顯示效果等特性。

技術(shù)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、高的光學(xué)各向異性、高的清亮點、低的閾值電壓、較好的可靠性、良好的陡度以及良好灰階顯示效果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，其包含具有較好的灰階顯示，大的介電各向異性、高的光學(xué)各向異性、高的清亮點、低的閾值電壓、較好的可靠性、良好的陡度等特性的液晶組合物，使得液晶顯示元件具有良好的顯示效果、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：

一種或多種通式Ⅰ的化合物作為第一組分

一種或多種通式Ⅱ的化合物作為第二組分

一種或多種通式Ⅲ的化合物作為第三組分

以及

一種或多種通式Ⅳ的化合物作為第四組分

其中，

R₁、R₃、R₅和R₆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；

R₂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；

R₄表示-F、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；

表示所述上一個或更多個H可被F取代；

環(huán)環(huán)相同或不同，各自獨立地表示

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

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(dāng)a為2時，環(huán)可以相同，也可以不同；

b和c相同或不同，各自獨立地表示0或1；

其中，當(dāng)b＝c＝0、b＝1且c＝0或b＝0且c＝1時，環(huán)和環(huán)不同時為

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述R₁表示碳原子數(shù)為1-7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1-7的烷基。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述R₄表示-F、碳原子數(shù)為1-7的烷基、碳原子數(shù)為1-7的烷氧基，或碳原子數(shù)為2-7的氟代或未被氟代的烯基。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述R₅表示碳原子數(shù)為1-7的烷基或碳原子數(shù)為2-7的烯基。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述R₆表示碳原子數(shù)為1-7的烷基或碳原子數(shù)為2-7的烯基。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述R₂表示-H或碳原子數(shù)為1-7的烷基。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述表示

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述環(huán)環(huán)相同或不同，各自獨 立地表示

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述環(huán)環(huán)環(huán)和環(huán)相同或不同，各自獨立地表示

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述Z₁和Z₂相同或不同，各自獨立地表示單鍵或-COO-。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述a表示0或1。

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶組合物總重量的1-30％；所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶組合物總重量的5-35％；所述通式Ⅲ的化合物占所述液晶組合物總重量的1-25％；以及所述通式Ⅳ的化合物占所述液晶組合物總重量的25-65％。

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶組合物總重量的4-30％；所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶組合物總重量的10-30％；所述通式Ⅲ的化合物占所述液晶組合物總重量的10-20％；以及所述通式Ⅳ的化合物占所述液晶組合物總重量的25-60％。

在本發(fā)明的一些實施方案中，所述通式Ⅳ的化合物占所述液晶組合物總重量的40-60％。

在本發(fā)明的一些實施方案中，所述通式Ⅲ的化合物占所述液晶組合物總重量的10-15％。

在本發(fā)明的一些實施方案中，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中一種或更多種化合物：

以及

在本發(fā)明的一些實施方案中，優(yōu)選地，所述通式Ⅱ的化合物選自由下列化合物組成的組中一種或更多種化合物：

以及

其中，

R₂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。

在本發(fā)明的一些實施方案中，優(yōu)選地，所述通式Ⅱ-1的化合物選自由下列化合物組成的組中一種或多種化合物：

以及

在本發(fā)明的一些實施方案中，優(yōu)選地，所述通式Ⅱ-2的化合物選自由下列化合物組成的組中一種或多種化合物：

以及

在本發(fā)明的一些實施方案中，優(yōu)選地，所述通式Ⅱ-3的化合物選自由下列化合物組成的組中一種或多種化合物：

以及

所述通式Ⅱ-4的化合物選自由下列化合物組成的組中一種或多種化合物：

以及

在本發(fā)明的一些實施方案中，優(yōu)選地，所述通式Ⅱ-5的化合物選自由下列化合物組成的組中一種或多種化合物：

以及

在本發(fā)明的一些實施方案中，優(yōu)選地，所述通式Ⅱ-6的化合物選自由下列化合物組成的組中一種或多種化合物：

以及

在本發(fā)明的一些實施方案中，優(yōu)選地，所述通式Ⅱ-7的化合物選自由下列化合物組成的組中一種或多種化合物：

以及

在本發(fā)明的一些實施方案中，優(yōu)選地，所述通式Ⅱ-8的化合物選自由下列化合物組成的組中一種或多種化合物：

以及

在本發(fā)明的一些實施方案中，優(yōu)選地，所述通式Ⅱ-9的化合物選自由下列化合物組成的組中一種或多種化合物：

以及

在本發(fā)明的一些實施方案中，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中一種或更多種化合物：

以及

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述通式Ⅳ的化合物選自由下列化合物組成的組中一種或更多種化合物：

以及

其中，

R₅和R₆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)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅳ-1的化合物占所述液晶組合物總重量的20-60％。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述通式Ⅳ-3的化合物占所述液晶組合物總重量的0-10％。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述通式Ⅳ-6的化合物占所述液晶組合物總重量的0-10％。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述通式Ⅳ-9的化合物占所述液晶組合物總重量的1-15％。

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅳ-1的化合物占所述液晶組合物總重量的25-56％。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述通式Ⅳ-10的化合物占所述液晶組合物總重量的0-15％。

在本發(fā)明的一些實施方式中，優(yōu)選地，所述通式Ⅳ-10的化合物占所述液晶組合物總重量的5-10％。

在本發(fā)明的一些實施方案中，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中一種或更多種化合物：

以及

在本發(fā)明的一些實施方案中，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中一種或更多種化合物：

以及

在本發(fā)明的一些實施方案中，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中一種或更多種化合物：

以及

在本發(fā)明的一些實施方案中，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中一種或更多種化合物：

以及

在本發(fā)明的一些實施方案中，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中一種或更多種化合物：

以及

在本發(fā)明的一些實施方案中，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中一種或更多種化合物：

以及

在本發(fā)明的一些實施方案中，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中一種或更多種化合物：

以及

在本發(fā)明的一些實施方案中，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中一種或更多種化合物：

以及

在本發(fā)明的一些實施方案中，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中一種或更多種化合物：

以及

在本發(fā)明的一些實施方案中，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中一種或更多種化合物：

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)明的一些實施方式中，所述通式Ⅰ的化合物在組合物中起改善陡度作用；所述通式Ⅱ的化合物在組合物中起提升介電作用；所述通式Ⅲ的化合物在組合物中起提升折射率作用；所述通式Ⅳ的化合物在組合物中起增加互溶性作用。

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，具有較好的灰階顯示效果、較大的介電各向異性、較大的光學(xué)各向異性、適宜的清亮點以及低的閾值電壓等特性，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、高的對比度以及更好的顯示效果。

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(yīng)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(jié)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(gòu)思內(nèi)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(jié)構(gòu)用表1所列的代碼表示：

表1 液晶化合物的基團結(jié)構(gòu)代碼

以如下結(jié)構(gòu)式的化合物為例：

該結(jié)構(gòu)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：

其中，光學(xué)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)使用TOY06254型液晶物性評價系統(tǒng)測試得到；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。

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(shù)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(biāo)準(zhǔn)。

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(lǐng)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(jié)果。

對比例1

按表2中所列的各化合物及重量百分?jǐn)?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

對比例2

按表3中所列的各化合物及重量百分?jǐn)?shù)配制成對比例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3 液晶組合物配方及其測試性能

實施例1

按表4中所列的各化合物及重量百分?jǐn)?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4 液晶組合物配方及其測試性能

實施例2

按表5中所列的各化合物及重量百分?jǐn)?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5 液晶組合物配方及其測試性能

實施例3

按表6中所列的各化合物及重量百分?jǐn)?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6 液晶組合物配方及其測試性能

實施例4

按表7中所列的各化合物及重量百分?jǐn)?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7 液晶組合物配方及其測試性能

實施例5

按表8中所列的各化合物及重量百分?jǐn)?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8 液晶組合物配方及其測試性能

實施例6

按表9中所列的各化合物及重量百分?jǐn)?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9 液晶組合物配方及其測試性能

實施例7

按表10中所列的各化合物及重量百分?jǐn)?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10 液晶組合物配方及其測試性能

參照對比例1和2，從以上實施例1、2、3、4、5、6和7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(xué)各向異性、高的清亮點、低的閾值電壓以及高的電壓保持率，同時具有較好的灰階顯示，適用于液晶顯示器件中。并且本發(fā)明所提供的液晶組合物具有能夠滿足多數(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，并且本發(fā)明所述的液晶組合物還有更好的K₃₃/K₁₁，使得液晶組合物具有更加優(yōu)越的灰階，從而使得液晶顯示器具有更好的顯示效果。