本發(fā)明屬于液晶材料技術領域，尤其涉及一種負介電各向異性液晶組合物及其應用。

背景技術：

目前，液晶在信息顯示領域得到了廣泛應用，同時在光通訊中的應用也取得了一定的進展(s.t.wu，d.k.yang.reflectiveliquidcrystaldisplays.wiley，2001)。近幾年，液晶化合物的應用領域已經(jīng)顯著拓寬到各類顯示器件、電光器件、電子元件、傳感器等，向列型液晶化合物已經(jīng)在平板顯示器中得到最為廣泛的應用，特別是用于tft有源矩陣的系統(tǒng)中。

液晶顯示伴隨液晶的發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷了漫長的發(fā)展道路。1888年奧地利植物學家friedrichreinitzer發(fā)現(xiàn)了第一種液晶材料安息香酸膽固醇(cholesterylbenzoate)。1917年manguin發(fā)明了摩擦定向法，用以制作單疇液晶和研究光學各向異性。1909年e.bose建立了攢動(swarm)學說，并得到l.s.ormstein及f.zernike等人的實驗支持(1918年)，后經(jīng)degennes論述為統(tǒng)計性起伏。g.w.oseen和h.zocher在1933年創(chuàng)立連續(xù)體理論，并得到f.c.frank完善(1958年)。m.born(1916年)和k.lichtennecker(1926年)發(fā)現(xiàn)并研究了液晶的介電各向異性。1932年，w.kast據(jù)此將向列相分為正、負性兩大類。1927年，v.freedericksz和v.zolinao發(fā)現(xiàn)向列相液晶在電場或磁場作用下，發(fā)生形變并存在電壓閾值(freederichsz轉變)。這一發(fā)現(xiàn)為液晶顯示器的制作提供了依據(jù)。

1968年美國rca公司r.williams發(fā)現(xiàn)向列相液晶在電場作用下形成條紋疇，并有光散射現(xiàn)象。g.h.heilmeir隨即將其發(fā)展成動態(tài)散射顯示模式，并制成世界上第一個液晶顯示器(lcd)。七十年代初，helfrich及schadt發(fā)明了tn原理，人們利用tn光電效應和集成電路相結合，將其做成顯示器件(tn-lcd)，為液晶的應用開拓了廣闊的前景。七十年代以來，由于大規(guī)模集成電路和液晶材料的發(fā)展，液晶在顯示方面的應用取得了突破性的發(fā)展，1983～1985年t.scheffer等人先后提出超扭曲向列相(supertwisrednematic：stn)模式以及p.brody在1972年提出的有源矩陣(activematrix：am)方式被重新采用。傳統(tǒng)的tn-lcd技術已發(fā)展為stn-lcd及tft-lcd技術，盡管stn的掃描線數(shù)可達768行以上，但是當溫度升高時仍然存在著響應速度、視角以及灰度等問題，因此大面積、高信息量、彩色顯示大多采用有源矩陣顯示方式。tft-lcd已經(jīng)廣泛用于直視型電視、大屏幕投影電視、計算機終端顯示和某些軍用儀表顯示，相信tft-lcd技術具有更為廣闊的應用前景。

其中“有源矩陣”包括兩種類型：1、在作為基片的硅晶片上的oms(金屬氧化物半導體)或其它二極管。2、在作為基片的玻璃板上的薄膜晶體管(tft)。

單晶硅作為基片材料限制了顯示尺寸，因為各部分顯示器件甚至模塊組裝在其結合處出現(xiàn)許多問題。因而，第二種薄膜晶體管是具有前景的有源矩陣類型，所利用的光電效應通常是tn效應。tft包括化合物半導體，如cdse，或以多晶或無定形硅為基礎的tft。

目前大尺寸tv類液晶顯示器主要以va(垂直排列)模式和ffs(邊緣場效應)模式為主，va類顯示器具有非常優(yōu)異的對比度性能，對于提升液晶顯示器的顯示效果非常有益，而目前的va類顯示器技術已基本成熟，但是其遇到的響應時間問題一直阻礙著顯示技術的進步。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決液晶顯示器的響應時間問題，提供一種負介電各向異性液晶組合物，其具有快的響應時間。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案之一是：一種負介電各向異性液晶組合物，包含通式i所代表化合物中的至少一種，通式ii所代表化合物中的至少一種，通式iii所代表化合物中的至少一種，通式iv所代表化合物中的至少一種：

其中，r1、r2、r3、r4、r5、r6各自獨立地代表c1～c12的直鏈烷基、烷氧基；a、b、c各自獨立地代表反式1,4-環(huán)己基或1,4-亞苯基；r7、r8各自獨立地代表c1～c12的直鏈烷基。

本發(fā)明提供的通式i所代表的化合物為兩環(huán)2，3-二氟苯類化合物，該類結構具有較大的負介電各向異性。

具體的，通式i所代表的化合物選自式ia～式ib所代表的化合物的一種或幾種：

其中，r1代表c1～c7的直鏈烷基，r2代表c1～c7的直鏈烷基或直鏈烷氧基；優(yōu)選地，r1代表c1～c5的直鏈烷基，r2代表c1～c2的直鏈烷基或c1～c4的直鏈烷氧基。

優(yōu)選的，通式i所代表的化合物選自式ia1～式ib16所代表的化合物的一種或幾種：

更優(yōu)選地，本發(fā)明所提供的通式i的化合物選自式ia14、ia16、ia22、ib6、ib8、ib10中的一種或多種。

在液晶組合物中，以重量百分比計，通式i所代表化合物的添加量為5-50％，或15-40％，或10-34％，或20-30％，或8-40％，優(yōu)選為10-34％，進一步優(yōu)選為20-34％或10-16％。

本發(fā)明提供的通式ii所代表的化合物為三環(huán)2，3-二氟苯結構，該結構具有大的負介電各向異性和高的清亮點。

其中，通式ii中，r3代表c1～c7的直鏈烷基，r4代表c1～c7的直鏈烷基或直鏈烷氧基；優(yōu)選地，r3代表c1～c5的直鏈烷基，r4代表c1～c2的直鏈烷基或c1～c4的直鏈烷氧基。

優(yōu)選的，通式ii所代表的化合物選自式iia1～式iia24所代表的化合物的一種或幾種：

更優(yōu)選地，本發(fā)明所提供的通式ii所代表的化合物選自式iia1、iia2、iia9～iia18中的一種或多種。

在液晶組合物中，以重量百分比計，通式ii所代表化合物的添加量為5-60％，或15-55％，或10-50％，或12-44％，或12-48％，優(yōu)選為12-48％，進一步優(yōu)選為23-48％或12-17％。

本發(fā)明提供的通式iii所代表的化合物雙環(huán)結構，該結構具有低的旋轉粘度。

具體的，所述通式iii所代表的化合物選自如下化合物的一種或多種：

其中，r5代表c1～c7的直鏈烷基；r6代表c1～c7的直鏈烷基、直鏈烷氧基；優(yōu)選地，r5代表c2～c5的直鏈烷基；r6代表c1～c5的直鏈烷基或c1～c2的直鏈烷氧基。

優(yōu)選的，通式iii所代表的化合物選自式iiia1～式iiic14所代表的化合物的一種或幾種：

更優(yōu)選地，本發(fā)明所提供的通式iii所代表的化合物選自式iiia2、iiia6、iiia7、iiib18、iiib22、iiic2、iiic4中的一種或多種。

在液晶組合物中，以重量百分比計，通式iii所代表化合物的添加量為5-70％，或10-29％，或20-60％，或13-29％，或13-53％，或10-55％，優(yōu)選為13-53％，進一步優(yōu)選為13-29％或45-53％。

通式iv所代表的化合物為三聯(lián)苯結構，該類化合物具有大的光學各向異性。

其中，r7、r8各自獨立地代表c1～c7的直鏈烷基，優(yōu)選地，r7、r8各自獨立地代表c1～c5的直鏈烷基。

優(yōu)選地，通式iv所代表的化合物選自式iva1～iva14中的一種或多種：

更優(yōu)選地，通式iv所代表的化合物選自式iva3、iva4中的一種或多種。

在液晶組合物中，以重量百分比計，通式iv所代表化合物的添加量為1-25％，或2-10％，或1-20％，或3-15％，優(yōu)選為3-15％，進一步優(yōu)選為3-8％或8-15％。

本發(fā)明所提供的液晶組合物還包含通式v所代表化合物中的一種或多種：

其中，r9代表c1～c12的直鏈烷基或c2～c12的直鏈烯基，r10代表c1～c12的直鏈烷基；d代表反式1,4-環(huán)己基或1,4-亞苯基。

通式v所代表的化合物為三環(huán)中性化合物，該類結構具有高的清亮點和大的彈性常數(shù)。

具體地，通式v所代表的化合物選自式va或式vb所代表的化合物的一種或多種：

其中，r9代表c2～c7的直鏈烷基或直鏈烯基；r10代表c1～c7的直鏈烷基；優(yōu)選地，r9代表c2～c5的直鏈烷基或c2～c4的直鏈烯基；r10代表c1～c5的直鏈烷基。

優(yōu)選地，通式v所代表化合物選自式va1～式vb22結構中的一種或多種：

更優(yōu)選地，本發(fā)明所提供的通式v的化合物選自va1、va2、va8、va12、va16、vb3、vb12、vb16、vb18中的一種或多種。

在液晶組合物中，通式v為可選添加組分，以重量百分比計，通式v所代表化合物的添加量為0-35％，或0-20％，或0-30％，或0-10％，或0-24％，當添加該組分時，其添加量為4-24％，優(yōu)選為4-6％，或7-24％。

具體的而言，為了使液晶組合物滿足不同的需求，本發(fā)明所提供的液晶組合物包括以下質量百分比的組分：

(1)、5～50％的通式i所代表的化合物中的一種或多種；

(2)、5～60％的通式ii所代表的化合物中的一種或多種；

(3)、5～70％的通式iii所代表的化合物中的一種或多種；

(4)、1～25％的通式iv所代表的化合物中的一種或多種；

(5)、0～35％的通式v所代表的化合物中的一種或多種。

優(yōu)選地，本發(fā)明所提供的液晶組合物包含以下質量百分比的組分：

(1)、15～40％的通式i所代表的化合物中的一種或多種；

(2)、15～55％的通式ii所代表的化合物中的一種或多種；

(3)、10～29％的通式iii所代表的化合物中的一種或多種；

(4)、2～10％的通式iv所代表的化合物中的一種或多種；

(5)、0～20％的通式v所代表的化合物中的一種或多種。

優(yōu)選地，本發(fā)明所提供的液晶組合物包含以下質量百分比的組分：

(1)、5～35％的通式i所代表的化合物中的一種或多種；

(2)、10～50％的通式ii所代表的化合物中的一種或多種；

(3)、20～60％的通式iii所代表的化合物中的一種或多種；

(4)、1～20％的通式iv所代表的化合物中的一種或多種；

(5)、0～30％的通式v所代表的化合物中的一種或多種。

優(yōu)選地，本發(fā)明所提供的液晶組合物包含以下質量百分比的組分：

(1)、20～34％的通式i所代表的化合物中的一種或多種；

(2)、23～48％的通式ii所代表的化合物中的一種或多種；

(3)、13～29％的通式iii所代表的化合物中的一種或多種；

(4)、3～8％的通式iv所代表的化合物中的一種或多種；

(5)、0～10％的通式v所代表的化合物中的一種或多種。

更優(yōu)選地，本發(fā)明所提供的液晶組合物包含以下質量百分比的組分：

(1)、20～34％的通式i所代表的化合物中的一種或多種；

(2)、23～48％的通式ii所代表的化合物中的一種或多種；

(3)、13～29％的通式iii所代表的化合物中的一種或多種；

(4)、3～8％的通式iv所代表的化合物中的一種或多種；

(5)、4～6％的通式v所代表的化合物中的一種或多種。

或者，本發(fā)明所提供的液晶組合物包含以下質量百分比的組分：

(1)、10～30％的通式i所代表的化合物中的一種或多種；

(2)、12～44％的通式ii所代表的化合物中的一種或多種；

(3)、20～53％的通式iii所代表的化合物中的一種或多種；

(4)、3～15％的通式iv所代表的化合物中的一種或多種；

(5)、0～24％的通式v所代表的化合物中的一種或多種。

或者，本發(fā)明所提供的液晶組合物包含以下質量百分比的組分：

(1)、5～40％的通式i所代表的化合物中的一種或多種；

(2)、10～50％的通式ii所代表的化合物中的一種或多種；

(3)、10～55％的通式iii所代表的化合物中的一種或多種；

(4)、2～20％的通式iv所代表的化合物中的一種或多種；

(5)、1～25％的通式v所代表的化合物中的一種或多種。

優(yōu)選地，本發(fā)明所提供的液晶組合物包含以下質量百分比的組分：

(1)、10～30％的通式i所代表的化合物中的一種或多種；

(2)、12～44％的通式ii所代表的化合物中的一種或多種；

(3)、15～53％的通式iii所代表的化合物中的一種或多種；

(4)、3～15％的通式iv所代表的化合物中的一種或多種；

(5)、4～24％的通式v所代表的化合物中的一種或多種。

或者，本發(fā)明所提供的液晶組合物包含以下質量百分比的組分：

(1)、8～40％的通式i所代表的化合物中的一種或多種；

(2)、10～50％的通式ii所代表的化合物中的一種或多種；

(3)、10～55％的通式iii所代表的化合物中的一種或多種；

(4)、2～20％的通式iv所代表的化合物中的一種或多種；

(5)、0～30％的通式v所代表的化合物中的一種或多種。

優(yōu)選地，本發(fā)明所提供的液晶組合物包含以下質量百分比的組分：

(1)、10～34％的通式i所代表的化合物中的一種或多種；

(2)、12～48％的通式ii所代表的化合物中的一種或多種；

(3)、13～53％的通式iii所代表的化合物中的一種或多種；

(4)、3～15％的通式iv所代表的化合物中的一種或多種；

(5)、0～24％的通式v所代表的化合物中的一種或多種。

更優(yōu)選地，本發(fā)明所提供的液晶組合物包括以下質量百分比的組分：

(1)、10～34％的通式i所代表的化合物中的一種或多種；

(2)、12～48％的通式ii所代表的化合物中的一種或多種；

(3)、13～53％的通式iii所代表的化合物中的一種或多種；

(4)、3～15％的通式iv所代表的化合物中的一種或多種；

(5)、4～24％的通式v所代表的化合物中的一種或多種。

或者，本發(fā)明所提供的液晶組合物包含以下質量百分比的組分：

(1)、10～16％的通式i所代表的化合物中的一種或多種；

(2)、12～17％的通式ii所代表的化合物中的一種或多種；

(3)、45～53％的通式iii所代表的化合物中的一種或多種；

(4)、8～15％的通式iv所代表的化合物中的一種或多種；

(5)、7～24％的通式v所代表的化合物中的一種或多種。

本發(fā)明所提供的通式i化合物為雙環(huán)負介電各向異性液晶化合物，該類化合物具有大的負介電各向異性和低的旋轉粘度，同時具有優(yōu)異的互溶性優(yōu)點，通式ii的化合物為三環(huán)負介電各向異性液晶化合物，該類結構具有大的負介電各向異性和高的清亮點；通式iii的化合物具有低的旋轉粘度，通式iv的化合物具有大的光學各向異性，有效地提升液晶組合物的光學各向異性。

本發(fā)明所述液晶組合物的制備方法無特殊限制，可采用常規(guī)方法將兩種或多種化合物混合進行生產(chǎn)，如通過在高溫下混合不同組分并彼此溶解的方法制備，其中，將液晶組合物溶解在用于該化合物的溶劑中并混合，然后在減壓下蒸餾出該溶劑；或者本發(fā)明所述液晶組合物可按照常規(guī)的方法制備，如將其中含量較小的組分在較高的溫度下溶解在含量較大的主要組分中，或將各所屬組分在有機溶劑中溶解，如丙酮、氯仿或甲醇等，然后將溶液混合去除溶劑后得到。

本發(fā)明的技術方案之二是：上述任意一種液晶組合物在va、ips、ffs模式顯示器中中的應用。

優(yōu)選地，所述va模式顯示器為va、mva、pva、psva中的一種或多種。

本發(fā)明所述液晶組合物具有大的彈性常數(shù)、低的旋轉粘度及優(yōu)異的品質穩(wěn)定性，能明顯改善液晶顯示器顯示效果。

本發(fā)明涉及到的液晶化合物均為已知產(chǎn)品，可市購獲得或由北京八億時空液晶科技股份有限公司提供。

在符合本領域常識的基礎上，上述各優(yōu)選條件，可以相互組合，即得本發(fā)明各較佳實施例。

具體實施方式

以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

除非另有說明，本發(fā)明中百分比為重量百分比；溫度單位為攝氏度；△n代表光學各向異性(25℃)；ε∥和ε⊥分別代表平行和垂直介電常數(shù)(25℃，1000hz)；△ε代表介電各向異性(25℃，1000hz)；γ1代表旋轉粘度(mpa.s，25℃)；cp代表液晶組合物的清亮點(℃)；k11、k22、k33分別代表展曲、扭曲和彎曲彈性常數(shù)(pn，25℃)。

以下各實施例中，液晶化合物中基團結構用表1所示代碼表示。

表1：液晶化合物的基團結構代碼

以如下化合物結構為例：

表示為：3cpwo2

表示為：2pwp3

以下各實施例中，液晶組合物的制備均采用熱溶解方法，包括以下步驟：用天平按重量百分比稱量液晶化合物，其中稱量加入順序無特定要求，通常以液晶化合物熔點由高到低的順序依次稱量混合，在60～100℃下加熱攪拌使得各組分熔解均勻，再經(jīng)過濾、旋蒸，最后封裝即得目標樣品。

以下各實施例中，液晶組合物中各組分的重量百分比及液晶組合物的性能參數(shù)見下述表格。

實施例1

表2：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例2

表3：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例3

表4：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例4

表5：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例5

表6：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例6

表7：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例7

表8：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例8

表9：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例9

表10：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例10

表11：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例11

表12：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例12

表13：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例13

表14：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例14

表15：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

實施例15

表16：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

對比例1

表17：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)

將實施例1與對比例1所得液晶組合物的各性能參數(shù)值進行匯總比較，參見表18。

表18：液晶組合物的性能參數(shù)比較

經(jīng)比較可知：與對比例1相比，實施例1具有更大的光學各向異性，因此可以匹配更低的液晶層厚度，大幅提升液晶顯示器的響應時間；同時，實施例1具有更低的旋轉粘度，進一步提升液晶顯示器的響應時間。

由以上實施例可知，本發(fā)明所提供的負介電各向異性液晶組合物具有大的光學各向異性、低的旋轉粘度和大的彈性常數(shù)，進而降低液晶顯示器的液晶層厚度，提升響應時間。因此，本發(fā)明所提供的液晶組合物適用于的va、mva、pva、cpa、psva等va型液晶顯示器以及ips和ffs型tft液晶顯示裝置，能夠明顯改善液晶顯示器的響應時間，改善液晶顯示器的顯示效果。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。