CN110396412A

CN110396412A - 液晶组合物及其应用

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Publication number: CN110396412A
Application number: CN201910719188.8A
Authority: CN
Inventors: 陆嘉文; 李珊珊; 陈新华; 吕玖月; 马琼; 狄恒香; 董云
Original assignee: JINGMEISHENG PHOTOELECTRIC MATERIAL (NANJING) Co Ltd
Current assignee: JINGMEISHENG PHOTOELECTRIC MATERIAL (NANJING) Co Ltd
Priority date: 2019-08-06
Filing date: 2019-08-06
Publication date: 2019-11-01
Anticipated expiration: 2039-08-06
Also published as: CN110396412B

Abstract

本发明提供了一种液晶组合物及其应用。该液晶组合物包括具有通式I、通式II和通式III的液晶化合物，通式I为通式II为通式III为

Description

液晶组合物及其应用

技术领域

本发明涉及液晶材料领域，具体而言，涉及一种液晶组合物及其应用。

背景技术

20世纪60年代，RCA公司首次发现用电刺激会改变液晶的透光方式，并随后应用该性质发布了液晶显示技术后，液晶才逐渐引起人们的高度重视，并迅速发展至各个领域。1966年，杜邦公司利用芳族聚酰胺液晶合成了Kevlar纤维后，液晶材料开始了工业化进程。经过几十年的迅速发展，液晶材料凭借其特殊的性能已广泛应用于显示技术、光学存储设备和太阳能电池等众多领域，研究范围更是遍及化学、生物及信息科学等众多领域，成为当今社会上备受青睐、不可或缺的新型材料之一。

随着科学技术的日新月异，人们对液晶材料性能的要求也将越来越高。预计今后液晶材料的发展主要有以下几个方面：(1)探索制备已有液晶材料的新工艺，减少副产物与有害物质的产生，降低生产成本；(2)对现有液晶材料进行性能改性，如降低对环境温度的要求，提高显示用液晶材料的色彩丰富多样性等；(3)制备新型功能型液晶材料，满足多领域的高标准使用要求，如显示用新型液晶材料、信息工程领域的新型光电液晶存储材料、生物工程领域的新型药用液晶材料等。

液晶显示器可分为无源矩阵(又称为被动矩阵或简单矩阵)和有源矩阵(又称为主动矩阵)两种驱动方式。其中，有源矩阵液晶显示器是通过施加电压来改变液晶化合物的排列方式，从而改变背光源发出的光发射强度来形成图像，其由于具有高分辨率、高对比度、低功率、面薄以及质轻的特点越来越受到人们的青睐。有源矩阵液晶显示器根据有源器件可以分为两种类型：在作为衬底的硅芯片上的MOS(金属氧化物半导体)或其它二极管；在作为衬底的玻璃板上的薄膜晶体管(ThinFilmTransistor-TFT)，其中，目前发展最迅速的是薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)，其已在手机、电脑、液晶电视和相机等显示设备上得到了良好的应用，成为目前液晶市场的主流产品。

随着液晶显示器的广泛应用，对其性能的要求也在不断的提高。液晶显示器高图像质量方面要求更广的工作温度、更快的响应速度和更高的对比度，而要求功耗越来越低，这些性能的提高都离不开液晶材料的改善。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种高光学各向异性的液晶组合物及其应用，该液晶组合物有利于调节体系的光学各向异性值、旋转粘度、介电常数及使用温度范围，从而提高显示图像质量及响应速度。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种液晶组合物，其液晶组合物包括至少一种具有通式I的液晶化合物、至少一种具有通式II的液晶化合物和至少一种具有通式III的液晶化合物。

通式I为：

其中，Y₁、Y₁’各自独立地选自H、F、Cl、C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基，上述烷基、烷氧基、烯基和烯烷氧基中H或CH₂可被环戊基、O或F取代，且相邻的两个CH₂不可以同时被O取代；或环戊基，或者为被C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基取代的环戊基；

n选自0、1或2；

V₁选自H、F或CH₃；X₁和X₂各自独立地选自H或F；

选自组成的组中的任一种；

当n＝1时，选自组成的组中的任一种；

当n＝2时，通式中包括两个即在通式I中出现两次，在每次出现时各自独立地选自组成的组中的任一种；

选自组成的组中的任一种。

通式II为：

其中，Y₂和Y₂’分别各自独立地选自H、F、Cl、C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基，其中H可被环戊基或F取代，CH₂可被环戊基、O或F取代，且相邻的两个CH₂不可以同时被O取代；或环戊基，或者为被C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基取代的环戊基；

各自独立地选自

通式III为：

其中，Y₃选自C1～C7的烷基、C2～C7的烯基；或为环戊基，或者为被C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基取代的环戊基；Y₃’选自H、F、Cl、C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基，其中CH₂可被环戊基、O或F取代，且相邻的两个CH₂不可以同时被O取代；或为环戊基，或者为被C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基取代的环戊基；

分别各自独立地选自组成的组中的任一种。

根据本发明的另一方面，提供了一种上述液晶组合物在液晶显示材料或液晶显示设备中的应用。

有益效果：本发明的液晶组合物有利于调节体系的光学各向异性值、旋转粘度、介电常数及使用温度范围，从而提高显示图像质量及响应速度。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

为了解决上述问题，在本发明一种典型的实施方式中，提供了一种液晶组合物，该液晶组合物包括至少一种具有通式I的液晶化合物、至少一种具有通式II的液晶化合物和至少一种具有通式III的液晶化合物。

通式I为：

n选自0、1或2；

V₁选自H、F或CH₃；X₁和X₂各自独立地选自H或F；

选自组成的组中的任一种；

当n＝1时，选自组成的组中的任一种；

选自组成的组中的任一种。

通式II为：

各自独立地选自

通式III为：

分别各自独立地选自组成的组中的任一种。

具有通式I的正介电常数的液晶化合物在纯物质状态下是白色的，由于通式I化合物中心为二氟甲氧醚键，使其具有较高的介电常数各向异性△ε及弹性系数K。其中根据驱动电压公式驱动电压与介电各向异性△ε值成反比，说明介电各向异性△ε值越高，则驱动电压越低，有利于节能。结合根据电压驱动响应时间公式可知，τ_on与介电各向异性△ε值成反比，说明介电各向异性△ε值越高，响应时间越低，则响应速度越快。另外，根据响应时间公式可知，弹性系数K的提高有利于降低液晶材料的响应时间，增加响应速度，弹性系数K值的增加还可以改善液晶显示器的对比度和透光率，既改善显示图像质量，又有利于节能。

具有通式II的液晶化合物在纯物质状态下是白色的，为具有弱极性或非极性的液晶化合物，通式II的液晶化合物的特点是具有较低的旋转粘度，及较低的熔点，因此与其他种类液晶化合物混合时具有较好的互溶性，且可以改善液晶材料的整体粘度，结合根据电压驱动响应时间公式可知，τ_on与旋转粘度γ₁值成正比，说明旋转粘度γ₁值越低，响应时间越低，则响应速度越快。

具有通式III的液晶化合物在纯物质状态下是白色的，具有较高的光学各向异性Δn值，这主要是由于主链的刚性基团为联苯结构，为共轭体系化合物，因此具有较高的光学各向异性Δn值。一般来说，光进入各向异性的材料时，一般都要分为振动方向相互垂直、传播速度不等的两个波，它们分别有两条折射光线，构成所谓的双折射，利用偏振片分别得到材料对平行光与对垂直光的折射率，取其差值即为光学各向异性Δn值。而折射率越高，光由相对光密介质射向相对光疏介质，越容易发生全反射。而折射率和电荷的排列密切相关，电荷排列越紧密，则折射率越大，通式III的化合物为共轭体系化合物，其电荷排列紧密，因而具有较大的折射率。其中光学各向异性Δn值是根据预先设定好的光程差(d·Δn)进行调节，其中层厚度d是由光学各向异性△n决定的，尤其在较高的d·△n值下，如果对于光学各向异性△n来说具有较高值，则d值能够选择为较小值，从而响应时间具有更理想的值。

具有通式I和通式III的液晶化合物在与具有通式II的液晶化合物组合时，以较少量加入即可获得合适的介电常数及光学特性，因此液晶组合物整体粘度较低，粘度降低可以有效降低液晶材料的响应时间，增加响应速度。总之，本发明中将通式I、通式II和通式III的液晶化合物组合形成的液晶组合物，可用于改善液晶材料的响应速度、驱动电压、以及光学等特性。

此外，本领域技术人员应该清楚的，上述烷基不仅包括直链烷基也包括相应的支链烷基。

为了获得更高的弹性系数K、合适的液晶宽度、较高的介电各向异性值及较小的旋转粘度，更有利于提高液晶材料的响应速度，降低阈值电压，改善液晶材料的互溶性，在本申请一种优选的实施例中，上述具有通式I的液晶化合物为式I1～I52所示液晶化合物中的任意一种。

上述具有通式I1至I52的化合物通式如下：

其中，所述式I1～I52中，Y₅、Y₅’各自独立地选自H、F、Cl、C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基，上述烷基、烷氧基、烯基和烯烷氧基中H或CH₂可被环戊基、O或F取代，且相邻的两个CH₂不可以同时被O取代；或环戊基，或者为被C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基取代的环戊基；

X₅、X₅’各自独立地选自H或F；V₄’选自H、F或CH₃；

在一种优选的实施例中，上述具有通式II的液晶化合物为式II1～II3所示液晶化合物中的任意一种或多种：

其中，式II1～II3中，Y₆和Y₇分别各自独立地选自H、F、Cl、C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基，其中H可被环戊基或F取代，CH₂可被环戊基、O或F取代，且相邻的两个CH₂不可以同时被O取代；或环戊基，或者为被C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基取代的环戊基。

在本申请一种优选的实施例中，上述具有通式III的液晶化合物为式III1～III38所示液晶化合物中的任意一种：

其中，所述式III1～III38中，R₁选自C1～C7的烷基、C2～C7的烯基；或为环戊基，或者为被C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基取代的环戊基；R₁’选自H、F、Cl、C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基，其中CH₂可被环戊基、O或F取代，且相邻的两个CH₂不可以同时被O取代；或为环戊基，或者为被C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基取代的环戊基。

本发明的液晶组合物与其他种类液晶化合物组合形成具有正介电常数的液晶混合物时，该具有正介电常数的液晶组合物特性可在较宽的范围进行调节，从而满足更多液晶材料的性能要求。并且，本发明的液晶组合物与其他种类液晶化合物混合时具有较好的互溶性，对于并用的其它液晶化合物等的种类限制较少，可适用于与目的相应的各种液晶材料，特别有利于改善液晶材料的综合性质。另外，该液晶组合物具有良好的UV、光及热稳定性。。

本发明液晶组合物可按照常规的方法来制备。通常于高温下将所需量的组分以较低量溶于构成主成分的组分；还可以将各组分的溶液混入有机溶剂，例如混入丙酮、氯仿或甲醇中，充分混合之后再次除去溶剂，例如通过蒸馏除去溶剂。

本发明的具有正介电常数的液晶组合物中包含的现有的液晶化合物的种类并没有限制，可根据目的选择任意种类的液晶化合物与本发明的液晶化合物一起构成液晶混合物，也可根据需要加入所属技术领域的其它添加剂。例如，可添加质量含量为0～20％的可聚合化合物、旋光活性组分和/或稳定剂。

上述可聚合化合物通式如下：

其中

—T₁和—T₂各自独立地表示或环氧基；

—Q₁—和—Q₂—各自独立地表示单键或碳原子数为1～8的烷基；

—P₁—和—P₂—各自独立地表示单键、—O—、—CO—、—COO—或—OCO—；

x为0、1或2；

当x为1时，—Z₁—表示单键、—O—、—CO—、—COO—、—OCO—、—CH₂O—、—OCH₂—、—C₂H₄—、—CF₂O—、—OCF₂—、-C≡C-、—CH＝CH—、

当x为2时，—Z₁—在通式中出现两次，—Z₁—每次出现时各自独立地表示单键、—O—、—CO—、—COO—、—OCO—、—CH₂O—、—OCH₂—、—C₂H₄—、—CF₂O—、—OCF₂—、-C≡C-、—CH＝CH—、

表示其中环己基上的—CH₂—可被O取代，或表示其中苯环上的＝CH—可被N取代，苯环上的H可被F取代，或表示

当x为1时，表示其中环己基上的—CH₂—可被O取代，或表示其中苯环上的＝CH—可被N取代，苯环上的H可被F取代，或表示

当x为2时，通式中包括两个即在通式中出现两次，在每次出现时各自独立地为其中环己基上的—CH₂—可被O取代，或为其中苯环上的＝CH—可被N取代，苯环上的H可被F取代，或为

上述旋光活性组分优选为：

其中，R₂’为具有1到7个碳原子的卤化或未取代的烷基、烷氧基或烯基。

上述稳定剂组分优选为：

其中，R₂为具有1～7个碳原子的烷基、具有1～7个碳原子的烷氧基、具有2～7个碳原子的烯基、具有1～7个碳原子的卤化烷基、具有1～7个碳原子的卤化烷氧基或具有2～7个碳原子的卤化烯基；所述烷基、所述烷氧基和所述烯基为直链或支链的烷基、烷氧基和烯基；

选自组成的组中的任一种。

在本申请一种优选的实施例中，上述液晶组合物还包括至少一种极性化合物和/或至少一种非极性化合物。所述极性化合物为正极性化合物和/或负极性化合物，且正极性化合物优选选自式X1～X102所示化合物中的一种或多种，负极性化合物优选选自式IV1～IV96所示化合物中的一种或多种，非极性化合物优选选自式V1～V33所示化合物中的一种或多种：

其中，式X1～X102的正极性化合物分别如下：

所述式X1至X102中，R₇为H、碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或碳原子数为2～7的烯烷氧基，其中H可被环戊基或F取代，CH₂可被环戊基、O或F取代，且相邻的两个CH₂不可以同时被O取代；或者为环戊基、氧环戊基氧甲基环戊基氧乙基环戊基或者为C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基取代的环戊基、氧环戊基、氧甲基环戊基、氧乙基环戊基；或者选自环戊烯基、氧环戊烯基、氧甲基环戊烯基、氧乙基环戊烯基，或者为C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基取代的环戊烯基、氧环戊烯基、氧甲基环戊烯基、氧乙基环戊烯基；R₈为H、F、CN、NCS、Cl、OCF₃、具有1到7个碳原子的烷基、烷氧基、烯基或烯烷氧基，其中H或CH₂可被环戊基或F取代；R₈也可为环戊基、氧环戊基氧甲基环戊基或氧乙基环戊基或者为C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基取代的环戊基、氧环戊基、氧甲基环戊基、氧乙基环戊基；或者选自环戊烯基、氧环戊烯基、氧甲基环戊烯基、氧乙基环戊烯基，或者为C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基取代的环戊烯基、氧环戊烯基、氧甲基环戊烯基、氧乙基环戊烯基；所述具有1到7个碳原子烷基优选为：-CH₃、-C₂H₅、-C₃H₇、-C₄H₉、-C₅H₁₁、-C₆H₁₃或-C₇H₁₅；所述具有1到7个碳原子的烯基优选为：-CH＝CH₂、-CH＝CHCH₃、-CH＝CHC₂H₅、-CH＝CHC₃H₇、-C₂H₄CH＝CH₂、-C₂H₄CH＝CHCH₃、-C₃H₆CH＝CH₂或-C₃H₆CH＝CHCH₃；所述具有1到7个碳原子的烷氧基优选为：-OCH₃、-OC₂H₅、-OC₃H₇、-OC₄H₉、-OC₅H₁₁、-OC₆H₁₃或-OC₇H₁₅；所述具有1到7个碳原子的烯烷氧基优选为：-OCH＝CH₂、-OCH₂CH＝CH₂、-OCH₂CH＝CHCH₃或-OCH₂CH＝CHC₂H₅；X₉、X₁₀各自独立地选自H、甲基或F。

上述极性液晶化合物X1～X102具有正介电各向异性，与上述液晶化合物可组合成正介电液晶组合物，可用于调节体系的正介电常数、折射系数、旋转粘度γ₁、弹性系数及清亮点温度等参数。且在上述组合物基础上加入其他种类正介电液晶化合物，有利于改善液晶组合物的低温可靠性，从而降低液晶介质的使用下限温度，拓宽液晶介质的工作温度范围。

上述负极性化合物IV1～IV96分别如下：

式IV1～IV96中，R₃和R₄各自独立地为H、碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或碳原子数为2～7的烯烷氧基，或者为H或CH₂被环戊基或F取代的碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或碳原子数为2～7的烯烷氧基，或者为环戊基，或者为被碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基或碳原子数为2～7的烯基取代的环戊基；所述碳原子数为1～7的烷基为-CH₃、-C₂H₅、-C₃H₇、-C₄H₉、-C₅H₁₁、-C₆H₁₃或-C₇H₁₅；所述碳原子数为2～7的烯基优选为-CH＝CH₂、-CH＝CHCH₃、-CH＝CHC₂H₅、-CH＝CHC₃H₇、-C₂H₄CH＝CH₂、-C₂H₄CH＝CHCH₃、-C₃H₆CH＝CH₂或-C₃H₆CH＝CHCH₃；所述碳原子数为1～7的烷氧基优选为-OCH₃、-OC₂H₅、-OC₃H₇、-OC₄H₉、-OC₅H₁₁、-OC₆H₁₃或-OC₇H₁₅；所述碳原子数为2～7的烯烷氧基优选为-OCH＝CH₂、-OCH₂CH＝CH₂、-OCH₂CH＝CHCH₃或-OCH₂CH＝CHC₂H₅。

上述极性液晶化合物IV1～IV96具有负介电各向异性，负介电常数液晶化合物的特点是在垂直于分子长轴方向上具有较大的偶极作用，因而相对应的介电常数在垂直方向的分量相对较大，即具有较高的垂直介电常数ε_⊥，液晶分子倾向于沿垂直于电场方向分布，且负型液晶材料在边缘电场下都是在水平平面上排列，预倾角分布较正型材料均匀，因而表现出较高的光穿透率及宽视角；另外负介电常数的液晶化合物的加入可以提高体系的弯曲弹性系数K₃₃，从而改善光在整个体系的穿透率，有利于节能，并且有利于提高对比度。另外还有利于改善液晶介质的低温可靠性，有利于降低液晶介质的使用下限温度，拓宽液晶介质的工作温度范围。

上述非极性化合物V1～V33分别为：

所述式V1～V33中，R₅、R₆各自独立地选自H、F、碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或碳原子数为2～7的烯烷氧基，或者为H或CH₂被环戊基或F取代的碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或碳原子数为2～7的烯烷氧基，或者为环戊基，或者为被碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基或碳原子数为2～7的烯基取代的环戊基；所述碳原子数为1～7的烷基为-CH₃、-C₂H₅、-C₃H₇、-C₄H₉、-C₅H₁₁、-C₆H₁₃或-C₇H₁₅；所述碳原子数为2～7的烯基优选为-CH＝CH₂、-CH＝CHCH₃、-CH＝CHC₂H₅、-CH＝CHC₃H₇、-C₂H₄CH＝CH₂、-C₂H₄CH＝CHCH₃、-C₃H₆CH＝CH₂或-C₃H₆CH＝CHCH₃；所述碳原子数为1～7的烷氧基优选为-OCH₃、-OC₂H₅、-OC₃H₇、-OC₄H₉、-OC₅H₁₁、-OC₆H₁₃或-OC₇H₁₅；所述碳原子数为2～7的烯烷氧基优选为-OCH＝CH₂、-OCH₂CH＝CH₂、-OCH₂CH＝CHCH₃或-OCH₂CH＝CHC₂H₅。

上述非极性液晶化合物V1至V6具有较低的旋转粘度γ₁，其响应时间与旋转粘度γ₁成正比，说明旋转粘度γ₁值越低，响应时间越低，则响应速度越快，可将具有上述非极性液晶化合物V1至V6的液晶组合物用于制造快速响应的液晶介质。上述非极性液晶化合物V7至V17具有较高的清亮点温度，主要用于调节体系的T_NI值，从而具有上述非极性液晶化合物V7至V17的液晶组合物有利于提高液晶介质的使用上限温度，拓宽液晶介质的工作温度范围。上述非极性液晶化合物V18至V24具有三联苯结构，V25至V30具有炔基苯结构，均为大共轭体系化合物，有利于增加体系的光学各向异性△n值，通常光程差d·△n的值是预先规定的，则△n值越高，d值越低，而响应速度与d值成反比，从而具有上述非极性液晶化合物V18至V30的液晶组合物的响应速度具有更理想的值。上述非极性液晶化合物V31至V33具有较大的弹性系数，响应时间与弹性系数成反比，说明弹性系数值越高，响应时间越低，则响应速度越快，因此具有上述非极性液晶化合物V31至V33的液晶组合物具有较为理想的响应速度。

上述液晶组合物中的液晶化合物的含量可以根据液晶材料的性能需求进行调整，在本发明一种优选的实施例中，上述液晶组合物中具有通式I的液晶化合物的重量含量为0.1～75％，优选0.1～50％，进一步优选0.1～30％。具有通式II的液晶化合物的重量含量为0.1～75％，优选0.1～50％。具有通式III的液晶化合物的重量含量为0.1～75％，优选0.1～50％，进一步优选0.1～30％。极性化合物的重量含量为0～80％，优选为0～50％，进一步0～30％。非极性化合物的重量含量为0～80％，优选为0～50％。

其余成分可以根据本发明上述的教导进行添加。总之，成分的百分比含量之和为100％。

在本申请又一种典型的实施方式中，提供了一种上述液晶组合物在液晶显示设备中的应用。将本申请的液晶组合物应用在制备液晶显示材料或液晶显示设备中，能够显著改善液晶显示材料或液晶显示设备的性能。该液晶组合物优选应用于扭曲向列显示(TN)、电控双折射(ECB)、微穿透、平面转换(IPS)或边缘场开关(FFS)型液晶显示模式中。

以下将结合实施例和对比例，进一步说明本发明的有益效果。

下列实施例是用于解释本发明而非限制它，实施例中涉及百分比均为质量百分比，温度用摄氏度表示。所测物化参数表示如下：T_NI表示清亮点；△n表示光学各向异性(△n＝n_e-n_o，589nm，测量温度25℃)；△ε表示介电各向异性(△ε＝ε_∥-ε_⊥，25℃)；k₁₁表示展曲弹性系数(测量温度25℃)；γ₁表示旋转粘度(测量温度25℃)，且采用DSC测量T_NI；采用abbe折射仪测量△n；采用CV测量△ε、k₁₁、和γ₁。

在本发明的各实施例中，液晶分子主链命名：环己基以字母C表示；苯环以字母P表示；环己烯基以A表示；正介电二氟苯以Y表示；四氢吡喃以J表示；甲氧基桥-CH₂O-以B表示；二氟甲氧基桥-CF₂O-以Q表示；炔基-C≡C-以G表示；单氟苯以字母H1表示；负介电二氟苯以W表示；二氟二苯并呋喃以字母X1表示；甲基单氟苯以字母K1表示。

具体基团结构的对应代码如表1所示。

表1

各化合物支链根据下文表2来转化成化学式，左侧支链以R1表示，右侧支链以R2表示。其中，基团C_nH_2n+1和C_mH_2m+1是分别具有n和m个碳原子的直链烷基，OC_mH_2m+1是具有m个碳原子的直链烷氧基，C_p表示环戊基，C_nH_2n+1C_p表示带n个碳原子直链烷基的环戊基。命名时主链在前，支链在后，如以PH1Y-CpF，以DPY-CpF表示，以PYQY-CpF表示，以PH1YQY-CpF表示，以CCBY-3F表示，以CCBY-3CpOTF表示，以CCP-31表示，以PYP-32表示，以CW-3O2表示。

另外，液晶化合物以3HHV表示；以5HHV表示；以VHHP1表示；以CC31D1表示；以ECCY-3F表示；以PH1P-F3表示，

表2

代码	R1	R2
			nm	C<sub>n</sub>H<sub>2n+1</sub>	C<sub>m</sub>H<sub>2m+1</sub>
nH	C<sub>n</sub>H<sub>2n+1</sub>	H
			nOm	C<sub>n</sub>H<sub>2n+1</sub>	OC<sub>m</sub>H<sub>2m+1</sub>
nCp	C<sub>n</sub>H<sub>2n+1</sub>	Cp
			nmCp	C<sub>n</sub>H<sub>2n+1</sub>	C<sub>m</sub>H<sub>2m+1</sub>Cp
nF	C<sub>n</sub>H<sub>2n+1</sub>	F
			nOTF	C<sub>n</sub>H<sub>2n+1</sub>	OCF<sub>3</sub>
Cpm	Cp	C<sub>m</sub>H<sub>2m+1</sub>
			CpH	Cp	H
CpOm	Cp	OC<sub>m</sub>H<sub>2m+1</sub>
			CpF	Cp	F
nCpm	C<sub>n</sub>H<sub>2n+1</sub>Cp	C<sub>m</sub>H<sub>2m+1</sub>
			nCpH	C<sub>n</sub>H<sub>2n+1</sub>Cp	H
nCpOm	C<sub>n</sub>H<sub>2n+1</sub>Cp	OC<sub>m</sub>H<sub>2m+1</sub>
			nCpOm	C<sub>n</sub>H<sub>2n+1</sub>Cp	OC<sub>m</sub>H<sub>2m+1</sub>
nCpF	C<sub>n</sub>H<sub>2n+1</sub>Cp	F

实施例1

实施例1的液晶组合物组成、及测量参数见表3。

表3

注：PH1YQY-3F为通式I的液晶化合物；3HHV为通式II的液晶化合物；PWP-2OO3为通式III的液晶化合物。

实施例2

实施例2的液晶组合物组成、及测量参数见表4。

表4

注：PH1YQY-3CpF为通式I的液晶化合物；PP-5F、CP-3O2和3HHV为通式II的液晶化合物；PH1P-2O3为通式III的液晶化合物。

实施例3

实施例3的液晶组合物组成、及测量参数见表5。

表5

注：CPYQY-CpF为通式I的液晶化合物；CC31D1、CC-3O1和3HHV为通式II的液晶化合物；PH1H1-2OO2为通式III的液晶化合物。

实施例4

实施例4的液晶组合物组成、及测量参数见表6。

表6

注：PH1YQY-3F和PH1YQY-4F为通式I的液晶化合物；5HHV、CC32、PP-3O2和PP-51为通式II的液晶化合物；PH1P-3OO1为通式III的液晶化合物。

实施例5

实施例5的液晶组合物组成、及测量参数见表7。

表7

注：PYQY-3CpF、PH1YQY-3F和CH1YQY-2F为通式I的液晶化合物；5HHV为通式II的液晶化合物；PPH1-2O3为通式III的液晶化合物。

实施例6

实施例6的液晶组合物组成、及测量参数见表8。

表8

注：PH1YQY-2F和PH1YQY-5F为通式I的液晶化合物；3HHV为通式II的液晶化合物；PH1P-2CpOO2为通式III的液晶化合物。

实施例7

实施例7的液晶组合物组成、及测量参数见表9。

表9

注：PH1YQY-2CpF、PH1YQY-3CpF和CH1YQY-3F为通式I的液晶化合物；4HHV、CP-3O1为通式II的液晶化合物；PWP-2O1为通式III的液晶化合物。

实施例8

实施例8的液晶组合物组成、及测量参数见表10。

表10

注：PYQY-2F、PH1YQY-3F和PH1YQY-3CpF为通式I的液晶化合物；CP-3OTF、PP-3OTF、CP-3O1、3HHV、PP-3O2和CP-3O2为通式II的液晶化合物；PH1P-2OO1为通式III的液晶化合物。

实施例9

实施例9的液晶组合物组成、及测量参数见表11。

表11

注：PH1YQY-3F为通式I的液晶化合物；3HHV为通式II的液晶化合物；PWP-2OO1为通式III的液晶化合物。

实施例10

实施例10的液晶组合物组成、及测量参数见表12。

表12

注：PH1YQY-3F、PH1YQY-3CpF和CPYQY-3F为通式I的液晶化合物；3HHV和CP-3O2为通式II的液晶化合物；PH1Y-CpO2为通式III的液晶化合物。

实施例11

实施例11的液晶组合物组成、及测量参数见表13。

表13

注：PH1YQY-3F、PYQY-3CpF、PH1YQY-3CpF和CH1YQY-3F为通式I的液晶化合物；3HHV、CC-35和CP-3O2为通式II的液晶化合物；PWP-2O1为通式III的液晶化合物。

实施例12

实施例12的液晶组合物组成、及测量参数见表14。

表14

注：PH1YQY-3F、PH1YQY-CpF和CH1YQY-3F为通式I的液晶化合物；3HHV和CC-34为通式II的液晶化合物；PH1H1-2O1为通式III的液晶化合物。

对比例1

对比例1的液晶组合物组成、及测量参数见表15。

表15

对比例2

对比例2的液晶组合物组成、及测量参数见表16。

表16

其中，对比例1以液晶化合物(PH1Y-CpF)代替了实施例9中的(PH1YQY-3F)和对比例2中以液晶化合物(PH1P-3F)代替了实施例9中的(PWP-2OO1)。

从上述实施例可以发现，具有通式I和通式II、通式III的液晶组合物特别有利于增加体系光学各向异性值，提高弹性系数值及介电常数△ε，改善体系旋转粘度，从而提高响应速度，降低驱动电压，有利于节能，并且有利于提高对比度。

从上述实施例还可以发现，当通式I的液晶化合物与具有通式II和通式III的液晶化合物组成液晶组合物时，可以得到具有合适光学各向异性、高清亮点、较低粘度及较高弹性系数的液晶组合物，尤其是与具有通式II1的非极性液晶化合物(如代码为3HHV、CC-34、5HHV等的非极性液晶化合物)混合时，能够得到低粘度的液晶组合物，可用于制造快速响应的液晶介质。上述测量参数与组成液晶介质的所有液晶化合物的物化性质有关，本发明的液晶化合物主要用于调节体系的液晶参数。

对比例1以通用型正介电液晶化合物PH1Y-CpF和通式II和通式III液晶化合物的液晶组合物代替实施例9中的PH1YQY-3F和通式II和通式III液晶化合物的液晶组合物，在其他组成成分与含量一致的情况下，结果表明，通式I的液晶化合物与不含-CF₂O-结构的通用型正介电液晶化合物相比，前者具有相对较高介电常数、较高的清亮点与较高的折射系数△n，特别有利于制造快速响应的液晶介质，及改善对比度。

对比例2以通用型液晶化合物PH1P-3F代替实施例9中通式III的液晶化合物PWP-2OO1，在其他组成成分与含量一致的情况下，结果表明，当液晶组合物中，包含具有通式I与通式II和通式III液晶化合物的液晶组合物时，该液晶体系具有相对较高的折射系数△n及较高的清亮点，特别有利于制造快速响应的液晶介质，及拓宽液晶使用温度范围。

通过实施例9和对比例1的对比及实施例9和对比例2的对比可以明显发现，当液晶组合物中包含具有通式I、通式II和通式III的液晶组合物时，光学各向异性△n值及介电常数Δε均有所提高，并且有利于调节体系合适的旋转粘度、弹性系数K₁₁值，这些对于获得更快的响应速度，更高的对比度及透光率及更低的功耗均有所帮助。

本发明虽未穷尽要求保护的所有液晶组合物，但是本领域技术人员可以预见的是，在已公开的上述实施例基础上，仅结合自身的专业尝试即能以类似的方法得到其他同类材料而不需要付出创造性劳动。此处由于篇幅有限，仅列举代表性的实施方式。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包括至少一种具有通式I的液晶化合物、至少一种具有通式II的液晶化合物和至少一种具有通式III的液晶化合物；

所述通式I为：

n选自0、1或2；

V₁选自H、F或CH₃；X₁和X₂各自独立地选自H或F；

选自组成的组中的任一种；

当n＝1时，选自组成的组中的任一种；

选自组成的组中的任一种。

所述通式II为：

各自独立地选自

所述通式III为：

分别各自独立地选自组成的组中的任一种。

2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式I为：

X₅、X₅’各自独立地选自H或F；V₄’选自H、F或CH₃。

3.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式II为：

其中，所述式II1～II3中，Y₆和Y₇分别各自独立地选自H、F、Cl、C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基，其中H可被环戊基或F取代，CH₂可被环戊基、O或F取代，且相邻的两个CH₂不可以同时被O取代；或环戊基，或者为被C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基取代的环戊基。

4.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式III为：

其中，所述式III1～III38中，R₁选自C1～C7的烷基、C2～C7的烯基，其中CH₂可被环戊基、O或F取代，且相邻的两个CH₂不可以同时被O取代；或为环戊基，或者为被C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基取代的环戊基；R₁’选自H、F、Cl、C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基，其中CH₂可被环戊基、O或F取代，且相邻的两个CH₂不可以同时被O取代；或为环戊基，或者为被C1～C7的烷基、C1～C7的烷氧基、C2～C7的烯基或C2～C7的烯烷氧基取代的环戊基。

5.根据权利要求1～4所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物中所述具有通式I的液晶化合物的重量含量为0.1～75％，优选为0.1～50％，进一步优选为0.1～30％，所述具有通式II的液晶化合物的重量含量为0.1～75％，优选为0.1～50％，所述具有通式III的液晶化合物的重量含量为0.1～75％，优选为0.1～50％，进一步优选为0.1～30％。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物还包括至少一种极性化合物和/或至少一种非极性化合物。

7.根据权利要求6所述的液晶组合物，其特征在于，所述极性化合物为正极性化合物和/或负极性化合物，其中所述正极性化合物选自式X1～X102所示化合物中的一种或多种，所述负极性化合物选自式IV1～IV96所示化合物中的一种或多种，所述非极性化合物选自式V1～V33所示化合物中的一种或多种，

其中，所述具有X1至X102分别为：

其中，所述具有IV1至IV96分别为：

其中，所述式V1～V33分别为：

其中，所述式V1～V33中，R₅、R₆各自独立地选自H、F、碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或碳原子数为2～7的烯烷氧基，或者为H或CH₂被环戊基或F取代的碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基、碳原子数为2～7的烯基或碳原子数为2～7的烯烷氧基，或者为环戊基，或者为被碳原子数为1～7的烷基、碳原子数为1～7的烷氧基或碳原子数为2～7的烯基取代的环戊基；所述碳原子数为1～7的烷基为-CH₃、-C₂H₅、-C₃H₇、-C₄H₉、-C₅H₁₁、-C₆H₁₃或-C₇H₁₅；所述碳原子数为2～7的烯基优选为-CH＝CH₂、-CH＝CHCH₃、-CH＝CHC₂H₅、-CH＝CHC₃H₇、-C₂H₄CH＝CH₂、-C₂H₄CH＝CHCH₃、-C₃H₆CH＝CH₂或-C₃H₆CH＝CHCH₃；所述碳原子数为1～7的烷氧基优选为-OCH₃、-OC₂H₅、-OC₃H₇、-OC₄H₉、-OC₅H₁₁、-OC₆H₁₃或-OC₇H₁₅；所述碳原子数为2～7的烯烷氧基优选为-OCH＝CH₂、-OCH₂CH＝CH₂、-OCH₂CH＝CHCH₃或-OCH₂CH＝CHC₂H₅。

优选地，所述液晶组合物中所述极性液晶化合物的质量分数为0～80％，所述非极性液晶化合物的质量分数为0～80％。

8.根据权利要求3所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式II为II1。

9.根据权利要求1～8中任意一项所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物中还包含质量分数为0～20％的稳定剂，优选地，所述稳定剂为具有通式VI1～VI5所示的化合物中的一种或多种：

选自组成的组中的任一种。

10.权利要求1至9中任一项所述的液晶组合物在液晶显示材料或液晶显示设备中的应用。