CN113667493A - 液晶组合物和液晶显示器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种包含至少一种通式I和至少一种通式II的化合物的液晶组合物以及包含所述液晶组合物的液晶显示器件。与现有技术相比，本发明提供的液晶组合物在维持适当的光学各向异性和适当的旋转粘度的情况下，还具有较大的清亮点、较大的介电各向异性、较大的垂直介电常数、较大的垂直介电常数与介电各向异性的比值、较高的电压保持率、较大的Kave值和较小的旋转粘度与扭曲弹性常数的比值，使得包含其的液晶显示器件具有较宽的使用温度范围、较低的阈值电压、较好的透过率、较好的对比度、较短的响应时间和较好的显示质量。
Description
技术领域
本发明涉及液晶领域，具体涉及一种液晶组合物以及包含该液晶组合物的液晶显示器件。
背景技术
液晶显示元件可以在钟表、电子计算器为代表的各种家用电器、测定机器、汽车用面板、文字处理机、电脑、打印机、电视等中使用。根据显示模式的类型，液晶显示元件可以分为PC(phase change，相变)、TN(twist nematic，扭曲向列)、STN(super twistednematic，超扭曲向列)、ECB(electrically controlled birefringence，电控双折射)、OCB(optically compensated bend，光学补偿弯曲)、IPS(in-plane switching，共面转变)、VA(vertical alignment，垂直配向)等类型。根据元件的驱动方式，液晶显示元件可以分为PM(passive matrix，被动矩阵)型和AM(active matrix，主动矩阵)型。PM分为静态(static)和多路(multiplex)等类型。AM分为TFT(thin film transistor，薄膜晶体管)、MIM(metalinsulator metal，金属-绝缘层-金属)等类型。TFT的类型包含非晶硅(amorphoussilicon)和多晶硅(polycrystal silicon)。后者根据制造工艺分为高温型和低温型。根据光源的类型，液晶显示元件可以分为利用自然光的反射型、利用背景光的透过型、以及利用自然光和背光两种光源的半透过型。
采用TN模式的AM元件中可使用具有正介电各向异性的液晶组合物，采用VA模式的AM元件中可使用具有负介电各向异性的液晶组合物。采用IPS模式或FFS模式的AM元件中可使用具有正或负介电各向异性的液晶组合物。
FFS显示模式的AM元件在继承了IPS技术的宽视角的同时，具有更高的透过率、更快的响应速度和更低的功耗等特点。但搭配正性液晶的FFS显示模式，由于电极边沿及电极上方的液晶分子具有较大的倾角而在对应的位置出现透过率暗区。此外，由于盒厚支撑粒子引起的面内摩擦配向异常带来的暗态漏光引发了对比度的降低，特别是由于高PPI(Pixels Per Inch，像素密度)显示技术的发展需求，使得像素尺寸越来越小。光透过率的降低与低耗需求形成了鲜明的矛盾。高穿透率的需求，使得像素设计上不能设计大面积的BM(Black Matrix，黑矩阵)遮挡摩擦配向引起的漏光；同时，液晶层的光效率提升需求也迫在眉睫。使用负性液晶的FFS模式时，由于液晶与电场线垂直排列的特性，使得面内液晶分子倾角较小，透过率得到提高，而得到广泛应用。但是，由于负性液晶材料自身的特性，用于显示时还存在响应时间慢、液晶易受污染以及严重的影响残留等问题。
因此，亟需一种液晶组合物，其能够适用于FFS或IPS显示模式，并具有较好的对比度、较低的消耗电压、较高的穿透率、较小的漏光、较快的响应速度以及较小的影像残留。
液晶组合物的光学各向异性与元件的对比度相关联。根据元件显示模式的不同，需要大的光学各向异性或小的光学各向异性(即，适当的光学各向异性)。组合物的光学各向异性(Δn)与元件的盒厚(d)的积(Δn×d)被设计成使对比度为最大。适当的积的值依存于运作模式的种类，对盒厚小的元件而言，优选为具有大的光学各向异性的液晶组合物。
含有介电各向异性绝对值大的液晶组合物的液晶显示元件能够降低基础电压值、降低驱动电压，并且能进一步降低消耗电功率。含有较低阈值电压的液晶组合物的液晶显示元件能够有效降低显示功耗，特别是在消耗品(如手机、平板电脑等便携式电子产品)中将具有更长的续航时间。然而，对于具有较低阈值电压的液晶组合物(一般含有大介电极性基团)，其液晶分子的有序度低，反映液晶分子有序度的Kave值也会降低，从而影响液晶材料的漏光和对比度，这两者通常难以兼顾。
粘度小的液晶组合物可以提高液晶显示元件的响应速度。当液晶显示元件的响应速度快时，其可以适用于动画显示。另外，向液晶显示元件的液晶盒内注入液晶组合物时，可以缩短注入时间，能够提高作业性。旋转粘度γ1直接影响液晶组合物在加电后的响应时间，其中上升时间(τon)和下降时间(τoff)都与液晶组合物的旋转粘度γ1成正比关系。由于上升时间(τon)与液晶盒和驱动电压有关，因此可以通过加大驱动电压和降低液晶盒的盒厚来调节上升时间(τon)。下降时间(τoff)与驱动电压无关，其主要与液晶组合物的弹性常数和液晶盒的盒厚有关，盒厚的趋薄会降低下降时间(τoff)，而不同显示模式下的液晶分子运动方式不同，TN、IPS、VA三种模式中的下降时间(τoff)分别与平均弹性常数、扭曲弹性常数、弯曲弹性常数成反比关系。
响应时间同时也受限于旋转粘度(γ1)与弹性常数(K)的比值。从液晶材料方面考虑，需尽可能降低液晶介质的旋转粘度同时提升弹性常数来达到加快响应时间的目的。然而，旋转粘度和弹性常数是一对较为矛盾的参数，降低旋转粘度的同时会引起弹性常数的下降，因此，需针对不同的显示模式，寻出最优选的γ1/K值的范围。
影像残留是由于液晶受到长时间的驱动被极化，发生偏转而不受信号电压控制，从而使得一段时间内屏幕上显示同一画面。该现象随着时间的推移有所减弱，最后达到消失。影像残留可分为线残留和面残留，其中，线残留与液晶材料本身的可靠性有很大关系，常用来表征液晶材料可靠性的性能参数为电压保持率(VHR)，VHR越高，液晶材料受干扰因素(如液晶杂质、高低温、UV辐射等)影响的可能性越低。
现阶段已有将负性液晶(Δε<0)加入到由正性液晶(Δε>0)和任意中性液晶构成的液晶组合物中，以改善显示器件的透过率。透过率与垂直介电常数与介电各向异性的比值(ε⊥/Δε)成正比，因此，掺入的负性液晶越多，显示器件的透过率越高，然而负性单体过多，会使显示器件的响应速度降低。因此，如何获得兼顾较高的透过率与较快的响应时间的液晶显示器件仍然是亟需解决的问题。
因此，期待开发一种可以同时解决上述问题或至少解决上述问题中的一项的液晶组合物。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种包含正、负液晶化合物的液晶组合物，其在维持适当的光学各向异性和适当的旋转粘度的情况下，具有较大的清亮点、较大的介电各向异性、较大的垂直介电常数、较大的垂直介电常数与介电各向异性的比值、较高的电压保持率、较大的Kave值和较小的旋转粘度与扭曲弹性常数的比值。
本发明的目的还在于提供一种包含上述液晶组合物的液晶显示器件，所述液晶显示器件特别适用于IPS或FFS显示元件中。
技术方案：为了实现以上发明目的，本发明提供一种液晶组合物，该液晶组合物包含：
至少一种通式I的化合物
至少一种通式II的化合物
其中，
R1和R2各自独立地表示-H、卤素、含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
其中含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-可分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代，并且前述基团中的一个或更多个-H可分别独立地被-F或-Cl取代；
R3表示含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
其中含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-可分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代，并且含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
中的一个或更多个-H可分别独立地被-F或-Cl取代；
环
和环
各自独立地表示
其中
中的一个或更多个-CH2-可被-O-替代，并且一个或更多个环中单键可被双键替代，其中
中的一个或更多个-H可分别独立地被-F、-Cl、-CN、-CH3或-OCH3取代，并且一个或更多个环中-CH＝可被-N＝替代；
环
和环
各自独立地表示
其中，
中的一个或更多个-CH2-可被-O-替代，并且一个或更多个环中单键可被双键替代，其中
中的一个或更多个-H可分别独立地被-F、-Cl、-CN、-CH3或-OCH3取代，并且一个或更多个环中-CH＝可被-N＝替代；
X1表示-O-、-S-、-CO-、-CF2-、-NH-或-NF-；
Y1和Y2各自独立地表示-H、卤素、含有1-3个碳原子的卤代或未被卤代的烷基、或者含有1-3个碳原子的卤代或未被卤代的烷氧基；
Z1和Z2各自独立地表示单键、-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-(CH2)4-、-CF2O-或-OCF2-；
Z3、Z4和Z5各自独立地表示单键、-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH＝CH-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-(CH2)3-、-(CH2)4-、-O-CO-O-或-CF＝CF-；
L1、L2、L3和L4各自独立地表示-H、含有1-3个碳原子的烷基或卤素；
X2表示卤素、含有1-5个碳原子的直链或支链的卤代烷基或卤代烷氧基、或者含有2-5个碳原子的直链或支链的卤代烯基或卤代烯氧基；
n1和n2各自独立地表示0、1或2，其中当n1＝2时，环
可以相同或不同，Z1可以相同或不同，当n2＝2时，环
可以相同或不同，Z2可以相同或不同；并且
n3和n4各自独立地表示0、1或2，且0≤n3+n4≤3，其中当n3＝2时，环
可以相同或不同，Z3可以相同或不同，当n4＝2时，环
可以相同或不同，Z4可以相同或不同。
在本发明的一些实施方案中，优选地，Y1和Y2各自独立地表示-H、-F、-Cl、-CH3、-OCH3、-CF3或-OCF3；进一步优选地，Y1和Y2各自独立地表示-H、-F或-Cl。
在本发明的一些实施方案中，优选地，Z1和Z2各自独立地表示单键、-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CF2O-或-OCF2-。
在本发明的一些实施方案中，优选地，环
和环
各自独立地表示
在本发明的一些实施方案中，所述通式I的化合物选自由如下化合物组成的组：
其中，
环
具有与环
相同的定义；
Z1’具有与Z1相同的定义；并且
X1表示-O-、-S-或-CO-。
在本发明的一些实施方案中，优选地，R1和R2各自独立地表示卤素、含有1-10个碳原子的直链或支链的卤代或未被卤代的烷基、含有1-9个碳原子的直链或支链的卤代或未被卤代的烷氧基、或含有2-10个碳原子的直链或支链的卤代或未被卤代的烯基；进一步优选地，R1和R2各自独立地表示卤素、含有1-8个碳原子的直链或支链的卤代或未被卤代的烷基、含有1-7个碳原子的直链或支链的卤代或未被卤代的烷氧基、或含有2-8个碳原子的直链或支链的卤代或未被卤代的烯基；再进一步优选地，R1和R2各自独立地表示卤素、含有1-5个碳原子的直链或支链的卤代或未被卤代的烷基、含有1-4个碳原子的直链或支链的卤代或未被卤代的烷氧基、或含有2-5个碳原子的直链或支链的卤代或未被卤代的烯基。
在本发明的一些实施方案中，优选地，R1和R2各自独立地表示-F、-Cl、含有1-5个碳原子的直链或支链的卤代或未被卤代的烷基、含有1-4个碳原子的直链或支链的卤代或未被卤代的烷氧基、或含有2-5个碳原子的直链或支链的卤代或未被卤代的烯基。
在本发明的一些实施方案中，为了保持对热、光良好的化学稳定性，优选R1和R2为烷基；为了提高介电各向异性，优选R1和R2为烷氧基；为了保持较小的粘度及较快的响应速度，优选R1和R2为烯基；为了保持较小的粘度、较宽的向列相温度范围和较快的响应速度，优选R1和R2的端基不为烯基，进一步优选R1和R2为烯基且其端基为烷基。
相对本发明的液晶组合物的总重量，通式I的化合物的重量百分比的下限值为1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％或15％；相对于本发明的液晶组合物的总重量，通式I的化合物的重量百分比的上限值为30％、28％、26％、24％、20％、18％、16％、15％、14％、12％或10％。
在本发明的一些实施方案中，通式I的化合物占液晶组合物的重量百分比为1％-30％；优选地，通式I的化合物占液晶组合物的重量百分比为2％-25％；进一步优选地，通式I的化合物占液晶组合物的重量百分比为3％-20％。
在本发明的一些实施方案中，通式II的化合物选自由如下化合物组成的组：
其中，
Z3、Z4和Z4’各自独立地表示-CH2CH2-、-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-或-OCH2-；
L1、L2、L1’、L2’、L5、L6、L7、L8和L9各自独立地表示-H、-F或-Cl；
L3或L3’各自独立地表示-H或-CH3；
RB表示-CH2-或-O-；
n5表示0或1；并且
X2表示-F、-CF3、-OCF3或-CH2CH2CH＝CF2。
在本发明的一些实施方案中，优选地，R3表示含有1-10个碳原子的直链或支链的烷基、含有1-9个碳原子的直链或支链的烷氧基、或含有2-10个碳原子的直链或支链的烯基；进一步优选地，R3表示含有1-8个碳原子的直链或支链的烷基、含有1-7个碳原子的直链或支链的烷氧基、或含有2-8个碳原子的直链或支链的烯基；再进一步优选地，R3表示含有1-5个碳原子的直链或支链的烷基、含有1-4个碳原子的直链或支链的烷氧基、或含有2-5个碳原子的直链或支链的烯基。
在本发明的一些实施方案中，n3表示0、1或2，n4表示1或2，且0＜n3+n4≤3，其中当n3＝2时，环
可以相同或不同，Z3可以相同或不同，且当n4＝2时，环
可以相同或不同，Z4可以相同或不同；并且
当n4＝1或2，且Z5表示-CF2O-或-OCF2-时，通式II中环与环结构之间还含有另外一个非单键。
在本发明的一些实施方案中，优选地，通式II的化合物选自由通式II-1、通式II-2、通式II-3、通式II-4、通式II-5、通式II-6、通式II-7、通式II-8、通式II-9、通式II-10、通式II-11、通式II-12、通式II-13、通式II-15、通式II-17、通式II-18和通式II-19的化合物组成的组。
相对本发明的液晶组合物的总重量，通式II的化合物的重量百分比的下限值为1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、15％、16％、18％或20％；相对于本发明的液晶组合物的总重量，通式II的化合物的重量百分比的上限值为40％、38％、36％、34％、32％、30％、28％、26％、24％、20％、18％、16％、15％、14％、12％或10％。
在本发明的一些实施方案中，通式II的化合物占液晶组合物的重量百分比为1％-40％；优选地，通式II的化合物占液晶组合物的重量百分比为2％-35％；进一步优选地，通式II的化合物占液晶组合物的重量百分比为3％-30％。
在本发明的一些实施方案中，本发明的液晶组合物还包含至少一种通式M的化合物
其中，
RM1和RM2各自独立地表示含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
其中含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-可分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代；
环
环
和环
各自独立地表示
其中
中的一个或更多个-CH2-可被-O-替代，并且一个或更多个环中单键可被双键替代，其中
中的至多一个-H可被卤素取代；
ZM1和ZM2各自独立地表示单键、-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-C≡C-、-CH＝CH-、-CH2CH2-或-(CH2)4-；并且
nM表示0、1或2，其中当nM＝2时，环
可以相同或不同，ZM2可以相同或不同。
本发明中的烯基优选地选自式(V1)至式(V9)中的任一者所表示的基团，特别优选为式(V1)、式(V2)、式(V8)或(V9)。式(V1)至式(V9)所表示的基团如下所示：
其中，*表示所键结的环结构中的碳原子。
本发明中的烯氧基优选地选自式(OV1)至式(OV9)中的任一者所表示的基团，特别优选为式(OV1)、式(OV2)、式(OV8)或(OV9)。式(OV1)至式(OV9)所表示的基团如下所示：
其中，*表示所键结的环结构中的碳原子。
在本发明的一些实施方案中，通式M的化合物选自由如下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，通式M的化合物的含量必须视低温下的溶解性、转变温度、电可靠性、双折射率、工艺适应性、滴下痕迹、烧屏、介电各向异性等所需的性能而适当进行调整。
在本发明的一些实施方案中，优选地，RM1和RM2各自独立地表示含有1-10个碳原子的直链的烷基、含有1-9个碳原子的直链的烷氧基、或含有2-10个碳原子的直链的烯基；进一步优选地，RM1和RM2各自独立地表示含有1-8个碳原子的直链的烷基、含有1-7个碳原子的直链的烷氧基、或含有2-8个碳原子的直链的烯基；再进一步优选地，RM1和RM2各自独立地表示含有1-5个碳原子的直链的烷基、含有1-4个碳原子的直链的烷氧基、或含有2-5个碳原子的直链的烯基。
在本发明的一些实施方案中，优选地，RM1和RM2各自独立地表示含有2-8个碳原子的直链的烯基；进一步优选地，RM1和RM2各自独立地表示含有2-5个碳原子的直链的烯基。
在本发明的一些实施方案中，优选地，RM1和RM2中的任一者为含有2-5个碳原子的直链的烯基，而另一者为含有1-5个碳原子的直链的烷基。
在本发明的一些实施方案中，优选地，RM1和RM2各自独立地表示含有1-8个碳原子的直链的烷基、或含有1-7个碳原子的直链的烷氧基；进一步优选地，RM1和RM2各自独立地表示含有1-5个碳原子的直链的烷基、或含有1-4个碳原子的直链的烷氧基。
在本发明的一些实施方案中，优选地，RM1和RM2中的任一者为含有1-5个碳原子的直链的烷基，而另一者为含有1-5个碳原子的直链的烷基、或含有1-4个碳原子的直链的烷氧基；进一步优选地，RM1和RM2两者均各自独立地为含有1-5个碳原子的直链的烷基。
在本发明的一些实施方案中，在重视可靠性时，优选RM1和RM2均为烷基；在重视降低化合物的挥发性的情形时，优选RM1和RM2均为烷氧基；在重视粘度降低的情形时，优选RM1和RM2中至少一者为烯基。
相对于本发明的液晶组合物的总重量，通式M的化合物的重量百分比的下限值为1％、2％、4％、6％、8％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％；相对于本发明的液晶组合物的总重量，通式M的化合物的重量百分比的上限值为90％、85％、80％、77％、75％、70％、68％、66％、64％、60％、55％、50％、45.5％、45％、40％、35％、30％、28％、27％、26％、25.5％、25％、24％、23％、22％、21％或20％。
在本发明的一些实施方案中，通式M的化合物占液晶组合物的重量百分比为1％-90％；优选地，通式M的化合物占液晶组合物的重量百分比为10％-80％；进一步优选地，通式M的化合物占液晶组合物的重量百分比为20％-80％。
关于通式M的化合物的含量，在需要保持本发明的液晶组合物的粘度较低、且响应时间较短时，优选其下限值较高且上限值较高；进一步地，在需要保持本发明的液晶组合物的清亮点较高、且温度稳定性良好时，优选其下限值较高且上限值较高；在为了将驱动电压保持为较低、且使介电各向异性的绝对值较大时，优选其下限值变低且上限值变低。
在本发明的一些实施方案中，本发明的液晶组合物还包含至少一种选自由通式A-1和通式A-2的化合物组成的组的化合物：
其中，
RA1和RA2各自独立地表示含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
其中含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-可分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代，并且含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
中的一个或更多个-H可分别独立地被-F或-Cl取代；
环
环
环
和环
各自独立地表示
其中
中的至多一个-CH2-可被-O-替代，并且一个或更多个环中单键可被双键替代，其中
中的一个或更多个-H可分别独立地被-F、-Cl、-CN、-CH3或-OCH3取代，并且一个或更多个环中-CH＝可被-N＝替代；
ZA11、ZA21和ZA22各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-CH2O-或-OCH2-；
LA11、LA12、LA13、LA21和LA22各自独立地表示-H、含有1-3个碳原子的烷基或卤素；
XA1和XA2各自独立地表示卤素、含有1-5个碳原子的直链或支链的卤代烷基或卤代烷氧基、或者含有2-5个碳原子的直链或支链的卤代烯基或卤代烯氧基；
nA11表示0、1、2或3，其中当nA11＝2或3时，环
可以相同或不同，ZA11可以相同或不同；
nA12表示1或2，其中当nA12＝2时，环
可以相同或不同；并且
nA2表示1、2或3，其中当nA2＝2或3时，环
可以相同或不同，ZA21可以相同或不同。
在本发明的一些实施方案中，通式A-1的化合物选自由如下化合物组成的组：
其中，
RA1表示含有1-8个碳原子的直链或支链的烷基、
其中含有1-8个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-可分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代，并且含有1-8个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或更多个-H可分别独立地被-F或-Cl取代；
LA11、LA12、LA14、LA15和LA16各自独立地表示-H或-F；
LA13表示-H或-CH3；并且
XA1表示-F、-CF3或-OCF3。
相对本发明的液晶组合物的总重量，通式A-1的化合物的重量百分比的下限值为0％、0.5％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、15％、16％、18％、20％、25％或30％；相对于本发明的液晶组合物的总重量，通式A-1的化合物的重量百分比的上限值为50％、45％、40％、38％、36％、34％、32％、30％、28％、26％、24％、20％或18％。
在本发明的一些实施方案中，通式A-1的化合物占液晶组合物的重量百分比为0％-50％；优选地，通式A-1的化合物占液晶组合物的重量百分比为1％-40％；进一步优选地，通式A-1的化合物占液晶组合物的重量百分比为3％-30％。
在本发明的一些实施方案中，通式A-2的化合物选自由如下化合物组成的组：
其中，
RA2表示含有1-8个碳原子的直链或支链的烷基，其中含有1-8个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-可分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代，并且存在于这些基团中的一个或更多个-H可分别独立地被-F或-Cl取代；
LA21、LA22、LA23、LA24和LA25各自独立地表示-H、F或-Cl；并且
XA2表示-F、-CF3、-OCF3或-CH2CH2CH＝CF2。
相对于本发明的液晶组合物的总重量，通式A-2的化合物的重量百分比的下限值为0％、0.5％、1％、2％、4％、5％、6％、8％、10％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％；相对于本发明的液晶组合物的总重量，通式A-2的化合物的重量百分比的上限值为50％、45％、40％、35％、30％、28％、27％、26％、25％、24％、23％、22％、21％或20％。
在本发明的一些实施方案中，通式A-2的化合物占液晶组合物的重量百分比为0％-50％；优选地，通式A-2的化合物占液晶组合物的重量百分比为1％-50％；进一步优选地，通式A-2的化合物占液晶组合物的重量百分比为2％-40％。
在本发明的一些实施方案中，液晶组合物还包含至少一种通式N的化合物：
其中，
RN1和RN2各自独立地表示含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
其中含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-可分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代；
环
和环
各自独立地表示
其中
中的一个或更多个-CH2-可被-O-替代，并且一个或更多个环中单键可被双键替代，其中
中的一个或更多个-H可分别独立地被-F、-Cl或-CN取代，一个或更多个环中-CH＝可被-N＝替代；
ZN1和ZN2各自独立地表示单键、-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-(CH2)4-、-CF2O-或-OCF2-；
LN1和LN2各自独立地表示-H、含有1-3个碳原子的烷基或卤素；并且
nN1表示0、1、2或3，nN2表示0或1，且0≤nN1+nN2≤3，其中当nN1＝2或3时，环
可以相同或不同，ZN1可以相同或不同。
在本发明的一些实施方案中，环
和环
各自独立地表示
在本发明的一些实施方案中，通式N的化合物选自由如下化合物组成的组：
相对于本发明的液晶组合物的总重量，通式N的化合物的重量百分比的下限值为0％、0.5％、1％、2％、4％、6％、8％、10％、12％、14％、15％、16％、18％、20％、24％、25％、28％或30％；相对于本发明的液晶组合物的总重量，通式N的化合物的重量百分比的上限值为50％、45％、40％、35％、30％、29％、28％、25％、24％、22％、20％或18％。
在本发明的一些实施方案中，通式N的化合物占液晶组合物的重量百分比为0％-50％。
在本发明的一些实施方案中，在需要保持本发明的液晶组合物粘度较低、且响应时间较短时，优选通式N的化合物的含量的下限值较低且上限值较低；进一步地，在需要保持本发明的液晶组合物的清亮点较高、且温度稳定性良好时，优选通式N的化合物的含量的下限值较低且上限值较低；另外，在为了将驱动电压保持为较低、而使介电各向异性的绝对值变大时，优选使通式N的化合物的含量的下限值变高且上限值变高。
在本发明的一些实施方案中，优选地，RN1和RN2各自独立地表示含有1-10个碳原子的直链或支链的烷基、含有1-9个碳原子的直链或支链的烷氧基、或含有2-10个碳原子的直链或支链的烯基；进一步优选地，RN1和RN2各自独立地表示含有1-8个碳原子的直链或支链的烷基、含有1-7个碳原子的直链或支链的烷氧基、或含有2-8个碳原子的直链或支链的烯基；再进一步优选地，RN1和RN2各自独立地表示含有1-5个碳原子的直链或支链的烷基、含有1-4个碳原子的直链或支链的烷氧基、或含有2-5个碳原子的直链或支链的烯基。
在本发明的一些实施方案中，更进一步优选地，RN1表示含有1-5个碳原子的直链或支链的烷基或含有2-5个碳原子的直链或支链的烯基；再进一步优选地，RN1表示含有2-5个碳原子的直链或支链的烷基或含有2-3个碳原子的烯基；更进一步优选地，RN2表示含有1-5个碳原子的直链或支链的烷氧基。
除上述化合物以外，本发明的液晶组合物也可含有通常的向列型液晶、近晶型液晶、胆固醇型液晶、抗氧化剂、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、聚合性单体或光稳定剂等。
如下显示优选加入到根据本发明的液晶组合物中的可能的掺杂剂。
在本发明的一些实施方案中，掺杂剂占液晶组合物的重量百分比为0％-5％；优选地，掺杂剂占液晶组合物的重量百分比为0.01％-1％。
另外，本发明的液晶组合物所使用的抗氧化剂、光稳定剂等添加剂优选以下物质：
其中，n表示1-12的正整数。
优选地，光稳定剂选自如下所示的光稳定剂：
在本发明的一些实施方案中，光稳定剂占液晶组合物的总重量百分比为0％-5％；优选地，光稳定剂占液晶组合物的总重量百分比为0.01％-1％；更优选地，光稳定剂占液晶组合物的总重量百分比为0.01％-0.1％。
本发明另一方面提供一种包含本发明的液晶组合物的液晶显示器件。
在本发明的一些实施方案中，液晶显示器件特别适用于IPS或FFS显示元件中。
有益效果
与现有技术相比，本发明所述的液晶组合物在维持适当的光学各向异性和适当的旋转粘度的情况下，还具有较大的清亮点、较大的介电各向异性、较大的垂直介电常数、较大的垂直介电常数与介电各向异性的比值、较高的电压保持率、较大的Kave值和较小的旋转粘度与扭曲弹性常数的比值，使得包含其的液晶显示器件具有较宽的使用温度范围、较低的阈值电压、较好的透过率、较好的对比度、较短的响应时间和较好的显示质量。
具体实施方式
以下将结合具体实施方案来说明本发明。需要说明的是，下面的实施例为本发明的示例，仅用来说明本发明，而不用来限制本发明。在不偏离本发明主旨或范围的情况下，可进行本发明构思内的其他组合和各种改良。
为便于表达，以下各实施例中，液晶化合物的基团结构用表1所列的代码表示：
表1液晶化合物的基团结构代码
以如下结构式的化合物为例：
该结构式如用表1所列代码表示，则可表达为：nCCGF，代码中的n表示左端烷基的C原子数，例如n为“3”，即表示该烷基为-C3H7；代码中的C代表1,4-亚环己基，G代表2-氟-1,4-亚苯基，F代表氟取代基。
以下实施例中测试项目的简写代号如下：
Cp 清亮点(向列相-各向同性相的转变温度，℃)
Δn 光学各向异性(589nm，25℃)
Δε 介电各向异性(1KHz，25℃)
ε⊥ 垂直介电常数
ε⊥/Δε 垂直介电常数与介电各向异性的比值
VHR 电压保持率(％)
γ1 旋转粘度(mPa.s，25℃)
K11 展曲弹性常数
K22 扭曲弹性常数
K33 弯曲弹性常数
Kave 平均弹性常数
γ1/K22 旋转粘度与扭曲弹性常数的比值
其中，
Cp：通过熔点仪测试获得；Δn：使用阿贝折光仪在钠光灯(589nm)光源下、25℃测试得；
Δε：Δε＝ε∥-ε⊥，其中，ε∥为平行于分子轴的介电常数，ε⊥为垂直于分子轴的介电常数，测试条件：25℃、1KHz、盒厚7μm的TN型测试盒；
VHR：使用TOY06254型液晶物性评价系统测试，测试条件：60℃、5V、6Hz、盒厚9μm的TN型测试盒；
γ1：使用LCM-2型液晶物性评价系统测试得到；测试条件：25℃、240V、测试盒厚20μm；
K11、K22和K33：使用LCR仪和反平行测试盒测试液晶的C-V曲线计算得到，测试条件：盒厚7μm，V＝0.1-20V，
在以下的实施例中所采用的各成分，均可以通过公知的方法进行合成，或者通过商业途径获得。这些合成技术是常规的，所得到各液晶化合物经测试符合电子类化合物标准。
按照以下对比例和实施例规定的各液晶组合物的配比制备液晶组合物。液晶组合物的制备是按照本领域的常规方法进行的，如采取加热、超声波、悬浮等方式按照规定比例混合制得。
制备并研究下列实施例中给出的液晶组合物。下面显示了各液晶组合物的组成和其性能参数测试结果。
对比例1
按表2中所列的各化合物及其重量百分数配制成对比例1的液晶组合物，并且将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试。
表2液晶组合物的配方及性能参数测试结果
对比例2
按表3中所列的各化合物及其重量百分数配制成对比例2的液晶组合物，并且将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试。
表3液晶组合物的配方及性能参数测试结果
实施例1
按表4中所列的各化合物及其重量百分数配制成实施例1的液晶组合物，并且将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试。
表4液晶组合物的配方及性能参数测试结果
实施例2
按表5中所列的各化合物及其重量百分数配制成实施例2的液晶组合物，并且将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试。
表5液晶组合物的配方及性能参数测试结果
实施例3
按表6中所列的各化合物及其重量百分数配制成实施例3的液晶组合物，并且将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试。
表6液晶组合物的配方及性能参数测试结果
实施例4
按表7中所列的各化合物及其重量百分数配制成实施例4的液晶组合物，并且将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试。
表7液晶组合物的配方及性能参数测试结果
实施例5
按表8中所列的各化合物及其重量百分数配制成实施例5的液晶组合物，并且将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试。
表8液晶组合物的配方及性能参数测试结果
实施例6
按表9中所列的各化合物及其重量百分数配制成实施例6的液晶组合物，并且将其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试。
表9液晶组合物的配方及性能参数测试结果
将上述对比例1与实施例1进行对比可知，本发明的液晶组合物在维持适当的清亮点、适当的光学各向异性、适当的介电各向异性和适当的旋转粘度的情况下，还具有较大的垂直介电常数、较大的垂直介电常数与介电各向异性的比值、较高的电压保持率、较大的Kave值和较小的旋转粘度与扭曲弹性常数的比值。
将上述对比例2与实施例1进行对比可知，本发明的液晶组合物在维持适当的光学各向异性、适当的垂直介电常数与介电各向异性的比值和适当的旋转粘度的情况下，还具有较大的清亮点、较大的介电各向异性、较大的垂直介电、较高的电压保持率、较大的Kave值和较小的旋转粘度与扭曲弹性常数的比值。
综上所述，本发明的液晶组合物在维持适当的光学各向异性和适当的旋转粘度的情况下，还具有较大的清亮点、较大的介电各向异性、较大的垂直介电常数、较大的垂直介电常数与介电各向异性的比值、较高的电压保持率、较大的Kave值和较小的旋转粘度与扭曲弹性常数的比值，使得包含其的液晶显示器件具有较宽的使用温度范围、较低的阈值电压、较好的透过率、较好的对比度、较短的响应时间和较好的显示质量。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物包含：
至少一种通式I的化合物
至少一种通式II的化合物
其中，
R1和R2各自独立地表示-H、卤素、含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
其中所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-可分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代，并且前述基团中的一个或更多个-H可分别独立地被-F或-Cl取代；
R3表示含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
其中所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-可分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代，并且所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
中的一个或更多个-H可分别独立地被-F或-Cl取代；
环
和环
各自独立地表示
其中
中的一个或更多个-CH2-可被-O-替代，一个或更多个环中单键可被双键替代，其中
中的一个或更多个-H可分别独立地被-F、-Cl、-CN、-CH3或-OCH3取代，一个或更多个环中-CH＝可被-N＝替代；
环
和环
各自独立地表示
其中
中的一个或更多个-CH2-可被-O-替代，一个或更多个环中单键可被双键替代，其中
中的一个或更多个-H可分别独立地被-F、-Cl、-CN、-CH3或-OCH3取代，一个或更多个环中-CH＝可被-N＝替代；
X1表示-O-、-S-、-CO-、-CF2-、-NH-或-NF-；
Y1和Y2各自独立地表示-H、卤素、含有1-3个碳原子的卤代或未被卤代的烷基、或者含有1-3个碳原子的卤代或未被卤代的烷氧基；
Z1和Z2各自独立地表示单键、-O-、-S-、-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-(CH2)4-、-CF2O-或-OCF2-；
Z3、Z4和Z5各自独立地表示单键、-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-CF2O-、-OCF2-、-CH＝CH-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-(CH2)3-、-(CH2)4-、-O-CO-O-或-CF＝CF-；
L1、L2、L3和L4各自独立地表示-H、含有1-3个碳原子的烷基或卤素；
X2表示卤素、含有1-5个碳原子的直链或支链的卤代烷基或卤代烷氧基、或者含有2-5个碳原子的直链或支链的卤代烯基或卤代烯氧基；
n1和n2各自独立地表示0、1或2，其中当n1＝2时，环
可以相同或不同，Z1可以相同或不同，当n2＝2时，环
可以相同或不同，Z2可以相同或不同；并且
n3和n4各自独立地表示0、1或2，且0≤n3+n4≤3，其中当n3＝2时，环
可以相同或不同，Z3可以相同或不同，当n4＝2时，环
可以相同或不同，Z4可以相同或不同。
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的化合物选自由如下化合物组成的组：
其中，
环
具有与环
相同的定义；
Z1’具有与Z1相同的定义；并且
X1表示-O-、-S-或-CO-。
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的化合物选自由如下化合物组成的组：
其中，
Z3、Z4和Z4’各自独立地表示-CH2CH2-、-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-或-OCH2-；
L1、L2、L1’、L2’、L5、L6、L7、L8和L9各自独立地表示-H、-F或-Cl；
L3或L3’各自独立地表示-H或-CH3；
RB表示-CH2-或-O-；
n5表示0或1；并且
X2表示-F、-CF3、-OCF3或-CH2CH2CH＝CF2。
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I的化合物占液晶组合物的重量百分比为1％-30％；并且所述通式II的化合物占液晶组合物的重量百分比为1％-40％。
5.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，n3表示0、1或2，n4表示1或2，且0＜n3+n4≤3，其中当n3＝2时，环
可以相同或不同，Z3可以相同或不同，且当n4＝2时，环
可以相同或不同，Z4可以相同或不同；并且
当n4＝1或2，且Z5表示-CF2O-或-OCF2-时，通式II中环与环结构之间还含有另外一个非单键。
6.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的化合物选自由通式II-1、通式II-2、通式II-3、通式II-4、通式II-5、通式II-6、通式II-7、通式II-8、通式II-9、通式II-10、通式II-11、通式II-12、通式II-13、通式II-15、通式II-17、通式II-18和通式II-19的化合物组成的组。
7.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物还包含至少一种通式M的化合物
其中，
RM1和RM2各自独立地表示含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
其中所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-可分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代；
环
环
和环
各自独立地表示
其中
中的一个或更多个-CH2-可被-O-替代，并且一个或更多个环中单键可被双键替代，其中
中的至多一个-H可被卤素取代；
ZM1和ZM2各自独立地表示单键、-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-C≡C-、-CH＝CH-、-CH2CH2-或-(CH2)4-；并且
nM表示0、1或2，其中当nM＝2时，环
可以相同或不同，ZM2可以相同或不同。
8.根据权利要求7所述的液晶组合物，其特征在于，所述通式M的化合物选自由如下化合物组成的组：
9.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述液晶组合物还包含至少一种选自由通式A-1和通式A-2的化合物组成的组的化合物：
其中，
RA1和RA2各自独立地表示含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
其中所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基中的一个或不相邻的两个以上的-CH2-可分别独立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代，并且所述含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基、
中的一个或更多个-H可分别独立地被-F或-Cl取代；
环
环
环
和环
各自独立地表示
其中
中的至多一个-CH2-可被-O-替代，并且一个或更多个环中单键可被双键替代，其中
中的一个或更多个-H可分别独立地被-F、-Cl、-CN、-CH3或-OCH3取代，并且一个或更多个环中-CH＝可被-N＝替代；
ZA11、ZA21和ZA22各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-CH2O-或-OCH2-；
LA11、LA12、LA13、LA21和LA22各自独立地表示-H、含有1-3个碳原子的烷基或卤素；
XA1和XA2各自独立地表示卤素、含有1-5个碳原子的直链或支链的卤代烷基或卤代烷氧基、或者含有2-5个碳原子的直链或支链的卤代烯基或卤代烯氧基；
nA11表示0、1、2或3，其中当nA11＝2或3时，环
可以相同或不同，ZA11可以相同或不同；
nA12表示1或2，其中当nA12＝2时，环
可以相同或不同；并且
nA2表示1、2或3，其中当nA2＝2或3时，环
可以相同或不同，ZA21可以相同或不同。
10.一种包含权利要求1-9中任一项所述液晶组合物的液晶显示器件。
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| CN202010412465.3A CN113667493A (zh) | 2020-05-15 | 2020-05-15 | 液晶组合物和液晶显示器件 |
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| CN202010412465.3A CN113667493A (zh) | 2020-05-15 | 2020-05-15 | 液晶组合物和液晶显示器件 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| CN113667493A true CN113667493A (zh) | 2021-11-19 |
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| CN202010412465.3A Pending CN113667493A (zh) | 2020-05-15 | 2020-05-15 | 液晶组合物和液晶显示器件 |
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- 2020-05-15 CN CN202010412465.3A patent/CN113667493A/zh active Pending
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