本發(fā)明屬于液晶材料領(lǐng)域，具體涉及一種包含有雜原子取代苯環(huán)的液晶化合物組合物及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：目前，液晶在信息顯示領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)在光通訊中的應(yīng)用也取得了一定的進(jìn)展(S.T.Wu，D.K.Yang.ReflectiveLiquidCrystalDisplays.Wiley，2001)。近幾年，液晶化合物的應(yīng)用領(lǐng)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。為此，已經(jīng)提出許多不同的結(jié)構(gòu)，特別是在向列型液晶領(lǐng)域，向列型液晶化合物迄今已經(jīng)在平板顯示器中得到最為廣泛的應(yīng)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(zhǎng)的發(fā)展道路。1888年奧地利植物學(xué)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(xué)各向異性。1909年E.Bose建立了攢動(dòng)(Swarm)學(xué)說(shuō)，并得到L.S.Ormstein及F.Zernike等人的實(shí)驗(yàn)支持(1918年)，后經(jīng)DeGennes論述為統(tǒng)計(jì)性起伏。G.W.Oseen和H.Zocher1933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(fù)性兩大類。1927年，V.Freedericksz和V.Zolinao發(fā)現(xiàn)向列相液晶在電場(chǎng)(或磁場(chǎng))作用下，發(fā)生形變并存在電壓閾值(Freederichsz轉(zhuǎn)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(guó)RCA公司R.Williams發(fā)現(xiàn)向列相液晶在電場(chǎng)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(dòng)態(tài)散射顯示模式，并制成世界上第一個(gè)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(yīng)和集成電路相結(jié)合，將其做成顯示器件(TN-LCD)，為液晶的應(yīng)用開拓了廣闊的前景。七十年代以來(lái)，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(yīng)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(shù)已發(fā)展為STN-LCD及TFT-LCD技術(shù)，盡管STN的掃描線數(shù)可達(dá)768行以上，但是當(dāng)溫度升高時(shí)仍然存在著響應(yīng)速度、視角以及灰度等問(wèn)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(jì)算機(jī)終端顯示和某些軍用儀表顯示，相信TFT-LCD技術(shù)具有更為廣闊的應(yīng)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(dǎo)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?yàn)楦鞑糠诛@示器件甚至模塊組裝在其結(jié)合處出現(xiàn)許多問(wèn)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(yīng)通常是TN效應(yīng)。TFT包括化合物半導(dǎo)體，如Cdse，或以多晶或無(wú)定形硅為基礎(chǔ)的TFT。目前，LCD產(chǎn)品技術(shù)已經(jīng)成熟，成功地解決了視角、分辨率、色飽和度和亮度等技術(shù)難題，其顯示性能已經(jīng)接近或超過(guò)CRT顯示器。目前電視市場(chǎng)主要以LCD顯示為主，點(diǎn)使用LCD對(duì)于響應(yīng)時(shí)間的要求更為苛刻，尤其在3D技術(shù)應(yīng)用于電視產(chǎn)品中，要求的響應(yīng)時(shí)間更加苛刻，響應(yīng)時(shí)間慢會(huì)導(dǎo)致3D顯示畫面拖尾和失真，影響觀看。液晶顯是主要依靠電場(chǎng)作用下分子結(jié)構(gòu)發(fā)生重排而達(dá)到控制光通過(guò)的機(jī)理，發(fā)生重排過(guò)程中必然會(huì)受到自身和外界阻力的影響，其最大阻力源于液晶的粘滯阻力，液晶顯示器受限于自身的旋轉(zhuǎn)粘度問(wèn)題，導(dǎo)致響應(yīng)時(shí)間成為電視液晶顯示器的最大難題。具體而言，液晶的響應(yīng)時(shí)間其中，γ1代表旋轉(zhuǎn)粘度，Keff代表有效彈性常數(shù)值，d代表液晶層厚度。降低液晶層厚度對(duì)于提升液晶響應(yīng)時(shí)間非常有效，液晶層的厚度d＝K/△n，△n為光學(xué)各向異性，K為延遲量定值，所以增加光學(xué)各向異性對(duì)于降低液晶層厚度，進(jìn)而改善響應(yīng)時(shí)間非常有效；降低γ1和提升Keff對(duì)于提升響應(yīng)時(shí)間也有著重要的作用技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種液晶組合物，以提升液晶顯示器的響應(yīng)速度，具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明所提供的液晶顯示器提升液晶的光學(xué)各向異性以降低液晶層厚度，同時(shí)降低液晶的旋轉(zhuǎn)粘度和提升彈性常數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)的液晶組合物，進(jìn)而得到快速響應(yīng)的液晶顯示器。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提出液晶組合物的應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的的技術(shù)方案為：一種具有大的光學(xué)各向異性的快速響應(yīng)液晶組合物，由以下重量百分比的組分組成：1)1％～20％的一種或多種通式(I)所代表的化合物；2)1％～40％的一種或多種通式(II)所代表的化合物；3)20％～70％的一種或多種通式(III)所代表的化合物；4)1％～30％的一種或多種通式(IV)或通式(V)所代表的化合物；5)、0％～30％的一種或多種通式(VI)所代表的化合物；6)、0％～30％的一種或多種通式(VII)所代表的化合物；所述通式(I)至(VII)為：其中：R1代表C1～C12的直鏈烷基或C2～C12的直鏈烯基；A1、A2和A3各自獨(dú)立地選自：中的一種；n＝0或1；其中，R2代表C1～C12的直鏈烷基、C1～C12的直鏈烷氧基或C2～C12的直鏈烯基中的一種；其中，R3、R4各自獨(dú)立地為C1～C12的直鏈烷基，其中一個(gè)或多個(gè)不相鄰的CH2可以被O、S或CH＝CH取代；A4、A5各自獨(dú)立地代表反式1,4-環(huán)己基或1,4-亞苯基；其中，R5代表C1～C12的直鏈烷基、C1～C12的直鏈烷氧基或C2～C12的直鏈烯基中的一種；R6、R7各自獨(dú)立地代表C1～C12的直鏈烷基；Z1、Z2代表單鍵或炔鍵，且Z1和Z2中至少一個(gè)為炔鍵；m＝0或1；A6代表中的一種；本發(fā)明提供的通式I所代表的化合物為含有2-甲基-3,4,5-三氟苯結(jié)構(gòu)與二氟甲氧基橋鍵的極性化合物，該結(jié)構(gòu)具有大的介電各向異性。其中，R8、R9各自獨(dú)立地選自C1～C12的直鏈烷基，其中一個(gè)或多個(gè)不相鄰的CH2可以被O、S或CH＝CH取代；A7選自以下結(jié)構(gòu)中的一種：其中，R10代表C1～C12的直鏈烷基，X1代表F、CF3、OCF3中的一種。進(jìn)一步地，通式I所代表的化合物選自式I-A～式I-U所代表化合物中的一種或幾種：其中，R11代表C1～C7的直鏈烷基；所述通式II所代表的化合物選自式II-A～式II-C中的一種或多種：其中R22代表C1～C7的直鏈烷基。本發(fā)明提供的通式III所代表的化合物為雙環(huán)結(jié)構(gòu)，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，R33代表C1～C7的直鏈烷基；R44代表C1～C7的直鏈烷基、直鏈烷氧基或C2～C7的直鏈烯基中的一種；通式IV化合物選自式IV-A～式IV-C中的一種或多種：其中，R55代表C1～C7的直鏈烷基；所述通式V所代表的化合物選自式V-A～式V-C中的一種或多種：其中，R66、R77各自獨(dú)立地代表C1～C7的直鏈烷基。優(yōu)選地，所述的快速響應(yīng)液晶組合物，由以下成分組成：1)、2％～16％的一種或多種通式(I)所代表的化合物；2)、11％～24％的一種或多種通式(II)所代表的化合物；3)、50％～65％的一種或多種通式(III)所代表的化合物；4)、4％～12％的一種或多種通式(IV)或通式(V)所代表的化合物；5)、0％～19％的一種或多種通式(VI)所代表的化合物；6)、0％～8％的一種或多種通式(VII)所代表的化合物。進(jìn)一步地，通式VI所代表的化合物選自式VI-A～式VI-C以下化合物的一種或多種：其中，R88代表C2～C10的直鏈烷基或直鏈烯基；R99代表C1～C8的直鏈烷基。通式VII的化合物選自式VII-A～式VII-C中的一種或多種：其中，R100代表C1～C7的直鏈烷基。優(yōu)選地，所述液晶組合物由以下重量百分比的組分組成：1)、3％～16％的一種或多種通式(I)所代表的化合物；2)、11％～23％的一種或多種通式(II)所代表的化合物；3)、54％～62％的二種以上通式(III)所代表的化合物，其中有40％～53％的通式III-A化合物；4)、4％～12％的一種或多種通式(V)所代表的化合物；5)、0％～17％的一種或多種通式(VI)所代表的化合物；6)、0％～8％的一種或多種通式(VII)所代表的化合物?；?)、2％～13％的一種或多種通式(I)所代表的化合物；2)、11％～24％的一種或多種通式(II)所代表的化合物；3)、53％～59％的二種以上通式(III)所代表的化合物，其中有40％～53％的通式III-A化合物；4)、4％～6％的一種或多種通式(IV)所代表的化合物；5)、9％～19％的一種或多種通式(VI)所代表的化合物；6)、0％～8％的一種或多種通式(VII)所代表的化合物。通式(III)化合物用量較大，用二種以上通式(III)化合物配合有利于提高互溶性，不會(huì)析出晶體。更進(jìn)一步地，通式I所代表的化合物選自式I-A-1～式I-U-4所代表的化合物的一種或幾種：通式II所代表的化合物選自式II-A-1～式II-C-1中的一種或多種：通式III所代表的化合物選自式III-A-1～式III-C-24所代表的化合物中的二種以上：通式IV所代表的化合物選自式IV-A-1～式IV-C-1中的一種或多種：通式V所代表的化合物選自式V-A-1～式V-C-16中的一種或多種：其中，通式VI所代表化合物選自式VI-A-1～式VI-C-30中的一種或多種：通式VII的化合物選自式VII-A-1～式VII-C-4中的一種或多種：更優(yōu)選地，所述液晶組合物由以下重量百分比的組分組成：1)、3％～5％的一種或多種通式(I)所代表的化合物；2)、18％～23％的一種或多種通式(II)所代表的化合物；3)、55％～62％的二種以上通式(III)所代表的化合物；4)、4％～12％的一種或多種通式(V)所代表的化合物；5)、7％～16％的一種或多種通式(VI)所代表的化合物；或1)、2％～4％的一種或多種通式(I)所代表的化合物；2)、19％～24％的一種或多種通式(II)所代表的化合物；3)、53％～59％的二種以上通式(III)所代表的化合物；4)、4％～5％的一種或多種通式(IV)所代表的化合物；5)、11％～19％的一種或多種通式(VI)所代表的化合物。本發(fā)明所述液晶組合物在制備液晶顯示裝置中的一種，所述液晶顯示裝置的顯示模式為TN、IPS、FFS中的一種。本發(fā)明的有益效果在于：由于I類化合物具有強(qiáng)的介電各向異性，II類化合物具有大的光學(xué)各向異性，通式III類化合物具有低的旋轉(zhuǎn)粘度，通式IV和V類化合物具有大的光學(xué)各向 異性，通過(guò)II類、IV類、V類化合物提升液晶組合物的光學(xué)各向異性，增加III類化合物降低旋轉(zhuǎn)粘度，以此實(shí)現(xiàn)大的光學(xué)各向異性和低的旋轉(zhuǎn)粘度，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)的目的。本發(fā)明所述液晶組合物的制備方法無(wú)特殊限制，可采用常規(guī)方法將兩種或多種化合物混合進(jìn)行生產(chǎn)，如通過(guò)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?qū)⒏魉鶎俳M分在有機(jī)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)明提出的液晶組合物具有低粘度、高電阻率、良好的低溫互溶性以及快的響應(yīng)速度，可用于多種顯示模式的快響應(yīng)液晶顯示，其在TN、IPS或FFS模式顯示器中的使用能明顯改善液晶顯示器顯示效果，尤其適用于IPS/FFS型TV(電視)液晶顯示器。具體實(shí)施方式現(xiàn)以以下最佳實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中，如無(wú)特殊說(shuō)明，所使用的設(shè)備和方法均為所屬領(lǐng)域常規(guī)的設(shè)備和方法。除非另有說(shuō)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(xué)各向異性(25℃，589nm)；△ε代表介電各向異性(25℃，1000Hz)；V10代表閾值電壓，是在相對(duì)透過(guò)率改變10％時(shí)的特征電壓(V，25℃)；γ1代表旋轉(zhuǎn)粘度(mPa.s，25℃)；Cp代表液晶組合物的清亮點(diǎn)(℃)；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(shí)施例中，液晶化合物中基團(tuán)結(jié)構(gòu)用表1所示代碼表示。表1：液晶化合物的基團(tuán)結(jié)構(gòu)代碼以如下化合物結(jié)構(gòu)為例：表示為：4CDUQKF表示為：5CCPUF以下各實(shí)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(wú)特定要求，通常以液晶化合物熔點(diǎn)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(guò)濾、旋蒸，最后封裝即得目標(biāo)樣品。以下各實(shí)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(jiàn)表格2-18。實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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)實(shí)施例16表17：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)對(duì)比例1表18：液晶組合物中各組分的重量百分比及性能參數(shù)將實(shí)施例14與對(duì)比例1所得液晶組合物的各性能參數(shù)值進(jìn)行匯總比較，參見(jiàn)表19。表19：液晶組合物的性能參數(shù)比較△n△εCpγ1K11K22K33實(shí)施例140.121+2.6815013.86.915.9對(duì)比例10.098+2.6815213.86.916.0經(jīng)比較可知：與對(duì)比例1相比，實(shí)施例14提供的液晶組合物具有大的光學(xué)各向異性，可以搭配更低的液晶層厚度，以此得到快的響應(yīng)時(shí)間，另外，實(shí)施例14具有比對(duì)比例更低的旋轉(zhuǎn)粘度，所以具有更快的響應(yīng)時(shí)間。所以實(shí)施例14具有更快的響應(yīng)速度。由以上實(shí)施例可知，本發(fā)明所提供的液晶組合物具有低粘度、高電阻率、大的光學(xué)各向異性以及優(yōu)異的光穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，可解減少液晶顯示器的響應(yīng)時(shí)間，從而解決液晶顯示器響應(yīng)速度慢的問(wèn)題。此外，該液晶組合物可有效地改善IPS和FFS液晶顯示器的對(duì)比度特性。因此，本發(fā)明所提供的液晶組合物適用于快響應(yīng)的TN、IPS及FFS型TFT液晶顯示裝置，尤其適用于IPS及FFS液晶顯示裝置，特別適用于IPS和FFS模式TV液晶顯示器。以上的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3