本发明涉及一种液晶介质，属于液晶显示材料领域，尤其涉及适用于IPS和FFS型液晶显示器的液晶介质。
背景技术：
：目前，液晶在信息显示领域得到广泛应用，同时在光通讯中的应用也取得了一定的进展(S.T.Wu，D.K.Yang.ReflectiveLiquidCrystalDisplays.Wiley，2001)。近几年，液晶化合物的应用领域已经显著拓宽到各类显示器件、电光器件、电子元件、传感器等。为此，已经提出许多不同的结构，特别是在向列型液晶领域，向列型液晶化合物迄今已经在平板显示器中得到最为广泛的应用。特别是用于TFT有源矩阵的系统中。液晶显示伴随液晶的发现经历了漫长的发展道路。1888年奥地利植物学家FriedrichReinitzer发现了第一种液晶材料安息香酸胆固醇(cholesterylbenzoate)。1917年Manguin发明了摩擦定向法，用以制作单畴液晶和研究光学各向异性。1909年E.Bose建立了攒动(Swarm)学说，并得到L.S.Ormstein及F.Zernike等人的实验支持(1918年)，后经DeGennes论述为统计性起伏。G.W.Oseen和H.Zocher1933年创立连续体理论，并得到F.C.Frank完善(1958年)。M.Born(1916年)和K.Lichtennecker(1926年)发现并研究了液晶的介电各向异性。1932年，W.Kast据此将向列相分为正、负性两大类。1927年，V.Freedericksz和V.Zolinao发现向列相液晶在电场(或磁场)作用下，发生形变并存在电压阈值(Freederichsz转变)。这一发现为液晶显示器的制作提供了依据。1968年美国RCA公司R.Williams发现向列相液晶在电场作用下形成条纹畴，并有光散射现象。G.H.Heilmeir随即将其发展成动态散射显示模式，并制成世界上第一个液晶显示器(LCD)。七十年代初，Helfrich及Schadt发明了TN原理，人们利用TN光电效应和集成电路相结合，将其做成显示器件(TN-LCD)，为液晶的应用开拓了广阔的前景。七十年代以来，由于大规模集成电路和液晶材料的发展，液晶在显示方面的应用取得了突破性的发展，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年提出的有源矩阵(Activematrix：AM)方式被重新采用。传统的TN-LCD技术已发展为STN-LCD及TFT-LCD技术，尽管STN的扫描线数可达768行以上，但是当温度升高时仍然存在着响应速度、视角以及灰度等问题，因此大面积、高信息量、彩色显示大多采用有源矩阵显示方式。TFT-LCD已经广泛用于直视型电视、大屏幕投影电视、计算机终端显示和某些军用仪表显示，相信TFT-LCD技术具有更为广阔的应用前景。其中“有源矩阵”包括两种类型：1、在作为基片的硅晶片上的OMS(金属氧化物半导体)或其它二极管。2、在作为基片的玻璃板上的薄膜晶体管(TFT)。单晶硅作为基片材料限制了显示尺寸，因为各部分显示器件甚至模块组装在其结合处出现许多问题。因而，第二种薄膜晶体管是具有前景的有源矩阵类型，所利用的光电效应通常是TN效应。TFT包括化合物半导体，如Cdse，或以多晶或无定形硅为基础的TFT。目前，对于用于平板和智能手机显示器的小尺寸和中尺寸显示器来说，面内转换(IPS)和边缘场切换(FFS)模式是非常令人感兴趣的。IPS和FFS模式广泛适用于智能和中尺寸显示器的原因是宽视角，相对于现有技术中熟知模式的低运行参数，相对于IPS模式,FFS拥有更高的透射率。现有技术中的液晶混合物特征在于其由具有正介电各向异性的化合物以及任选的中性化合物构成。在液晶显示器中，期望有助于盒中的以下优势的介质：1、宽的向列相范围(特别是向下直到低温的)2、在极低温下切换的能力(户外应用、汽车、航空电子技术)3、提高的对紫外辐射的耐受性(更长的服务寿命)4、低阈值电压(节省电能)5、高透射率。液晶显示器的主要功能是起着光开关的作用，光线经过液晶层后光损失到只有原来的6％左右，所以要获得较亮的显示效果，必须增加背光亮度，这将会增加背光的能耗和减少背光寿命。另外一种途径是获得高的透射率的液晶显示器，本发明所提供的液晶介质有利于改善液晶显示器的透射率。目前已经发现，在IPS和FFS显示模式下，具有小的ε∥/ε⊥的液晶介质可有效提升液晶显示器的透过率特性，而低的驱动电压的液晶显示器要求液晶具有大的△ε(ε∥-ε⊥)，因此，提升ε⊥成为提升液晶显示器透过率的关键因素。在液晶介质中，如何选取液晶分子在垂直于长轴方向的介电大的液晶化合物成为该项指标最为重要的一点。有鉴于此，特提出本发明。技术实现要素：本发明的第一目的在于提供一种液晶介质(所述液晶介质即含有双氧杂环和2-甲基-3，4，5-三氟苯基的化合物的液晶组合物，下文也可称为“液晶组合物”)，并令人惊喜的发现，本发明所得到的液晶介质有效地提升液晶介质的垂直介电，有效地提升了液晶显示器的透过率特性，且具有非常低数值的旋转粘度γ1，大的弹性常数，快的响应速度，适用于TN、IPS和FFS模式，特别是IPS和FFS模式的各种应用。具体而言，本发明所述液晶介质包含至少一种或多种通式I所代表的化合物:其中，R1代表C1～C12的直链烷基或C2～C12的直链烯基；A1代表:A2代表:n和m各自独立地代表0或1。以及至少一种通式II的化合物：其中，R2代表C1～C12的直链烷基；R3代表C1～C12的直链烷基，其中一个或多个不相邻的CH2可以被O、CH＝CH取代；A3、A4各自独立地代表反式1，4-环己基或1，4-亚苯基。为了实现更好的协调效应，本发明所述的液晶介质包含以下重量百分比的组分：1)、1％～60％的一种或多种通式I所代表的化合物；2)、1％～70％的一种或多种通式II所代表的化合物；3)、0％～40％的一种或多种通式III所代表的化合物；4)、0％～40％的一种或多种通式IV所代表的化合物；5)、0％～60％的一种或多种通式V～通式IX所代表的化合物；其中，R4代表C1～C12的直链烷基；L1代表H或F；p＝0或1；A3代表：其中，R5代表C1～C12的直链烷基或C2～C12的直链烯基；R6代表C1～C12的直链烷基；A4代表：其中，R7、R9各自独立地代表C1～C12的直链烷基或C2～C12的直链烯基；R8、R10、R11、R12各自独立地代表C1～C12的直链烷基；X1、X2、X4各自独立地代表F、CF3、OCF3或OCF2H；X3代表F、CF3、OCF3以及C1～C7的直链烷基或C2～C7的直链烯基；L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11、L12各自独立地代表H或F；A5、A6各自独立地代表：A7代表：A8、A9各自独立地代表：更为理想地，所述液晶介质包含以下重量百分比的组分:1)、5％～30％的一种或多种通式I所代表的化合物；2)、15％～60％的一种或多种通式II所代表的化合物；3)、0％～30％的一种或多种通式III所代表的化合物；4)、5％～30％的一种或多种通式IV所代表的化合物；5)、10％～50％的一种或多种通式V～通式IX所代表的化合物；优选地，所述液晶介质包含以下重量百分比的组分:1)、7％～27％的一种或多种通式I所代表的化合物；2)、42％～57％的一种或多种通式II所代表的化合物；3)、9％～24％的一种或多种通式IV所代表的化合物；4)、12％～29％的一种或多种通式V～通式IX所代表的化合物；或1)、5％～13％的一种或多种通式I所代表的化合物；2)、19％～45％的一种或多种通式II所代表的化合物；3)、6.5％～26％的一种或多种通式III所代表的化合物；4)、6％～25％的一种或多种通式IV所代表的化合物；5)、14％～47％的一种或多种通式V～通式IX所代表的化合物。或1)、5％～27％的一种或多种通式(I)所代表的化合物；2)、19％～45.5％的一种或多种通式(II)所代表的化合物；3)、0％～26％的一种或多种通式(III)所代表的化合物；4)、6％～25％的一种或多种通式(IV)所代表的化合物；5)、0％～42％的一种或多种通式(V)～通式(VII)所代表的化合物6)、4％～19％的一种或多种通式(VIII)所代表的化合物7)、0％～6％的一种或多种通式(IX)所代表的化合物。本发明所述的液晶介质，优选地，通式I所代表的化合物选自式I-A～式I-F中的一种或多种：其中，R1代表C1～C7的直链烷基。优选地，通式I所代表的化合物选自式I-A-1～式I-F-4中的一种或多种：本发明所述的液晶介质，通式II所代表的化合物选自式II-A～式II-C中的一种或多种：其中，R2代表C1～C7的直链烷基；R3代表C1～C7的直链烷基，其中一个或多个不相邻的CH2可以被O或CH＝CH取代。优选地，通式II所代表的化合物选自式II-A-1～式II-C-25中的一种或多种：优选地，通式III所述的化合物选自式III-A～式III-H中的一种或多种：其中，R4代表C1～C7的直链烷基。更优选地，R4代表C2～C5的直链烷基。本发明所提供的液晶介质，通式IV所述的化合物选自式IV-A～式IV-C中的一种或多种：其中，R5代表C1～C7的直链烷基或C2～C7的直链烯基；R6代表C1～C7的直链烷基。更优选地，R5代表C2～C5的直链烷基或直链烯基，R6代表C1～C5的直链烷基。本发明所提供的液晶介质，优选地，通式V所述的化合物选自式V-A～式V-K中的一种或多种：其中，R7代表C1～C7的直链烷基或C2～C7的直链烯基。优选地，通式VI所代表的化合物选自式VI-A～式VI-P中的一种或多种：其中，R8代表C1～C7的直链烷基。通式VII所述的化合物选自式VII-A～式VII-G中的一种或多种：其中，R9、X3各自独立地代表C1～C5的直链烷基或C2～C5的直链烯基。通式VIII所述的化合物选自式VIII-A～式VIII-L中的一种或多种：其中，R10代表C1～C7的直链烷基。通式IX所述的化合物选自式IX-A～式IX-C中的一种或多种：其中，R11、R12各自独立地代表C1～C7的直链烷基。更优选地，R7代表C2～C5的直链烷基或直链烯基；R8、R9、R10、R11、R12各自独立地代表C2～C5的直链烷基。本发明所提供的液晶介质中，通式I所代表的化合物含有双氧杂环结构，该结构具有强的诱导效应，可有效增加液晶化合物的正介电各向异性(+△ε)，而且具有高的垂直介电，且互溶性良好、旋转粘度低等特点，综合性能优异。本发明所提供的II类通式所代表的两环结构化合物为非极性组分。此类化合物对于降低体系的粘度、提高响应速度作用显著，是调配快速响应的液晶混合物必不可少的一类化合物。通式III所提供的化合物具有大的正介电各向异性，有利于提升液晶介质的介电各向异性，且具有良好的互溶性和低的旋转粘度。本发明所提供的IV类通式所代表的化合物为三环非极性结构，其具有大的弹性常数(K11、K22、K33)和低的旋转粘度，对于提升液晶介质的弹性常数有明显效果。本发明所提供的V类通式所代表的化合物为三环极性结构，具有较大的极性，其互溶性良好。本发明所提供的VI类通式所代表的化合物为三环极性结构，具有较大的极性，其互溶性良好。本发明所提供的VII类通式所代表的化合物为三联本结构，具有大的光学各向异性，可有效的增加液晶介质的光学各向异性。本发明所提供的VIII和IX类通式所代表的化合物为四环结构，具有大的光学各向异性和高的清亮点性能，对于提升组合物的清亮点和光学各向异性有显著效果。正介电各向异性液晶介质添加负介电各向异性成分增加显示效果最早见于中国专利CN103320142中，本发明所提供的第I类化合物为含有2-甲基-3，4，5-三氟苯基和双氧杂环的化合物，该结构的化合物具有大的介电各向异性和大的垂直介电。本发明所述液晶介质的制备方法无特殊限制，可采用常规方法将两种或多种化合物混合进行生产，如通过在高温下混合不同组分并彼此溶解的方法制备，其中，将液晶介质溶解在用于该化合物的溶剂中并混合，然后在减压下蒸馏出该溶剂；或者本发明所述液晶介质可按照常规的方法制备，如将其中含量较小的组分在较高的温度下溶解在含量较大的主要组分中，或将各所属组分在有机溶剂中溶解，如丙酮、氯仿或甲醇等，然后将溶液混合去除溶剂后得到。本发明同时提供了上述液晶介质在液晶显示装置中的应用，所述液晶介质具有低粘度、高电阻率、良好的低温互溶性、快的响应速度以及优异的透过率特性，可用于多种显示模式的快响应液晶显示。液晶显示器受限制于液晶的温度范围，液晶只在液晶相范围内表现出显示效果，而且低温时液晶的粘度成指数增加，低温响应速度是液晶显示其的硬伤，所以显示效果会大大降低。本发明所述的液晶介质克服了这些问题，具有低粘度和良好的低温性能和优异的透过率特性，其在TN、IPS或FFS模式显示器中的使用能明显改善液晶显示器显示效果。具体实施方式以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。本发明实施例中液晶介质的制备均采用如下方法：均匀液晶的制备采用业内普遍使用的热溶解方法，首先用天平按重量百分比称量液晶化合物，其中称量加入顺序无特定要求，通常以液晶化合物熔点由高到低的顺序依次称量混合，在60-100℃下加热搅拌使得各组分熔解均匀，再经过滤、旋蒸，最后封装即得目标样品。除非另有说明，上下文中百分比为重量百分比，所有的温度以摄氏度给出。使用下述缩写：△n为光学各向异性(25℃)，Δε为介电各向异性(25℃，1000Hz)，ε⊥为垂直介电(25℃，1000Hz)，Cp为液晶介质的清亮点(℃),γ1为旋转粘度(25℃，mpa.s)，K11、K22、K33分别为展曲、扭曲、弯曲弹性常数(25℃，pN)。为了便于表示，以下实施例中，液晶化合物中基团结构用表1所示代码表示：表1：液晶化合物的基团结构代码以如下结构为例：该结构用表1所列代码表示，则表示为4CDUQKF。再如以下结构:该结构用表1所列代码表示，则表示为5CCPUF。实施例1取以下重量百分比的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶介质，具体配比及所得的液晶介质的性能参数见表2：表2实施例1的液晶介质中各组分的重量百分比及性能参数类别组分重量百分比(％)性能参数参数值I3DUQKF15△n0.100I2DPUQKF6Δε+9.3I3DPUQKF6ε⊥4.3II3CCV42γ172IVV2CCP110Cp80IVVCCP19K1111.6VIII3CPGUOCF310K225.8VIII3PPGUF2K3316.2实施例2取以下重量百分比的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶介质，具体配比及所得的液晶介质的性能参数见表3：表3实施例2的液晶介质中各组分的重量百分比及性能参数类别组分重量百分比(％)性能参数参数值I3CDUQKF13△n0.099II3CCV42Δε+12.5III2APUQKF10ε⊥5.5III3APUQKF5γ185III3PUQKF10Cp89IVVCCP16K1112.4VIII2CCPUF5K226.2VIII3CCPUF5K3316.3VIII4CCPUF4实施例3取以下重量百分比的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶介质，具体配比及所得的液晶介质的性能参数见表4：表4实施例3的液晶介质中各组分的重量百分比及性能参数类别组分重量百分比(％)性能参数参数值I3DCQKF13△n0.095II3CCV19Δε+11.9III2APUQKF5ε⊥5.7III3APUQKF8Cp91IVVCCP18γ1120VVCCGF10K1112.6V2CCUF5K226.3V3CCUF10K3316.3V5CCUF5VI3CPGF5VI5CPUF2VI3CGUF5VIII3CCPUF5实施例4取以下重量百分比的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶介质，具体配比及所得的液晶介质的性能参数见表5：表5实施例4的液晶介质中各组分的重量百分比及性能参数类别组分重量百分比(％)性能参数参数值I4DUQKF5△n0.100I4DPUQKF2Δε+6.3II3CCV41ε⊥3.4II5PP13Cp91III3PUQKF11γ172IV3CPP26K1112.8V3CCPOCF35K226.4V5CCPOCF33K3315.1VI2CPPOCF36VIII2CCPGF4VIII3CCPGF5VIII4CCPGF5VIII5CCPGF4实施例5取以下重量百分比的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶介质，具体配比及所得的液晶介质的性能参数见表6：表6实施例5的液晶介质中各组分的重量百分比及性能参数类别组分重量百分比(％)性能参数参数值I4DUQKF5△n0.100I4DPUQKF2Δε+6.1II3CCV41ε⊥3.3II1PP2V4Cp92III3PUQKF10γ171IVVCPP36K1112.6V3CCPOCF35K226.3V5CCPOCF35K3315.8VI2CPPOCF34VIII2CCPGF4VIII3CCPGF5VIII4CCPGF5VIII5CCPGF4实施例6取以下重量百分比的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶介质，具体配比及所得的液晶介质的性能参数见表7：表7实施例6的液晶介质中各组分的重量百分比及性能参数类别组分重量百分比(％)性能参数参数值I3DUQKF7△n0.100I4DUQKF7.5Δε+6.3I4DPUQKF2ε⊥3.5II3CCV38.5Cp92II1PP2V7γ173IVVCPP39K1112.6V3CCPGF10K226.3VIII2CCPGF5K3315.5VIII3CCPGF5VIII4CCPGF5VIII5CCPGF4实施例7取以下重量百分比的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶介质，具体配比及所得的液晶介质的性能参数见表8：表8实施例7的液晶介质中各组分的重量百分比及性能参数类别组分重量百分比(％)性能参数参数值I4DUQKF7△n0.106I4DPUQKF3Δε+6.5II3CCV26ε⊥3.5II1PP57Cp86III3PUQKF6.5γ174IVVCCP118K1112.4V3CCGF12K226.2VI3CPGF8.5K3315.3VII3PGPF6VIII3CCPGF3VIII4CCPGF3实施例8取以下重量百分比的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶介质，具体配比及所得的液晶介质的性能参数见表9：表9实施例8的液晶介质中各组分的重量百分比及性能参数类别组分重量百分比(％)性能参数参数值I4DUQKF8△n0.106I4DPUQKF3Δε+6.4II3CCV35ε⊥3.4II1PP55Cp87III3PUQKF9γ170IVVCCP113K1112.6IV3CPP13K226.3IV3CPP23K3315.1V3CCGF4VII3PGPF6VIII2CCPGF3VIII3CCPGF3VIII4CCPGF3IX3CPPC32实施例9取以下重量百分比的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶介质，具体配比及所得的液晶介质的性能参数见表10：表10实施例9的液晶介质中各组分的重量百分比及性能参数类别组分重量百分比(％)性能参数参数值I4DUQKF8△n0.106I4DPUQKF3Δε+6.4II3CCV38ε⊥3.4II1PP53Cp86III3PUQKF8.5γ172IVVCCP111K1112.5IV3CPP13K226.3IV3CPP23K3315.4VI3CPGF5.5VII3PGPF6VIII2CCPGF2VIII3CCPGF3VIII4CCPGF3IX3CPPC33实施例10取以下重量百分比的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶介质，具体配比及所得的液晶介质的性能参数见表11：表11实施例10的液晶介质中各组分的重量百分比及性能参数类别组分重量百分比(％)性能参数参数值I3DUQKF5△n0.108II3CCV36Δε6.6III3PUQKF10ε⊥3.6IVVCCP113Cp92IVV2CCP112γ178VI3DPUF10K1113.4VIII2CCPUF4K226.7VIII3CCPUF4K3317.1IX5CPGP36实施例11取以下重量百分比的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶介质，具体配比及所得的液晶介质的性能参数见表12：表12实施例11的液晶介质中各组分的重量百分比及性能参数类别组分重量百分比(％)性能参数参数值I3DCQKF13△n0.100II3CCV24Δε+11.6III3PUQKF12ε⊥5.9III3APUQKF14γ1112IVVCCP19Cp85V3DCUF10K1112.6VI3DGUF10K226.3VIII2CCPUF4K3315.6VIII3CCPUF4实施例12取以下重量百分比的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶介质，具体配比及所得的液晶介质的性能参数见表13：表13实施例12的液晶介质中各组分的重量百分比及性能参数类别组分重量百分比(％)性能参数参数值I4DUQKF4△n0.099I4DPUQKF3Δε+5.9II3CCV25ε⊥3.2II3CPO14γ170II5PP14Cp93II3CCV15K1113.8II3CC24K226.9III3PUQKF10K3316.4III2APUQKF4IVVCCP110IV3CPP26IV3CCP17V3CCPOCF36VIII3CCPGF4IX3CPPC34实施例13取以下重量百分比的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶介质，具体配比及所得的液晶介质的性能参数见表14：表14实施例13的液晶介质中各组分的重量百分比及性能参数类别组分重量百分比(％)性能参数参数值I4DUQKF7△n0.098II3CCV40Δε+2.6II3CCV112ε⊥3.0II5CCV15γ154IVVCCP112Cp80IVV2CCP112K1113.2VII2PGPF6K226.6VII3PGPF6K3315.8对比例1取以下重量百分比的液晶化合物并以本发明中所述方法配制液晶介质，具体配比及所得的液晶介质的性能参数见表15：表15对比例1的液晶介质中各组分的重量百分比及性能参数组分重量百分比(％)性能参数参数值3PGUQUF6.5△n0.0983APUQUF5Δε+2.63CCV40ε⊥2.63CCV112γ1801V2PP17Cp52VCCP113K1113.6V2CCP112K226.82PGP34K3316.23PPGUF0.5对比实施例13与对比例1，其参数如表16：表16对比例1与实施例13性能参数项目对比例1实施例13△n0.0980.098Δε+2.6+2.6ε⊥2.63.0Cp8080γ15254K1113.613.2K226.86.6K3316.215.8实施例13的垂直介电相对于对比例1提升15％左右，可有效提升液晶显示器的透过率特性，起透过率提升3.5％左右，其光学数据如表17：表17对比例1与实施例7的色坐标及透过率测试结果项目对比例1实施例13色温7901.687954.82亮度24.184725.0311x0.29470.2934y0.31050.3103本发明所提出的组合物具有大的垂直介电，可有效地提升液晶显示器的透过率特性，具体实现方式为添加第I类含有双氧杂环的化合物，其具有大的垂直方向的诱导极性，所以具有大的垂直介电；利用第II类化合物降低液晶介质的旋转粘度，以此达到具有快相应和高透过率的液晶介质，本发明所提供的液晶介质使用与TN、IPS、FFS型液晶显示器，尤其适用IPS和FFS型液晶显示器。虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。当前第1页1 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