本发明涉及一种液晶组合物，特别涉及一种具有较宽的向列相温度范围、合适的光学各向异性、较高的介电各向异性、较高的清亮点、低的阈值电压以及低粘度等特性的液晶组合物，以及包括该液晶组合物的液晶显示器件。
背景技术：
对于液晶显示元件来讲，根据液晶的显示模式分为PC(phase change，相变)、TN(twist nematic，扭曲向列)、STN(super twisted nematic，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(metal insulator metal，金属-绝缘层-金属)等类型。TFT的类型有非晶硅(amorphous silicon)和多晶硅(polycrystal silicon)。后者根据制造工艺分为高温型和低温型。液晶显示元件根据光源的类型分为利用自然光的反射型、利用背光的透过型、以及利用自然光和背光两种光源的半透过型。
液晶材料需要具有适当高的介电各向异性、光学各向异性以及良好的低温互溶性和热稳定性。此外，液晶材料还应当具有低粘度和短响应时间，低阈值电压和高对比度。根据市售的液晶显示元件来进一步说明组合物的各向性能指标。向列相的温度范围与元件的工作温度范围相关联。向列相的上限温度较好的是大于等于70℃，并且向列相的下限温度较好的是小于等于-10℃。组合物的粘度与元件的响应时间相关联。为了在元件中显示动画，较好的是元件的响应时间短。因此，较好的是组合物的粘度小，而更好的是温度低时组合物的粘度小。
组合物的光学各向异性与元件的对比度相关联。为了使液晶显示元件的对比度比最大化，可将液晶组合物的光学各向异性(Δn)与液晶层的厚度(d)的乘积值(Δn*d)设定为固定值的方式进行设计。适当的乘积值依赖于运作模式的种类，例如，TN模式的元件的适当的乘积值约为0.45μm；而在该情形时，对于液晶层厚度较小的元件而言，光学各向异性较大的组合物是符合期望的。
含有适当光学各向异性的液晶组合物的液晶显示元件能够增大对比度。含有介电各向异性的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，并能 进一步降低消耗电功率。介电各向异性的绝对值与驱动电压存在反比关系。驱动电压值低的液晶组合物的液晶显示元件能够有效地降低显示的功耗，特别是消耗品，如手机，平板电脑等便携式电子产品有更长的续航时间。
向列相的温度范围与使用液晶显示元件的温度范围有关，含有向列相的温度范围广的液晶组合物的液晶显示元件，其作为液晶显示元件能够扩大使用的温度范围。
含有粘度小的液晶组合物的液晶显示元件能够缩短回应时间。当液晶显示元件的回应时间短时，可适用于动画显示。另外，向液晶显示元件的液晶盒内注入液晶组合物时，可缩短注入时间，能够提高作业性。
因此，需要一种液晶组合物，其具备适当的向列相温度范围；适当的光学各向异性、较高的介电各向异性的同时，兼具有高的清凉点；较低的阈值电压；较低的粘度的特性。
技术实现要素：
本发明的发明目的是提供一种液晶组合物，具有较宽的向列相温度范围、合适的光学各向异性、较高的介电各向异性、较高的清亮点、低的阈值电压以及低粘度的特性。使用包括本发明液晶组合物的显示器具有快速响应以及优越的省电性能。
本发明所采取的技术方案是提供一种液晶组合物，所述液晶组合物包括：
1-15％重量的通式Ⅰ的化合物
5-35％重量通式Ⅱ的化合物
1-20％重量的通式Ⅲ的化合物
5-55％重量的通式Ⅳ的化合物
20-70％重量的通式Ⅴ的化合物：
其中，
R1、R2、R3和R4相同或不同，各自独立地表示H、碳原子数为1至5的烷基或烷氧基，或碳原子数为2至5的烯基；
R5和R6相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1至5的烷基或烷氧基，或碳原子数为2至5的烯基；
表示其中所述上一个或更多个H可被F取代；
相同或不同，各自独立地表示
相同或不同，各自独立地表示
X1表示碳原子数为1至5的烷基或卤素；
X2表示卤素或-OCF3；
L1和L2相同或不同，各自独立地表示H或F；
Z1表示-CH2CH2-或单键；
Z2表示-COO-或单键；
m表示0或1；
n表示1或2；并且当n为2时，可相同或不同；
p表示0、1或2。
在一些实施方案中，R1和R3相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1至5的烷基。
在一些实施方案中，R2表示H或碳原子数为1至5的烷基。
在一些实施方案中，R4表示碳原子数为1至5的烷基或碳原子数为2至5的烯基。
在一些实施方案中，表示在一些实施方案中，优选地，表示
在一些实施方案中，表示在一些实施方案中，优选地，表示
在一些实施方案中，表示
在一些实施方案中，表示
在一些实施方案中，表示在一些实施方案中，优选地，表示
在一些实施方案中，X1表示碳原子数为2至4的烷基或卤素。在一些实施方案中，优选地，X1表示卤素。在一些实施方案中，优选地，所述卤素是F。优选地，X1表示碳原子数为2至5的烷基或F。
在一些实施方案中，X2表示F或-OCF3。
在一些实施方案中，Z1表示单键。
在一些实施方案中，R4表示碳原子数为1至5的烷基。
在一些实施方案中，R5表示碳原子数为1至5的烷基。
在一些实施方案中，R6表示碳原子数为1至5的烷基或碳原子数为2至5的烯基。
在一些实施方案中，表示
在一些实施方案中，Z2表示单键。
在一些实施方案中，表示在一些实施方案中，优选地，表示
在一些实施方案中，p表示0或2。
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅰ的化合物占所述液晶组合物总重量的3-10％；所述通式Ⅱ的化合物占所述液晶组合物总重量的10-30％；所述通式Ⅲ的化合物占所述液晶组合物总重量的1-15％；所述通式Ⅳ的化合物占所述液晶组合物总重量的5-50％；并且所述通式Ⅴ的化合物占所述液晶组合物总重量的25-65％。
在本发明的一些实施方案中，所述通式Ⅰ的化合物选自以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，所述通式Ⅱ的化合物选自由以下化合物组成的组：
在一些实施方案中，尤其优选的是通式Ⅱ-1、Ⅱ-5、Ⅱ-8、Ⅱ-9、Ⅱ-10以及Ⅱ-11的化合物。
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅱ-1的化合物选自由以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅱ-2的化合物选自由以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅱ-3的化合物选自由以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅱ-4的化合物选自由以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅱ-5的化合物选自由以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅱ-6的化合物选自由以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅱ-7的化合物选自由以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅱ-8的化合物选自由以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅱ-9的化合物选自由以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅱ-10的化合物选自由以下化合物组 成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅱ-11的化合物选自由以下化合物组成的组：
作为特别优选方案，通式Ⅱ的化合物选自由以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，所述通式Ⅲ的化合物选自以下化合物组成的组：
在一些实施方案中，尤其优选的是通式Ⅲ-6至Ⅲ-9的化合物。
在本发明的一些实施方案中，所述通式Ⅳ的化合物选自以下化合物组成的组：
在一些实施方案中，尤其优选的是通式Ⅳ-1至Ⅳ-3、Ⅳ-5至Ⅳ-8的化合物。
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅳ-1的化合物选自以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅳ-2的化合物选自以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅳ-3的化合物选自以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅳ-4的化合物选自以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅳ-5的化合物选自以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅳ-6的化合物选自以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅳ-7的化合物选自以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅳ-8的化合物选自以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅳ-9的化合物选自以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅳ-10的化合物选自以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅳ-11的化合物选自以下化合物组成的组：
作为特别优选方案，所述通式Ⅳ的化合物选自以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，所述通式Ⅴ的化合物选自以下化合物组成的组：
在一些实施方案中，尤其优选的是通式Ⅴ-1、Ⅴ-4至Ⅴ-7的化合物。
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅴ-1的化合物选自以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅴ-2的化合物选自以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅴ-3的化合物选自以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅴ-4的化合物选自以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅴ-5的化合物选自以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅴ-6的化合物选自以下化合物组成的组：
在本发明的一些实施方案中，优选地，所述通式Ⅴ-7的化合物选自以下化合物组成的组：
作为特别优选方案，所述通式Ⅴ的化合物选自以下化合物组成的组：
根据本发明的另一方面，还提供一种液晶显示器，所述液晶显示器包含本发明所提供的液晶组合物。
通过采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明所取得的技术效果有：
本发明所提供的液晶组合物具有较宽的向列相温度范围、合适的光学各向异性、较高的介电各向异性、较高的清亮点、低的阈值电压以及低粘度等特性；本发明的液晶组合物在被应用于液晶显示器件中时，可以使该液晶显示器件具有快速响应以及优越的省电性能。
如无特殊说明，在本发明中所述的比例均为重量比，所有温度均为摄氏度温度，所述的响应时间数据的测试选用的盒厚为7μm。
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，液晶组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2所列代码表示，则可表达为：nCPUF，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代表环己烷基。
以下实施例中测试项目的简写代号如下：
Cp(℃)： 清亮点(液晶从向列相到各相同性相转变温度)
Δn： 光学各向异性(589nm，25℃)
Δε： 介电常数各向异性(1KHz，25℃)
V10： 阈值电压(在10％相对对比度时的特征电压，常白模式)
V90： 饱和电压(在90％相对对比度时的特征电压，常白模式)
η： 流动粘度(mm2·s-1，25℃，除非另有说明)
TN-S(℃)： 液晶从向列相到近晶相的转变温度
其中，折射率各向异性使用阿贝折光仪在钠光灯(589nm)光源下、25℃测试得到；介电测试盒为TN90型，盒厚7μm。
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、测试盒为TN90型，盒厚7μm。
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。
按照以下实施例规定的各液晶组合物的配比，制备液晶组合物。所述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。
对照例1
按表2中所列的各化合物及重量百分数配制成对照例1的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表2液晶组合物配方及其测试性能
对照例2
按表3中所列的各化合物及重量百分数配制成对照例2的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表3液晶组合物配方及其测试性能
实施例1
按表4中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例1的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表4液晶组合物配方及其测试性能
实施例2
按表5中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例2的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表5液晶组合物配方及其测试性能
实施例3
按表6中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例3的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表6液晶组合物配方及其测试性能
实施例4
按表7中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例4的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表7液晶组合物配方及其测试性能
实施例5
按表8中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例5的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表8液晶组合物配方及其测试性能
实施例6
按表9中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例6的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表9液晶组合物配方及其测试性能
实施例7
按表10中所列的各化合物及重量百分数配制成实施例7的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板之间进行性能测试，测试数据如下表所示：
表10液晶组合物配方及其测试性能
从以上实施例数据可知，本发明所提供的液晶组合物具有合适的光学各向异性、较大的介电各向异性、较宽的向列相温度范围、较高的清亮点，低的阈值电压以及低粘度，可适用于液晶显示器中，满足液晶显示器快速响应及省电的性能要求。
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。