本发明属于液晶材料领域，具体涉及一种包含有杂原子取代苯环的液晶化合物组合物及其应用。
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，LCD产品技术已经成熟，成功地解决了视角、分辨率、色饱和度和亮度等技术难题，其显示性能已经接近或超过CRT显示器。目前电视市场主要以LCD显示为主，点使用LCD对于响应时间的要求更为苛刻，尤其在3D技术应用于电视产品中，要求的响应时间更加苛刻，响应时间慢会导致3D显示画面拖尾和失真，影响观看。液晶显是主要依靠电场作用下分子结构发生重排而达到控制光通过的机理，发生重排过程中必然会受到自身和外界阻力的影响，其最大阻力源于液晶的粘滞阻力，液晶显示器受限于自身的旋转粘度问题，导致响应时间成为电视液晶显示器的最大难题。具体而言，液晶的响应时间其中，γ1代表旋转粘度，Keff代表有效弹性常数值，d代表液晶层厚度。降低液晶层厚度对于提升液晶响应时间非常有效，液晶层的厚度d＝K/△n，△n为光学各向异性，K为延迟量定值，所以增加光学各向异性对于降低液晶层厚度，进而改善响应时间非常有效；降低γ1和提升Keff对于提升响应时间也有着重要的作用技术实现要素：针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种液晶组合物，以提升液晶显示器的响应速度，具体来说，本发明所提供的液晶显示器提升液晶的光学各向异性以降低液晶层厚度，同时降低液晶的旋转粘度和提升弹性常数，从而实现快速响应的液晶组合物，进而得到快速响应的液晶显示器。本发明的另一个目的是提出液晶组合物的应用。实现本发明上述目的的技术方案为：一种具有大的光学各向异性的快速响应液晶组合物，由以下重量百分比的组分组成：1)1％～20％的一种或多种通式(I)所代表的化合物；2)1％～40％的一种或多种通式(II)所代表的化合物；3)20％～70％的一种或多种通式(III)所代表的化合物；4)1％～30％的一种或多种通式(IV)或通式(V)所代表的化合物；5)、0％～30％的一种或多种通式(VI)所代表的化合物；6)、0％～30％的一种或多种通式(VII)所代表的化合物；所述通式(I)至(VII)为：其中：R1代表C1～C12的直链烷基或C2～C12的直链烯基；A1、A2和A3各自独立地选自：中的一种；n＝0或1；其中，R2代表C1～C12的直链烷基、C1～C12的直链烷氧基或C2～C12的直链烯基中的一种；其中，R3、R4各自独立地为C1～C12的直链烷基，其中一个或多个不相邻的CH2可以被O、S或CH＝CH取代；A4、A5各自独立地代表反式1,4-环己基或1,4-亚苯基；其中，R5代表C1～C12的直链烷基、C1～C12的直链烷氧基或C2～C12的直链烯基中的一种；R6、R7各自独立地代表C1～C12的直链烷基；Z1、Z2代表单键或炔键，且Z1和Z2中至少一个为炔键；m＝0或1；A6代表中的一种；本发明提供的通式I所代表的化合物为含有2-甲基-3,4,5-三氟苯结构与二氟甲氧基桥键的极性化合物，该结构具有大的介电各向异性。其中，R8、R9各自独立地选自C1～C12的直链烷基，其中一个或多个不相邻的CH2可以被O、S或CH＝CH取代；A7选自以下结构中的一种：其中，R10代表C1～C12的直链烷基，X1代表F、CF3、OCF3中的一种。进一步地，通式I所代表的化合物选自式I-A～式I-U所代表化合物中的一种或几种：其中，R11代表C1～C7的直链烷基；所述通式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R22代表C1～C7的直链烷基。本发明提供的通式III所代表的化合物为双环结构，具体的，所述通式III所代表的化合物选自如下化合物的一种或多种：其中，R33代表C1～C7的直链烷基；R44代表C1～C7的直链烷基、直链烷氧基或C2～C7的直链烯基中的一种；通式IV化合物选自式IV-A～式IV-C中的一种或多种：其中，R55代表C1～C7的直链烷基；所述通式V所代表的化合物选自式V-A～式V-C中的一种或多种：其中，R66、R77各自独立地代表C1～C7的直链烷基。优选地，所述的快速响应液晶组合物，由以下成分组成：1)、2％～16％的一种或多种通式(I)所代表的化合物；2)、11％～24％的一种或多种通式(II)所代表的化合物；3)、50％～65％的一种或多种通式(III)所代表的化合物；4)、4％～12％的一种或多种通式(IV)或通式(V)所代表的化合物；5)、0％～19％的一种或多种通式(VI)所代表的化合物；6)、0％～8％的一种或多种通式(VII)所代表的化合物。进一步地，通式VI所代表的化合物选自式VI-A～式VI-C以下化合物的一种或多种：其中，R88代表C2～C10的直链烷基或直链烯基；R99代表C1～C8的直链烷基。通式VII的化合物选自式VII-A～式VII-C中的一种或多种：其中，R100代表C1～C7的直链烷基。优选地，所述液晶组合物由以下重量百分比的组分组成：1)、3％～16％的一种或多种通式(I)所代表的化合物；2)、11％～23％的一种或多种通式(II)所代表的化合物；3)、54％～62％的二种以上通式(III)所代表的化合物，其中有40％～53％的通式III-A化合物；4)、4％～12％的一种或多种通式(V)所代表的化合物；5)、0％～17％的一种或多种通式(VI)所代表的化合物；6)、0％～8％的一种或多种通式(VII)所代表的化合物。或1)、2％～13％的一种或多种通式(I)所代表的化合物；2)、11％～24％的一种或多种通式(II)所代表的化合物；3)、53％～59％的二种以上通式(III)所代表的化合物，其中有40％～53％的通式III-A化合物；4)、4％～6％的一种或多种通式(IV)所代表的化合物；5)、9％～19％的一种或多种通式(VI)所代表的化合物；6)、0％～8％的一种或多种通式(VII)所代表的化合物。通式(III)化合物用量较大，用二种以上通式(III)化合物配合有利于提高互溶性，不会析出晶体。更进一步地，通式I所代表的化合物选自式I-A-1～式I-U-4所代表的化合物的一种或几种：通式II所代表的化合物选自式II-A-1～式II-C-1中的一种或多种：通式III所代表的化合物选自式III-A-1～式III-C-24所代表的化合物中的二种以上：通式IV所代表的化合物选自式IV-A-1～式IV-C-1中的一种或多种：通式V所代表的化合物选自式V-A-1～式V-C-16中的一种或多种：其中，通式VI所代表化合物选自式VI-A-1～式VI-C-30中的一种或多种：通式VII的化合物选自式VII-A-1～式VII-C-4中的一种或多种：更优选地，所述液晶组合物由以下重量百分比的组分组成：1)、3％～5％的一种或多种通式(I)所代表的化合物；2)、18％～23％的一种或多种通式(II)所代表的化合物；3)、55％～62％的二种以上通式(III)所代表的化合物；4)、4％～12％的一种或多种通式(V)所代表的化合物；5)、7％～16％的一种或多种通式(VI)所代表的化合物；或1)、2％～4％的一种或多种通式(I)所代表的化合物；2)、19％～24％的一种或多种通式(II)所代表的化合物；3)、53％～59％的二种以上通式(III)所代表的化合物；4)、4％～5％的一种或多种通式(IV)所代表的化合物；5)、11％～19％的一种或多种通式(VI)所代表的化合物。本发明所述液晶组合物在制备液晶显示装置中的一种，所述液晶显示装置的显示模式为TN、IPS、FFS中的一种。本发明的有益效果在于：由于I类化合物具有强的介电各向异性，II类化合物具有大的光学各向异性，通式III类化合物具有低的旋转粘度，通式IV和V类化合物具有大的光学各向 异性，通过II类、IV类、V类化合物提升液晶组合物的光学各向异性，增加III类化合物降低旋转粘度，以此实现大的光学各向异性和低的旋转粘度，实现快速响应的目的。本发明所述液晶组合物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，将液晶组合物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组合物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。本发明提出的液晶组合物具有低粘度、高电阻率、良好的低温互溶性以及快的响应速度，可用于多种显示模式的快响应液晶显示，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，尤其适用于IPS/FFS型TV(电视)液晶显示器。具体实施方式现以以下最佳实施例来说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中，如无特殊说明，所使用的设备和方法均为所属领域常规的设备和方法。除非另有说明，本发明中百分比为重量百分比；温度单位为摄氏度；△n代表光学各向异性(25℃，589nm)；△ε代表介电各向异性(25℃，1000Hz)；V10代表阈值电压，是在相对透过率改变10％时的特征电压(V，25℃)；γ1代表旋转粘度(mPa.s，25℃)；Cp代表液晶组合物的清亮点(℃)；K11、K22、K33分别代表展曲、扭曲和弯曲弹性常数(pN，25℃)。以下各实施例中，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化合物结构为例：表示为：4CDUQKF表示为：5CCPUF以下各实施例中，液晶组合物的制备均采用热溶解方法，包括以下步骤：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。以下各实施例中，液晶组合物中各组分的重量百分比及液晶组合物的性能参数见表格2-18。实施例1表2：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数实施例2表3：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数实施例3表4：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数实施例4表5：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数实施例5表6：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数实施例6表7：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数实施例7表8：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数实施例8表9：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数实施例9表10：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数实施例10表11：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数实施例11表12：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数实施例12表13：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数实施例13表14：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数实施例14表15：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数实施例15表16：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数实施例16表17：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数对比例1表18：液晶组合物中各组分的重量百分比及性能参数将实施例14与对比例1所得液晶组合物的各性能参数值进行汇总比较，参见表19。表19：液晶组合物的性能参数比较△n△εCpγ1K11K22K33实施例140.121+2.6815013.86.915.9对比例10.098+2.6815213.86.916.0经比较可知：与对比例1相比，实施例14提供的液晶组合物具有大的光学各向异性，可以搭配更低的液晶层厚度，以此得到快的响应时间，另外，实施例14具有比对比例更低的旋转粘度，所以具有更快的响应时间。所以实施例14具有更快的响应速度。由以上实施例可知，本发明所提供的液晶组合物具有低粘度、高电阻率、大的光学各向异性以及优异的光稳定性和热稳定性，可解减少液晶显示器的响应时间，从而解决液晶显示器响应速度慢的问题。此外，该液晶组合物可有效地改善IPS和FFS液晶显示器的对比度特性。因此，本发明所提供的液晶组合物适用于快响应的TN、IPS及FFS型TFT液晶显示装置，尤其适用于IPS及FFS液晶显示装置，特别适用于IPS和FFS模式TV液晶显示器。以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。当前第1页1 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