本发明属于液晶化合物及应用领域，具体涉及一种液晶化合物及包含该化合物的液晶显示元件。
背景技术：
液晶的光学性能能够通过施加的电压来改变，因此此物质主要用作显示设备中的电介质。在液晶显示技术领域当中，技术人员所熟知的以液晶为基础的电光学设备是以各种效应为基础的。此类设备的模式主要包括动态散射模式，dap(校直排列相的变形)模式，宾/主模式，具有扭曲向列结构的tn模式，stn(超扭曲向列)模式，sbe(超双折射效应)模式，omi(光学模式干涉)模式和ocb(光学补偿弯曲)模式。
在tft有源矩阵的系统中，主要有tn(twistednematic，扭曲向列结构)模式，ips(in-planeswitching，平面转换)/ffs(fringefieldswitching，边缘场开关技术)模式和va(verticalalignment，垂直取向)模式等主要显示模式。
对于薄膜晶体管技术(tft-lcd)应用领域，经过几十年的积累发展，技术也逐渐成熟，但人们对显示技术的要求也在不断的提高，为了进一步追求画质的优越性，就要求液晶显示器能够实现更快速响应，颜色鲜艳，色域更宽；在节能方面，降低驱动电压以降低功耗等方面。液晶材料作为液晶显示器重要的光电子材料之一，对改善液晶显示器的性能发挥重要的作用。
液晶显示器在进行动态显示过程中，如液晶显示器或是液晶电视，为了保证上一幅显示的画面在下一幅不再显示，造成在画面切换过程中出现残影或是拖尾现象，就要求液晶显示器具有很快的响应速度，进而要求液晶材料的旋转粘度较低。另外，为了降低设备能耗，希望液晶的驱动电压尽可能低，所以提高液晶的介电各向异性△ε对混合液晶具有重要意义。
液晶材料必须具有良好的化学和热稳定性和对电场和电磁辐射的良好稳定性。此外，液晶材料应该具有低粘度和产生短的寻址时间，低的阈值电压和在屏中的高对比度。液晶一般作为几种组分的混合物来使用，重要的是这些组分彼此容易混溶。其它性能，如导电性、介电各向异性和光学各向异性，必须满足取决于此类型和应用领域的各种要求。例如，具有扭曲向列型结构的模式的材料应该具有正的介电各向异性和低的导电性。
四联苯类结构(cn200710180192.9)用于液晶组合物具有改善液晶在uv照射后的vhr作用，以改善显示效果,然而由于溶解性不够好，添加量有限，限制了其作用。
三联苯类(cn1823151b)用于液晶组合物具有快的响应速度，相当高的折射率，用于光学显示器件；三联苯类结构与二氟甲氧桥类结构(201410560204.0)用于液晶组合物具有较快速响应、较高折射率、较大介电各向异性等，以改善显示效果；三联苯类结构与双环类结构(2014108118556.1)，用于液晶混合物具有较快的响应速度、高k值、较好的低温互溶性，以此来提升显示的效果；然而随着显示水平的不断提升，宽的器件使用范围、更高的快速响应被要求越来越高，以此通过反复实验，不断研究发现环戊基类二氟甲氧桥、环丙基类二氟甲氧桥类与三联苯类组合得到的液晶组合物具有更高的k值并达到较快的响应速度，能有效的液晶面板的对比度，同时具有更好的低温互溶性以及相对较高的清亮点。
液晶材料不仅要具备以上特点，同时液晶材料应该具备宽的向列相温度范围，来满足液晶面板广泛的应用领域，如常温型显示器件、高温型显示器件、低温型显示器件等。单体液晶材料性能的优越，直接决定了混合液晶材料的性能优越，同事单体液晶之间的相互组合对混晶性能的优异程度也至关重要，因此开发一款综合性能优越的单体液晶材料以及综合性能优异的混晶材料是一件非常重要的事情。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一类包含有三联苯结构液晶、环烷基cf2o液晶组合物及包含该液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器，该液晶组合物具有较低的粘度，高的k值，可以实现快速响应，同时具有适中的介电各向异性δε、较大的光学各向异性δn、高的对热和光的稳定性，尤其适用于低盒厚液晶显示面板。包含该液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器具有较宽的向列相温度范围、合适的双折射率各向异性、非常高的电阻率、更好的抗紫外线性能、高电荷保持率以及低蒸汽压、更好的低温互溶性等性能。
本发明公开一种液晶组合物，所述液晶组合物含有一种或多种式ⅰ所示化合物、一种或多种式ⅱ所示化合物以及一种或多种式ⅲ的化合物
其中，l1至l2各自独立地表示h或f；
x1表示f、cl、碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的氟代烷基、碳原子数为2-6的烯基、碳原子数为2-6的氟代烯基、碳原子数为1-6的氟代烷氧基或碳原子数为2-6的氟代烯氧基中的任一基团；
r1、r3、r4可以相同或不同，分别独立地表示碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的氟代烷基、碳原子数为2-6的烯基、碳原子数为2-6的氟代烯基、碳原子数为1-6的氟代烷氧基或碳原子数为2-6的氟代烯氧基中的任一基团；
r2表示
n表示1或0；
环a1、a2、a3、a4、a5各自独立地表示亚苯基、氟取代的亚苯基、亚环己基或亚环己基中一个或两个不相连的ch2被o取代所形成的基团中的一个或多个基团。
式ⅰ化合物优选ⅰ1-ⅰ6化合物：
式ⅰ化合物具有较大的折射率，同时具有中等的介电各向异性，多个不同烷基链和烯基链的式ⅰ化合物配合使用可以实现较大浓度的加入量，非常有利于增加液晶组合物的折射率。添加量优选2-40％(混合物的质量百分比浓度)。非常适合用于ips模式的tv液晶面板的液晶的设计，也可以适合用于tn、ips模式mnt、nb面板用液晶的设计。
式ⅱ化合物优选ⅱ1-ⅱ4化合物：
式ⅱ化合物具有很大的介电各向异性，一般在25左右，左端为环烷基，相对于正烷基链，与式ⅰ化合物、式ⅲ化合物组合使用，具有更高的清亮点，或更低的结晶温度，即更宽的向列相温度范围，可以实现更宽的使用温度范围。添加量优选2-35％(混合物的质量百分比浓度)。
式ⅲ化合物优选ⅲ1-ⅲ9化合物
式ⅲ化合物具有两个环结构，粘度低，具有介电中性，添加式ⅲ化合物，显著地降低混合液晶的粘度，提升响应速度，添加量优选10-65％(混合物的质量百分比浓度)。
本发明液晶组合物还可以添加组分a，组分a由式ⅳ1至ⅳ6所示化合物中的一种或多种组成
所述式ⅳ4、式ⅳ5中的r1各自独立地表示碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的氟代烷基、碳原子数为2-6的烯基、碳原子数为2-6的氟代烯基、碳原子数为1-6的氟代烷氧基或碳原子数为2-6的氟代烯氧基。
式ⅳ1至ⅳ6化合物具有很大的介电各向异性，一般在25左右，相对于式ⅱ化合物，清亮点较低，适量添加，有利于提高液晶的介电各向异性，降低驱动电压，根据不同显示面板的需要，优选添加量为5-35％(混合物的质量百分比浓度)。
本发明液晶组合物还可以添加组分b，组分b由式ⅴ-1、ⅴ-2中的一种或多种组成
其中，r5、r6各自独立地表示碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的氟代烷基、碳原子数为2-6的烯基、碳原子数为2-6的氟代烯基、碳原子数为1-6的氟代烷氧基或碳原子数为2-6的氟代烯氧基中的任一基团；
r7表示
环a6表示亚苯基或氟取代的亚苯基；
m表示1或0。
式ⅴ-1化合物优选：
式ⅴ-1化合物具有较大的折射率，但是介电各向异性相对于式ⅰ化合物较小，多个不同烷基链的式ⅴ-1化合物配合使用可以实现较大浓度的加入量，非常有利于增加液晶组合物的折射率，可以作为式ⅰ化合物补充添加成分。添加量优选1-15％(混合物的质量百分比浓度)。
式ⅴ-2化合物优选：
式ⅴ-2化合物具有较大的折射率，但是介电各向异性相对于式ⅰ化合物较小，接近于0，多个不同烷基链的式ⅴ-2化合物配合使用可以实现较大浓度的加入量，非常有利于增加液晶组合物的折射率，可以作为式ⅰ化合物补充添加成分。添加量优选1-15％(混合物的质量百分比浓度)。
本发明液晶组合物还可以添加组分c，组分c由式ⅵ所示化合物中的一种或多种组成
其中，r8表示环戊基、碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的氟代烷基、碳原子数为2-6的烯烃、碳原子数为2-6的氟代烯烃、碳原子数为1-6的氟代烷氧基或碳原子数为2-6的氟代烯氧基中的任一基团；
o表示2或3；
环a7表示亚苯基、氟取代的亚苯基、亚环己基或亚环己基中一个或两个不相连的ch2被o取代所形成的基团中的一个或多个基团；
l3至l4各自独立地表示h或f；
x2表示f、cl、碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的氟代烷基、碳原子数为2-6的烯烃、碳原子数为2-6的氟代烯烃、碳原子数为1-6的氟代烷氧基或碳原子数为2-6的氟代烯氧基中的任一基团。
组分c优选自下列结构式ⅵ1-ⅵ12中的一种或多种，
其中，r81、r82各自独立地表示碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为2-6的烯基；
(f)各自独立地表示h或f。
组分c化合物具有高的清亮点、高的弹性常数、大的介电各向异性，可以用于综合调节组合物液晶的折射率、清亮点、弹性常数、介电各向异性、粘度等参数。添加量优选1-50％(混合物的质量百分比浓度)。
本发明液晶组合物还可以添加组分d，组分d由下列结构式ⅶ和/或式ⅷ所示化合物中的一种或多种组成
r9、r10、r11可以相同或不同，分别独立地选自碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为1-6的烷氧基、碳原子数为1-6的氟代烷基、碳原子数为2-6的烯烃、碳原子数为2-6的氟代烯烃、碳原子数为1-6的氟代烷氧基或碳原子数为2-6的氟代烯氧基中的任一基团；
p、q表示0、1或2；z1、z2表示单键、-ch2o-；
a8、a9各自独立地表示亚苯基、氟取代的亚苯基、亚环己基或亚环己基中一个或两个不相连的ch2被o取代所形成的基团中的一个或多个基团、亚环己烯基。
式ⅶ所示化合物优选自下列结构式ⅶ1-ⅶ7中的一种或多种
r91、r101、r111可以相同或不同，分别独立地选自碳原子数为1-6的烷基。
组分d液晶单体具有很大的垂直介电各向异性，在正性液晶组合物中添加此类成分，将会提升混合液晶的垂直介电各向异性，有利于液晶穿透率的提升。添加量优选1-30％(混合物的质量百分比浓度)。
本发明的液晶混合物非常适合用于低盒厚的ips模式的tv液晶面板的液晶的设计，也可以适合用于tn、ips、ffs模式mnt、nb、平板、手机、工控、车载类等面板用液晶的设计。
所述液晶组合物中，所述一种或多种式ⅰ所示化合物的总质量百分比浓度优选为2-40％，所述一种或多种式ⅱ所示化合物的总质量百分比浓度优选为2-35％，所述一种或多种式ⅲ所示化合物的总质量百分比浓度优选为10-65％，所述还可以添加的组分a一种或多种式ⅳ所示化合物的总质量百分比浓度优选为5-35％；所述还可以添加的组分b一种或多种式ⅴ-1、ⅴ-2所示化合物的总质量百分比浓度优选为2-25％；所述还可以添加的组分c一种或多种式ⅵ所示化合物的总质量百分比浓度优选为1-50％；所述还可以添加的组分d一种或多种式ⅶ所示化合物的总质量百分比浓度优选为1-30％；。
使用了本发明提供的液晶混合物的液晶显示器件或电光学显示器件也属于本发明的保护范围。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。
本说明书中的百分比为质量百分比，温度为摄氏度(℃)，其他符号的具体意义及测试条件如下：
cp表示液晶清亮点(℃)，dsc定量法测试；
s-n表示液晶的晶态到向列相的熔点(℃)；
δn表示光学各向异性，no为寻常光的折射率，ne为非寻常光的折射率，测试条件为25±2℃，589nm，阿贝折射仪测试；
δε表示介电各向异性，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，测试条件为25±0.5℃，20微米平行盒，instec:alct-ir1测试；
γ1(mpa·s,25℃)表示旋转粘度，测试条件为25±0.5℃，20微米平行盒，instec:alct-ir1测试；
本发明申请实施例液晶单体结构用代码表示，液晶环结构、端基、连接基团的代码表示方法见下表(一)、表(二)
表(一)：环结构的对应代码
表(二)：端基与链接基团的对应代码
实施例1、按下表中所列的各化合物及重量百分数配制成本发明的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板间进行性能测试，测试数据如下表所示：
本实施例旋转粘度小，液晶尤其适用于ips、ffs模式的快速响应mnt、nb类显示器。
实施例2、按下表中所列的各化合物及重量百分数配制成本发明的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板间进行性能测试，测试数据如下表所示：
本实施例折射率大、介电常数大，液晶尤其适用于ips、ffs、tn模式的低盒厚、低电压驱动显示器。
对比例1：
实施例3、按下表中所列的各化合物及重量百分数配制成本发明的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板间进行性能测试，测试数据如下表所示：
本实施例介电各向异性较大，液晶尤其适用于ips、ffs模式mb显示器。从实施例3与对比例1相比可以看出，使用环戊体系具有相对较高的清亮点有助于拓宽液晶器件的使用温度范围。
实施例4、按下表中所列的各化合物及重量百分数配制成本发明的液晶组合物，其填充于液晶显示器两基板间进行性能测试，测试数据如下表所示：
本实施例清亮点较高、液晶相到近晶相温度较低，液晶尤其适用于手机类、车载类显示器。
对比例2：
通过实例4与对比例2可以看出，实施例4中使用了环戊基、环丙基类单体的混晶，液晶相可以在更低的温度存在。
实施例5：
对比例3：
通过实施例5与对比例3可以看出，实施例5中使用i类单体的混晶，介电常数显著增大，有助于显示器件低压驱动。
实施例6：
对比例4：
通过实施例6与对比例4可以看出，实施例6中使用i类单体以及ii类单体开发的混晶，k值显著增大，有助于有序度的提升，同时有助于改善液晶面板器件的显示不良问题。
实施例7
本实施例ε⊥较大，液晶尤其适用于ips、ffs模式并能实现高显示画面的tv类产品。
实施例8：
本实施例ε⊥较大，液晶尤其适用于ips、ffs模式并能实现高显示画面的tv类产品。
实施例9：
实施例10
由以上实施例可以看出：本发明公开的液晶化合物不仅具有较大的介电各向异性、较大的折射率各向异性、较高的清亮点，更重要的是具有较好的低温互溶性。适用于不同盒厚的tn，ips、ffs液晶显示器。