TWI761718B - 具有高透過率的液晶組合物及其液晶顯示器件 - Google Patents
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Abstract
本發明公開了一種具有高透過率的液晶組合物，所述液晶組合物包含：至少一種通式Ⅰ的化合物、至少一種通式N的化合物、以及至少一種通式M的化合物。本發明還公開了一種包含所述液晶組合物的液晶顯示器件。本發明提供的液晶組合物具有高的介電各向異性、大的ε⊥
、大的垂直介電與介電的比值、低的旋轉粘度、適當高的清亮點、適當高的光學各向異性、以及大的彈性常數K11
和K33
，特別適用於IPS液晶顯示器中，可以提高顯示器的透過率，減少回應時間，並且增加對比度。
Description
本發明涉及液晶材料領域，具體涉及具有高透過率的液晶組合物及其液晶顯示器件。
液晶顯示器（Liquid Crystal Display，LCD）因其體積小、重量輕、功耗低且顯示品質優異而獲得了飛速發展，特別在可擕式電子資訊產品中獲得廣泛的應用。隨著用於可擕式電腦、辦公應用、視頻應用的液晶螢幕尺寸的增加，為了使液晶顯示器能夠用於大螢幕顯示並最終替代陰極射線管（Cathode Ray Tube，CRT），仍存在一些待解決的問題，如改善視角特性、提高回應速度、增加對比度、提高透過率等。LCD的視角比較窄是指在離開垂直於液晶盒法線方向觀察時，對比度明顯下降，而視角大時還會發生灰度和彩色反轉的現象，其嚴重影響LCD的顯示品質，因此視角問題成為LCD替代CRT技術的一大障礙。
LCD的視角問題是由液晶的工作原理決定的。液晶分子本身是棒狀的，不同的分子排列方式對應不同的光學各向異性。入射光和液晶分子夾角越小，雙折射率就越小；反之，雙折射率就越大。偏離顯示幕法線方向以不同的角度入射到液晶盒的光線與液晶分子指向矢的夾角不同，因此造成不同視角下，有效光程差△n*d不同。然而，液晶盒的最佳光程差是按照垂直於液晶盒的法線方向設計的，對於斜入射的光線，最小透射率隨夾角的增大而增大，對比度就會下降，當夾角足夠大時，甚至會出現對比度反轉的現象。
目前，已經提出了很多種解決視角問題的方法如：光學補償彎曲（optically compensated bend，OCB）模式、共面轉換（in-plane switching，IPS）模式、邊緣場開關（fringe field switching，FFS）模式和多疇垂面排列（multi-vertical alignment，MVA）模式等。它們都有各自的優缺點：MVA模式具有高對比和快速回應的特點，但是它需要一個雙軸補償膜和兩個橢圓偏振片，因此成本較高；OCB模式很難用交流電壓來保持穩定控制，對R、G、B三種單色光的透過率也不一樣，另外在無場的情況下，液晶盒內的分子是按平行於基板的方向排列的，為了實現彎曲排列，需在盒上加幾秒電壓進行預置，然後可以在較低的電壓下維持這種排列方式，這對使用帶來不便；IPS模式僅需要線偏振片而不需要補償膜，但是它的回應速度太慢，不能顯示快速運動的畫面。由於IPS模式和FFS模式的製作簡單並且有很寬的視角，它們成了能夠改善視角特性並且實現大面積顯示的最有吸引力的辦法。
上世紀70年代初，已經對均勻排列的和扭曲排列的、向列液晶IPS模式的基本的電光特性進行了實驗性研究，其特點是將一對電極製作在同一基板上，而另一個基板上沒有電極，通過加在這一對電極間的橫向電場來控制液晶分子的排列，因此也可以稱這種模式為橫向場模式。在IPS模式中，向列相液晶分子在兩基板間均勻平行排列，兩偏振片正交放置。IPS模式在不加電場時，入射光被兩個正交的偏振片阻斷而呈暗態，加電場時液晶分子發生轉動造成延遲，於是有光從兩個正交的偏振片漏出。
IPS模式可以使用正性液晶或負性液晶，由於透過率達到100%所需的驅動電壓隨Δε的絕對值的增大而減小，所以正性液晶的透過率達到100%所需的驅動電壓要比負性液晶的低，並且回應速度更快，但是負性液晶要比正性液晶的透過率要好些，主要是由於在正性和負性IPS模式下，液晶分子在液晶盒中的排列不同，在加電時，液晶分子的排列和轉動不同所致。正性液晶分子由於受邊緣垂直電場的影響，有效△n*d會減小，所以在加電條件下，正性IPS模式的透過率會比負性IPS模式的透過率低，鑒於使用負性液晶，回應速度會很慢，所以急需在正性IPS模式下最大程度的提高透過率。
根據IPS模式的透過率公式Transmittance（透過率，T）∝|Δε|/ε⊥
（“∝”表示“反比例”關係），若要提高正性液晶的透過率，可以試圖降低液晶介質的Δε，但一般同一款產品的驅動電壓的調整範圍有限。另外，液晶分子在邊緣電場垂直分量的作用下會向Z軸方向發生傾斜，導致其光學各向異性Δn會發生變化，根據公式
（其中，χ即為液晶層光軸與偏光片光軸之間的夾角，Δn為光學各向異性，d為盒間距，λ為波長）可知，有效Δn*d會影響T，若要提高正性液晶的透過率，也可以考慮增大Δn*d，但每款產品的延遲量設計都是固定的。
鑒於上述情況，常見的用來提高正性IPS模式下液晶材料的透過率的方式可以從如下兩方面考慮：（1）保持液晶組合物的介電各向異性Δε不變，通過提高ε⊥
可以有效提高透過率；（2）提高液晶組合物的彈性常數K的值，使液晶分子的有序度更好，漏光更少，從而使透過率提高。目前技術主要是通過在正性液晶組份中加入負性單體來提高。但是加入負性單體，會使回應速度變慢，可靠性變差。目前公開的專利中，ε⊥
不夠大，在ε⊥
較大的時候，回應又很慢，K值不夠大。鑒於目前高透液晶組合物存在的一些不足，本發明提供一種摻雜負性單體的液晶組合物，此液晶組合物具有ε⊥
大、K值大和透過率高的優勢。
發明目的：
針對現有技術的缺陷，本發明的目的在於在維持Δε不變的情況下，進一步增大液晶組合物的ε⊥
及彈性常數K值，同時保持大的垂直介電與介電的比值、低的旋轉粘度、合適的清亮點和合適的光學各向異性，從而提供一種具有更高的透過率並且能夠實現迅速回應的液晶組合物。本發明的目的還在於提供一種包含所述液晶組合物的液晶顯示器件。
本發明的技術方案：
為了實現上述發明目的，本發明提供了一種具有高透過率的液晶組合物，包含：
至少一種通式Ⅰ的化合物
Ⅰ；
至少一種通式N的化合物
N；以及
至少一種通式M的化合物
M，
其中，
R1
表示含有1-12個碳原子的直鏈或支鏈的烷基、
、
或
，所述含有1-12個碳原子的直鏈或支鏈的烷基中的1個或不相鄰的2個以上的-CH2
-可分別獨立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代，並且所述含有1-12個碳原子的直鏈或支鏈的烷基、、或中的一個或更多個-H可分別獨立地被-F或-Cl取代；
RN1
和RN2
各自獨立地表示含有1-12個碳原子的直鏈或支鏈的烷基、、或，所述含有1-12個碳原子的直鏈或支鏈的烷基中的1個或不相鄰的2個以上的-CH2
-可分別獨立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代；
RM1
和RM2
各自獨立地表示-H、含有1-12個碳原子的直鏈或支鏈的烷基、、或，所述含有1-12個碳原子的直鏈或支鏈的烷基中的1個或不相鄰的2個以上的-CH2
-可分別獨立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代；
環
、環
、環
和環
各自獨立地表示
或
，其中，中一個或更多個-CH2
-可被-O-替代，一個或更多個環中單鍵可被雙鍵替代，中的一個或更多個-H可被-CN、-F或-Cl取代，一個或更多個環中-CH=可被-N=替代；
環
、環
和環
各自獨立地表示或，其中，中的一個或更多個-CH2
-可被-O-替代，中的至多一個-H可被鹵素取代；
Z1
、Z2
和Z3
各自獨立地表示單鍵、-CH2
CH2
-、-CF2
CF2
-、-CF2
O-、-OCF2
-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-CH2
O-或-OCH2
-；
ZN1
和ZN2
各自獨立地表示單鍵、-CO-O-、-O-CO-、-CH2
O-、-OCH2
-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2
CH2
-、-(CH2
)4
-、-CF2
O-、-OCF2
-或-CF2
CF2
-；
ZM1
和ZM2
各自獨立地表示單鍵、-CO-O-、-O-CO-、-CH2
O-、-OCH2
-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2
CH2
-或-(CH2
)4
-；
L1
、L2
、L3
和L4
各自獨立地表示-H或鹵素；
X表示鹵素、含有1-5個碳原子的鹵代烷基或鹵代烷氧基、含有2-5個碳原子的鹵代烯基或鹵代烯氧基；
n1和n2各自獨立地表示0、1或2，且0≤n1+n2≤3，且當n1=2時，環可以相同或不同，Z1
可以相同或不同，當n2=2時，環可以相同或不同，Z2
可以相同或不同；
nN1
和nN2
各自獨立地表示0、1、2或3，且0≤nN1
+nN2
≤3，且當nN1
=2或3時，環可以相同或不同，ZN1
可以相同或不同，當nN2
=2或3時，環可以相同或不同，ZN2
可以相同或不同；並且
nM1
表示0、1、2或3，且當nM1
=2或3時，環可以相同或不同，ZM2
可以相同或不同。
在本發明的一些實施方案中，通式Ⅰ的化合物具有正介電各向異性，並且通式N的化合物具有負介電各向異性。
在本發明的一些實施方案中，通式M的化合物的介電各向異性的絕對值不超過3。
在本發明的一些實施方案中，通式Ⅰ的化合物的含量有必要根據低溫下的溶解性、轉變溫度、電可靠性、雙折射率、工藝適應性、滴痕、燒屏、介電各向異性等所要求的性能而適宜調整。
關於通式Ⅰ的化合物的優選含量：相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式Ⅰ的化合物的優選含量的下限值為0.1%，0.5%，1%，2%，3%，4%，5%，7%，8%，9%，10%，11%，12%，13%，14%，15%，20%，30%或40%；相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式I的化合物的優選含量的上限值為60%，55%，50%，45%，40%，35%，30%，28%，27%，26%，25.5%，25%，24.5%，24%，22%或20%。
在本發明的一些實施方案中，在通式Ⅰ的化合物中，R1
優選為含有1-8個碳原子的直鏈或支鏈的烷基或烷氧基、含有2-8個碳原子的直鏈或支鏈的烯基或烯氧基；進一步優選為含有1-5個碳原子的直鏈或支鏈的烷基或烷氧基、含有2-5個碳原子的直鏈或支鏈的烯基或烯氧基；
環和環優選為
、
、
、
、
、
、
、
或
。
在本發明的一些實施方案中，通式Ⅰ的化合物選自如下化合物組成的組：
Ⅰ-1；
Ⅰ-2；
Ⅰ-3；
Ⅰ-4；
Ⅰ-5；
Ⅰ-6；
Ⅰ-7；
Ⅰ-8；
Ⅰ-9；
Ⅰ-10；
Ⅰ-11；以及
Ⅰ-12，
其中，
L1
、L2
、L5
、L6
和L7
各自獨立地表示-H或-F；
L4
表示-H或-CH3
；
n1表示0或1；並且
Rx
、Ry
和Rz
各自獨立地表示-CH2
-或-O-。
在本發明的一些實施方案中，本發明的液晶組合物優選含有至少一種通式Ⅰ的化合物；更優選含有至少一種通式Ⅰ-1~Ⅰ-8的化合物；進一步優選含有2種至10種通式Ⅰ-1~Ⅰ-8的化合物。
在本發明的一些實施方案中，本發明的液晶組合物優選含有至少兩種通式Ⅰ的化合物，其中一種通式Ⅰ的化合物選自通式Ⅰ-1~Ⅰ-8的化合物，另一種通式Ⅰ的化合物選自通式Ⅰ-9~Ⅰ-12的化合物。
在本發明的一些實施方案中，在通式N的化合物中，RN1
和RN2
各自獨立地優選為含有1-8個碳原子的直鏈或支鏈的烷基或烷氧基、含有2-8個碳原子的直鏈或支鏈的烯基或烯氧基；進一步優選為含有1-5個碳原子的直鏈或支鏈的烷基或烷氧基、含有2-5個碳原子的直鏈或支鏈的烯基或烯氧基；
RN1
進一步優選為含有1~5個碳原子的直鏈或支鏈的烷基、或含有2-5個碳原子的直鏈或支鏈的烯基，再進一步優選為含有2-5個碳原子的直鏈或支鏈的烷基或含有2-3個碳原子的直鏈或支鏈的烯基；
RN2
進一步優選為含有1-4個碳原子的直鏈或支鏈的烷氧基；
環和環優選為、、、、、、、或
。
在本發明的一些實施方案中，通式N的化合物選自由如下化合物組成的組：
N1；
N2；
N3；
N4；
N5；
N6；
N7；
N8；
N9；
N10；
N11；
N12；
N13；
N14；
N15；
N16；
N17；
N18；
N19；
N20；
N21；以及
N22。
在本發明的一些實施方案中，本發明的液晶組合物優選含有至少一種通式N的化合物；更優選含有至少一種通式N2~N7、通式N10~N19的化合物；進一步優選含有2種至10種通式N2~N7、通式N10~N19的化合物。
在本發明的一些實施方案中，通式N的化合物優選自由通式N5、通式N6、通式N11以及通式N18的化合物組成的組。
關於通式N的化合物的優選含量：相對于本發明的組合物的總重量，通式N的化合物的優選含量的下限值為0.1%，0.5%，1%，3%，5%，10%，13%，14%，15%，18%，20%，23%，25%，28%，30%，33%，35%，38%或40%；相對于本發明的組合物的總重量，通式N的化合物的優選含量的上限值為95%，90%，88%，85%，83%，80%，78%，75%，73%，70%，68%，65%，63%，60%，55%，50%，40%，38%，35%，33%，30%，28%，25%，23%，20%，18%，15%或10%。
在本發明的一些實施方案中，在需要保持本發明的液晶組合物粘度較低、且回應時間較短時，優選通式N的化合物的含量的下限值較低、且上限值較低。進一步地，在需要保持本發明的液晶組合物清亮點較高、且溫度穩定性良好時，優選通式N的化合物的含量的下限值較低、且上限值較低。另外，在為了將驅動電壓保持為較低、而使介電各向異性變大時，優選使通式N的化合物的含量的下限值變高、且上限值變高。
在本發明的一些實施方案中，在通式M的化合物中，RM1
和RM2
各自獨立地優選為含有1~10個碳原子的直鏈的烷基、含有1~9個碳原子的直鏈的烷氧基、或含有2~10個碳原子的直鏈的烯基；進一步優選為含有1~8個碳原子的直鏈的烷基、含有1~7個碳原子的直鏈的烷氧基、或含有2~8個碳原子的直鏈的烯基；再進一步優選為含有1~5個碳原子的直鏈的烷基、含有1~4個碳原子的直鏈的烷氧基、或含有2~5個碳原子的直鏈的烯基。
在本發明的一些實施方案中，優選地，RM1
和RM2
中的一者或兩者均為含有2~8個碳原子的直鏈的烯基；進一步優選地，RM1
和RM2
中的一者或兩者均為含有2~5個碳原子的直鏈的烯基。
在本發明的一些實施方案中，優選地，RM1
和RM2
中的一者為含有2~5個碳原子的直鏈的烯基，而另一者為含有1~5個碳原子的直鏈的烷基。
在本發明的一些實施方案中，RM1
和RM2
兩者均各自獨立地優選為含有1~8個碳原子的直鏈的烷基、或含有1~7個碳原子的直鏈的烷氧基；進一步優選為含有1~5個碳原子的直鏈的烷基、或含有1~4個碳原子的直鏈的烷氧基。
在本發明的一些實施方案中，優選地，RM1
和RM2
中的一者為含有1~5個碳原子的直鏈的烷基，而另一者為含有1~5個碳原子的直鏈的烷基、或含有1~4個碳原子的直鏈的烷氧基；進一步優選地，RM1
和RM2
兩者均為含有1~5個碳原子的直鏈的烷基。
本發明中的烯基優選地選自式（V1）至式（V9）中的任一者所表示的基團，特別優選為式（V1）、式（V2）、式（V8）或式（V9）。式（V1）至式（V9）所表示的基團如下所示：
，
其中，*表示所鍵結的環結構中的碳原子。
本發明中的烯氧基優選地選自式（OV1）至式（OV9）中的任一者所表示的基團，特別優選為式（OV1）、式（OV2）、式（OV8）或式（OV9）。式（OV1）至式（OV9）所表示的基團如下所示：
，
其中，*表示所鍵結的環結構中的碳原子。
在本發明的一些實施方案中，通式M的化合物選自由如下化合物組成的組：
M1；
M2；
M3；
M4；
M5；
M6；
M7；
M8；
M9；
M10；
M11；
M12；
M13；
M14；
M15；
M16；
M17；
M18；
M19；
M20；以及
M21。
在本發明的一些實施方案中，通式M的化合物的含量必須視低溫下的溶解性、轉變溫度、電可靠性、雙折射率、工藝適應性、滴下痕跡、燒屏、介電各向異性等所需的性能而適當進行調整。
相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M的化合物的優選含量的下限值為1%，10%，20%，30%，40%或50%；相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M的化合物的優選含量的上限值為95%，85%，75%，65%，60%，55%，45%，35%或25%。
在本發明的一些實施方案中，在重視可靠性的情形時，優選RM1
和RM2
均為烷基；在重視降低化合物的揮發性的情形時，優選RM1
和RM2
均為烷氧基；並且在重視粘度降低的情形時，優選RM1
和RM2
中的至少一者為烯基。
在本發明的一些實施方案中，通式M的化合物特別優選地選自由通式M1、通式M2、通式M3、通式M7、通式M8及通式M9的化合物組成的組。
在本發明的一些實施方案中，通式M1的化合物特別優選地選自由如下化合物組成的組：
M1-a；
M1-b；
M1-c；
M1-d；以及
M1-e。
其中，
RM11
和RM21
各自獨立地表示含有1-8個碳原子的直鏈或支鏈的烷基、或含有1-7個碳原子的直鏈或支鏈的烷氧基。
關於通式M1的化合物的優選含量：相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M1的化合物的優選含量的下限值為1%，2%，3%，5%，7%，10%，15%，20%，25%，30%，35%，40%，45%，50%或55%；相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M1的化合物的優選含量的上限值為95%，90%，85%，80%，75%，70%，65%，60%，55%，50%，45%，40%，35%，30%或25%。
在本發明的一些實施方案中，通式M1的化合物優選自由通式M1-a和通式M1-b的化合物組成的組。
在本發明的一些實施方案中，通式M1-a、通式M1-b、通式M1-d以及通式M1-e的化合物中的RM11
優選為含有1~5個碳原子的直鏈的烷基；進一步優選為含有2~5個碳原子的直鏈的烷基。
在本發明的一些實施方案中，為了特別改善響應時間，特別優選通式M1-a的化合物中RM11
為正丙基的化合物。
相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M1-a的化合物中RM11
表示正丙基的化合物的優選含量的下限值為1%，5%，10%，15%，17%，20%，23%，25%，27%，30%或35%；相對于本發明的組合物的總重量，通式M1-a的化合物中RM11
表示正丙基的化合物的優選含量的上限值為60%，55%，50%，45%，42%，40%，38%，35%，33%或30%。
在本發明的一些實施方案中，就回應時間而言，當需要具有較高的清亮點時，優選通式M1-a的化合物中RM11
為正丁基或正戊基的化合物。
相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M1-b的化合物中RM11
表示正丙基的化合物的優選含量的下限值為0%，1%，2%，3%，5%，7%或10%；相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M1-b的化合物中RM11
表示正丙基的化合物的優選含量的上限值為20%，15%，13%，10%，8%，7%，6%，5%或3%。
在本發明的一些實施方案中，通式M1-c的化合物中的RM11
和RM21
各自獨立地表示含有1~8個碳原子的直鏈的烷基、或含有1-7個碳原子的直鏈的烷氧基；進一步優選為含有1~5個碳原子的直鏈的烷基、或含有1-4個碳原子的直鏈的烷氧基。
相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M1-c的化合物的優選含量的下限值為1%，5%，10%，13%，15%，17%，20%，23%，25%或30%；相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M1-c的化合物的優選含量的上限值為60%，55%，50%，45%，40%，37%，35%，33%，30%，27%，25%，23%，20%，17%，15%，13%或10%。
在本發明的一些實施方案中，為了特別改善本發明的液晶組合物的響應時間，特別優選通式M1-c的化合物中RM11
為正丙基、且RM21
為C2
H5
-的化合物。
相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M1-c的化合物中RM11
為正丙基、且RM21
為C2
H5
-的化合物的優選含量的下限值為1%，2%，3%，5%，7%，10%，13%，15%，18%或20%；相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M1-c的化合物中RM11
為正丙基、且RM21
為C2
H5
-的化合物的優選含量的上限值為20%，17%，15%，13%，10%，8%，7%或6%。
相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M1-d的化合物的優選含量的下限值為1%，5%，10%，13%，15%，17%或20%；相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M1-d的化合物的優選含量的上限值為25%，23%，20%，17%，15%，13%或10%。
相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M1-e的化合物的優選含量的下限值為1%，5%，10%，13%，15%，17%或20%；相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M1-e的化合物的優選含量的上限值為25%，23%，20%，17%，15%，13%或10%。
在本發明的一些實施方案中，，優選通式M1-d以及通式M1-e的化合物中RM11
為正丙基的化合物。
相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M1-d的化合物中RM11
為正丙基的化合物的優選含量的下限值為1%，2%，3%，5%，7%，10%，13%，15%，18%或20%；相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M1-d的化合物中RM11
為正丙基的化合物的優選含量的上限值為20%，17%，15%，13%，10%，8%，7%或6%。
關於通式M2的化合物的優選含量：相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M2的化合物的優選含量的下限值為1%，2%，3%，5%，7%或10%；相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M2的化合物的優選含量的上限值為20%，15%，13%，10%，8%，7%，6%，5%或3%。
關於通式M3的化合物的優選含量：相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M3的化合物的優選含量的下限值為1%，2%，3%，5%，7%或10%；相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M3的化合物的優選含量的上限值為20%，15%，13%，10%，8%，7%，6%，5%或3%。
關於通式M7的化合物優選含量：相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M7的化合物的優選含量的下限值為1%，2%，3%，5%，7%，10%，14%，16%，20%，23%，26%，30%，35%或40%；相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M7的化合物的優選含量的上限值為50%，40%，35%，30%，20%，15%，10%或5%。
在本發明的一些實施方案中，視低溫下的溶解性、轉變溫度、電可靠性、雙折射率等所要求的性能，優選含有通式M7的化合物中RM1
為含有2-4個碳原子的直鏈的烯基、且RM2
為CH3
-的化合物，所述含有2-4個碳原子的直鏈的烯基進一步優選為或。
相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M7的化合物中RM1
為或、且RM2
為CH3
-的化合物的優選含量的下限值為3%，5%，7%，9%，11%，12%，13%，18%或21%，並且優選上限值為45%，40%，35%，30%，25%，23%，20%，18%，15%，13%，10%或8%。在同時含有所述兩種化合物時，相對于本發明的液晶組合物總重量，所述兩種化合物的優選含量的下限值為15%，19%，24%或30%，優選上限值為45%，40%，35%，30%，25%，23%，20%，18%，15%或13%。
關於通式M8的化合物的優選含量：相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M8的化合物的優選含量的下限值為1%，2%，3%，4%，5%，7%，10%，14%，16%或20%；相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M8的化合物的優選含量的上限值為45%，40%，35%，30%，20%，15%，10%或5%。
在本發明的一些實施方案中，視低溫下的溶解性、轉變溫度、電可靠性、雙折射率等所要求的性能，優選含有通式M8的化合物中RM1
為含有2-4個碳原子的直鏈的烯基、且RM2
為CH3
-的化合物，所述含有2-4個碳原子的直鏈的烯基進一步優選為或。
相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M8的化合物中RM1
為或、且RM2
為CH3
-的化合物的優選含量的下限值為3%，4%，5%，7%，9%，11%，12%，13%，18%或20%，並且優選上限值為40%，35%，30%，25%，23%，20%，18%，15%，13%，10%或8%。在同時含有所述兩種化合物時，相對于本發明的液晶組合物的總重量，所述兩種化合物的優選含量的下限值為15%，19%，24%或30%，並且優選上限值為45%，40%，35%，30%，25%，23%，20%，18%，15%或13%。
關於通式M9的化合物優選含量：相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M9的化合物的優選含量的下限值為1%，2%，3%，5%，7%，10%，14%，16%，20%，23%，26%，30%，35%或40%；相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M9的化合物的優選含量的上限值為50%，40%，35%，30%，20%，15%，10%或5%。
在本發明的一些實施方案中，通式M9的化合物優選RM1
為正丙基或正戊基、且RM2
為C2
H5
-的化合物，或優選RM1
為或、且RM2
為正丙基的化合物，或優選RM1
為正丙基、正丁基或正戊基、且RM2
為CH3
O-的化合物；特別優選RM1
為正丙基、且RM2
為C2
H5
-的化合物。
關於通式M11的化合物優選含量：相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M11的化合物的優選含量的下限值為1%，2%，3%，5%，7%，10%，14%，16%，20%，23%，26%，30%，35%或40%；相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M11的化合物的優選含量的上限值為50%，40%，35%，30%，20%，15%，10%或5%。
在本發明的一些實施方案中，通式M11的化合物優選RM1
和RM2
各自獨立地表示含有2-5個碳原子的直鏈烷基的化合物，或優選RM1
和RM2
中的一者為或、而另一者為CH3
-或C2
H5
-的化合物。
關於通式M17~M21的化合物的優選含量：相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M17~M21的化合物的優選總含量的下限值為1%，2%，3%，5%，7%，10%，14%，16%或20%；相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式M17~M21的化合物的優選總含量的上限值為30%，25%，23%，20%，18%，15%，10%或5%。
在本發明的一些實施方案中，液晶組合物還含有至少一種通式A-1的化合物和/或至少一種通式A-2的化合物，所述通式A-1的化合物和/或通式A-2的化合物具有正介電各向異性：
；和/或
，
其中，
RA1
和RA2
各自獨立地表示含有1-12個碳原子的直鏈或支鏈的烷基、、或，所述含有1-12個碳原子的直鏈或支鏈的烷基中的1個或不相鄰的2個以上的-CH2
-可分別獨立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代，並且所述含有1-12個碳原子的直鏈或支鏈的烷基、、或中的一個或更多個-H可分別獨立地被-F或-Cl取代；
環
、環
、環
和環
各自獨立地表示
、、或
，其中，、和中至多1個-CH2
-可被-O-替代，一個或更多個環中單鍵可被雙鍵替代，和中的一個或更多個-H可被-CN、-F或-Cl取代，一個或更多個環中-CH=可被-N=替代；
ZA11
、ZA21
和ZA22
各自獨立地表示單鍵、-CH2
CH2
-、-CF2
CF2
-、-CO-O-、-O-CO-、-O-CO-O-、-CH＝CH-、-CF＝CF-、-CH2
O-或-OCH2
-；
LA11
、LA12
、LA13
、LA21
和LA22
各自獨立地表示-H、-F或-CH3
；
XA1
和XA2
各自獨立地表示鹵素、含有1-5個碳原子的鹵代烷基或鹵代烷氧基、含有2-5個碳原子的鹵代烯基或鹵代烯氧基；並且
nA1
和nA2
各自獨立地表示0、1、2或3，且當nA1
=2或3時，環可以相同或不同，ZA11
可以相同或不同，當nA2
=2或3時，環可以相同或不同，ZA21
可以相同或不同。
在本發明的一些實施方案中，通式A-1的化合物和/或通式A-2的化合物優選介電各向異性的絕對值大於3的化合物。
在本發明的一些實施方案中，通式A-1的化合物選自由如下化合物組成的組：
A-1-1；
A-1-2；
A-1-3；
A-1-4；
A-1-5；
A-1-6；
A-1-7；
A-1-8；
A-1-9；
A-1-10；
A-1-11；
A-1-12；
A-1-13；
A-1-14；
A-1-15；
A-1-16；
A-1-17；
A-1-18；
A-1-19；
A-1-20；
A-1-21；
A-1-22；
A-1-23；
A-1-24；
A-1-25；
A-1-26；
A-1-27；
A-1-28；
A-1-29；
A-1-30；
A-1-31；
A-1-32；
A-1-33；
A-1-34；
A-1-35；
A-1-36；
A-1-37；
A-1-38；
A-1-39；
A-1-40；
A-1-41；
A-1-42；
A-1-43；
A-1-44；
A-1-45；
A-1-46；
A-1-47；
A-1-48；以及
A-1-49，
通式A-2的化合物選自由如下化合物組成的組：
A-2-1；
A-2-2；
A-2-3；
A-2-4；
A-2-5；
A-2-6；
A-2-7；
A-2-8；
A-2-9；
A-2-10；
A-2-11；
A-2-12；
A-2-13；
A-2-14；
A-2-15；
A-2-16；
A-2-17；
A-2-18；
A-2-19；
A-2-20；
A-2-21；
A-2-22；
A-2-23；
A-2-24；以及
A-2-25，
其中，
RA11
和RA21
各自獨立地表示含有1-12個碳原子的直鏈或支鏈的烷基，所述含有1-12個碳原子的直鏈或支鏈的烷基中的1個或不相鄰的2個以上的-CH2
-可分別獨立地被-CH＝CH-、-C≡C-、-O-、-CO-、-CO-O-或-O-CO-替代。
關於通式A-1的化合物和/或通式A-2的化合物優選含量：相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式A-1的化合物和/或通式A-2的化合物的優選含量的下限值為0%，1%，10%，20%，30%，40%，50%，55%，60%，65%，70%，75%或80%；相對于本發明的液晶組合物的總重量，通式A-1的化合物和/或通式A-2的化合物的優選含量的上限值為95%，85%，75%，65%，55%，45%，35%或25%。
在本發明的一些實施方案中，通式A-1的化合物優選為通式A-1-24的化合物。
在本發明的一些實施方案中，通式A-2的化合物優選自由通式A-2-16和通式A-2-22的化合物組成的組。
除上述化合物以外，本發明的液晶組合物也可含有通常的向列型液晶、近晶型液晶、膽固醇型液晶、抗氧化劑、紫外線吸收劑、紅外線吸收劑、聚合性單體或光穩定劑等。
如下顯示優選加入到根據本發明的液晶組合物中的可能的摻雜劑。
；
；
；
；
；
；
；
；
；
；
；
；以及
。
在本發明的一些實施方案中，優選地，摻雜劑占液晶組合物總重量的0-5 wt%；更優選地，摻雜劑占液晶組合物總重量的0-1 wt%。
另外，本發明的液晶組合物所使用的抗氧化劑、光穩定劑等添加劑優選以下物質： 
其中，n表示1-12的正整數。
優選地，光穩定劑選自如下所示的光穩定劑： 
在本發明的一些實施方案中，優選地，光穩定劑占液晶組合物總重量的0-5 wt%；更優選地，光穩定劑占液晶組合物總重量的0-1 wt%；特別優選地，光穩定劑占液晶組合物總重量的0-0.1 wt%。
本發明另一方面還提供一種包含上述液晶組合物的液晶顯示器件。
有益效果：
本發明提供的液晶組合物具有高的介電各向異性、大的ε⊥
、大的垂直介電與介電的比值、低的旋轉粘度、適當高的清亮點、適當高的光學各向異性、以及大的彈性常數K11
和K33
，特別適用於IPS液晶顯示器中，可以提高顯示器的透過率，減少回應時間，並且增加對比度。
以下將結合具體實施方案來說明本發明。需要說明的是，下面的實施例為本發明的示例，僅用來說明本發明，而不用來限制本發明。在不偏離本發明主旨或範圍的情況下，可進行本發明構思內的其他組合和各種改良。
以下各實施方案所採用的液晶顯示器均為TFT液晶顯示裝置，盒厚d=7 μm（特別說明的除外）。
為便於表達，以下各實施例中，液晶組合物的基團結構用表1所列的代碼表示：
表1 液晶化合物的基團結構代碼 
以如下結構式的化合物為例：
該結構式如用表1所列代碼表示，則可表達為：nCCGF，代碼中的n表示左端烷基的C原子數，例如n為“3”，即表示該烷基為-C3
H7
；代碼中的C代表環己烷基，G代表2-氟-1,4-亞苯基，F代表氟。
以下實施例中測試專案的簡寫代號如下： 
其中，光學各向異性使用阿貝折光儀在鈉光燈（589 nm）光源下、25℃測試得到。
Δε=ε‖
-ε⊥
，其中，ε‖
為平行于分子軸的介電常數，ε⊥
為垂直于分子軸的介電常數，測試條件：25℃、1 KHz、測試盒為TN90型，盒厚7 μm。
γ1使用TOYO6254型液晶物性評價系統測試得到；測試溫度為25℃，測試電壓為90 V。
K11
和K33
是使用LCR儀和反平行摩擦盒，測試液晶的C-V曲線計算所得，測試條件：7 μm反平行摩擦盒，V=0.1~20 V。
在以下的實施例中所採用的各成分，均可以通過公知的方法進行合成，或者通過商業途徑獲得。這些合成技術是常規的，所得到各液晶化合物經測試符合電子類化合物標準。
按照以下實施例規定的各液晶組合物的配比，製備液晶組合物。所述液晶組合物的製備是按照本領域的常規方法進行的，如採取加熱、超聲波、懸浮等方式按照規定比例混合制得。
製備並研究下列實施例中給出的液晶組合物。下面顯示了各液晶組合物的組成和其性能參數測試結果。
對比例
1
按表2中所列的各化合物及重量百分數配製成對比例1的液晶組合物，其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試。
表2 液晶組合物配方及性能參數測試 
實施例
1
按表3所列的各化合物及重量百分數製成實施例1的液晶組合物，其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試。
表3 液晶組合物配方及性能參數測試 
實施例
2
按表4中所列的各化合物及重量百分數配製成實施例2的液晶組合物，其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試。
表4 液晶組合物配方及性能參數測試 
實施例
3
按表5中所列的各化合物及重量百分數配製成實施例3的液晶組合物，其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試。
表5 液晶組合物配方及性能參數測試 
實施例
4
按表6中所列的各化合物及重量百分數配製成實施例4的液晶組合物，其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試。
表6 液晶組合物配方及性能參數測試 
實施例
5
按表7中所列的各化合物及重量百分數配製成實施例5的液晶組合物，其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試。
表7 液晶組合物配方及性能參數測試 
實施例
6
按表8中所列的各化合物及重量百分數配製成實施例6的液晶組合物，其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試。
表8 液晶組合物配方及性能參數測試 
實施例
7
按表9所列的各化合物及重量百分數配製成實施例7的液晶組合物，其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試。
表9 液晶組合物配方及性能參數測試 
實施例
8
按表10所列的各化合物及重量百分數配製成實施例8的液晶組合物，其填充於液晶顯示器兩基板之間進行性能測試。
表10 液晶組合物配方及性能參數測試 
由以上對比例1和實施例1-8可知，本發明提供的液晶組合物具有高的介電各向異性、大的ε⊥
、大的垂直介電與介電的比值、低的旋轉粘度、適當高的清亮點、適當高的光學各向異性、以及大的彈性常數K11
和K33
，所述液晶組合物應用於IPS液晶顯示器中時，可以提高顯示器的透過率，減少回應時間，並且增加對比度。
以上實施方式只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人瞭解本發明內容並加以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍，凡根據本發明精神實質所做的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍內。
Claims (9)
- 一種具有高透過率的液晶組合物，包含：至少一種通式I的化合物
- 如申請專利範圍第1項所述之液晶組合物，其中，該通式N的化合物選自由如下化合物組成的組：；以及
- 如申請專利範圍第1項所述之液晶組合物，其中，該通式M的化合物選自由如下化合物組成的組：；以及
- 如申請專利範圍第3項所述之液晶組合物，其中，該通式M的化合物選自由通式M1、通式M2、通式M3、通式M7、通式M8及通式M9的化合物組成的組。
- 如申請專利範圍第3或4項所述之液晶組合物，其中，通式M1的化合物選自由如下化合物組成的組：；以及
- 如申請專利範圍第5項所述之液晶組合物，其中，該通式M1-a的化合物中的RM11為正丙基。
- 如申請專利範圍第1項所述之液晶組合物，其中，該液晶組合物還含有至少一種通式A-1的化合物和/或至少一種通式A-2的化合物，該通式A-1的化合物和該通式A-2的化合物均具有正介電各向異性：；和/或
- 如申請專利範圍第7項所述之液晶組合物，其中，該通式A-1的化合物選自由如下化合物組成的組：；以及
- 一種包含如申請專利範圍第1~8項中任一項所述的液晶組合物的液晶顯示器件。
Applications Claiming Priority (2)
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