本發明屬于液晶化合物及應用領域，具體涉及一種液晶化合物及包含該化合物的液晶顯示元件。
背景技術：
液晶的光學性能能夠通過施加的電壓來改變，因此此物質主要用作顯示設備中的電介質。在液晶顯示技術領域當中，技術人員所熟知的以液晶為基礎的電光學設備是以各種效應為基礎的。此類設備的模式主要包括動態散射模式，dap(校直排列相的變形)模式，賓/主模式，具有扭曲向列結構的tn模式，stn(超扭曲向列)模式，sbe(超雙折射效應)模式，omi(光學模式干涉)模式和ocb(光學補償彎曲)模式。
在tft有源矩陣的系統中，主要有tn(twistednematic，扭曲向列結構)模式，ips(in-planeswitching，平面轉換)/ffs(fringefieldswitching，邊緣場開關技術)模式和va(verticalalignment，垂直取向)模式等主要顯示模式。
對于薄膜晶體管技術(tft-lcd)應用領域，經過幾十年的積累發展，技術也逐漸成熟，但人們對顯示技術的要求也在不斷的提高，為了進一步追求畫質的優越性，就要求液晶顯示器能夠實現更快速響應，顏色鮮艷，色域更寬；在節能方面，降低驅動電壓以降低功耗等方面。液晶材料作為液晶顯示器重要的光電子材料之一，對改善液晶顯示器的性能發揮重要的作用。
液晶顯示器在進行動態顯示過程中，如液晶顯示器或是液晶電視，為了保證上一幅顯示的畫面在下一幅不再顯示，造成在畫面切換過程中出現殘影或是拖尾現象，就要求液晶顯示器具有很快的響應速度，進而要求液晶材料的旋轉粘度較低。另外，為了降低設備能耗，希望液晶的驅動電壓盡可能低，所以提高液晶的介電各向異性△ε對混合液晶具有重要意義。
液晶材料必須具有良好的化學和熱穩定性和對電場和電磁輻射的良好穩定性。此外，液晶材料應該具有低粘度和產生短的尋址時間，低的閾值電壓和在屏中的高對比度。液晶一般作為幾種組分的混合物來使用，重要的是這些組分彼此容易混溶。其它性能，如導電性、介電各向異性和光學各向異性，必須滿足取決于此類型和應用領域的各種要求。例如，具有扭曲向列型結構的模式的材料應該具有正的介電各向異性和低的導電性。
四聯苯類結構(cn200710180192.9)用于液晶組合物具有改善液晶在uv照射后的vhr作用，以改善顯示效果,然而由于溶解性不夠好，添加量有限，限制了其作用。
三聯苯類(cn1823151b)用于液晶組合物具有快的響應速度，相當高的折射率，用于光學顯示器件；三聯苯類結構與二氟甲氧橋類結構(201410560204.0)用于液晶組合物具有較快速響應、較高折射率、較大介電各向異性等，以改善顯示效果；三聯苯類結構與雙環類結構(2014108118556.1)，用于液晶混合物具有較快的響應速度、高k值、較好的低溫互溶性，以此來提升顯示的效果；然而隨著顯示水平的不斷提升，寬的器件使用范圍、更高的快速響應被要求越來越高，以此通過反復實驗，不斷研究發現環戊基類二氟甲氧橋、環丙基類二氟甲氧橋類與三聯苯類組合得到的液晶組合物具有更高的k值并達到較快的響應速度，能有效的液晶面板的對比度，同時具有更好的低溫互溶性以及相對較高的清亮點。
液晶材料不僅要具備以上特點，同時液晶材料應該具備寬的向列相溫度范圍，來滿足液晶面板廣泛的應用領域，如常溫型顯示器件、高溫型顯示器件、低溫型顯示器件等。單體液晶材料性能的優越，直接決定了混合液晶材料的性能優越，同事單體液晶之間的相互組合對混晶性能的優異程度也至關重要，因此開發一款綜合性能優越的單體液晶材料以及綜合性能優異的混晶材料是一件非常重要的事情。
技術實現要素：
為了解決上述技術問題，本發明提供了一類包含有三聯苯結構液晶、環烷基cf2o液晶組合物及包含該液晶組合物的液晶顯示元件或液晶顯示器，該液晶組合物具有較低的粘度，高的k值，可以實現快速響應，同時具有適中的介電各向異性δε、較大的光學各向異性δn、高的對熱和光的穩定性，尤其適用于低盒厚液晶顯示面板。包含該液晶組合物的液晶顯示元件或液晶顯示器具有較寬的向列相溫度范圍、合適的雙折射率各向異性、非常高的電阻率、更好的抗紫外線性能、高電荷保持率以及低蒸汽壓、更好的低溫互溶性等性能。
本發明公開一種液晶組合物，所述液晶組合物含有一種或多種式ⅰ所示化合物、一種或多種式ⅱ所示化合物以及一種或多種式ⅲ的化合物
其中，l1至l2各自獨立地表示h或f；
x1表示f、cl、碳原子數為1-6的烷基、碳原子數為1-6的氟代烷基、碳原子數為2-6的烯基、碳原子數為2-6的氟代烯基、碳原子數為1-6的氟代烷氧基或碳原子數為2-6的氟代烯氧基中的任一基團；
r1、r3、r4可以相同或不同，分別獨立地表示碳原子數為1-6的烷基、碳原子數為1-6的氟代烷基、碳原子數為2-6的烯基、碳原子數為2-6的氟代烯基、碳原子數為1-6的氟代烷氧基或碳原子數為2-6的氟代烯氧基中的任一基團；
r2表示
n表示1或0；
環a1、a2、a3、a4、a5各自獨立地表示亞苯基、氟取代的亞苯基、亞環己基或亞環己基中一個或兩個不相連的ch2被o取代所形成的基團中的一個或多個基團。
式ⅰ化合物優選ⅰ1-ⅰ6化合物：
式ⅰ化合物具有較大的折射率，同時具有中等的介電各向異性，多個不同烷基鏈和烯基鏈的式ⅰ化合物配合使用可以實現較大濃度的加入量，非常有利于增加液晶組合物的折射率。添加量優選2-40％(混合物的質量百分比濃度)。非常適合用于ips模式的tv液晶面板的液晶的設計，也可以適合用于tn、ips模式mnt、nb面板用液晶的設計。
式ⅱ化合物優選ⅱ1-ⅱ4化合物：
式ⅱ化合物具有很大的介電各向異性，一般在25左右，左端為環烷基，相對于正烷基鏈，與式ⅰ化合物、式ⅲ化合物組合使用，具有更高的清亮點，或更低的結晶溫度，即更寬的向列相溫度范圍，可以實現更寬的使用溫度范圍。添加量優選2-35％(混合物的質量百分比濃度)。
式ⅲ化合物優選ⅲ1-ⅲ9化合物
式ⅲ化合物具有兩個環結構，粘度低，具有介電中性，添加式ⅲ化合物，顯著地降低混合液晶的粘度，提升響應速度，添加量優選10-65％(混合物的質量百分比濃度)。
本發明液晶組合物還可以添加組分a，組分a由式ⅳ1至ⅳ6所示化合物中的一種或多種組成
所述式ⅳ4、式ⅳ5中的r1各自獨立地表示碳原子數為1-6的烷基、碳原子數為1-6的氟代烷基、碳原子數為2-6的烯基、碳原子數為2-6的氟代烯基、碳原子數為1-6的氟代烷氧基或碳原子數為2-6的氟代烯氧基。
式ⅳ1至ⅳ6化合物具有很大的介電各向異性，一般在25左右，相對于式ⅱ化合物，清亮點較低，適量添加，有利于提高液晶的介電各向異性，降低驅動電壓，根據不同顯示面板的需要，優選添加量為5-35％(混合物的質量百分比濃度)。
本發明液晶組合物還可以添加組分b，組分b由式ⅴ-1、ⅴ-2中的一種或多種組成
其中，r5、r6各自獨立地表示碳原子數為1-6的烷基、碳原子數為1-6的氟代烷基、碳原子數為2-6的烯基、碳原子數為2-6的氟代烯基、碳原子數為1-6的氟代烷氧基或碳原子數為2-6的氟代烯氧基中的任一基團；
r7表示
環a6表示亞苯基或氟取代的亞苯基；
m表示1或0。
式ⅴ-1化合物優選：
式ⅴ-1化合物具有較大的折射率，但是介電各向異性相對于式ⅰ化合物較小，多個不同烷基鏈的式ⅴ-1化合物配合使用可以實現較大濃度的加入量，非常有利于增加液晶組合物的折射率，可以作為式ⅰ化合物補充添加成分。添加量優選1-15％(混合物的質量百分比濃度)。
式ⅴ-2化合物優選：
式ⅴ-2化合物具有較大的折射率，但是介電各向異性相對于式ⅰ化合物較小，接近于0，多個不同烷基鏈的式ⅴ-2化合物配合使用可以實現較大濃度的加入量，非常有利于增加液晶組合物的折射率，可以作為式ⅰ化合物補充添加成分。添加量優選1-15％(混合物的質量百分比濃度)。
本發明液晶組合物還可以添加組分c，組分c由式ⅵ所示化合物中的一種或多種組成
其中，r8表示環戊基、碳原子數為1-6的烷基、碳原子數為1-6的氟代烷基、碳原子數為2-6的烯烴、碳原子數為2-6的氟代烯烴、碳原子數為1-6的氟代烷氧基或碳原子數為2-6的氟代烯氧基中的任一基團；
o表示2或3；
環a7表示亞苯基、氟取代的亞苯基、亞環己基或亞環己基中一個或兩個不相連的ch2被o取代所形成的基團中的一個或多個基團；
l3至l4各自獨立地表示h或f；
x2表示f、cl、碳原子數為1-6的烷基、碳原子數為1-6的氟代烷基、碳原子數為2-6的烯烴、碳原子數為2-6的氟代烯烴、碳原子數為1-6的氟代烷氧基或碳原子數為2-6的氟代烯氧基中的任一基團。
組分c優選自下列結構式ⅵ1-ⅵ12中的一種或多種，
其中，r81、r82各自獨立地表示碳原子數為1-6的烷基、碳原子數為2-6的烯基；
(f)各自獨立地表示h或f。
組分c化合物具有高的清亮點、高的彈性常數、大的介電各向異性，可以用于綜合調節組合物液晶的折射率、清亮點、彈性常數、介電各向異性、粘度等參數。添加量優選1-50％(混合物的質量百分比濃度)。
本發明液晶組合物還可以添加組分d，組分d由下列結構式ⅶ和/或式ⅷ所示化合物中的一種或多種組成
r9、r10、r11可以相同或不同，分別獨立地選自碳原子數為1-6的烷基、碳原子數為1-6的烷氧基、碳原子數為1-6的氟代烷基、碳原子數為2-6的烯烴、碳原子數為2-6的氟代烯烴、碳原子數為1-6的氟代烷氧基或碳原子數為2-6的氟代烯氧基中的任一基團；
p、q表示0、1或2；z1、z2表示單鍵、-ch2o-；
a8、a9各自獨立地表示亞苯基、氟取代的亞苯基、亞環己基或亞環己基中一個或兩個不相連的ch2被o取代所形成的基團中的一個或多個基團、亞環己烯基。
式ⅶ所示化合物優選自下列結構式ⅶ1-ⅶ7中的一種或多種
r91、r101、r111可以相同或不同，分別獨立地選自碳原子數為1-6的烷基。
組分d液晶單體具有很大的垂直介電各向異性，在正性液晶組合物中添加此類成分，將會提升混合液晶的垂直介電各向異性，有利于液晶穿透率的提升。添加量優選1-30％(混合物的質量百分比濃度)。
本發明的液晶混合物非常適合用于低盒厚的ips模式的tv液晶面板的液晶的設計，也可以適合用于tn、ips、ffs模式mnt、nb、平板、手機、工控、車載類等面板用液晶的設計。
所述液晶組合物中，所述一種或多種式ⅰ所示化合物的總質量百分比濃度優選為2-40％，所述一種或多種式ⅱ所示化合物的總質量百分比濃度優選為2-35％，所述一種或多種式ⅲ所示化合物的總質量百分比濃度優選為10-65％，所述還可以添加的組分a一種或多種式ⅳ所示化合物的總質量百分比濃度優選為5-35％；所述還可以添加的組分b一種或多種式ⅴ-1、ⅴ-2所示化合物的總質量百分比濃度優選為2-25％；所述還可以添加的組分c一種或多種式ⅵ所示化合物的總質量百分比濃度優選為1-50％；所述還可以添加的組分d一種或多種式ⅶ所示化合物的總質量百分比濃度優選為1-30％；。
使用了本發明提供的液晶混合物的液晶顯示器件或電光學顯示器件也屬于本發明的保護范圍。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步闡述，但本發明并不限于以下實施例。所述方法如無特別說明均為常規方法。所述原材料如無特別說明均能從公開商業途徑而得。
本說明書中的百分比為質量百分比，溫度為攝氏度(℃)，其他符號的具體意義及測試條件如下：
cp表示液晶清亮點(℃)，dsc定量法測試；
s-n表示液晶的晶態到向列相的熔點(℃)；
δn表示光學各向異性，no為尋常光的折射率，ne為非尋常光的折射率，測試條件為25±2℃，589nm，阿貝折射儀測試；
δε表示介電各向異性，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，測試條件為25±0.5℃，20微米平行盒，instec:alct-ir1測試；
γ1(mpa·s,25℃)表示旋轉粘度，測試條件為25±0.5℃，20微米平行盒，instec:alct-ir1測試；
本發明申請實施例液晶單體結構用代碼表示，液晶環結構、端基、連接基團的代碼表示方法見下表(一)、表(二)
表(一)：環結構的對應代碼
表(二)：端基與鏈接基團的對應代碼
實施例1、按下表中所列的各化合物及重量百分數配制成本發明的液晶組合物，其填充于液晶顯示器兩基板間進行性能測試，測試數據如下表所示：
本實施例旋轉粘度小，液晶尤其適用于ips、ffs模式的快速響應mnt、nb類顯示器。
實施例2、按下表中所列的各化合物及重量百分數配制成本發明的液晶組合物，其填充于液晶顯示器兩基板間進行性能測試，測試數據如下表所示：
本實施例折射率大、介電常數大，液晶尤其適用于ips、ffs、tn模式的低盒厚、低電壓驅動顯示器。
對比例1：
實施例3、按下表中所列的各化合物及重量百分數配制成本發明的液晶組合物，其填充于液晶顯示器兩基板間進行性能測試，測試數據如下表所示：
本實施例介電各向異性較大，液晶尤其適用于ips、ffs模式mb顯示器。從實施例3與對比例1相比可以看出，使用環戊體系具有相對較高的清亮點有助于拓寬液晶器件的使用溫度范圍。
實施例4、按下表中所列的各化合物及重量百分數配制成本發明的液晶組合物，其填充于液晶顯示器兩基板間進行性能測試，測試數據如下表所示：
本實施例清亮點較高、液晶相到近晶相溫度較低，液晶尤其適用于手機類、車載類顯示器。
對比例2：
通過實例4與對比例2可以看出，實施例4中使用了環戊基、環丙基類單體的混晶，液晶相可以在更低的溫度存在。
實施例5：
對比例3：
通過實施例5與對比例3可以看出，實施例5中使用i類單體的混晶，介電常數顯著增大，有助于顯示器件低壓驅動。
實施例6：
對比例4：
通過實施例6與對比例4可以看出，實施例6中使用i類單體以及ii類單體開發的混晶，k值顯著增大，有助于有序度的提升，同時有助于改善液晶面板器件的顯示不良問題。
實施例7
本實施例ε⊥較大，液晶尤其適用于ips、ffs模式并能實現高顯示畫面的tv類產品。
實施例8：
本實施例ε⊥較大，液晶尤其適用于ips、ffs模式并能實現高顯示畫面的tv類產品。
實施例9：
實施例10
由以上實施例可以看出：本發明公開的液晶化合物不僅具有較大的介電各向異性、較大的折射率各向異性、較高的清亮點，更重要的是具有較好的低溫互溶性。適用于不同盒厚的tn，ips、ffs液晶顯示器。