技术领域
本发明涉及一种液晶相宽、快速响应、高切换角度等特性的液晶组合物，以及包含所述液晶组合物的的液晶显示器件，尤其是USH显示模式的挠曲电器件。
背景技术
液晶显示器件用于信息显示的众多领域，可用于直视显示器也用于投影型显示器。
根据显示模式的类型分为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。工作在TN、STN模式的元件使用正介电各项异性液晶，而工作在ECB、VA模式的元件使用负介电各项异性液晶，IPS模式既可使用正介电各项异性液晶，也可使用负介电各项异性液晶。其中，IPS显示模式具有良好的视角特性和改善的响应时间，被越来越多的用于现在桌面监视器，甚至用于TV显示器和多媒体应用。
继这些显示器模式后，使用具有相对短的胆甾醇相螺距的胆甾醇型的新型显示模式已被提议用于所谓的“挠曲电”效应的显示器中。而挠曲电液晶材料是本领域已知的，Chandrasekhar,"Liquid Crystals",and edition,Cambridge University Press(1992)and P.G.deGennes等，"The Physics ofLiquid crystals"，第2版，Oxford Science Publications(1995)尤其描述了挠曲电效应。挠曲电效应的特征在于一般范围在6μs至100μs的快响应时间，以及出色的灰度等级能力。
胆甾醇液晶以“均匀地横放的螺旋(UHL)”设置定向，与向列相材料混合的手性物质诱导螺旋扭曲转化，将材料转化成手性向列相材料，其相当于胆甾醇型材料。使用较小的短螺距的手性向列相液晶实现UHL织构，其螺旋轴平行于液晶盒基板，该手性向列相液晶的螺旋轴等同于双折射板的光轴。如向该正交于螺旋轴的构型施加电场，那么光轴在盒平面内旋转，场诱导指向矢中展开弯曲结构，其与光轴中的倾角相适应。轴的旋转角处于与电场强度成线性正比的第一近似值中。当液晶盒位于交叉偏振光镜之间且在未启动状态下光轴与偏光镜之一的吸收轴成22.5°角，见到最佳的光学效应。这个22.5°的角也是理想的电场旋转角，这样通过反转电场的方向，光轴可以由平行于一个偏光镜切换至两个偏光镜之间的中心角。然后当光轴切换的总角度为45°时，达到最佳的对比度。
然为胆甾醇液晶以“均匀地横放的螺旋(UHL)”设置定向的显示器仍存在寻址所需的高电压与普通的驱动电子设备不相容，并非真正黑暗的“关闭状态”对对比度的损害，以及电光特性中的明显迟滞现象。而“均一竖立螺旋(USH)”模式是被认为是继承IPS的替代模式，因与其他提供宽视角的现实模式(例如IPS、VA等)相比甚至可以显示出改善的黑水平。USH模式采用双介晶液晶材料进行挠曲电切换。所谓“双介晶化合物”是指分子中包含两个具有诱导液晶(LC)相行为能力的基团的化合物，且与普通介晶一样，可根据其结构形成许多介晶项。
然而USH模式要求液晶材料具有尽可能小的介电各项异性，具有适当宽范围的向列相、适当的光学各项异性和相当小的旋转粘度。但在实际应用中，这类液晶材料存在向列相或胆甾醇相的温度范围不够宽，响应速度慢、切换角度低等问题。
本发明的目的是提供一种液晶相宽、响应速度快、切换角度高等特性的液晶组合物。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种液晶相宽、响应速度快、切换角度高等特性的液晶组合物。
本发明的另一目的是提供一种液晶显示器件，尤其是USH显示模式的挠曲电器件，其包含具有液晶相宽、响应速度快、切换角度高等特性的液晶组合物。
技术方案：为了实现上述发明目的，本发明提供一种液晶组合物，所述液晶组合物包含：
一种或更多种选自通式I的化合物组成的组
以及
一种或更多种选自通式II的化合物组成的组
其中，
R1和R2相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-12的直链烷基，其中，所述直链烷基中的一个或更多个CH2可以彼此独立地被O替代，且每两个O不彼此相连；
Y1和Y2相同或不同，各自独立地表示F、CN、OCF3、OCF＝CF2、OCF2CF＝CF2或碳原子数为1-12的直链烷基，其中，所述直链烷基中的一个或更多个CH2可以彼此独立地被O代替，且每两个O不彼此相连；
环和相同或不同，各自独立地表示其中，所述中任意一个H可以彼此独立地被F取代；
n表示5、7、9、11或13；
m表示3、5、7、9或11。
在本发明的实施方案中，所述液晶组合物包含一种或更多种选自通式I-1的化合物组成的组：
其中，
R1和R2相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-12的直链烷基；
L1～L10相同或不同，各自独立地表示H或F；
n表示5、7、9、11或13。
在本发明的实施方案中，所述通式II的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
其中，
R1和R2相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-12的直链烷基，其中，所述直链烷基中的一个或更多个CH2可以彼此独立地被O代替，且每两个O不彼此相连；
X1、X2和X3相同或不同，各自独立地表示F、CN、OCF3、OCF＝CF2、OCF2CF＝CF2；
L1～L10相同或不同，各自独立地表示H或F；
m表示3、5、7、9或11。
为了实现上述发明目的，本发明又提供了一种液晶组合物，所述液晶组合物包含：
一种或更多种选自通式I-1的化合物组成的组
一种或更多种选自通式I-2和/或I-3的化合物组成的组
以及
一种或更多种选自通式II-1、II-2和/或II-3的化合物组成的组
以及
其中，
R1和R2相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-12的直链烷基，其中，所述直链烷基中的一个或更多个CH2可以彼此独立地被O代替，且每两个O不彼此相连；
X1、X2和X3相同或不同，各自独立地表示F、CN、OCF3、OCF＝CF2、OCF2CF＝CF2；
L1～L10相同或不同，各自独立地表示H或F；
n表示5、7、9、11或13；
m表示3、5、7、9或11。
在本发明的实施方案中，优选地所述通式I-1的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
优选地所述通式I-2的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
其中，
R1、R2相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-7的直链烷基；
n表示5、7、9或11。
在本发明的实施方案中，优选地所述通式I-3的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
优选地所述通式II-1的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
优选地所述通式II-2的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
优选地所述通式II-3的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
其中，
R1、R2相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-7的直链烷基；
X1、X2和X3相同或不同，各自独立地表示F、CN或OCF3；
n表示5、7、9或11；
m表示3、5、7或9。
在本发明的实施方案中，更优选地所述通式I-1的化合物选自由下列化合物组成的组：以及
其中，
R1、R2相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-5的直链烷基；
n表示5、7、9或11。
在本发明的实施方案中，更优选地所述通式I-2的化合物选自由下列化合物组成的组：以及
更优选地所述通式I-3的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
更优选地所述通式II-1的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
更优选地所述通式II-2的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
更优选地所述通式II-3的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
其中，
R1、R2相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-5的直链烷基；
X1、X2和X3相同或不同，各自独立地表示F、CN或OCF3；
n表示5、7、9或11；
m表示3、5、7或9。
在本发明的实施方案中，最优选地所述通式I-1-a的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
最优选地所述通式I-1-b的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
在本发明的实施方案中，最优选地所述通式I-2-a的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
最优选地所述通式I-2-b的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
最优选地所述通式I-3-b的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
最优选地所述通式I-3-d的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
最优选地所述通式I-3-i的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
最优选地所述通式II-1-a的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
最优选地所述通式II-1-b的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
最优选地所述通式II-2-a的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
最优选地所述通式II-2-b的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
最优选地所述通式II-3-b的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
最优选地所述通式II-3-d的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
最优选地所述通式II-3-e的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
最优选地所述通式II-3-i的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
最优选地所述通式II-3-j的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
最优选地所述通式II-3-k的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
在本发明的实施方案中，所述液晶组合物还包含：一种或更多种通式III的化合物
其中，
R3和R4相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-7的直链烷基，其中，所述直链烷基中的一个或更多个CH2可以彼此独立地被O代替，且每两个O不彼此相连；
环或环相同或不同，各自独立地表示或
p和q相同或不同，各自独立地表示1或2；
o表示5、7、9或11。
在本发明的实施方案中，所述通式III的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
其中，
R3和R4相同或不同，各自独立地表示碳原子数为1-5的直链烷基；
o表示5、7、9或11。
在本发明的实施方案中，优选地所述通式III-1的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
优选地所述通式III-2的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
优选地所述通式III-3的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
优选地所述通式III-4的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
优选地所述通式III-5的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
优选地所述通式III-6的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
优选地所述通式III-7的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
优选地所述通式III-8的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
优选地所述通式III-9的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
优选地所述通式III-10的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
优选地所述通式III-11的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
优选地所述通式III-12的化合物选自由下列化合物组成的组：
以及
作为优选方案，本发明所述的液晶组合物，由下列重量百分含量的化合物组成：
化合物 重量百分含量(％) I-1-b1 10 I-1-a1 8 I-1-a2 7 I-1-b2 8 I-3-b3 9 I-3-i2 5 I-3-d3 17 I-3-d2 12 II-1-b4 10 II-1-b5 10 II-3-e5 4
作为另一优选方案，本发明所述的液晶组合物，由下列重量百分含量的化合物组成：
化合物 重量百分含量(％) I-1-b1 3 I-1-a1 3 I-1-a2 6 I-1-b2 4 I-3-b3 6
I-3-i2 3 I-3-d3 5 I-3-d2 5 I-3-i5 7 II-1-b4 3 II-1-b5 6 II-3-b6 8 II-3-e5 5 II-3-d4 13 III-1-1 8 III-4-1 4 III-5-3 6 III-9-5 5
作为另一优选方案，本发明所述的液晶组合物，由下列重量百分含量的化合物组成：
化合物 重量百分含量(％) I-1-b1 3 I-1-a1 3 I-1-a2 6 I-1-b2 4 I-3-b3 6 I-3-i2 3 I-3-d3 5 I-3-d2 5 I-3-i5 7 II-1-b4 3 II-1-b5 6 II-3-b6 8 II-3-e5 5 II-3-d4 13 III-1-1 8 III-4-1 4 III-5-3 6 III-12-5 5
作为另一优选方案，本发明所述的液晶组合物，由下列重量百分含量的化合物组成：
化合物 重量百分含量(％) II-3-b2 7 II-3-b3 28 II-3-i6 7 II-3-j5 14 II-3-k6 14 I-1-b1 6 I-1-a1 6 II-1-b4 6 II-1-b5 6 I-1-a3 6
本发明的另一个方面是提供一种包含液晶相宽、响应速度快、高切换角度的液晶组合物的液晶显示器件，尤其是USH显示模式的挠曲电器件。
本发明通过大量实验筛选，优选得到本发明的液晶组合物具有液晶相宽、响应速度快、高切换角度等特性，本发明所述的液晶组合物适用于液晶显示器件中，尤其是USH显示模式的挠曲电器件。
在本发明中如无特殊说明，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1所列代码表示，则可表达为：nCGUF，代码中的n表示左端烷基的碳原子数，例如 n为“2”，即表示该烷基为-C2H5；代码中的C代表“环己烷基”，代码中的G代表“2-氟-1,4-亚苯基”，代码中的U代表“2,5-二氟-1,4-亚苯基”，代码中的F代表“氟取代基”。
以下缩写用于说明化合物的液晶相行为：C＝晶体；N＝向列相；I＝各项同性。符号之间的数字以摄氏度(℃)显示相转变温度。
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。
制备并研究下列实施例中给出的液晶组合物。下面显示了各液晶组合物的组成和其性能参数测试结果。
对比例1
表2所列的各化合物及重量百分数来自WO2013004333A1，以此配制成对比例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
实施例1
按表3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3 液晶组合物配方及其测试性能
该组合物液晶相温度范围为63℃，与对比例相比，液晶相范围拓宽了32℃，具有较宽的相变温度，该组合物适用于USH模式。
实施例2
按表4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4 液晶组合物配方及其测试性能
该组合物液晶相温度范围为77℃，与对比例相比，液晶相范围拓宽了46℃，具有较宽的相变温度，该组合物适用于USH模式。
实施例3
按表5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5 液晶组合物配方及其测试性能
该组合物液晶相温度范围为86℃，与对比例相比，液晶相范围拓宽了55℃，具有较宽的相变温度，该组合物适用于USH模式。
实施例4
按表6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6 液晶组合物配方及其测试性能
该组合物液晶相温度范围为67℃，与对比例相比，液晶相范围拓宽了36℃，具有较宽的相变温度，该组合物适用于USH模式。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技 术方案的范围内。