CN101503626B

CN101503626B - 液晶材料及光学补偿弯曲型模式液晶显示器

Info

Publication number: CN101503626B
Application number: CN200910111111A
Authority: CN
Inventors: 林宏洲; 王怜咏; 蔡馨仪; 汤婕茵; 莫启能; 吕绍麟
Original assignee: CPTF Visual Display Fuzhou Ltd; Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2029-02-26
Also published as: CN101503626A

Abstract

本发明涉及一种液晶材料与应用所述液晶材料的光学补偿弯曲型模式液晶显示器，特别是一种具有较低的亮态驱动电压及较快的应答速度的液晶材料与应用所述液晶材料的光学补偿弯曲型模式液晶显示器。所述液晶材料包括一光学补偿弯曲型模式液晶分子以及一具有新型结构的弯曲型分子。所述光学补偿弯曲型模式液晶显示器，包括一主动组件数组基板、一对向基板以及一液晶材料，所述液晶材料包括所述光学补偿弯曲型模式液晶分子以及所述弯曲型分子。所述对向基板具有一对向电极，而液晶材料配置于主动组件数组基板与对向基板之间。

Description

液晶材料及光学补偿弯曲型模式液晶显示器

技术领域

本发明涉及一种液晶材料与应用所述液晶材料的光学补偿弯曲型模式液晶显示器，特别是一种具有较低的亮态驱动电压及较快的应答速度的液晶材料与应用所述液晶材料的光学补偿弯曲型模式液晶显示器。

背景技术

由于液晶显示器具有高画质、高度的空间利用率、低电压操作、无辐射线散射的特性，因此液晶显示器逐渐成为近年来市场上的主流。而且，为符合市场需求，液晶显示器逐渐朝向大尺寸以及广视角的方向发展。

现有技术中，为了能符合广视角的需求，通常采用扭转向列(Twisted Nematic，TN)型液晶显示面板搭配广视角膜、横共平面切换(in-plane switching，IPS)型液晶显示面板、边际场切换(fringe field switching)型液晶显示面板、以及多重区域垂直排列(Multi-domain VerticalAlignment，MVA)型液晶显示面板。因此，液晶显示面板为了能符合广视角的需求，多半是在液晶显示面板上做特殊的设计。但是，在液晶显示面板上做特殊的设计会增加制作的难度以及制作成本。

为了克服上述问题，近年来开发出一种光学补偿弯曲型模式液晶显示器(OpticalCompensated Bend Mode Liquid Crystal Display，OCB Mode LCD)。光学补偿弯曲型模式液晶显示器在进行显示时，其所具有的光学补偿弯曲型模式液晶分子在玻璃基板的上下表面平行排列，而在玻璃基板之间的光学补偿弯曲型模式液晶分子则是在同一平面内弯曲排列而呈现弯曲状态(bend)。此种排列模式，可克服现有技术中在液晶显示器的视角较大处，因受液晶分子倾斜而造成的光学特性变化。因此，光学补偿弯曲型模式液晶显示器具有广视角的优点，且不需在液晶显示面板上做特殊的设计，故可适用一般液晶显示器的制程而不会对制作成本造成负担。

然而，当光学补偿弯曲型模式液晶显示器为关闭状态时(即光学补偿弯曲型模式液晶分子在无电场的状态时)，光学补偿弯曲型模式液晶分子呈伸展状态(splay)，也就是光学补偿弯曲型模式液晶分子皆平行于面板。因此，每次驱动光学补偿弯曲型模式液晶显示器时，需要较长的预置时间或是较高的亮态驱动电压以使光学补偿弯曲型模式液晶分子由伸展状态转换成弯曲状态。也因此，降低光学补偿弯曲型模式液晶分子由伸展状态转换成弯曲状态所需要的预置时间或是亮态驱动电压，已成为目前首要解决的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液晶材料，该液晶材料由伸展状态转换成弯曲状态时所需要的亮态驱动电压较低，且具有较快的应答速度。

本发明的另一目的在于提供一种光学补偿弯曲型模式液晶显示器，该液晶显示器具有较低的亮态驱动电压以及较快的应答速度。

为实现发明目的，本发明提出了一种液晶材料，包括：一光学补偿弯曲型模式液晶分子以及一弯曲型分子。其中，弯曲型分子具有式(1)所表示的结构：

式(1)

而在式(1)中，A代表下列其中一分子式：

其中，L代表氢或氟，而r值为1，2，3，4，5，6，7或8。此外，X代表酯基(COO)，而B则代表下列其中一分子式：

其中，L代表氢或氟，而r值为1，2，3，4，5，6，7或8。此外，C代表烷基(alkyl)、烷氧基(alkoxyl)、烷羰基(alkylcarbonyl)或具有1～12个碳原子的酯化物群(alkoxycarbonyl group)。

为实现另一发明目的，本发明还揭示了一种光学补偿弯曲型模式液晶显示器，包括：一主动组件数组基板、一对向基板以及一液晶材料。其中，对向基板具有一对向电极，而液晶材料配置于主动组件数组基板与对向基板之间。液晶材料包括一光学补偿弯曲型模式液晶分子以及一弯曲型分子。其中，弯曲型分子具有式(1)所表示的结构：

式(1)

其中，A代表下列其中一分子式：

其中，L代表氢或氟，而r值为1，2，3，4，5，6，7或8。另外，C代表烷基(alkyl)、烷氧基(alkoxyl)、烷羰基(alkylcarbonyl)或具有1～12个碳原子的酯化物群(alkoxycarbonyl group)。

所述对向基板更包括一彩色滤光层，而且彩色滤光层配置于对向电极的下方。

所述主动组件数组基板包括多条扫描线、多条数据线、多个薄膜晶体管以及多个画素电极。其中，各薄膜晶体管分别与其中一扫描线以及一数据线电性连接。各画素电极则分别与其中一薄膜晶体管电性连接。

同时适用于上述的液晶材料以及光学补偿弯曲型模式液晶显示器的弯曲型分子结构具有下列式(2)～式(6)所表示之结构至少其中之一：

弯曲型分子与光学补偿弯曲型模式液晶分子的重量比例介于0.01％～5％之间。

弯曲型分子与光学补偿弯曲型模式液晶分子的重量比例为0.5％。

综上所述，本发明的液晶材料的弯曲型分子可有效降低液晶材料的亮态驱动电压，并且还可提高液晶材料的应答速度。

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1为本发明一实施例的光学补偿弯曲型模式液晶显示器的剖面图。

图2为图1中主动组件数组基板的上视图。

具体实施方式

本发明提出一种液晶材料以及一种应用前述液晶材料的光学补偿弯曲型模式液晶显示器，其中液晶材料包括光学补偿弯曲型模式液晶分子以及弯曲型分子。当此种液晶材料应用在光学补偿弯曲型模式液晶显示器时，弯曲型分子可以有助于此种液晶材料具有较低的亮态驱动电压以及较快的应答速度。

本发明一实施例的液晶材料包括一光学补偿弯曲型模式液晶分子以及一弯曲型分子。其中，弯曲型分子具有式(1)所表示的结构：

式(1)

而在式(1)中，A代表下列其中一分子式：

其中，L代表氢或氟，而r值为1，2，3，4，5，6，7或8。X代表酯基(COO)，且X可接在A的1，3位置，以使得弯曲型分子具有弯曲的分子结构。B代表下列其中一分子式：

其中，L代表氢或氟，而r值为1，2，3，4，5，6，7或8。C则代表烷基(alkyl)、烷氧基(alkoxyl)、烷羰基(alkylcarbonyl)或具有1～12个碳原子的酯化物群(alkoxycarbonyl group)。

具体而言，弯曲型分子结构例如为下列式(2)～式(6)所表示之结构至少其中之一：

然本发明不限于此，亦即本发明的弯曲型分子还可以是其它具有式(1)所表示的结构的弯曲型分子。

弯曲型分子与光学补偿弯曲型模式液晶分子的重量比例可以是介于0.01％～5％之间，然本发明不限于此。在一较佳实施例中，弯曲型分子与光学补偿弯曲型模式液晶分子的重量比例为0.5％。

以下介绍将本发明的弯曲型分子与光学补偿弯曲型模式液晶分子以不同重量百分比混合成本发明的液晶材料时，液晶材料所具有的亮态驱动电压以及应答速度。

于本实施例中，是将式(2)、式(3)、式(4)、式(5)或式(6)的弯曲型分子以0wt％、0.1wt％、0.5wt％、1wt％或5wt％五种不同的比例与光学补偿弯曲型模式液晶分子(例如采用ZCE-5096液晶分子，默克公司所生产)混合以形成液晶材料。接着，将液晶材料注入具有配向层的液晶盒(美相公司，液晶盒间距为4.25μm)中。然后，对液晶盒交替施加正负10伏特的电压，使液晶盒中的液晶材料保持在弯曲状态约3分钟。之后，逐渐降低施加于液晶盒的电压，并记录施加于液晶盒的电压与相对应的液晶盒的光穿透度，当液晶盒的光穿透度达最大时，此时施加于液晶盒的电压即为亮态驱动电压，而实验结果如表1所示。表1列示出式(2)、式(3)、式(4)、式(5)以及式(6)的弯曲型分子以0wt％、0.1wt％、0.5wt％、1wt％或5wt％五种不同的比例与光学补偿弯曲型模式液晶分子混合而形成的液晶材料的亮态驱动电压。

表1

在此，更以相同的条件测得单纯的光学补偿弯曲型模式液晶分子的亮态驱动电压为1.9伏特。由表1可知，混合式(2)、式(3)、式(4)、式(5)或式(6)的弯曲型分子与光学补偿弯曲型模式液晶分子所形成的液晶材料的亮态驱动电压都小于1.9伏特，因而将光学补偿弯曲型模式液晶分子混入了弯曲型分子之后，其亮态驱动电压确实变小了。如此，可证明本发明的液晶材料的弯曲型分子可有效降低液晶材料的亮态驱动电压。

另外，于本实施例中，还量测液晶材料的应答时间。也就是对液晶材料持续施加一第一正负电压，使液晶材料的穿透度为最小值。然后，对液晶材料施加一第二正负电压，而使液晶材料的穿透度由最小值转变成最大值。然后，再次对液晶材料施加第一正负电压，使得液晶材料的穿透率由最大值转变为最小值。前述液晶材料穿透度由最小值转变成最大值，以及由最大值转变为最小值的过程所需的总时间即为应答时间。表2列示出式(2)、式(3)、式(4)、式(5)或式(6)的弯曲型分子以0.1wt％、0.5wt％、1wt％或5wt％四种不同的比例与光学补偿弯曲型模式液晶分子混合而形成的液晶材料的应答时间。

表2

在此，也以相同的条件测得单纯的光学补偿弯曲型模式液晶分子的应答时间为4.57毫秒。由表2可知，混合式(2)、式(3)、式(4)、式(5)或式(6)的弯曲型分子与光学补偿弯曲型模式液晶分子所形成的液晶材料的应答时间皆低于4.57秒，因而加入了弯曲型分子的光学补偿弯曲型模式液晶分子的应答时间确实缩短了。也就是，本发明的液晶材料的应答速度较光学补偿弯曲型模式液晶分子的应答速度快。如此，可证明本发明的液晶材料的弯曲型分子可有效提升液晶材料的应答速度。

承上所述，本发明的液晶材料的弯曲型分子可有效降低液晶材料的亮态驱动电压且提升液晶材料的应答速度。

图1为本发明一实施例的光学补偿弯曲型模式液晶显示器的剖面图，而图2为图1中主动组件数组基板的上视图。请参照图1，光学补偿弯曲型模式液晶显示器100包括一主动组件数组基板110、一对向基板120以及一液晶材料130。其中，对向基板120具有一对向电极122。液晶材料130配置于主动组件数组基板110与对向基板120之间。值得注意的是，液晶材料130与前述液晶材料相同。

此外，请同时参照图1与图2，主动组件数组基板110包括多条扫描线112与多条数据线114、多个薄膜晶体管116以及多个画素电极118。薄膜晶体管116与其中一扫描线112以及其中一数据线114电性连接。画素电极118与其中一薄膜晶体管116电性连接，且画素电极118与此一薄膜晶体管116可构成一画素单元P。此外，可配置一芯片210于主动组件数组基板110上，且芯片210可与扫描线112与数据线114电性连接。如此，可藉由芯片210控制主动组件数组基板110的画素电极118，使画素电极118具有一电压。同时，也对对向基板120的对向电极122通电，使对向电极122具有另一电压，进而可在主动组件数组基板110与对向基板120之间形成一电场(也就是对液晶材料130施加一电压)，以控制液晶材料130。

另外，对向基板120还可包括一彩色滤光层124。其中，彩色滤光层124配置于对向电极122下方。此外，对向基板120更可包括一保护层126，且保护层126位于彩色滤光层124与对向电极122之间。

于其它实施例中，上述彩色滤光层124并非一定在设置于对向基板120上，其亦可以设置在主动组件数组基板110上，且彩色滤光层124可位于画素单元P的上方或下方。

于其它实施例中，光学补偿弯曲型模式液晶显示器还可包括一背光模块(未绘示)，并配置于主动组件数组基板110或是对向基板120的一侧。

承上所述，由于本发明的光学补偿弯曲型模式液晶显示器100的液晶材料130与前述的液晶材料相同，因此，光学补偿弯曲型模式液晶显示器100的亮态驱动电压较低且应答速度较快。如此一来，光学补偿弯曲型模式液晶显示器100由于所需的亮态驱动电压较低，因此光学补偿弯曲型模式液晶显示器100的电子组件(如：薄膜晶体管116、芯片210等)将不易在驱动时因承受高电压而损坏，故可延长光学补偿弯曲型模式液晶显示器100的电子组件的使用寿命。另外，由于光学补偿弯曲型模式液晶显示器100的应答速度较快，因此当光学补偿弯曲型模式液晶显示器100显示动态画面时，不易有残影等因应答速度偏慢而产生的问题。

综上所述，本发明的液晶材料的弯曲型分子可有效降低液晶材料的亮态驱动电压，并且还可提高液晶材料的应答速度。而当本发明的液晶材料应用在光学补偿弯曲型模式液晶显示器中时，也具有相同的优点。如此一来，光学补偿弯曲型模式液晶显示器由于所需的亮态驱动电压较低，因此光学补偿弯曲型模式液晶显示器的电子组件将不易在驱动时因承受高电压而损坏，故可延长光学补偿弯曲型模式液晶显示器的电子组件的使用寿命。另外，由于光学补偿弯曲型模式液晶显示器的应答速度较快，因此当光学补偿弯曲型模式液晶显示器显示动态画面时，不易有残影等因应答速度偏慢而产生的问题。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。