專利名稱：：液晶材料組合及含該組合的液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種可用于液晶顯示裝置(liquidcrystaldisplay,LCD)的液晶材料組合。特定言之，關(guān)于一種可用于高分子輔助配向(polymersustainedalignment,PSA)LCD的液晶材料組合。
背景技術(shù)：
：在各種顯示裝置中，LCD可說是技術(shù)最純熟且最普及化的顯示裝置，與傳統(tǒng)陰極射線管顯示器(cathoderaytubedisplay,CRTdisplay)相比，其具有重量輕、省電、可攜帶及無輻射等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛地應(yīng)用于手機(jī)、數(shù)字相機(jī)、筆記型計(jì)算機(jī)及桌上型顯示器等3C產(chǎn)品中。組裝LCD時(shí)，液晶材料為一不可獲缺的必要材料，其性質(zhì)對LCD的性能表現(xiàn)有關(guān)鍵性的影響。一般而言，就介電異向性(dielectricanisotropy，A￡)而言，液晶材料可分為正型液晶(即AOO)及負(fù)型液晶(即厶￡<0)兩種。其中，正型液晶一般用于平行配向(parallelalignment,PA)模式的LCD,而負(fù)型液晶則用于垂直配向(verticalalignment,VA)模式的LCD。于此，為提高LCD的性能表現(xiàn)，業(yè)界提出輔助液晶配向的技術(shù)，使液晶分子產(chǎn)生一預(yù)傾角，以組裝具有快速應(yīng)答及高對比度等優(yōu)點(diǎn)的LCD。其中一種輔助液晶配向技術(shù)添加一可聚合單體于液晶材料中，該單體在經(jīng)過聚合作用后，可使液晶分子產(chǎn)生一預(yù)傾角，進(jìn)而達(dá)到輔助液晶配向的效果并提高其光學(xué)表現(xiàn)。使用此種摻有可聚合單體的液晶材料的LCD,—般稱為高分子輔助配向(polymersustainedalignment,PSA)LCD。然而，隨著LCD畫素結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜，例如多象限像素結(jié)構(gòu)(multi-domainpixelstructure)的發(fā)展，使LCD(特別是PSA-LCD)面臨到液晶穿透度降低的問題。概言之，因多象限像素結(jié)構(gòu)的發(fā)展，使得在相同驅(qū)動(dòng)電壓下的等效電場(effectiveelectricalfield)越來越小，此在其它條件維持相同時(shí)，將致使液晶的穿透率越趨下降，進(jìn)而影響LCD的光學(xué)表現(xiàn)。針對前述問題，本案發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)由選用具特定參數(shù)條件的液晶，配合可聚合單體的使用，可提供合宜的液晶材料組合，該組合使用于LCD時(shí)，可展現(xiàn)所欲的穿透率。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種液晶材料組合，選用具特定參數(shù)條件的液晶，配合可聚合單體的使用，改善LCD的穿透率。本發(fā)明的另一目的在于提供一種包含上述液晶材料組合的液晶顯示裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種液晶材料組合，包含一液晶及一可聚合單體，其中該液晶具有下列性質(zhì)-(i)-2.5至-5的介電異向性(dielectricanisotropy，A￡);(ii)Uxl(T11牛頓至L6xl0'11牛頓的擴(kuò)張彈性系數(shù)(splayelasticconstant,Ku);(iii)1.1x10—11牛頓至1.6x10—11牛頓的彎曲彈性系數(shù)(bendelasticconstant,K33);以及(iv)Kn(牛頓)及K33(牛頓)符合下式>+K，<1.28xlO-12|10xA￡|。而且，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種液晶顯示裝置，包含一第一基板；一第二基板；以及一如上所述的液晶材料組合，密封于該第一基板與該第二基板之間。本發(fā)明通過選用具合宜Ku、K33、及As的液晶，有效的改善了LCD的穿透率。在參閱附圖及隨后描述的實(shí)施方式后，本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)可輕易了解本發(fā)明的基本精神及其它發(fā)明目的，以及本發(fā)明所采用的技術(shù)手段與較佳實(shí)施態(tài)樣。圖1為在一完全相同的液晶顯示裝置結(jié)構(gòu)條件下，改變液晶材料的參數(shù)，比較穿透率隨驅(qū)動(dòng)電壓變化的情形；圖2繪示根據(jù)本發(fā)明液晶顯示裝置的第一種實(shí)施態(tài)樣的示意圖；圖3繪示根據(jù)本發(fā)明液晶顯示裝置的第二種實(shí)施態(tài)樣的示意圖；圖4繪示根據(jù)本發(fā)明液晶顯示裝置的第三種實(shí)施態(tài)樣的示意圖；以及圖5繪示根據(jù)本發(fā)明液晶顯示裝置的第四種實(shí)施態(tài)樣的示意圖。其中，附圖標(biāo)記11:液晶13:可聚合單體20,30，40，50:液晶顯示裝置23:單元間隙27:配向結(jié)構(gòu)29:配向膜211:第一基板213:第二基板251:第一電極253:第二電極具體實(shí)施方式經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，不論所用液晶材料的參數(shù)為何，在驅(qū)動(dòng)電壓增加至一定程度之后(大約10伏特)，所呈現(xiàn)的穿透率開始達(dá)到飽和。然而，如前所述，由于目前面板實(shí)際應(yīng)用上的限制，可采用的驅(qū)動(dòng)電壓往往無法大到足夠使液晶達(dá)到飽合的穿透率。前述現(xiàn)象可由圖1的穿透率對驅(qū)動(dòng)電壓的曲線圖獲得進(jìn)一步的解釋。在相同象素結(jié)構(gòu)與量測方式的條件下，分別對具有不同Kn、K33及Ae性質(zhì)組合的液晶材料LC1(Ku二K3產(chǎn)1.33xlO-u牛頓，二-3.5)及LC2(Ku=K33=1.33xlO—"牛頓，Ae=-3.1)進(jìn)行測試，可發(fā)現(xiàn)兩液晶材料的穿透率隨電壓上升的比例明顯不同。其中，以常用的驅(qū)動(dòng)電壓7.5伏特而言，LC2在此一相同驅(qū)動(dòng)電壓下所呈現(xiàn)的穿透率明顯較液晶材料LC1者為高。經(jīng)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，于相同驅(qū)動(dòng)電壓下，影響液晶材料穿透率的關(guān)鍵參數(shù)乃其K、K33及A"因此，本發(fā)明系提供一種液晶材料組合，包含一液晶及一可聚合單體，其中該液晶具有特定的性質(zhì)。特定言之，本發(fā)明液晶材料組合所含的液晶，其參數(shù)Ku、K33及AS符合以F條件(i)As為-2.5至-5:(ii)K為l.lxl(T11牛頓至1.6xl(T11牛頓；(iii)&3為LlxlO-u牛頓至1.6x10—11牛頓；以及(iv)△、K(牛頓)及&3(牛頓)三者的關(guān)系符合下式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>根據(jù)本發(fā)明，任何具有上述性質(zhì)的液晶可配合可聚合單體，應(yīng)用于LCD中以提供合宜穿透率，并無任何特殊的限制。舉例言之(但不以此為限)，本發(fā)明組合所含的液晶可選自由具下式(III)、(IV)、(V)或(VI)的化合物所組成的群組<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>g巾R1、R2、R3、W及R"系獨(dú)立為具有1至12個(gè)碳原子的垸基，其1或2個(gè)不相鄰的CH2基團(tuán)可經(jīng)-O-、-CH-CH-、-CO-、-OCO-、或-COO-置換且氧原子不彼此直接鍵結(jié)；R5為具有2至8個(gè)碳原子的烯基;d為0或1;除液晶之外，本發(fā)明液晶材料組合也包含一可聚合單體。可聚合單體的用量，本領(lǐng)域技術(shù)人員可依所需選用。一般而言，以液晶的重量計(jì)，可聚合單體的用量為0.01重量％至5重量％。一般于本發(fā)明組合中所采用的可聚合單體包含可光聚合單體、可熱聚合單體、或前述組合。舉例言之(但不以此為限)，該可聚合單體可選自由具下式(I)或(II)的化合物所組成的群組<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>(II)Pi獨(dú)立為一可聚合基團(tuán)，例如丙烯酸基(acrylate)或甲基丙烯酸基(methacrylate)5Sp,獨(dú)立為一間隔基團(tuán)(spacergroup)，例如一包含至少一個(gè)碳的直碳鏈；Xi獨(dú)立為-O陽、-S-、-OCH2-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-NR-、-NR-CO-、-OCH2-、-SCH2-、-CH2S-、-CH=CH-COO-、-OCC-CH=CH-、或一單鍵；L獨(dú)立為氟、氯、氰基、或具有1至7個(gè)碳原子的垸基、烷羰基、烷氧羰基或垸羰氧基，且m不小于l;當(dāng)L為具有1至7個(gè)碳原子的烷基、烷羰基、烷氧基羰基或烷羰氧基時(shí)，其中一或多個(gè)氫原子可經(jīng)氟原子或氯原子置換；R獨(dú)立為-H、-F、-Cl、-CN、-SCN、-SF5H、-N02、具有1至12個(gè)碳原子的單鏈或支鏈烷基、或-XrSp2-P2;其中乂2獨(dú)立為-0-、-S-、-OCH2-、-CO-、-COO-、-OCO陽、-CO-NR-、-NR-CO-、-SCH2-、-CH2S-、-CH=CH-COO-、-OOC-CHK:H-、或一單鍵；Sp2獨(dú)立為一間隔基團(tuán)(spacergroup)，例如一包含至少一個(gè)碳的直碳鏈。于本發(fā)明液晶材料組合的一較佳實(shí)施態(tài)樣中，所用液晶的參數(shù)Ku、K33及As符合以下條件(i)Ae為-3至畫5;(ii)Ku為l.lxlO-u牛頓至1.55xl0-n牛頓；(iii)&3為1.1xl(T"牛頓至1.55xl(T"牛頓；以及(iv)Ku(牛頓)及K33(牛頓)三者的關(guān)符合下式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>于本發(fā)明液晶材料組合的另一較佳實(shí)施態(tài)樣中，所采用液晶的參數(shù)Ku、K33及Ae符合以下條件(i)As為-3至-5;(ii)Ktl為1.37x10—11牛頓至1.6xl(T11牛頓；(iii)&3為1.37xl0—u牛頓至1.6xl0-"牛頓；以及(iv)As、Ku(牛頓)及K33(牛頓)三者的關(guān)符合下式5+、<L28xl0-12|10xAs|。如上所述，本發(fā)明透過具特定參數(shù)(As、Kn及Kn)組合的液晶的選用，可提供合宜的液晶材料組合，其應(yīng)用于LCD時(shí)，可提高LCD的光學(xué)表現(xiàn)?；诖耍景l(fā)明也關(guān)于一種液晶顯示裝置，尤其是高分子輔助配向(polymersustainedalignment,PSA)液晶顯示裝置。以下將配合后附附圖以進(jìn)一步說明本發(fā)明液晶顯示裝置，其中，相同代號所代表的意義均相同。首先參考圖2，其為一種根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的液晶顯示裝置20，其具有一第一基板211、一第二基板213、及密封于兩者間的液晶材料組合(包含液晶11及可聚合單體13)。同時(shí)，在第一基板211及第二基板213彼此相對的表面上分別具有一第一電極251及一第二電極253，用以提供使液晶13轉(zhuǎn)向的電場。于圖2中，該第一電極251上可具有一配向結(jié)構(gòu)27，用以輔助液晶11的配向。須說明者，配向結(jié)構(gòu)27除可設(shè)置于第一電極251上之外，也可視需要位于第二電極253上，或同時(shí)設(shè)置于第一電極251及第二電極253上；且其配置數(shù)目也無特定的限制，端視面板條件與所欲質(zhì)量而視需要調(diào)整。此外，配向結(jié)構(gòu)27可呈任何合適的形狀，例如以其剖面觀之，可為一梯形、三角形、或椎狀等。其中，配向結(jié)構(gòu)27為三角形及椎狀的態(tài)樣可分別參見圖4及圖5所示的液晶顯示裝置40及50。當(dāng)然，本發(fā)明也不排除未使用配向結(jié)構(gòu)27的情況。續(xù)參圖2，由液晶11及可聚合單體13所組成的液晶材料組合密封于第一基板211與第二基板211之間，該兩基板之間相隔一預(yù)定的距離，即單元間隙(cellgap)23。一般而言，單元間隙23的大小在2.5微米至10微米的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明，可視情況設(shè)置一配向膜以輔助液晶的配向，如圖3所示。于圖3中，液晶顯示裝置30除包含第一基板21K第二基板213、密封于兩者間的液晶材料組合(包含液晶11及可聚合單體13)、第一電極251、以及第二電極253以外，另包含一配向膜29。于此，視實(shí)際需要，配向膜29也可與圖2中的配向結(jié)構(gòu)27共同存在于液晶顯示面板中。此夕卜，配向膜29可視情況位于第一電極251及/或第二電極253上。一通常采用的配向膜材料為聚亞酰胺(polyamide，PI)。為使本領(lǐng)域技術(shù)人員可更清楚地了解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與技術(shù)特征，茲提供以下例子作進(jìn)一步的說明。例1選用液晶材料1至5，進(jìn)行用于垂直配向模式LCD的穿透率的仿真，觀察擴(kuò)張彈性系數(shù)(K)、扭轉(zhuǎn)彈性系數(shù)(K22)、彎曲彈性系數(shù)(K33)、介電異向性(AO及黏滯系數(shù)(Y)等參數(shù)對穿透性的影響，結(jié)果如表l所示。表1.<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>由表l結(jié)果顯示，相較于K22與Y，K、K33及AS較為能反映液晶材料穿透率的關(guān)鍵參數(shù)。詳言之，由液晶1與液晶5的結(jié)果可知，當(dāng)Ku及K33、Y以及Ae為定值時(shí)，具不同K22的液晶l與液晶5(K22分別為0.8及0.5)于穿透率上(7伏特下的穿透率(％)分別為24.1及24.0;4.2伏特下的穿透率(％)均為18.1)的表現(xiàn)并無實(shí)質(zhì)上的差異。而由液晶3與液晶4的結(jié)果可知，當(dāng)Kn及K^K22以及Af為定值時(shí)，具不同y的液晶3與液晶4q分別為O.ll及0.14)于穿透率上(7伏特下的穿透率(％)分別為24.1及24.0;4.2伏特下的穿透率(％)均為21.6)的表現(xiàn)并無實(shí)質(zhì)上的差異。相對于此，根據(jù)液晶l與液晶2的比較說明，若Kn、Y以及Ae為定值時(shí)，在低驅(qū)動(dòng)電壓(舉例為4.2伏特)下，具不同Ku及K33值的液晶1與液晶2，其穿透率(％)有明顯差別，分別為18.1以及24.6，液晶2在穿透度方面的表現(xiàn)較佳。另外，根據(jù)液晶1與液晶3的比較說明，若Kn及K^K22以及Y為定值時(shí)，在低驅(qū)動(dòng)電壓(舉例為4.2伏特)下，不同As值的液晶i與液晶3(分別為-3以及-3.5)的穿透率(％)具實(shí)質(zhì)上差異，分別為18.1以及21.6，液晶3在穿透度方面的表現(xiàn)較佳。由例1可知，當(dāng)固定液晶參數(shù)K22、Y以及As時(shí)，液晶參數(shù)Ku及K33會(huì)影響液晶在穿透率上的表現(xiàn)；而當(dāng)固定液晶參數(shù)Ku及K33、K22以及Y時(shí)，液晶參數(shù)As會(huì)影響液晶在穿透率上的表現(xiàn)。例2對具如圖3所示結(jié)構(gòu)的LCD進(jìn)行試驗(yàn)，其針對液晶11做變化，其余組件條件不變。若液晶11采用液晶1,而液晶1的參數(shù)為A￡=-3、Ku=1.52xl0—11牛頓、及K33-1.55xlO—u牛頓，之后使用一穿透率測量儀對所組裝的LCD進(jìn)行光學(xué)量測，則所得結(jié)果如表2(液晶l)所示。若液晶11采用液晶2，而液晶2的參數(shù)為=-3、Ku=1.37xl0—11牛頓、及K3產(chǎn)1.41xl0—u牛頓，之后使用一穿透率測量儀對所組裝的LCD進(jìn)行光學(xué)量測，則所得結(jié)果如表2(液晶2)所示。若液晶11采用液晶3，而液晶3的參數(shù)為=-3.5、K=1.52xlO—11牛頓、及K33二1.5xlO—"牛頓，使用一穿透率測量儀對所組裝的LCD進(jìn)行光學(xué)量測，則所得結(jié)果如表2(液晶3)所示。表2:<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>如表2所示，根據(jù)液晶1以及液晶2的比較，當(dāng)固定As時(shí)，參數(shù)Ku、K33分別為13.7以及14.1的液晶2比參數(shù)Ku、&33分別為15.2以及15.5的液晶1具有更佳的穿透率(％)表現(xiàn)，液晶2的穿透率(％)為3.9，但液晶1的穿透率(％)為3.7。根據(jù)液晶1以及液晶3的比較，當(dāng)固定Kn時(shí)，參數(shù)As、&33分別為-3.5以及15的液晶3比參數(shù)A、&3分別為-3以及15.5的液晶1具有更佳的穿透率(％)表現(xiàn)，液晶3的穿透率(％)為4.4，但液晶1的穿透率(％)為3.7。由例2可知，通過選用具合宜Kn、K33、及As的液晶，可有效改善LCD的穿透率。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1、一種液晶材料組合，包含一液晶及一可聚合單體，其中該液晶具有下列性質(zhì)(i)-2.5至-5的介電異向性Δε；(ii)1.1×10-11牛頓至1.6×10-11牛頓的擴(kuò)張彈性系數(shù)K11；(iii)1.1×10-11牛頓至1.6×10-11牛頓的彎曲彈性系數(shù)K33；以及(iv)Δε、K11及K33符合下式<math-cwu><![CDATA[<math><mrow><mfrac><mrow><msub><mi>K</mi><mn>11</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>K</mi><mn>33</mn></msub></mrow><mrow><mo>|</mo><mn>10</mn><mo>&times;</mo><mi>&Delta;&epsiv;</mi><mo>|</mo></mrow></mfrac><mo>&lt;</mo><mn>1.28</mn><mo>&times;</mo><msup><mn>10</mn><mrow><mo>-</mo><mn>12</mn></mrow></msup><mo>.</mo></mrow></math>]]></math-cwu><!--imgid="icf0001"file="A2007101637040002C1.gif"wi="269"he="57"img-content="drawing"img-format="tif"/-->2、根據(jù)權(quán)利要求1的液晶材料組合，其特征在于，該可聚合單體包括可光聚合單體、可熱聚合單體、或前述的組合。3、根據(jù)權(quán)利要求1的液晶材料組合，其特征在于，以液晶的重量計(jì)，該可聚合單體的用量的重量百分比為0.01%至5%。4、根據(jù)權(quán)利要求1的液晶材料組合，其特征在于，As為-3至-3.5且K及K，獨(dú)立為Uxl(T"牛頓至1.55x10—n牛頓。5、根據(jù)權(quán)利要求1的液晶材料組合，其特征在于，6、根據(jù)權(quán)利要求1的液晶材料組合，其特征在于，至1.6xl0-u牛頓。7、根據(jù)權(quán)利要求1的液晶材料組合，其特征在于，&33為1.37xlO—"牛頓至1.6xl(T"牛頓。8、一種液晶顯示裝置，其特征在于，包含一第一基板；一第二基板；以及一根據(jù)權(quán)利要求1的液晶材料組合，密封于該第As為誦3.0至-5。Ku為137x10—11牛頓間。9、根據(jù)權(quán)利要求8的液晶顯示裝置，其特征在于，基板間的預(yù)定單元間隙為2.5微米至10微米。10、根據(jù)權(quán)利要求8的液晶顯示裝置，其特征在于，液晶顯示裝置。-基板與該第二基板之該第一基板與該第二其一高分子輔助配向全文摘要本發(fā)明公開了一種液晶材料組合，包含一液晶(11)及一可聚合單體(13)，其中該液晶具有下列性質(zhì)(i)-2.5至-5的介電異向性Δε；(ii)1.1×10^-11牛頓至1.6×10^-11牛頓的擴(kuò)張彈性系數(shù)K₁₁；(iii)1.1×10^-11牛頓至1.6×10^-11牛頓的彎曲彈性系數(shù)；以及(iv)Δε、K₁₁(牛頓)及K₃₃(牛頓)符合上式；本發(fā)明液晶材料組合可應(yīng)用于液晶顯示裝置LCD，提供一具良好穿透率的LCD。文檔編號G02F1/133GK101131510SQ20071016370公開日2008年2月27日申請日期2007年10月11日優(yōu)先權(quán)日2007年10月11日發(fā)明者白家瑄,蘇振嘉,鄭德勝,陳昭遠(yuǎn)申請人:友達(dá)光電股份有限公司