CN101916012A - 显示面板 - Google Patents
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Abstract
一种显示面板,其包括第一基板、第二基板、位于第一基板与第二基板之间的液晶材料以及配置在第一基板与第二基板至少其中之一上的配向膜。特别是,所述液晶材料包括10~90wt%的非极性液晶化合物以及10~90wt%的极性液晶化合物,非极性液晶化合物的介电常数异向性(Δε)为-1≤Δε≤1,极性液晶化合物的介电常数异向性(Δε)为Δε≥1,且非极性液晶化合物与极性液晶化合物的加总为100wt%。另外,配向膜含有聚醯胺酸或此聚醯胺酸的脱水死循环体的至少其中之一,且聚醯胺酸是由二胺成分及四羧酸二酸酐反应而得的。
Description
【技术领域】
本发明是有关于一种显示面板,且特别是有关于一种液晶显示面板。
【背景技术】
近来,为了使液晶显示面板达到省电与较低的消耗功率,业界大多将驱动组件设定在较低的帧频率(Frame Frequency)与灰阶显示的功能。然而,此时由于存在于液晶显示面板中的带电离子具有足够的运动时间形成内部电场,内部电场使得液晶分子的排列方向有所改变而对液晶显示面板造成了显示品质的问题,这些问题包括:电压保持率(Voltage Holding Ratio,VHR)、临界电压值(Threshold Voltage)以及影像残留(Image-Retention Effect)等。
通常,对于低电压(低于3伏特)驱动的液晶显示面板而言,其液晶材料通常会大量使用具有高介电常数异向性(Δε)或者是高极性的液晶化合物,以达到低电压以及高应答速度的要求。但是,这样的液晶材料与传统的配向膜搭配却往往会造成显示面板的信赖度下降。
【发明内容】
本发明提供一种显示面板,其液晶材料以及配向膜材料的组合可以解决传统低电压驱动的液晶显示面板存在的信赖度不足的问题。
本发明提出一种显示面板,包括第一基板、第二基板、位于第一基板与第二基板之间的液晶材料以及配置在第一基板与第二基板至少其中之一上的配向膜。特别是,所述液晶材料包括10~90wt%的非极性液晶化合物以及10~90wt%的极性液晶化合物,非极性液晶化合物的介电常数异向性(Δε)为-1≤Δε≤1,极性液晶化合物的介电常数异向性(Δε)为Δε≥1,且非极性液晶化合物与极性液晶化合物的加总为100wt%。特别是,上述非极性液晶化合物以及极性液晶化合物各自选自如式(1)所示的化合物:
其中R1为经取代或未经取代的具有1至15个碳的烷基或具有2至15个碳的烯基(alkenyl)。
A1、A2及A3各自代表:
(i)经取代或未经取代的1,4-伸环己烯基(trans-1,4-cyclohexenyl)、1,4-伸环己基(trans-1,4-cyclohexyl)或1,4-伸苯基(1,4-phenyl);或
(ii)选自六氢吡啶-1,4-二基(piperidine-1,4-diyl)、1,4-双环[2.2]伸辛基(1,4-bicyclo[2.2.2]octylene)、萘-2,6-二基(naphthaline-2,6-diyl)、十氢化萘-2,6-二基(decahydronaphthaline-2,6-diyl)、1,2,3,4-四氢萘-二基(1,2,3,4-tetrahydronaphthaline-2,6-diyl)、菲-2,7-二基和芴-2,7-二基(phenanthrene-2,7-diyl、fluorene-2,7-diyl)的基团其中之一。
A4代表以下其中之一:
x、y和z各自代表0、1或2。
Z1、Z2和Z3分别独立地为-CO-O-、-O-CO-、-CF2O-、OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-(CH2)3O-、-O(CH2)3-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-C2F4-、-CH2CF2-、-CF2CH2-、-CF=CF-、-CH=CH-、-C≡-C、-CH=CHCH2CH2-、-CH2CH=CHCH2-、-CH2CH2CH=CH-、-CH=CHCH=CH-、-CH=CHCH2O-、-OCH2CH=CH-、-(CH2)2COO-、-OCO(CH2)2-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH=CHC≡C-、-C≡C-CH=CH-或单键,所述单键表示环与环之间是直接连接(即环与环之间的连接是不包含C原子)。
X1是F、Cl、CN、SF5、NCS、卤化或未经取代的具有1至8个碳原子的烷基或具有2至8个碳原子的烯基。
a、b和c分别独立地为0、1或2,且a+b+c≤3。
另外,配向膜含有聚醯胺酸(polyamic acid)或聚醯胺酸的脱水死循环体(cyclodehydration of the polyamic acid)的至少其中之一,所述聚醯胺酸是由二胺成分(diamine compound)及四羧酸二酸酐成分(tetracarboxylic acid dianhyhydirde compound)反应而得的,所述二胺成分如式(2)所示:
其中X2、X3分别独立地为-NH2、具有1至12个碳的烷基或具有2至12个碳的烯基。
A5、A6各自代表以下其中之一:
R2~R6为氢或NH2基团,且至少其中之一为NH2基团,且m、n、z分别表示0、1或2。基于以上所述,由于本发明采用特殊的液晶材料并且搭配特殊的配向膜材料,因此可以提高低电压驱动的液晶显示面板的信赖度。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合所附图式作详细说明如下。
【附图说明】
图1是根据本发明一实施例的显示面板的剖面示意图。
图2是根据本发明一实施例的Vrdc测试结果图。
图3是根据本发明一实施例的残影测试结果图。
【主要组件符号说明】
102:第一基板
104:第二基板
106:液晶材料
108a,108b:配向膜
【具体实施方式】
图1是根据本发明一实施例的显示面板的剖面示意图。请参照图1,本实施例的显示面板包括第一基板102、第二基板104、位于第一基板102与第二基板104之间的液晶材料106以及配置在第一基板102与第二基板104上的配向膜108a、108b。上述的第一基板102例如是画素数组基板,其包括设置在空白基板上的多条扫描线、多条数据线、多个主动组件以及多个画素电极。第二基板104例如是彩色滤光基板,其包括设置在空白基板上的彩色滤光数组、遮光图案层以及电极层。第二基板104也可以单纯是对向基板,其包括空白基板以及电极层,或者是单纯为空白基板。
本实施例是以在第一基板102与第二基板104上各自设置配向膜108a、108b为例来说明。但本发明不限于此。根据其它实施例,亦可以仅在第一基板102上设置配向膜108a或者是仅在第二基板104上设置配向膜108b。
以下将详细说明本发明的显示面板内的液晶材料106的组成以及配向膜108a/108b的成分。为了提高低电压(低于3伏特)驱动的液晶显示面板的信赖度,本发明提供了数种特殊液晶材料与配向膜的组合的实施例。
液晶材料
本发明的液晶材料包括10~90wt%的非极性液晶化合物以及10~90wt%的极性液晶化合物,其中非极性液晶化合物与极性液晶化合物的加总为100wt%。较佳的是,上述的液晶材料106包括10~50wt%的非极性液晶化合物以及50~90wt%的极性液晶化合物。更佳的是,上述的液晶材料106包括15~35wt%的非极性液晶化合物以及65~85wt%的极性液晶化合物。
非极性液晶化合物的介电常数异向性(Δε)为-1≤Δε≤1。另外,极性液晶化合物的介电常数异向性(Δε)为Δε≥1,较佳的是,极性液晶化合物的介电常数异向性(Δε)为1≤Δε≤25。
而上述的非极性液晶化合物以及极性液晶化合物各自选自如式(1)所示的化合物:
R1为经取代或未经取代的具有1至15个碳的烷基或具有2至15个碳的烯基(alkenyl)。举例而言,R1之一或一个以上的氢原子可以是被卤素、CN或CF3所取代,或者是R1之一或一个以上的CH2基团可以是分别独立地被-O-、-S-、-C≡C-、-CO-、-CO-O-、-O-CO或-O-CO-O-取代,且O原子未彼此相连。
A1、A2及A3各自代表:
(i)经取代或未经取代的1,4-伸环己烯基(trans-1,4-cyclohexenyl)、1,4-伸环己基(trans-1,4-cyclohexyl)或1,4-伸苯基(1,4-phenyl),例如1,4-伸环己烯基或1,4-伸环己基之一个或两个不相邻的CH2基团可以被-O-或-S-所取代,1,4-伸苯基之一个或两个CH基可以被N所取代;或
(ii)选自六氢吡啶-1,4-二基(piperidine-1,4-diyl)、1,4-双环[2.2]伸辛基(1,4-bicyclo[2.2.2]octylene)、萘-2,6-二基(naphthaline-2,6-diyl)、十氢化萘-2,6-二基(decahydronaphthaline-2,6-diyl)、1,2,3,4-四氢萘-二基(1,2,3,4-tetrahydronaphthaline-2,6-diyl)、菲-2,7-二基和芴-2,7-二基(phenanthrene-2,7-diyl、fluorene-2,7-diyl)的基团其中之一。
上述的基团(i)和(ii)亦可分别经卤素原子单取代或多取代。
A4代表以下其中之一:
其中,x、y和z各自代表0、1或2。
Z1、Z2和Z3分别独立地为-CO-O-、-O-CO-、-CF2O-、OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-(CH2)3O-、-O(CH2)3-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-C2F4-、-CH2CF2-、-CF2CH2-、-CF=CF-、-CH=CH-、-C≡-C、-CH=CHCH2CH2-、-CH2CH=CHCH2-、-CH2CH2CH=CH-、-CH=CHCH=CH-、-CH=CHCH2O-、-OCH2CH=CH-、-(CH2)2COO-、-OCO(CH2)2-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH=CHC≡C-、-C≡C-CH=CH-或单键,所述单键表示环与环之间是直接连接(即环与环之间的连接是不包含C原子)。
X1是F、Cl、CN、SF5、NCS、卤化或未经取代的具有1至8个碳原子的烷基或具有2至8个碳原子的烯基。举例来说,X1是F、Cl、CN、SF5、NCS、卤化或未经取代的具有1至8个碳原子的烷基或具有2至8个碳原子的烯基,且X1的1个或多个CH2基团可以分别独立地被-O-、-S-、-C≡C-、-CO-、-CO-O-、-O-CO或-O-CO-O-取代,且O原子未彼此相连。
a、b和c分别独立地为0、1或2,且a+b+c≤3。
基于上述,根据本实施例,液晶材料中的非极性液晶化合物包括以下至少其中之一:
其中R0表示具有2至12个碳的n-烷基(n-alkyl)、n-烷氧基(n-alkoxy)、氧烷基(oxaalkyl)、氟烷基(fluoroalkyl)、烯氧基(alkenyloxy)或烯基(alkenyl),alkyl为具有1至8个碳的直链式烷基或是分支烷基,(O)alkyl表示具有1至8个碳的直链或支链式烯基或氧烷,alkenyl表示具有2至8个碳的直链或支链式烯基。
换言之,液晶材料中的非极性液晶化合物可以从上述列出的非极性液晶化合物选出一种化合物或多种化合物而组合在一起以作为非极性液晶化合物。
此外,根据本实施例,液晶材料中的极性液晶化合物包括以下至少其中之一:
其中R0表示具有2至12个碳的n-烷基(n-alkyl)、n-烷氧基(n-alkoxy)、氧烷基(oxaalkyl)、氟烷基(fluoroalkyl)、烯氧基(alkenyloxy)或烯基(alkenyl)。
换言之,液晶材料中的极性液晶化合物可以从上述列出的极性液晶化合物选出一种化合物或多种化合物而组合在一起以作为极性液晶化合物。
根据一较佳实施例,液晶材料主要是包含:
根据本发明的另一实施例,液晶材料中的极性液晶化合物是包括了第一极性液晶化合物以及第二极性液晶化合物。其中,第一极性液晶化合物的介电常数异向性(Δε)为1≤Δε≤25,因此其又可称为中极性液晶化合物。第二极性液晶化合物的介电常数异向性(Δε)为Δε≥25,因此其又可称为高极性液晶化合物。而第一极性液晶化合物以及第二极性液晶化合物为比例可为1~10∶1。
根据此实施例,第一极性液晶化合物与第二极性液晶化合物分别包括以下至少其中之一:
其中R0表示具有2至12个碳的n-烷基(n-alkyl)、n-烷氧基(n-alkoxy)、氧烷基(oxaalkyl)、氟烷基(fluoroalkyl)、烯氧基(alkenyloxy)或烯基(alkenyl)。
换言之,液晶材料中的第一极性液晶化合物可以从上述列出的液晶化合物选出一种化合物或多种化合物而组合在一起以作为第一极性液晶化合物。根据一较佳实施例,液晶材料中的第一极性液晶化合物主要是包含:
类似地,液晶材料中的第二极性液晶化合物可以从上述列出的液晶化合物选出一种化合物或多种化合物而组合在一起以作为第二极性液晶化合物。根据一较佳实施例,液晶材料中的第二极性液晶化合物主要是包含:
配向膜
在本发明中,配向膜含有聚醯胺酸或聚醯胺酸的脱水死循环体的至少其中之一。特别是,所述聚醯胺酸是由二胺成分及四羧酸二酸酐成分反应而得的,所述二胺成分如式(2)所示:
其中X2、X3分别独立地为-NH2、具有1至12个碳的烷基或具有2至12个碳的烯基。
A5、A6各自代表以下其中之一:
R2~R6为氢或NH2基团,且至少其中之一为NH2基团。较佳的是,R2~R6的中的其中两个为NH2基团。
此外,m、n、z分别表示0、1或2。
根据本实施例,上述的二胺成分包含以下化合物的至少一种:
在本实施例中,上述配向膜材料的合成方法如下。首先在聚醯亚胺的合成反应中,是使用1(mol)的二胺成分与1(mol)的四羧酸二酐成分在N-甲基-2吡咯烷酮(N-Methyl-2-pyrrolidone,NMP)中。之后,于室温反应24小时即可得到聚醯胺酸溶液。接着,再加入适当的NMP、乙二醇单丁醚(butyl cellosolve,BCS)与γ-丁内酯(γ-butyrolactone,γ-BL)溶剂以配制出固含量约5~6%的聚醯胺酸溶液。
之后,将此聚醯胺酸溶液(即配向材料溶液)涂布于显示面板的第一基板及/或第二基板上。接着,在80℃的加热板上干燥5分钟后,在230℃的热风旋环式烘箱中进行醯亚胺化反应30分钟,即可到本实施例所述的配向膜。
实验例
以下使用三种液晶材料组成物(LC-1、LC-2、LC-3)以及三种配向膜材料(PI-1、PI-2、PI-3)来搭配组合,以测试所构成的显示面板的残留直流电压(Residual DC Voltage,Vrdc)、电压保持率(Voltage Holding Ratio,VHR)以及影像残留(Image-Retention Effect)等。
上述的三种液晶材料组成物(LC-1、LC-2、LC-3)各自的组成以及比例表1、2、3所示:
表1(LC-1液晶组成物)
表2(LC-2液晶组成物)
表3(LC-3液晶组成物)
表3(LC-3液晶组成物)
上述三种液晶组成物(LC-1,LC-2,LC-3)的介电常数异向性(Δε)约为8左右。另外,上述三种液晶组成物(LC-1,LC-2,LC-3)中的非极性液晶化合物、中极性液晶化合物(第一极性液晶化合物)以及高极性液晶化合物(第二极性液晶化合物)的组成比例如表4所示。
表4
非极性 中极性 高极性
(-1≤Δε≤1) (1≤Δε≤ (25≤Δε)
25)
LC-1 20wt% 80wt% 0wt%
LC-2 25wt% 60wt% 10wt%
LC-3 35wt% 50wt% 15wt%
换言之,液晶组成物(LC-1)只有非极性液晶化合物与中极性液晶化合物的组合。液晶组成物(LC-2)则含有10wt%的高极性液晶化合物。液晶组成物(LC-3)含有15wt%的高极性液晶化合物。
另外,所述三种配向膜材料(PI-1、PI-2、PI-3)所使用的四羧酸二酐成分以及二胺成分如表5所示。
表5
四羧酸二酐成分 二胺成分
PI-1 CBDA p-PDA
PI-2 CBDA 2,4-DPA
PI-3 CBDA 2,4-DAA
其中,四羧酸二酐成分(CBDA)的化学式如下:
另外,二胺成分(p-PDA)的化学式如下:
二胺成分(2,4-DPA)的化学式如下:
二胺成分(2,4-DAA)的化学式如下:
残留直流电压(Vrdc)测试结果
首先将上述三种不同液晶组成物(LC-1,LC-2,LC-3)注入具有不同的配向膜(PI-1,PI-2,PI-3)的液晶显示面板。之后进行残留直流电压测试,其中测试结果如表5以及图2所示。
表5
Vrdc(mV)
PI-1 PI-2 PI-3
LC-1 0.54 0.48 0.45
LC-2 0.63 0.53 0.48
LC-3 0.71 0.57 0.52
在图2中,X轴表示液晶组成物中高极性液晶化合物的比例,Y轴表示Vrdc值。由图2可知,Vrdc值会随着高极性液晶化合物的比例增多而提高。此外,不同的配向膜(PI-1,PI-2,PI-3)亦会呈现不同的Vrdc值。由图2可发现,由液晶组成物(LC-1)与配向膜(PI-3)的搭配其Vrdc值最低。
电压保持率(VHR)测试结果
首先将三种不同液晶组成物(LC-1,LC-2,LC-3)注入具有配向膜(PI-3)的液晶显示面板。之后进行电压保持率(VHR)的测试。测试结果如表6所示。
表6
配向膜熟化条件 VHR(5V,60Hz)
LC-1 0hr 99.63
120℃/5hr 99.55
LC-2 0hr 99.65
120℃/5hr 99.60
LC-3 0hr 99.63
120℃/5hr 99.60
由上述表6可知,含有非极性液晶化合物与中极性液晶化合物的液晶组成物(LC-1)与配向膜(PI-3)搭配的显示面板,其VHR值较低。而且由液晶组成物(LC-1)与配向膜(PI-3)搭配的显示面板在120℃条件下熟化处理(aging)5小时之后,亦呈现较低的VHR值。
残影测试结果
首先将上述三种不同液晶组成物(LC-1,LC-2,LC-3)注入具有不同的配向膜(PI-1,PI-2,PI-3)的液晶显示面板。之后进行黑白棋盘格的残影测试。此残影测试是将显示面板切换至灰阶时观察是否有线形残影(Line-type image sticking,L-IS)产生。测试结果如图3所示,在图3中,X轴表示液晶组成物中高极性液晶化合物的含量,Y轴表示L-IS。
由图3可知,由液晶组成物(LC-1)与配向膜(PI-3)搭配的液晶显示面板具有较好的残影特性。
由上述残影测试与Vrdc测试结果发现,由液晶组成物(LC-1)与配向膜(PI-3)搭配的显示面板同时具有较良好的残影特性以及较低的Vrdc值。
虽然本发明已以实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明,任何所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的更动与润饰,故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
Claims (16)
1.一种显示面板,包括一第一基板、一第二基板、位于该第一基板与该第二基板之间之一液晶材料以及配置在该第一基板与该第二基板至少其中之一上的一配向膜,其特征在于:
该液晶材料包括:
10~90wt%的一非极性液晶化合物,其介电常数异向性(Δε)为-1≤Δε≤1;以及
10~90wt%的极性液晶化合物,其介电常数异向性(Δε)为Δε≥1,该非极性液晶化合物与该极性液晶化合物的加总为100wt%,
其中该非极性液晶化合物以及该极性液晶化合物各自选自如式(1)所示的化合物:
其中,
R1为经取代或未经取代的具有1至15个碳的烷基或具有2至15个碳的烯基(alkenyl);
A1、A2及A3各自代表:
(i)经取代或未经取代的1,4-伸环己烯基(trans-1,4-cyclohexenyl)、1,4-伸环己基(trans-1,4-cyclohexyl)或1,4-伸苯基(1,4-phenyl);或
(ii)选自六氢吡啶-1,4-二基(piperidine-1,4-diyl)、1,4-双环[2.2]伸辛基(1,4-bicyclo[2.2.2]octylene)、萘-2,6-二基(naphthaline-2,6-diyl)、十氢化萘-2,6-二基(decahydronaphthaline-2,6-diyl)、1,2,3,4-四氢萘-二基(1,2,3,4-tetrahydronaphthaline-2,6-diyl)、菲-2,7-二基和芴-2,7-二基(phenanthrene-2,7-diyl、fluorene-2,7-diyl)的基团其中之一;
A4代表以下其中之一
x、y和z各自代表0、1或2;
Z1、Z2和Z3分别独立地为-CO-O-、-O-CO-、-CF2O-、OCF2-、-CH2O-、-OCH2-、-(CH2)3O-、-O(CH2)3-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-C2F4-、-CH2CF2-、-CF2CH2-、-CF=CF-、-CH=CH-、-C≡-C、-CH=CHCH2CH2-、-CH2CH=CHCH2-、-CH2CH2CH=CH-、-CH=CHCH=CH-、-CH=CHCH2O-、-OCH2CH=CH-、-(CH2)2COO-、-OCO(CH2)2-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH=CHC≡C-、-C≡C-CH=CH-或单键;
X1是F、Cl、CN、SF5、NCS、卤化或未经取代的具有1至8个碳原子的烷基或具有2至8个碳原子的烯基;
a、b和c分别独立地为0、1或2,且a+b+c≤3;
该配向膜含有一聚醯胺酸(polyamic acid)或该聚醯胺酸的脱水死循环体(cyclodehydration of the polyamic acid)的至少其中之一,所述聚醯胺酸是由二胺成分(diamine compound)及四羧酸二酸酐(tetracarboxylic acid dianhyhydirde compound)反应而得的,所述二胺成分如式(2)所示:
其中X2、X3分别独立地为-NH2、具有1至12个碳的烷基或具有2至12个碳的烯基;
A5、A6各自代表以下其中之一:
R2~R6为氢或NH2基团,且至少其中之一为NH2基团,且m、n、z分别表示0、1或2。
2.根据权利要求1所述的显示面板,其特征在于,该极性液晶化合物的介电常数异向性(Δε)为1≤Δε≤25。
3.根据权利要求1所述的显示面板,其特征在于,R2~R6的中的其中两个为NH2基团。
4.根据权利要求1所述的显示面板,其特征在于,R1之一或一个以上的氢原子是被卤素、CN或CF3所取代。
5.根据权利要求1所述的显示面板,其特征在于,R1之一或一个以上的CH2基团是分别独立地被-O-、-S-、-C≡C-、-CO-、-CO-O-、-O-CO或-O-CO-O-取代,且O原子未彼此相连。
6.根据权利要求1所述的显示面板,其特征在于,1,4-伸环己烯基或1,4-伸环己基之一个或两个不相邻的CH2基团被-O-或-S-所取代。
7.根据权利要求1所述的显示面板,其特征在于,1,4-伸苯基之一个或两个CH基被N所取代。
8.根据权利要求1所述的显示面板,其特征在于,所述基团(i)和(ii)分别经卤素原子单取代或多取代。
9.根据权利要求1所述的显示面板,其特征在于,X1的1个或多个CH2基团分别独立地被-O-、-S-、-C≡C-、-CO-、-CO-O-、-O-CO或-O-CO-O-取代,且O原子未彼此相连。
14.根据权利要求1所述的显示面板,其特征在于,该极性液晶化合物包括:
一第一极性液晶化合物,其介电常数异向性(Δε)为1≤Δε≤25;以及
一第二极性液晶化合物,其介电常数异向性(Δε)为Δε≥25,该第一极性液晶化合物以及该第二极性液晶化合物的比例为1~10∶1,
其中该第一极性液晶化合物以及该第二极性液晶化合物各自选自如式(1)所示的化合物。
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