CN102031121B - 液晶组合物和使用其的液晶显示器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液晶组合物和使用其的液晶显示器装置，更具体而言，涉及蓝相液晶组合物以及使用该蓝相液晶组合物的液晶显示器。所述液晶组合物包括第一类和第二类，其中第一类包含高极性组分，第二类包含高共轭液晶成分。所述蓝相液晶显示器装置包括第一基板和第二基板，所述各基板具有一偏光板位于其外部表面上，且所述蓝相液晶组合物夹置于所述第一基板和第二基板之间，且图案化电极位于其中一个基板或两者之上。所述图案化电极可为T型、V形线条或V型、薄梳形之类的形状，且还可为平坦状或梯形状。所述装置由电性控制诱导蓝相液晶材料的双折射以输出不同的光传输，使蓝相液晶显示器装置可具有低驱动电压和高透射率的特性。

Description

液晶组合物和使用其的液晶显示器装置
技术领域
本发明涉及液晶组合物，且特别是涉及对于液晶混合物的方法、系统和装置，其显示蓝相且用于高分子稳定组合物，且液晶显示器亦包括液晶组合物。
背景技术
液晶显示器装置广泛使用于光学数据处理领域。模式包括扭曲向列(twister nematic)、超扭曲向列(super twisted nematic，STN)、平面转换(in-planeswitching)、垂直对齐、多区域垂直排列(multi-domain vertical alignment，MVA)、光学补偿弯曲(optically compensated bend，OCB)以及其它技术。全部的这些模式在施加电压且改变传送光的偏振方向和偏振状态时，造成液晶分子方向已经被控制。这些改变在偏振板之类的转换成光和暗反差以作为显示。
为了控制液晶分子方向，这些传统液晶显示器模式皆需要表面方向处理。除了多区域垂直排列之外，都需要配向处理。配向处理为使用布或类似的物品来对配向薄膜(alignment film)做配向的处理方法。配向薄膜被涂布于基板表面且接触液晶，结果因为微尘和微放电造成的高静电电压使得成本增加。
灰尘在超微像素电极和薄膜晶体管形成的程序中会造成一些问题，此程序中薄膜沉积、曝光和蚀刻一再重复。区域放电将损害配向薄膜，或造成薄膜晶体管和透明电极例如氧化铟锡中的讯号中断或是静电放电损害。微尘粒子或微放电的存在将造成良率下降以及较差的显示质量。此外，所有上述的模式使用向列型液晶(nematic liquid crystal)，且其反应时间最短大约数毫秒，因此限制电视上的动态图像显示的应用。
发明内容
本发明的主要目标为提供用于液晶组合物以及液晶显示器的操作温度范围广的高分子稳定蓝相。
本发明的第二目标为提供表现高分子稳定蓝相的液晶组合物，以及也表现高分子稳定蓝相且具有低临界和操作电压的液晶显示器。
本发明的第三目标为提供用于具有可变化的低驱动电压的蓝相液晶显示器装置的新的方法、系统和装置。
本发明的第四目标为提供用于具有高光效率的低驱动电压的蓝相液晶显示器装置的新方法、系统和装置。
本发明制造高分子稳定蓝相液晶。通过适当使用本发明，高分子液晶组合物表现的清亮点温度增加至100℃或更高。利用高光学和高介电各向异性液晶，已得到非常高的光学和介电各向异性的组合物。具有如此高的光学和介电各向异性，使得减少显示器的光电单元的厚度以及比本发明之前的普通液晶材料得到更低的临界和操作电压的情形成为可能。
在本发明的一实施例中，提供蓝相液晶组合物，其包含一液晶组分，该液晶组分包含一核心基团、至少一个末端基团、一侧基，其中之一连接至核心基团。其中核心基团具有第一端和第二端，且形成中心轴，核心基团选自环状基团，环状基团由苯基、环己基和杂环基中的至少一种组成。末端基团连接至核心基团的第一端和第二端且选自非极性基团和极性基团，非极性基团由烷基、烷氧基和烯基中的至少一种组成，极性基团选自氟(F)、氯(Cl)、氰基(CN)、异硫氰酸酯(NCS)、烷氧基氟烷基(OCF2)和三氟甲基(CF3)中的至少一种，通过沿着主分子轴拉长π-电子共轭而增加光学各向异性。侧基设置于核心基团的第一端和第二端之间，且选自非极性基团和极性基团，非极性基团由烷基、烷氧基和烯基中的至少一种组成，极性基团选自氟(F)、氯(Cl)、氰基(CN)、异硫氰酸酯(NCS)、烷氧基氟烷基(OCF2)和三氟甲基(CF3)中的至少一种，以增加该液晶组合物的熔点温度。合成的液晶组合物在大约-40℃至大约106℃的操作温度下具有高光学和介电各向异性，液晶组合物在液晶显示器应用中具有低临界和操作电压以及较佳发光效率。
在本发明的一实施例中，提供用在液晶组合物中的液晶组分，该液晶组分选自化学式(I)：
R1-[A1]m-Z1-(CyOBO)-[A2]n-Z2-[A3]p-R2    (I)
其中，R1和R2相同或不同，且R1和R2选自氢原子、具有1到10个碳原子的取代和未取代的烷基、具有1到10个碳原子的取代和未取代的烯基、卤素原子、氰基(CN)、异硫氰酸酯基(NCS)、烷氧基氟烷基(OCF2)和三氟甲基(CF3)，其中一个或更多个CH2基团可被-O-、-S-、-COO-、-CO-、-OCO-或-O-COO-替代；
A1、A2和A3相同或不同，且A1、A2和A3选自1，4-亚环己基(1，4-cyclohexylene)、1，4-亚环己烯基(1，4-cyclohexenylene)、1，4-亚苯基(1，4-phenylene)、2，6-萘(2，6-naphthalene)、2，6-四氢萘(2，6-tetrahydronaphtalene)、2，6-二氢萘(2，6-dihydronaphthalene)、4，4’-亚联苯基(4，4’-biphenylene)、2-氟-1，4-亚苯基(2-fluoro-1，4-phenylene)、3-氟-1，4-亚苯基(3-fluoro-1，4-phenylene)、或2，3-二氟-1，4-亚苯基(2，3-difluo-1，4-phenylene)、7-氟萘(7-fluoronaphthalene)、8-氟萘(8-fluoronaphthalene)、7，8-二氟萘(7，8-difluoronaphthalene)或1，7，8-三氟萘(1，7，8-trifluoronaphthalene)、4’-[2’，6’，3，5-四氟]-4-联苯基(4’-[2’，6’，3，5-tetrafluoro]-4-biphenyl)、4’-[2’，3，5-三氟]-4-联苯基(4’-[2’，3，5-trifluoro]-4-biphenyl)、4’-[3，5-二氟]-4-联苯基(4’-[3，5-difluoro]-4-biphenyl)和4’-[3-二氟]-4-联苯基(4’-[3-difluoro]-4-biphenyl)；
Z1和Z2相同或不同，且Z1和Z2选自单键、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-CO-、-OCO-和-O-COO-；以及
m、n和p相同或不同，且m、n和p选自0、1或2，其中m、n和p中的至少一个等于或大于1。
在一些实施例中，液晶组合物可进一步包含高极性液晶组分，其选自
其中R4到R12选自氢原子、具有1到10个碳原子的取代和未取代的烷基、具有1到10个碳原子的取代和未取代的烯基、卤素原子、氰基(CN)、异硫氰酸酯基(NCS)、烷氧基氟烷基(OCF2)和三氟甲基(CF3)，其中一个或更多个CH2基团可被-O-、-S-、-COO-、-CO-、-OCO-或-O-COO-替代。
在一些实施例中，高极性液晶组分进一步选自
在一些实施例中，液晶组分更进一步选自化学式(II)：
其中，R3选自氢原子、具有1到10个碳原子的取代和未取代的烷基、具有1到10个碳原子的取代和未取代的烯基、卤素原子、氰基(CN)、异硫氰酸酯基(NCS)、烷氧基氟烷基(OCF2)和三氟甲基(CF3)，其中一个或更多个CH2基团可被-O-、-S-、-COO-、-CO-、-OCO-或-O-COO-替代。
在一些实施例中，液晶组合物还包含高共轭液晶组分，其选自
其中R13到R17选自氢原子、具有1到10个碳原子的取代和未取代的烷基、具有1到10个碳原子的取代和未取代的烯基、卤素原子、氰基(CN)、异硫氰酸酯基(NCS)、烷氧基氟烷基(OCF2)和三氟甲基(CF3)，其中一个或更多个CH2基团可被-O-、-S-、-COO-、-CO-、-OCO-或-O-COO-替代。
在一些实施例中，高共轭液晶组分进一步选自
在一些实施例中，液晶组合物还包含对手性掺杂物(对位手性掺杂物)，用以诱导该液晶组合物中的蓝相，其中该对手性掺杂物的量占液晶组合物总重量的大约4重量％至35重量％。
在一些实施例中，液晶组分的使用量占该液晶组合物的总重量的大约5重量％至70重量％，液晶组合物用于薄膜晶体管液晶显示器(thin filmtransistor(TFT)based liquid crystal display)中。
在一些实施例中，液晶组分的结构为
一般而言，在一方面，液晶显示器包括第一基板、第二基板、液晶层、多个像素区域、像素电极和共同电极(公共电极)。第二基板与第一基板相对设置。液晶层夹置于第一和第二基板之间。多个像素区域形成矩阵的形状。像素电极和共同电极设置于像素区域中，其中每个像素电极和共同电极具有大约大于0.5微米的电极高度。
在一些实施例中，液晶显示器装置的电极高度为大约2微米到大约4微米。在一些实施例中，单元间距形成于第一和第二透明基板之间，且单元间距为大约1微米到大约100微米。
在一些实施例中，每个像素电极和共同电极为梯形形状，梯形形状的底部宽度为大约2微米到大约10微米，而顶部宽度为大约1微米到大约5微米。
在一些实施例中，每个像素电极和共同电极形成T型，T型的底部宽度为大约2微米到大约10微米，T型的顶部宽度为大约1微米到大约5微米，T型的第一高度为大约0.5微米到大约3微米，且第二高度为大约0.5微米到大约3微米。
在一些实施例中，这些像素电极和这些共同电极皆形成于同一基板上。
在一些实施例中，这些像素电极和这些共同电极形成于不同的基板上。
在一些实施例中，这些像素电极和这些共同电极的形状选自纵向条状、V型、锯齿形和梳形。
在一些实施例中，这些像素电极和这些共同电极形成于该第一透明基板和该第二透明基板两者上。
在一些实施例中，液晶层包括多个液晶分子，其中这些液晶分子至少其中之一选自化学式(I)：
R1-[A1]m-Z1-(CyOBO)-[A2]n-Z2-[A3]p-R2    (I)
其中，R1和R2相同或不同，且R1和R2选自氢原子、具有1到10个碳原子的取代和未取代的烷基、具有1到10个碳原子的取代和未取代的烯基、卤素原子、氰基(CN)、异硫氰酸酯基(NCS)、烷氧基氟烷基(OCF2)和三氟甲基(CF3)，其中一个或更多个CH2基团可被-O-、-S-、-COO-、-CO-、-OCO-或-O-COO-替代；
A1、A2和A3相同或不同，且A1、A2和A3选自1，4-亚环己基(1，4-cyclohexylene)、1，4-亚环己烯基(1，4-cyclohexenylene)、1，4-亚苯基(1，4-phenylene)、2，6-萘(2，6-naphthalene)、2，6-四氢萘(2，6-tetrahydronaphtalene)、2，6-二氢萘(2，6-dihydronaphthalene)、4，4’-亚联苯基(4，4’-biphenylene)、2-氟-1，4-亚苯基(2-fluoro-1，4-phenylene)、3-氟-1，4-亚苯基(3-fluoro-1，4-phenylene)、或2，3-二氟-1，4-亚苯基(2，3-difluo-1，4-phenylene)、7-氟萘(7-fluoronaphthalene)、8-氟萘(8-fluoronaphthalene)、7，8-二氟萘(7，8-difluoronaphthalene)或1，7，8-三氟萘(1，7，8-trifluoronaphthalene)、4’-[2’，6’，3，5-四氟]-4-联苯基(4’-[2’，6’，3，5-tetrafluoro]-4-biphenyl)、4’-[2’，3，5-三氟]-4-联苯基(4’-[2’，3，5-trifluoro]-4-biphenyl)、4’-[3，5-二氟]-4-联苯基(4’-[3，5-difluoro]-4-biphenyl)和4’-[3-二氟]-4-联苯基(4’-[3-difluoro]-4-biphenyl)；
Z1和Z2相同或不同，且Z1和Z2选自单键、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-CO-、-OCO-和-O-COO-；以及
m、n和p相同或不同，且m、n和p选自0、1或2，其中m、n和p中的至少一个等于或大于1。
在一些实施例中，液晶层包括多个液晶分子，其中这些液晶分子至少其中之一选自化学式(II)：
其中，R3选自氢原子、具有1到10个碳原子的取代和未取代的烷基、具有1到10个碳原子的取代和未取代的烯基、卤素原子、氰基(CN)、异硫氰酸酯基(NCS)、烷氧基氟烷基(OCF2)和三氟甲基(CF3)，其中一个或更多个CH2基团可被-O-、-S-、-COO-、-CO-、-OCO-或-O-COO-替代。
一般而言，在另一方面，液晶显示器包括第一基板、第二基板、液晶层、第一共同电极、第一像素电极、第一绝缘层、第二共同电极、第二像素电极、第二绝缘层。第二基板与第一基板相对设置。液晶层夹置于第一和第二基板之间。其中第一共同电极和第一像素电极形成第一基板之上，且第一绝缘层设置于第一共同电极及第一像素电极与第一基板之间。第二共同电极和第二像素电极形成第二基板之上，且第二绝缘层设置于第二共同电极及第二像素电极与第二基板之间。
根据本发明的另一方面，提供一种液晶显示器装置。液晶显示器装置包括第一透明基板、第二透明基板、液晶单元、第一线性偏光板、第二线性偏光板以及多个像素。液晶单元包括一蓝相液晶层，其被夹置于第一和第二透明基板之间。第一线性偏光板设置于蓝相液晶层的观看者侧的后方。第二线性偏光板设置于蓝相液晶层的观看者侧上。多个像素设置于第一透明基板和第二透明基板之间，各像素包括一透射区域和一反射区域。透射区域包括一第一电极对与一第二电极对。第一电极对设置于第一透明基板上，第二电极对设置于第二透明基板上。反射区域包括一第三电极对，设置于第二透明基板之上。第一电极对、第二电极对与第三电极对各包括一像素电极与一共同电极。
附图说明
图1绘示一实施例中蓝相液晶单元的剖面图。
图2绘示另一实施例中蓝相液晶单元的剖面图。
图3A到3C绘示一实施例中电极结构的俯视图。
图4绘示一实施例中电极结构的俯视图。
图5A绘示一实施例中蓝相液晶单元的剖面图。
图5B绘示图5A中电极结构的电位分布示意图。
图5C绘示一实施例中相邻的像素和共同电极的剖面图。
图5D绘示一实施例中电极结构的俯视图。
图5E绘示一实施例中V型电极结构的俯视图。
图5F绘示另一实施例中V型电极结构的俯视图。
图5G绘示一实施例中蓝相液晶单元的剖面图。
图6A绘示计算的电压-透射率(穿透率)曲线图。
图6B绘示计算的一对比图。
图6C到6D绘示计算的色偏移图。
图7A绘示一实施例中蓝相液晶单元的剖面图。
图7B绘示图7A中的电位分布示意图。
图7C绘示计算的电压-透射率曲线图。
图7D绘示一实施例中蓝相液晶单元的剖面图。
图7E绘示一实施例中蓝相液晶单元的剖面图。
图7F绘示一实施例中蓝相液晶单元的剖面图。
图8A绘示一实施例中蓝相液晶单元的剖面图。
图8B绘示计算的电压-透射率曲线图。
图8C绘示一实施例中蓝相液晶单元的剖面图。
图9A绘示一实施例中蓝相液晶单元的剖面图。
图9B绘示图9A中的电位分布示意图。
图9C绘示计算的电压-透射率曲线图。
图9D绘示一实施例中蓝相液晶单元的剖面图。
图10A绘示一实施例中蓝相液晶单元的剖面图。
图10B绘示计算的电压-透射率曲线图。
图10C绘示一实施例中蓝相液晶单元的剖面图。
图11绘示一实施例中蓝相液晶单元的示意图。
主要组件符号说明
100a、100b：偏光板
101a、101b、701a、701b、1101a、1101b：透明基板
110a、210a：图案化像素电极
110b、210b：图案化共同电极
114a、514、514a、514b：保护层
120、220、520：延迟膜
200a、200b、500a、500b：交叉偏光板
201a、201b、501a、501b：玻璃基板
112、212、512、1112：蓝相液晶层
401a、801a：底部基板
502、702、703、802、803、902、1002、1003：绝缘层
510a、710a、720a、810a、820a、1120a：像素电极
510b、710b、720b、810b、820b、910b、1010b、1020b、1120b：共同电极
113、513、913：电场
515a、515b：导电层
525、735、925：电位线
630、632、634、636、638、760、762、860、930、932、934、940、942、944：曲线
650：图
700a、700b、1100a、1100b：线性偏光板
740：双轴薄膜
730：电力线
750、912、1012：蓝相液晶层单元
760、762：曲线
801b：上部基板
830、1013：虚线箭头
850、1050：液晶层
900a、1000a：底部线性偏光板
900b、1000b：顶部线性偏光板
901a：底部玻璃基板
901b：顶部玻璃基板
910a、1010a、1020a：T型像素电极
920、1020、1030：补偿膜
1001a：底部基板
1001b：顶部基板
1100：液晶显示器装置
1130：反射片
1140：像素
1141：透射区域
1142：反射区域
d：单元间距
g：间距
h：电极高度
l：电极间距
w：电极宽度
w1：底部宽度
w2：顶部宽度
具体实施方式
为了对本发明之上述和其它方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
在详细解释并揭露本发明的实施例前，本发明并非限制于其所显示的细节上的特定应用排列方式是可以理解的，因为本发明可有其它的实施例。相同地，本文中使用的术语是为了描述，并非用以限制本发明的精神与范围。
以下列出的缩写和首字母缩略词用以方便解释本发明的说明。
BPLCD在本文中意指“蓝相液晶显示器”。
CB15为对手性掺杂物材料，4′-(2-甲基丁基)-4-联苯氰(S-4-(2-methylbutyl)-4-cyanobiphenyl)，可从默克制药公司(Merck&Co.，Inc.)取得。
CF3为“三氟化碳”的化学符号。
Cl为“氯”的化学符号。
CN在本文中代表“氰基”。
Darocur 1173为液相光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮(2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one)，可从汽巴精化股份有限公司(Ciba Specialty Chemicals，Inc)取得，Darocur为汽巴的注册商标。
EHA在本文中代表“丙烯酸乙基己酯”，一反应稀释液。
F为“氟”的化学符号。
IPS在本文中代表“平面转换”。
ITO在本文中代表“氧化铟锡”。
LC在本文中代表“液晶”。
LCD在本文中代表“液晶显示器”。
MVA在表示“多区域垂直排列”。
NCS在本文中代表“异硫氰酸酯”。
O为“氧”的化学符号。
OCF2在本文中代表“烷氧基氟烷基”。
OCB在本文中代表“光学补偿弯曲”。
RM257为反应液相结晶二丙烯酸酯单体，可从默克取得。
S为“硫”的化学符号。
STN在本文中代表“超扭曲向列”。
TFT在本文中代表“薄膜晶体管”。
V-T在本文中代表“电压-透光率”。
ZLI-4571(默克)为对手性掺杂化合物，可从默克取得。
根据本发明的一实施例，液晶组合物依据不同的分子结构和物理特性，包括多种互相不一样的液晶组分。一液晶组分可包括一核心基团(其产生一中心轴)，以及一末端基团和/或一侧基连接至核心基团。核心基团可包括环状基团至少其中之一，环状基团选自苯基、环己基和杂环基。末端基团和/或侧基可包括非极性基团(例如烷基、烷氧基和烯基)和极性基团(包括氟原子(F)、氯原子(Cl)和CN、NCS、OCF2和CF3基团)。连接适当的分子核心和末端基团，将导致光学各向异性通过沿着主分子轴拉长的π-电子共轭而大幅增加。
传统的缺点是过高的熔点温度以及熔化的热溶解焓值。通过适当的侧基取代可改善熔化的特性，侧基取代对于一些单液晶组分的介电各向异性具有重要的作用。通过设置区域偶极于一平均分子偶极矩，侧基取代与末端基团的一部分有效地定义单组分和液晶混合物的特性。因此，本发明所提供的单组分结构的选择将产生所欲主张的化学式，其展现高光学和介电各向异性以改善显示器应用中的操作电压和蓝相液晶组合物的光效率。本发明提供液晶组合物以及液晶显示器，同样具有宽操作温度范围以及低临界和操作电压。根据本发明的一实施例，液晶组合物包括至少两类。第一类包括高极性液晶组分，第二类包括与液晶组分高度共轭的极性液晶。第一类包括一液晶，其可由化学式(I)表示：
R1-[A1]m-Z1-(CyOBO)-[A2]n-Z2-[A3]p-R2(I)
其中R1和R2互相独立，为氢原子、具有至多10个碳原子的未取代的烷基或烯基，或被CN、NCS、CF3单取代，或被卤素原子单取代，其中一个或更多个CH2基团亦在每一独立的案例中，可被-O-、-S-、-COO-、-CO-、-OCO-或-O-COO-替代，如此一来，氧原子便不会直接与另一个氧原子直接相连。
A1、A2和A3选自下列基团中的至少一种：1，4-亚环己基(1，4-cyclohexylene)、1，4-亚环己烯基(1，4-cyclohexenylene)、1，4-亚苯基(1，4-phenylene)、2，6-萘(2，6-naphthalene)、2，6-四氢萘(2，6-tetrahydronaphtalene)、2，6-二氢萘(2，6-dihydronaphthalene)、4，4’-亚联苯基(4，4’-biphenylene)、2-氟-1，4-亚苯基(2-fluoro-1，4-phenylene)、3-氟-1，4-亚苯基(3-fluoro-1，4-phenylene)，或2，3-二氟-1，4-亚苯基(2，3-difluo-1，4-phenylene)、7-氟萘(7-fluoronaphthalene)，8-氟萘(8-fluoronaphthalene)，7，8-二氟萘(7，8-difluoronaphthalene)或1，7，8-三氟萘(1，7，8-trifluoronaphthalene)、4’-[2’，6’，3，5-四氟]-4-联苯基(4’-[2’，6’，3，5-tetrafluoro]-4-biphenyl)、4’-[2’，3，5-三氟]-4-联苯基(4’-[2’，3，5-trifluoro]-4-biphenyl)、4’-[3，5-二氟]-4-联苯基(4’-[3，5-difluoro]-4-biphenyl)和4’-[3-二氟]-4-联苯基(4’-[3-difluoro]-4-biphenyl)，且A1、A2和A3可彼此独立或相同。m、n和p的值彼此独立，且m、n和p选自0、1或2，其中m、n和p至少其中之一等于或大于1。
Z1和Z2之间彼此独立，且Z1和Z2各自为单键、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-CO-、-OCO-和-O-COO-，如此一来，氧原子便不会直接与另一个氧原子直接相连。因为具有一部分5，2[1，3-二氧]-2-硼杂环烷(5，2[1，3-dioxa]-2-borinane)，当粘度并没有非常高时，化学式(I)的组分产生非常高的介电各向异性，大约+90。化学式(I)的介电各向异性可进一步通过酯基(-COO-)以及侧氟化(lateral fluorination)作用而延伸。介电各向异性的值将直接影响临界电压。依据A和Z的组成，化学式(I)的组分亦可通过包括联苯或三联苯做为A1、A2和A3的混合体，以展现大约0.3的相当高的双折射。这些组分维持相当优异的介晶(mesomorphic)特性，和展现与其它液晶组分极佳的可混合性。因此，在不需要提高混合物的热稳定性下，它即可使用在混合物中。在另一实施例中，化学式(I)表示的液晶组分，包括至少大约液晶组合物总含量的70重量％。
化学式(I)表示的液晶组分可由化学式(II)表示：
其中R3选自氢原子、具有至多10个碳原子的烷基或烯基中的一种。当R3选自具有1到10个碳原子的烷基或烯基，R3可为未取代基团，或被CN、NCS、CF3单取代，或被卤素原子单取代。其中一个或更多个烷基或烯基的CH2基团亦可被-O-、-S-、-COO-、-CO-、-OCO-或-O-COO-这些结构中的至少一种替代。
第一类亦可包括化学式(III)-(XI)所代表的液晶组分中的至少一种：
其中R4至R12各自彼此独立，且选自氢原子、具有1至10个碳原子的烷基或烯基。当R4至R12选自具有1至10个碳原子的烷基或烯基，R4至R12可为未取代基团，或被CN、NCS、CF3单取代，或被卤素原子单取代。其中一个或更多个烷基或烯基的CH2基团亦可被-O-、-S-、-COO-、-CO-、-OCO-或-O-COO-这些结构中的至少一种替代。极性末端氰(CN)基可被异硫氰酸酯基(NCS)替代以延长共轭和化学结构(III)-(XI)的双折射。
化学式(I)的存在，其具体为化学式(II)所表示，在化学式中除去大量的酯和双酯组分(例如是化学式(III)-(VIII))的需求，因此混合物的旋转粘性仍然相对较低。化学式(I)(其具体为化学式(II)所表示)与化学式(VIII)-(XVI)的比例以重量计为大约5％到大约70％。具体地说，在本实施例中，以重量计大约为34％。
第二类可进一步包括通过化学式(XII)-(XVI)表示的液晶组分至少其中之一：
其中，R13至R17各自彼此独立，且选自氢原子、具有1至10个碳原子的烷基或烯基。当R13至R17选自具有1至10个碳原子的烷基或烯基时，R13至R17可为未取代基团，或被CN、NCS、CF3单取代，或被卤素原子单取代。其中一个或更多个烷基或烯基的CH2基团亦被-O-、-S-、-COO-、-CO-、-OCO-或-O-COO-这些结构至少其中之一替代。
总液晶组合物可包括大约5重量％至70重量％的第一类液晶组分。总液晶组合物可包括大约5重量％至70重量％的第二类组分。
液晶组合物的特性可通过设计液晶组分的结构与含量来调整。举例来说，在一实施例中，液晶组合物可在温度在大约-40到110℃之间时具有一液晶相。蓝相存在的温度大约低于清亮点温度(clearing point temperature)3～4度。在一实施例中，液晶组合物可具有大约0.15到0.32的光学各向异性，而介电各向异性为+10至+32。在另一实施例中，其液晶组合物的清亮点(clearing point)可为大约105℃的如此的高温；而其无法测到的转变至结晶态(或玻璃态)的温度可低于接近-20℃。
一具蓝相特性的调配物中包括附加的对手性剂。已知晓且合适的具有光学活性介质的材料例如ZLI-4571(默克)或CB15(默克)。对手性剂的形式和含量定义螺距长度(pitch length)，且可改善整体调配物的物理特性。
然而，如果对手性剂的浓度低于一特定数值，蓝相无法形成，因此液晶具有颜色。如果对手性剂的浓度高于一特定数值，例如是35％，则蓝相可形成；但低清亮点温度且/或对手性剂的沉淀使得组合物的利用价值变低。
此外，对手性掺杂物的含量与螺旋扭转力相关；一情况为变换液晶的布拉格反射至低于λ＝400纳米，如此一来会造成无色的蓝相。增加对手性掺杂物将变换布拉格反射至较短的波长。因此，为了消去颜色，对手性掺杂物应有充足的含量，以确保布拉格反射的波长小于显示器的蓝光波长。在本发明中，对手性掺杂物的含量为液晶组合物的大约4重量％到大约35重量％。
关于本发明的液晶显示器装置，其于液晶单元中应用高分子稳定方法。应用高分子稳定方法于液晶单元的方式为，放置一非液晶但具液晶相的单体于液晶组合物中。在一紫外线照射程序之后，液晶单元包括一高分子网状架构。高分子稳定方法是为了延伸液晶组合物的蓝相的温度范围所必需的。反应时间亦可通过高分子稳定方法改善。液晶组合物的高分子稳定方法的应用将不会影响液晶组合物的其它物理特性。
表1显示液晶组合物的一实施例。液晶组合物被设计成以展现最大的克尔效应(Kerr effect)。液晶组合物的液晶相显示于大约-40℃至106℃之间。
表1
在表1中，测量液晶材料物理特性时，使用的交流电驱动电压为1000Hz，照射液晶材料的光源波长为633纳米。此外，关于表1中各符号的说明如下。Vth为截止电压，ε//为液晶分子轴方向的介电率，ε+为与液晶分子轴垂直方向的介电率，Δε为电系数各向异性，K11、K22和K33为扭转弹性能系数，Δn为光学异相性，γ1/K11为液晶粘弹系数，γ1为为旋转粘滞系数(rotationalviscosity coefficient)。
其中，C3PhCOOPh(F)COOPh(F)-CN、C5PhCOOPh(F)COOPh(F)-CN、C3PhCOOPhCOOPh(3F)-CN、C5PhCOOPhCOOPh(3F)-CN、C5CyOBOPh(F)COOPh(F)-CN和C4OPh(3F)COOPh(3F)-CN被归类为第一类。C3PPP(35F)NCS、C5PPP(35F)NCS、C2PPCN、C3PPCN、C5PPCN、C5PPPCN、C3OPPCN、C5CPPCN、C5CyOBOPh(F)COOPh(F)-CN和C7PPCOOPPCN被归类为第二类。其中，C5CyOBOPh(F)COOPh(F)-CN为化学式(I)的一实施例，具体地表示为化学式(II)。
液晶混合物可与上述的对手性剂混合以形成对手性液晶混合物。对手性剂的含量大约为4重量％到35重量％，举例来说，大约为15重量％到30重量％。CB15/ZLI4572的比例大约为30重量％到80重量％，举例来说，大约为50重量％到70重量％。
对手性液晶混合物的蓝相结构存在于101℃到大约105℃之间(N*-BP过渡态发生在大约101℃，而BP-Iso发生在大约105℃)。
为了稳定蓝相结构，将一具有液晶相的单体RM257以及一丙烯酸酯单体EHA一起与一无色的光引发剂Darocur 1173使用。本发明的实施例中使用的波长大约365nm。紫外线强度在一恒温下为大约0.1mW/cm2至1.0W/cm2。RM257与EHA之间不同的浓度和比例，影响以蓝相为基底的装置的表现。因此，为了达到更快的操作，单体的浓度为大约25重量％至50重量％，而EHA/RM257的比例为大约6/4至大约8/2。一液晶高分子络合物显示延伸的蓝相存在温度，从大约-40℃至大约110℃。
RM257
蓝相液晶显示器(blue phase liquid crystal display，BPLCD)装置的一实施例中，图1绘示液晶单元组态的一重复区间的示意图。蓝相液晶层112设置于两个玻璃基板之间，一底部基板101a和一顶部基板101b。该底部基板101a和该顶部基板101b更进一步被夹置于交错偏光板100a和100b之间。一图案化像素电极110a形成于底部基板101a的内部表面，而共同电极110b在本实施例中形成于同一底部基板101a上。这些电极更进一步被驱动薄膜晶体管以及开关单元(未显示)所控制。蓝相液晶显示器通过在图案化像素电极110a和图案化共同电极110b之间产生电场113来操作。延迟膜120，例如是双轴薄膜或单轴薄膜，层叠于底部偏光板100a和顶部偏光板100b之间以延伸显示器的视角。
如图所显示，w为电极宽度，l为电极间距，而d为单元间距。在一实施例中，w的值大约10微米，l的值大约10微米，d的值大约25微米。
微摄影影像是从填满本发明的混合物的一边界电场切换液晶盒(Fringe-Field-Switching，FFS)光电单元来获取。不需使用配向层于单元中，且单元操作温度稍高于35℃且操作于步阶电压(例如是0伏特、10伏特、15伏特......60伏特)，且操作于交错的偏光板的条件下。当施加的电压增加时，透光率增加。
为了提高透射率以及减少操作电压和反应时间，可实施减少电极宽度或空间以及增大单元间距。电极宽度可大约为100纳米至大约10微米，且电极空间与电极宽度的比例(l/w)可为大约0.1至大约10。间距范围可从大约1微米到大约100微米。在一实施例中，w的值大约10微米，l的值大约10微米，且d的值大约25微米。在另一实施例中，如图2所示，像素电极和共同电极形成于不同的基板上。
在本实施例中，蓝相液晶层212设置于二个玻璃基板之间，一底部基板201a和一顶部基板201b。底部基板201a和顶部基板201b更进一步被夹置于交错偏光板200a和200b之间。一图案化像素电极210a形成于基板201a的内部表面，而共同电极210b形成于另一基板201b上。这些电极更进一步被驱动薄膜晶体管以及开关单元(未显示)所控制。蓝相液晶显示器通过在图案化像素电极210a和图案化共同电极210b之间产生电场来操作。延迟膜220，例如是双轴薄膜或单轴薄膜，层叠于底部偏光板200a和顶部偏光板200b之间以延伸显示器的视角。
如图所显示，w为电极宽度，l为电极间距，而d为单元间距。在一实施例中，w的值大约5微米，l的值大约5微米，d的值大约10微米。
图3A绘示在xy平面中纵向方向沿着y轴的电极的俯视图。可选择地，电极在xy平面可为V形线条或V型或可为锯齿形，分别如图3B和3C所示，用以更进一步延展相似的视角。图案化像素电极110a和图案化共同电极110b可形成于同一基板上，如图1所示，或可形成于相对的基板上，如图2所示。
为了强化边缘电场，较细的狭缝结构可用以与主狭缝结构一起使用，如图4所示。也可与如图3A、3B和3C中显示的其中之一一起使用。图案化像素电极110a和图案化共同电极110b可形成于同一基板上，如图1所示，或可形成于相对的基板上，如图2所示。
根据本发明的另一实施例，制造一高分子稳定蓝相液晶单元的方法包括以下步骤：
A.提供一液晶组合物，其中液晶组合物的液晶组分其中之一具有化学式(I)的结构。
B.液晶组合物与至少一种对手性剂混合以形成对手性液晶混合物。
C.确认对手性液晶混合物的蓝相存在温度后，通过混合对手性液晶混合物与一液晶单体与一丙烯酸酯单体形成一液晶组合物。(有许多方法可确认蓝相存在温度，例如是使用光谱法或偏光显微镜。)
D.加热液晶组合物至其清亮点。
E.填充液晶组合物至一单元。
F.降低温度至蓝相存在温度后，维持该温度并执行一紫外线程序。
G.在执行该紫外线程序后，形成一高分子稳定蓝相液晶单元。
蓝相液晶显示器装置的驱动电压可通过电极形状的设计而降低。
蓝相液晶显示器装置的一实施例中，图5A绘示液晶单元组态的一重复区间的示意图。蓝相液晶层512设置于二玻璃基板501a和501b之间。玻璃基板501a和501b更进一步被夹置于交错偏光板500a和500b之间。一图案化像素电极510a形成于底部基板501a的内部表面，而共同电极510b在本实施例中形成于同一基板501a上。这些电极更进一步被驱动薄膜晶体管以及开关单元(未显示)所控制。延迟膜520，例如是双轴薄膜或单轴薄膜，层叠于底部偏光板500a和顶部偏光板500b之间以延伸显示器的视角。此处驱动电极不再为厚度薄的矩形条状，取而代的的是如图5A中所示的实质上具有电极高度h的梯形。梯形电极的维度定义包括电极底部宽度为w1，顶部宽度为w2小于底部宽度，梯形电极的高度为h，且二相邻电极的空间距离为l。在本设计组态中，高度h实质上厚度为例如是大约1微米到大约3微米。因此，大量的强电场513从像素电极510a和共同电极510b产生，可穿越至更深处的液晶大块区域。因为这些电场更分散于液晶大块区域中，所以可减少对于高的光透射率且达到适当的相延迟的所需的驱动电压。不管不规则的电极形状，当没有施加电压时，蓝相液晶显示为各向同性的，因此如此的不规则形状将不会影响装置的暗态。电极510a和510b可全由金属制成，例如是铝或透明的氧化铟锡材料。在图5B中，当启动电压，电位线525可从电极产生，且如图5B所示，大量的电场穿越至大块液晶单元区域。
电极也可形成如图5C中所示的那样，其中像素电极510a以如下的方式形成。保护层114a例如是二氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx--)先以梯形形状形成于基板501a上。然后，一导电层515a例如金属或氧化铟锡涂布于保护层514a上。类似地，共同电极510b可全为金属或氧化铟锡，或类似于形成像素电极510a的方式，通过一保护层514b和完全涂布的(overcoated)导电层515b来形成。图5D绘示在xy平面中纵向方向沿着y轴的电极的俯视图。可选择地，梯形电极可在xy平面为V型或可为一锯齿形，分别如图5B和5C所示，用以更进一步延展相似的视角。
图5G显示本发明的另一实施例。图5A至5G中相同的组件使用相同的符号。在本实施例中，共同电极510b以一平坦结构形成于玻璃基板501a上，一绝缘层502覆盖该共同电极510b，梯形像素电极510a形成于绝缘层502上。可选择地，梯形像素电极可在xy平面为条状、V型或一锯齿形，分别如图5D至5F所示。一间距g形成于梯形像素电极之间，且长度为大约3微米到大约10微米。
图6A绘示使用图5A中的电极结构所计算出来的电压-透射率(voltage-transmittance，VT)曲线图。详细的计算模型可在论文Ge et al[Ge et al，Electro-optics of polymer-stabilized blue phase liquid crystal displays，Appl.Phys.Lett.94，101104(2009)]中找到。曲线630代表使用厚度薄的条状电极，如图1中显示的剖面图，和宽度w＝5微米且空间1＝10微米的图5D中显示的俯视图。其中驱动电压大约为170Vrms且最大透射率大约70％(常态化二平行偏光板的最大可能光效率)。
当使用图5A的剖面图中的梯形电极，和图5D中显示的俯视图，底部宽度w1＝5微米，顶部宽度w2＝1微米，高度h为2微米，和一相同的电极空间l＝10微米时，驱动电压大幅下降至约120Vrms，如新曲线632所示。但透射率的最大值约65％。当空间l更进一步降为5微米时，也就是说l/w的比值降低，使得此条状设计(如图1所示的剖面图与图5D所示的俯视图)的电压值如曲线634所示大约为110Vrms，且透射率大约55％，
然而，如图5A的剖面图中的梯形设计，和图5D中显示的俯视图，底部宽度w1＝5微米，顶部宽度w2＝1微米，电极高度h为2微米，且具有电极空间l＝5微米时，驱动电压可仅有70Vrms以及透射率大约50％，如曲线636所示。比较l＝5微米和10微米的设计，当l/w的比值降低，和当有效区域(空间区域)降低时，最大效率亦降低。
更进一步减少驱动电压，当w1＝2微米、顶部宽度w2＝1微米、电极高度h＝4微米且电极空间l＝4微米，驱动电压如图6A中的曲线638所示，几乎达到40Vrms。在本实施例中，因为l/w的比例仍然很大，且在垂直方向中的有效液晶单元也大(当梯形高度很大时)，最大透射率大约72％。总的来说，梯形电极设计促成电场透射至到更深处的液晶单元大块区域中，且大幅减少所需的驱动电压。
延迟膜520可为一双轴膜，其Nz＝(nx-nz)/(nx-ny)＝0.5，且在平面上的相延迟为d×(nx-ny)＝λ/2。此处nx、ny和nz为双轴膜的折射率，d为薄膜厚度，且λ为所需的波长。为了补偿视角，nx轴平行设置于顶部线性偏光板的吸收轴。显示器的视角如图6B中的图650所绘示，其中对比度的视角大于300∶1，可在最多的方向延展视角超过70°。
使用锯齿电极结构可大幅减少蓝相液晶显示器的色偏移，且相应的方位角亦减小。图6C和6D绘示使用图5D(显示于图6C中)中的条状电极和V型电极(显示于图6D中)的蓝相液晶显示器的色偏移的图示。图6C和6D可清楚地显示V型电极结构的色偏移远远较弱。
在本实施例中，当提高透射率时，双侧边的IPS结构用以降低驱动电压。在本实施例中，条状电极和梯形电极两者可被实施。图7A绘示本实施例中液晶显示器单元的结构的剖面图。一蓝相液晶750被设置于二玻璃基板701a和701b之间。二玻璃基板701a和701b被夹置于第一线性偏光板700a和第二线性偏光板700b之间。延迟膜740，例如双轴薄膜或单轴薄膜，插入于第一线性偏光板700a和第二线性偏光板700b之间，作为延伸视角的方法。像素电极710a和共同电极710b形成于底部基板701a上，且像素电极720a和共同电极720b形成于顶部基板701b上。使用双侧电极结构，底部蓝相液晶表面层和顶部蓝相液晶表面层两者可被利用来产生相延迟，因此减少了驱动电压。图7B绘示电位线735通过具有电压的电极产生。
图7C绘示本设计计算的电压-透射率曲线图。对于曲线760，于垂直方向上顶部和底部像素电极边缘彼此对齐良好，其中在电压为80Vrms时，透射率大约为68％。而在使用单侧边平面转换(in-plane-switching)电极时，在蓝相液晶显示器中的电压大约在130Vrms。此处的边缘对齐案例意指在底部基板上的像素条状电极的相同形式的边缘(举例来说例如右侧边缘)，和顶部基板上的像素条状电极具有相同的垂直位置(垂直地对齐)。在如此的结构下，底部基板和顶部基板两者的表面具有电场，电场可贯穿到液晶大块区域且可得到较低的驱动电压。
相对于仅在一基板上使用电极，在底部和顶部基板上的二像素(或共同)条状电极的边缘垂直地对齐，系无法改善最大透射率。条状电极上的区域中，有大量的垂直电场存在。因此，诱导的Δn(Δn意指液晶层的诱导折射率的变化)更垂直地指向条状电极上的区域，其对于整体透射率没有贡献。另一方面，电极上的区域具有大量重直电场，因此Δn对入射光起作用以使电极上的区域具有高透射率(在这些区域局部性地接近100％的透射率)。因此，将条状电极上(低透射率)的区域和条状电极之间的区域的透射率平均起来，整体的光透射率大约为l/(w+l)。因此，当电极边缘对齐时，具有高透射率(在电极空间面积中)的有效面积是重迭的。因此，虽然未改善l/(w+l)的比例，但可施加一较低的电压以在空间区域中得到相同的高透射率，因为相对于单侧边条状电极，在底部和顶部基板上的电极仅需诱发一半的延迟值。
如上述分析，为了提高透射率，顶部电极空间区域可对齐底部条状电极。因此为了高透射率它们可自我补偿以消去低透射率区域。举例来说，在图7D中，条状电极710a上的低透射率区域与高透射率区域重叠于顶部条状电极720a和720b之间。在图7D中，对于第二曲线762，在垂直方向上，顶部像素条状电极的中心对准底部空间区域的中心。最大透射率改善为大约84％。
图7E和7F显示本发明的另一实施例。当提高透射率时，双侧边结构用以降低驱动电压。在这些例子中，条状电极和梯形电极两者可被实施。第7E和7F图中，相同的组件使用相同的符号。在这些实施例中，共同电极710b和720b形成于具有平坦结构的玻璃基板701a和701b上，绝缘层702和703覆盖共同电极710b和720b，且像素电极710a和720a形成于绝缘层702和703上。可选择地，在图5D到5F中，像素电极710a和720a在xy平面上可为条状、V型或锯齿形。间距g形成于像素电极之间，且为大约3微米到大约10微米。
相同地，为了进一步降低驱动电极，双侧边梯形电极(像素电极810a和共同电极810b形成于底部基板801a上，且像素电极820a和共同电极820b形成于顶部基板801b上)也可用来实施，如图8A所示。
在此结构中，电场(如虚线箭头830所示)，将更贯穿进入到液晶大块区域。例如在一实施例中，当w1为2微米，w2为1微米且h为4微米，和电场空间为4微米时，底部和顶部像素电极边缘系彼此对齐，如图8B中所示的电压-透射率曲线860具有的驱动电压仅30Vrms，最大透射率为70％。此外，在不脱离本设计的精神下，装置还可使用一双轴薄膜以延展如在图7A到7F所表现的实施例中的视角，因为在零电压和各项同性态的蓝相液晶下，彼此具有相似暗态。
图8C绘示本发明的另一实施例。当提高透射率时，双侧向结构用以降低驱动电压。图8A到8C中，相同的符号代表相同的组件。在本实施例中，共同电极810b和820b形成于具有平坦结构的玻璃基板801a和801b上，绝缘层802和803覆盖共同电极810b和820b，且梯形像素电极810a和820a形成于绝缘层802和803上。可选择地，在图5D到5F中，梯形像素电极在xy平面上可为条状、V型或锯齿形。间距g形成于梯形像素电极之间，且为大约3微米到大约10微米。
在另一实施例中，当提供透射率时，使用T型电极结构以更进一步降低驱动电压。如图9A所示，一蓝相液晶912被设置于底部玻璃基板901a和顶部玻璃基板901b之间。二玻璃基板901a和901b被夹置于底部线性偏光板900a和顶部线性偏光板900b之间。延迟膜940，例如是双轴薄膜或单轴薄膜，进一步插入于底部线性偏光板900a和顶部线性偏光板900b之间，以延伸显示器的视角。特别在此，T型像素电极910a和共同电极910b形成于相同的底部基板上以产生更多的电场至液晶大块区间中。T型像素电极的剖面图为二矩形，同样绘示在图9A中，其中第一矩形的宽度为w1，第二矩形的宽度为w2，第一矩形的高度为h1，且第二矩形的高度为h2。线913代表蓝相液晶单元中的电场。图9B显示当施加电压时，此设计的电位分布。如所见到的线925，第一矩形(图9A中的上部矩形)促进产生靠近表面的强水平电场，且第二矩形(图9A中的下部矩形)的功能为在垂直方向(z轴方向)使除了水平电场外的电场贯穿到更深处。
图9C显示本实施例的设计计算的电压-透射率图。曲线930为在w1＝5微米、w2＝1微米、h1＝1微米、h2＝1微米以及电极空间l＝10微米的例子中，其中在电压为110Vrms时，它的最大透射率为63％。当电极空间l降至5微米时，最大透射率变为大约50％伴随着较低的驱动电压60Vrms，如曲线932所显示。更进一步当w1＝2微米、w2＝1微米、h1＝1微米、h2＝2微米以及电极空间l＝4微米时，在电压为50Vrms时，透射率的最大值为77％，如曲线934所显示。比较上述使用梯形电极的结构，T型电极的设计亦远具有较低的驱动电压。
图9D绘示本发明的另一实施例。图9A到9D中，相同的符号代表相同的组件。在本实施例中，共同电极910b形成于具有平坦结构的玻璃基板901a上，绝缘层902覆盖共同电极910b，且T型像素电极910a形成于绝缘层902上。可选择地，在第5D到5F图中，T型像素电极在xy平面上可为条状、V型或锯齿形。间距g形成于T型像素电极之间，且介于大约3微米到大约10微米之间。
相同地，为了进一步的降低驱动电极，双侧边电极亦可用来实施，如图10A所示。蓝相液晶单元1012被设置于底部基板1001a和顶部基板1001b之间。二玻璃基板1001a和1001b被夹置于底部线性偏光板1000a和顶部线性偏光板1000b之间。延迟膜1030插入于底部线性偏光板1000a和顶部线性偏光板1000b之间，以延伸视角。在底部基板上，T型像素电极1010a和共同电极1010b形成为电极的第一组。T型像素电极1020a和共同电极1020b形成于顶部基板作为电极的第二组。电场分布绘制如虚线箭头1013。
图10B显示计算的结果。对于w1＝5微米、w2＝1微米、h1＝1微米、h2＝1微米以及电极空间l＝10微米的例子，在曲线940上，其驱动电压降为85Vrms，最大透射率约为63％。对于w1＝5微米、w2＝1微米、h1＝1微米、h2＝1微米以及电极空间l＝5微米的例子，在曲线942上，其驱动电压降为50Vrms，最大透射率约为50％。且对于w1＝2微米、w2＝1微米、h1＝1微米、h2＝1微米以及电极空间l＝4微米的例子，在曲线944上，其驱动电压降为约30Vrms，最大透射率约为72％。此外，在不脱离本设计的精神的情况下，装置也可使用一双轴薄膜如讨论所述以延展视角，因为在零电压和各向同性态的蓝相液晶下，彼此具有相似暗态。
图10C显示本发明的另一实施例。为了降低驱动电极，双侧边结构可用来降低驱动电压。图10A到10D中，相同的符号代表相同的组件。在本实施例中，共同电极1010b和1020b形成于具有平坦结构的玻璃基板1001a和1001b上，绝缘层1002和1003覆盖共同电极1010b和1020b，且T型像素电极1010a和1020a形成于绝缘层1002和1003上。可选择地，在图5D到5F中，T型像素电极1010a和1020a在xy平面上可为条状、V型或锯齿形。间距g形成于T型像素电极之间，且为大约3微米到大约10微米。
图11绘示一实施例中蓝相液晶单元的示意图。液晶显示器装置1100包括透明基板1101a和1101b、液晶单元、线性偏光板1100a和1100b和像素1140。液晶单元包括蓝相液晶层1112被夹置于透明基板1101a和1101b之间。线性偏光板1100a设置于蓝相液晶层1112的观看者侧的后方。线性偏光板1100b设置于蓝相液晶层1112的观看者侧上。多个像素1140设置于透明基板1101a和1101b之间，各个像素1140包括一透射区域1141和一反射区域1142。透射区域1141中的透明基板1101a和1101b上分别具有像素电极1120a与共同电极1120b的电极对。反射区域1142中的透明基板1101a上具有像素电极1120a与共同电极1120b的电极对。于图11中，反射区域1142中的第二透明基板上并没有电极对。然而，本发明并不限于此。于其它实施例中，举例来说，反射区域中的透明基板1101b上具有像素电极与共同电极的电极对(未显示)。其中，反射区域1142中的透明基板1101b上的像素电极与共同电极之间的距离系大于透射区域1141中的透明基板1101b上的像素电极与共同电极之间的距离。
图11中的蓝相液晶单元采用单液晶层间隙，搭配蓝相液晶(Blue Phase)液晶材料，制作半透射半反射式蓝相液晶显示器(Transflective Blue PhaseLiquid Crystal Displays，TR-BPLCSs)。在蓝相下操作分子结构具对称性、故表面无需进行任何的配向处理，便可以达到均匀配向的效果。而且半透射半反射式蓝相液晶显示器实质上具备快速响应速度和广视角的特性，因此不需要额外的驱动技术来加快液晶响应时间，且无须额外的广视角技术来改善其视角特性。
由于蓝相液晶显示器，暗态操作于各向同性相(isotropic phase)，因结构对称性，无须表面配向处理，便可达到完美的暗态。亮态操作则利用克尔效应(Kerr effect)，此机制中电场强度(E)与光学异相性(Δn)有以下关系，Δn(E)＝KλE2，即Δn与E平方成正比，其中K为克尔常数(Kerr constant)，λ为入射光波长。请参照图11，本实施例利用克尔效应，搭配透射区域1141的透明基板1101a和1101b上均设计像素电极1120a与共同电极1120b的电极对。反射区域1142的透明基板1101a上设计像素电极1120a与共同电极1120b的电极对。在驱动后使得透射区域1141和反射区域1142对液晶分子所产生的克尔效应大小不同，具有不同的相位变化，而控制透射区域1141和反射区域1142的透射率，因此可配合目前的液晶显示器的生产技术，制作半透射半反射蓝相液晶显示器。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限制本发明。本发明所属技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种更动与润饰。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求所限定的为准。

Claims (25)

1.一种液晶组合物，其包含一液晶组分，其中该液晶组分选自化学式(II)：
其中，R3选自氢原子、具有1到10个碳原子的取代和未取代的烷基、具有1到10个碳原子的取代和未取代的烯基、卤素原子、氰基(CN)、异硫氰酸酯基(NCS)、OCF2基团和三氟甲基(CF3)，其中一个或更多个CH2基团可被-O-、-S-、-COO-、-CO-、-OCO-或-O-COO-替代。
2.权利要求1所述的液晶组合物，还包含一高极性液晶组分，该高极性液晶组分选自
其中R4到R12选自氢原子、具有1到10个碳原子的取代和未取代的烷基、具有1到10个碳原子的取代和未取代的烯基、卤素原子、氰基(CN)、异硫氰酸酯基(NCS)、OCF2基团和三氟甲基(CF3)，其中一个或更多个CH2基团可被-O-、-S-、-COO-、-CO-、-OCO-或-O-COO-替代。
3.权利要求2所述的液晶组合物，其中该高极性液晶组分进一步选自
4.权利要求1所述的液晶组合物，还包含一高共轭液晶组分，该高共轭液晶组分选自
其中R13到R17选自氢原子、具有1到10个碳原子的取代和未取代的烷基、具有1到10个碳原子的取代和未取代的烯基、卤素原子、氰基(CN)、异硫氰酸酯基(NCS)、OCF2基团和三氟甲基(CF3)，其中一个或更多个CH2基团可被-O-、-S-、-COO-、-CO-、-OCO-或-O-COO-替代。
5.权利要求4所述的液晶组合物，其中该高共轭液晶组分进一步选自
6.权利要求1所述的液晶组合物，还包含：
对手性掺杂物，用以诱导该液晶组合物中的蓝相，其中该对手性掺杂物的量占该液晶组合物总重量的4重量％至35重量％。
7.权利要求1所述的液晶组合物，其中该液晶组分的使用量占该液晶组合物总重量的5重量％～70重量％，该液晶组合物用于薄膜晶体管液晶显示器中。
8.权利要求1所述的液晶组合物，其中该液晶组分的结构为
9.权利要求1所述的液晶组合物，还包含一液晶组分，该液晶组分包含一核心基团、至少一个末端基团、一侧基，其中之一连接至该核心基团，其中
该核心基团具有第一端和第二端，且形成一中心轴，该核心基团选自环状基团，该环状基团由苯基、环己基和杂环基中的至少一种组成；
该末端基团连接至该核心基团的第一端和第二端且选自非极性基团和极性基团，该非极性基团由烷基、烷氧基和烯基中的至少一种组成，该极性基团选自氟(F)、氯(Cl)、氰基(CN)、异硫氰酸酯(NCS)、OCF2基团和三氟甲基(CF3)中的至少其中一种组成，通过沿着主分子轴拉长π-电子共轭而增加光学各向异性；
该侧基设置于该核心基团的第一端和第二端之间，且选自非极性基团和极性基团，该非极性基团由烷基、烷氧基和烯基中的至少一种组成，该极性基团选自氟(F)、氯(Cl)、氰基(CN)、异硫氰酸酯(NCS)、OCF2基团和三氟甲基(CF3)中的至少一种组成，以增加该液晶组合物的熔点温度；以及
该液晶组合物在液晶显示器应用中具有低临界和操作电压和较佳发光效率。
10.液晶显示器装置，包括：
第一透明基板；
第二透明基板；
液晶单元，包括蓝相液晶层，该蓝相液晶层被夹置于该第一透明基板和该第二透明基板之间，其中，该蓝相液晶层包括权利要求1所述的液晶组合物；
第一线性偏光板，其设置于该蓝相液晶层的观看者侧的后方；
第二线性偏光板，其设置于该蓝相液晶层的观看者侧上；
至少一个光学延迟补偿膜，其设置于该第一线性偏光板和该第二线性偏光板之间；以及
多个像素，其具有多个图案化驱动电极，所述图案化驱动电极形成于相同的该第一透明基板和该第二透明基板其中之一上，所述各像素包括：
第一图案化像素电极，其剖面为梯形和T型中的一种，以作为驱动像素电极；以及
第二电极，其剖面为梯形和T型中的一种，以作为共同电极；
其中，形成于该第一透明基板或该第二透明基板的表面上的该第一图案化像素电极与该第二电极各具有实质上超过0.5微米的电极高度，产生自该第一图案化像素电极与该第二电极的实质的电场穿过至该蓝相液晶层中，且这些电场会诱导光的双折射，以获得相位延迟而产生不同的灰阶。
11.权利要求10所述的液晶显示器装置，其中该第一图案化像素电极与该第二电极各高度为2微米到4微米。
12.权利要求10所述的液晶显示器装置，其中形成于该第一和该第二透明基板之间的该蓝相液晶层的一单元间隔为2微米到20微米。
13.权利要求10所述的液晶显示器装置，其中该第一图案化像素电极形成一梯形形状，该梯形形状的底部宽度为2微米到10微米，该梯形形状的顶部宽度为1微米到5微米，且该梯形形状的垂直高度为0.5微米到5微米。
14.权利要求10所述的液晶显示器装置，其中该第一图案化像素电极和所述各共同电极形成一T型，该T型的底部宽度为2微米到10微米，该T型的顶部宽度为1微米到5微米。
15.权利要求10所述的液晶显示器装置，其中这些第一图案化像素电极和这些共同电极皆形成于该第一透明基板或该第二透明基板上。
16.权利要求10所述的液晶显示器装置，其中这些第一图案化像素电极和这些共同电极形成于相对的该第一透明基板和该第二透明基板上。
17.权利要求10所述的液晶显示器装置，其中这些第一图案化像素电极和这些共同电极的形状选自纵向条状、V型、锯齿形和梳形。
18.权利要求10所述的液晶显示器装置，其中这些第一图案化像素电极和这些共同电极形成于该第一透明基板和该第二透明基板两者上。
19.权利要求10所述的液晶显示器装置，其中该第一线性偏光板和该第二线性偏光板由透射轴互相垂直的二向色性高分子膜组成。
20.权利要求19所述的液晶显示器装置，其中该第一线性偏光板和该第二线性偏光板由透射轴互相垂直的基于聚乙烯醇的薄膜组成。
21.权利要求10所述的液晶显示器装置，其中该光学延迟补偿膜为双轴薄膜，该双轴薄膜Nz系数为0.5，其中Nz＝(nx-nz)/(nx-ny)，且平面相延迟R0＝d×(nx-ny)为250纳米到300纳米。
22.权利要求10所述的液晶显示器装置，其中该液晶层包括多个液晶分子，其中这些液晶分子中的至少一种选自化学式(I)：
R1-[A1]m-Z1-(CyOBO)-[A2]n-Z2-[A3]p-R2    (I)
其中，R1和R2相同或不同，且R1和R2选自氢原子、具有1到10个碳原子的取代和未取代的烷基、具有1到10个碳原子的取代和未取代的烯基、卤素原子、氰基(CN)、异硫氰酸酯基(NCS)、OCF2基团和三氟甲基(CF3)，其中一个或更多个CH2基团可被-O-、-S-、-COO-、-CO-、-OCO-或-O-COO-替代；
A1、A2和A3相同或不同，且A1、A2和A3选自1，4-亚环己基、1，4-亚环己烯基、1，4-亚苯基、2，6-萘、2，6-四氢萘、2，6-二氢萘、4，4’-亚联苯基、2-氟-1，4-亚苯基、3-氟-1，4-亚苯基、2，3-二氟-1，4-亚苯基、7-氟萘、8-氟萘、7，8-二氟萘、1，7，8-三氟萘、4’-[2’，6’，3，5-四氟]-4-联苯基、4’-[2’，3，5-三氟]-4-联苯基、4’-[3，5-二氟]-4-联苯基和4’-[3-二氟]-4-联苯基；
Z1和Z2相同或不同，且Z1和Z2选自单键、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-COO-、-CO-、-OCO-和-O-COO-；
CyOBO是基，其为1，3，2-二氧硼环己烷-2，5二基，以及
m、n和p相同或不同，且m、n和p选自0、1或2，其中m、n和p中的至少一个等于或大于1。
23.权利要求10所述的液晶显示器装置，其中该液晶层包括多个液晶分子，其中这些液晶分子中的至少一种选自化学式(II)：
其中，R3选自氢原子、具有1到10个碳原子的取代和未取代的烷基、具有1到10个碳原子的取代和未取代的烯基、卤素原子、氰基(CN)、异硫氰酸酯基(NCS)、OCF2基团和三氟甲基(CF3)，其中一个或更多个CH2基团可被-O-、-S-、-COO-、-CO-、-OCO-或-O-COO-替代。
24.液晶显示器装置，包括：
第一透明基板；
第二透明基板；
液晶单元，其包括蓝相液晶层，该蓝相液晶层被夹置于该第一和该第二透明基板之间，其中，该蓝相液晶层包括权利要求1所述的液晶组合物；
第一线性偏光板，其设置于该液晶层的观看者侧的后方；
第二线性偏光板，其设置于该液晶层的观看者侧上；
至少一光学延迟补偿膜，其设置于该第一和该第二线性偏光板之间；以及
多个像素，其具有多个图案化驱动电极，所述图案化驱动电极形成于该第一透明和该第二透明基板两者上，还包括：
第一图案化像素电极，其剖面的形状为梯形和T型中的一种，以于该第一透明基板上作为第一驱动像素电极；
第二电极，其剖面的形状为梯形和T型中的一种，以于该第一透明基板上作为第一共同电极；
第三图案化像素电极，其剖面的形状为梯形和T型中的一种，以于该第二透明基板上作为第二驱动像素电极；以及
第四电极，其剖面的形状为梯形和T型中的一种，以于该第二透明基板上作为第二共同电极；
其中，形成于该第一透明基板或第二透明基板的表面上的该第一图案化像素电极、该第二电极、该第三图案化像素电极与该第四电极各自具有实质上超过0.5微米的电极高度，产生自该第一图案化像素电极、该第二电极、该第三图案化像素电极与该第四电极的实质的电场穿过至该蓝相液晶层中，且这些电场会诱导光的双折射，以获得相位延迟产生不同的灰阶。
25.液晶显示器装置，包括：
第一透明基板；
第二透明基板；
液晶单元，其包括蓝相液晶层，所述蓝相液晶层被夹置于该第一和该第二透明基板之间，其中，该蓝相液晶层包括权利要求1所述的液晶组合物；
第一线性偏光板，其设置于该蓝相液晶层的观看者侧的后方；
第二线性偏光板，其设置于该蓝相液晶层的观看者侧上；以及
多个像素，其设置于该第一透明基板和该第二透明基板之间，所述各像素包括：
透射区域，其包括第一电极对与第二电极对，该第一电极对设置于该第一透明基板上，该第二电极对设置于该第二透明基板上；和
反射区域，其包括第三电极对，其设置于该第二透明基板之上，该第一电极对、该第二电极对与该第三电极对各自包括一像素电极与一共同电极。
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Families Citing this family (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101517385B1 (ko) * 2008-10-29 2015-05-06 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치
JP5744366B2 (ja) * 2010-04-12 2015-07-08 株式会社半導体エネルギー研究所 液晶表示装置
CN102156359B (zh) * 2010-06-13 2014-05-07 京东方科技集团股份有限公司 阵列基板、液晶面板和液晶显示器及驱动方法
KR101198185B1 (ko) * 2010-07-27 2012-11-12 전북대학교산학협력단 액정표시장치 및 그 제조방법
CN102062978A (zh) * 2010-11-10 2011-05-18 友达光电股份有限公司 液晶显示面板
CN102707511A (zh) * 2011-05-20 2012-10-03 京东方科技集团股份有限公司 蓝相液晶显示装置及其制造方法
CN102253562B (zh) * 2011-07-13 2014-11-26 深圳超多维光电子有限公司 立体显示装置及其液晶透镜
US20140225035A1 (en) * 2011-09-06 2014-08-14 Merck Patent Gmbh Liquid crystal medium and liquid crystal display
TWI526737B (zh) 2011-10-04 2016-03-21 友達光電股份有限公司 藍相液晶顯示裝置
TWI471664B (zh) * 2011-12-20 2015-02-01 Innolux Corp 顯示裝置和電子裝置
TWI591407B (zh) * 2012-03-13 2017-07-11 半導體能源研究所股份有限公司 液晶層和顯示裝置
WO2013139020A1 (en) * 2012-03-22 2013-09-26 East China University Of Science And Technology Liquid crystal blue phase
TWI485754B (zh) 2012-04-10 2015-05-21 Innocom Tech Shenzhen Co Ltd 陣列基板、具有其之液晶顯示裝置及其製造方法
CN103376590B (zh) * 2012-04-24 2016-07-20 群康科技(深圳)有限公司 显示装置
TWI456303B (zh) * 2012-06-19 2014-10-11 Innocom Tech Shenzhen Co Ltd 使用鐵電型液晶的顯示器
TWI465818B (zh) * 2012-06-21 2014-12-21 Au Optronics Corp 藍相液晶顯示面板
TWI472854B (zh) 2012-06-27 2015-02-11 Au Optronics Corp 藍相液晶顯示面板及其製造方法
CN102819153B (zh) * 2012-08-10 2015-03-11 京东方科技集团股份有限公司 一种彩膜基板、液晶面板及液晶显示装置
CN103666482B (zh) * 2012-09-10 2016-05-25 苏州汉朗光电有限公司 一种近晶a相液晶材料
EP2708587B1 (en) * 2012-09-18 2015-07-15 Merck Patent GmbH Liquid crystal medium and liquid crystal display
CN102929046B (zh) * 2012-11-05 2016-05-11 京东方科技集团股份有限公司 蓝相液晶面板、装置及其制造方法
WO2014082699A1 (en) * 2012-11-27 2014-06-05 Merck Patent Gmbh Lens element
US9140937B2 (en) * 2012-12-20 2015-09-22 Industrial Technology Research Institute Display panel
US9441158B2 (en) * 2013-05-28 2016-09-13 Dic Corporation Liquid crystal display device
CN103351809B (zh) * 2013-06-19 2016-01-06 天长市金陵电子有限责任公司 一种防锈蚀led灯散热涂料及其制备方法
CN103472636A (zh) * 2013-09-06 2013-12-25 京东方科技集团股份有限公司 液晶显示面板及其驱动方法、显示装置
CN103468272B (zh) * 2013-09-06 2015-04-22 华映视讯（吴江）有限公司 液晶组成物
TWI514363B (zh) * 2014-03-27 2015-12-21 Au Optronics Corp 畫素結構
CN105717712A (zh) * 2014-12-03 2016-06-29 南京瀚宇彩欣科技有限责任公司 蓝相液晶显示面板及其制造方法
CN104597674A (zh) * 2015-03-02 2015-05-06 京东方科技集团股份有限公司 显示基板、显示面板和显示装置
CN104699318B (zh) * 2015-04-01 2017-12-19 上海天马微电子有限公司 阵列基板、触控显示面板和触控显示装置
CN104880883A (zh) * 2015-06-12 2015-09-02 武汉华星光电技术有限公司 一种蓝相液晶显示面板及其制作方法
CN105223751A (zh) * 2015-10-28 2016-01-06 四川大学 一种低电压高透过率的蓝相液晶显示器
TWI567464B (zh) 2015-12-01 2017-01-21 友達光電股份有限公司 液晶顯示面板
KR20170087221A (ko) * 2016-01-20 2017-07-28 삼성전자주식회사 디스플레이 장치
WO2017145911A1 (ja) * 2016-02-23 2017-08-31 シャープ株式会社 液晶表示装置
TWI569062B (zh) * 2016-03-08 2017-02-01 友達光電股份有限公司 顯示裝置、顯示裝置的操作方法、及顯示裝置的像素電路
EP3507651B1 (en) * 2016-08-30 2021-12-15 BOE Technology Group Co., Ltd. Liquid crystal display panel, liquid crystal display apparatus, and controlling method thereof
CN108239546B (zh) * 2016-12-23 2022-04-05 江苏和成显示科技有限公司 液晶显示器件
CN106773338B (zh) * 2017-01-16 2020-02-18 京东方科技集团股份有限公司 一种液晶微波移相器
US10330970B2 (en) * 2017-07-07 2019-06-25 Abl Ip Holding Llc Variable light shaping optic using liquid crystals and surface relief micro-structure diffuser
CN107544183B (zh) * 2017-09-20 2018-10-30 南京中电熊猫液晶显示科技有限公司 一种液晶显示装置
CN107664880B (zh) * 2017-09-20 2018-09-14 南京中电熊猫液晶显示科技有限公司 一种液晶显示装置
WO2019056678A1 (zh) * 2017-09-20 2019-03-28 南京中电熊猫液晶显示科技有限公司 一种液晶显示装置
CN109541860A (zh) * 2017-09-22 2019-03-29 京东方科技集团股份有限公司 一种显示面板及其制备方法和显示装置
CN108717239B (zh) * 2017-11-20 2021-02-19 山东蓝贝易书信息科技有限公司 易热擦除型液晶膜写字板及制备方法
TWI654471B (zh) * 2018-05-31 2019-03-21 友達光電股份有限公司 液晶顯示面板
CN110628440B (zh) * 2018-06-21 2021-02-02 北京大学 一种宽温域蓝相液晶材料及其制备方法
CN109212843A (zh) * 2018-09-30 2019-01-15 北京航空航天大学 一种基于双边IPS电极结构的LCoS微显示器
TWI732570B (zh) * 2020-05-28 2021-07-01 東海大學 U形單元及具有u形共平面電極單元之液晶元件

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4751017A (en) * 1985-03-22 1988-06-14 Merck Patent Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung Heterocyclic boron compounds
US5072021A (en) * 1986-12-26 1991-12-10 Mitsui Toatsu Chemicals, Inc. Optically active naphthalene derivatives
CN1523078A (zh) * 2003-02-17 2004-08-25 Ĭ��ר���ɷ����޹�˾ 1，4-二-(反式-4-环己基)苯衍生物和它们在液晶介质和液晶装置中的应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4751017A (en) * 1985-03-22 1988-06-14 Merck Patent Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung Heterocyclic boron compounds
US5072021A (en) * 1986-12-26 1991-12-10 Mitsui Toatsu Chemicals, Inc. Optically active naphthalene derivatives
CN1523078A (zh) * 2003-02-17 2004-08-25 Ĭ��ר���ɷ����޹�˾ 1，4-二-(反式-4-环己基)苯衍生物和它们在液晶介质和液晶装置中的应用

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