TWI396729B - 液晶複合物的組成配方與製造方法 - Google Patents

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液晶複合物的組成配方與製造方法
本發明是有關於一種液晶複合物的之成配方，特別是有關於一種光學補償彎曲型的液晶複合物之組成配方。
近年來，平面顯示器產業之相關技術，如液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)之發展已驅成熟。目前液晶顯示器(LCD)已經被廣泛的使用在各種電子產品上，諸如個人電腦、筆記型電腦等使用薄膜電晶體顯示器(Thin-Film Transistor LCDs,TFT-LCDs)大尺寸產品，或是PDA、語言翻譯機，手機等使用超扭轉型(Super Twist Nematic,STN)技術的小尺寸產品都可以看到運用液晶所製造的產品。
僅管液晶顯示器因具有低幅射性以及體積輕薄短小之優點，但當使用者從不同角度觀看液晶顯示器時，隨著視角的增加，其對比度(contrast ratio)卻會遞減，而產生視角的限制。除此之外，目前市面上的液晶顯示裝置之應速度仍稍嫌不足，使得在動態影像的顯示上常因影像滯留而模糊化。因此，如何增大液晶顯示器的視角及增快其反應速度，以提昇液晶顯示器的影像品質，乃是今日業界所致力的課題之一。
為了解決上述問題，一種使用光學補償模式(optically compensated birefringence，OCB)的液晶顯示裝置已被研發出來，在OCB的操作模式下，其顯示裝置具有高反應速率與寬視角等優點，因此具有極高的發展性。
然而，目前市面上的光學補償模式的液晶顯示裝置具有長期存在的問題。舉例來說，OCB模式在無電場情況下，其液晶分子是平行於面板的輻散態(splay mode)，而較佳的OCB Mode操作情況下，液晶分子必須在其彎曲態(bend mode)。為了實現液晶分子的彎曲排列，每次驅動時都需要一定的預設時間來讓液晶分子從輻散態扭轉到合適位置的彎曲態，才能正常工作。
詳言之，為了讓液晶分子從輻散態轉態扭轉到合適位置的彎曲態，其耗費的驅動電壓與其相對的應答速度，會使光學補償模式的液晶顯示裝置有延滯反應的效果產生。
有鑑於此，為了解決上述問題，本發明之主要目的係提供一種液晶複合物的組成配方，其可改善液晶顯示器之應答速度。
此外，本發明之另一目的在提供一種改善液晶顯示器之應答速度的液晶複合物製造方法。
再者，本發明之另一目的係為提供一種液晶顯示裝置，以改善習知液晶顯示器之應答速度。
為達到本發明之上述目的，本發明所述液晶複合物的組成配方，其包括一液晶化合物與一奈米粒子(Nano partical)，其中液晶化合物為光學補償彎曲型液晶化合物(OCB liquid crystal)，而奈米粒子的主鏈或側鏈上至少具有一壓克力官能基。
上述發明實施例中，液晶複合物組成配方中的奈米粒子之含量為0.1~2wt%，其重量百分比係以液晶複合物之重量為基準。
上述發明實施例中，所述的壓克力官能基係為由通式(1)所代表的結構。
上述發明實施例中，奈米粒子係選自由氧化鋅、氧化鋅之衍生物、二氧化矽以上二氧化矽之衍生物所組成之群組。
上述發明實施例中，液晶複合物可應用於光學補償彎曲排列型(OCB)的液晶顯示裝置。
為達到本發明之另一目的，本發明所述液晶複合物的製造方法，包括以下步驟：首先，混合一液晶化合物與一奈米粒子，液晶化合物為光學補償液晶化合物，奈米粒子的主鏈或側鏈上至少具有一壓克力官能基，其中奈米粒子之含量為0.1~2wt%。之後，注入混合後之液晶化合物與奈米粒子於一液晶盒內。最後，提供一能量使奈米粒子與液晶化合物產生聚合反應。
上述發明實施例中，壓克力官能基係為由通式(1)所代表的結構。
上述發明實施例中，奈米粒子係選自由氧化鋅、氧化鋅之衍生物、二氧化矽以上二氧化矽之衍生物所組成之群組。
上述發明實施例中，注入混合後之液晶化合物與奈米粒子於液晶盒內之方式係為一滴下式注入製程(one drop filling process)或真空毛細現象注入製程。
上述發明實施例中，所述的能量係為一紫外光或一外加電壓。
為達到本發明之另一目的，本發明所述液晶顯示裝置，包含一第一基板、一第二基板以及一液晶層。液晶層係設於第一基板及第二基板之間，且液晶層具有一液晶複合物，其中液晶複合物係由一液晶化合物與一奈米粒子聚合而成，其中液晶化合物為光學補償液晶化合物，而奈米粒子的主鏈或側鏈上至少具有一壓克力官能基，且奈米粒子之含量為0.1~2 wt%。
上述發明實施例中，奈米粒子係選自由氧化鋅、氧化鋅之衍生物、二氧化矽以及二氧化矽之衍生物所組成之群組。
上述發明實施例中，液晶顯示裝置為光學補償彎曲排列型的液晶顯示裝置。
當奈米粒子添加至原有的液晶化合物，可使液晶快速地由輻散態轉向至彎曲態，使液晶顯示裝置在初始驅動時可快速達到穩態，無需特殊高電壓的驅動回路，具有較快之應答速度(較低之響應時間)。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉一些實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
根據本發明之一較佳實例，其揭露一種光學補償彎曲排列型的液晶顯示裝置，其係透過聚合反應合成出一種新的液晶複合物，如此一來，新的液晶複合物可大幅降低光學補償雙彎曲型液晶顯示裝置在起始驅動時從輻散態轉換至彎曲態所需之時間及電源供應，並可消除輻散態至彎曲態之間的不穩定現象，獲致比傳統液晶顯示裝置更快的應答效果。
請參考圖1，液晶顯示裝置10包括一第一基板20、一第一配向層22、一第二基板50、一第二配向層52以及一液晶層40。第一基板20具有一第一表面21，第二基板50具有一第二表面51，其中第一基板20係與第二基板50平行設置，且第一表面21係與第二表面51相對。第一配向層22形成於第一表面21之上。第二配向層52形成於第二表面51之上。液晶層40係設於第一基板20及第二基板50之間，且液晶層40具有複數個液晶複合物42，其中，所述的液晶複合物42係透過一聚合反應混合一液晶化合物與一奈米粒子反應而得到。
上述液晶複合物的製造方法，包括下列步驟：首先，混合一液晶化合物與一奈米粒子；之後，注入混合後之液晶化合物與奈米粒子於一液晶盒內；最後提供一能量使奈米粒子與液晶化合物產生聚合反應。
此外，上述的液晶化合物為一光學補償液晶化合物，在無電場情況下，其液晶分子是平行於面板的輻散態(splay mode)，而較佳的OCB Mode操作情況下，液晶分子必須 在其彎曲態(bend mode)。而上述的奈米粒子的主鏈或側鏈上至少具有一壓克力官能基，其壓克力官能基係為由通式(1)所代表的結構。
其中，奈米粒子係選自由氧化鋅、氧化鋅之衍生物、二氧化矽以及二氧化矽之衍生物所組成之群組。而奈米粒子之含量為0.1~3 wt%，重量百分比係以液晶組合物之重量為基準。
請參照表1，係列舉出數個符合本發明所述之具有一壓克力官能基的奈米粒子，其中的奈米粒子係以氧化鋅之衍生物以及二氧化矽之衍生物為例。
此外，注入混合後之液晶化合物與奈米粒子於一液晶盒內之方式係為一滴下式注入製程或真空毛細現象注入製程。
此外，液晶化合物與奈米粒子可在不添加任何起始劑的條件下，在光或熱的作用自行進行具合反應，其中的能量源可為 為一紫外光或一外加電壓。如此一來，液晶顯示器可避免因起始劑殘留所造成的影像殘留或延遲響應等現象。
除此之外，與習知光學補償雙彎曲式液晶顯示器相比，本發明所述之液晶顯示裝置具有較快之應答速度(較低之響應時間)。以下特舉比較實施例及實施例，茲以說明。
第一實施例
分別以純光學補償彎曲型液晶化合物A(ZCE-5096)與其液晶化合物(ZCE-5096)摻雜不同比例反應型半導體氧化鋅(ZnO)奈米粒子的液晶化合物B、C、D、E、F作為顯晶顯示裝置的液晶層來測試，其中氧化鋅(ZnO)奈米粒子結構如表1之編號1所示，其奈米粒子的粒徑大小為3~10 nm。液晶盒間隙為3.90 μm，測試結果如表2。
如表2和表3所示，當奈米粒子為一反應型半導體氧化鋅(ZnO)奈米粒子時，可發現混摻具有最佳的條件為2 wt%時為最佳，其應答時間由未混摻奈米粒子的4.94 ms(平均值)增快至3.77 ms(摻入含2 wt% ZnO)，且其驅動電壓由未混摻氧化鋅(ZnO)奈米粒子的1.93 V(平均值)降為1.73 V(混摻後)。
第二實施例
分別以純光學補償彎曲型液晶化合物A(ZCE-5096)與其液晶化合物(ZCE-5096)摻雜不同比例反應型半導體二氧化矽(SiO2 )奈米粒子的液晶化合物作為顯晶顯示裝置的液晶層來測試，其中二氧化矽(SiO2 )奈米粒子結構如表1之編號2所示，其奈米粒子的粒徑大小為10~20 nm。液晶盒間隙為3.90μ m，測試結果如表2。
如表4所示，當奈米粒子為一反應型半導體二氧化矽 (SiO2 )奈米粒子時，可發現混摻具有最佳的條件為0.1 wt%時為最佳，其應答時間由未混摻奈米粒子的5.06 ms(平均值)增快至4.32 ms(摻入含0.1% SiO2 )。
本發明所述之液晶顯示裝置及其製造方法，其係利用包含添加奈米粒子的液晶物組合物，來降低光學補償型液晶顯示裝置在起始驅動時從輻散態轉換至彎曲態所需之時間及電源供應，可消除輻散態至彎曲態之間的不穩定現象，獲致比傳統液晶顯示裝置更快的應答效果。此外，藉由比較表2、表3及表4可得知，本發明所述之液晶顯示裝置，確實較一般之光學補償彎曲排列型液晶顯示裝置具有較快的反應速度，因此也具有較佳之競爭能力。
雖然本發明已以一些實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之 保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧液晶顯示裝置
20‧‧‧第一基板
21‧‧‧第一表面
22‧‧‧第一配向層
40‧‧‧液晶層
42‧‧‧液晶複合物
50‧‧‧第二基板
51‧‧‧第二表面
52‧‧‧第二配向層
圖1是本發明之光學補償液晶顯示器的剖面示意圖。
10．．．液晶顯示裝置
20．．．第一基板
21．．．第一表面
22．．．第一配向層
40．．．液晶層
42．．．液晶複合物
50．．．第二基板
51．．．第二表面
52．．．第二配向層

Claims (13)

  1. 一種液晶複合物的組成配方，包括：一液晶化合物，該液晶化合物為光學補償彎曲型液晶化合物(OCB liquid crystal)；以及一奈米粒子，其主鏈或側鏈上至少具有一壓克力官能基，其中該光學補償彎曲型液晶化合物及奈米粒子被混合，該奈米粒子之含量為0.1~2 wt%，在無電場情況下，該光學補償彎曲型液晶化合物之液晶分子的特性是平行於面板的輻散態(splay mode)，在一光學補償彎曲型(OCB)模式情況下，該光學補償彎曲型液晶化合物之液晶分子是在彎曲態(bend mode)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之組成配方，其中該壓克力官能基係為由通式(1)所代表的結構。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之組成配方，其中該奈米粒子係選自由氧化鋅、氧化鋅之衍生物、二氧化矽以及二氧化矽之衍生物所組成之群組。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之組成配方，其中該液晶複合物可應用於光學補償彎曲排列型(OCB)的液晶顯示裝置。
  5. 一種液晶複合物的製造方法，包括：混合一液晶化合物與一奈米粒子，該液晶化合物為光 學補償液晶化合物，該奈米粒子的主鏈或側鏈上至少具有一壓克力官能基，其中該奈米粒子之含量為0.1~2 wt%，在無電場情況下，該光學補償彎曲型液晶化合物之液晶分子的特性是平行於面板的輻散態(splay mode)，在一光學補償彎曲型(OCB)模式情況下，該光學補償彎曲型液晶化合物之液晶分子是在彎曲態(bend mode)；注入混合後之該液晶化合物與該奈米粒子於一液晶盒內；以及提供一能量使該奈米粒子與該液晶化合物產生聚合反應，形成該液晶複合物。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該壓克力官能基係為由通式(1)所代表的結構。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該奈米粒子係選自由氧化鋅、氧化鋅之衍生物、二氧化矽以及二氧化矽之衍生物所組成之群組。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中注入混合後之該液晶化合物與該奈米粒子於該液晶盒內之方式係為一滴下式注入製程(one drop filling process)或真空毛細現象注入製程。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該能量係為一紫外光或一外加電壓。
  10. 一種液晶顯示裝置，包含：一第一基板；一第二基板；以及一液晶層，係設於該第一基板及該第二基板之間，該液晶層具有一液晶複合物，該液晶複合物係由一液晶化合物與一奈米粒子聚合而成，其中該液晶化合物為光學補償液晶化合物，該奈米粒子的主鏈或側鏈上至少具有一壓克力官能基，且該光學補償彎曲型液晶化合物及奈米粒子被混合，該奈米粒子之含量為0.1~2 wt%，在無電場情況下，該光學補償彎曲型液晶化合物之液晶分子的特性是平行於面板的輻散態(splay mode)，在一光學補償彎曲型(OCB)模式情況下，該光學補償彎曲型液晶化合物之液晶分子是在彎曲態(bend mode)。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之液晶顯示裝置，其中該壓克力官能基係為由通式(1)所代表的結構。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之液晶顯示裝置，其中該奈米粒子係選自由氧化鋅、氧化鋅之衍生物、二氧化矽以及二氧化矽之衍生物所組成之群組。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之液晶顯示裝置，其中該液晶顯示裝置為光學補償彎曲排列型(OCB)的液晶顯示裝置。
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