TWI764733B - 液晶組合物、液晶顯示元件、液晶顯示器 - Google Patents

液晶組合物、液晶顯示元件、液晶顯示器

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TWI764733B
TWI764733B TW110118959A TW110118959A TWI764733B TW I764733 B TWI764733 B TW I764733B TW 110118959 A TW110118959 A TW 110118959A TW 110118959 A TW110118959 A TW 110118959A TW I764733 B TWI764733 B TW I764733B
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李元元
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崔青
高紅茹
張偉
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Abstract

本發明涉及一種液晶組合物，以及包含該液晶組合物的液晶顯示元件、液晶顯示器，屬於液晶顯示領域，所述液晶組合物包含式I所示化合物以及一種或多種式II所示化合物：
Figure 110118959-A0305-02-0001-1
Figure 110118959-A0305-02-0001-2
該液晶組合物具有較大的折射率、較低旋轉黏度、良好的信賴性以及良好的低溫互溶性，在低盒厚快速液晶顯示中有巨大優勢。

Description

液晶組合物、液晶顯示元件、液晶顯示器
本發明屬於液晶顯示領域，更具體地，涉及一種液晶組合物及包含該液晶組合物的液晶顯示元件、液晶顯示器。
一直以來，追求更完美的視覺享受都是我們顯示裝置的目標，近幾十年來，液晶顯示器以其輕薄、環保、高性能等優點已經成為顯示器中的主流產品：無論是小尺寸的手機屏、還是大尺寸的筆記型電腦(Notebook PC)或監視器(Monitor)，以及大型化的液晶電視(LCD-TV)。
經過多年的發展，現在液晶顯示已經發展到一定瓶頸，要求做出更薄，回應時間更快的液晶顯示器，就要求液晶有更快回應速度。我們知道，液晶顯示器的響應時間RT和液晶的旋轉黏度γ1成正比、和液晶顯示器盒厚的平方成正比，所以要想提升回應時間就要求
Figure 110118959-A0305-02-0002-162
降低液晶顯示器盒厚度；
Figure 110118959-A0305-02-0002-165
降低液晶的γ1。液晶顯示的延遲量△nd是一定值，其中△n是液晶的折射率，d是液晶顯示器的盒厚，要想降低盒厚就需要液晶具有更大的折射率，但是大折射率會帶來新的問題：1.大折射率的液晶γ1較大；2.大折射率的液晶低溫互溶性較差；3.大折射率的液晶VHR相對較差。可見，要開發出具有較好低溫互溶性和較高VHR的大折射率、低γ1的液晶是目前亟待解決的技術問題。
為了解決上述問題，本發明提供的液晶組合物具有較高的折射率各向異性(△n)、較好的信賴性(VHR)、較小的旋轉黏度(γ1)以及良好的低溫互溶性，可以廣泛應用於低盒厚快速回應液晶顯示器件上。
為達到上述目的，本發明採用下述技術方案：本發明涉及一種液晶組合物，所述液晶組合物包含式I所示化合物、以及一種或多種式II所示化合物：
Figure 110118959-A0305-02-0003-3
Figure 110118959-A0305-02-0003-4
其中R1、R2各自獨立地表示碳原子數為1-6的烷基、烷氧基、碳原子數為2-8的鏈烯基、碳原子數為3-8的鏈烯氧基。
本公開還提供液晶顯示元件，其包含本公開的液晶組合物，所述液晶顯示元件為主動矩陣定址顯示元件或者被動矩陣定址顯示元件。
本公開還提供液晶顯示器，其包含本公開的液晶組合物，所述液晶顯示器為主動矩陣定址顯示器或者被動矩陣定址顯示器。
本發明的液晶組合物具有較高的折射率各向異性(△n)、較低旋轉黏度(γ1)、較好的低溫互溶性、同時保持了較好的的信賴性(VHR)，在低盒厚快速液晶顯示中有巨大優勢。且包含本發明的液晶組合物可以用於開發高解析度、快速回應的液晶顯示元件或液晶顯示器。
本發明涉及一種液晶組合物，所述液晶組合物包含式I所示的化合物以及一種或多種式II所示的化合物：
Figure 110118959-A0305-02-0004-5
Figure 110118959-A0305-02-0004-6
其中：R1、R2各自獨立地表示碳原子數為1-6的烷基、碳原子數1-6的烷氧基、碳原子數為2-8的鏈烯基、碳原子數為3-8的鏈烯氧基。
優選的，本發明所述液晶組合物為負介電各向異性液晶組合物。
本發明所述的液晶組合物，優選地，前述式II所示化合物選自式II-1至II-9所示化合物組成的組：
Figure 110118959-A0305-02-0004-7
Figure 110118959-A0305-02-0004-9
Figure 110118959-A0305-02-0004-10
Figure 110118959-A0305-02-0004-11
Figure 110118959-A0305-02-0004-12
Figure 110118959-A0305-02-0004-13
Figure 110118959-A0305-02-0005-14
Figure 110118959-A0305-02-0005-15
Figure 110118959-A0305-02-0005-16
本發明的液晶組合物，優選地，還包含一種或多種式III所示化合物：
Figure 110118959-A0305-02-0005-17
其中，R3、R4各自獨立地表示碳原子數為1-8的烷基、氟取代的碳原子數為1-8的烷基、碳原子數為1-8的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-8的烷氧基、碳原子數為2-8的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-8的鏈烯基、碳原子數為3-8的鏈烯氧基或氟取代的碳原子數為3-8的鏈烯氧基；以及
Figure 110118959-A0305-02-0005-18
、
Figure 110118959-A0305-02-0005-19
各自獨立地表示1,4-亞環己基或1,4-亞苯基。
本發明的液晶組合物，優選地，前述式III所示的化合物選自式III-1至III-15所示的化合物組成的組：
Figure 110118959-A0305-02-0005-20
Figure 110118959-A0305-02-0005-21
Figure 110118959-A0305-02-0005-22
Figure 110118959-A0305-02-0005-23
Figure 110118959-A0305-02-0005-24
Figure 110118959-A0305-02-0005-25
Figure 110118959-A0305-02-0005-26
Figure 110118959-A0305-02-0006-27
Figure 110118959-A0305-02-0006-28
Figure 110118959-A0305-02-0006-29
Figure 110118959-A0305-02-0006-31
Figure 110118959-A0305-02-0006-32
Figure 110118959-A0305-02-0006-33
Figure 110118959-A0305-02-0006-34
Figure 110118959-A0305-02-0006-35
本發明的液晶組合物，優選地，還包含一種或多種式IV所示化合物：
Figure 110118959-A0305-02-0006-36
其中，R5、R6各自獨立地表示碳原子數為1-6的烷基、氟取代的碳原子數為1-6的烷基、碳原子數為1-6的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-6的烷氧基、碳原子數為2-8的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-8的鏈烯基；
Figure 110118959-A0305-02-0006-37
表示1,4-亞環己基或1,4-亞環己烯基；
Figure 110118959-A0305-02-0006-38
表示1,4-亞環己基、1,4-亞環己烯基或1,4-亞苯基；Z1表示單鍵、-CH2CH2-或-CH2O-；以及m表示0或1。
本發明的液晶組合物，優選地，前述式IV所示的化合物選自式IV-1至IV-7所示的化合物組成的組：
Figure 110118959-A0305-02-0007-39
Figure 110118959-A0305-02-0007-40
Figure 110118959-A0305-02-0007-41
Figure 110118959-A0305-02-0007-42
Figure 110118959-A0305-02-0007-43
Figure 110118959-A0305-02-0007-44
Figure 110118959-A0305-02-0007-45
其中，R5、R6各自獨立地表示碳原子數為1-6的烷基、氟取代的碳原子數為1-6的烷基、碳原子數為1-6的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-6的烷氧基、碳原子數為2-8的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-8的鏈烯基。
本發明的液晶組合物，優選地，還包含一種或多種式V所示化合物：
Figure 110118959-A0305-02-0007-46
其中，R7表示碳原子數為1-10的烷基；R8表示碳原子數為1-10的烷基或碳原子數為2-10的鏈烯基。
本發明所述的液晶組合物，優選地，前述式V所述化合物選自式V-1到V-6所示化合物組成的組：
Figure 110118959-A0305-02-0007-48
Figure 110118959-A0305-02-0007-49
Figure 110118959-A0305-02-0008-50
Figure 110118959-A0305-02-0008-51
Figure 110118959-A0305-02-0008-52
Figure 110118959-A0305-02-0008-53
本發明的液晶組合物，優選地，還包含一種或多種式VI所示化合物：
Figure 110118959-A0305-02-0008-54
其中，R9表示碳原子數為1-8的烷基、氟取代的碳原子數為1-8的烷基、碳原子數為1-8的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-8的烷氧基、所示基團中任意一個或多個不相連的CH2任選被亞環戊基、亞環丁基或亞環丙基取代；R10表示碳原子數為1-8的烷基、氟取代的碳原子數為1-8的烷基、碳原子數為1-8的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-8的烷氧基；以及X表示O或S。
本發明的液晶組合物，優選地，前述式VI所示的化合物選自式VI-1至VI-12所示的化合物組成的組：
Figure 110118959-A0305-02-0008-55
Figure 110118959-A0305-02-0008-56
Figure 110118959-A0305-02-0009-59
Figure 110118959-A0305-02-0009-62
Figure 110118959-A0305-02-0009-63
Figure 110118959-A0305-02-0009-64
Figure 110118959-A0305-02-0009-65
Figure 110118959-A0305-02-0009-66
Figure 110118959-A0305-02-0009-67
Figure 110118959-A0305-02-0009-68
Figure 110118959-A0305-02-0009-69
Figure 110118959-A0305-02-0009-70
其中，R91、R101各自獨立地表示碳原子數為1-8的烷基。
本發明的液晶組合物中，優選地，還包含一種或多種式VII所示的化合物：
Figure 110118959-A0305-02-0009-71
其中，R11、R12各自獨立地表示碳原子數為1-6的烷基、碳原子數為2-10的鏈烯基或氟取代的碳原子數為2-10的鏈烯基。
[液晶顯示元件或液晶顯示器]
本發明還涉及包含上述任意一種液晶組合物的液晶顯示元件或液晶顯示器；所述顯示元件或顯示器為主動矩陣顯示元件或顯示器或被動矩陣顯示元件或顯示器。
可選的，所述液晶顯示元件或液晶顯示器優選主動矩陣液晶顯示元件或液晶顯示器。
前述主動矩陣顯示元件或顯示器具體可以列舉出例如IPS-TFT或FFS-TFT液晶顯示元件或其他TFT顯示器。
本發明的液晶顯示元件或液晶顯示器包含本發明公開的液晶組合物，本發明的液晶顯示元件或液晶顯示器具有較快的回應速度和良好的信賴性。
實施例
本說明書中，如無特殊说明，百分比均是指重量百分比，溫度為攝氏度(℃)，其他符號的具體意義及測試條件如下：Cp表示液晶清亮點(℃)，DSC定量法測試；△n表示光學各向異性，no為尋常光的折射率，ne為非尋常光的折射率，測試條件為25±2℃，589nm，阿貝折射儀測試；△ε表示介電各向異性，△ε=ε∥-ε⊥，其中，ε∥為平行於分子軸的介電常數，ε⊥為垂直於分子軸的介電常數，測試條件為25±0.5℃，20微米平行盒，INSTEC：ALCT-IR1測試；γ1表示旋轉黏度(mPa．s)，測試條件為25±0.5℃，20微米平行盒，INSTEC：ALCT-IR1測試；K11為展曲彈性常數，K33為彎曲彈性常數，測試條件為：25℃、INSTEC： ALCT-IR1、20微米垂直盒；VHR表示電壓保持率(%)，測試條件為60±1℃、電壓為±5V、脈衝寬度為10ms、電壓保持時間1.667ms。測試設備為TOYO Model 6254液晶性能綜合測試儀；RT表示液晶顯示器件從暗態到亮態再到暗態所需要的時間，測試條件25±1℃、測試電壓為相應灰階對應電壓、測試頻率為64Hz。測試設備為DMS505；△nd表示延遲量，△n表示光學各向異性，d表示盒厚(μm)，負性液晶顯示一般設計為△nd=330nm。
液晶組合物的製備方法如下：將各液晶單體按照一定配比稱量後放入不銹鋼燒杯中，將裝有各液晶單體的不銹鋼燒杯置於磁力攪拌儀器上加熱融化，待不銹鋼燒杯中的液晶單體大部份融化後，往不銹鋼燒杯中加入磁力轉子，將混合物攪拌均勻，冷卻到室溫後即得液晶組合物。
本發明實施例液晶單體結構用代碼表示，液晶環結構、端基、連接基團的代碼表示方法見下表1、表2。
Figure 110118959-A0305-02-0011-72
Figure 110118959-A0305-02-0012-73
Figure 110118959-A0305-02-0012-74
舉例：
Figure 110118959-A0305-02-0013-164
，其代碼為CC-Cp-V1；
Figure 110118959-A0305-02-0013-77
，其代碼為CPY-2-O2；
Figure 110118959-A0305-02-0013-78
，其代碼為CCY-3-O2；
Figure 110118959-A0305-02-0013-79
，其代碼為COY-3-O2；
Figure 110118959-A0305-02-0013-80
，其代碼為CCOY-3-O2；
Figure 110118959-A0305-02-0013-81
，其代碼為Sb-CpO-O4；
Figure 110118959-A0305-02-0013-82
，其代碼為Sc-CpO-O4。
實施例1
液晶組合物的配方及相應的性能如下表3所示。
Figure 110118959-A0305-02-0013-75
Figure 110118959-A0305-02-0014-83
實施例2
液晶組合物的配方及相應的性能如下表4所示。
Figure 110118959-A0305-02-0014-84
Figure 110118959-A0305-02-0015-85
實施例3
液晶組合物的配方及相應的性能如下表5所示。
Figure 110118959-A0305-02-0015-86
Figure 110118959-A0305-02-0016-87
實施例4
液晶組合物的配方及相應的性能如下表6所示。
Figure 110118959-A0305-02-0016-88
Figure 110118959-A0305-02-0017-89
對比例1
液晶組合物的配方及相應的性能如下表7所示。
Figure 110118959-A0305-02-0018-90
對比例2
液晶組合物的配方及相應的性能如下表8所示。
Figure 110118959-A0305-02-0019-91
Figure 110118959-A0305-02-0020-92
液晶顯示的回應時間RT
Figure 110118959-A0305-02-0020-161
γ1*d2，△nd表示延遲量，△n表示光學各向異性，d表示盒厚(μm)，負性液晶顯示一版設計為△nd=330nm。可見，降低γ1和降低盒厚d都可以提升回應時間，且降低盒厚d提升的更加明顯。
從以上實施例1~4可以看出，在保證VHP基本不變的同時，本發明的液晶組合物可以實現較大的液晶折射率各向異性(△n)，可以應用於低盒厚液晶顯示器上。對比例1中把CY-3-O2替換為實施例3中的PY-1-O2後，VHR和γ1基本保持不變，實施例3的液晶折射率各向異性(△n)增大很多；對比例2中把CCY-5-O2替換為實施例3中的PPY-5-O2後，VHR和γ1基本保持不變，實施例3的液晶折射率各向異性(△n)增大很多。
經過對實施例3和對比例1~2的平行比較，說明本發明的液晶組合物具有較大折射率各向異性(△n)，所以盒厚(d)相對較小，回應時間明顯快，可以更好的應用於低盒厚快速回應顯示器件。
實施例5
液晶組合物的配方及相應的性能如下表10所示。
Figure 110118959-A0305-02-0021-93
Figure 110118959-A0305-02-0022-94
實施例6
液晶組合物的配方及相應的性能如下表11所示。
Figure 110118959-A0305-02-0022-95
Figure 110118959-A0305-02-0023-96
實施例7
液晶組合物的配方及相應的性能如下表12所示。
Figure 110118959-A0305-02-0023-97
Figure 110118959-A0305-02-0024-98
實施例8
液晶組合物的配方及相應的性能如下表13所示。
Figure 110118959-A0305-02-0024-99
Figure 110118959-A0305-02-0025-100
實施例9
液晶組合物的配方及相應的性能如下表14所示。
Figure 110118959-A0305-02-0025-101
Figure 110118959-A0305-02-0026-102
對比例3
液晶組合物的配方及相應的性能如下表15所示。
Figure 110118959-A0305-02-0026-103
Figure 110118959-A0305-02-0027-104
對比例4
液晶組合物的配方及相應的性能如下表16所示。
Figure 110118959-A0305-02-0027-105
Figure 110118959-A0305-02-0028-106
對比例5
液晶組合物的配方及相應的性能如下表17所示。
Figure 110118959-A0305-02-0028-107
Figure 110118959-A0305-02-0029-108
對比例6
液晶組合物的配方及相應的性能如下表18所示。
Figure 110118959-A0305-02-0029-109
Figure 110118959-A0305-02-0030-110
Figure 110118959-A0305-02-0030-111
Figure 110118959-A0305-02-0031-112
由以上資料表明，本發明的液晶組合物在維持較好的低溫溶解性基礎上具有較大的折射率(△n)，而對比例1~6可以看出，要把折射率(△n)做大會帶來溶解性的問題。其中，對比例3和對比例4是在實施例3的基礎上把式II去掉，增加式I單體含量來提升折射率(△n)達到提升回應時間的目的，但是隨著式I單體含量的增加，溶解性變差；對比例4中去掉式II把式I單體含量添加到25%時，常溫晶析；對比例5和對比例6是在實施例3的基礎上去掉式I單體，通過增加式II的含量來提升折射率(△n)達到提升回應時間的目的，但是隨著式II單體含量的增加，溶解性變差，對比例6中把式II添加到14%時，常溫晶析。
本發明的液晶組合物具有較好的低溫溶解性、較小的旋轉黏度和較大的折射率(△n)，因此本發明公開的液晶組合物可以用於開發低盒厚快速回應液晶顯示元件或液晶顯示器。
本發明公開的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定，對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這裡無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬於本發明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之列。

Claims (10)

  1. 一種液晶顯示元件，所述液晶顯示元件的延遲量△nd為330nm、盒厚2.3-2.7μm，且所述液晶顯示元件包含式I所示化合物以及一種或多種式II所示化合物所組成的液晶組合物：
    Figure 110118959-A0305-02-0033-114
    Figure 110118959-A0305-02-0033-115
     其中：R1、R2各自獨立地表示碳原子數為1-6的烷基、碳原子數1-6的烷氧基、碳原子數為2-8的鏈烯基或碳原子數為3-8的鏈烯氧基。
  2. 根據請求項1所述的液晶顯示元件，所述的液晶組合物還包含一種或多種式III所示化合物：
    Figure 110118959-A0305-02-0033-116
     其中，R3、R4各自獨立地表示碳原子數為1-8的烷基、氟取代的碳原子數為1-8的烷基、碳原子數為1-8的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-8的烷氧基、碳原子數為2-8的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-8的鏈烯基、碳原子數為3-8的鏈烯氧基或氟取代的碳原子數為3-8的鏈烯氧基；
    Figure 110118959-A0305-02-0033-117
    、
    Figure 110118959-A0305-02-0033-118
    各自獨立地表示1,4-亞環己基或1,4-亞苯基。
  3. 根據請求項2所述的液晶顯示元件，其中所述式III所示的化合物選自式III-1至III-15所示的化合物組成的組：
    Figure 110118959-A0305-02-0033-119
    Figure 110118959-A0305-02-0034-120
    Figure 110118959-A0305-02-0034-121
    Figure 110118959-A0305-02-0034-122
    Figure 110118959-A0305-02-0034-123
    Figure 110118959-A0305-02-0034-124
    Figure 110118959-A0305-02-0034-125
    Figure 110118959-A0305-02-0034-126
    Figure 110118959-A0305-02-0034-127
    Figure 110118959-A0305-02-0034-128
    Figure 110118959-A0305-02-0034-130
    Figure 110118959-A0305-02-0034-131
    Figure 110118959-A0305-02-0034-132
    Figure 110118959-A0305-02-0034-134
    Figure 110118959-A0305-02-0034-135
  4. 根據請求項2或3所述的液晶顯示元件，所述的液晶組合物還包含一種或多種式IV所示化合物：
    Figure 110118959-A0305-02-0034-136
     其中， R5、R6各自獨立地表示碳原子數為1-6的烷基、氟取代的碳原子數為1-6的烷基、碳原子數為1-6的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-6的烷氧基、碳原子數為2-8的鏈烯基或氟取代的碳原子數為2-8的鏈烯基；
    Figure 110118959-A0305-02-0035-137
    表示1,4-亞環己基或1,4-亞環己烯基；
    Figure 110118959-A0305-02-0035-138
    表示1,4-亞環己基、1,4-亞環己烯基或1,4-亞苯基；Z1表示單鍵、-CH2CH2-或-CH2O-；m表示0或1。
  5. 根據請求項4所述的液晶顯示元件，其中所述式IV所示的化合物選自式IV-1至IV-7所示的化合物組成的組：
    Figure 110118959-A0305-02-0035-139
    Figure 110118959-A0305-02-0035-140
    Figure 110118959-A0305-02-0035-141
    Figure 110118959-A0305-02-0035-142
    Figure 110118959-A0305-02-0035-143
    Figure 110118959-A0305-02-0035-144
    Figure 110118959-A0305-02-0035-145
     其中，R5、R6各自獨立地表示碳原子數為1-6的烷基、氟取代的碳原子數為1-6的烷基、碳原子數為1-6的烷氧基、氟取代的碳原子數為1-6的烷氧基、碳原子數為2-8的鏈烯基、氟取代的碳原子數為2-8的鏈烯基。
  6. 根據請求項4所述的液晶顯示元件，所述的液晶組合物還包含一種或多種式V所示化合物：
    Figure 110118959-A0305-02-0036-146
     其中，R7表示碳原子數為1-10的烷基；R8表示碳原子數為1-10的烷基或碳原子數為2-10的鏈烯基。
  7. 根據請求項6所述的液晶顯示元件，還包含一種或多種式VI所示化合物：
    Figure 110118959-A0305-02-0036-147
     其中，R9表示碳原子數為1-8的烷基、氟取代的碳原子數為1-8的烷基、碳原子數為1-8的烷氧基或氟取代的碳原子數為1-8的烷氧基，且所示基團中任意一個或多個不相連的CH2任選被亞環戊基、亞環丁基或亞環丙基取代；R10表示碳原子數為1-8的烷基、氟取代的碳原子數為1-8的烷基、碳原子數為1-8的烷氧基或氟取代的碳原子數為1-8的烷氧基；X表示O或S。
  8. 根據請求項7所述的液晶顯示元件，其中所述式VI所示的化合物選自式VI-1至VI-12所示的化合物組成的組：
    Figure 110118959-A0305-02-0036-148
    Figure 110118959-A0305-02-0036-149
    Figure 110118959-A0305-02-0037-150
    Figure 110118959-A0305-02-0037-151
    Figure 110118959-A0305-02-0037-152
    Figure 110118959-A0305-02-0037-153
    Figure 110118959-A0305-02-0037-154
    Figure 110118959-A0305-02-0037-155
    Figure 110118959-A0305-02-0037-156
    Figure 110118959-A0305-02-0037-157
    Figure 110118959-A0305-02-0037-158
    Figure 110118959-A0305-02-0037-159
     其中，R91、R101各自獨立地表示碳原子數為1-8的烷基。
  9. 根據請求項7所述的液晶顯示元件，所述的液晶組合物還包含一種或多種式VII所示的化合物：
    Figure 110118959-A0305-02-0037-160
     其中，R11、R12各自獨立地表示碳原子數為1-6的烷基、碳原子數為2-10的鏈烯基或氟取代的碳原子數為2-10的鏈烯基。
  10. 一種液晶顯示器，包含請求項1-9任一項所述的液晶顯示元件所述液晶顯示器為主動矩陣定址顯示器或被動矩陣定址顯示器。
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