液晶材料及包括该液晶材料的液晶显示装置 |
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| 申请号 | CN201410277309.5 | 申请日 | 2014-06-19 | 公开(公告)号 | CN104250556A | 公开(公告)日 | 2014-12-31 |
| 申请人 | 乐金显示有限公司; | 发明人 | 卢承光; 崔祐荣; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种 液晶 材料，包括：含链烯基的液晶分子；酚系抗 氧 化剂；和用于回收酚系抗 氧化剂 的 光稳定剂 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种液晶材料，包括： |
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| 说明书全文 | 液晶材料及包括该液晶材料的液晶显示装置技术领域[0001] 本发明涉及液晶显示(LCD)装置，更具体地说，涉及一种具有改进的可靠性和响应时间的液晶材料及包括该液晶材料的液晶显示装置。 背景技术[0003] LCD装置使用液晶分子的光学各向异性和偏振特性。液晶分子由于它们细而长的形状因此具有明确的取向方向。液晶分子的取向方向可以通过对液晶分子施加电场来控制。当电场强度或方向改变时，液晶分子的取向也改变。由于入射光是根据液晶分子由于液晶分子的光学各向异性的取向而折射，因此可以通过控制光的透过率来显示图像。 [0006] 例如，LCD装置用于在公共场所重复显示类似的图像。它可以被称为公共显示器。由于公共显示器在非常长的时间内反复显示类似图像，LCD装置的可靠性是一个重要的现实。 [0007] 也就是说，在公共显示器上，已显示的图像停留在屏幕上成为残影，公共显示器的图像质量由于残影而变差。结果是，需要高可靠性的LCD装置作为公共显示器。 [0008] 然而，具有高可靠性的公共显示器的LCD装置在响应时间方面存在缺点。具有高响应时间的公共显示器的LCD装置在可靠性方面存在缺点。 发明内容[0009] 本发明涉及一种液晶材料和LCD装置，其基本上避免了由于现有技术的局限和缺点导致的一个或多个问题。 [0010] 本发明的一个目的是提供一种在可靠性和响应时间两个方面具有优点的液晶材料。 [0011] 本发明的另一个目的是提供一种包括该液晶材料的LCD装置。 [0012] 本发明的其他优点和特征将部分在随后的说明中呈现，而部分可以由本领域技术人员从说明书中明显看出，或者在实践时知晓。本发明的目的和其他优点将通过说明书和权利要求以及附图中特别指出的结构来实现和获得。 [0014] 在本发明的另一个方面，本发明提供一种LCD装置，包括：彼此面对的第一基板和第二基板；在第一基板上的像素电极；在第一基板和第二基板之一上的公共电极；分别在第一基板和第二基板上的第一取向层和第二取向层；以及位于第一取向层和第二取向层之间的液晶层，所述液晶层包括：含链烯基的液晶分子；酚系抗氧化剂；和用于回收酚系抗氧化剂的光稳定剂。 [0015] 应理解的是，上述概括描述以及以下对本发明的详细描述均是示例及解释性的，其仅用于提供对所主张的发明的解释。 附图说明[0016] 附图提供对本发明的进一步理解并且并入说明书而组成说明书的一部分。所述附图示出本发明的实施方式，并且与说明书文字一起用于解释本发明的原理。 [0017] 在附图中： [0018] 图1A和1B是示出液晶材料在可靠性和响应时间之间的关系图。 [0019] 图2是LCD装置的剖面示意图。 [0020] 图3示出酚系抗氧化剂和自由基的反应机理图。 [0021] 图4是说明在本发明的液晶材料中通过HALS的酚系抗氧化剂的再循环机理图。 [0022] 图5是示出在包括本发明的液晶材料的LCD装置中可靠性增加的曲线图。 具体实施方式[0023] 现在详细描述本发明的示例性实施方式，附图中图解了这些实施方式的一些实例。尽可能地，在附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部件。 [0024] 为了提高用作公共显示器的LCD装置的可靠性，使用不包括链烯基的液晶材料。 [0025] 即，参照图1A，其示出在液晶材料中的链烯基含量与可靠性之间的关系图，随着液晶材料中的链烯基含量增加，LCD装置的显示可靠性降低。因此，将没有链烯基的液晶材料用作公共显示器的LCD装置。 [0026] 然而，参照图1B，其示出在液晶材料中的链烯基含量与响应时间之间的关系图，随着液晶材料中的链烯基含量下降，LCD装置的响应时间减少。 [0027] 也就是说，当从液晶材料中排除链烯基来增加用作公共显示器的LCD装置的可靠性时，产生了LCD装置的响应时间减少的问题。 [0028] 图2是LCD装置的剖面示意图。 [0029] 如图2所示，LCD装置包括第一基板110，面对第一基板110的第二基板120，以及在第一和第二基板110和120之间的液晶层130。 [0030] 在第一基板110上，形成有像素电极170和公共电极172。在像素和公共电极170和172之间产生电场，驱动液晶层130。此外，在第二基板120上形成有滤色器层182。 [0031] 特别地，在第一基板110中限定多个像素区域(未示出)，并且在每个像素区域中形成有薄膜晶体管(TFT)，像素电极170和公共电极172。 [0032] 像素区域由彼此交叉的栅线(未示出)和数据线(未示出)限定。TFT连接到栅线和数据线。 [0033] TFT包括栅电极142，栅极绝缘层144，半导体层150，源电极162和漏电极164。栅电极142连接到栅线，并且栅极绝缘层144形成在栅电极142上。半导体层150形成在栅极绝缘层144上并覆盖栅电极142。例如，半导体层150可以包括本征非晶硅的有源层152和掺杂非晶硅的欧姆接触层154。可选地，半导体层150可以包括氧化物半导体材料或多晶硅。 [0034] 源电极162和漏电极164形成在半导体层150上，并且彼此间隔开。源电极162连接到数据线。 [0036] 像素电极170和公共电极172形成在钝化层166上，像素电极170和公共电极172彼此交替排列，使得在像素和公共电极170和172之间产生水平电场。像素电极170通过漏极接触孔168接触并电连接到TFT的漏电极164。 [0037] 可选地，像素和公共电极具有板的形状，并且像素和公共电极之一具有开口。在这种情况下，像素和公共电极被定位在不同层中，使得在像素和公共电极之间产生边缘场。另外，像素电极形成在第一基板110上，而公共电极形成在第二基板120上，在这种情况下，像素和公共电极之间产生垂直电场。 [0038] 再次参照图2，第一取向层174形成在像素和公共电极170和172上。例如，第一取向层174可以由聚酰亚胺形成。 [0039] 在第二基板120上，形成有用于屏蔽非显示区(如TFT，栅线和数据线)的黑矩阵180，以及滤色器层182。黑矩阵180和滤色器层182可以省略。 [0040] 第二取向层184形成在滤色器层182上。例如，第二取向层184可以由聚酰亚胺形成。 [0041] 液晶层130设置在第一和第二基板110和120之间，并且更具体地，在第一和第二取向层174和184之间。液晶层130包括液晶分子132，酚系抗氧化剂134和光稳定剂136。 [0042] 液晶分子132的最初排列是由第一和第二取向层174和184控制的，并且液晶分子132包括链烯基以增加响应时间。 [0043] 例如，链烯基连接到的液晶分子132的端部，使得液晶层130的响应时间得以改善，如图1B所示。 [0044] 然而，当为了提高响应时间而使液晶分子132包括链烯基时，液晶分子132的链烯基与来自第一和第二取向层174和184的自由基或离子之间反应产生副产物，使得LCD装置的可靠性降低。 [0045] 即，LCD装置包括背光单元作为光源，并且第一和第二取向层174和184暴露于来自背光单元或外部的紫外线。另一方面，第一和第二取向层174和184在其端部包括官能团，如“ROOH”，来控制液晶分子132的排列，并且通过紫外线从第一和第二取向层174和184的官能团产生不稳定的基团或离子。所述自由基或离子与链烯基(包括双键)反应，从而产生副产物。副产物使LCD装置的可靠性劣化。 [0046] 为了防止副产物生成，本发明的液晶层130包括酚系抗氧化剂134。该酚系抗氧化剂134是由下式1表示。在式1中，R1和R2每一个都选自取代的或未取代的烷基或氢，并且R3选自取代或未取代的烷基，取代或未取代的烷基-羰基，取代或未取代的烷氧基和氢。 [0047] [式1] [0048] 此外，本发明的液晶层130进一步包括光稳定剂136，从而防止产生副产物的副反应，并且回收酚系抗氧化剂134。结果是，LCD装置的可靠性进一步提高。 [0049] 光稳定剂136由下式2表示。即，光稳定剂136是受阻胺光稳定剂(HALS)。在式2中，R4和R5每个都选自氢和取代或未取代的烷基，并且R6选自氢和取代的或未取代的烷氧基。 [0050] [式2] [0051] 酚系抗氧化剂134和光稳定剂136对液晶分子132具有优异的溶解性并且具有优异的透射率。结果是，通过酚系抗氧化剂134和光稳定剂136，液晶层130的驱动特性和透射率不存在问题。 [0052] 酚系抗氧化剂134与来自第一和第二取向层174和184的基团或离子反应，从而在所述自由基或离子和液晶分子132的链烯基之间反应。结果是，可以防止由来自自由基或离子和液晶分子132的链烯基之间反应的副产物所造成的LCD装置可靠性的劣化。 [0053] 参照图3，其是示出酚系抗氧化剂和自由基的反应机理图，酚系抗氧化剂与自由基(或离子)发生反应，使得自由基变稳定。结果是，防止了自由基和液晶分子的链烯基之间的副反应。 [0054] 然而，酚系抗氧化剂通过与自由基反应最终改变成醌衍生物。在这种情况下，酚系抗氧化剂并没有抗氧化剂的功能。因此，在初始驱动状态，由于酚系抗氧化剂使得可靠性增加。但是，在LCD装置驱动长时间后，酚系抗氧化剂没有作用。此外，醌衍生物作为液晶层中的杂质，使得液晶层的驱动特性劣化。 [0055] 另一方面，HALS作为光稳定剂与自由基(或离子)发生反应，使得自由基变稳定。另外，酚系抗氧化剂通过HALS被回收。 [0056] 即，参照图4，其是示出在本发明的液晶材料中酚系抗氧化剂由HALS回收的机理图。酚系抗氧化剂与自由基反应以稳定化自由基，并且作为酚系抗氧化剂和自由基之间的反应产物的醌衍生物被HALS回收，使得抗氧化剂的功能得以维持。 [0057] 因此，即使LCD装置长时间工作，也会连续发生酚系抗氧化剂对自由基的稳定化反应，并且防止醌衍生物对液晶层的操作特性的劣化。 [0058] 下面将说明对于包括酚系抗氧化剂和HALS的液晶层的可靠性的影响。 [0059] 在电控双折射(ECB)型液晶面板中，测量在多种情况下根据时间的电压保持率(VHR，％)，即，包括具有链烯基的液晶分子而没有酚系抗氧化剂和HALS(情况A)的液晶层，包括具有链烯基的液晶分子和酚系抗氧化剂而没有HALS(情况B)的液晶层，包括具有链烯基的液晶分子和HALS而没有酚系抗氧化剂(情况C)的液晶层，以及包括具有链烯基的液晶分子和酚系抗氧化剂和HALS(情况D)的液晶层，上述情况A-D的其他实验条件相同。 [0060] 在此情况下，使用由下式3所示的酚系抗氧化剂，与由下式4所示的HALS。另外，酚系抗氧化剂是以相对于该液晶分子为1000重量ppm添加，而HALS是以相对于该液晶分子为250重量ppm添加。 [0061] [式3] [0062] [式4] [0063] 参照图5，其是示出包括本发明的液晶材料的LCD装置的可靠性增加的曲线图，在情况B和情况C下的电压保持率比情况A高。即，LCD装置的可靠性通过酚系抗氧化剂以及通过HALS得以改善。 [0064] 另一方面，情况D具有与情况A、B和C类似的驱动特性，而情况D的电压保持率在长时间操作后急速增加。即，如上所述，由于酚类抗氧化剂被HALS回收，在酚系抗氧化剂与自由基(或离子)之间的反应连续地发生，使得LCD装置的可靠性显著提高。 [0065] 本 发 明 的 具 有 链 烯 基 的 液 晶 分 子 的 非 限 制 性 实 例 例 如： |
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