DE19934124A1 - Manufacturing LCDs involves applying electric field during display cell filling process, nematic liquid crystal medium in display cell is homeotropically oriented when in rest state - Google Patents
Manufacturing LCDs involves applying electric field during display cell filling process, nematic liquid crystal medium in display cell is homeotropically oriented when in rest stateInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Anmeldung betrifft Flüssigkristallanzeigen, insbesondere solche mit homöotrop orientiertem Flüssigkristallmedium. Sie betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung derartiger Flüssigkristallanzeigen, insbesonders vom ECB-Typ. Bei diesem Verfahren wird während des Einfüllens des Flüssigkristallmediums in die Flüssigkristallzelle ein Feld, bevorzugt ein elektrisches Feld, angelegt. Optional kann das Flüssigkristallmedium dabei zusätzlich erwärmt werden. Durch diese Maßnahme oder Maßnahmen wird, im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, die Füllzeit verringert und die Orientierung des Flüssigkristallmediums in der Flüssigkristallzelle verbessert.The present application relates to liquid crystal displays, in particular those with homeotropically oriented liquid crystal medium. It concerns further a method for producing such liquid crystal displays, especially of the ECB type. This procedure is used during the Filling the liquid crystal medium into the liquid crystal cell a field preferably an electric field applied. Optionally, that can Liquid crystal medium are additionally heated. Through this Measure or action will, compared to conventional Method that reduces filling time and the orientation of the Liquid crystal medium in the liquid crystal cell improved.
Bei der Herstellung von Flüssigkristallanzeigen wird üblicherweise eine Anzeigezelle zusammengebaut. Diese besteht in der Regel aus zwei Substraten, die parallel zueinander in einem geringen Abstand, der der ge wünschten Schichtdicke der Anzeige entspricht, miteinander verbunden werden. Hierzu werden die umlaufenden Ränder der beiden Substrate miteinander verklebt, wobei jedoch eine einzige oder eine Anzahl von mehreren Füllöffnungen offen gelassen wird. Sind mehrere Öffnungen vorgesehen, so liegen diese meist auf einer Seite der Zelle. In einigen Fällen können sie jedoch auf verschiedenen Seiten der Zelle liegen, wobei meist eine Anordnung auf gegenüberliegenden Seiten von Vorteil ist. Durch diese Öffnung, oder im Falle der Verwendung mehrerer Öffnungen, durch mindestens eine dieser Öffnungen, wird das Flüssigkristallmedium in die Zelle gefüllt. Dies kann durch Kapillarität erfolgen. Bei der Befüllung durch Kapillarität sind in der Zelle bevorzugt zwei oder mehrere Öffnungen vorgesehen, von denen mindestens eine möglichst weit von der oder den anderen entfernt, insbesondere diesen gegenüber, angeordnet ist um den Austritt des in der Zelle befindlichen Gases zu ermöglichen.In the production of liquid crystal displays is usually a Display cell assembled. This usually consists of two Substrates that are parallel to each other at a small distance, the ge desired layer thickness of the display corresponds to each other become. For this purpose, the peripheral edges of the two substrates glued together, but with a single or a number of several filling openings is left open. Are several openings provided, they are usually on one side of the cell. In some Cases, however, they can lie on different sides of the cell, where usually an arrangement on opposite sides is an advantage. Through this opening, or in the case of using multiple openings, through at least one of these openings, the liquid crystal medium in filled the cell. This can be done by capillarity. When filling By capillarity in the cell are preferably two or more openings provided, at least one of which as far as possible from the other, especially those opposite, is arranged around the Allow exit of the gas in the cell.
Besonders bei Anzeigen mit größerer Fläche ist dieses Verfahren jedoch zu zeitaufwendig. Aus diesem Grunde ist es in der Serienfertigung üblich, die Flüssigkristallanzeigen in einer Unterdruckfüllanlage zu befüllen. Dabei wird nach Absenkung des Drucks in der Anlage die leere Zelle in das Flüssigkristallmedium abgesenkt und mit der oder den Füllöffnungen eingetaucht. Die Zellen haben für dieses spezielle Verfahren eine oder mehrere Füllöffnungen die in der Regel nur an einer Seite der Zelle angeordnet sind und alle in das Flüssigkristallmedium eingetaucht werden. Nach dem Eintauchen aller Füllöffnungen in das Flüssigkristallmedium wird der Druck in der Füllstation erhöht. In der Regel bis auf ca. 1 Bar.However, this procedure is especially for displays with a larger area too time consuming. For this reason, it is common in mass production, to fill the liquid crystal displays in a vacuum filling system. there After lowering the pressure in the system, the empty cell will be in the Liquid crystal medium lowered and with the or the filling openings immersed. The cells have an or for this particular method several filling holes usually only on one side of the cell are arranged and all immersed in the liquid crystal medium. After immersing all filling holes in the liquid crystal medium the pressure in the filling station is increased. Usually up to about 1 bar.
Es ist jedoch auch möglich eine oder mehrere Öffnungen an einer anderen Seite, insbesondere an einer den oben genannten Öffnungen gegenüberliegenden Seite, zu verwenden, an die z. B. eine Anschlußvorrichtung zur Erzeugung von Unterdruck angeschlossen werden kann. In diesem Fall kann die Erzeugung von Unterdruck in der Füllanlage reduziert oder sogar ganz vermieden werden.However, it is also possible one or more openings on another Side, in particular at one of the above-mentioned openings opposite side to use, to the z. Legs Connecting device connected to the generation of negative pressure can be. In this case, the generation of negative pressure in the Filling system can be reduced or even completely avoided.
Durch Füllen der Zellen mit Hilfe von Unterdruck wird die Geschwindigkeit des Füllvorgangs in der Regel erheblich erhöht.By filling the cells with the help of negative pressure becomes the speed of the filling process usually increased considerably.
Eine weitere Erhöhung der Füllgeschwindigkeit kann in einigen Fällen durch eine Erwärmung des Flüssigkristallmaterials erzielt werden. Hierzu wird der Behälter des Flüssigkristalls und/oder die ganze Füllstation erwärmt. Durch die erhöhte Temperatur verringert sich die Viskosität des Flüssigkristallmediums.A further increase in filling speed can in some cases be achieved by heating the liquid crystal material. For this becomes the container of liquid crystal and / or the whole filling station heated. The increased temperature reduces the viscosity of the Liquid medium.
Diesem Verfahren ist jedoch oft eine enge Grenze gesetzt, da mit steigender Temperatur auch der Dampfdruck des Flüssigkristallmediums stark ansteigt und damit auch die Flüchtigkeit des Flüssigkristallmediums. Dieses Phänomen ist insbesondere störend, als die gebräuchlichen Flüssigkristallmedien Mischungen verschiedener Typen von Flüssigkristallverbindungen darstellen, die unterschiedlich zum Dampfdruck über dem Medium beitragen, deren Flüchtigkeit sich also in Abhängigkeit vom ihrem jeweiligen Partialdruck über der Mischung unterscheidet. Insbesondere die Flüssigkristallverbindungen die nur zwei (typischerweise sechsgliedrige) Ringsysteme, wie z. B. Benzolringe oder Cyclohexanringe, im Molekül enthalten, haben relativ hohe Dampfdrucke im Vergleich zu Flüssigkristallverbindungen die drei oder sogar vier Ringsysteme enthalten. Dies gilt insbesondere für die dielektrisch neutralen Verbindungen.However, this method is often set a narrow limit, as with rising temperature and the vapor pressure of the liquid crystal medium increases sharply and thus the volatility of the liquid crystal medium. This phenomenon is particularly disturbing, as the common ones Liquid crystal media mixtures of different types of Represent liquid crystal compounds that differ from the Contribute vapor pressure over the medium whose volatility so in Dependence on their respective partial pressure over the mixture different. In particular, the liquid crystal compounds only two (typically six-membered) ring systems, such as. B. benzene rings or Cyclohexane rings, contained in the molecule, have relatively high vapor pressures compared to liquid crystal compounds the three or even four Ring systems included. This is especially true for the dielectric neutral connections.
Wegen der unterschiedlichen Dampfdrucke und somit unterschiedlichen Flüchtigkeiten der verschiedenen Einzelverbindungen der gebräuchlichen Flüssigkristallmedien ist bei vermindertem Druck und insbesondere bei erhöhter Temperatur mit der Zeit, also auch während des Füllenvorgangs, eine Veränderung der Zusammensetzung zu beobachten. Die weniger flüchtigen Verbindungen, dies sind im allgemeinen die stärker dielektrisch anisotropen Verbindungen mit zwei Ringsystemen und die Verbindungen, die drei oder vier Ringsysteme enthalten, reichern sich in der Mischung an und es kommt zu einer unerwünschten Veränderung der Eigenschaften des Flüssigkristallmediums. Die Anreicherung der stärker dielektrisch anisotropen Verbindungen führt in der Regel zu einer Verringerung der Schwellenspannung und insbesondere die Anreicherung der drei oder vier Ringsysteme enthaltenden Verbindungen zu einer Erhöhung des Klärpunkts, die die Erhöhung der Schwellenspannung zwar in einigen Fällen teilweise kompensieren kann, jedoch in der Regel von einer Erhöhung der Viskosität und oft von einer Verringerung der Tieftemperaturstabilität der nematischen Phase begleitet wird.Because of the different vapor pressures and thus different Volatilities of various individual compounds of the common ones Liquid crystal media is at reduced pressure and especially at increased temperature over time, including during the filling process, to observe a change in the composition. The less Volatile compounds, these are generally the more dielectric anisotropic compounds with two ring systems and the compounds, containing three or four ring systems accumulate in the mixture and there is an undesirable change in the properties of the liquid-crystal medium. The accumulation of the stronger dielectric anisotropic compounds usually leads to a reduction of Threshold voltage and in particular the accumulation of the three or four Ringsysteme containing compounds to increase the Clarification, although the increase in the threshold voltage in some Partial compensation can be made, but usually by one Increasing the viscosity and often reducing the Low-temperature stability of the nematic phase is accompanied.
Bei Anzeigen mit senkrechter, also homeotroper Randorientierung des Flüssigkristallmediums, wie z. B. Anzeigen im "electrically controlled birefringence" Mode (kurz ECB-Anzeigen), als deren Ausgestaltungen "color super homeotropic" (CSH) Anzeigen oder "vertically aligned nematic" (VAN) Anzeigen genannt werden können, ist die Füllzeit für Anzeigen vergleichbarer goemetrischer Dimensionen nochmals deutlich erhöht, im Vergleich zu Anzeigen mit planarer, also homogener Oberflächenorientierung, wie z. B. TN und STN-Anzeigen. For displays with vertical, so homeotropic edge orientation of the liquid crystal medium, such. For example, " e lectrically c ontrolled b irefringence" (ECB) displays are " c olor s uper h omeotropic" (CSH) displays or " v erally a ligned n ematic" (VAN) displays can, the filling time for displaying comparable goemetric dimensions is again significantly increased, compared to displays with planar, ie homogeneous surface orientation, such. TN and STN ads.
VAN-Anzeigen sind unter anderem bekannt aus Koma, N. et al., International Display Workshop (IDW) '97 S. 789-792 (1997), Kyehun, Kyeung Hyeon, et al. Asia Display 98 (18. IDRC) S. 383-386 (1998) und Tanaka, Y. et al., SID 99 Digest S. 206-209 (1999).VAN displays are known inter alia from Koma, N. et al., International Display Workshop (IDW) '97 pp. 789-792 (1997), Kyehun, Kyeung Hyeon, et al. Asia Display 98 (18th IDRC) p. 383-386 (1998) and Tanaka, Y. et al., SID 99 Digest p. 206-209 (1999).
Derartige Flüssigkristallanzeigen mit homeotroper Ausgangsorientierung können solche sein, die dielektrisch negative Flüssigkristallmedien verwenden, wie z. B. die bereits oben erwähnten ECB-Anzeigen (insbes. CSH- uns VAN-Anzeigen), als auch solche, die dielektrisch positive Flüssigkristallmedien verwenden, wie z. B. Anzeigen mit einem im Ausgangszustand homöotrop orientierten, dielektrisch positiven Flüssigkristallmedium und zur Flüssigkristallschicht im wesentlichen parallelen Feld, z. B. mit interdigitalen Elektroden oder mit Elektroden wie sie bei IPS Anzeigen verwendet werden. Diese letzte Ausführungsform mit dielektrisch positivem Flüssigkristallmaterial wird auch als "inverse ECB" bezeichnet.Such liquid crystal displays with homeotropic initial orientation may be those containing dielectric negative liquid crystal media use, such. B. the already mentioned above ECB displays (esp. CSH and VAN ads), as well as those that are dielectrically positive Use liquid crystal media, such as. B. Ads with an im Initial state homeotropically oriented, dielectrically positive Liquid crystal medium and to the liquid crystal layer substantially parallel field, z. B. with interdigital electrodes or with electrodes such they are used in IPS ads. This last embodiment with Dielectrally positive liquid crystal material is also called "inverse ECB" designated.
Insbesondere bei Anzeigen mit homeotrop orientiertem Flüssigkristallmaterial ist die Füllzeit der Flüssigkristallzellen zu hoch, oftmals bei Anzeigen mit einer Diagonale von 14" sogar mehr als zwei Tage.Especially for ads with homeotropic oriented Liquid crystal material, the filling time of the liquid crystal cells is too high, often for displays with a diagonal of 14 "even more than two Days.
Somit besteht insbesondere für solche Anzeigen mit homeotroper Rando rientierung des Flüssigkristallmediums, aber auch für konventionelle Anzeigen und allgemein für Anzeigen mit homogener Randorientierung des Flüssigkristallmediums der Bedarf, die Füllgeschwindigkeit zu erhöhen.Thus, especially for those ads with homeotropic Rando rientierung of the liquid crystal medium, but also for conventional Ads and in general for ads with homogeneous border orientation of the liquid crystal medium, the need to increase the filling speed increase.
In den der vorliegenden Anmeldung zugrunde liegenden Untersuchungen wurde gefunden, daß der Füllvorgang durch die Anwendung eines Feldes, insbesondere eines elektrischen Feldes deutlich beschleunigt wird.In the investigations underlying the present application It has been found that the filling process by the application of a field, especially an electric field is significantly accelerated.
Alternativ oder zusätzlich zu einem elektrischen Feld kann auch ein ma gnetisches Feld eingesetzt werden. Dabei beträgt die Feldstärke des magnetischen Feldes bevorzugt 0.1 bis 1 Tesla, wobei die kleineren Feldstärken besonders bevorzugt sind.Alternatively, or in addition to an electric field can also ma be used. The field strength of the magnetic field preferably 0.1 to 1 Tesla, with the smaller Field strengths are particularly preferred.
Das Anlegen eines elektrischen Feldes an die Zelle während des Füllvor gangs kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen.The application of an electric field to the cell during filling gangs can be done in different ways.
So weisen Flüssigkristallanzeigen Elektroden auf mit denen die Flüssigkristallanzeigeelemente angesteuert werden. Typische TN-, STN- und ECB-Anzeigen haben z. B. auf je einem der beiden Substrate entweder Segmentelektroden oder bildhafte Elektoden mit gemeinsamen oder geteilten Gegenelektroden oder mehr oder weniger matrixförmige Zeilen- und Spaltenelektroden. Anzeigen mit sogenannten "interdigitalen Elektroden" wie z. B. IPS-Anzeigen oder VAN-Anzeigen mit dielektrisch positivem Flüssigkristallmedium haben Elektroden auf einem der Substrate. Diese Elektroden die zur Ansteuerung der Flüssigkristallschaltelemente vorgesehen sind und verwendet werden, werden in der vorliegenden Anmeldung Pixelelektroden genannt.Thus, liquid crystal displays have electrodes with which the Liquid crystal display elements are controlled. Typical TN, STN and ECB ads have e.g. B. on each one of the two substrates either segment electrodes or pictorial electrodes with common or split counter electrodes or more or less matrix-shaped Row and column electrodes. Ads with so-called "interdigital Electrodes "such as IPS displays or VAN displays with dielectric positive liquid crystal media have electrodes on one of the substrates. These electrodes are used to drive the liquid crystal switching elements are intended and used in the present Application called pixel electrodes.
Die Pixelelektroden können je nach Anzeigetyp auf verschiedene Arten angesteuert werden: "direkt", mittels separaten Ansteuerleitungen, im "Zeitmultiplex-verfahren", z. B. mittels sich überkreuzenden Zeilen- und Spaltenleitungen oder in "aktiven" Ansteuerungsverfahren, mittels Zeilen- und Spaltenleitungen die eine Matrix von jeweils den einzelnen Flüssigkristallschaltelementen zugeordneten, aktiven elektronischen Schaltelementen (z. B. Dioden, Dünnfilmtransistoren) (TFTs von thin film transistors) und Varistoren. Insbesondere bei den Aktiv-Matrix-Anzeigen (AMDs von active matrix displays) werden diese Ansteuerleitungen auch als Bus-Leitungen bezeichnet. In dieser Anmeldung werden diese Ansteuerleitungen als Ansteuerelektroden bezeichnet.Depending on the type of display, the pixel electrodes can be controlled in different ways: "directly", by means of separate control lines, in "time division multiplexing", eg. By means of intersecting row and column lines or in "active" driving methods, by means of row and column lines, a matrix of each of the individual liquid crystal switching elements associated active electronic switching elements (eg., Diodes, thin film transistors) (TFTs of thin film transistors) and varistors. In particular, with the active matrix displays (AMDs of a ctive m atrix d isplays) these control lines are also referred to as bus lines. In this application, these drive lines are referred to as drive electrodes.
Neben den bereits genannten Pixelelektroden und Ansteuerelektroden können bei den verschiedenen Flüssigkristallanzeigen noch weitere elektrisch leitende Strukturen vorgesehen sein. Als typische Beispiele sind hier sogenannte "Masken" oder auch "schwarze Masken", metallische Spiegel und externe Kondensatoren (z. B. Speicherkondensatoren) zu nennen. Diese Strukturen, die z. T. bereits in den bekannten Anzeigen vorgesehen sind werden, soweit sie elektrisch leitfähig sind, in der vorliegenden Anmeldung als Hilfselektroden bezeichnet.In addition to the already mentioned pixel electrodes and drive electrodes can with the different liquid crystal displays even more be provided electrically conductive structures. As typical examples are here so-called "masks" or "black masks", metallic Mirrors and external capacitors (eg storage capacitors) too call. These structures, the z. T. already in the known ads are provided, as far as they are electrically conductive, in the present application referred to as auxiliary electrodes.
Die Pixelelektroden, die Ansteuerelektroden und die Hilfselektroden der Flüssigkristallzelle gemeinsam werden in dieser Anmeldung als Zellenelektroden bezeichnet.The pixel electrodes, the drive electrodes and the auxiliary electrodes of the Liquid crystal cell together in this application as Cell electrodes.
Zur Beschleunigung der Füllvorgangs der Flüssigkristallzellen kann z. B. an die Zellenelektroden, also an die Pixelelektroden, die Ansteuerelektroden oder die Hilfselektroden der Flüssigkristallzelle, eine entsprechende Spannung angelegt werden.To accelerate the filling process of the liquid crystal cells z. B. to the cell electrodes, ie to the pixel electrodes, the Driving electrodes or the auxiliary electrodes of the liquid crystal cell, a corresponding voltage can be applied.
Eine Möglichkeit besteht darin die elektrische Spannung nur an eine der drei Arten von Zellenelektroden anzulegen. Es kann jedoch auch eine Spannung an mehrere oder alle der verschiedenen Arten von Zellenelektroden angelegt werden. Außerdem ist es möglich die elektrische Spannung an eine Kombination von verschiedenen Arten der Zellenelektroden anzulegen, so z. B. zwischen eine Spiegelschicht oder eine Maske und eine BUS-Leitung.One possibility is the electrical voltage only to one of create three types of cell electrodes. But it can also be a Voltage to several or all of the different types of Cell electrodes are applied. It is also possible the electrical voltage to a combination of different types of To create cell electrodes, such. B. between a mirror layer or a mask and a BUS line.
Die einzelnen Elektroden können gleichzeitig mit Spannung beaufschlagt werden oder in einer zeitlichen Abfolge, z. B. alle BUS-Leitungen gleichzeitig oder nacheinander.The individual electrodes can be supplied with voltage at the same time be or in a chronological order, for. B. all BUS lines simultaneously or in succession.
Alle diese Verfahren des Anlegens einer Spannung an die Zellenelektroden haben den Vorteil keine zusätzlichen Elektroden zu benötigen. Sie sind jedoch, je nach Anzeigetyp und nach den verwendeten Zellenelektroden hinsichtlich der verwendbaren Spannungen begrenzt. Insbesondere bei Aktiv Matrix Anzeigen, z. B. bei TFT angesteuerten Anzeigen, führen zu hohe Spannungen an den Pixelelektroden bzw. besonders an den den Gate-BUS- und Daten-BUS-Leitungen regelmäßig zu Defekten an den aktiven Materialien der elektrischen Schaltelemente.All these methods of applying a voltage to the Cell electrodes have the advantage of no additional electrodes need. They are, however, depending on the display type and the used Cell electrodes limited in terms of usable voltages. Especially with active matrix displays, eg. B. driven at TFT Displays lead to high voltages at the pixel electrodes or especially at the gate bus and data bus lines regularly to defects in the active materials of the electrical switching elements.
Ein weiterer Nachteil der Verwendung der Zellenelektroden ist, daß die Orientierung des Flüssigkristallmediums bei diesem Verfahren nur im Bereich der Elektroden an die die Spannung angelegt wird erfolgt. So wird z. B. bei Anlegen der Spannung an die Pixelelektroden das Flüssigkristallmedium nur innerhalb der Pixel und nicht in den Pixelzwischenräumen orientiert und somit nur ein Teil der möglichen Beschleunigung des Füllvorgangs erreicht.Another disadvantage of using the cell electrodes is that the Orientation of the liquid crystal medium in this method only in Area of the electrodes to which the voltage is applied takes place. So will z. B. when applying the voltage to the pixel electrodes the Liquid crystal medium only within the pixels and not in the Pixel interspaces oriented and thus only a part of the possible Acceleration of the filling process achieved.
In vielen Fällen bringt aber bereits dieses Verfahren die gewünschte Be schleunigung des Füllvorgangs. Zusätzlich kann die Erhöhung der Tempe ratur und/oder ein Magnetisches Feld eingesetzt werden.In many cases, however, this method already brings the desired Be acceleration of the filling process. In addition, increasing the tempe Ratur and / or a magnetic field are used.
Bei der Verwendung der Zellenelektroden zum Anlegen der Spannung während des Füllvorgangs kann durch gezielte Auswahl der verwendeten Zellenelektroden die Beschleunigung des Füllvorgangs optimiert werden. Hierzu kann insbesondere auch die Form und die Ausrichtung der Zellenelektroden dem Füllvorgang angepaßt werden. So kann z. B. durch Ansteuern der Pixelelektroden von VAN-Anzeigen mit dielektrisch positiven Flüssigkristallmaterialien bei entsprechender Orientierung des Elektrischen Feldes in Fließrichtung oder im wesentlichen in Fließrichtung des Flüssigkristalls der Füllvorgang maximal beschleunigt werden. Hierzu ist gegebenenfalls eine entsprechende Anordnung der Füllöffnungen vorteilhaft. Ferner ist es vorteilhaft die Zellenelektroden so zu gestalten, daß ein möglichst großer Anteil der Anzeigenfläche während des Füllens vom elektrischen Feld überstrichen wird.When using the cell electrodes to apply the voltage during the filling process can be made by selective selection of the used Cell electrodes are optimized to accelerate the filling process. In particular, the shape and orientation of the Cell electrodes are adapted to the filling process. So z. B. by Driving the pixel electrodes of VAN displays with dielectrically positive Liquid crystal materials with appropriate orientation of the Electric field in the flow direction or substantially in the flow direction the liquid crystal of the filling process are maximally accelerated. For this is optionally a corresponding arrangement of the filling openings advantageous. Furthermore, it is advantageous to design the cell electrodes in such a way that the largest possible proportion of the advertising space during filling is swept by the electric field.
Eine alternative Methode zum Beschleunigen des Füllvorgangs von Flüssigkristallzellen besteht im Anlegen eines elektrischen Feldes an speziell für diesen Zweck vorgesehene Elektroden-Leitungen. Diese speziellen Elektroden werden in dieser Anmeldung im Gegensatz zu den Zellenelektroden Füllelektroden genannt. Diese Füllelektroden können sich innerhalb der Flüssigkristallzelle, insbesondere auf den dem Flüssigkristallmedium zugewandten Seiten der Substrate befinden, wobei die elektrischen Anforderungen des verwendeten Anzeigemodes berücksichtigt werden müssen. Sie können jedoch auch auf den Außenseiten der Substrate oder weiterer Bestandteile der Flüssigkristallzelle oder der Flüssigkristallanzeige vorgesehen sein, sowie als externe von der Flüssigkristallzelle und der Flüssigkristallanzeige unabhängige Elektroden ausgeführt sein. An alternative method to speed up the filling process of Liquid crystal cells consist in the application of an electric field specially designed for this purpose electrode lines. These special electrodes are used in this application unlike the Cell electrodes called filling electrodes. These filling electrodes can become within the liquid crystal cell, in particular on the Liquid crystal medium facing sides of the substrates are, wherein the electrical requirements of the display code used must be taken into account. You can, however, also on the Outside of the substrates or other components of Liquid crystal cell or the liquid crystal display can be provided, as well as external to the liquid crystal cell and the liquid crystal display be executed independent electrodes.
Diese Füllelektroden können auf einer Seite der Flüssigkristallschicht angebracht sein oder auf beiden Seiten. Die Spannung kann, je nach Ausgestaltung, sowohl zwischen den Füllelektroden oder zwischen den Füllelektroden und den Zellenelektroden, wobei die Ansteuerelektroden und insbesondere die Hilfselektroden bevorzugt sind, angelegt werden.These fill electrodes may be on one side of the liquid crystal layer be appropriate or on both sides. The tension can vary, depending on Embodiment, both between the filling electrodes or between the Fill electrodes and the cell electrodes, wherein the drive electrodes and in particular the auxiliary electrodes are preferred to be applied.
Ein Vorteil der Verwendung von Füllelektroden, gegebenenfalls gemeinsam mit Hilfselektroden und/oder elektrisch unkritischen Ansteuerelektroden, ist die Möglichkeit des Einsatzes auch höherer Spannungen im Vergleich zur Verwendung der Anzeigeelektroden und insbesondere der Pixelelektroden. Außerdem kann der Verlauf der Füllelektroden dem Füllvorgang und insbesondere an die Fließrichtung des Flüssigkristallmediums optimal angepaßt werden.An advantage of using filling electrodes, if necessary together with auxiliary electrodes and / or electrically uncritical Driving electrodes, the possibility of using is also higher Voltages compared to using the display electrodes and in particular the pixel electrodes. In addition, the course of the Füllelektroden the filling process and in particular to the flow direction of the Liquid crystal medium can be optimally adapted.
Diese Füllelektroden, können, wie oben erwähnt, sowohl an den Innenseiten als auch an den Außenseiten der Zellen vorgesehen sein. Es versteht sich, daß an den Innenseiten der Zellen vorgesehene Elektroden gegenüber den Bus- und Pixelelektroden sowie den aktiven Schaltelementen (z. B. den TFTs) isoliert sein müssen.These filling electrodes, as mentioned above, both at the Inner sides and be provided on the outer sides of the cells. It is understood that provided on the insides of the cells electrodes opposite the bus and pixel electrodes as well as the active ones Switching elements (eg the TFTs) must be isolated.
An der Außenseite der Zellen vorgesehene Füllelektroden können, müssen jedoch nicht, transparent sein. Als transparente Elektroden können unter anderen vorteilhaft ITO-Elektroden verwendet werden. Als nichttransparente Elektroden können insbesondere Metallfilme oder Metallschichten eingesetzt werden. Diese können z. B. aus Aluminium, Silber, Gold oder anderen Metallen bestehen. Aluminium wird wegen seiner guten Reflektionseigenschaften für sichtbares Licht, wegen seiner guten Handhabbarkeit und, nicht zuletzt, auch wegen seiner relativ geringen Kosten im allgemeinen bevorzugt. Silber und Gold zeichnen sich dagegen bei vergleichbaren Schichtdicken durch ihre besseren Leitfähigkeiten und ihre höhere Korrosionsfestigkeit aus. Bei Verwendung entsprechend dünner Schichten können Goldfilme auch transparent sein.On the outside of the cells provided filling electrodes can, however, they do not have to be transparent. As transparent electrodes can Among other advantageous ITO electrodes are used. When non-transparent electrodes may be metal films or Metal layers are used. These can be z. Aluminum, Silver, gold or other metals exist. Aluminum is due to its good reflection properties for visible light, due to its good manageability and, not least, also because of its relative low cost in general preferred. Silver and gold stand out on the other hand with comparable layer thicknesses by their better Conductivity and their higher corrosion resistance. Using correspondingly thin layers, gold films can also be transparent.
Bei Verwendung nichttransparenter Füllelektroden für reflektive Anzeigen, z. B. reflektiven TN-Anzeigen, können diese auf einer Außenseite der Zellen vorgesehen sein und gegebenenfalls als Spiegelschicht dienen, sie können jedoch auch nach dem Füllprozeß entfernt werden. Bei transmissiven und in der Regel auch bei transflektiven Anzeigen werden nichttransmissive Füllelektroden nach dem Füllvorgang in der Regel entfernt. Ein Beispiel, neben anderen, für nichttransparente Füllelektroden, die in der Anzeige verbleiben können sind die, bereits oben erwähnten, sogenannten schwarzen Masken.When using non-transparent filling electrodes for reflective displays, z. B. reflective TN displays, these can be on an outside of the Cells may be provided and optionally serve as a mirror layer, they However, they can also be removed after the filling process. at transmissive and usually transflective Indications become non-transmissive filling electrodes after filling usually removed. An example, among others, for non-transparent Filling electrodes that can remain in the display are those already above mentioned, so-called black masks.
Bei der Verwendung externer Füllelektroden können diese verschieden ausgeführt sein. Sie können im einfachsten Fall Plattenform haben, als Linien- oder Drahtelektroden oder in verschiedenen anderen Ausführungsformen ausgebildet sein.When using external filling electrodes, these can be different be executed. In the simplest case, they can have a plate shape than Line or wire electrodes or in various other Embodiments be formed.
Bevorzugt wird während dem Füllen an die Elektroden eine Wechselspannung. Bevorzugte Feldstärken sind 0,2 bis 10 V/µm, besonders bevorzugt 0,3 bis 5 V/µm, ganz besonders bevorzugt 0,5 bis 2 V/µm und insbesondere ca. 1 V/µm.During filling to the electrodes is preferred AC voltage. Preferred field strengths are 0.2 to 10 V / μm, particularly preferably 0.3 to 5 V / μm, very particularly preferably 0.5 to 2 V / μm and in particular about 1 V / μm.
Sofern die Spannung an Elektroden innerhalb der Zelle angelegt wird, betragen die bevorzugt angelegten Spannungen in der Reihenfolge ihrer Bevorzugung 1 bis 50 V, 2 bis 30, 10 bis 25 V.If the voltage is applied to electrodes within the cell, are the preferred applied voltages in the order of their Preferred 1 to 50 V, 2 to 30, 10 to 25 V.
Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Flüssigkristallanzeigen mit homeotroper Ausgangsorientierung angewendet und die erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigen sind bevorzugt solche mit homeotroper Ausgangsorientierung. Für diese Anzeigen verwenden in einer bevorzugten Ausführungsform dielektrisch negative Flüssigkristallmedien, so z. B. die bereits oben erwähnten ECB- Anzeigen (insbes. CSH- und VAN-Anzeigen). In einer anderen bevorzugten Ausführungsform verwenden die erfindungsgemäßen Anzeigen dielektrisch positive Flüssigkristallmedien wie z. B. Anzeigen mit im Ausgangszustand homeotrop orientiertem dielektrisch positivem Flüssigkristallmaterial und zur Flüssigkristallschicht im wesentlichen parallelen Feld, z. B. mit interdigitalen Elektroden. Diese letzte Ausführungsform wird auch "VAN"- oder "inverse ECB"-Anzeige genannt. Preference is given to the inventive method for the preparation of Liquid crystal displays with homeotropic initial orientation applied and the liquid crystal displays according to the invention are prefers those with homeotropic initial orientation. For this Displays use dielectric in a preferred embodiment negative liquid-crystal media, such. For example, the ECB Ads (especially CSH and VAN ads). In another preferred embodiment use the inventive Display dielectrically positive liquid crystal media such. B. ads with in the initial state homeotropically oriented dielectrically positive Liquid crystal material and to the liquid crystal layer substantially parallel field, z. B. with interdigital electrodes. This last one Embodiment is also called "VAN" or "inverse ECB" display.
Bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigen nematische Flüssigkristallmedien. Nematische Flüssigkristallmedien sind solche Flüssigkristallmedien, die beim Betrieb der Flüssigkristallanzeige, also bei den Betriebstemperaturen der Flüssigkristallanzeige, in der nematischen Phase vorliegen. Der Begriff "nematische Phase" schließt hier auch die chiral nematische Phase, auch cholesterische Phase genannt, ein.The liquid-crystal displays according to the invention preferably contain nematic liquid-crystal media. Nematic liquid crystal media are Such liquid-crystal media used in the operation of the liquid crystal display, So at the operating temperatures of the liquid crystal display, in the nematic phase. The term "nematic phase" concludes here also the chiral nematic phase, also cholesteric phase called, one.
Die in den erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigen verwendeten Flüssigkristallmedien sind bevorzugt bei 20°C nematisch und weisen nematische Phasen in einem Temperaturbereich auf, der bevorzugt mindestens 60°, besonders bevorzugt mindestens 90°, ganz besonders bevorzugt mindestens 100° und am meisten bevorzugt mindestens 120° breit ist.The used in the liquid crystal displays of the invention Liquid-crystal media are preferably nematic at 20 ° C and have nematic phases in a temperature range which is preferred at least 60 °, more preferably at least 90 °, especially preferably at least 100 °, and most preferably at least 120 ° is wide.
Der Temperaturbereich der nematischen Phase erstreckt sich bevorzugt mindestens von 0°C bis mindestens 60°C, besonders bevorzugt mindestens von -20°C bis mindestens 70°C, ganz besonders bevorzugt mindestens von -30°C bis mindestens 80°C und am meisten bevorzugt mindestens von -40°C bis mindestens 80°C.The temperature range of the nematic phase preferably extends at least from 0 ° C to at least 60 ° C, more preferably at least from -20 ° C to at least 70 ° C, most preferably at least from -30 ° C to at least 80 ° C and most preferred at least from -40 ° C to at least 80 ° C.
Der Betriebstemperaturbereich der Flüssigkristallanzeigen ist bevorzugt von 30°C bis 50°C (wobei die Temperatur in der Regel teilweise durch die Hintergrundbeleuchtung über die der Umgebung angehoben wird), besonders bevorzugt von 20°C bis 60°C, ganz besonders bevorzugt von 10°C bis 70°C und am meisten bevorzugt von 0°C bis 80°C.The operating temperature range of the liquid crystal displays is preferred from 30 ° C to 50 ° C (where the temperature is usually partially due to the Backlight over which the environment is raised), more preferably from 20 ° C to 60 ° C, most preferably from 10 ° C to 70 ° C, and most preferably from 0 ° C to 80 ° C.
Hierbei können die bevorzugten Phasenbreiten und Betriebstemperaturbereiche jeweils unabhängig mit den einzelnen Unter- und Obergrenzen der bevorzugten Temperaturbereiche, sowie auch Grenzen jeweils unabhängig untereinander kombiniert sein, und ferner liegen bei allen angegebenen Bereichen die tatsächlichen Werte mindesten innerhalb der angegebenen Grenzen, wobei die tatsächlichen Werte die unteren Grenzwerte unterschreiten und die oberen Grenzwerte überschreiten können. Here, the preferred phase widths and Operating temperature ranges independently with the individual sub- and upper limits of the preferred temperature ranges, as well Each border independently be combined with each other, and further are the actual values for all specified ranges at least within the specified limits, the actual Values fall below the lower limits and the upper limits can exceed.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Flüssigkristallmedien bevorzugt im flüssigkristallinen Zustand, bevorzugt in der nematischen Phase in die Flüssigkristallzelle gefüllt.In the method according to the invention are the liquid crystal media preferably in the liquid crystalline state, preferably in the nematic Phase filled in the liquid crystal cell.
Bevorzugt werden nematische Flüssigkristallmedien eingesetzt. Diese sind bevorzugt entweder dielektrisch negativ und werden bevorzugt in herkömmlichen VA-Anzeigen eingesetzt oder sie sind dilektrisch positiv und werden bevorzugt in VA-Anzeigen mit zur Flüssigkristallschicht parallelem elektrischen Feld eingesetzt.Preference is given to using nematic liquid-crystal media. These are preferably either dielectrically negative and are preferred in used in conventional VA displays or they are dilektrisch positive and are preferred in VA displays with the liquid crystal layer used in parallel electric field.
Der Druck in der Füllanlage liegt während des Füllens bevorzugt im Bereich von 10-3 bis 10-1, bevorzugt im Bereich von 5 × 10-3 bis 5 × 10-2, besonders bevorzugt im Bereich von 7 × 10-3 bis 3 × 10-2, wobei alle Werte, wie alle Werte für den Druck in dieser Anmeldung in mBar angegeben sind.The pressure in the filling system during filling is preferably in the range of 10 -3 to 10 -1 , preferably in the range of 5 × 10 -3 to 5 × 10 -2 , particularly preferably in the range of 7 × 10 -3 to 3 × 10 -2 , where all values, like all values for pressure in this application, are given in mBar.
Die Temperatur des Flüssigkristallmediums beträgt während des Füllens in der Regel 10°C bis 90°C, bevorzugt 15°C bis 70°C, besonders bevorzugt 20°C bis 60°C und ganz besonders bevorzugt 25°C bis 50°C.The temperature of the liquid-crystal medium during filling in usually 10 ° C to 90 ° C, preferably 15 ° C to 70 ° C, more preferably 20 ° C to 60 ° C and most preferably 25 ° C to 50 ° C.
Die Füllzeiten der erfindungsgemäßen Verfahrens sind für eine Anzeige mit einer Diagonale von 18 Zoll, bevorzugt bei einer Fülltemperatur von 50°C oder weniger, bevorzugt weniger als 50 Stunden (50 h), besonders bevorzugt im Bereich von 2 h bis 45 h, ganz besonders bevorzugt von 4 h bis 40 h und insbesondere bevorzugt in Bereich von 10 h bis 30 h. Am meisten bevorzugt sind sie jedoch im Bereich von 12 h bis 24 h.The filling times of the method according to the invention are for a display with a diagonal of 18 inches, preferably at a filling temperature of 50 ° C or less, preferably less than 50 hours (50 hours), especially preferably in the range of 2 hours to 45 hours, most preferably of 4 hours to 40 hours and more preferably in the range of 10 hours to 30 hours. At the However, most preferred are in the range of 12 hours to 24 hours.
Die Füllgeschwindigkeiten, bevorzugt bei einer Temperatur von 50°C oder weniger, sind bevorzugt größer als 10-2 m/h, besonders bevorzugt im Bereich von 1,5.10-2 m/h bis 0,25 m/h, ganz besonders bevorzugt von 1,2.10-2 m/h bis 0,13 m/h und insbesondere bevorzugt in Bereich von 5.10-2 m/h bis 0,17 m/h.The filling rates, preferably at a temperature of 50 ° C or less, are preferably greater than 10 -2 m / h, more preferably in the range of 1.5.10 -2 m / h to 0.25 m / h, most preferably of 1.2.10 -2 m / h to 0.13 m / h and particularly preferably in the range of 5.10 -2 m / h to 0.17 m / h.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigen weisen bevorzugt die folgenden Charakteristika auf. Die Schichtdicke der Flüssigkristallschicht beträgt 2 µm bis 6 µm, bevorzugt 2,5 µm bis 4 µm, besonders bevorzugt 3 µm bis 4,5 µm und ganz besonders bevorzugt 3,7 µm bis 4,3 µm. Bei den bevorzugten VAN Anzeigen ist der Verdrillungswinkel ("Twist"-Winkel) 0°, die verwendete Orientierungsschicht ist ein homöotrop, orientierendes, also den Flüssigkristalldirektor senkrecht zur Substratoberfläche orientierendes Polyimid oder Polyamid und der Anstellwinkel ("Tilt"-Winkel) ist im Bereich von 80° bis 90°, bevorzugt im Bereich von 88° bis 90° und besonders bevorzugt im Bereich von 89° bis 90°. Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigen, bzw. die nach den erfindungsgemäßen Verrfahren hergestellten Flüssigkristallanzeigen haben bevorzugt Diagonalen im Bereich von 10" bis 60", besonders bevorzugt im Bereich von 12" bis 50", ganz besonders bevorzugt im Bereich von 14" bis 40" und insbesondere im Bereich von 14" bis 30". Wobei sich die Angaben der Diagonalen auf die sichtbaren Bildschirmdiagonalen beziehen und die Flüssigkristallzellen je nach Ausgestaltung einen mehr oder weniger breiten, nicht zur Anzeige dienenden Rand aufweisen können. Dieser ist in der Regel ca. 0,5" bis 1,5" breit.The liquid-crystal displays according to the invention preferably have the following characteristics. The layer thickness of the liquid crystal layer is 2 microns to 6 microns, preferably 2.5 microns to 4 microns, especially preferably 3 μm to 4.5 μm and very particularly preferably 3.7 μm to 4.3 μm. For the preferred VAN displays, the twist angle is ("Twist" angle) 0 °, the orientation layer used is a homeotropic, orienting, so the liquid crystal director perpendicular to Substrate surface oriented polyimide or polyamide and the Angle of attack ("tilt" angle) is in the range of 80 ° to 90 °, preferably in Range of 88 ° to 90 ° and more preferably in the range of 89 ° to 90 °. The liquid crystal displays according to the invention, or according to the According to the method of the invention produced liquid crystal displays have preferred diagonals in the range of 10 "to 60", especially preferably in the range of 12 "to 50", most preferably in the Range of 14 "to 40" and especially in the range of 14 "to 30". Where the information of the diagonal on the visible Screen diagonals and the liquid crystal cells depending on Design a more or less wide, not for display serving edge may have. This is usually about 0.5 "to 1.5 "wide.
Die Zahl der Füllöcher beträgt eins oder mehr, bevorzugt, zwei oder mehr und ganz besonders bevorzugt drei oder mehr.The number of filling holes is one or more, preferably two or more and most preferably three or more.
Der weiteste Abstand von dem Fülloch bzw. den Füllöchern innerhalb der Flüssigkristallzelle beträgt in der Regel 70% bis 105% der oben angegebenen Diagonalen der Anzeigen.The farthest distance from the filling hole or the filling holes within the Liquid crystal cell is usually 70% to 105% of the above indicated diagonal of the indications.
Die Elektrodenkonfiguration der Anzeigen kann die selbe sein wie die der bekannten Anzeigen, sie kann jedoch auch speziell an das in der vorliegenden Anmeldung beschriebene Verfahren angepaßt sein.The electrode configuration of the displays may be the same as that of the However, it can also be specific to the in be adapted to the method described in the present application.
In der vorliegenden Anmeldung bedeuten die Begriffe dielektrisch positive Verbindungen solche Verbindungen mit einem Δε < 1,5, dielektrisch neutrale Verbindungen solche mit -1,5 ≦ Δε ≦ 1,5 und dielektrisch negative Verbindungen solche mit Δε < -1,5. Hierbei wird die dielektrische Aniso tropie der Verbindungen bestimmt indem 10% der Verbindungen in einem flüssigkristallinen Host gelöst werden und von dieser Mischung die Kapa zität in mindestens jeweils einer Testzelle mit 10 µm Dichte mit homeo troper und mit homogener Oberflächenorientierung bei 1 kHz bestimmt wird. Die Meßspannung beträgt typischerweise 0,5 V bis 1,0 V, jedoch stets weniger als die kapazitive Schwelle der jeweiligen Flüssigkristall mischung.In the present application, the terms dielectrically mean positive Compounds such compounds with a Δε <1.5, dielectrically neutral compounds those with -1.5 ≦ Δε ≦ 1.5 and dielectrically negative Compounds with Δε <-1.5. Here, the dielectric aniso of the compounds determined by adding 10% of the compounds in one liquid crystalline host are dissolved and from this mixture the Kapa in at least one test cell of 10 μm density with homeo troper and with homogeneous surface orientation at 1 kHz becomes. The measuring voltage is typically 0.5V to 1.0V, however always less than the capacitive threshold of the respective liquid crystal mixture.
Als Hostmischung wird für dielektrisch positive Verbindungen ZLI-4792 und für dielektrisch neutrale sowie dielektrisch negative Verbindungen ZLI-3086, beide von Merck KGaA, Deutschland, verwendet. Aus der Änderung der Dielektrizitätskonstanten der Hostmischung nach Zugabe der zu untersuchenden Verbindung und Extrapolartion auf 100% der eingesetzten Verbindung werden die Werte für die jeweiligen zu unter suchenden Verbindungen erhalten.As a host mixture, for dielectrically positive compounds ZLI-4792 and for dielectrically neutral as well as dielectrically negative connections ZLI-3086, both from Merck KGaA, Germany. From the Change in the dielectric constant of the host mixture after addition the compound to be tested and Extrapolartion to 100% of The compound used will be the values for each seeking compounds.
Der Begriff Schwellenspannung bezieht sich in der vorliegenden Anmeldung auf die optische Schwelle für 10% relativen Kontrast (Vio) sofern nicht explizit anders angegeben.The term threshold voltage refers in the present Login to the optical threshold for 10% relative contrast (Vio) unless explicitly stated otherwise.
In Bezug auf die Flüssigkristallmischungen mit negativer dielektrischer Anisotropie wird der Begriff Schwellenspannung jedoch für die kapazitive Schwellenspannung (V0, auch Freedericksz-Schwelle: VFr genannt) verwendet, sofern nicht explizit anders angegeben.However, with respect to the liquid-crystal mixtures having negative dielectric anisotropy, the term threshold voltage is used for the capacitive threshold voltage (V 0 , also called Freedericksz threshold: V Fr ), unless explicitly stated otherwise.
Alle Konzentrationen in dieser Anmeldung, soweit nicht explizit anders ver merkt, sind in Massenprozent angegeben und beziehen sich auf die ent sprechende Gesamtmischung. Alle physikalischen Eigenschaften werden und wurden nach "Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Deutschland bestimmt und gel ten für eine Temperatur von 20°C, sofern nicht explizit anders angegeben. Δn wird bei 589 nm und Δε bei 1 kHz bestimmt. Die Schwellenspannungen sowie die anderen elektrooptischen Eigenschaften wurden in bei Merck KGaA, Deutschland, hergestellten Testzellen unter Verwendung von weißem Licht mit einem kommerziellen Meßgerät der Fa. Otsuka, Japan, bestimmt. Hierzu wurden bei dielektrisch positivem Flüssigkristallmaterial Zellen je nach Δn der Flüssigkristalle mit einer Dicke entsprechend dem 1. Transmissionsminimum nach Gooch und Tarry verwendet. Die optische Verzögerung d.Δn der Zellen betrug somit ca. 0,50 µm. Die Zellen wurden im sogenannten normal hellen Modus (Englisch "normally white mode") mit zu den jeweiligen benachbarten Reiberichtungen senkrechter Durchlaß richtung der Polarisatoren betrieben. Die charakteristischen Spannungen wurden alle bei senkrechter Beobachtung bestimmt. Die Schwellenspan nung wurde V10 für 10% relativen Kontrast angegeben, die Mittgrenzspannung V50 für 50% relativen Kontrast und die Sättigungs spannung V90 für 90% relativen Kontrast.All concentrations in this application, unless explicitly stated otherwise ver, are given in percent by weight and refer to the ent speaking total mixture. All physical properties are and have been determined according to "Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany, and are warranted for a temperature of 20 ° C, unless explicitly stated otherwise. Δn is determined at 589 nm and Δε at 1 kHz. The threshold voltages as well as the other electro-optical properties were determined in test cells manufactured by Merck KGaA, Germany, using white light with a commercial measuring instrument from Otsuka, Japan. For this purpose, in the case of dielectrically positive liquid crystal material, cells were used according to Δn of the liquid crystals having a thickness corresponding to the 1st transmission minimum according to Gooch and Tarry. The optical delay d.Δn of the cells was thus about 0.50 μm. The cells were operated in the so-called normal white mode (English "normally white mode") to the respective adjacent rubbing directions perpendicular passage direction of the polarizers. The characteristic stresses were all determined by vertical observation. The threshold voltage was given V 10 for 10% relative contrast, the mid limit voltage V 50 for 50% relative contrast and the saturation voltage V 90 for 90% relative contrast.
Bei den Flüssigkristallmedien mit negativer dielektrischer Anisotropie wurde die Schwellenspannung als kapazitive Schwellung V0 (auch Freedericksz-Schwelle genannt) in Zellen mit durch Lecithin homöotrop orientierten Flüssigkeiten bestimmt.In the case of the liquid-crystal media with negative dielectric anisotropy, the threshold voltage was determined as the capacitive swelling V 0 (also called the Freedericksz threshold) in cells with leucithin homeotropically oriented liquids.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmedien können bei Bedarf auch weitere Zusatzstoffe und chirale Dotierstoffe in den üblichen Mengen ent halten. Die eingesetzte Menge dieser Zusatzstoffe beträgt insgesamt 0 bis 10% bezogen auf die Menge der gesamten Mischung bevorzugt 0,1 bis 6%. Die Konzentrationen der einzelnen eingesetzten Verbindungen beträgt bevorzugt 0,1 bis 3%. Die Konzentration dieser und ähnlicher Zusatzstoffe wird bei der Angabe der Konzentrationen sowie der Konzen trationsbereiche der Flüssigkristallverbindungen in den Flüssigkristall medien nicht berücksichtigt.If necessary, the liquid-crystal media according to the invention can also be used further additives and chiral dopants in the usual amounts ent hold. The amount of these additives used is 0 in total to 10% based on the amount of the entire mixture, preferably 0.1 until 6%. The concentrations of the individual compounds used is preferably 0.1 to 3%. The concentration of these and similar Additives is used in the indication of the concentrations as well as the concentrations tion areas of the liquid crystal compounds in the liquid crystal media not included.
Die Zusammensetzungen bestehen aus mehreren Verbindungen, bevor zugt aus 3 bis 30, besonders bevorzugt aus 6 bis 20, insbesonders bevorzugt 7 bis 16 und ganz besonders bevorzugt aus 10 bis 14 Verbindungen, die auf herkömmliche Weise gemischt werden. In der Regel wird die gewünschte Menge der in geringerer Menge verwendeten Komponenten in den den Hauptbestandteil ausmachenden Komponenten gelöst, zweckmäßigerweise bei erhöhter Temperatur. Liegt die gewählte Temperatur über dem Klärpunkt des Hauptbestandteils, so ist die Vervoll ständigung des Lösungsvorgangs besonders leicht zu beobachten. Es ist jedoch auch möglich, die Flüssigkristallmischungen auf anderen üblichen Wegen, z. B. unter Verwendung von Vormischungen oder aus einem sogenannten "Multi Bottle Sytem" herzustellen. The compositions consist of several compounds before zugt from 3 to 30, particularly preferably from 6 to 20, in particular preferably 7 to 16 and most preferably from 10 to 14 Compounds that are mixed in a conventional manner. In the Usually, the desired amount is used in lesser quantity Components in the components constituting the main component dissolved, expediently at elevated temperature. Is the chosen one Temperature above the clearing point of the main constituent, so is the Complex It is particularly easy to observe the resolution of the solution process. It is however, also possible, the liquid crystal mixtures on other usual Because, for. B. using premixes or from a so-called "multi-bottle system" produce.
Mittels geeigneter Zusatzstoffe können die erfindungsgemäßen Flüssig kristallphasen derart modifiziert werden, daß sie in jeder bisher bekannt gewordenen Art von TN-AMD bzw. ECB-, insbesondere VAN-AMD einsetzbar sind.By means of suitable additives, the liquid according to the invention crystal phases are modified so that they are known in each type of TN-AMD or ECB, in particular VAN-AMD can be used.
Die nachstehenden Beispiele dienen zur Veranschaulichung der Erfin dung, ohne sie zu beschränken. In den Beispielen sind der Schmelzpunkt T (C,N), der Übergang von der smektischen (S) zur nematischen (N) Phase T (S,N) und Klärpunkt T (N,I) einer Flüssigkristallsubstanz in Grad Celsius angegeben. Die Prozentangaben bedeuten Gewichtsprozent.The following examples serve to illustrate the inventions without restricting it. In the examples, the melting point T (C, N), the transition from the smectic (S) to the nematic (N) Phase T (S, N) and clearing point T (N, I) of a liquid crystal substance in degrees Celsius indicated. The percentages are by weight.
Soweit nicht anders gekennzeichnet, sind vor- und nachstehend alle Pro zentzahlen Gewichtsprozente und die physikalischen Eigenschaften sind die Werte bei 20°C, sofern nicht explizit anders angegeben.Unless otherwise indicated, all pros are above and below Numbers are percent by weight and the physical properties are the values at 20 ° C, unless explicitly stated otherwise.
Alle angegebenen Werte für Temperaturen in dieser Anmeldung sind °C und alle Temperaturdifferenzen entsprechend Differenzgrad, sofern nicht explizit anders angegeben. All values given for temperatures in this application are ° C and all temperature differences according to the degree of difference, if not explicitly stated otherwise.
In der vorliegenden Anmeldung und in den folgenden Beispielen sind die
Strukturen der Flüssigkristallverbindungen durch Acronyme angegeben,
wobei die Transformation in chemische Formeln gemäß folgender Tabel
len A und B erfolgt. Alle Reste CnH2n+1 und CmH2m+1 sind geradkettige
Alkylreste mit n bzw. m C-Atomen. Die Codierung gemäß Tabelle B ver
steht sich von selbst. In Tabelle A ist nur das Acronym für den Grund
körper angegeben. Im Einzelfall folgt getrennt vom Acronym für den
Grundkörper mit einem Strich ein Code für die Substituenten R1, R2, L2
und L2:
In the present application and in the following examples, the structures of the liquid crystal compounds are indicated by acronyms, wherein the transformation into chemical formulas according to the following Tabel len A and B takes place. All radicals C n H 2n + 1 and C m H 2m + 1 are straight-chain alkyl radicals with n or m C atoms. The coding according to Table B is self-evident. In Table A, only the acronym for the basic body is given. In the individual case, a code for the substituents R 1 , R 2 , L 2 and L 2 follows separately from the acronym for the main body with a dash:
Die gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt verwendeten
Flüssigkristallmischungen enthalten bevorzugt:
The liquid crystal mixtures preferably used according to the present invention preferably contain:
- - fünf oder mehr Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der in den Tabellen A und Tabelle B angegebenen Verbindungen und/oder- five or more compounds selected from the group of the Tables A and B indicated compounds and / or
- - zwei oder mehr Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der in Tabelle A angegebenen Verbindungen und/oderTwo or more compounds selected from the group of Table A and / or
- - vier oder mehr Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der in Tabelle B angegebenen Verbindungen.Four or more compounds selected from the group of Table B given compounds.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu be grenzen. Vor- und nachstehend bedeuten Prozentangaben Gewichts prozent. Alle Temperaturen sind in Grad Celsius angegeben. Δn bedeutet optische Anisotropie (589 nm, 20°C), Δε die dielektrische Anisotropie (1 kHz, 20°C), H. R. die Voltage Holding Ratio (bei 100°C, nach 5 Minuten im Ofen, 1 V), V10, V50 und V90 die Schwellenspannung, Mittgrauspannung bzw. Sättigungsspannung wurden bei 20°C bestimmt. The following examples are intended to illustrate the invention without limiting it. Above and below mean percentages by weight. All temperatures are in degrees Celsius. Δn means optical anisotropy (589 nm, 20 ° C), Δε the dielectric anisotropy (1 kHz, 20 ° C), HR the voltage holding ratio (at 100 ° C, after 5 minutes in the oven, 1 V), V 10 , V 50 and V 90, the threshold voltage, Mittgrauspension or saturation voltage were determined at 20 ° C.
Ein Flüssigkristallmedium mit den folgenden Eigenschaften
A liquid crystal medium having the following properties
und der Zusammensetzung
and the composition
wurde in verschiedene Typen von Testzellen gefüllt. Dabei jeweils mit bzw. ohne elektrischem Feld gefüllt. Die Testzellen stammten aus der Testzellenfertigung der Merch KGaA. Die Substrate waren Borosilikatglas, die Elektroden aus Indium-Zinnoxid hatten einen Flächenwiderstand von 10 Ω/(Ohm pro Quadratzoll). Als Orientierungsschicht wurde. Lecithin der Merck KgaA verwendet.was filled into different types of test cells. In each case with or filled without electric field. The test cells came from the Test cell production of Merch KGaA. The substrates were borosilicate glass, the electrodes of indium tin oxide had a sheet resistance of 10 Ω / (ohms per square inch). As an orientation layer was. lecithin the Merck KgaA used.
Die Füllung erfolgte durch Kapillarität. Der Druck betrug 1015 mbar, die Temperatur 22°C.The filling was done by capillarity. The pressure was 1015 mbar, the Temperature 22 ° C.
Die Struktur und Dimension der beiden verwandten Zelltypen, sowie ihr jeweiliger Elektroden-Layout sind in der Abb. 1 dargestellt. Die Schichtdicke der Zellen des Typs 1 beträgt 20 µm, die des Typs 2 beträgt 30 µm.The structure and dimension of the two related cell types, as well as their respective electrode layout are shown in Fig. 1. The layer thickness of the cells of type 1 is 20 microns, the type 2 is 30 microns.
Wie in der Abb. 1 gezeigt, weisen die Zellen des Typs 1 Elektroden auf, die sich nahezu über die gesamte Fläche der Zellen erstrecken. Im Gegensatz hierzu weisen die Zellen des Typs 2 Elektroden auf, die nur einen Teil der Zellenfläche abdecken, ähnlich wie dies in Matrix-Anzeigen wie z. B. AMD- oder STN-Multiplex-Anzeigen der Fall ist.As shown in Fig. 1, Type 1 cells have electrodes that extend over almost the entire area of the cells. In contrast, Type 2 cells have electrodes that cover only a portion of the cell area, similar to matrix displays such as those shown in Figs. B. AMD or STN multiplex displays is the case.
Die Ergebnisse der verschiedenen Füllversuche sind in der Tabelle 1 zu sammengestellt.The results of the various filling experiments are given in Table 1 compiled.
Die Ergebnisse des Füllens der Zellen vom Typ 1 zeigen eindeutig die Verringerung der Füllzeit durch Anlegen einer Spannung von 20 V auf 580 s, im Vergleich zu der Füllzeit von 630 s ohne angelegte Spannung, also eine Verringerung um fast 10%.The results of filling the cells of type 1 clearly show the Reducing the filling time by applying a voltage of 20 V to 580 s, compared to the filling time of 630 s without applied voltage, ie a reduction of almost 10%.
Wie zu erwarten wird der Füllvorgang beim Zellentyp 2 im Bereich der Füllstrecke B, in dem keine Elektroden vorhanden sind, vom Anlegen einer Spannung auch nicht beeinflußt. Anders ist es im Bereich der Strecke C in dem sich in einem Teil des Zellenquerschnitts Elektroden befinden. Hier wird eine signifikante Verkürzung der Füllzeit von 738 s auf 648 s also um ca. 12% beobachtet.As expected, the filling process for cell type 2 is in the range of Füllstrecke B, in which no electrodes are present, by applying a Voltage also not affected. It is different in the area of the route C in which are located in a part of the cell cross section electrodes. Here For example, a significant shortening of the fill time from 738 s to 648 s will occur about 12% observed.
Diese Verringerung der Füllzeit für die Strecke C bei den Zellen des Typs 2 um 12% ist um ca. 50% größer als die bei dem Zellentyp 1 beobachtete. Überraschender Weise entspricht dieses Verhältnis gerade dem Verhältnis der verwendeten Feldstärken (die Zellen des Typs 2 sind entsprechend dünner als die des Typs 1). Dieses Ergebnis ist überraschend weil in den Zellen des Typs 2 die Elektroden sich nicht über den ganzen Bereich C der Zellen erstrecken, während die Elektroden der Zellen des Typs 1 den ganzen Bereich A bedecken.This reduction in filling time for the route C in the cells of the type 2 by 12% is about 50% larger than that of cell type 1 watching. Surprisingly, this ratio is just right the ratio of the field strengths used (the type 2 cells are correspondingly thinner than that of type 1). This result is Surprisingly, because in cells of type 2, the electrodes are not over extend the entire area C of the cells, while the electrodes of the Cover cells of type 1 the whole area A.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DE1999134124 DE19934124A1 (en) | 1999-07-23 | 1999-07-23 | Manufacturing LCDs involves applying electric field during display cell filling process, nematic liquid crystal medium in display cell is homeotropically oriented when in rest state |
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| DE19934124A1 true DE19934124A1 (en) | 2001-01-25 |
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| DE (1) | DE19934124A1 (en) |
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