Pantalla de cristal líquido que funciona en un modo verticalmente alineado.

Una pantalla de cristal líquido que incluye

una célula de cristal líquido (6) en modo de alienación vertical,

dos polarizadores (2, 10) dispuestos a cada lado de la célula de cristal líquido y

al menos una estructura de compensación (3, 7, 30, 40, 50, 60, 70, 80) localizada entre la célula de cristal líquido y uno de los polarizadores.

En donde los polarizadores tienen ejes de transmisión (11, 18) perpendiculares entre ellos y la estructura de compensación incluye al menos una capa de retardo con supramoléculas que contienen al menos un compuesto orgánico policíclico con un sistema-π conjugado y grupos funcionales capaces de formar enlaces no covalentes entre dichas supramoléculas, en donde el compuesto orgánico con una fórmula estructural general I **Fórmula**

La presente invención se refiere generalmente a una pantalla de cristal líquido y, más concretamente, a una pantalla de cristal líquido que funciona en un modo verticalmente alineado (modo-VA) en el cual las moléculas del cristal líquido con una anisotropía dieléctrica negativa se alinean generalmente de forma perpendicular a una superficie del panel de la pantalla de cristal líquido.

Las pantallas de cristal líquido se utilizan como pantallas para diversos aparatos de tratamiento de la información, como los ordenadores. Las pantallas de cristal líquido, con un tamaño compacto y que consumen poca energía eléctrica, son especialmente idóneas para su aplicación en aparatos portátiles de tratamiento de la información. Por otro lado, también se está estudiando el uso de dichas pantallas de cristal líquido en aparatos fijos de tratamiento de la información, como un ordenador de sobremesa. Las pantallas de cristal líquido convencionales utilizan generalmente una construcción de modo nemático torsionado (modo-TN) en donde las moléculas del cristal líquido con una anisotropía dieléctrica positiva se alienan horizontalmente entre un par de sustratos del panel opuestos mutualmente, en donde las moléculas del cristal líquido adyacentes a un sustrato del panel y las moléculas del cristal líquido adyacentes al otro sustrato del panel se alinean en las direcciones respectivas cruzándose entre ellas de manera perpendicular. En dicha pantalla de cristal líquido en modo-TN ya se han desarrollado varios cristales líquidos y la pantalla de cristal líquido puede fabricase por medio de un procedimiento bien establecido y a bajo coste. Por otro lado, una pantalla de cristal líquido en modo-TN tiene un inconveniente a la hora percibir una representación de imágenes con alto contraste. Debe observarse que una pantalla de cristal líquido en modo-TN ofrece una representación en negro haciendo que las moléculas del cristal líquido se alineen verticalmente a la superficie del sustrato del panel aplicando un campo eléctrico conductor, al tiempo que las moléculas de cristal líquido inmediatamente adyacentes al sustrato del panel tienden a mantener la alienación horizontal incluso cuando se aplica el campo eléctrico conductor. Por tanto, la birrefringencia asociada con dichas moléculas de cristal líquido horizontales permite un paso de luz incluso en el estado de activado en done el paso de la luz a través de la capa de cristal líquido debe interrumpirse completamente. Por tanto, se produce una fuga de luz o coloración del panel cuando se realiza un intento en una pantalla de cristal líquido en modo-TN para mostrar una imagen blanca sobre un fondo negro (conocido como modo “normally black” (normalmente negro) tal y como se adoptó comúnmente en una pantalla de TRC (Tubo de Rayo Catódico) y el estado o nivel negro se vuelve peor que el del modo quot;normally whitequot; (normalmente blanco) en donde las imágenes en negro se muestran con un fondo blanco debido a la dispersión. Este es el motivo por el cual los dispositivos convencionales con pantalla de cristal líquido en modo-TN se operan en modo normally white. Una pantalla de cristal líquido en modo-VA es una pantalla de cristal líquido en donde las moléculas con una anisotropía dieléctrica negativa se confinan entre un par de sustratos del panel en un estado donde las moléculas de cristal líquido se alinean en una dirección generalmente perpendicular a la superficie de los sustratos del panel en un estado no activado de la pantalla de cristal líquido. Por tanto, la luz atraviesa la capa de cristal líquido en dicha pantalla de cristal líquido sin cambiar su plano de polarización ahí en el estado de no activado de la célula de cristal líquido y la luz se interrumpe efectivamente mediante un par de polarizadores dispuestos a ambos lados de la capa de cristal líquido en un estado cruzado. Por tanto, en dicha pantalla de cristal líquido en modo-VA, es posible conseguir una representación casi ideal negra en el estado no activado de la pantalla de cristal líquido. En otras palabras, la pantalla de cristal líquido del modo-VA puede conseguir fácilmente una representación con un contraste muy alto no posible por medio de una pantalla de cristal líquido en modo-TN. En el estado activado de una pantalla de cristal líquido en modo-VA, debe observarse que las moléculas de cristal líquido se alinean generalmente paralelas a los sustratos del panel debido al campo eléctrico aplicado a las moléculas de cristal líquido, y se induce una rotación en el estado de polarización de un haz óptico incidental. El propio modo-VA se conoce desde hace mucho tiempo. Por otro lado, convencionalmente se ha pensado que una pantalla de cristal líquido en modo-VA no puede proporcionar la calidad de representación comparada con la de una pantalla de cristal líquido en modo-TN, en términos de características del ángulo de visión, la retención de la tensión (o relación del voltaje de retención) y similares. Por tanto, hasta ahora se ha hecho muy poco esfuerzo por realizar un dispositivo práctico de pantalla de cristal líquido utilizando un cristal líquido en modo-VA. Concretamente, se ha creído que es muy difícil la construcción de un dispositivo con pantalla de cristal líquido con una matriz activa que utilice transistores de película fina (TFT) . Como el cristal líquido en modo-VA puede proporcionar una relación de contraste superior a la de una pantalla de TRC convencional, se predice que el objetivo principal de dicho dispositivo con pantalla de cristal líquido de modo-VA sería sustituir los dispositivos con pantallas de TRC convencionales. Sin embargo, para conseguir este objetivo, resulta especialmente necesario mejorar las características del ángulo de visión del dispositivo de la pantalla, además de los requisitos habituales de incrementar la zona de pantalla y mejorar la respuesta.

En relación con la polarización, las capas de compensación, las capas de retardo, las películas y las placas descritas en la presente solicitud, a lo largo de este texto se utilizan las siguientes definiciones de términos:

El término eje óptico se refiere a una dirección en donde la propagación de la luz no muestra birrefringencia.

Cualquier medio anisotrópico ópticamente está caracterizado por su tensor de permitividad dieléctrica de segundo rango. La permitividad dieléctrica de cualquier medio está determinada por la polarizabilidad de las partículas que forman este medio. Si el medio comprende supramoléculas, entonces la permitividad dieléctrica del medio está determinada por la orientación y la polarizabilidad de estas supramoléculas.

La clasificación de las placas de compensadoras está íntimamente relacionada con las orientaciones de los ejes principales de un tensor de permitividad concreto respecto del marco de coordenadas natural de la placa. El marco de coordenadas natural xyz de la placa se elije de manera que el eje-z sea paralelo a la dirección normal y el plano xy coincida con la superficie de la placa. La Figura 1 demuestra un caso general donde los ejes principales (A, B, C) del tensor de permitividad se orientan arbitrariamente respecto del marco xyz.

Las orientaciones de los ejes principales pueden caracterizarse utilizando los tres ángulos de Euler (θ, φ, ψ) que, junto con los componentes principales del tensor de permitividad (εA, εB, εC) , definen exclusivamente los diferentes tipos de compensadores ópticos (Figura 1) . El caso donde todos los componentes principales del tensor de permitividad tienen diferentes valores corresponde a un compensador biaxial por donde la placa tiene dos ejes ópticos. Por ejemplo, en el caso de εAlt; εBlt; εC estos ejes ópticos están en el plano de los ejes C y A a ambos lados del eje C. En el límite uniaxial, en εA = εB tenemos un caso degenerado cuando dos ejes coinciden y el eje C es un eje óptico individual.

En el importante caso concreto los dos ejes principales A y B del tensor dieléctrico yacen en el plano de la capa, mientras que el eje C es normal a él. Los ejes x, y y z del marco de referencia del laboratorio pueden elegirse coincidiendo con los ejes A, B y C respectivamente. Si, por ejemplo, las magnitudes más bajas y más altas de los tres valores principales εA, εB y εC del tensor de permitividad dieléctrico corresponde a los ejes A y B respecto de ellos, entonces εAlt; εBlt; εC y los dos ejes ópticos corresponden al plano AB. Por este motivo, dicha capa de retardo se denomina placa tipo quot;AB” o quot;BA” (Fig. 2) . La placa negativa AB, cuando εA -εB lt; 0, es equivalente a la placa positiva BA (sustituir el orden... [Seguir leyendo]

1. Una pantalla de cristal líquido que incluye una célula de cristal líquido (6) en modo de alienación vertical,

dos polarizadores (2, 10) dispuestos a cada lado de la célula de cristal líquido y

al menos una estructura de compensación (3, 7, 30, 40, 50, 60, 70, 80) localizada entre la célula de cristal líquido y uno de los polarizadores.

En donde los polarizadores tienen ejes de transmisión (11, 18) perpendiculares entre ellos y la estructura de compensación incluye al menos una capa de retardo con supramoléculas que contienen al menos un compuesto orgánico policíclico con un sistema-π conjugado y grupos funcionales capaces de formar enlaces no covalentes entre dichas supramoléculas, en donde el compuesto orgánico con una fórmula estructural general I

En donde Sys es un sistema molecular policíclico conjugado al menos parcialmente, X Es un grupo carboxílico –COOH, m es 0, 1, 2, 3 o 4; Y Es un grupo sulfónico –SO3H,

n es 0, 1, 2, 3 o 4; Z Es una carboxiamida, p es 0, 1, 2, 2, 3 o 4; Q Es una sulfonamida, v es 0, 1, 2, 2, 3 o 4;

K Es un contraión; s Es el número de contraiones que proporcionan el estado neutro de la molécula; R Es un sustituyente seleccionado de la lista que incluye CH3, C2H5, CI, Br, F, CF3, CN, OH, OCH3, OC2H5,

OCOCH3, OCN, SCN, NH2, y NHCOCH3, W es 0, 1, 2, 3 o 4; 25 En donde la estructura de compensación incluye al menos una capa de retardo de un primer tipo (4, 9, 35, 45, 55, 65, 75, 85) con ejes principales lentos (12, 17, 21, 90) y rápidos (13, 16, 22, 95) que yacen sustancialmente en el plano de la capa de retardo del primer tipo y al menos una capa de retardo de un segundo tipo (5, 8) con un eje óptico (14, 15) dirigido sustancialmente perpendicular al plano a la capa de retardo del segundo tipo; 30 La capa de retardo del primer tipo es una capa de retardo biaxial con dos índices de refracción en el plano nf y ns correspondiente a un eje principal rápido y un eje principal lento respectivamente y un índice de refracción (nn) en la dirección normal que obedece a las siguientes condiciones para la radiación electromagnética en el rango espectral visible: nsgt;nngt; nf; Y la capa de retardo del primer tipo es una capa de retardo biaxial con dos índices de refracción en el plano nf y ns correspondiente a un eje principal rápido y un eje principal lento respectivamente y un índice de refracción nn en la dirección normal que obedece a las siguientes condiciones para la radiación electromagnética en el rango espectral visible: nf-nsgt; nn;

Y en donde Sys tiene la fórmula estructural general de la lista que incluye las siguientes estructuras:

donde n es el número en el rango de 1 a 8

(II) En donde n es el número en el rango de 1 a 8

2. Una pantalla de cristal líquido según la Reivindicación 1, en donde el contraión se selecciona de la lista que incluye iones de H+, NH4+/, Na+, K+, Li+, Ba++, Ca++, Mg++, Sr++, Cs+, Pb++, y Zn++.

3. Una pantalla de cristal líquido según cualquiera de las Reivindicaciones 1 o 2 en donde el compuesto orgánico se selecciona de la lista que incluye un derivado de oligofenilo, derivado de bibencimidazole y un derivado de triazina y tiene una fórmula estructural general correspondiente a una de las estructuras 1 a 12:

4. Una pantalla de cristal líquido según cualquiera de las Reivindicaciones de la 1 a la 3 en donde la capa del primer tipo incluye supramoléculas similares a una varilla orientadas con sus ejes longitudinales sustancialmente paralelas al eje principal rápido, en donde dichas supramoléculas similares a varilla tienen una polarizabilidad anisotrópica en planos perpendiculares a sus ejes longitudinales.

5. Una pantalla de cristal líquido según cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 4, en donde la capa de retardo del primer tipo se dispone de tal forma que el eje rápido de dicha capa de retardo es sustancialmente perpendicular al eje de transmisión del polarizador adyacente; o en donde la capa de retardo del primer tipo se dispone de tal forma que el eje rápido de dicha capa de retardo es sustancialmente paralela al eje de transmisión del polarizador adyacente.

6. Una pantalla de cristal líquido según cualquiera de las Reivindicaciones de 1 a 5 en donde la capa de retardo del segundo tipo incluye supramoléculas con forma de hoja orientadas con su plano sustancialmente paralelo a la superficie de dicha capa de retardo; o, en donde la capa de retardo del segundo tipo incluye supramoléculas con forma de varilla orientadas con sus ejes longitudinales sustancialmente perpendiculares a la superficie de dicha capa de retardo; o en donde la capa de retardo del segundo tipo incluye compuestos orgánicos policíclicos planos, orientados con su plano sustancialmente paralelo a la superficie de dicha capa de retardo.

7. Una pantalla de cristal líquido según cualquiera de las Reivindicaciones de 1 a 5 en donde la capa de retardo del segundo tipo incluye triacetil celulosa (TAC) .

8. Una pantalla de cristal líquido según cualquiera de las Reivindicaciones de 1 a 7 en donde la estructura de compensación incluye la capa de retardo del segundo tipo localizada más cerca de dicha célula de cristal líquido según se compara con la capa de retardo del primer tipo; o, en donde dicha estructura de compensación incluye la capa de retardo del primer tipo localizada más cerca de dicha célula de cristal líquido según se compara con la capa de retardo del segundo tipo; o en donde dicha estructura de compensación incluye las capas de retardo del primer y segundo tipo dispuestas a cada lado de la capa de retardo de un primer tipo.

9. Una pantalla de cristal líquido según cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 8 que incluyen al menos dos estructuras de compensación localizadas a cada lado de la célula de cristal líquido.

FIGURA 1 TÉCNICA ANTERIOR

FIGURA 2 TÉCNICA ANTERIOR

FIGURA 3a TÉCNICA ANTERIOR

FIGURA 3b TÉCNICA ANTERIOR

FIGURA 4a TÉCNICA ANTERIOR

FIGURA 4b TÉCNICA ANTERIOR

FIGURA 5 FIGURA 6 FIGURA 7 FIGURA 8 FIGURA 9 FIGURA 10a FIGURA 10b FIGURA 11a FIGURA 11b FIGURA 12a FIGURA 12b FIGURA 13 FIGURA 14 FIGURA 15

FIGURA 16

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FIGURA 17

QGLFHVGHUHIUDFFLµQ

FIGURA 18 FIGURA 19 FIGURA 20 FIGURA 21 FIGURA 22 FIGURA 23 FIGURA 24 FIGURA 25 FIGURA 26 FIGURA 27 FIGURA 28

FIGURA 29

FIGURA 30 FIGURA 31 FIGURA 32

Dirección del recubrimiento

FIGURA 33

FIGURA 34