CN114265245B - 一种智能电表显示装置 - Google Patents
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Abstract
公开了一种智能电表显示装置，包括第一基板和第二基板，在第一基板和第二基板内侧分别制作公共电极和像素电极，然后在各自对置侧形成聚酰亚胺PI配向层，并且在第一基板和第二基板之间填充显示介质；所述显示介质包含一种或多种式I的化合物，以及，一种或多种式II的化合物。该显示装置不仅具有优异VHR特性；同时具有良好的残像特性，由此增强了显示装置的信赖性特性。
Description
技术领域
本发明属于智能电表技术领域，具体涉及一种智能电表显示装置。
背景技术
伴随着智能电网的兴起与发展，为了满足社会对电力计量的需求，保障用电客户使用电力能源的安全与方便，我国加快了对传统的电表（感应式机械电度表）进行改造的步伐。基于以上背景，智能电表应运而生，与传统的电能表不同，智能电表不仅具有计量、数据存储等基本功能，而且能停电抄表、记录各项指标、电费阶梯计算、价钱把控、远程控制等多种先进的功能。在向消费者提供用电量与用电时间的同时，还可以协调用户与智能电网间的供需关系。
智能电表一般采用液晶显示屏(liquid crystal display，LCD)全界面显示，显示方式包含自动循环显示、按键显示。显示内容包括本月用电量、用电总量、电表号、当前时间、当前电压、当前电流、有功功率、功率因数、等电表参数，同时显示当前日期、时间、用电单价、剩余金额、通讯地址、通讯报警状态等信息。由专用液晶驱动芯片进行驱动，驱动芯片通过I2C总线与单片机连接。
但目前智能电表整体数字化程度不高，多采用无源矩阵电极结构的TN或STN显示装置，显示装置通常分为多个显示部分，每个部分显示的内容比较单一，提供的数据信息量少，占用大量固定空间， 功能单一且可扩展性差，己经不能满足现在用电信息的显示需求。
随着液晶技术的不断发展，液晶屏在提高性能的同时大大降低了成本。因此，使用中小尺寸TFT显示屏代替传统TN（扭曲向列相）或STN（超扭曲向列相）显示装置，使得显示色彩、信息更加丰富，灵活多变，并且响应速度得到提高。因此，采用TFT显示屏与高性能ARM处理器的组合仪表平台己经成为智能电表的发展方向。这类智能电表具有处理速度快、价格低廉、控制接口丰富，***电路简单的特点，有效的降低了成本，可以满足各种用户的需要。
作为TFT显示屏，不仅包括在传统TN或STN显示装置进一步发展起来的TN-TFT和STN-TFT，同时包括VA-TFT（垂直取向）、IPS-TFT（面内转换）和FFS-TFT（边缘场转换）等显示屏。
其中，VA-TFT模式由于具有超宽的可视角、快的响应速度及极高的正面对比度等优点，成为现在极具前景的液晶显示技术。与传统的显示模式相比，VA-TFT模式其采用的是垂直取向技术，要求显示介质具有负的介电各向异性。但由于负性液晶单体分子结构本身的原因，导致其含有的离子型不纯物偏多，同时在紫外光照射和高温环境下比正性显示介质更易发生分解和破坏，进一步导致离子型不纯物增多，这种情况会导致VA-TFT模式显示介质信赖性特性变差。一般认为，显示介质的电压保持率（VHR）是表征显示介质信赖性特性的重要参数；后者同时与显示屏的残像（特别是线残像）有较强相关性。
另一方面，为了防止VA-TFT显示装置长时间运转后在向列相的上限温度附近维持大的电压保持率，通常在显示介质中加入抗氧化剂。常用的抗氧化剂包括位阻酚合位阻胺类抗氧化剂。但这些抗氧化剂可能在形成显示装置后残留离子性杂质，不仅无助于电压保持率改善，同时，离子性杂质沿着VA-TFT显示装置的电场进行平面移动，聚集于像素电极和公共电极附近，该聚集区域在外部容易作为残影而观测到。
因此，针对现有技术的上述缺陷，需要提供一种显示介质信赖性特性更佳尤其是具有优异VHR特性和残像特性的新型智能电表显示装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能电表显示装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种智能电表显示装置，包括第一基板和第二基板，在第一基板和第二基板内侧分别制作公共电极和像素电极，然后在各自对置侧形成聚酰亚胺PI配向层，并且在第一基板和第二基板之间填充显示介质；所述显示介质包含一种或多种式I的化合物，
；
以及，一种或多种式II的化合物，
II；
其中，
R1-R2各自独立地表示具有1至9个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，
或者，
具有2至9个碳原子的烯基或烯氧基；
环A表示或/>。
在本发明中，烷基烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基、烯基或烯氧基可以是直链或支化的，优选是直链的。
在本发明中，表示反式-1,4-亚环己基（环）；/>表示1,4-亚苯基（环）。
在本发明中，烷基表示CnH2n+1-的基团；烷氧基表示CnH2n+1O-的基团；氧杂烷基表示CnH2n+1-的基团至少有1个CH2基团被O原子替代的基团；烷氧基烷基表示CnH2n+1OCmH2m+1-的基团；烯基表示CnH2n+1-的基团至少有1个CH2基团被CH=CH原子替代的基团；烯氧基表示烯基连接端为O的基团。
优选地，R1-R2各自独立地表示具有1至7个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，或者具有2至7个碳原子的烯基或烯氧基。
更优选地，R1-R2各自独立地表示具有1至5个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，或者具有2至5个碳原子的烯基或烯氧基。
以及，
最优选地，R1-R2各自独立地表示具有1至3个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，或者具有2至3个碳原子的烯基或烯氧基。
在进一步优选的实施方式中，R1-R2各自独立地表示具有1至3个碳原子的烷基或烷氧基。
在一个更为优选的实施方式中，R2各自独立地表示具有1至3个碳原子的直链或支化烷基。
在一个具体实施方式中，R2各自独立地表示具有3个碳原子的直链烷基。
根据本发明所述的显示装置，其中，式I的化合物含量为4-12%，优选为5-11%，更优选为6-10%，以及最优选为7-9%；式II的化合物含量为13-23%，优选为14-22%，更优选为15-21%，以及最优选为16-20%；基于显示介质总重量计。
根据本发明所述的显示装置，其中，所述显示介质进一步包含一种或多种下式的抗氧化剂，
其中，r表示1-10的整数。
根据本发明所述的显示装置，其中，r=8。
根据本发明所述的显示装置，其中，所述抗氧化剂的含量为0.01-0.1%，优选为0.02-0.08%，更优选为0.03-0.07%，以及最优选为0.04-0.06%；基于显示介质总重量计。
根据本发明所述的显示装置，其中，所述显示介质的介电各向异性值Δε为-2至-4之间。
根据本发明所述的显示装置，其中，所述显示介质中负介电各向异性值Δε的液晶单体化合物的总含量为36-52%，优选为38-50%，更优选为40-48%，以及最优选为42-46%；基于显示介质总重量计。
根据本发明所述的显示装置，其中，所述聚酰亚胺PI配向层的阻抗为(2-9)×1015Ω·cm；优选为(3-8)×1015Ω·cm；更优选为(4-7)×1015Ω·cm；以及最优选为(5-6)×1015Ω·cm。
根据本发明所述的显示装置，其中，所述显示介质的厚度为2.8-3.8μm；优选为3-3.5μm。
根据本发明所述的显示装置，其中，所述显示介质进一步包含式II-1和式II-2的化合物，
II-1；
II-2；
其中，R2各自独立地表示根据本发明前述定义以及前述优选定义。
在进一步优选的实施方式中，R2各自独立地表示具有1至3个碳原子的烷基或烷氧基。
在一个更为优选的实施方式中，R2各自独立地表示具有1至3个碳原子的直链或支化烷基。
在一个具体实施方式中，R2各自独立地表示具有3个碳原子的直链烷基。
根据本发明所述的显示装置，其中，式II-1的化合物含量为8-12%，优选为8.5-11.5%，更优选为9-11%，以及最优选为9.5-10.5%；式II-2的化合物含量为6-10%，优选为6.5-9.5%，更优选为7-9%，以及最优选为7.5-8.5%；基于显示介质总重量计。
根据本发明所述的显示装置，其中，所述显示介质进一步包含式III的化合物，
III；
其中，R3-R4各自独立地表示具有1至9个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，
或者，
具有2至9个碳原子的烯基或烯氧基；
m表示0或1。
优选地，R3-R4各自独立地表示具有1至7个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，或者具有2至7个碳原子的烯基或烯氧基。
更优选地，R3-R4各自独立地表示具有1至5个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，或者具有2至5个碳原子的烯基或烯氧基。
以及，
最优选地，R3-R4各自独立地表示具有1至3个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，或者具有2至3个碳原子的烯基或烯氧基。
在进一步优选的实施方式中，R3表示具有1至3个碳原子的烷基、氧杂烷基、烷氧基烷基，或者具有2至3碳原子的烯基；R4表示具有1至3个碳原子的烷氧基，或者具有2至3个碳原子的烯氧基。
在一个更为优选的实施方式中，R3表示具有1至3个碳原子的直链或支化烷基；R4表示具有1至3个碳原子的直链或支化烷氧基。
在一个具体实施方式中，R3表示具有3个碳原子的直链烷基；R4表示具有2个碳原子的烷氧基。
根据本发明所述的显示装置，其中，式III的化合物含量为10-18%，优选为11-17%，更优选为12-16%，以及最优选为13-15%；基于显示介质总重量计。
根据本发明所述的显示装置，其中，所述显示介质进一步包含式IV的化合物，
IV；
其中，R5-R6各自独立地表示具有1至9个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，
或者，
具有2至9个碳原子的烯基或烯氧基。
优选地，R5-R6各自独立地表示具有1至7个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，或者具有2至7个碳原子的烯基或烯氧基。
更优选地，R5-R6各自独立地表示具有1至5个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，或者具有2至5个碳原子的烯基或烯氧基。
以及，
最优选地，R5-R6各自独立地表示具有1至3个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，或者具有2至3个碳原子的烯基或烯氧基。
在进一步优选的实施方式中，R5表示具有1至3个碳原子的烷基、氧杂烷基、烷氧基烷基，或者具有2至3个碳原子的烯基；R6表示具有1至3个碳原子的烷氧基，或者具有2至3个碳原子的烯氧基。
在一个更为优选的实施方式中，R5表示具有1至3个碳原子的直链或支化烷基；R6表示具有1至3个碳原子的直链或支化烷氧基。
在一个具体实施方式中，R5表示3个碳原子的直链烷基；R6表示2个碳原子的直链烷氧基。
根据本发明所述的显示装置，其中，式IV的化合物含量为0-8%，优选为1-7%，更优选为2-6%，以及最优选为3-5%；基于显示介质总重量计。
根据本发明所述的显示装置，其中，所述显示介质进一步包含式V的化合物，
V；
其中，R7-R8各自独立地表示具有1至9个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，
或者，
具有2至9个碳原子的烯基或烯氧基。
优选地，R7-R8各自独立地表示具有1至8个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，或者具有2至8个碳原子的烯基或烯氧基。
更优选地，R7-R8各自独立地表示具有1至6个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，或者具有2至6个碳原子的烯基或烯氧基。
以及，
最优选地，R7-R8各自独立地表示具有1至4个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，或者具有2至4个碳原子的烯基或烯氧基。
在进一步优选的实施方式中，R7-R8各自独立地表示具有1至4个碳原子的烷基、氧杂烷基、烷氧基烷基，或者具有2至4个碳原子的烯基。
在一个更为优选的实施方式中，R7-R8各自独立地表示具有1至4个碳原子的直链或支化烷基。
在一个具体实施方式中，R7表示3个碳原子的直链烷基；R8表示2个碳原子的直链烷基。
在另一个具体实施方式中，R7表示4个碳原子的直链烷基；R8表示3个碳原子的直链烷基。
根据本发明所述的显示装置，其中，式V的化合物含量为22-32%，优选为23-31%，更优选为24-30%，以及最优选为25-29%；基于显示介质总重量计。
根据本发明所述的显示装置，其中，所述显示介质进一步包含式VI的化合物，
VI；
其中，R9-R10各自独立地表示具有1至9个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，
或者，
具有2至9个碳原子的烯基或烯氧基；
环B表示或/>。
优选地，R9-R10各自独立地表示具有1至8个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，或者具有2至8个碳原子的烯基或烯氧基。
更优选地，R9-R10各自独立地表示具有1至6个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，或者具有2至6个碳原子的烯基或烯氧基。
以及，
最优选地，R9-R10各自独立地表示具有1至4个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，或者具有2至4个碳原子的烯基或烯氧基。
在进一步优选的实施方式中，R9-R10各自独立地表示具有1至4个碳原子的烷基、氧杂烷基、烷氧基烷基，或者具有2至4个碳原子的烯基。
在一个更为优选的实施方式中，R9-R10各自独立地表示具有1至4个碳原子的直链或支化烷基。
在一个具体实施方式中，R9表示3个碳原子的直链烷基；R10表示具有1个碳原子的烷基。
在另一个具体实施方式中，R9表示3个碳原子的直链烷基；R10表示2个碳原子的烷基。
根据本发明所述的显示装置，其中，式VI的化合物含量为15-25%，优选为16-24%，更优选为17-23%，以及最优选为18-22%；基于显示介质总重量计。
根据本发明所述的显示装置，其中，所述显示介质进一步包含式VII的化合物，
VII；
其中，R11-R12各自独立地表示具有1至9个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，
或者，
具有2至9个碳原子的烯基或烯氧基；
环C表示或/>。
优选地，R11-R12各自独立地表示具有1至8个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，或者具有2至8个碳原子的烯基或烯氧基。
更优选地，R11-R12各自独立地表示具有1至6个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，或者具有2至6个碳原子的烯基或烯氧基。
以及，
最优选地，R11-R12各自独立地表示具有1至4个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，或者具有2至4个碳原子的烯基或烯氧基。
在进一步优选的实施方式中，R11表示具有1至4个碳原子的烷基、烷氧基、氧杂烷基、烷氧基烷基，或者具有2至4个碳原子的烯基或烯氧基；R12表示具有1至4个碳原子的烷基、氧杂烷基、烷氧基烷基，或者具有2至4个碳原子的烯基。
在一个更为优选的实施方式中，R11表示具有1至4个碳原子的直链或支化的烷基或烷氧基；R12表示具有1至4个碳原子的直链或支化的烷基。
在一个具体实施方式中，R11表示3个碳原子的直链烷基；R12表示具有1个碳原子的烷基。
在另一个具体实施方式中，R11表示3个碳原子的直链烷基；R12表示2个碳原子的烷氧基。
根据本发明所述的显示装置，其中，式VII的化合物含量为5-13%，优选为6-12%，更优选为7-11%，以及最优选为8-10%；基于显示介质总重量计。
不希望局限于任何理论，由于使用特定的式I和特定的II化合物以及特定的抗氧化剂，本发明的新型智能电表显示装置不仅具有优异VHR特性（VHR>99.3）；同时具有良好的残像特性，由此增强了显示装置的信赖性特性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
应理解，本发明的具体实施方式仅用于阐释本发明的精神和原则，而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明的技术方案作出各种改动、替换、删减、修正或调整，这些等价技术方案同样落于本发明权利要求书所限定的范围。
在本发明中，液晶化合物使用环状单元+连接基+端基的缩写形式表示。
表1：环状单元
C=；
P=；
Y=；
In=。
表2：连接单元
1O=-CH2-O-；
2=-CH2-CH2-；
Q=-CF2-O-；
Z=-CO-O-；
V=-CH=CH-。
表3：端基
左侧端基n-=CnH2n+1-；右侧端基-n=-CnH2n+1；
左侧端基nO-=OCnH2n+1-；右侧端基-On=-OCnH2n+1；
左侧端基F-=F-；右侧端基-F=-F；
左侧端基H-=H-；右侧端基-H=-H；
左侧端基V-=CH2=CH-；右侧端基-V=-CH=CH2；
左侧端基nV-=CnH2n+1-CH=CH-；右侧端基-Vn=-CH=CH-CnH2n+1。
在本发明中，如无其它说明，所有份数均为重量份；所有百分比均为重量百分比；温度单位为°C。
Δn表示在25°和589nm下的光学各向异性值；
Δε表示在25°C和1kHz下的介电各向异性值；
γ1表示在25°C下测得的旋转粘度（mPa·s）；
Cp表示清亮点。
VHR在VA模式显示装置中60℃条件下施加5V、60Hz方波电场测得；VHR=测定电压与初始外加电压的比值（%）。
残像评价在显示区域固定显示500h的4×4黑白棋盘格画面，通过观测残像水平，按照以下4级进行评价。
1级=无残像；
2级=稍有残像但为可允许水平；
3级=有残像且为不可允许水平；
4级=有残像且相当差。
实施例1
一种智能电表显示装置，包括第一基板和第二基板，在第一基板和第二基板内侧分别制作公共电极和像素电极，然后在各自对置侧形成聚酰亚胺PI配向层（阻抗为5.4×1015Ω·cm），并且在第一基板和第二基板之间填充显示介质；显示介质厚度为3.2μm。所述显示介质的组成如下：
3-CIn-F 8%
3-CCY-O2F 10%
3-CPY-O2F 8%
3-CC1OY-O2 6%
3-C1OY-O2 8%
3-PY-O2 4%
3-CC-2 14.95%
4-CC-3 12%
3-CCP-1 12%
3-CCP-1 4%
3-CPP-2 4%
3-PP-1 6%
3-CP-O2 3%
（r=8）0.05%。
Δn=0.0984；Δε=-2.9；Cp=75.2；γ1=91。
VHR=99.8；残像水平1级。
比较例1
一种智能电表显示装置，包括第一基板和第二基板，在第一基板和第二基板内侧分别制作公共电极和像素电极，然后在各自对置侧形成聚酰亚胺PI配向层（阻抗为5.4×1015Ω·cm），并且在第一基板和第二基板之间填充显示介质；显示介质厚度为3.2μm。所述显示介质的组成如下：
3-CIn-F 8%
3-CCY-O2 10%
3-CPY-O2 8%
3-CC1OY-O2 6%
3-C1OY-O2 8%
3-PY-O2 4%
3-CC-2 14.95%
4-CC-3 12%
3-CCP-1 12%
3-CCP-1 4%
3-CPP-2 4%
3-PP-1 6%
3-CP-O2 3%
（r=8）0.05%。
Δn=0.102；Δε=-2.8；Cp=76.9；γ1=94。
VHR=98.7；残像水平2级。
比较例2
一种智能电表显示装置，包括第一基板和第二基板，在第一基板和第二基板内侧分别制作公共电极和像素电极，然后在各自对置侧形成聚酰亚胺PI配向层（阻抗为5.4×1015Ω·cm），并且在第一基板和第二基板之间填充显示介质；显示介质厚度为3.2μm。所述显示介质的组成如下：
3-CIn-H 8%
3-CCY-O2F 10%
3-CPY-O2F 8%
3-CC1OY-O2 6%
3-C1OY-O2 8%
3-PY-O2 4%
3-CC-2 14.95%
4-CC-3 12%
3-CCP-1 12%
3-CCP-1 4%
3-CPP-2 4%
3-PP-1 6%
3-CP-O2 3%
（r=8）0.05%。
Δn=0.0989；Δε=-2.7；Cp=75.2；γ1=91。
VHR=99.3；残像水平1级。
比较例3
一种智能电表显示装置，包括第一基板和第二基板，在第一基板和第二基板内侧分别制作公共电极和像素电极，然后在各自对置侧形成聚酰亚胺PI配向层（阻抗为5.4×1015Ω·cm），并且在第一基板和第二基板之间填充显示介质；显示介质厚度为3.2μm。所述显示介质的组成如下：
3-CIn-F 8%
3-CCY-O2F 10%
3-CPY-O2F 8%
3-CC1OY-O2 6%
3-C1OY-O2 8%
3-PY-O2 4%
3-CC-2 14.95%
4-CC-3 12%
3-CCP-1 12%
3-CCP-1 4%
3-CPP-2 4%
3-PP-1 6%
3-CP-O2 3%
0.05%。
Δn=0.0984；Δε=-2.9；Cp=75.2；γ1=91。
VHR=98.9；残像水平2级。
可以看出，本发明实施例1的新型智能电表显示装置不仅具有优异VHR特性（VHR>99.3；同时具有良好的残像特性；而比较例1-3未能在两方面同时取得优异的技术效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种智能电表显示装置，包括第一基板和第二基板，在第一基板和第二基板内侧分别制作公共电极和像素电极，然后在各自对置侧形成聚酰亚胺PI配向层阻抗为5.4×1015Ω·cm；并且在第一基板和第二基板之间填充显示介质；显示介质厚度为3.2μm；所述显示介质的组成如下：
3-CIn-F 8%；
3-CCY-O2F 10%；
3-CPY-O2F 8%；
3-CC1OY-O2 6%；
3-C1OY-O2 8%；
3-PY-O2 4%；
3-CC-2 14.95%；
4-CC-3 12%；
3-CCP-1 12%；
3-CCP-1 4%；
3-CPP-2 4%；
3-PP-1 6%；
3-CP-O2 3%；
，r=8 0.05%；
其中，液晶化合物使用环状单元+连接基+端基的缩写形式表示；
环状单元：
C=；
P=；
Y=；
In=；
连接单元：
1O=-CH2-O-；
端基：
左侧端基3-=C3H2×3+1-；
左侧端基4-=C4H2×4+1-；
右侧端基-1=-C1H2×1+1；
右侧端基-2=-C2H2×2+1；
右侧端基-3=-C3H2×3+1；
右侧端基-O2=-OC2H2×2+1；
右侧端基-O2F=-OC2H2×2F。
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