液晶材料的發(fā)展綜述
液晶是處于固態(tài)和液態(tài)之間具有一定有序性的有機物質(zhì),具有光電動態(tài)散射特性;它有多種液晶相態(tài),例如膽甾相,各種近晶相,向列相等。根據(jù)其材料性質(zhì)不同,各種相態(tài)的液晶材料大都已開發(fā)用于平板顯示器件中,現(xiàn)已開發(fā)的有各種向列相液晶、聚合物分散液晶、雙(多)穩(wěn)態(tài)液晶、鐵電液晶和反鐵電液晶顯示器等,其中開發(fā)最成功的、市場占有量最大、發(fā)展最快的是向列相液晶顯示器。 顯示用液晶材料是由多種小分子有機化合物組成的,這些小分子的主要結(jié)構(gòu)特征是棒狀分子結(jié)構(gòu)。隨著LCD的迅速發(fā)展,人們對開發(fā)和研究液晶材料的興趣越來越大。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/168085.htm 1、TN-LCD用液晶材料
TN型液晶材料的發(fā)展起源于1968年,當(dāng)時美國公布了動態(tài)散射液晶顯示(DSM-LCD)技術(shù)。但由于提供的液晶材料的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性,使它們作為顯示材料的使用受到極大的限制。1971年扭曲向列相液晶顯示器(TN-LCD)問世后,介電各向異性為正的TN型液晶材料便很快開發(fā)出來;特別是1974年相對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的聯(lián)苯睛系列液晶材料由G.W.Gray等合成出來后,滿足了當(dāng)時電子手表、計算器和儀表顯示屏等LCD器件的性能要求,從而真正形成了TN-LCD產(chǎn)業(yè)時代。
LCD用的TN液晶材料已發(fā)展了很多種類。這些液晶化合物的結(jié)構(gòu)都很穩(wěn)定,向列相溫度范圍較寬,相對粘度較低。不僅可以滿足混合液晶的高清亮點、低粘度在20~30mPa•S(20℃)及△n≈0.15的要求,而且能保證體系具有良好的低溫性能。含聯(lián)苯環(huán)類液晶化合物的△n值較大,是改善液晶陡度的有效成分。嘧啶類化合物的K33/K11值較小,只有0.60左右,在TN-LCD和STN-LCD液晶材料配方中,經(jīng)常用它們來調(diào)節(jié)溫度序數(shù)和△n值。而二氧六環(huán)類液晶化合物是調(diào)節(jié)“多路驅(qū)動”性能的必需成分。
2、STN-LCD用液晶材料
自1984年發(fā)明了超扭曲向列相液晶顯示器(STN-LCD)以來,由于它的顯示容量擴大,電光特性曲線變陡,對比度提高,要求所使用的向列相液晶材料電光性能更好,到80年代末就形成了STN- LCD產(chǎn)業(yè),其產(chǎn)品主要應(yīng)用在BP機、移動電話和筆記本電腦、便攜式微機終端上。
STN-LCD用混晶材料一般具有下述性能:低粘度;大K33/K11值;△n和Vth(閾值電壓)可調(diào);清亮點高于工作溫度上限30℃以上?;炀Р牧系恼{(diào)制往往采用“四瓶體系”。這種調(diào)制方法能夠獨立地改變閾值電壓和雙折射,而不會明顯地改變液晶的其他特性。
STN-LCD用液晶化合物主要有二苯乙炔類、乙基橋鍵類和鏈烯基類液晶化合物。二苯乙炔類化合物:把STN-LCD的響應(yīng)速度從300ms提高到120~130ms,使STN-LCD性能得到大幅度的改善,從而在當(dāng)今的STN-LCD中使用較多,現(xiàn)行STN-LCD用液晶材料中約有70%的配方中含有二苯乙炔類化合物。乙基橋鍵類液晶:與相應(yīng)的其他類液晶比較,這類液晶的粘度、△n值都比較低;相應(yīng)化合物的相變溫度范圍和熔點相對較低,是調(diào)節(jié)低溫TN和STN混合液晶材料低溫性能的重要組分。鏈烯基類液晶:由于STN-LCD要求具有陡閾值特性,為此,只有增加液晶材料的彈性常數(shù)比值K33/K11才能達到目的。烯端基類液晶化合物具有異常大的彈性常數(shù)比值K33/K11,用于STN-LCD中,得到非常滿意的結(jié)果。
近年來,STN顯示器在對比度、視角與響應(yīng)時間上都有顯著的進步。由于TFT-LCD的沖擊,STN-LCD逐漸在筆記本電腦和液晶電視等領(lǐng)域失去了市場。鑒于成本的因素,TFT-LCD將不可能完全代替STN-LCD原有的在移動通訊和游戲機等領(lǐng)域的應(yīng)用。
3、TFT-LCD用液晶材料
隨著薄膜晶體管TFT陣列驅(qū)動液晶顯示(TFT LCD)技術(shù)的飛速發(fā)展,近年來TFT LCD不僅占據(jù)了便攜式筆記本電腦等高檔顯示器市場,而且隨著制造工藝的完善和成本的降低,目前已向臺式顯示器發(fā)起挑戰(zhàn)。由于采用薄膜晶體管陣列直接驅(qū)動液晶分子,消除了交叉失真效應(yīng),因而顯示信息容量大;配合使用低粘度的液晶材料,響應(yīng)速度極大提高,能夠滿足視頻圖像顯示的需要。因此,TFT LCD較之TN型、STN型液晶顯示有了質(zhì)的飛躍,成為21世紀(jì)最有發(fā)展前途的顯示技術(shù)之一。
與TN、STN的材料相比,TFT對材料性能要求更高、更嚴(yán)格。要求混合液晶具有良好的光、熱、化學(xué)穩(wěn)定性,高的電荷保持率和高的電阻率。還要求混合液晶具有低粘度、高穩(wěn)定性、適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)各相異性和閾值電壓。TFT LCD用液晶材料的特點:
TFT LCD同樣利用TN型電光效應(yīng)原理,但是TFT LCD用液晶材料與傳統(tǒng)液晶材料有所不同。除了要求具備良好的物化穩(wěn)定性、較寬的工作溫度范圍之外,TFT LCD用液晶材料還須具備以下特性:
(1)低粘度,20℃時粘度應(yīng)小于35mPa•s,以滿足快速響應(yīng)的需要;
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