液晶材料的發(fā)展趨勢

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。

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。混晶材料的調(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。