詳解LCD液晶發展史

液晶是處于固態和液態之間具有一定有序性的有機物質,具有光電動態散射特性;它有多種液晶相態,例如膽甾相,各種近晶相,向列相等。根據其材料性質不同,各種相態的液晶材料大都已開發用于平板顯示器件中,現已開發的有各種向列相液晶、聚合物分散液晶、雙(多)穩態液晶、鐵電液晶和反鐵電液晶顯示器等,其中開發最成功的、市場占有量最大、發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構特征是棒狀分子結構。隨著LCD的迅速發展,人們對開發和研究液晶材料的興趣越來越大。

LCD液晶發展史

1、TN-LCD用液晶材料

LCD用的TN液晶材料已發展了很多種類。這些液晶化合物的結構都很穩定,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20~30mPa8226;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。含聯苯環類液晶化合物的△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,經常用它們來調節溫度序數和△n值。而二氧六環類液晶化合物是調節“多路驅動”性能的必需成分。

TN型液晶材料的發展起源于1968年,當時美國公布了動態散射液晶顯示(DSM-LCD)技術。但由于提供的液晶材料的結構不穩定性,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出來;特別是1974年相對結構穩定的聯苯睛系列液晶材料由G.W.Gray等合成出來后,滿足了當時電子手表、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產業時代。

2、STN-LCD用液晶材料

自1984年發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產業,其產品主要應用在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,從而在當今的STN-LCD中使用較多,現行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:與相應的其他類液晶比較,這類液晶的粘度、△n值都比較低;相應化合物的相變溫度范圍和熔點相對較低,是調節低溫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比值K33/K11,用于STN-LCD中,得到非常滿意的結果。

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;清亮點高于工作溫度上限30℃以上?;炀Р牧系恼{制往往采用“四瓶體系”。這種調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。

近年來,STN顯示器在對比度、視角與響應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域的應用。

3、TFT-LCD用液晶材料@@ 與TN、STN的材料相比,TFT對材料性能要求更高、更嚴格。要求混合液晶具有良好的光、熱、化學穩定性,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、高穩定性、適當的光學各相異性和閾值電壓。