液晶材料及应用

1、液晶材料及应用液晶材料及应用产品开发部产品开发部 应妙德应妙德 2009-4-242009-4-24l 液晶的定义和基本分类l 液晶材料性能参数l 手性剂介绍l 液晶的选择l 液晶调配和使用注意事项1.1 1.1 、液晶的由来液晶的由来 液晶的由来: 1888年由奥地利的植物学家莱尼茨尔在测定物质溶点时发现某些物质溶化后会经过一个不透明呈白色浑浊并且发出多彩而美丽的光泽,继续加热会变成清亮的液体,1889年德国物理学家莱曼通过偏光显微镜观察这些脂类化合物,发现这些白色浑蚀的物质象液晶,而且具有双折射性,于是就命名它为”液态晶体”。1960S 被应用于DS液晶显示器1970S 发明TN液晶显示器

2、1980S 发明STN液晶显示器1.2 1.2 、液晶的定义液晶的定义 物质的第四态液晶（ liquid crystals）普通物质有三态：固态、液态和气态有些有机物质在固态与液态之间存在第四态液晶态液晶态物质既具有液体的流动性和连续性，又保留了晶体的有序排列性， 物理上呈现各向异性。液晶这种中间态的物质外观是流动性的混浊液体，同时又有光、电学各向异性和双折射特性。1）根据成分和出现液晶相的物理条件，可分为：热致液晶和溶致液晶两大类 。热致液晶热致液晶: : 把某些有机物加热溶解，由于加热破坏结晶晶格而形成的液晶，就是由于温度变化而出现的液晶相。目前显示方面的都为此种液晶。A.A. 溶致液晶溶

3、致液晶: : 把某些有机物放在一定的溶剂中，由于溶剂破坏结晶晶格而形成的液晶，就是由于溶液浓度发生变化而出现的液晶相，最常见的有肥皂水等。 1.3 1.3 、液晶基本分类液晶基本分类2）热致液晶根据液晶分子的排列不同，可以分为近晶相、向列相、胆甾相三类。 近晶相（Sematic）分子排列分层层内分子互相平行 向列相（Nematic）分子排列不分层分子指向矢大体一致胆甾相（Cholesteric）分子排列分层层内分子互相平行不同层分子指向矢逞螺旋结构热致液晶举例热致液晶举例近晶相液晶：例如铁电液晶向列相液晶：例如普通TN、HTN、STN用液晶胆甾相液晶：例如多稳态液晶u目前液晶显示器中使用的均为

4、热致液晶目前液晶显示器中使用的均为热致液晶2.1 2.1 、液晶的相变液晶的相变 有序参数(S): 液晶分子排列的有序程度 S=1/2 0.30.8 ; 指单个液晶分子长轴方向偏离指向矢的角度l 各向同性液体，分子长轴方向完全紊乱，S=0l 当液晶分子全部处于平行排列时，S=1l 一般向列相液晶在N I相变点附近S0.3，在非常低温度时，S0.8l S值不受一般的强电场或强磁场的影响清亮点和熔点清亮点：液晶材料由液晶态变为各向同性液态的过程中，呈透明时的温度，标记为Tc熔点：液晶材料由晶体态变为液晶态的相变温度，标记为Tm 晶体晶体液晶相液晶相液体液体清亮点清亮点clear pointTNIT

5、cTCNTm温度温度熔点熔点 液晶的工作温度和存储温度液晶的工作温度 高温工作温度：TN低于清亮点10 STN低于清亮点2530 低温工作温度：必须高于凝固点20以上液晶的存储温度 高温存储温度：不超过清亮点 低温存储温度：参照液晶规格书中低温存储测试数据 不低于最低低温存储测试温度 液晶低温存储测试（LTS）Cells-40250hrspassed-30500hrspassed-201000hrspassed2.2 2.2 、电阻率电阻率液晶是高阻材料，单位：欧姆厘米l液晶的电阻率非常高，一般都在1010欧姆厘米以上， TFT用液晶电阻率在1013欧姆厘米以上。l液晶的电阻特性是材料本身决定

6、的，它和介电常数、阈值电压有一定联系l一般认为，液晶的阻性电流是杂质的带入而引起的2.3 2.3 、n n参数参数液晶具有双折射这一晶体特性lno为寻常光折射率，其偏振方向与分子长轴垂直;ne则与分子长轴方向平行；l光学各向异性定义为n=ne-nol这一参数在STN设计中是极为关的；ln与介电常数、清亮点、有序程度等参数相关nenoOE法线入射光入射面l 常用向列相液晶属于正性晶体，neno，n0l 胆甾相液晶属于负性晶体，neno,n0的液晶是正性液晶，加电时液晶分子延电场方向排列；VOFF ,V90VON V90/V10VON/VOFF更小的陡度值，电光曲线越陡，可以驱动更高的路数如果陡度

7、值无法满足驱动路数的要求，很容易出现串扰现象dutybiasdutybiasVopVoff2)2(1dutybiasdutybiasVopVon211,11dutybiasdutydutyVoffVonSteepnessCSTNCSTN不同不同n n下的对比度和下的对比度和NTSCNTSC设计条件：Cell gap:5.6um PI:PIA-2942 4% CF NTSC=63%换算成我司5.5um cell gap,n值为0.14864.3 4.3 、普通普通TNTN型型TFTTFT液晶显示器液晶显示器l高电阻率，电阻率在1013欧姆厘米以上l工作温度范围高温工作温度低于清亮点10度，低温工

8、作温度必须高于凝固点20度以上l响应时间液晶旋转黏度小、盒间距（d，35um之间）ln选择采用第一极小设计，提高响应速度， n在0.080.1之间5.1 5.1 液晶调配液晶调配l液晶调配的参数参数1 n(光学各向异性ne-no) 参数2 Vth(阈值电压)参数3 手性剂添加量l液晶调配体系TN型LCD：单瓶体系或多瓶体系STN型LCD:多瓶体系（通常四瓶体系）TN型TFT：单瓶体系多瓶体系多瓶体系四瓶体系液晶n和Vth两两相同例如：MLC14000/141000-000/100阈值电压：基本相同，基本相同n : 基本相同, 基本相同四瓶体系四瓶体系液晶型号nVth 比例（未知数）MLC140

9、00-0000.12921.15aMLC14000-1000.17001.1bMLC14100-0000.12901.97cMLC14100-1000.16971.95d0.1292a+0.17b+0.129c+0.1697d=目标n1.15a+1.1b+1.97c+1.95d=目标Vtha+b+c+d=1四个未知数，四个未知数，三组方程，有三组方程，有无数组解无数组解1/2（0.1292+0.129）(a+c)+1/2(0.17+0.1697)(b+d) =目标n1/2(1.15+1.1)(a+b)+1/2(1.97+1.95)(c+d)=目标Vtha+b+c+d=1Bndb1290. 01

10、292. 01697. 017. 0211290. 01292. 021目标Anca1290. 01292. 01697. 017. 0211290. 01292. 0211目标Dthdc1 . 115. 195. 197. 1211 . 115. 121目标Cthba1 . 115. 195. 197. 1211 . 115. 1211目标DBdDAcCBbCAa目前我司四瓶调配详解目前我司四瓶调配详解5.2 5.2 液晶使用注意事项液晶使用注意事项l液晶需要密闭、避光保存l液晶配制时，应将所使用的容器及工具用丙酮清洗干净l液晶混合时不需高温（VON/VOFF B.V90/V10VON/VO

11、FF C.V90/V10=VON/VOFF14.目前我司STN用液晶混合灌液通常采用的是几瓶液晶？A.单瓶 B. 2瓶 C.4瓶 D. 6瓶15.对于液晶阈值电压描述不当的是A.液晶阈值电压同液晶介电各向异性相关 B.液晶阈值电压是透过率变化了10%的电压 C.液晶阈值电压同液晶弹性常数相关 D.液晶阈值电压是透过率变化了90%的电压16.对于有序参数S，代表分子排列的有序程度的物理量，晶体的有序参数S为S=0 B. S=1 C. S=0.3 D. S=0.817.LCD的驱动路数的多少同液晶哪项特性关系最为密切A. A. 陡度 B.黏度 C.n D.清亮点18.普通TN型TFT由于考虑到响应时间，盒厚设计值在35um之间，其一般采用的是第几极小设计？一 B. 二 C. 三 D. 四1