探討液晶顯示材料的發(fā)展與應(yīng)用

豐景義 ，喬云霞

（1.石家莊誠(chéng)志永華顯示材料有限公司，石家莊 050032；2.河北省平板顯示材料工程技術(shù)研究中心，石家莊 050032）

1 關(guān)于液晶顯示材料

近些年來，隨著對(duì)液晶顯示材料的深入一步研究，也獲得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步和發(fā)展，越來越大量的、優(yōu)質(zhì)的液晶顯示材料被人們開發(fā)出來，這一方面擴(kuò)大了液晶顯示材料的應(yīng)用范圍，另一方面也增強(qiáng)了其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2 關(guān)于液晶顯示材料的分類

液晶為介于固態(tài)、液態(tài)兩者之間的，既是三維有序、又是無規(guī)液態(tài)的中間物質(zhì)相態(tài)。它的具體特征表現(xiàn)在：作為流體相，有流動(dòng)性和取向有序的特點(diǎn)。

2.1 致熱型液晶

致熱型液晶的特點(diǎn)為：隨著周邊環(huán)境溫度的增高，其內(nèi)部液晶分子也會(huì)發(fā)生諸多的串相轉(zhuǎn)移，從初始的固態(tài)慢慢變成液晶狀態(tài)，最終變成等向性液體。在上述變化發(fā)生的始終，液晶分子其折射率、介電導(dǎo)向性、黏度以及彈性系數(shù)等有關(guān)物理性質(zhì)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。由于熱致型液晶分子處在溫度變化當(dāng)中，復(fù)雜化的轉(zhuǎn)移過程也會(huì)使其變成排列結(jié)構(gòu)各不相同的液晶分子。主要包括近晶相、向列相與膽甾相。

（1）近晶相液晶。就從聚合態(tài)結(jié)構(gòu)來看，近晶相液晶是與固體晶體最為接近的，其液晶分子里面包括有大量的C=N或者是N=N雙鍵、苯環(huán)結(jié)構(gòu)，主體表現(xiàn)為棒狀結(jié)構(gòu)，其高速性、記憶性的特點(diǎn)也受到了人們的廣為關(guān)注。

（2）向列型液晶。向列型液晶的液晶分子以棒狀形態(tài)表現(xiàn)，剛性部位呈平行排列，而正是基于這一點(diǎn)，決定了液晶分子流動(dòng)性極佳，且黏度低、應(yīng)答速度高，這也為其在液晶電視、電腦顯示器上的應(yīng)用提供了很好的契機(jī)，屬于是被最先應(yīng)用在各類顯示元件上的一種液晶材料。

（3）膽甾型液晶。膽甾型液晶的關(guān)鍵原料為膽甾醇衍生物，雖然膽甾醇自身并不具備任何液晶性質(zhì)，但其衍生物卻具有良好的液晶特性。膽甾型液晶屬于是一種向列相液晶，旋光性為其主要表現(xiàn)特點(diǎn)。這一類的液晶分子排列呈螺旋平面狀，兩個(gè)相鄰面間為互為平行的狀態(tài)，這是由于該類液晶分子中心點(diǎn)都有一個(gè)非對(duì)稱碳中心。

2.2 熔致型液晶

熔致型液晶即為把一些材料溶解在既定的溶劑里面后，再相應(yīng)的調(diào)整至既定濃度，便能夠由此產(chǎn)生出液晶態(tài)物質(zhì)，這一類液晶材料，我們將其成為溶致液晶。

熔致型液晶聚合物的特點(diǎn)為：濃度高、黏度低，這種獨(dú)特物理特性的表現(xiàn)使其有著較為廣闊的應(yīng)用空間，像是用來做液晶紡絲紙等。但熔致型液晶這類材料雖然于自然界中有著大量的存在，卻并未在顯示器領(lǐng)域獲得有效使用。

3 液晶顯示材料的發(fā)展和應(yīng)用

液晶早在1888年就已經(jīng)被人們發(fā)現(xiàn)了，但是后期很長(zhǎng)時(shí)間人們都并未關(guān)注和使用它，直到被人們發(fā)現(xiàn)能將其應(yīng)用到顯示器這一領(lǐng)域中，才開始大規(guī)模的做液晶材料相關(guān)研究。

近些年，我們?cè)谝壕э@示器技術(shù)上獲得了質(zhì)的飛躍，成本可以做到控制的越來越低，而相應(yīng)的顯示技術(shù)愈來愈先進(jìn)、顯示圖像質(zhì)量也愈來愈高，隨著顯示器種類的增多，它們不僅被應(yīng)用到了電腦、電視機(jī)當(dāng)中，而且還被廣泛應(yīng)用到工廠的控制顯示、儀器儀表裝置中。

當(dāng)前階段中，各種類型、各種形態(tài)的液晶材料都在做液晶顯示方面的研究和開發(fā)，主力液晶材料包括雙穩(wěn)態(tài)液晶、向列型液晶和聚合物分散液晶等等，這些液晶材料與顯示器領(lǐng)域上的應(yīng)用成果最為顯著，其中向列型液晶為市場(chǎng)比重較大的一類液晶材料。

顯示用液晶材料是多種小分子有機(jī)化合物共同組成的，它們的結(jié)構(gòu)特征表現(xiàn)為棒狀分子結(jié)構(gòu)。在不斷的發(fā)展中種類也日益繁多，像是酯類、嘧啶環(huán)類、和含氟苯環(huán)類等等，且隨著液晶顯示材料的高速發(fā)展，未來還會(huì)有更多被開發(fā)出來。

在應(yīng)用上，其實(shí)液晶顯示材料于材料學(xué)方面有著更大的應(yīng)用空間，像是膽甾型液晶其溫度效應(yīng)的這一特點(diǎn)最為顯著，因此可充分應(yīng)用這一點(diǎn)來對(duì)其應(yīng)用范疇進(jìn)行界定，例如在液晶紡織領(lǐng)域，其制造出的新型液晶材料纖維要比鋼絲的強(qiáng)度高5倍，但是它本身的密度卻僅有鋼絲的1/5，所以這一類纖維的特點(diǎn)便是強(qiáng)度高、質(zhì)地軟、質(zhì)量輕，可被著重應(yīng)用到航天領(lǐng)域當(dāng)中。

薄膜晶體管陣列驅(qū)動(dòng)液晶顯示用液晶材料，該技術(shù)近些年來得到了高速發(fā)展，它除了在便攜式筆記本電腦等高檔顯示器市場(chǎng)有著大量應(yīng)用之外，基于其工藝的日益完善、成本的逐漸控制，也已經(jīng)在臺(tái)式顯示器上進(jìn)行應(yīng)用嘗試。以薄膜晶體管陣列直接驅(qū)動(dòng)液晶分子，可徹底消除掉交叉失真效應(yīng)，所以顯示出來的信息容量更大。另外再輔以用黏度較低的液晶材料，在響應(yīng)速度上也會(huì)得到極大的提升，從根本上滿足視頻圖像清晰顯示的要求，其也將成為當(dāng)前發(fā)展前途最光明的一項(xiàng)顯示技術(shù)。

4 結(jié)束語

液晶有著較為獨(dú)特的光電特性與相態(tài)，應(yīng)用潛力巨大、發(fā)展前景廣闊，它作為新時(shí)代的一種新型材料，還有很多未知等待著我們?nèi)ヌ剿?，可以預(yù)見的是，液晶顯示材料勢(shì)必將成為新時(shí)代下材料革命當(dāng)中的主力軍。

[1] 盧海笑.液晶材料與3D顯示技術(shù)分析[J].環(huán)球市場(chǎng)，2017，15（20）：43.