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摘要

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(dòng)通訊和游戲機(jī)等領(lǐng)域的應(yīng)用。所以，我國(guó)“十五”期間仍將黑白及彩色STN-LCD定為顯示產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)。但是，我國(guó)若想在STN-LCD用混晶材料領(lǐng)域取得突破，就必須加強(qiáng)合作，形成聯(lián)合攻關(guān)之勢(shì)，在液晶品質(zhì)方面狠下功夫，以增強(qiáng)同國(guó)外混晶材料的競(jìng)爭(zhēng)力。
Due to the cost factor, it will be impossible for TFT-LCD to completely replace the original application of STN-LCD in the fields of mobile communications, gamer and others. Therefore, B & W and color STN-LCDs are still contained in the key development projects of display industry during the 搕enth FYP?of China. However, if China wants to get breakthrough in the field of mixed crystal materials of STN-LCD, cooperation has to be enhanced to form the situation of jointly conquering difficulty, and work must be done for LC quality to raise the competition force with foreign mixed crystal materials.

1 引言
1888年，奧地利科學(xué)家F·Reinitzer發(fā)現(xiàn)了液晶。20世紀(jì)70年代初，Helfrich和Schadt利用扭曲向列相液晶的電光效應(yīng)和集成電路相結(jié)合，將其制成顯示器件，實(shí)現(xiàn)了液晶材料的產(chǎn)業(yè)化。這種液晶材料稱為扭曲向列相液晶顯示（NT-LCD）材料，其產(chǎn)品主要應(yīng)用在電子表和計(jì)算器上。80年代中期，開發(fā)成功超扭曲向列相液晶顯示（STN-LCD）材料，其產(chǎn)品主要應(yīng)用在BP機(jī)、移動(dòng)電話和筆記本電腦上。目前，國(guó)外（STN-LCD）用液晶材料混配技術(shù)已很成熟，開發(fā)的單晶化合物種類繁多。國(guó)內(nèi)由于科研力量分散，導(dǎo)致了開發(fā)進(jìn)度延緩，（STN-LCD）用液晶材料市場(chǎng)仍被國(guó)外液晶材料公司占據(jù)。STN-LCD用液晶材料主要由單晶化合物和手性添加劑混配而成。另外，聚酰亞胺（PI）對(duì)液晶分子具有良好的取向性能，各種液晶顯示器件一般都用PI作為取向膜。為了滿足扭曲角不小于180°的要求，STN-LCD要求取向劑具有較高的預(yù)傾角。
2 STN-LCD用液晶化合物
酯類和聯(lián)苯類液晶化合物是STN-LCD用混晶材料的主要成分，國(guó)內(nèi)各科研機(jī)構(gòu)已開發(fā)了近千種，其中已有100種以上應(yīng)用于混晶配方。這兩類液晶粘度較低，液晶相范圍較寬，適合配制不同性能的混晶材料。但是為了滿足STN混晶大K33/K11值（K33為展曲彈性常數(shù)，K11為扭曲彈性常數(shù)）和適度△n（光學(xué)各向異性）的要求，人們?cè)诨炀е刑砑恿巳差悺⑧奏ゎ?、乙烷類和端烯類液晶化合物?BR>炔類液晶由于存在3鍵，往往具有較大的△n。據(jù)國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)報(bào)道，合成的此類液晶一般在側(cè)鍵或末端有含氟基團(tuán)，化合物具有近晶相。這些液晶目前還沒(méi)有應(yīng)用到STN混晶配方中，但其合成方法對(duì)合成其它炔類液晶有參考價(jià)值。嘧淀類液晶具有較大的△n值，在調(diào)配STN混晶時(shí)，常常加入少量該類液晶以調(diào)節(jié)混晶體系的△n，此類液晶目前已有了適合工業(yè)化生產(chǎn)的合成路線。乙烷類液晶粘度較低，△n較小，并且△n隨溫度度的變化也較小，所以STN液晶也摻雜此類液晶。含有環(huán)己環(huán)的乙烷類液晶合成時(shí)易生成順?lè)串悩?gòu)體混合物，導(dǎo)致合成總收率降低，且難以提純。目前國(guó)內(nèi)已有文獻(xiàn)報(bào)道，通過(guò)轉(zhuǎn)位的方法將順?lè)串悩?gòu)體轉(zhuǎn)化為反式異構(gòu)體，大大降低了生產(chǎn)成本。
 

K33/K11值對(duì)STN-LCD的閾值銳角有很大影響，較大的K33/K11值使顯示有較高的對(duì)比度。為了提高K33/K11值，往往需要在混晶中添加短烷基鏈液晶化合物和端烯類液晶化合物。目前，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有端烯類液晶化合物合成的文獻(xiàn)報(bào)道。
3 STN-LCD用手性添加劑
STN-LCD用液晶材料中使用的手性添加劑主要是S811。手性添加劑濃度對(duì)液晶顯示品質(zhì)有重要影響。手性添加劑濃度不合適，液晶器件會(huì)出現(xiàn)視角疇，影響器件的顯示品質(zhì)。STN混晶中S811的含量一般低于0.5%。目前，國(guó)內(nèi)S811的合成技術(shù)已比較完善，探索出了比國(guó)外更為經(jīng)濟(jì)的合成路線。我們也對(duì)S811的合成進(jìn)行了深入的研究，取得了一定成果。STN-LCD用液晶材料使用的手性添加劑除了S811外，還有R1011和S1011，均為國(guó)外公司商品牌號(hào)，由于分子式較繁，此處不再列出。有關(guān)這兩種手性添加劑的研究，目前我國(guó)還沒(méi)有文獻(xiàn)報(bào)道。
4 STN-LCD用取向劑
在STN顯示中，不同的扭曲角要求不同的預(yù)傾角。液晶分子在聚酰亞胺表面上的排列與PI的分子結(jié)構(gòu)直接相關(guān)。對(duì)于TN型LCD，要求預(yù)傾角在1°～2°；對(duì)于STN型LCD，則要求預(yù)傾角為3°～10°。控制穩(wěn)定的高預(yù)傾角，是制備的STN的主要技術(shù)之一。對(duì)于含—CF3基團(tuán)的PI，預(yù)傾角可達(dá)到3°以上，能夠滿足液晶分子高扭曲角的要求。
預(yù)傾角的大小除了與PI的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還與其固含量，摩擦條件，磨擦材料以及基片玻璃的種類等因素有關(guān)。
硅烷化合物可以通過(guò)浸潤(rùn)和紫外爆光的方法使液晶分子取向，固化溫度僅為110℃，但產(chǎn)生的預(yù)傾角較小，約為0.5°。若能提高預(yù)傾角，那么這種方法在STN顯示中將有廣闊的應(yīng)用前景。
5 STN-LCD用液晶材料
STN-LCD用混晶材料一般具有以下性能：
（1）低粘度；
（2）大K33/K11值；
（3）△n和Vth（閾值電壓）可調(diào);
（4）清亮點(diǎn)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(dú)立地改變閾值電壓和雙折射，而不會(huì)明顯地改變液晶的其它特性。有關(guān)混配的基本方法已有文獻(xiàn)報(bào)道。
我國(guó)目前從事STN-LCD用混晶材料研究和開發(fā)的單位主要有石家莊實(shí)力克液晶材料有限公司、清華亞王液晶材料有限公司、西安近代電子材料有限公司和煙臺(tái)萬(wàn)潤(rùn)精細(xì)化工有限公司。其中前兩家的技術(shù)都來(lái)源于清華大學(xué)化學(xué)系。1997年石家莊液晶材料廠與清華大學(xué)解除了合作關(guān)系，獨(dú)立成立了實(shí)力克液晶材料有限公司。實(shí)力克液晶材料有限公司是目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)量大，檢測(cè)手段相對(duì)齊全，技術(shù)力量較強(qiáng)的液晶生產(chǎn)企業(yè)，擁有職工200人左右，其中技術(shù)人員約占30%。實(shí)力克液晶材料有限公司2001年銷售產(chǎn)值超過(guò)億元，銷售產(chǎn)品以TN-LCD用液晶材料為主，占據(jù)國(guó)內(nèi)60%以上的市場(chǎng)份額，目前正在積極開發(fā)STN-LCD用混晶材料。據(jù)報(bào)道，實(shí)力克公司能調(diào)試出清亮點(diǎn)在85℃以上、△n在0.12～0.15范圍內(nèi)、粘度在50cp（20℃）以下的STN-LCD用混晶材料，但其品質(zhì)還不能滿足國(guó)內(nèi)顯示器件廠家的要求。清華亞王液晶材料有限公司以清華大學(xué)化學(xué)系為技術(shù)依托，儀器設(shè)備先進(jìn)，研究人員素質(zhì)高，早以將STN-LCD用液晶材料定為研發(fā)的主攻方向。但是由于人員不穩(wěn)定，銷售沒(méi)有完全打開局面，所以研發(fā)進(jìn)度受到一定的影響。
總之，調(diào)試出品質(zhì)優(yōu)良的STN-LCD用液晶材料是液晶材料行業(yè)急需解決的重要課題。
6 應(yīng)用前景
近年來(lái)，STN顯示器在對(duì)比度、視角與響應(yīng)時(shí)間上都有顯著的進(jìn)步。但是由于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(chǎng)。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(dòng)通訊和游戲機(jī)等領(lǐng)域的應(yīng)用。所以，我國(guó)“十五”期間仍將黑白及彩色STN-LCD定為顯示產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)。但是，我國(guó)若想在STN-LCD用混晶材料領(lǐng)域取得突破，就必須加強(qiáng)合作，形成聯(lián)合攻關(guān)之勢(shì)，在液晶品質(zhì)方面狠下功夫，以增強(qiáng)同國(guó)外混晶材料的競(jìng)爭(zhēng)力。