显示用向列相液晶材料的回顾与展望

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1、显示用向列相液晶材料的回顾与展望【放大】 【还原】文章类型: 科普文章     文章加入日期：2004-7-28　　液晶是处于固态和液态之间具有一定有序性的有机物质，具有光电动态散射特性；它有多种液晶相态，例如胆甾相，各种近晶相，向列相等。根据其材料性质不同，各种相态的液晶材料大都已开发用于平板显示器件中，现已开发的有各种向列相液晶、聚合物分散液晶、双（多）稳态液晶、铁电液晶和反铁电液晶显示器等，其中开发最成功的、市场占有量最大、发展最快的是向列相液晶显示器。液晶显示（LCD）模式有很多，仅向列相显示就有TN（扭曲向列相）模式、HTN（高扭曲向列

2、相）模式、STN（超扭曲向列相）模式、TFT-AM（薄膜晶体管—有源矩阵）模式、PDLC（聚合物分散液晶）模式以及反射式双（多）稳态模式等，其中TFT-AM模式是近十年开发出来的也是发展最快的显示模式。LCD发展促使液晶材料的迅速发展。显示用液晶材料是由多种小分子有机化合物组成的，这些小分子的主要结构特征是棒状分子结构。现已发展成很多种类，例如各种联苯腈、酯类、环已基（联）苯类，含氧杂环苯类、嘧啶环类、二苯乙炔类、乙基桥键类和烯端基类以及各种含氟苯环类等等。随着LCD的迅速发展，人们对开发和研究液晶材料的兴趣越来越大。近几年还研究开发出多氟或全氟

3、芳环以及全氟端基液晶化合物。许多化学家们已合成出了性能优良的液晶材料。到1998年止，就大约有7~7.5万多个液晶化合物合成出来，并以每年3000~4000个新液晶化合物出现的速度向前发展，尤其是日本每年都有大量新液晶材料方面的专利文献出现，以满足各种显示器的使用要求，但真正只有四、五千种液晶化合物具有实用价值，能用在LCD中。到1999年底为止，全球年需要液晶材料量大约78~82吨左右，年销售额至少在4.5~5.0亿美元左右。其中TFT液晶材料市场量23~24吨，占市场总量的29~30%；STN液晶材料市场量25~29吨，占市场总量的31~32

4、%；TN液晶材料市场量30~32吨，占市场总量的38~39%。其生产厂家主要是德国Merck公司、日本Chisso、大日本油墨（DIC）和ATK公司及中国，它们分别占有的市场份额为35%、26%、18%、10%和11%。其中德国和日本主要生产TFT、STN和部分中高档TN方面的液晶材料，其品种齐全，几乎完全控制了全世界TFT、STN和中高档TN液晶材料市场，年销售量大约在80~82吨左右，年销售额至少在4.4~4.6亿美元。　　我国液晶材料行业现状　　　　我国液晶材料生产经过十多年的努力，从无到有，已逐步形成了相当规模的产业，由完全的进口转化为部

5、分出口,年销售量达到12吨左右。虽然发展较快，但在世界液晶材料市场中所占份额非常小，仍然赶不上世界LCD发展的需要。我国液晶材料开发研究工作虽然从七十年代初期就已经开始，但由于受国内LCD工业整体技术设备水平和投入资金的限制，液晶行业也一直没有被国家列入重点科技攻关项目，研究经费严重不足和人才短缺限制了该行业的发展。到目前为止液晶显示器件与液晶材料研究开发仍以TN型和中低档STN型为主。仅就液晶显示器方面而言，到了九十年代初，随着我国数十家LCD生产线的引进，以中科院长春物理所、电子部南京五十五所、清华大学和深圳天马微电子公司为龙头的LCD技术研

6、究开发工作才得以开展，但其研究课题主要集中在TN-LCD、STN-LCD生产相关技术以及少数TFT-LCD基础性课题方面。在液晶材料方面，由于受国内LCD工业整体技术设备水平限制，虽然有很多科研单位投入力量研究开发液晶显示器或液晶材料,但除了中科院上海有机所在全氟苯炔类液晶化合物合成方面取得一些突破性成就外，在新材料开发与应用研究方面同国外相比，差距很大。特别在STN、TFT-LCD配套液晶材料的研究开发工作进展非常缓慢，同日本、德国和英美国家相比，至少落后八至十年左右，使得我国在世界液晶显示行业市场中缺乏竞争力。国内目前中高档产品品种相对偏少，

7、尚不能满足国内市场的需求，急待增加科研开发力度，尤其是STN-LCD用液晶材料，国内市场已呈现需求状态，急需尽快占领；中高档液晶材料技术含量高，售价及利润相对来说也较高。　　实用显示用液晶材料的发展　　　　TN型液晶材料的发展早在1968年美国公布动态散射液晶显示(DSM-LCD)技术，但由于提供的液晶材料的结构不稳定性，使它们作为显示材料的使用受到极大的限制。1971年扭曲向列相液晶显示器（TN—LCD）问世后，介电各向异性为正的TN-液晶材料便很快开发出来；特别是1974年相对结构稳定的联苯腈系列液晶材料由G.W.Gray等人合成出来后，满足

8、了当时电子手表、计算器和仪表显示屏等LCD器件的性能要求，从而真正形成了TN—LCD产业时代。LCD用的TN液晶材料已发展到很多种类。这