Materiales de cristal líquido para STN en mi país
1. Introducción
En 1555, el científico austriaco F. Reinitzer descubrió el cristal líquido. A principios de la década de 1970, Helfrich y Schadt combinaron el efecto electroóptico del cristal líquido nemático retorcido con circuitos integrados para crear un dispositivo de visualización, logrando la industrialización de los materiales de cristal líquido. Este tipo de material de cristal líquido se denomina material de pantalla de cristal líquido nemático retorcido (TN-LCD) y sus productos se utilizan principalmente en relojes y calculadoras electrónicos. A mediados de la década de 1980, se desarrollaron con éxito materiales de pantalla de cristal líquido nemático súper trenzado (STN-LCD), y sus productos se utilizaron principalmente en máquinas BP, teléfonos móviles y computadoras portátiles. En la actualidad, la tecnología de mezcla de materiales de cristal líquido utilizada en países extranjeros (STN-LCD) está muy madura y se ha desarrollado una amplia variedad de compuestos monocristalinos. Debido a la dispersión de las fuerzas de investigación y desarrollo científico en China, el progreso del desarrollo se ha retrasado y el mercado de materiales de cristal líquido (STN-LCD) todavía está ocupado por empresas extranjeras de materiales de cristal líquido.
Los materiales de cristal líquido para (STN-LCD) están compuestos principalmente por compuestos monocristalinos y aditivos quirales. Además, la poliimida (PI) tiene buenas propiedades de alineación para moléculas de cristal líquido. Varios dispositivos de visualización de cristal líquido generalmente utilizan PI como película de alineación. Para cumplir con el ángulo de torsión no debe ser inferior a 180. (STN-LCD) requiere que el agente de alineación tenga un ángulo de preinclinación más alto
2. Compuestos de cristal líquido para ésteres (STN-LCD) Y los compuestos de cristal líquido de bifenilo son los componentes principales de los materiales cristalinos mixtos para (STN). -LCD). Las instituciones nacionales de investigación científica han desarrollado casi mil tipos, de los cuales más de 100 se han utilizado en fórmulas de cristales mixtos. Estos dos tipos de cristales líquidos tienen baja viscosidad y un amplio rango de fases de cristal líquido, y son adecuados para formular materiales cristalinos mixtos con diferentes propiedades. Sin embargo, para cumplir con los requisitos del valor grande K33/K11 (K33 es la constante elástica de separación y K11 es la constante elástica de torsión) y △n (anisotropía óptica) moderada del cristal mixto STN, se agregaron alquinos y pirimidinas a el cristal mixto. compuestos de cristal líquido a base de etano, a base de etano y a base de olefina terminal. Los cristales líquidos de alquino tienden a tener △n más grande debido a la presencia de 3 enlaces. Según informes de la literatura nacional, los cristales líquidos sintetizados generalmente tienen grupos que contienen flúor en los enlaces laterales o terminales, y los compuestos tienen una fase esméctica. Estos cristales líquidos aún no se han aplicado a fórmulas de cristales mixtos STN, pero sus métodos de síntesis tienen valor de referencia para la síntesis de otros cristales líquidos acetilénicos. Los cristales líquidos a base de pirimidina tienen un valor △n grande. Cuando se preparan cristales mixtos STN, a menudo se agrega una pequeña cantidad de este tipo de cristal líquido para ajustar el △n del sistema de cristal mixto. Este tipo de cristal líquido actualmente tiene una síntesis. Ruta apta para producción industrial. Los cristales líquidos de etano tienen menor viscosidad, △n más pequeño y cambios más pequeños en △n con la temperatura, por lo que los cristales líquidos STN también están dopados con este tipo de cristal líquido. Durante la síntesis de cristales líquidos a base de etano que contienen un anillo de ciclohexano, se genera fácilmente una mezcla de isómeros cis y trans, lo que resulta en una reducción en el rendimiento general de la síntesis y dificultad en la purificación. En la actualidad, la literatura nacional ha informado que los isómeros cis-trans se convierten en isómeros trans mediante transposición, lo que reduce en gran medida los costos de producción.
El valor K33/K11 tiene una gran influencia en el umbral de ángulo agudo de SYN-LCD.
El valor K33/K11 más grande hace que la pantalla tenga un mayor contraste. Para aumentar el valor K33/K11, a menudo es necesario añadir compuestos de cristal líquido de cadena alquílica corta y compuestos de cristal líquido de olefina terminal al cristal mixto.
Actualmente, no existen informes bibliográficos nacionales sobre la síntesis de compuestos de cristales líquidos de olefinas terminales
.
3. Aditivos quirales para STN
El aditivo quiral utilizado en materiales de cristal líquido para STN-LCD es principalmente S811. La concentración de aditivos quirales tiene un impacto importante en la calidad de las pantallas de cristal líquido. Si la concentración de aditivos quirales es inapropiada, aparecerán dominios de ángulo de visión en el dispositivo de cristal líquido, lo que afectará la calidad de visualización del dispositivo. El contenido de S811 en los cristales mixtos de STN es generalmente inferior a 0,5. En la actualidad, la tecnología de síntesis de S811 en China está relativamente completa y se ha explorado una ruta de síntesis más económica que en el extranjero. También realizamos una investigación en profundidad sobre la síntesis de S811 y logramos ciertos resultados.
Además de S811, los aditivos quirales utilizados en materiales de cristal líquido para STN-S811 también incluyen R1011 y S1011, los cuales son marcas de compañías extranjeras debido a su complicada fórmula molecular, no se enumeran aquí. Actualmente no existen informes bibliográficos sobre estos dos aditivos quirales en mi país.
4. Agente de orientación para STN
En la visualización STN, diferentes ángulos de giro requieren diferentes ángulos de preinclinación. La disposición de las moléculas de cristal líquido en la superficie de la poliimida está directamente relacionada con la estructura molecular del PI. Para LCD tipo TN, se requiere que el ángulo de preinclinación sea 1. -2. ; Para LCD tipo STN, se requiere que el ángulo de preinclinación sea 3. -10. . Controlar un ángulo de preinclinación alto y estable es una de las principales tecnologías para preparar STN. Para PI que contiene grupos -CF3, el ángulo de preinclinación puede llegar a 3. Lo anterior puede cumplir con los requisitos de alto ángulo de torsión de las moléculas de cristal líquido.
Además de la estructura molecular del PI, el tamaño del ángulo de preinclinación también está relacionado con factores como su contenido sólido, condiciones de fricción, materiales de fricción y tipos de sustrato de vidrio.
Los compuestos de silano pueden orientar las moléculas de cristal líquido mediante infiltración y exposición a los rayos ultravioleta. La temperatura de curado es de sólo 110 °C, pero el ángulo de preinclinación producido es pequeño, aproximadamente 0,5. . Si se puede aumentar el ángulo de preinclinación, este método tendrá amplias perspectivas de aplicación en pantallas STN.
5. Materiales de cristal líquido para STN-LCD
Los materiales de cristal mixto para STN-LCD generalmente tienen las siguientes propiedades:
(1) Baja viscosidad;
(2) Valor K33/K11 grande;
(3) △n y el voltaje umbral son ajustables
(4) El punto de limpieza es 30 °C; superior al límite superior de temperatura de funcionamiento anterior.
El "sistema de cuatro botellas" se utiliza a menudo para la preparación de materiales cristalinos mixtos. Este método de modulación puede cambiar de forma independiente el voltaje umbral y la birrefringencia sin cambiar significativamente otras propiedades del cristal líquido. Los métodos básicos de mezcla se han informado en la literatura.
Las principales unidades que actualmente se dedican a la investigación y el desarrollo de materiales de cristal mixto para STN-LCD en mi país incluyen Shijiazhuang Shike Liquid Crystal Materials Co., Ltd.
Co., Ltd ., Tsinghua Yawang Liquid Crystal Materials Co., Ltd., Xi'an Modern Electronic Materials Co., Ltd. y Yantai Wanrun Fine Chemical Co., Ltd. Entre ellas, las tecnologías de los dos primeros proceden del Departamento de Química de la Universidad de Tsinghua. En 1997, Shijiazhuang Liquid Crystal Materials Factory y la Universidad de Tsinghua terminaron su relación de cooperación y establecieron de forma independiente Shike Liquid Crystal Materials Co., Ltd. Shike Liquid Crystal Materials Co., Ltd. es actualmente un fabricante de cristal líquido con la mayor producción nacional, métodos de prueba relativamente completos y una gran solidez técnica. Tiene alrededor de 200 empleados, incluidos unos 30 técnicos. En 2001, el valor de producción de ventas de Zenik Liquid Crystal Materials Co., Ltd. superó los 100 millones de yuanes. Sus productos de venta son principalmente materiales de cristal líquido para TN-LCD, y actualmente ocupan más del 60% de la cuota de mercado nacional. desarrollando materiales cristalinos mixtos para STN-LCD. Según los informes, Zenith puede depurar materiales de cristal mixto para STN-LCD con puntos de limpieza superiores a 85 °C, △n en el rango de 0,12-0,15 y viscosidad inferior a 50 cp, pero su calidad no puede cumplir con los requisitos de los fabricantes de dispositivos de visualización nacionales. . Tsinghua Yawang Liquid Crystal Materials Co., Ltd. tiene su sede en el Departamento de Química de la Universidad de Tsinghua, con instrumentos y equipos avanzados e investigadores de alta calidad. Ha establecido desde hace mucho tiempo los materiales de cristal líquido para STN-LCD como su principal dirección de investigación y desarrollo. Sin embargo, debido a la inestabilidad del personal, las ventas no se han abierto completamente, por lo que el progreso de la investigación y el desarrollo se ha visto afectado hasta cierto punto.
En resumen, la depuración de materiales de cristal líquido de alta calidad para STN-LCD es una cuestión importante que la industria de materiales de cristal líquido necesita resolver con urgencia.
6. Perspectivas de aplicación
En los últimos años, las pantallas STN han logrado avances significativos en contraste, ángulo de visión y tiempo de respuesta. Sin embargo, debido al impacto de TFT-LCD, STN-LCD perdió gradualmente su mercado en computadoras portátiles y televisores LCD. Debido a factores de coste, TFT-LCD no podrá sustituir completamente las aplicaciones originales de STN-LCD en comunicaciones móviles y consolas de juegos.
Por lo tanto, durante el período del "Décimo Plan Quinquenal" de mi país, el STN-LCD en blanco y negro y en color seguirá siendo el foco de desarrollo de la industria de las pantallas. Sin embargo, si nuestro país quiere lograr un gran avance en el campo de los materiales de cristal mixto para STN-LCD, debe fortalecer la cooperación, formar una tendencia de investigación conjunta y trabajar duro en la calidad del cristal líquido para mejorar la competitividad de los materiales de cristal mixto extranjeros.