混合液晶
c.弹性常数
扭曲向列型(TN)显示器,要求小的K33/K11比值[83]。展曲(K11)和扭曲(K22)弹性常数,在混合物中的变化几乎是线性的,但是弯曲弹性常数(K33)呈现负性偏差,这样,K33 /K11也就有偏离,而得到比期望值更低的值。液晶混合过程应避免出现近晶相,但是,接近近晶相也趋于降低K33 /K11,这样,显示低温近晶相的极性和非极性分子的混合物具有有利的弹性常数。
对于超扭曲向列型(STN)显示器,K33 /K11比值应该大,因此,应选择非芳烃体系和短链烷烃。K33 /K11比值大,液晶材料的电光线陡峭,多路驱动能力增加,对比度加大;但是,K33 /K11比值大,响应时间也加大,所以这个比值仅要求适中。
d.双折射
对于简单的TN显示器,液晶的双折射Δn不很重要。通常要求d·Δn=1.065(d是盒厚)。对于要求d·Δn=0.476的其他显示器,要求混合物具有更低的Δn。例如STN显示器就非常强烈地依赖于d·Δn值,因为该值对显示器的光学性质影响极大。
在类似的液晶混合物中,双折射通常是与组分浓度成线性关系。
e.粘度
现在通常采用体粘度,因为它与显示器的响应时间(Td)相关,而且容易测量:
Td=kηd2
其中,η是粘度,常用容易测量的体粘度,d是盒厚,k与弹性常数有关。在大多数情况下,要求低粘度。粘度与温度关系密切,温度每改变20℃,粘度要变化3-5倍。
用各组分(Ci)粘度对数的总和可以估计向列相液晶混合物的粘度η:
lgη=ΣCilgηi
(2)配制
a.组成及对单体液晶的要求
混合液晶的配制及组成完全根据液晶显示器件的要求确定,一般来说,TN器件所用的材料要求比较低,可用,及 等液晶单体来配制。当然,宽温度范围、低阈值电压的TN显示材料要增加,等单体。
STN-LCD要求的液晶材料性能要高一些,通常所选择的单体属于下列各类:
(a)苯基环已烷类
这类化合物一般具有较低粘度,如分子结构中具有三个以上的环,则清亮点较高,在调制中起着提高清亮点温度的作用。
(b)联苯、嘧啶和炔类
由于它们具有较高的折射率,可在混合体系中调制所需的Δn值。
(c)含有非芳香环和短链的烷基或烷氧基的液晶化合物
它们通常具有较大的K33/K11值。
(d)乙烷类
该类化合物具有较低的粘度。
目前超扭曲材料大多选用苯基环己烷类和乙烷类液晶作为主体成分。
有源矩阵显示(AM-LCD)用液晶材料要求更高,除了超低粘度外,还要求高电阻率、高电荷保持率和适当的介电各向异性。目前合成的许多含氟液晶材料基本上可以满足它的要求。
b.混合方法
一般来说,首先选择低熔点和适当的向列相范围的液晶作为基本混合物,其中某些可以是极性的,另一些是非极性的,这就允许改变Δε;同时注意避免产生近晶相。这些组分的选择应该由要求Δn控制。如果要求低阈值,则应当往基本混合物中添加高Δε值的化合物。这样,Δε/ε⊥比值的调节就更加困难,但是也可以加能够改变它们的的材料。然后,通常利用高清亮点的添加剂来提高混合物的清亮点。这样经过几次反复就可以得到混合物的配方。其中每一组分都对混合物的最终性质有所贡献。
混合物配方还可以利用加法规则,根据器件性能与材料参数的关系,采用线性归纳法选其最佳化者加以确定。
在混配液晶时,由于液晶的粘度比较大(有的在室温时为固态),必须将液晶加热至清亮点,用机械搅拌、磁力搅拌或超声波等方法进行充分均匀混合。搅拌时,应在防尘、防潮或在干燥的保护气氛下进行。
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