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液晶及其应用


液晶及其应用
摘要:简要介绍了液晶材料的发展状况,液晶材料的种类,液晶在生活中的应用 关键词:液晶材料;发展状况;种类(,近晶相 ,胆甾相 ,向列相 )

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,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。这些小显示器,显示用液晶材料是由多种小分子有机化合 物组成的。例如各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。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。 “目前, 整个液晶面板产业链在国内已慢慢成熟” 、 “国内液晶面板产业已经追赶上国际 基础技术,目前正处于超越阶段。 ”深纺织子公司盛波光电公司有关人士、复旦大学先进材 料实验室、平板显示工程研究中心主任谷至华均表示中国液晶产业都有不小进步。当前,国 内厂家在液晶面板、 液晶面板上游材料等领域都已取得技术突破, 整个液晶电视上游材料产 业链逐步走向国产化。此外,第三方调研机构 Displaybank 表示,随着国内 8 代液晶面板 线产能陆续释放,预计在 2012 年下半年和 2013 年上半年,中国国内液晶面板产业将分别 超过台湾和日本,成为世界第二大液晶面板制造基地。不过,日韩和台湾地区等液晶面板厂 向国内转移的仅仅是一些不涉及液晶面板核心技术的产能,特别是涉及液晶面板上游材料, 无论是台湾地区厂家还是日韩系厂家, 都还没有在国内地区设立工厂, 这说明我国现今液晶 产业上游产业链薄弱。比如,偏光片的制造技术一直被日本、韩国等国家所垄断,国内目前 生产偏光片的企业尚少,电脑、液晶电视机等高端产品的偏光片还是要从日本、韩国或台湾 地区进口,极大影响了我国液晶面板产业链的完善。据悉,盛波光电早在 2009 年就开始投 产液晶面板用偏光片生产线,今年 2 月又拟定向增发融资 14.7 亿元再上马两条生产线,全 部用于建设液晶面板用偏光片二期项目。盛波光电偏光片年产能为 880 万平方米,但是与 国外主要偏光片厂商相比仍然差距较大,不能实现规模经济,无法成为主流供应商。但是, 基于国内液晶面板产业发展,液晶材料产业也开始有所突破,并在导光板、偏光片、液晶体 和玻璃基板等上游材料方面取得了突破。 锦富新材生产的光学膜片可应用在液晶电视背光模 组。 永太科技生产的液晶单体和液晶中间体则凭借资源和成本优势获得了德国默克等大客户 订单,也最终用在液晶面板上。此外,彩虹股份的玻璃基板、莱宝高科的导电玻璃和彩色滤

光片均已实现规模量产。不过,以上所有突破对于中国液晶材料产业链来说,都还是局部的 突破, 液晶材料的很多关键技术环节仍然掌握在日韩等国际大厂手中。 国内液晶材料厂家所 需要突破的技术壁垒非常高。 随着人们对液晶的逐渐了解, 发现液晶物质基本上都是有机化合物, 现有的有机化合物 中每200种中就有一种具有液晶相。从成分和出现液晶相的物理条件来看,液晶可以分为热 致液晶和溶致液晶两大类。溶致液晶,将某些有机物放在一定的溶剂中,由于溶剂破坏结晶 晶格而形成的液晶,被称为溶致液晶。比如:简单的脂肪酸盐、离子型和非离子型表面活性剂 等。溶致液晶广泛存在于自然界、生物体中,与生命息息相关,但在显示中尚无应用。而热致 液晶则是由于温度变化而出现的液晶相。低温下它是晶体结构,高温时则变为液体,这里的温 度用熔点( TM) 和清亮点( TC ) 来标示。液晶单分子都有各自的熔点和清亮点,在中间温度 则以液晶形态存在。目前用于显示的液晶材料基本上都是热致液晶。在热致液晶中,又根据 液 晶 分 子 排 列 结 构 分 为 三 大 类 : 近 晶 相 (SMECTIC) 、 向 列 相 (NEMATIC) 和 胆 甾 相 (CHOLESTERIC) 。近晶相液晶是由棒状或条状分子组成,分子排列成层,层内分子长轴相 互平行,其方向可以垂直于层面,或与层面成倾斜排列。因分子排列整齐,其规整性接近晶 体,具有二维有序性。分子质心位置在层内无序,可以自由平移,从而有流动性,但粘滞系 数很大。分子可以前后、左右滑动,但不能在上下层之间移动。因为它的高度有序性,近晶 相经常出现在较低温度范围内。 向列相液晶的棒状分子也仍然保持着与分子轴方向平行的排 列状态,但没有近晶相液晶中那种层状结构。向列相中分子的重心混乱无序,但分子(杆) 的指向矢 n 大体一致,如图1-1-8所示。图中故意用完全对称的杆来代表分子,即杆不是一 头尖,一头圆,没有 n 与-n 区分。这个等价性是向列相液晶与其他液晶(如近晶相)的一 个基本特性。而向列相分子指向矢的有序排列,却使向列相物质的光学与电学性质,即折射 系数与介电常数, 沿着及垂直于这个有序排列的方向而不同。 正是由于向列相液晶在光学上 显示正的双折射性的单轴性与电学上的介电常数各向异性, 使得用电来控制光学性能, 或液 晶显示成为了可能。 当前, 液晶材料已经广泛地应用到许多尖端技术领域和生活中, 提高了人们在科学研究 方面的成就,大大地方便了人们的生活。例如,电子工业的显示装置、化工的公害测定、仪 器分析、高分子反应中的定向聚合、航空机械及冶金产品的无损探伤和微波测定等。此外, 由于液晶本身不发光, 而是利用外部光源来发光, 以及它的厚度可做到几十微米一下的特点, 液晶被广泛用于显示器中,例如液晶电视、商场大屏幕、电子产品等。液晶还与生命现象有 着紧密联系。许多物理、化学、生物学者对生物膜具有介晶态结构很感兴趣,液晶生物物理 已经受到各国科学家相当普遍的重视。相信液晶材料在未来会有更多出人意料的研究发展。


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