¿Cuáles son los materiales poliméricos de cristal líquido?
1. Introducción
En 1555, el científico austriaco F. Reinitzer descubrió el cristal líquido. A principios de la década de 1970, Helfrich y Schad lograron la industrialización de materiales de cristal líquido combinando el efecto electroóptico de cristales líquidos nemáticos retorcidos con circuitos integrados para crear dispositivos de visualización. Este material de cristal líquido se denomina material de pantalla de cristal líquido nemático retorcido (TN-LCD) y sus productos se utilizan principalmente en calculadoras y relojes 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 (STN-LCD) utilizada en el extranjero está muy madura y se ha desarrollado una amplia variedad de compuestos monocristalinos. Debido a la fragmentación de la I+D nacional, el progreso de la I+D se ha retrasado y el mercado de materiales de cristal líquido para STN-LCD todavía está ocupado por empresas extranjeras de materiales de cristal líquido.
El material de cristal líquido de STN-LCD está compuesto principalmente por compuestos monocristalinos y aditivos quirales. Además, la poliimida (PI) tiene buenas propiedades de alineación para moléculas de cristal líquido y la PI se utiliza generalmente como película de alineación en diversos dispositivos de visualización de cristal líquido. Para cumplir con el requisito de que el ángulo de torsión no sea inferior a 180°. , (STN-LCD) requiere agentes de alineación con alto.
Ángulo de preinclinación
2. Los compuestos de cristal líquido utilizados en (STN-LCD)
Los compuestos de cristal líquido de éster y bifenilo son los ingredientes principales de los materiales de cristal mixto STN-LCD. . Las instituciones nacionales de investigación científica han desarrollado casi mil tipos, de los cuales más de 100 se utilizan en formulaciones de cristales mixtos. Estos dos cristales líquidos tienen baja viscosidad y un amplio rango de fases de cristal líquido, y son adecuados para preparar materiales cristalinos mixtos con diferentes propiedades. Sin embargo, para cumplir con los requisitos de K33/K11 grande (K33 es la constante elástica de despliegue, K11 es la constante elástica de torsión) y △n moderado (anisotropía óptica), la gente agregó alquinos, pirimidinas y etano al cristal mixto. y compuestos de cristal líquido de olefinas terminales. Debido a la presencia de 3 enlaces, los cristales líquidos de acetileno tienden a tener Δn mayor. Según la literatura nacional, los cristales líquidos sintetizados generalmente tienen grupos que contienen flúor en enlaces laterales o terminales, y los compuestos tienen una fase esméctica. Actualmente este tipo de cristal líquido no se ha utilizado en formulaciones de cristales mixtos STN, pero su método de síntesis tiene valor de referencia para la síntesis de otros cristales líquidos acetilénicos. El valor Δn de los cristales líquidos a base de pirimidina es relativamente grande. Al mezclar cristales mixtos STN, a menudo se agrega una pequeña cantidad de este tipo de cristal líquido para ajustar el △n del sistema de cristales mixtos. Actualmente, este tipo de cristal líquido tiene una ruta de síntesis apta para la producción industrial. Los cristales líquidos a base de etano tienen baja viscosidad y △n pequeño, y △n cambia muy poco con la temperatura, por lo que los cristales líquidos a base de STN también están dopados con este tipo de cristal líquido. Durante la síntesis de cristales líquidos de etano que contienen ciclohexano, se forma fácilmente una mezcla de isómeros cis y trans, lo que resulta en una disminución del rendimiento general 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 de K33/K11 tiene una gran influencia en el ángulo agudo del umbral de SYN-LCD.
Influencia, un valor K33/K11 mayor hace que la pantalla tenga una relación de contraste más alta. Para aumentar el valor de K33/K11, a menudo es necesario añadir cristales mixtos.
Compuestos de cristal líquido de cadena alquílica corta y compuestos de cristal líquido de olefina terminal.
En la actualidad, no existe literatura sobre la síntesis de compuestos de cristales líquidos de olefinas terminales en China.
Hacer un informe.
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 LCD. 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 del S811 en China ha sido relativamente perfecta y se ha explorado una ruta de síntesis más económica que en el extranjero. También realizamos investigaciones sobre la síntesis de S811 y logramos algunos resultados. Además del s 8111, los aditivos quirales utilizados en los materiales de cristal líquido STN-S811 incluyen r 11 y s 11, todos los cuales son productos de empresas extranjeras. En la actualidad, no existen informes bibliográficos nacionales sobre estos dos aditivos quirales.
4. Agente direccional de STN
En la visualización STN, diferentes ángulos de torsión 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 TN, se requiere que el ángulo de preinclinación sea 1. -2. ; Para STN LCD, el ángulo de preinclinación requerido es 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 alcanzar 3°. Lo anterior puede cumplir con los requisitos de alto ángulo de torsión de las moléculas de cristal líquido.
El ángulo de preinclinación no sólo está relacionado con la estructura molecular del PI, sino también con su contenido de sólidos, condiciones de fricción, materiales de fricción y tipos de vidrio base.
Los compuestos de silano pueden orientar las moléculas de cristal líquido mediante remojo y explosión de luz ultravioleta. La temperatura de curado es de solo 110 °C, pero el ángulo de preinclinación es pequeño, aproximadamente 0,5 °. . Si se puede mejorar 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 utilizados para STN-LCD suelen tener las siguientes características:
(1) Baja viscosidad;
(2)El valor K33/k 11 es grande;
(3)Δn y el voltaje umbral son ajustables;
(4) El punto de limpieza es mayor que la temperatura de funcionamiento. El límite superior es superior a 30 ℃.
El "sistema de cuatro botellas" se utiliza a menudo para preparar materiales cristalinos mixtos. Este método de modulación puede cambiar de forma independiente el voltaje umbral y la birrefringencia.
Emisión y no cambia significativamente otras propiedades del cristal líquido. En la literatura se han informado métodos básicos de mezcla.
En la actualidad, las unidades nacionales dedicadas a la investigación y el desarrollo de materiales de cristal mixto para STN-LCD incluyen principalmente Shijiazhuang Silik Liquid Crystal Materials
Co., Ltd., Tsinghua Wangya Liquid Crystal Materials Co., Ltd. y Xi'an Modern Electronics Materials Co., Ltd., Yantai Wanrun Fine Chemical Co., Ltd.. La tecnología de las dos primeras empresas proviene del Departamento de Química de la Universidad de Tsinghua. 65438-0997 Shijiazhuang LCD Materials Factory terminó su relación de cooperación con la Universidad de Tsinghua y estableció de forma independiente Seelik Liquid Crystal Materials Co., Ltd. Seelik Liquid Crystal Materials Co., Ltd. es un fabricante nacional de LCD con la mayor producción, métodos de prueba completos y una sólida fuerza técnica. Actualmente hay alrededor de 200 empleados, incluido aproximadamente el 30% de personal técnico. En 2001, el valor de ventas de Shiliko Liquid Crystal Materials Co., Ltd. superó los 100 millones de yuanes. Sus productos son principalmente materiales de cristal líquido para TN-LCD, lo que representa más. más del 60% de la cuota del mercado interno. Actualmente, estamos desarrollando activamente materiales cristalinos mixtos para STN-LCD. Según los informes, los materiales de cristal mixto STN-LCD con puntos brillantes por encima de 85 °C, △n en el rango de 0,12-0,15 y viscosidad por debajo de 50 cp se pueden depurar, pero su calidad no cumple con los requisitos de los fabricantes de dispositivos de visualización nacionales. Tsinghua Wangya Liquid Crystal Materials Co., Ltd. tiene su sede en el Departamento de Química de la Universidad de Tsinghua y cuenta con instrumentos y equipos avanzados e investigadores de alta calidad. Durante mucho tiempo, STN-LCD se ha centrado en los materiales de cristal líquido como principal dirección de investigación. 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 excelentes materiales de cristal líquido para STN-LCD es un problema importante que debe resolverse urgentemente en la industria de materiales de cristal líquido.
6. Perspectivas de aplicación
En los últimos años, las pantallas STN han experimentado importantes avances 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. Teniendo en cuenta el coste, TFT-LCD no puede sustituir completamente a STN-LCD en los campos de las comunicaciones móviles y las consolas de juegos. Por lo tanto, durante el período del "Décimo Plan Quinquenal", los STN-LCD en blanco y negro y en color seguirán siendo el foco de desarrollo de la industria de pantallas de China. Sin embargo, si China 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, trabajar duro en la calidad del LCD y mejorar la competitividad de los materiales de cristal mixto extranjeros.