液晶面板主要材料之液晶材料篇-微型显示器-4.3寸屏
2020-04-24

1888年,一位奥地利植物学家弗里德里希·雷里特泽(F·Reinetzer)发现了一种物质,将其加热溶解至特定温度(179℃)时会成为透明液体,降到特定温度(145℃)时又成为固态晶体。不久之后,德国一位物理学家D·莱曼(Lehmann,1855年-1922年)表明,处于这两个温度之间的浑浊中间态似乎有一种晶体分子结构,于是他建议把处于这个状态的化合物称为“液晶”。深圳微型显示器


弗里德里希·雷里特泽(F·Reinetzer)

 


胆固醇苯甲酸酯深圳微型显示器


胆固醇苯甲酸酯是世界上首次被发现的具有液晶相的化合物,其状态随着温度的变化而呈现如下变化:


 

液晶在发现之后的近一百年时间里,都没有得到重视,直到20世纪60年代才因为与显示技术相结合而逐步获得了广泛的应用。

 

液晶的分类深圳微型显示器

液晶化合物一般根据形状和性质进行分类。

根据液晶分子几何形状分类:

可以分为棒状分子,碟状分子,条状分子等,此外还有碗状分子,燕尾状分子等。

按液晶分子大小分类:

可以分为小分子液晶(分子量较小,主要应用于液晶显示),高分子液晶(分子量较大,主要用于高强度材料)。

按液晶态形成的方式分类:

可以分为热致液晶,溶致液晶,两性液晶。

热致液晶:这种液晶在一定的温度范围内存在,在化合物熔点以上的温度下稳定存在的热致液晶称为互变液晶;在某些情况下,液晶态只在低于熔点的温度下稳定存在,并且只能随着温度的降低才能得到液晶态,这种类型的热致液晶称为单变液晶。

溶致液晶:这种液晶是由极性(双亲)化合物和某些溶剂(如水)的作用而形成的,它们存在于一定的区域内(regions),并随浓度和温度的变化而变化。深圳微型显示器

两性液晶:在一定条件下,可形成溶致和热致液晶,如某些长链脂肪酸的碱金属盐类。

 

液晶的相态结构

液晶的相态结构,是由分子排列、分子构型和分子间相互作用来描述的,从化学观点来看,完全不同类型的分子可以形成相似的相态结构,液晶的相态结构通常有如下几种:

向列相(nematic phase)、近晶相(smectic phase)、胆甾相(手性液晶,cholesteric) 三种。深圳微型显示器

 

近晶相液晶


 

近晶相液晶分子分层排列,根据层内分子排列的不同,又可细分为近晶相A、近晶相B等多种。层内分子长轴互相平行,其方向可以垂直于层平面,也可以与层平面成倾斜排列。分子质心在层内的位置无序,可以自由平移。这种排列称为取向有序,位置无序。近晶相液晶分子间的侧向相互作用强于层间相互作用,所以分子只能在本层内前、后、左、右滑动,但不能在上、下之间移动。深圳微型显示器


胆甾相液晶


胆甾相液晶是一种乳白色粘稠状液体,是最早发现的一种液晶,有一个或一个以上的不对称碳原子,由于不对称碳原子的存在,使该类液晶的结构和性质与向列相和近晶相有着很大的差别。其分子也是分层排列,逐层叠合。每层中的分子长轴彼此平行,而且与层面平行。不同层中分子长轴方向不同,沿层的法线方向排列成螺旋状结构。

 

向列相液晶


向列相液晶由长径比很大的棒状(条状、碟状)分子组成,分子质心没有长程有序性,具有类似于普通流体的流动性,分子不排列成层,能上、下、左、右、前、后滑动,只在分子长轴方向(指向矢)上保持相互平行或近于平行,分子间短程相互作用微弱。深圳微型显示器

正由于向列相液晶分子的这种一致排列,使得它的光学特性很像单轴晶体,呈正的双折射性。对外界的电、磁、温度、应力都比较敏感,是显示器件广泛应用的材料。

  

不同高分子型液晶分子结构分类


 

 

液晶材料分为液晶中间体、单体和成品液晶(混晶),液晶材料的生产过程往往需要几十步合成步骤,因此它的生产工艺要求很高、对纯度的要求也很高(>99.95%)。

 


液晶材料在液晶显示产业链中的位置

 

液晶材料在制备过程中有三个主要环节:液晶中间体制备、液晶单体合成及提纯、混合液晶配制。液晶中间体主要用于液晶单体的合成,液晶单体主要用于配制混合液晶,混合液晶才能用于液晶显示面板的生产。每个阶段的化学反应过程具有间歇性、多步骤等特点。深圳微型显示器


液晶混配技术是获得混合液晶的关键技术。调配优质的混合液晶必须满足液晶显示器件的各种性能参数的要求,适应液晶显示器件工艺要求,调配过程中必须积累每种液晶化合物的物理性能数据,掌握器件性能与液晶物理性能的关系。

由于液晶面板对快速响应、工作温度范围、显示视角、稳定性等显示性能的高标准,且下游液晶面板厂商对液晶材料的认证往往需要三四年的时间,因此液晶材料厂商要做出性能优良的液晶产品难度很大,同时企业间存在比较高的技术壁垒和客户壁垒。深圳微型显示器

 

液晶材料产业相关国家政策
颁布年份 
颁布单位 
支持产业政策名称 
具体内容 
2005年 
财政部和税务局 
《关于扶持薄膜晶体管显示器产业发展税收优惠政策的通知》 
2003年至2008年,对TFT-LCD产品生产企业进口国内不能生产的自用生产性原材料、消耗品免征关税,净化室专用建筑材料、配套系统和生产设备零配件,免征进口关税和进口环节增值税。 
2005年 
国家发改委 
《关于组织实施软件等信息产业关键技术产业化专项的通知》 
重点支持TFT-LCD包括产品设计技术、生产工艺技术;生产、测试专用设备;液晶材料、彩色滤色膜、偏光片、背光源等 
2006年 
信息产业部 
《信息产业科技发展“十一五”规划和2020年中长期规划纲要》 
液晶显示技术被列为未来5~15年重点发展的15个技术领域之一 
2007年 
国家发改委 
《关于同意有关新型平板显示器件产业化项目开展下一步工作的复函》 
提出以完善平板显示器产业为目标,将“关键配套材料实现部分国内配套”作为专项目标,给予政策及资金支持。 
2009年 
国家发改委 
《关于组织实施彩电产业战略转型产业化专项有关问题的通知》 
将6至8代TFT-LCD液晶面板配套器件及材料、混合液晶材料、光学薄膜、玻璃基板、彩色滤光片等列为专项重点 
2009年 
国务院 
《电子信息产业调整和振兴规划》 
将突破新型显示器件作为三大主要任务之一,努力发展显示平板生产、整机模组一体化设计 
2010年 
国家发改委、工信部 
《2010至2012年平板产业发展规划》 
重点支持TFT-LCD生产线建设和PDP生产线扩建升级 
2011年 
国家发改委 
《产业结构调整指导目录》 
鼓励高性能液晶材料等新型精细化学品的开发与生产 
2011年 
国家发改委、工信部、商务部 
《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2011年度)》 
将高性能液晶材料列为高技术产业化重点领域之一 
2012年 
工信部 
《2012年度电子信息产业发展基金项目指南》 
将高世代液晶显示屏用玻璃基板、偏光片、彩色滤光片以及液晶材料等列为重点发展材料 
2012年 
财政部和税务局 
《关于进一步扶持新型显示器件产业发展税收优惠政策的通知》 
将LCD面板用液晶材料列为基金重点扶持项目 
2012年 
工信部 
《电子信息制造业“十二五”发展规划》 
将混合液晶材料列入十二五“电子信息功能材料专项工程” 
2013年 
国务院 
《“十二五”国家自主创新能力建设规划》 
将新型显示技术列为新型产业创新项目重点建设项目 
2014年 
国家发改委、工信部 
《2014-2016年新型显示产业创新发展行动计划》 
全面掌握低温多晶硅(LTPS)/氧化物(Oxide)液晶显示器(LCD)和有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)技术。2016年发展目标:全球市场占有率超过20%,产业总体规模超过3000亿元 
2015年 
国务院 
《中国制造2025》 
将新型显示技术作为新一代信息技术产业重点突破技术 
2016年 
财政部和税务局 
《关于扶持新型显示器件产业发展有关进口税收政策的通知》 
规定在“十三五”期间,继续实施新型显示器件以及原材料、零部件生产企业进口物资的税收政策 
资料来源:《新型显示技术》,八亿液晶,和成显示,默克等


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