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TFT液晶屏 TFT是"Thin Film Transistor"的縮寫，又稱為"真彩"，它屬于有源矩陣液晶屏，它是由薄膜晶體管組成的屏幕，它的每個液晶像素點都是由薄膜晶體管來驅動，每個像素點后面都有四個相互獨立的薄膜晶體管驅動像素點發出彩色光，可顯示24bit色深的真彩色。在分辨率上，TFT液晶屏最大可以達到UXGA（1600×1200）。 TFT的排列方式具有記憶性，所以電流消失后不會馬上恢復原狀，從而改善了STN液晶屏閃爍和模糊的缺點，有效地提高了液晶屏顯示動態畫面的效果，在顯示靜態畫面方面的能力也更加突出，TFT液晶屏的優點是響應時間比效短，并且色彩艷麗，所以它被廣泛使用于筆記本電腦和DV、DC上。而TFT液晶屏的缺點就是比較耗電，并且成本也比較高。 液晶是處于固態和液態之間具有一定有序性的有機物質，具有光電動態散射特性；它有多種液晶相態，例如膽甾相，各種近晶相，向列相等。根據其材料性質不同，各種相態的液晶材料大都已開發用于平板顯示器件中，現已開發的有各種向列相液晶、聚合物分散液晶、雙(多)穩態液晶、鐵電液晶和反鐵電液晶顯示器等，其中開發最成功的、市場占有量最大、發展最快的是向列相液晶顯示器。 顯示用液晶材料是由多種小分子有機化合物組成的，這些小分子的主要結構特征是棒狀分子結構。隨著LCD的迅速發展，人們對開發和研究液晶材料的興趣越來越大。 1、TN-LCD用液晶材料 TN型液晶材料的發展起源于1968年，當時美國公布了動態散射液晶顯示(DSM-LCD)技術。但由于提供的液晶材料的結構不穩定性，使它們作為顯示材料的使用受到極大的限制。1971年扭曲向列相液晶顯示器(TN-LCD)問世后，介電各向異性為正的TN型液晶材料便很快開發出來；特別是1974年相對結構穩定的聯苯睛系列液晶材料由G.W.Gray等合成出來后，滿足了當時電子手表、計算器和儀表顯示屏等LCD器件的性能要求，從而真正形成了TN-LCD產業時代。 LCD用的TN液晶材料已發展了很多種類。這些液晶化合物的結構都很穩定，向列相溫度范圍較寬，相對粘度較低。不僅可以滿足混合液晶的高清亮點、低粘度在20~30mPaoS(20℃)及△n≈0.15的要求，而且能保證體系具有良好的低溫性能。含聯苯環類液晶化合物的△n值較大，是改善液晶陡度的有效成分。嘧啶類化合物的K33/K11值較小，只有0.60左右，在TN-LCD和STN-LCD液晶材料配方中，經常用它們來調節溫度序數和△n值。而二氧六環類液晶化合物是調節"多路驅動"性能的必需成分。 2、STN-LCD用液晶材料 自1984年發明了超扭曲向列相液晶顯示器(STN-LCD)以來，由于它的顯示容量擴大，電光特性曲線變陡，對比度提高，要求所使用的向列相液晶材料電光性能更好，到80年代末就形成了STN- LCD產業，其產品主要應用在BP機、移動電話和筆記本電腦、便攜式微機終端上。 STN-LCD用混晶材料一般具有下述性能：低粘度；大K33/K11值；△n和Vth(閾值電壓)可調；清亮點高于工作溫度上限30℃以上。混晶材料的調制往往采用"四瓶體系"。這種調制方法能夠獨立地改變閾值電壓和雙折射，而不會明顯地改變液晶的其他特性。 STN-LCD用液晶化合物主要有二苯乙炔類、乙基橋鍵類和鏈烯基類液晶化合物。二苯乙炔類化合物：把STN-LCD的響應速度從300ms提高到120~130ms，使STN-LCD性能得到大幅度的改善，從而在當今的STN-LCD中使用較多，現行STN-LCD用液晶材料中約有70%的配方中含有二苯乙炔類化合物。乙基橋鍵類液晶：與相應的其他類液晶比較，這類液晶的粘度、△n值都比較低；相應化合物的相變溫度范圍和熔點相對較低，是調節低溫TN和STN混合液晶材料低溫性能的重要組分。鏈烯基類液晶：由于STN-LCD要求具有陡閾值特性，為此，只有增加液晶材料的彈性常數比值K33/K11才能達到目的。烯端基類液晶化合物具有異常大的彈性常數比值K33/K11，用于STN-LCD中，得到非常滿意的結果。 近年來，STN顯示器在對比度、視角與響應時間上都有顯著的進步。由于TFT-LCD的沖擊，STN-LCD逐漸在筆記本電腦和液晶電視等領域失去了市場。鑒于成本的因素，TFT-LCD將不可能完全代替STN-LCD原有的在移動通訊和游戲機等領域的應用。 3、TFT-LCD用液晶材料 隨著薄膜晶體管TFT陣列驅動液晶顯示(TFT LCD)技術的飛速發展，近年來TFT LCD不僅占據了便攜式筆記本電腦等高檔顯示器市場，而且隨著制造工藝的完善和成本的降低，目前已向臺式顯示器發起挑戰。由于采用薄膜晶體管陣列直接驅動液晶分子，消除了交叉失真效應，因而顯示信息容量大；配合使用低粘度的液晶材料，響應速度極大提高，能夠滿足視頻圖像顯示的需要。因此，TFT LCD較之TN型、STN型液晶顯示有了質的飛躍，成為21世紀最有發展前途的顯示技術之一。 與TN、STN的材料相比，TFT對材料性能要求更高、更嚴格。要求混合液晶具有良好的光、熱、化學穩定性，高的電荷保持率和高的電阻率。還要求混合液晶具有低粘度、高穩定性、適當的光學各相異性和閾值電壓。 TFT LCD同樣利用TN型電光效應原理，但是TFT LCD用液晶材料與傳統液晶材料有所不同。除了要求具備良好的物化穩定性、較寬的工作溫度范圍之外，TFT LCD用液晶材料還須具備以下特性： (1)低粘度，20℃時粘度應小于35mPaos，以滿足快速響應的需要； (2)高電壓保持率(V.H.R)，這意味液晶材料必須具備較高的電阻率，一般要求至少大于1012Ω.cm； (3)較低的閾值電壓(Vth)，以達到低電壓驅動，降低功耗的目的； (4)與TFT LCD相匹配的光學各向異性(△n)，以消除彩虹效應，獲得較大的對比度和廣角視野。△n值范圍應在0.07~0.11之間。 在TN、STN液晶顯示中廣泛使用端基為氰基的液晶材料，如含氰基的聯苯類、苯基環己烷類液晶，盡管其具有較高的△ε以及良好的電光性能，但是研究表明，含端氰基的化合物易于引人離子性雜質，電壓保持率低；其粘度與具有相同分子結構的含氟液晶相比仍較高，這些不利因素限制了該類化合物在TFT LCD中的應用。酯類液晶具有合成方法簡單、種類繁多的特點，而且相變區間較寬，但其較高的粘度導致在TFT LCD配方中用量大為減少。因此，開發滿足以上要求的新型液晶化合物成為液晶化學研究工作的重點。 目前，在液晶顯示材料中，TN-LCD已逐步邁入衰退期，市場需求逐漸萎縮，而且生產能力過剩，價格競爭激烈，己不具備投資價值。而STN-LCD將逐漸進入成熟期，市場需求穩步上升，生產技術完全成熟。而TFT-LCD在全球范圍內正進入新一輪快速增長期，市場需求急劇增長，有望成為21世紀最有發展前途的顯示材料之一。 結語 液晶材料是隨著LCD 器件的發展而迅速發展，從聯苯腈、酯類、含氧雜環苯類、嘧啶環類液晶化合物逐漸發展到環已基(聯)苯類、二苯乙炔類、乙基橋鍵類和各種含氟芳環類液晶化合物，最近日本合成出結構穩定的二氟乙烯類液晶化合物，其分子結構越來越穩定，不斷滿足STN、TFT-LCD的性能要求。 雖然世界液晶顯示器的市場量越來越大，但我國液晶行業在其中的份額卻很小，而且仍是集中在TN液晶材料方面，在TFT液晶材料方面有一定的發展，但目前在世界液晶市場中缺乏競爭力，強烈呼吁國家應當采取積極措施，加強液晶顯示器件與材料研究開發的人力與資金投入，在平板顯示行業上向上游傾斜，以振興中華液晶顯示行業。 |
