不同结构单体液晶对混合液晶功耗电流的影响

乔云霞，史子谦，高红茹，刘宏改，贵丽红

（石家庄诚志永华显示材料有限公司，河北石家庄 050061）

随着信息产业和微电子技术的高速发展，液晶显示器件正日益得到广泛的应用，液晶材料行业的发展愈来愈广阔。由于不同终端用户对液晶显示的技术参数和性能指标的要求存在较大差异，市场的竞争已经从价格竞争逐渐转移到液晶品质和性能的竞争。液晶材料的品质和性能已经成为液晶材料行业技术攻关的重点。液晶材料品质的检测可以通过测试离子浓度、电荷保持率、电阻率、功耗电流等实现，本文从液晶混合物灌入液晶盒中后测量功耗电流大小来分析单体液晶化合物的功耗电流的大小，方法简单，能够提供比较精确地实验结果数据。

1 实验步骤

1.1 单体液晶化合物与母液的配制

基于对混合液晶参数及品质的研究，混合液晶品质的优劣与组成的每份单体液晶有很大的关系，不同的单体液晶化学结构，在经过紫外曝光后的稳定性有所不同。根据对混合液晶配方的研究，选取了6个系列单体液晶化合物进行考察，测试其紫外曝光前后的功耗电流。6个系列的单体液晶化合物为1）双环己基对苯系列（CCP系列），选取两种单体液晶化合物即3CCP1，3CCP3；2）双环己基对3氟苯系列（CCUF），选取两种单体液晶化合物即2CCUF，3CCUF；3）苯基双环己基烯系列（PCCA），选取一种单体液晶化合物即1PCCA；4）双环己基二氟甲氧桥三氟苯系列（CCQUF），选取一种单体液晶化合物即3CCQUF；5）双环苯酯系列（CCEP），选取两种单体液晶化合物即3CCEP3，3CCEP5；6）双环苯氰系列（CCPN），选取两种单体液晶化合物即3CCPN，5CCPN。以下为6个系列单体液晶化合物的结构式，见表1。

表1 6个系列不同结构单体液晶化合物Tab.1 Six series of monomers with difference structure

1.2 测试方法

对配制好的液晶混合物P1～P10放置室温后，分别灌入7.0μm TN 型右旋液晶盒，利用毛细现象进行灌盒，液晶盒灌满后进行功耗电流的测试，测试温度控制为（25±2）℃。测试完成后进行紫外光照射1 500mJ，对曝光的液晶盒放置至室温再次测试功耗电流并记录。

1.3 测试仪器

7.0μm TN 型右旋液晶盒（信利半导体有限公司生产）；Sartorius Cp224s电子精密天平（北京五洲东方科技发展有限公司生产）；85－2型恒温磁力搅拌器（上海司乐仪器有限公司生产）；P.R.G 测试仪（汕尾市城区春生电讯行生产）。

2 实验结果

实验数据见表3。

表3 混合液晶的功耗电流测试值Tab.3 Current consumption test results of liquid crystal mixture

由数据结果可以看出以母体液晶配方功耗电流为基准，CCP，PCCA 系列单体液晶化合物紫外曝光前后功耗电流未发生变化，此类单体很稳定；CCUF系列单体液晶紫外曝光前功耗电流比母体液晶功耗电流变大，但曝光后功耗电流未发生变化，此类单体液晶紫外光照射后比较稳定；CCQUF，CCEP，CCPN 系列单体液晶紫外曝光前后功耗电流都变大，此三系列单体液晶稳定性较差。

3 结果分析

通常液晶分子具有双极性，液晶分子容易产生电子脱落或吸收，这样就会导致液晶电阻率降低，功耗电流偏大。液晶分子的化学键是由电子云重叠形成，永久偶极矩是由分子内不对称的电荷分布引起的，键和原子间的价电子云通过轨道，具有高电负性的原子强烈地吸引共用电子对，电负性不同的原子形成的共价键有不平衡的电荷分布，产生了永久偶极矩。含有永久偶极矩的液晶分子可能是，也可能不是极性的，取决于偶极的对称性或它们所依附的主体。分子是一种有机化合物，在紫外光照射下会发生裂解，短时间照射会使电阻率下降，功耗电流增大，长时间照射会使液晶的颜色发黄。对于CCP，PCCA 系列单体液晶与基础液晶的部分组分主体结构大体相同，所以初始功耗电流值未发生变化，此类单体液晶极性小所以紫外曝光后功耗电流未发生变化。对于CCUF类单体液晶极性大于母体液晶，所以功耗电流大于母体液晶，含氟类单体液晶具有很好的稳定性，所以紫外曝光前后功耗电流不变。对于CCQUF，CCEP，CCPN 单体液晶，都存在一定的极性且CCPN 系列＞CCQUF 系列＞CCEP 系列，所以初始功耗电流值同样满足CCPN 系列＞CCQUF系列＞CCEP系列，但由于CCQUF系列液晶具有很好的稳定性，所以紫外曝光前后功耗电流变化较小，CCEP 系列液晶紫外曝光前后功耗电流变化较CCQUF 稍大，CCPN 系列液晶紫外曝光前后功耗电流变化最大。

4 结 语

1）在基础配方相同的情况下，所添加的单体液晶极性大于基础配方时，电流的初始值变大，且极性越大功耗电流的初始值越大；极性小于基础配方时的单体液晶功耗电流初始值没有变化。

2）当对混合液晶进行紫外曝光后，极性大且稳定性差的单体液晶化合物功耗电流变化比较大；对于CCQUF系列单体，由于具有很好的稳定性所以在紫外曝光前后功耗电流变化不大。进行试验的6个系列单体液晶化合物功耗电流变化次序为PCCA ＝CCP ＝CCUF＜CCQUF＜CCEP＜CCPN。

／References：

［1］ 胡建设，李 浩，赵占想，等.联苯类液晶单体及其聚合物的合成、结构与性能［J］.东北大学学报（自然科学版），2008，29（1）：149－152.HU Jianshe，LI Hao，ZHAO Zhanxiang，et al.Synthesis，structures and properties of liquid－crystalline monomers／polymers containing biphenyl groups［J］.Journal of Northeastern University（Natural Science），2008，29（1）：149－152.

［2］ 孙玉琴.水杨酰肼的电化学行为及其反应机理初探［J］.河北科技大学学报，2010，31（2）：172－175.SUN Yuqing.Electrocatalytic behaviors of SH at glassy carbon electrode and its reactive mechanism ［J］.Journal of Hebei University of Science and Technology，2010，31（2）：172－175.

［3］ 唐先柱，邹忠飞，宣 丽.聚合温度及铁电液晶有序度对单体转化率的影响［J］.光子学报，2010，39（1）：29－32.TANG Xianzhu，ZOU Zhongfei，XUAN Li.Effects of polymerization temperature and orientation order of ferroelectric liquid crystal on monomer conversion rate［J］.Acta Photonica Sinica，2010，39（1）：29－32.

［4］ 李娟利，李 建，杜渭松，等.含氟三环类液晶单体的介晶性研究［J］.液晶与显示，2009，24（1）：9－14.LI Juan，LI Jian，DU Weisong，et al.Mesomorphism of fluorine substituted liquid crystals containing three rings［J］.Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays，2009，24（1）：9－14.

［5］ 刘呈贵，李永忠，高 升.PI厚度对LCD功耗电流的影响［J］.液晶与显示，2000，15（1）：62－66.LIU Chenggui，LI Yongzhong，GAO Sheng.The influence of PI thickness on the static current of LCD［J］.Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays，2000，15（1）：62－66.

［6］ 王国芳，霍学兵，杨成对.环己烷苯类单体液晶的检测方法研究［J］.液晶与显示，2010，25（3）：320－324.WANG Guofang，HUO Xuebing，YANG Chengdui.Analytical methods of hexamethylene alkyl benzene liquid crystal monomers［J］.Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays 2010，25（3）：320－324.

［7］ 曹 晖，张卫东，李克轩，等.单体结构对聚合物分散液晶膜电光性能的影响［J］.沈阳工业大学学报，2011，33（1）：45－49.CAO Hui，ZHANG Weidong，LI Kexuan，et al.Effects of monomer structure on electro－optical properties of polymer dispersed liquid crystal films［J］.Journal of Shenyang University of Technology，2011，33（1）：45－49.

［8］ 张 强，赵 艳，高曼莉.可测干扰过程的预测控制性能监控［J］.河北科技大学学报，2010，31（4）：352－354.ZHANG Qiang，ZHAO Yan，GAO Manli.Performance monitoring of predictive control process with measued disturbance［J］.Journal of Hebei University of Science and Technology，2010，31（4）：352－354.

［9］ 姚平武.影响液晶显示器（STN－LCD）功耗电流的因素［J］.现代显示，2003，39（5）：25－27.YAO Pingwu.Factors affecting the current consumption of STN－LCD［J］.Advanced Display，2003，39（5）：25－27.

［10］ 徐寿颐，李志军.液晶分子在含氟聚酰亚胺表面排列工艺研究［J］.清华大学学报（自然科学版），1997，37（12）：17－20.XU Shouyi，LI Zhijun.Study of alignment process technologies of liquid crystal molecules on surface of fluorated polyimide［J］.Journal of Tsinghua University（Science and Technology），1997，37（12）：17－20.