二向色性染料液晶与不同波长背光的光学应用研究

余,荣 ,周炎宏

(汕头超声显示器有限公司，广东汕头 515065)

摘要：本文采用光学设备研究二向色性染料液晶，在不同波长背光下的光谱，寻找两者在光谱上的匹配性。从而提升液晶显示的对比度。对研究二向色性染料液晶在不同波长背光上的应用具有参考作用。该方法具有快速，简便的特点，行业内也鲜有报道。

关键词：光学设备；二向色性染料液晶；光谱；背光波长；

1 引言

21世纪以来，液晶显示器产业（Liquid Crystal Display，简称LCD）随着现代信息社会的迅猛发展而显示出无限商机[1,2]。因其价格低廉、适用性广，常常应用在家电产品、工业仪表、车载仪器等领域中。是继半导体产业之后，全球重要的产业之一，属于我国加快培育和发展的战略性新兴产业之一。

液晶显示器件做为重要的终端显示设备，人们对显示质量要求以及视觉效果也在不断追求，随之发展出外观质量更高一级的二向色性染料液晶，即在分子的长轴方向和短轴方向对可见光的吸收具有各向异性的染料称为二向色性染料液晶[3]，不仅对比度有提高，视角也大得多。一般二向色性染料液晶可分为偶氮染料及蒽醌衍生物两大类。偶氮染料液晶虽具有良好的光学性能，但不稳定，易分解，实用寿命短。人们进一步发现蒽醌染料液晶具有更好的光稳定性。因此，目前实用的二向色性染料液晶主要是蒽醌类染料液晶[3，4]。

利用蒽醌染料的二色性，即吸收某一偏振方向的光。本文利用扫描不同波长背光下的二向色性染料吸收特性，寻找两者的联系。通过该方法，能简易快速的得到二向色性染料液晶与不同波长背光的匹配特性。

2 实验

2.1 试剂与仪器

实验中采用的原料主要有：

液晶材料为国内S公司提供的蒽醌型二向色性液晶材料2AA6-1和2AA6-2。用本公司自制的液晶盒分别进行灌注。

表1 二向色性染料液晶的结构化学通式

Fig 1 Genernal forumula of chemical structure for Dichroic-Dye Liquid crystal

No.	Dye	Molecular Structure	Color
1	2AA6-1		Blue
2	2AA6-2		Blue

蒽醌型二向色性染料液晶主要以蓝色为主，色彩光鲜。

实验中所用的测试仪器主要有：

DMS505 液晶显示屏光学测量系统(德国autronic melchers）

2.2 实验原理

本文扫描比较不同类型二向色性染料液晶，在不同波长背光中所表现的强弱透射光谱，并用对比度大小进行表征，从而得到二向色性染料液晶与背光形成的光学互补关系。

3   实验及结果分析

3.1 蒽醌型二向色性染料液晶在不同波长背光下的吸收光谱

实验中得到的二向色性染料液晶吸收光谱（黑色曲线表示2AA6-1，红色曲线表示2AA6-2。横轴表示波长，纵轴表示相对光强）。如图1、图2、图3、图4所示。

  

图1 在白色背光λ=470nm的吸收光谱         图2在红色背光λ=590nm的吸收光谱

Absorption spectrum Under white backlight       Absorption spectrum Under Yellow backlight

  

图3在橘红色背光λ=606nm的吸收光谱        图4在橘红色背光λ=630nm的吸收光谱

Absorption spectrum Under Orange backlight      Absorption spectrum Under Red backlight

从相对吸收光谱可见，2AA-1、2AA-2在白色背光中，591nm、638nm有两个主吸收峰。但随背光波长的增加，2AA-1红移现象没有2AA-2明显。说明，不同蒽醌类型的二向色性染料液晶的吸收峰随背光波长的变化而表现不同。

3.2蒽醌型二向色性染料液晶在不同波长背光下的对比度表征

表2列出了不同类型蒽醌二向色性染料液晶在不同波长背光下的对比度测试数据。

表2 二向色性染料液晶在不同背光下的对比度测试

Fig2 Contrast of Dichroic-Dye Liquid crystal under different backlight

No.	Dye	Cr	Wavelength	Cr	Wavelength	Cr	Wavelength	Cr	Wavelength
1	2AA6-1	52.2	λ=470nm λ=470nm	74.0	λ=590nm λ=590nm	50.4	λ=606nm λ=606nm	35.2	λ=630nm λ=630nm
2	2AA6-2	6.01		91.0		97.1		95.56

从表2可以看出，2AA6-1与白色背光匹配，对比度高。而2AA6-2与长波长背光更匹配，对比度增大。

4结 论

二向色性染料液晶与不同波长的背光存在光学互补关系，当两者匹配时，二向色性染料液晶能充分吸收来自背光的光源，从而使两者形成互补效应。有利于提升液晶显示器的对比度。

参考文献

[1] 范志新.液晶器件工艺基础[M].北京:北京邮电大学出版社,2000,1:1

[2] 高鸿锦.中国液晶产业现状及其发展趋势[J].光电子技术,2000,20(1):7-11

[3] 李晓莲，王萌，王晓光等.“宾-主”二色性液晶染料的光谱研究.2012中国平板显示学术会议：530-532

[4] Grabchev I.,Moneva I.,Bojinov V.,et al. Synthesis and properties of fluorescent 1,8-naphthalimide dyes for application in liquid crystal displays[J] J.Mater.Chem,2000,10(6):1291-1296

[5] 樊晓琴，刘文菊，尹环等.蓝色二色性染料在TN液晶显示模式中的应用[J].液晶与显示:2009,24(6):840-843