1989年，在有源矩阵LCD商品化不久，人们就意识到以氰基作为极性基团的第二代液晶材料(如：9～12)，并不适合在这种技术的显示器上使用。对于这类化合物，即使是经过很仔细的纯化，其电压保持率(VHR)还是很低。另一方面，一种所谓的“超级”含氟材料(SFMs)，很容易地满足了有源矩阵LCD对液晶材料的要求(见图式8.13)。由于这个原因，目前在AM-LCD中所使用液晶材料，无一例外都是超级含氟材料(SFMs)。

表8.13  在以双环己烷为母核的液晶分子中，由于在环己烷叔碳的直立键上极性基团的取代而引起的具有负的介电各向异性数值液晶化合物。表中，推测T_NI,virt的数值通过Merck混合物ZLI-4792推测获得，△ε通过ZLI-2857推测获得

超级含氟液晶材料和氰基取代液晶在可靠性方面的差异，通常认为是由于一些微量离子杂质和这两种材料的不同作用方式引起的。

从电子工程学的观点来看，在AM-LCD中的每个像素单元都是一个以液晶材料作为电介质的电容器。在每个画面周期开始时，这个电容器必须是充电的，而且这些电荷和相应的电压必须保持到画面周期的结束。在这个画面周期中，如果电容器的电压由于微量离子杂质在液晶分子中运动而降低，则光线透过率发生了变化，从而引起显示器的对比度不均匀、降低或画面的颤动。

离子杂质在液晶材料层中移动趋势的高低，与离子和材料之间特别是和阳离子之间的作用力强弱有很大的关系。如果这个作用力很强，阳离子被溶剂化或形成了复合物，那么就变成了可移动的颗粒。如果液晶的溶剂化能量很低，离子杂质和极性的聚氨酯或外围的其他材料保持着键合作用，它就不会穿过晶胞的间隙，使像素放电。

通过实验结果和分子模型相结合的方法，人们发现，一些老的液晶材料中的氰基，很容易使各种阳离子发生溶剂化，而与此同时，离子杂质和超级含氟材料(SFM)中的极性含氟基团的作用力相当弱。通过含有被调查液晶化合物和被称为“火花”的简单分子模型体系的修饰，可以半定量地测量在液晶分子中这种作用的强度，从而获得电压保持率(VHR)的数据，在这里的模型阳离子是一个具有固定带电半径但没有电子轨道的阳离子(图8.11)。

图8.11  不同液晶材料的理论作用热(灰色柱，－△H_i单位kcal·mal^-1)和“火花”(MOPAC6.0在AMl水平上计算)及实测的电压保持率(VHR)(菱形，VHR%)的关系

另一个更定量的方法是通过绘制液晶分子的静电密度分布图来显示可能发生作用的区域。分子中电荷分散越均匀，则通过局部静电作用和阳离子形成复合物的可能性越低(图8.12)。材料分子的电荷密度分布的均匀程度和材料本身的电压保持率(VHR)有很好的相关性。

图8.12  含氟液晶分子中，静电荷分布越均匀(B3LYP/6-31G*//AMl理论);，极性氟原子对离子杂质通过局部静电作用而引起的溶剂化作用最小