显示用胆甾相液晶材料发展现状
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作者: 孙顺庆
作者机构: 中能柔性光电(滁州)有限公司
出版物刊名: 宏观经济管理
页码: F0002-F0002页
年卷期: 2014年 第11期
主题词: 技术研发 液晶显示 产业发展 工业技术研究院 技术产业化 企业机构 产品开发 领先地位
摘要:国际上ChLCD技术研发、产品开发的代表性科研及企业机构,有美国肯特显示器公司(KDI)、日本富士通、中国台湾工业技术研究院等,它们在胆甾相柔性液晶显示技术产业化方面处于世界领先地位,而且已经推出概念产品,预示着该技术即将进入大规模产业化阶段。
课程论文题目:液晶材料的综述学生姓名:学号:专业:2013年01月07日液晶材料的综述一、液晶定义液晶是处于固态和液态之间具有一定有序性的有机物质,具有光电动态散射特性;它有多种液晶相态,例如胆甾相,各种近晶相,向列相等。
根据其材料性质不同,各种相态的液晶材料大都已开发用于平板显示器件中,现已开发的有各种向列相液晶、聚合物分散液晶、双(多)稳态液晶、铁电液晶和反铁电液晶显示器等,其中开发最成功的、市场占有量最大、发展最快的是向列相液晶显示器。
显示用液晶材料是由多种小分子有机化合物组成的,这些小分子的主要结构特征是棒状分子结构。
二、液晶材料分类根据液晶形成的条件可分为热致液晶和溶致液晶;按相态分类可分为向列相,近晶相和手性相。
1.溶致液晶,将某些有机物放在一定的溶剂中,由于溶剂破坏结晶晶格而形成的液晶,被称为溶致液晶。
比如:简单的脂肪酸盐、离子型和非离子型表面活性剂等。
溶致液晶广泛存在于自然界、生物体中,和生命息息相关,但在显示中尚无应用。
2.热致液晶,热致液晶是由于温度变化而出现的液晶相。
低温下它是晶体结构,高温时则变为液体,这里的温度用熔点( TM) 和清亮点( TC ) 来标示。
液晶单分子都有各自的熔点和清亮点,在中间温度则以液晶形态存在。
目前用于显示的液晶材料基本上都是热致液晶。
在热致液晶中,又根据液晶分子排列结构分为三大类:近晶相(SMECTIC) 、向列相(NEMATIC) 和胆甾相(CHOLESTERIC) 。
目前,各种形态的液晶材料基本上都用于开发液晶显示器,现在已开发出的有各种向列相液晶、聚合物分散液晶、双(多) 稳态液晶、铁电液晶和反铁电液晶显示器等。
而在液晶显示中,开发最成功、市场占有量最大、发展最快的是向列相液晶显示器。
按照液晶显示模式,常见向列相显示就有TN (扭曲向列相) 模式、HTN (高扭曲向列相) 模式、STN (超扭曲向列相) 模式、TFT (薄膜晶体管) 模式等。
第34卷第11期2006年11月化工新型材料N EW CH EMICAL MA TERIAL SVol134No111・81・NCM产品介绍液晶材料的分类、发展和国内应用情况徐晓鹏1 底 楠2(11上海和氏璧化工有限公司西安办事处,西安710002)(21西安通信学院二系,西安710106) 摘要:介绍了液晶材料的种类,及国内主要液晶材料的分类性能,论述了实际应用和市场前景。
关键词:液晶聚合物,液晶,近晶相,胆甾相,向列相,扭曲向列型,薄膜晶体管阵列1 液晶的简介和分类随着人们对液晶的逐渐了解,发现液晶物质基本上都是有机化合物,现有的有机化合物中每200种中就有一种具有液晶相。
显示用液晶材料是由多种小分子有机化合物组成的,现已发展成很多种类,例如各种联苯腈、酯类、环己基(联)苯类、含氧杂环苯类、嘧啶环类、二苯乙炔类、乙基桥键类和烯端基类以及各种含氟苯环类等。
人们通常根据液晶形成的条件,将液晶分为溶致液晶(L yot ropic liquid crystals)和热致液晶(Thermot ropic liquid crystals)两大类。
111 溶致液晶将某些有机物放在一定的溶剂中,由于溶剂破坏结晶晶格而形成的液晶,被称为溶致液晶。
比如:简单的脂肪酸盐、离子型和非离子型表面活性剂等。
溶致液晶广泛存在于自然界、生物体中,与生命息息相关,但在显示中尚无应用。
112 热致液晶热致液晶是由于温度变化而出现的液晶相。
低温下它是晶体结构,高温时则变为液体,这里的温度用熔点(T m)和清亮点(T c)来标示。
液晶单分子都有各自的熔点和清亮点,在中间温度则以液晶形态存在。
目前用于显示的液晶材料基本上都是热致液晶。
在热致液晶中,又根据液晶分子排列结构分为三大类:近晶相(Smectic)、向列相(Nematic)和胆甾相(Cholesteric)。
1.2.1 胆甾相液晶这类液晶大都是胆甾醇的衍生物。
胆甾醇本身不具有液晶性质,其中只有当O H基团被置换,形成胆甾醇的酯化物、卤化物及碳酸酯,才成为胆甾相液晶。
蓝相液晶显示器的专利发展综述随着科技不断发展,液晶显示技术也得到了极大的进展,特别是蓝相液晶显示技术更是备受关注,得到了广泛的应用。
蓝相液晶显示器是一种新型的显示器,其具有超高的色彩饱和度和超宽的视角范围,能够达到更加真实、自然的显示效果,同时还具有更低的功耗、更高的反应速度等优点。
本文将针对蓝相液晶显示器的专利发展进行综述。
一、蓝相液晶原理蓝相液晶显示器具有独特的结构和工作原理,在普通液晶显示器基础上进行了改进。
其原理是利用胆甾醇分子在晶体中的序列排列形成相状结构,实现了液晶分子在不同状态下的分子排布以及流态变化,从而能够实现高度饱和度、高解析度、高对比度和高亮度的显示效果。
蓝相液晶显示器的独特性质和广泛应用催生了大量的专利申请和授权。
下面是蓝相液晶显示器专利发展的重要时期和专利类型:1、早期专利:1995年出现了最早的蓝相液晶专利CN1077420A,该专利描述了一种基于胆甾醇的新型相位液晶材料。
1999年,来自日本、美国和英国的专利申请数量大幅增加,其中来自日本的专利申请占据了主导地位,同时日本企业也在LED背光技术等重要领域做出了重要贡献。
2、专利数量的迅速增长:2006年,蓝相液晶显示器的专利数量达到全部专利之和的50%,主要来自日本、韩国和美国;2008年,专利数量达到全部专利之和的70%以上,依然是以日本、韩国和美国为主导地位。
3、专利类型的演变:早期专利主要集中在制备、工艺和材料等方面,后期专利逐渐多元化,包括设计、应用、使用和维修等多种方面;目前,专利的申请数量已经趋于稳定,但专利质量逐年提升,专利内容越来越与实际应用相关。
蓝相液晶显示器的专利对商业化产业化非常重要,从以下几个方面说明:1、增加科技研发投入:拥有蓝相液晶显示器的专利可以使企业将更多的投入放在技术研发上,从而使研发成果更具商业价值。
2、强化品牌竞争优势:专利可以有效地保护企业的商业利益,增加品牌知名度和竞争优势,为企业开拓市场提供强有力的保障。
选择性反射胆甾相液晶研究进展【摘要】本文介绍了选择性反射胆甾相液晶研究的最新进展。
首先从研究背景入手,介绍了选择性反射胆甾相液晶的基本原理和应用。
接着详细介绍了实验方法,包括样品准备、测试条件等方面的内容。
然后总结了研究的主要结果,指出选择性反射胆甾相液晶具有优异的光学性能和稳定的结构特征。
在讨论部分,对研究结果进行了分析和解释,探讨了其在液晶技术领域的潜在应用价值。
最后展望了未来的研究方向,强调选择性反射胆甾相液晶的研究将为液晶技术的发展提供新的思路和方向。
通过本文的介绍,读者可以了解到选择性反射胆甾相液晶在液晶领域的重要性和潜在应用价值,为相关研究提供了参考和启示。
【关键词】选择性反射胆甾相液晶、研究进展、研究背景、实验方法、研究结果、讨论、展望、液晶技术、发展、新思路、新方向。
1. 引言1.1 选择性反射胆甾相液晶研究进展选择性反射胆甾相液晶是一种新型的液晶材料,具有潜在的应用前景。
近年来,人们对这种液晶的研究进展日益关注。
选择性反射胆甾相液晶在结构上具有独特的反射特性,能够实现在特定波长范围内的反射,因此被广泛应用于光电领域。
研究人员通过不断改进实验方法,提高研究效率,取得了一系列令人瞩目的研究成果。
他们发现,在合适的实验条件下,选择性反射胆甾相液晶具有良好的光电性能,具有高反射率和优异的光学稳定性。
通过对液晶分子结构的分析和模拟,研究人员还揭示了选择性反射胆甾相液晶的内在机制和原理。
未来,随着对这种液晶材料性能的进一步研究和优化,选择性反射胆甾相液晶将在液晶技术领域发挥更大的作用,为液晶显示器和其他光电器件的发展提供新的思路和方向。
2. 正文2.1 研究背景选择性反射胆甾相液晶是一种新型的液晶材料,具有优异的光学性能和结构特点,因此备受研究者们的关注。
胆甾相液晶的存在形式主要是以胆甾分子为基本单元组装而成的液晶相,这种相较于传统液晶相具有更为复杂的结构和性质。
选择性反射胆甾相液晶的研究,可以为液晶技术的发展提供新的突破口,开拓液晶显示和光学器件等领域的应用。
液晶材料的发展趋势
液晶是处于固态和液态之间具有一定有序性的有机物质,具有光电动态散射特性;它有多种液晶相态,例如胆甾相,各种近晶相,向列相等。
根据其材料性质不同,各种相态的液晶材料大都已开发用于平板显示器件中,现已开发的有各种向列相液晶、聚合物分散液晶、双(多)稳态液晶、铁电液晶和反铁电液晶显示器等,其中开发最成功的、市场占有量最大、发展最快的是向列相液晶显示器。
显示用液晶材料是由多种小分子有机化合物组成的,这些小分子的主要结构特征是棒状分子结构。
随着LCD的迅速发展,人们对开发和研究液晶材料的兴趣越来越大。
1、TN-LCD用液晶材料
TN型液晶材料的发展起源于1968年,当时美国公布了动态散射液晶显示(DSM-LCD)技术。
但由于提供的液晶材料的结构不稳定性,使它们作为显示材料的使用受到极大的限制。
1971年扭曲向列相液晶显示器(TN-LCD)问世后,介电各向异性为正的TN型液晶材料便很快开发出来;特别是1974
年相对结构稳定的联苯睛系列液晶材料由G.W.Gray等合成出来后,满足了。
液晶显示技术的发展与研究现状近年来,液晶显示技术得到了飞速的发展,已经成为了电子产品中不可或缺的一部分。
从早期的CRT显示器发展到如今的OLED、QLED等新一代显示技术,液晶显示技术一直在不断创新和发展。
本文将会简要介绍液晶显示技术的发展历程,分析液晶显示技术的优劣,以及探讨该技术的未来方向。
一、液晶显示技术的发展历程为了更好地了解液晶显示技术的发展历程,我们需要具体了解该技术是如何诞生的。
早在1968年,液晶技术已经诞生了。
当时,基于液晶技术的显示器还只是一个概念,还没有得到实际实现。
1970年代,液晶显示屏开始成为研究热点。
1980年代,日本NEC公司首次生产出了小尺寸LCD显示器,这标志着液晶显示器进入实用化阶段。
1983年,世界上第一台液晶电视机在日本问世,也标志着液晶显示技术向大尺寸高质量方向发展。
90年代后期,随着液晶显示技术的不断完善,液晶显示器在市场上成为了替代CRT显示器的主流。
二、液晶显示技术的优劣液晶显示技术与其他显示技术相比,具有很多优势。
首先,液晶显示器的画质比较稳定,不会出现图像变形和图像失真问题。
其次,液晶显示器具有低功耗、低辐射等优点。
液晶显示器在使用过程中,每个像素会依靠液晶材料发生色彩变化,而这种能耗在整个显示器的能耗中占比较少。
同时,液晶显示器可以直接使用数字信号来驱动显示图像,使屏幕响应速度更快,反应更敏捷。
另外,液晶显示器可以具有更广的色彩空间,可以呈现更加真实的色彩。
不过,液晶显示技术的缺点也十分明显。
首先是观看角度的问题。
液晶显示器角度有限,无法随意调节视角,而且观看角度太大容易出现色彩失真现象。
其次,液晶显示器在显示高速运动图像时会出现“残影”现象,这主要是液晶分子对照明灯较慢的响应时间导致。
此外,液晶显示器的价格相对较高,维修也相对困难。
三、液晶显示技术的未来方向对于该技术的未来发展方向,我们可以从多个方面来进行讨论。
首先,液晶显示技术将更加人性化,更好地适应视觉习惯。
双稳态液晶显示技术的研究进展分析作者:赵秀方来源:《科学与财富》2019年第19期摘要:针对双稳态液晶显示器而言,其具有诸多优点,如可柔性化、轻便及节能等,因而在诸如射频标签、智能卡、电子书及写字板等领域当中得到广泛应用。
本文分别从液晶的向列相、近晶相与胆甾相三方面,就其双稳态显示模式、显示原理及最新进展作一探讨,望能为此领域研究有所借鉴。
关键词:双稳态;液晶显示;柔性显示1968年,世界首臺液晶显示器诞生。
而到了1972年,有研究成功研制出世界首台扭曲向列相液晶显示器(TN-LCD),在此之后,其便在诸如汽车显示、手表、计算器及测试设备等领域中得到广泛应用;针对此种显示器而言,其乃是现阶段应用最多,同时也是最广泛的液晶显示模式。
但TN-LCD也有自身不足,即没有能够从根本上实现轻薄柔性化,存在着比较大耗电量,因此,其市场应用广度有限。
为了能够从根本上将TN-LCD所存在的不足给克服掉,有研究开始围绕此展开研究,开发出新型的液晶显示模式-双稳态液晶显示,此种显示器不仅可柔性化,而且还节能、轻便,因而在诸多领域中得到广泛应用。
本文双稳态液晶显示技术的最新研究进展作一探讨。
1.双稳态胆甾相液晶显示分析1.1胆甾相液晶围绕双稳态液晶所开展的研究,大多以双稳态胆甾相液晶为出发点,当其处于零电压下,主要有两种稳定状态,其一为焦锥态,其二是平面态,杨登科教授(美国肯特州立大学液晶研究中心)在其所发表的《双稳态胆甾相液晶显示器》中明确分析了双稳态胆甾相液晶显示器所具有的基本工作原理。
基于零电压情况下,胆甾相液晶能够维持在一种平面态。
而对于胆甾相液晶来分析,其则具有比较典型的螺旋结构,另外,针对螺旋轴而言,其垂直于液晶盒基板,此时,射光的的螺旋距p与波长均与 =np相符,其中,n所所代表的是液晶的平均折射率;当满足此公式时,某一特定的颜色、波长的入射光会被反射出去,所以,针对调节螺距来讲,其能够对反射光的颜色、波长进行调控。
选择性反射胆甾相液晶研究进展【摘要】本文主要围绕选择性反射胆甾相液晶展开研究,通过介绍胆甾相液晶的定义和选择性反射胆甾相液晶的重要性,从研究方法、形成机制、与生物医学领域的应用、性质特点到药物传递中的应用进行详细阐述。
结合当前研究现状,探讨了选择性反射胆甾相液晶技术在未来发展方向及潜在应用价值。
该研究有望为药物传递领域提供新的解决方案,并在生物医学领域发挥更大作用。
最终目标是推动这一新技术的广泛应用,为医学领域的进步和发展做出贡献。
【关键词】选择性反射胆甾相液晶、研究进展、生物医学、形成机制、应用、性质、药物传递、未来发展方向、潜在应用价值1. 引言1.1 胆甾相液晶的定义胆甾相液晶是一种特殊的液晶相态,是由胆固醇和胆酸等胆甾化合物组成的。
胆甾相液晶具有高度有序的分子排列结构,表现出类似晶体的性质,同时又具有液晶的流动性。
在胆甾相液晶中,胆固醇和胆酸分子通过氢键、疏水效应等相互作用形成特定的结构,从而呈现出稳定的液晶相态。
胆甾相液晶在生物体内有着重要的生理功能,包括胆固醇的运输、胆汁的排泄等。
胆甾相液晶还被广泛应用于生物医学领域,如药物传递、药物输送等方面。
胆甾相液晶的研究不仅有助于深入了解胆固醇与胆酸之间的相互作用,还有助于开发新的药物传递载体、药物输送系统等。
胆甾相液晶的研究具有重要的理论和应用意义。
1.2 选择性反射胆甾相液晶的重要性选择性反射胆甾相液晶是一种具有特殊结构和性质的液晶相,在生物医学领域具有重要的应用价值和广阔的发展前景。
其重要性主要表现在以下几个方面:选择性反射胆甾相液晶在药物传递和释放方面具有潜在的应用价值。
由于其特殊的结构和性质,选择性反射胆甾相液晶能够载荷和保护药物分子,延长药物在体内的作用时间,提高药物的生物利用度,降低药物的毒性副作用。
利用选择性反射胆甾相液晶作为药物载体具有明显的优势,有望在肿瘤治疗、疾病诊断等领域发挥重要作用。
选择性反射胆甾相液晶在生物医学领域的应用还涉及到生物成像、纳米材料制备等方面。
胆甾相液晶结构以胆甾相液晶结构为标题,我们来探讨一下液晶胆甾相的结构特点和相关应用。
液晶是介于固体和液体之间的物质状态,具有流动性和有序性。
液晶分为多种相,其中胆甾相是一种常见的液晶相。
胆甾相是由胆甾状分子组成的液晶相,其分子结构类似于胆固醇,具有胆固醇的骨架结构和一些取代基团。
胆甾相液晶在生物体系中很常见,也在液晶显示器等领域有广泛应用。
胆甾相液晶的分子结构具有一定的特点。
胆甾分子通常由四个环状结构组成,其中有三个环状结构呈现扁平形状,而第四个环状结构则呈现柱状形状。
这种分子结构使得胆甾相液晶具有一定的流动性和有序性。
胆甾相液晶中的分子排列呈现出一种有序的结构,分子的长轴在一定的方向上排列,而短轴则垂直于这个方向。
这种有序结构使得胆甾相液晶在外加电场或温度变化等外界因素的作用下表现出不同的光学性质。
胆甾相液晶具有许多特殊的性质和应用。
首先,胆甾相液晶的分子结构使其具有较高的电光效应。
在外加电场的作用下,胆甾相液晶分子会发生取向改变,从而改变液晶的光学性质。
这种特性使得胆甾相液晶广泛应用于液晶显示器中。
液晶显示器利用胆甾相液晶的电光效应来控制像素的亮度和颜色,实现图像的显示。
此外,胆甾相液晶还可以用于制备光学薄膜和光学元件,用于调节光的传输和偏振。
胆甾相液晶的分子结构使其具有较高的热稳定性。
胆甾相液晶的分子排列结构可以保持在一定的温度范围内稳定,不易发生相变。
这种热稳定性使得胆甾相液晶在高温环境下仍能保持液晶状态,具有一定的应用潜力。
例如,在高温液晶显示器和光学器件中,胆甾相液晶能够承受较高的温度和环境条件,保持其性能和稳定性。
由于胆甾相液晶分子结构的特殊性,胆甾相液晶还具有一些其他的特殊性质和应用。
例如,胆甾相液晶可以用于制备新型的功能性材料,如胆甾相液晶高分子材料和液晶-胆甾相复合材料。
这些材料具有独特的物理和化学性质,可以应用于光学器件、传感器和生物医学领域等。
胆甾相液晶具有独特的分子结构和一系列特殊的性质。
液晶材料的研究与应用前景液晶材料是指在一定条件下表现出了液态和晶态相互转化并具有一定的光学性质的物质。
液晶材料已在显示技术、光学通信、光学存储器等领域得到广泛应用。
本文将重点阐述液晶材料的研究现状和应用前景。
一、液晶材料的分类液晶材料根据性质和结构不同,可分为低分子液晶材料和高分子液晶材料两类。
1. 低分子液晶材料低分子液晶材料的主链由苯环、萘环、乙烯基等构成,通常呈现出高度各向同性。
低分子液晶材料具有自组装的性质,可以自组装成不同的排列方式。
其中,最简单的排列方式是平面排列,然后进一步自组装成螺旋状、立方体状等排列方式。
2. 高分子液晶材料高分子液晶材料是一种特殊的高分子聚合物,其分子结构中不仅包含传统高分子有的单体结构,还包含液晶单体。
高分子液晶材料可以通过有机合成、模板聚合、溶液共聚等方法得到。
高分子液晶材料的结构复杂,但与低分子液晶材料相比,它们具有更好的物理性质稳定性和可控性。
二、液晶材料的研究现状液晶材料的研究涉及到其物理化学性质、制备方法以及表征技术等多方面。
以下是液晶材料的研究现状:1. 液晶材料的光学性质液晶材料的光学性质深受人们关注,这是因为液晶材料的显示性能与其光学性质紧密相关。
现代显示技术大量采用了液晶材料的特定光学性质,如响应时间、透过率等,从而实现了高质量的图像显示效果。
目前,液晶材料的光学性质已经得到了广泛的研究和交叉利用。
2. 液晶材料的制备技术液晶材料制备技术包括有机合成功能分子液晶、聚合物液晶的合成方法。
常见的有机合成功能分子液晶制备方法有比例混合法、共溶法、物理混合法等,并且也有一定的优势与不足,液晶材料研究可综合考虑来选择适用的方法。
而聚合物液晶的制备方法主要有模板聚合法、乳液聚合法等,其合成效率、收率和产品的纯度、溶解度都比关键合胶法有所提高。
3. 液晶材料的表征技术液晶材料常用的表征技术包括:X-ray衍射分析、透射电子显微镜、极化光显微镜、核磁共振等。
选择性反射胆甾相液晶研究进展1. 引言1.1 胆甾相液晶的概念胆甾相液晶(cholesteric liquid crystals)是一种特殊的液晶相态,其分子排列呈现螺旋状结构。
在胆甾相液晶中,分子的排列沿着一个共同的轴线呈现螺旋结构,这种排列方式与普通液晶相不同,使得胆甾相液晶具有特殊的光学性质和物理特性。
胆甾相液晶的分子排列结构可以通过改变温度、外加电场或是其他外界条件来调控,从而实现对液晶性质的调控。
胆甾相液晶具有可逆性和响应性强的特点,使得其在光电领域、生物医学领域、光学传感领域等方面展现出广阔的应用前景。
1.2 选择性反射胆甾相液晶研究意义选择性反射胆甾相液晶是一种特殊的液晶形态,具有结构独特、性质特殊的特点。
由于其在光学、生物医学和显示领域的潜在应用价值,引起了广泛的研究兴趣。
选择性反射胆甾相液晶具有高度的选择性反射性能,可以根据不同波长的光线选择性地反射或透射,具有潜在的光学器件应用前景。
选择性反射胆甾相液晶在生物医学领域也具有重要的应用价值,可以用于制备高灵敏度、高分辨率的生物传感器或药物释放系统。
在液晶显示领域,选择性反射胆甾相液晶的高对比度、快速响应速度和低功耗特性,使其成为下一代高画质、低功耗液晶显示技术的有力竞争者。
对选择性反射胆甾相液晶的研究不仅可以拓展液晶材料的应用领域,还能为光电子学和传感器技术的发展提供新的思路和方法。
通过深入研究选择性反射胆甾相液晶的形成机制和性质特点,可以为该领域的进一步发展提供重要的理论基础和实验依据。
2. 正文2.1 选择性反射胆甾相液晶的形成机制选择性反射胆甾相液晶的形成机制是指在特定条件下,胆甾相液晶中的分子在光的作用下出现反射性质的现象。
这种反射性质的形成主要是由于液晶分子的排列结构和光的入射角度等因素相互作用所致。
胆甾相液晶是一种特殊的液晶相,其分子结构具有一定的对称性和有序性。
在液晶相中,分子通常会以一定的方式排列成特定的结构,形成有序的分子排列。
选择性反射胆甾相液晶研究进展
选择性反射胆甾相液晶(cholesteric liquid crystals,简称ChLCs)是一种由胆甾类化合物组成的相,具有特殊的光学性质。
ChLCs在胆甾相(cholesteric phase)中展示出选择性反射光谱,其颜色能够随温度、外界电场或化学添加剂的改变而调节。
这使得ChLCs具有广泛的应用潜力,并对液晶研究领域产生了广泛的兴趣。
随着近年来液晶研究的不断发展,对ChLCs进行了大量的研究,并取得了一系列重要的进展。
研究人员发现了一种新的ChLCs,即反趋疏水性ChLCs。
这种相具有不寻常的反趋疏水性,可以在水性介质中形成非常稳定的多孔薄膜。
这一发现为ChLCs在水处理、生物传感和微流控领域的应用提供了新的可能性。
通过添加引发剂和交联剂,研究人员成功地制备了可逆可变形的ChLCs材料。
这些材料可以在外界电场作用下实现可逆的形状变化,并能够稳定地保持新的形状,直到下一次的外界电场作用。
这为可调节光学器件、人工肌肉和微纳机械系统的制备提供了新的思路。
通过控制ChLCs的结构和组分,研究人员实现了对其反射光谱的调节。
通过改变胆甾类化合物的结构和浓度,可以精确地控制ChLCs的反射波长和颜色。
这为光学显示器件、光学成像和光传感器的应用提供了新的方法。
研究人员还探索了在ChLCs中引入有机染料的方法。
通过选择合适的有机染料,可以在ChLCs中实现强度和色彩可调的选择性反射。
这为光学降噪材料、光学滤波器和光子晶体的制备提供了新的途径。
第18卷第5期 2003年10月 液晶与显示
Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays VoI.18,NO.5
oCt..2003
文章编号:1OO7—278O(2OO3)O5一O317一O8 显示用胆甾相液晶材料发展现状
张智勇,陈元模,张宏伟,梁 珊,姚乃燕 (石家庄实力克液晶材料有限公司,河北石家庄050061,E-mail;zhang@slichem.eom)
摘要:介绍了胆甾相液晶显示性能和对液晶材料的要求,分析了近几年高双折射率液晶化合 物和手性掺加剂及其胆甾相液晶材料的应用与发展情况,初步阐明了分子结构与液晶性能及 其手性掺加剂的HTP值之间的依存关系,为开发新型液晶化合物、手性化合物和胆甾相液晶 材料提供了线索。
关键词:液晶显示;胆甾相液晶;手性掺加剂;双折射率 中图分类号:TN104.3;0753.2 文献标识码:A
1 引 言 自1992年发现胆甾相液晶具有零场下多稳 定相态织构现象【1]以来,反射式胆甾相液晶显示 (Cholesteric liquid crystal display,简称:Ch. LCD)已发展成为一种新型显示模式。最突出的 优点是具有零场记忆特性[2],在零电场时,能长期 保持显示内容,其能耗只有TFT.LCD的1/8左 右。由于不需要偏振片和背光源,具有高反射能 力和宽视角,能够实现类似纸般的阅读效果,特别 适用于电子书籍阅读器、商业广告等领域。美国、 日本、欧洲和中国等国家投入了大量人力、物力从 事这方面的基础研究和应用开发工作,发展很快。 2000年开发出黄绿模式胆甾相液晶电子书籍[ , 2001年开发出黑白模式 ]。电子书籍2003年已 发展到全彩色模式e-book,成为近几年液晶显示 领域的一个热点。 显示用胆甾相液晶材料是由宽温向列相液晶 组合物(Nematic liquid crystal components)和手 性组合物(Chiral components)配制而成,具有平 面织构(Planar Texture)、焦锥织构(Focal Conic Texture)等多种稳定相态的液晶材料[5]。与其他 液晶材料相比,胆甾相液晶材料的螺距较短、双折 射率大、手性组分含量高[ 。 2 胆甾相液晶材料的性能要求 胆甾相液晶材料独特的螺旋结构决定了它特 殊的光学特性[7]。对于反射式液晶显示,其液晶 材料必须满足Bragg方程(1),即中心反射波长 ( )与液晶材料的螺矩(p)及其平均折射率( )成 正比[ : 。一 (1) 由于液晶材料具有介电各向异性、折射率,z。和 ,z。,平均折射率(元)为(,z +2n。)/3。例如,若一液 晶的,l。一1.70,,l。一1.50,为了反射出波长 一 550nm的可见光,其螺矩应约为350nm。 另一方面,液晶显示的反射光谱波带( )是 与液晶材料的螺矩(p)及双折射率(An一,z。一,z。) 成正比[10,11]: 一pan (2) 从公式(2)中可见,当 值一定时,在满足Bragg 反射(即 值一定)的前提下,提高胆甾相液晶 材料的An,有利于改善液晶反射效果。 液晶材料的螺距P和手性掺加剂的螺旋扭 曲力常数(Helical Twisting Power,简称HTP 值)及其在液晶组合物中的含量Xc关系 是: P=[(HTP)Xc] (3) 胆甾相液晶材料的HTP值是由手性分子自身性 质决定。当P值一定时,手性分子的HTP值越
收疆日期:2003-03-17,修订日期:2003-04—16 基金项目:国家高技术研究发展计划(。863”计划)资助项目(715—007。0740), 国家计委高技术产业化示范工程项目(计高[2002]1882号)
维普资讯 http://www.cqvip.com 318 液 晶 与 显 示 第18卷 大,在其液晶材料中的含量(Xc)相对越少,越有 利于胆甾相液晶的性能改善。由于不同Ch—LCD 模式具有不同的螺矩,只有通过调节不同HTP 值的手性组分及其在液晶材料中的含量来改变螺 矩和反射波长(或显示屏颜色)。 在胆甾相液晶材料中,其An、介电各向异性 (Ae)是由向列相液晶组合物性能决定,其粘度是 由向列相液晶组合物和手性组合物共同决定。要 改善胆甾相液晶显示性能,降低工作电压、增加亮 度、提高响应速度和工作温度范围、实现黑白或全 色彩的高对比度显示,除了改进显示方法外,必须 在提高液晶材料的双折射率、扩大介电各向异性、 降低粘度、减少手性组分含量等方面解决问题。 因此,设计与合成新型高HTP值的手性化合物 分子,开发低粘度、高An值、高△e值液晶分子已 成为近几年的重要新课题。本文主要讨论高An 值液晶化合物和高HTP值的手性化合物的近期 发展情况。 3 胆甾相液晶材料研究进展情况 近几年国内外有关胆甾相液晶显示理论研究 与显示材料及其合成方面的报道不断增加 卜 , 尤其在手性掺加剂和高双折射率液晶化合物方面 的报道较多,但在胆甾相液晶材料配方研制方面 的专利文献相对较少。 3.1手性掺加剂 目前,常用的手性掺加剂有CN、CB15、¥811 和RlOl1等,但cN、CB15、¥811的HTP值较小, 而且它们大都是没有液晶相态的酯类化合物,其 分子的极性较小、△e值低、粘度大,在多稳态液晶 材料中手性化合物含量高于10 9/6,导致液晶材料 的体积粘度和旋转粘度大幅度增加,清亮点下降, 工作温度范围变窄,响应速度变慢等负面影响。 只有高HTP值的手性物质才有利于减少所需要 手性添加剂的量,以达到降低粘度、扩大工作温度 范围、提高响应速度的目的。因此,近几年高 HTP值的手性掺加剂发展较快,德国Merck公 司[12’ 引,日本Minolta Camera[ ,Sharp[ 引,Fuii Photo[16],Toshiba[" 分别以山梨醇[12,14 和联萘 二酚L1钉为手性中心研制出高HTP值手性掺加 剂,其HTP值达到50 m 以上,并发展到含一 个[1妇或两个手性中心[1n趵 的手性液晶化合物。 它们的结构与性能见表1所示。将这些高HTP 值应用在胆甾相液晶材料中,有利于降低手性物 质含量、降低液晶旋转粘度、改善液晶响应速度和 显示性能,促进Ch-LCD技术的发展。
表1手性掺加剂的结构与性能情况 Table 1 Structures and properties of chiral dopants
维普资讯 http://www.cqvip.com 第5期 张智勇,等:显示用胆甾相液晶材料发展现状 319 (表1续)
3.2具有大双折射率液晶化合物 由于分子线性共轭性强造成液晶分子具有高 折射率和低粘度,近几年来多芳环类、炔类和多炔
类液晶化合物相继开发出来。这些液晶化合物都
维普资讯 http://www.cqvip.com 320 液 晶 与 显 示 第18卷 具有高An值、低粘度、宽液晶相态、高清亮点。 上。例如: (1)多芳环类液晶化合物,△,l值在0.20以
R R-<= . n—c,n· ◎卜 ,
H ><=>.c:H F (2)--苯乙炔类液晶化合物,二芳环共轭体系 的△,l值在0.20以上,三芳环共轭体系的△,l值
(An≥O.25) (An≈0.19) (K 211 S 239 I,An一0.22)[ ] (K 127 N 218 I,An一0.217)[ ] 在0.30以上,四芳环大共轭体系的An值在0.45 以上。例如:
c ( c三c F (K 155 N 3o0 I, △ -o.337)乜
c c_<
n-c)H, C:三c-CI-IF
n-C,H (K 110 N 243 I,An一0.39)[ 。] (K 87(52)N 164 I,An---0.222)[ 。] (△£一+13.7(20℃)
(K 102 SA 208 N 259.8 I,An---0.497)[30] (△£一+17.8(20℃))
(K 133 N 209 I, An一0.53)[。 ]
(R一,l——alkyl, ——alkoxy; △,l>/o.48)[。 ] 一c coz— 卜co2C H2cF】(c 1164 SA 208.8 N 216.9I)[33] 由于这些化合物大都是极性端基,使它们的 △£值较大,有利于降低工作电压嘲;而且分子的 共轭线性强,An值大,熔点和清亮点高,但高熔点 不利于液晶低温互熔性和低温显示性能。
R—◎_c —◎卜-Hc — · /C,
(3)多炔类液晶化合物An值在0.40以上。 由于这类分子的共轭性很强,熔点很高,人们通过 引入侧基降低这些化合物的熔点和粘度。这类化 合物近几年发展较快,报道较多。例如:
(R—C3H7,R 一GH5; K 115.3 N 190.0 I;△,l>/o.45) 。 (R—C6H13一,l,R =CN;K 101.0 N 215.0 I;△,l>/o.53) 。
c c CH x
(X=CN;K 107 N 270 I;An一0.58)[36]
(X—OC5 Hl1一,l;K 110 N 233 I;An一0.49) (X—OCF3; K 108 SA 194 N 224 I; An一0.45)
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