胆甾相液晶在显示中的应用
胆甾液晶高分子的研究及信息领域的潜在应用_焦杨

轻度交联的胆甾型液晶弹性体 ( cho lest eric liquid cry st alline elast om er s, ChL CEs) 。 [ 20]
ChL CT 的螺旋结构以及光学性能可以被永久
的固定住, 且不受温度的影响。ChL CT 具有潜在
的电学和光学用途, 可以用作涂料, 非线性光学器
侧链液晶聚合物中使用的聚合物主链一般都具
有良好的柔性, 它起着将液晶单体连接在一起, 并 对其运动范围进行一定限制的作用, 但同时又不能 干扰液晶相的形成。L CP 的主链以聚硅氧 链, 聚 丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯为主。除此之外, 1997 年, 深圳大学的吴奕光等[ 16] 合成了以聚砜为主链 的 L CP。2005 年, 东北大学的张宝砚等[ 17] 合成了 以聚酰胺为主链的 L CP。其中, 硅 氧烷的柔 性较 好, 因此硅氧链具有较低的 T g 、较低的表面张力 以及高的热稳定性, 因此受到了广泛的关注。
图 4 L CE 结构示意图 F ig 4 Synthesis and schematic representation of elastomers
21 2 侧链型胆甾液晶高分子在光信息记录和存储 领域的应用研究 在胆甾相液晶聚合物上记录光信息是通过改变
其螺旋结构从而引起反射率的变化来实现的。 1986 年, Ueno 等将胆甾醇基元与向列相基元
SL CP 的 T g 是与其存储特性直接相关的参数, 为了保证信息的可存储性及存储信息的稳定性, 要 求材料的 T g 必须高于室温, T g 和 SL CP 的 液晶 性能主要取决于聚合物主链的性质, 液晶基元的类 型和刚度以及间隔基的长度等[ 12] 。 21 11 1 手性基团
手性中心是胆甾液晶高分子的特征结构, 它能 促进螺旋结构的形成, 从而使得胆甾液晶高分子具 有许多独特的光学性质。报道过的手性剂有胆甾醇 及其衍生物[ 13] 、左旋戊醇及其同系物[ 12] 、A- 取代 的苄醇及其衍 生物[ 14] 、冰片[ 15] , 薄荷醇[ 7] 等。其 中胆甾醇最为常用, 这主要因为它的旋光能力比较 强, 且其旋光性受化学反应条件的影响不大, 而且 胆甾醇自身的螺旋结构也使其衍生物有许多优异的 光学特性。 21 11 2 主链
选择性反射胆甾相液晶研究进展

选择性反射胆甾相液晶研究进展1. 引言1.1 背景介绍选择性反射胆甾相液晶是一种在液晶领域备受关注的新型材料,具有多种潜在应用价值。
胆甾相液晶在不同温度下会呈现出不同的相态,这种特性使其被广泛应用于光学显示器件、智能材料等领域。
随着科技的发展和对新材料需求的增加,对选择性反射胆甾相液晶的研究也愈加引起人们的关注。
胆甾相液晶的研究意义主要体现在其在光学和电子方面的潜在应用价值。
该材料的特殊结构和性能使其具有较高的光学透明性和反射性能,可用于制备高清晰度、高对比度的液晶显示器。
选择性反射胆甾相液晶还具有快速响应、低功耗等优点,有望在可穿戴设备、智能手机等电子产品中得到广泛应用。
选择性反射胆甾相液晶的研究具有重要的科学意义和应用前景,对其特性和性能的深入探究将有助于推动液晶材料领域的发展,并为相关领域的技术创新提供新的思路与可能性。
1.2 研究意义选择性反射胆甾相液晶是一种特殊的液晶相,具有独特的结构和性质。
对其进行深入研究可以揭示液晶相的形成机制,为新型液晶材料的设计和合成提供理论依据。
选择性反射胆甾相液晶还具有广泛的应用前景,可以用于光学显示器件、光电器件、生物传感器等领域。
研究选择性反射胆甾相液晶的意义在于推动液晶科学的发展,促进技术创新和产业升级。
通过对其特性和性能的深入了解,我们可以更好地利用其优异的光学和电学性质,开发出更加高效、稳定和环保的液晶材料,为人类社会的进步做出贡献。
选择性反射胆甾相液晶的研究具有重要的科学意义和应用价值。
2. 正文2.1 选择性反射胆甾相液晶的特点选择性反射胆甾相液晶是一种在液晶领域具有重要应用前景的新型材料。
其主要特点包括:1. 具有优异的热稳定性:选择性反射胆甾相液晶在高温环境下依然能保持稳定的液晶结构,具有良好的热传导性能,适用于高温条件下的显示器件。
2. 具有高度选择性反射性能:选择性反射胆甾相液晶在特定波长的光线入射时能够实现高度选择性的反射,具有良好的抗干扰能力,适用于各种光学传感器和光学设备。
胆甾型液晶显示技术和产业发展

Ab ta t sr c :E— pe a k tha e t p t n i la ug veop e n t e n x h e a s pa rm r e sgr a o e ta nd h e de l m nti h e t t r e ye r .
Chi e e n s un v r ii s nd e e r h ns iu i ns tl i e ste a r s a c i tt to s i1 wo k n h p i r s u e . Fud n r o t e rma y t dis a
c l rz to o o ia i n,c t a t s im iiy,e c b h g os l bea bo te c ort e f r he on r s ,a e s c t t . utt e hi h c twil t lne k f h u t r
Ch l s e i q i y t lDi p a o e t r c Li u d Cr sa s l y
ZHANG a — i,XU u 。DONG i— a Tin y Jn Jay o
( .C I o s l n o ,L d,C iaC n e o n o main I d s y D v lp n , 1 C DC nut gC . t i hn e trf rI f r t n u t e eo me t o r
关 键 词 : 甾 型液 晶 ; 性 显 示 ; 术 ; 胆 柔 技 产业 ; 展 建 议 发 文 献标 识码 :A D :1. 7 8 Y Yx 2 1 20 . 7 1 OI 0 a 8 / J s 0 1 6 6 04 中 图分 类 号 : N11 9 T 4 .
Ov r iw f Te hn l g nd I u t y f r e v e o c o o y a nd s r o
液晶材料简介与几种胆甾型液晶材料的合成

自1984年发明了超扭曲向列相液晶显示器(STN2LCD)以来,由于它的显示容量扩大,电光特性曲线变陡,对比度提高,要求所使用的向列相液晶材料电光性能更好,到80年代末就形成了STN2LCD产业,其代表产品有移动电话、电子笔记本、便携式微机终端。STN型与TN型结构大体相同,只不过液晶分子扭曲角度更大一些,特点是电光响应曲线更好,可以适应更多的行列驱动。STN2LCD用混晶材料的主要成分是酯类和联苯类液晶化合物,这两类液晶黏度较低,液晶相范围较宽,适合配制不同性能的混晶材料。另外为了满足STN混晶的大K33/ K11值和适度△n的要求,通常需要在混晶中添加炔类、嘧啶类、乙烷类和端烯类液晶化合物。调节混晶体系的△n通常用炔类单体、嘧啶类单体乙烷类单体等。K33/ K11值对STN2LCD的阈值锐角有很大影响,较大的K33/K11值使显示有较高的对比度。为了提高K33/K11值,往往需要在混晶中添加短烷基链液晶化合物和端烯类液晶化合物。
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。并且随着相变而显示出特有颜色的液晶相。胆甾相液晶在显示技术中很有用, TN、STN等显示都是在向列相液晶中加入不同比例的胆甾相液晶而获得的。另外,温度计也应用于此液晶。
主要内容:
液晶材料简介与几种胆甾型液晶材料的合成
一 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( Lyot ropic liquid crystal s )和热致液晶( Thermot ropic liquid crystal s)两大类。
胆甾相液晶在显示中的应用

胆甾型液晶显示的研究及进展摘要胆甾相液晶是一种在一定温度范围内呈现液晶相的胆甾醇衍生物,其分子内具有手性碳原子和周期性螺旋结构。
在液晶相状态下具有独特的光学特性,因此在功能材料领域具有广阔的应用前景。
本文系统阐述了其在光学显示领域的研究进展关键字:胆甾相液晶,用途,特性,进展1.胆甾型液晶简介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,近晶相,向列相等。
由于液晶分子的有序排列,使得其呈现有选择的散射,也因此使其具有显示功能的潜力。
胆甾相液晶是一种在一定温度范围内呈现液晶相的胆甾醇衍生物,其分子内具有手性碳原子和周期性螺旋结构。
在液晶相状态下具有独特的光学特性,类似一维光子晶体,具有选择性布拉格反射,因此在功能材料领域具有广阔的应用前景[1]。
2.胆甾型液晶组成及排列2.1.胆甾型液晶组成单一成分的胆甾型液晶:此类胆甾相液晶分子本身就具有旋光性,大部分是胆甾醇的卤化物、脂肪酸或碳酸酯等衍生物,分子结构通式如图2-1所示,其中-R1为饱和碳链, -R2为任意原子团[2]。
图2-1 胆甾醇酯分子通式此外对氧化偶氮苯甲醚类、对正甲氧基苯甲醛类化合物,具有不对称碳原子,呈长棒状的化合物等通常都可能成为胆甾相液晶。
多组分的胆甾型液晶:为满足液晶各方面性质的要求,故用于显示的胆甾相液晶一般是混合物,可以由胆甾型液晶与胆甾型液晶互混而成,也可以通过向具有不对称碳原子、存在相互成对应体的旋光异构体的向列相液晶分子中添加手性掺杂剂来获得[3]。
2.2.胆甾型液晶分子排列胆甾型液晶具有层状的分子排列结构,层与层间相互平行,其分子细长,长轴具有沿某一优先方向取向,相邻两层分子间的取向不同,一般相差15°左右,且该优先方向取向在空间沿螺旋轴(光轴方向) 螺旋状旋转。
这种特殊的螺旋状结构使得胆甾相晶体具有明显的旋光性、圆偏振光二向色性以及选择性布拉格反射。
选择性反射胆甾相液晶研究进展

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。
胆甾相液晶图案的动态调控与应用

胆甾相液晶图案的动态调控与应用
尚园园;王京霞;江雷
【期刊名称】《液晶与显示》
【年(卷),期】2024(39)3
【摘要】自然界光子晶体图案为生物的生存提供了独特的功能,例如变色龙使其皮肤图案颜色适应环境以进行伪装保护,头足类动物(鱿鱼、墨鱼、章鱼等)能够产生宽波长范围的结构颜色和光学图案以利于物种间的信息交流。
受自然界光学图案的特殊功能启发,胆甾相液晶的图案得以开发,并在数据存贮、传感器、柔性智能器件等方面展示了潜在应用。
本文综述了胆甾相液晶图案的外场刺激响应性、功能演变及其应用。
首先,总结了胆甾相液晶图案的外场刺激响应性,包括光、电、热、机械力和溶剂。
其次,介绍了胆甾相液晶图案的各种应用,如具有加密和解密功能的存贮器件、信息安全防伪设备、柔性可穿戴传感器和圆偏振发光系统等。
最后,介绍了胆甾相液晶图案的前景和挑战。
本文为构建基于胆甾相液晶图案的新型功能材料提供了基础。
【总页数】20页(P349-368)
【作者】尚园园;王京霞;江雷
【作者单位】黄冈师范学院化学化工学院;中国科学院理化技术研究所仿生材料与界面科学重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】O753.2
【相关文献】
1.胆甾相液晶与向列相液晶共聚物的制备及液晶性能的研究
2.聚合物分散胆甾相液晶相形态调控与光电性能
3.驱动信号频率对聚合物稳定胆甾相液晶网络形变的调控
4.改变直流电场方向调控聚合物稳定胆甾相液晶的反射带隙
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胆甾相液晶的带隙结构及其在光电检测中的应用探讨

胆甾相液晶的带隙结构及其在光电检测中的应用探讨【摘要】本文分别采用平面波展开法(Plane Wave Expansion,PWE)和有限元法(Finite Element Method,FEM)对胆甾相液晶(Cholesteric Liquid Crystals,CLCs)的带隙结构进行研究并探索其在光电检测领域的应用。
通过两种方法计算的模拟结果显示,CLC具有类似于一维光子晶体的带隙结构特性,同样可以对光子进行有效的局域,这反映在实验上是具有反射或者透射能带。
进一步的推导说明,这种独特的螺旋结构具有对偏振光旋转方向即手性的选择作用,此类结构只和具有相同手性的圆偏振光发生相互作用,这为圆偏振光的检测,圆偏振度的测定提供了一个非常有效的解决方案。
【关键词】胆甾相液晶;光子带隙材料;光子局域;圆偏振光1.研究背景及意义21世纪是信息的社会,如何高效地获取信息成为普遍的关注,这也为技术的进步和突破提供了动力和要求。
这其中,光通信由于其超快的速度,超高保真度成为替代传统通信的必然选择。
因此实现对光的有效调控,包括对光的相位,偏振态等特性的测量、分析和调制显得尤为重要。
本文基于对一种特殊的结构,胆甾相液晶的带隙结构进行模拟和实验上的测量,研究其作为光子带隙材料[1,2]的特性,并通过理论推导,挖掘其在圆偏振光的检测领域的应用。
2.简介依据分子的排列方式,传统的液晶可以分为(i)向列相;(ii)近晶相和(iii)胆甾相三种,其中胆甾相液晶的基本结构如图1所示。
液晶分子一般呈椭球状,通常用指向矢量来表征其指向。
在胆甾相液晶中,每一层的液晶分子平行排列,故可以用单个液晶的指向矢量代表整一层的取向。
层与层之间液晶层的指向矢量有一定的偏转,偏转的轴被称为螺旋轴,所以胆甾相液晶有时候又被称为螺旋液晶,围绕旋转轴转动的方向不同,又可以将螺旋液晶分为左旋和右旋液晶。
定义指向矢量偏转360°对应的距离为螺旋液晶的螺距(pitch),由图可见,应为螺旋结构具有旋转对称性,故类比于光子带隙材料的特征周期为螺距的一般,即存在:P=2d假设入射光沿螺旋轴即z轴入射,则在z方向上,由于液晶分子的排列,其折射率也是周期分布,一般来说相邻两层的取向夹角非常小,故通常采用三角函数对其折射率沿z轴的分布进行描述,即:其中,n0=0.5(ne+no),为平均折射率,ne,no分别为双折射液晶材料的非常光和寻常光折射率。
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胆甾型液晶显示的研究及进展
摘要
胆甾相液晶是一种在一定温度范围内呈现液晶相的胆甾醇衍生物,其分子内具有手性碳原子和周期性螺旋结构。
在液晶相状态下具有独特的光学特性,因此在功能材料领域具有广阔的应用前景。
本文系统阐述了其在光学显示领域的研究进展
关键字:胆甾相液晶,用途,特性,进展
1.胆甾型液晶简介
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,近晶相,向列相等。
由于液晶分子的有序排列,使得其呈现有选择的散射,也因此使其具有显示功能的潜力。
胆甾相液晶是一种在一定温度范围内呈现液晶相的胆甾醇衍生物,其分子内具有手性碳原子
和周期性螺旋结构。
在液晶相状态下具有独特的光学特性,类似一维光子晶体,具有选择性布拉格反射,因此在功能材料领域具有广阔的应用前景[1]。
2.胆甾型液晶组成及排列
2.1.胆甾型液晶组成
单一成分的胆甾型液晶:此类胆甾相液晶分子本身就具有旋光性,大部分是胆甾醇的卤化物、脂肪酸或碳酸酯等衍生物,分子结构通式如图2-1所示,其中-R1为饱和碳链, -R2为任意原子团[2]。
图2-1 胆甾醇酯分子通式
此外对氧化偶氮苯甲醚类、对正甲氧基苯甲醛类化合物,具有不对称碳原子,呈长棒状的化合物等通常都可能成为胆甾相液晶。
多组分的胆甾型液晶:为满足液晶各方面性质的要求,故用于显示的胆甾相液晶一般是混合物,可以由胆甾型液晶与胆甾型液晶互混而成,也可以通过向具
有不对称碳原子、存在相互成对应体的旋光异构体的向列相液晶分子中添加手性掺杂剂来获得[3]。
2.2.胆甾型液晶分子排列
胆甾型液晶具有层状的分子排列结构,层与层间相互平行,其分子细长,长轴具有沿某一优先方向取向,相邻两层分子间的取向不同,一般相差15°左右,且该优先方向取向在空间沿螺旋轴(光轴方向) 螺旋状旋转。
这种特殊的螺旋状结构使得胆甾相晶体具有明显的旋光性、圆偏振光二向色性以及选择性布拉格反射。
图2-2 胆甾型液晶分子排列
按照螺旋轴的取向,胆甾相液晶主要分为两种组织结构,一种是平面结构,其螺旋轴与基片垂直;另外一种是焦锥结构,其螺旋轴与基片平行。
图2-3 胆甾相液晶两种组织结构
3.胆甾型液晶特性及用途
由于液晶分子头尾、两侧所接分子基团的不同,使得分子在长轴和短轴两个方向上具有不同的物化性质。
因此,液晶分子在外场作用下表现出介电各向异性、磁各向异性以及光学折射率各向异性。
胆甾型液晶具有双稳态特性(SSCT、PSCT),这是其应用于电子纸显示的基础。
在施加不同强度外电场作用的情况下,胆甾型分子的螺旋结构发生改变而分别呈现亮和暗的状态。
在亮的状态下,液晶分子处于平面态,液晶分子螺旋轴与基板表面基本都垂直,这时若螺距与入射光波长相近或相等,满足布拉格反射条件,则该波长的入射光就会被反射。
相反,如果螺旋轴与基板表面在暗态时基本都平行,液晶分子呈现不规则排列时,入射光被散射,或被下基板表面的吸收层所吸收,没有光线射出。
作为一种反射式显示技术,胆甾型液晶显示可采用无源矩阵方式进行驱动,不需要背光源和偏振片。
若需要获得彩色显示,可以通过
添加不同螺距的旋光剂获得不同波长光的反射,而不需要彩色滤光片[4]。
利用胆甾型液晶特殊的光学特性,可以制成各种光学器件,如液晶激光器,光控开关与显示,光子晶体等。
自1992年发现胆甾相液晶具有零场下多稳定相态织构现象以来, 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[3]。
最突出的优点是具有零场记忆特性, 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,其应用于显示器时不需要背光源、滤色膜,具有低功耗、多稳态、零场稳定、以及反射亮度高等优点,在便携显示设备如智能卡、电子书和写字板等领域也具有巨大的发展潜力。
4.胆甾型液晶制备
目前胆甾醇酯的合成方法有:DCC脱水法,酸酐酯化法、酰氯酯化法、酯交换法等方法。
多种组分的采用掺杂手性分子法等。
胆甾相实际是向列相的一种畸变。
采用添加旋光性物质的办法,可使通常的向列相或近晶相液晶转变成胆甾相[5]。
5.结语
独特的螺旋状结构以及选择性反射,使得胆甾相液晶在光学材料方面展现了广阔的应用前景,其低功耗的彩色显示特性在电子书阅读器、手机、闪存盘、公告栏、包装与标签等领域有很大潜力。
如果经过更进一步发展实现柔性显示,胆甾型液晶显示的发展空间将进一步扩大。
并且在调制激光、光栅、光子晶体等方面也可扮演重要的角色。
参考文献:
[1] 韩国志, 王普, 耿欣等. 胆甾相液晶在光学材料中的研究进展[J]. 化学通报, 2013, 76(9):
791-794.
[2] Yang D K, Huang X Y, Zhu Y M. Bistable cholesteric reflective display: materials and drive
schemes[J]. Annu. Rev. Mater. Sci,1997,27:117-146.
[3]张智勇, 陈元模, 张宏伟等. 显示用胆甾相液晶材料发展现状[J]. 液晶与显示, 2003,
18(5): 317-324.
[4] 张天翼, 许军, 董佳篧. 胆甾型液晶显示技术和产业发展[J]. 液晶与显示, 2011, 26(6):
741.
[5] Ozaki M, Matsuhisa Y, Yoshida H, et al. Photonic crystals based on chiral liquid
crystal[J]. physica status solidi (a), 2007, 204(11): 3777-3789.。