苯基嘧啶類鐵電液晶及手性摻雜劑的研究進(jìn)展

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1、------------------------------------------------------------------------------------------------苯基嘧啶類鐵電液晶及手性摻雜劑的研究進(jìn)展第19卷第5期ChineseJournalofLiquidCrystalsandDisplays液晶與顯示Vol.19,No.5文章編號(hào):100722780(2004)0520359208楊海濤,劉杰,王興涌(中國礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院,江蘇徐州221008,E2mail:yanghaitaome@163.com)鍵詞:鐵電液晶;手性摻雜劑;嘧啶;自發(fā)極化率中圖分類號(hào)

2、:TN104.3;O753.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A1引言1975年,物理學(xué)家Mayer和化學(xué)家Liebert通力合作首次得到了鐵電液晶(FLC)。1980年,Clark和Largerwall發(fā)現(xiàn)表面穩(wěn)定的鐵電液晶(SS2FLC)結(jié)構(gòu)具有快速的電光響應(yīng),除了在非顯示器件中有廣泛的用途之外[1]率的手性化合物摻雜到具有低黏度和連有近晶A相、有較寬溫度范圍近晶C相的非手性液晶混合物中來制備鐵電液晶材料。這種手性摻雜劑不一定必須是液晶,但在非手性液晶混合物中必須具有化學(xué)的、熱的、光的和電化學(xué)的穩(wěn)定性,并且與非手性液晶混合物有良好的互溶性?！?/p>

3、—————------------------------------------------------------------------------------------------------苯基嘧啶類液晶是雜環(huán)類重要的液晶顯示材料。這類液晶有著很鮮明的特性:(1)黏度較低;(2)在電場(chǎng)中,由于具有高的介電常數(shù)(EP>EL),它們的軸向平行于電場(chǎng),具有良好的定向性;(3)該類化合物偶極矩方向與分子長(zhǎng)軸平行,導(dǎo)入適當(dāng)?shù)亩嘶色@得正介電各向異性較大的液晶材料,有利于降低它的閥值電壓;(4)一般沒有膽甾相,具有I2SA2S*C相變順序,有較寬的SC相和較高的清亮點(diǎn),但熔點(diǎn)隨著氮原

4、子在苯環(huán)上的位置而不同;(5)與其他向列相物質(zhì)混合時(shí)具有良好的陡度(旋光曲線參數(shù));(6)此類液晶化合物都是無色的。因此它不僅是超扭曲向列相液晶顯示材料的重要組分,也廣泛應(yīng)用于鐵電液晶材料的配方之中?？紤]到苯基嘧啶類手性摻雜劑與廣泛使用的苯基嘧啶類非手性液晶混合物有很好的互溶性,另外嘧啶環(huán)本身具有較大的偶極矩,有利于形成較大的自發(fā)極化率。因此用苯基嘧啶環(huán)作為剛性中心合成新型的鐵電液晶及手性摻雜劑就引起了學(xué)術(shù)界的廣泛興趣。本文對(duì)近年來合成出的新型苯基嘧啶類液晶及手性摻雜劑的研究成果做以下,主要應(yīng)用在顯示器件中。由它研制的顯示器的響應(yīng)速度可達(dá)到微秒級(jí),比現(xiàn)在廣泛使用的超扭曲向列相(STN)快2

5、、3個(gè)數(shù)量級(jí)。從此鐵電液晶的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究都大大加快,每年都有大量關(guān)于鐵電液晶的新化合物、器件和調(diào)配等方面的論文和專利報(bào)道。迄今為止,已合成的鐵電液晶根據(jù)剛性中心結(jié)構(gòu)的不同主要有芐叉類、聯(lián)苯類、酯類和雜環(huán)類等。但是鐵電液晶作為液晶顯示材料在快速顯示裝置中最主要的特性就是響應(yīng)時(shí)間(S)。一般來說,響應(yīng)時(shí)間與液晶材料的自發(fā)極化率(Ps)——————————————————————————————————————-------------------------------------------------------------------------------------------

6、-----成反比,與轉(zhuǎn)動(dòng)黏度(G)成正比,與傾斜角度(H)成正比。因此,為了滿足在電光顯示裝置中縮短反應(yīng)時(shí)間的需要,新型的鐵電液晶材料應(yīng)具有較大的自發(fā)極化率和較低的轉(zhuǎn)動(dòng)黏度以及在相變過程中,使連有近晶A相(SA)的手性近晶*C相(SC)有較寬的溫度范圍。研究表明要獲得具有以上較好特性的鐵電液晶材料,光學(xué)活性中心的位置是至關(guān)重要的。目前還有一種方法是將極大自發(fā)極化收稿日期:2004204209;修訂日期:2004206207基金項(xiàng)目:江蘇省高校新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化資助項(xiàng)目(No.JH022093)360液晶與顯示第19卷介紹。有利于形成更大的自發(fā)極化率。2.1手性環(huán)氧乙烷1980年,Sharples

7、s環(huán)氧化的成功大大促進(jìn)了手性環(huán)氧化合物在液晶合成上的運(yùn)用(詳情請(qǐng)見表1)。1988年,DuBal等人[2]在苯基嘧啶環(huán)上成功地引入了光學(xué)活性2,32二取代環(huán)氧乙烷,合2光學(xué)活性中心為手性環(huán)在液晶分子的端鏈上引入手性環(huán),不但可以增大分子的側(cè)向偶極矩,更主要的是手性環(huán)在空間占有較大的位阻,限制了分子長(zhǎng)軸的自由轉(zhuǎn)動(dòng),——————————————————————————————————————------------------