專利名稱：用于液晶波前校正器的快速響應液晶材料及制備方法
技術領域：
本發明屬于液晶材料制備技術領域，涉及液晶波前校正器中的液晶材料，是ー種快速響應液晶材料及制備方法，具體地說是用于液晶波前校正器的快速響應液晶材料及制備方法。
背景技術：
光波前自適應校正系統的功能是對入射光的畸變波前進行實時補償校正，得到理想的光學成像。基于向列相液晶材料的液晶波前校正器，采用成熟的微電子技術制備エ藝，具有高象素密度的特點，不但校正精度高，而且可以利用相息圖技術校正波前，只需要IX (入為被調制光的波長)的絕對位相調制量，就可以校正深度為KU的畸變波前[Cao Z. ,Xuan L. ,Hu L. ,Liu Y. ,and Mu Q. ,Opt. Express 13,5186(2005)]。因此使用液晶波前校正器的自適應光學系統在大口徑望遠鏡成像領域具有很大的應用潛力。但是向列相液晶器件的響應速度通常較慢，尤其是位相調制量達到785nm的時候響應時間長于6ms，但大氣自適應光學要求波前校正器的速度要10 20倍于大氣湍流的變化頻率，而大氣湍流的變化頻率主要在30Hz 60Hz之間，因此液晶器件的響應時間須短于2. 5ms。若器件響應速度更快，自適應校正后的光波前畸變殘余量就會更小，經過自適應校正的光學系統成像效果會更好。液晶波前校正器的工作原理為被調制的偏振光垂直入射到液晶器件，且偏振電矢量方向與液晶分子的排列方向平行，當對液晶器件施加從低到高的驅動電壓時，液晶分子會發生從平行到垂直于基板的轉動，從而表現出不同的折射率，即可以獲得從0到And 的相對光程差(A n為液晶材料最大的各向異性折射率差，d為液晶層厚度)，據此制成液晶波前校正器，它的最大位相調制量即為And。液晶分子在不同電壓下重新排列的時間稱為響應時間。當電壓升高時，液晶分子在電場驅動下趨向于垂直基板排列；當電壓降低時，液晶分子依靠自身的弾性力從趨向垂直于基板排列轉為趨向平行基板排列；通常液晶的弾性力小于電場的作用力，故后過程的響應時間一般比前過程長，所以將液晶波前校正器的響應時間定義為，撤去強電場后液晶分子依靠自身的弾性カ從垂直于基板排列轉向平行基板排列，當And變化了一個波長時所經歷的時間即為液晶波前校正器的響應時間。液晶波前校正器的響應時間由液晶材料的性質所決定。所以，人們在制備液晶波前校正器時應采用快速響應的液晶材料。國際上，人們曾提出利用鐵電液晶材料和雙頻液晶材料來實現高速波前校正。但是，鐵電液晶位相調制量小，無法滿足校正量的要求；雙頻液晶存在驅動電壓高、超過大規模集成電路載荷的問題，使得器件分辨率很難做高。因此，它們都不適用于液晶波前校正器。在液晶顯示器應用中，人們曾提出多種快速響應的液晶化學結構和混合配方[雷艷蓉，朱霞，張宏偉等，TN型快速響應液晶組合物，中國專利，公開號CN101928568A]。但這些顯示用快速液晶材料并不適于制備液晶波前校正器，因為顯示用的液晶材料需要寬視角，因此An < 0. 1，而波前校正器必須具有IX (A為被調制光的波長)的調制量，通常被調制光為近紅外光波段，這里以入 785nm為例，采用反射式器件，即要2And> 785nm， 如果ム11<0.1，則液晶層的厚度(1>3.911111，而響應時間與(12成正比[王新久，液晶光學和液晶顯示，科學出版社，2006年第一版]，通常d > 3 U m器件就會失去快速響應性能。因此，用于液晶波前校正器的液晶材料通常要An > 0. 3。商品化的高An液晶材料有腈基聯苯，腈基三聯苯，ニ苯基炔結構的化合物，這些液晶材料的旋轉粘度較大，響應時間一般在IOms以上，甚至長于30ms，也不符合液晶波前校正器的要求。因此，液晶波前校正器中的液晶材料必須同時具有高An和低粘度兩種特性。美國的Wu S等提出液晶分子中含有_■苯基こ塊和異硫氛酸酷基團可獲得聞An 和低粘度，并給出了ー些液晶材料的基本化學結構[Gauza S.，Wen C.，Wu B.，Wu S. et al. Liquid Crystals, 2006, 33 (6) :705-710 ；ffu S.，Chai Z.，USPatent，6，838，017]，但在這些論文和專利中并未給出液晶混合物的組成和配比，也未提及此材料在IX即785nm位相調制量下的響應時間，根據他們在文獻中公布的參數估算，此液晶材料用于反射式液晶波前校正器，I入(A = 785nm)位相調制量下的響應時間應略大于3ms,還不能滿足液晶波前校正器的要求。

發明內容
本發明為了克服現有液晶材料的不足，實現反射式液晶波前校正器在IX (A = 785nm)位相調制量下的快速響應，提出了ー種高△ n和低粘度液晶材料的組成配比，目的是提供一種用于液晶波前校正器的快速響應液晶材料及制備方法。本發明的液晶配方中含有一種燒基聯苯基異硫氛酸酷、兩種燒基ニ聯苯基異硫氛酸酷、ニ種燒基_■苯こ塊基異硫氛酸酷、兩種燒基苯基_■苯こ塊基異硫氛酸酷，共八種液晶化合物。這八種化合物的分子式為
權利要求
1. 一種用于液晶波前校正器的快速響應液晶材料，其特征為快速響應液晶材料中包含 (a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)八種化合物，分子式分別為上述(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)八種化合物的重量百分比為(a)3% 8%， (b) 6% 10%，(c) 5% 9%，(d) 10% 15%，(e) 31% 36%，(f) 20% 25%，(g) 5% 10%, (h)5% 10% ；上述液晶材料的An為0. 30 0. 45，其向列相液晶的溫度范圍至少為0°C 70°C。
2.根據權利要求I所述的用于液晶波前校正器的快速響應液晶材料，其特征為制成反射式平行排列的液晶盒，其中液晶層厚度控制在I. 6 y m 2. 0 y m時，位相調制量能夠大于
3.根據權利要求1、2所述的用于液晶波前校正器的快速響應液晶材料，其特征為上述八種化合物混合配方的重量百分比為(a) 5%, (b)8%, (c)7%, (d)ll%, (e)33%, (f)22%, (g)7%, (h)7% ;按這個混合配方獲得的液晶材料，其An為0. 34、向列相溫度范圍為-5V 110°C ；制成液晶平行取向的反射式液晶盒，液晶層厚I. 9 ii m ;入射光波長為785nm、5V電壓驅動時，I A位相調制量的響應時間為2. 4mso
4.一種用于液晶波前校正器的快速響應液晶材料的制備方法，其特征是將以下八種化合物
全文摘要
本發明屬于液晶材料制備領域，涉及一種用于液晶波前校正器的快速響應液晶材料及制備方法。其特征是將烷基聯苯基異硫氰酸酯、烷基三聯苯基異硫氰酸酯、烷基二苯乙炔基異硫氰酸酯、烷基苯基二苯乙炔基異硫氰酸酯等八種化合物按照一定的重量百分比進行混配，加熱混合均勻后得到Δn值為0.30～0.45、低粘度的寬溫向列相液晶；將獲得的液晶材料制成反射式平行排列的液晶盒，相當于單像素液晶波前校正器；其中液晶層厚度控制在1.6μm～2.0μm，保證位相調制量大于一個波長785nm；在5V電壓驅動下，一個波長位相調制量的響應時間為2.4ms～2.5ms。
文檔編號C09K19/44GK102604649SQ20121004675
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月27日 優先權日2012年2月27日
發明者劉永剛, 夏明亮, 姚麗雙, 宣麗, 彭增輝, 曹召良, 李大禹, 楊程亮, 穆全全, 胡立發, 魯興海 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所