杂环液晶及二向性液晶染料的合成与性能研究
摘要
随着显示技术的不断发展，人们对液晶显示画面的品质要求越来越高。液晶材料
作为液晶显示的关键光电材料，其性能的优劣决定了液晶显示的质量。将杂原子引入
到液晶分子中，通过改变偶极矩、共轭电子和介电常数等，极大地影响了液晶的物理
性质，在显示器件中展现出良好的应用潜力。此外，在液晶中添加二向性染料是提高
液晶显示器对比度的重要途径，具有亮度高、功耗低和色彩鲜艳等优点。为改善目前
显示器件存在的响应速度慢、驱动电压高、对比度低等突出问题，本文分别以二苯并
呋喃、二苯并噻吩、蒽醌为母体设计合成了两个系列二苯并杂环类液晶以及一系列蒽
醌类二向性液晶染料。通过核磁氢谱、红外光谱、质谱对中间体及目标化合物进行了
结构鉴定，并对所合成的目标化合物进行了性质研究与分析讨论，具体研究内容如下：
（1）以2-溴-6-氟苯酚和2,3-二氟-4-乙氧基苯硼酸为原料，通过Suzuki偶联、
Williamson醚化、氧化等反应设计合成了一系列二苯并呋喃类化合物（A系列）。化合
物A3、A4具有近晶相和向列相两种液晶织构，液晶相范围均超过80℃。化合物A4的
介电各向异性值达-11.62，光学各向异性值达0.179。A3、A4与液晶XH3002复配后，
使液晶XH3002的响应时间分别降低了6.5ms和8.2ms，阈值电压分别降低了0.398V
和0.453V。
（2）以2-溴-6-氟苯酚和2,3-二氟-4-乙氧基苯硼酸为原料，通过Suzuki偶联、亲核
取代、酯化等反应设计合成了一系列二苯并噻吩类化合物（B系列）。此系列化合物均
具有液晶相，并且呈现近晶相和向列相两种液晶织构，液晶相范围均超过100℃，化
合物B1的液晶相范围最宽达117.3℃。化合物B2在保持较宽液晶相区间外，介电各向
异性值达-12.1，光学各向异性值达0.186。B1-B3与液晶XH3002复配后，均能降低液
晶XH3002的响应时间及阈值电压，其中B2的加入使液晶XH3002的响应时间缩短了
9.0ms，阈值电压降低了0.510V。
（3）以2-甲基蒽醌为原料，通过硝化、氧化、还原等反应，设计合成了3种含有
不同碳链长度的蒽醌类染料化合物（C系列）。此系列化合物的在二氯甲烷溶剂中的最
大吸收波长均在627nm左右，位于可见光区，固体状态下呈现为蓝色。化合物C1-C3
的有序参数均大于0.65，其中C3的有序参数最高达到了0.75。基于C系列化合物作为
宾体溶于主体液晶XH3032所制备的显示器件，其显示对比度位于1.41-1.67，相比于现
有蓝色蒽醌类液晶染料，对比度最高提升了29.46%。
哈尔滨工程大学专业学位硕士学位论文
关键词：杂环液晶；液晶显示；宾-主效应；二向性染料；有机功能材料
杂环液晶及二向性液晶染料的合成与性能研究
Abstract
Withthecontinuousdevelopmentofdisplaytechnology,peoplehaveincreasinglyhigh
requirementsforthequalityofLCDdisplayscreens.Asakeyoptoelectronicmaterialforliquid
crystaldisplays,theperformanceofliquidcrystalmaterialsdeterminesthequalityofliquid
crystaldisplays.Introducingheteroatomsintoliquidcrystalmoleculesgreatlyaffectsthe
physicalpropertiesofliquidcrystalsbychangingdipolemoments,conjugatedelectrons,and
dielectricconstants,demonstratinggoodapplica