전기 화학 Cholesteric 액체 결정 장치를 신속 하 고 낮은 전압 색깔 변조에 대 한
Summary
반사 cholesteric 액체 크리스탈 디스플레이 장치를 포함 하는 산화 환 원 반응 키 랄도 펀트 신속 하 고 저전압 동작이 표시의 제조에 대 한 프로토콜.
Abstract
활성 구성 요소로 cholesteric 액정 (LC)를 포함 하는 프로토 타입 반사 디스플레이 장치를 조작 하는 방법을 설명 합니다. Cholesteric LC는 nematic 액정 4′-pentyloxy-4-cyanobiphenyl (5OCB), 산화 환 원 반응 키 랄도 펀트 (FcD), 및 지원 전해질 1-에틸-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate (EMIm OTf)의 구성 됩니다. 가장 중요 한 구성 요소는 FcD. 이 분자는 산화 환 원 반응에 대 한 응답에서의 헬리컬 왜곡 전력 (HTP) 값을 변경합니다. 따라서, 현장에서 전기 화학적 산화 환 원 반응을 LC 혼합물에 전기 자극에 대 한 응답에서의 반사 색상을 변경 하려면 장치에 대 한 허용. LC 혼합물에 도입 되었다, 모 세관 작용에 의해 샌드위치 형 이토 유리 셀 패턴된 인듐 주석 산화물 (ITO) 전극으로 두 개의 유리 슬라이드 구성 중 하나는 poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-공동코팅 했다-폴 리 (에틸렌 글리콜) 과염소산염 (PEDOT+)와 첨가. 1.5 V의 응용 프로그램에 따라 소자의 반사 색 블루에서 변경 (467 nm) 녹색 (485 nm) 0.4 s. 후속 0 V의 응용 프로그램 만든 2.7에서 원래 파란색 복구 장치 s. 이 장치는 그것의 가장 빠른 전기 응답 특징 고 간에 낮은 동작 전압 이전 cholesteric 액정 장치에 보고 된. 이 장치는 낮은 에너지 소비 속도와 다음 세대 반사 디스플레이의 개발에 대 한 길을 닦은 수 있습니다.
Introduction
Cholesteric 액정 (LCs) 그들의 내부 헬리컬 분자 배열1,2,,34인 밝은 반사 색상을 전시 알려져 있습니다. 반사 파장 λ P 와 평균 굴절 색인 n 는 액정의 헬리컬 피치에 의해 결정 됩니다 (λ = nP). 이러한 LCs 랄도 핑에 의해 생성 될 수 있습니다 화합물 (랄 dopants) nematic LCs와 그것의 헬리컬 피치 P 방정식에 의해 정의 됩니다 1/βMC, βM 는 헬리컬 왜곡 전력 (HTP) = C 는 모 랄은 키 랄도 펀트 분수 이 개념, 다양 한 라이트5,6,,78, 열9,10, 자기장 등 가스11 자극에 대응할 수 있는 다양 한 키 랄 dopants에 따라 개발 되었습니다. 이러한 속성은 센서12 및 레이저13,,1415 등 등 다양 한 응용 프로그램에 잠재적으로 유용16,17,18 .
최근에, 우리는 첫 번째 redox 반응 키 랄도 펀트 FcD (그림 1A)19 산화 환 원 반응에 대 한 응답에서의 HTP 값을 변경할 수 있는 개발. Fc D 는 가역 산화 환 원 반응20,,2122받을 수, ferrocene 단위 그리고 높은 HTP 값23전시 알려져 있다 binaphthyl 단위 구성 됩니다. 지원 전해질의 존재와 FcD, 실수로 cholesteric 액정 0.4 s 및 복구 2.7에 원래 색상의 반사 색상을 변경할 수 있습니다 1.5 및 0 V, 전압 적용 시 s 각각. 높은 응답 속도 낮은 동작 전압에 대 한 장치는 cholesteric 액정 장치 중 전례 없는 지금까지 보고 관찰.
누구의 에너지 소비 속도 기존의 액정 디스플레이 보다 훨씬 낮은 반사 디스플레이에 cholesteric LCs의 중요 한 응용 프로그램 중 하나입니다. 이 위해 cholesteric LCs 전기 자극으로 반사 색상을 변경 해야 합니다. 그러나, 대부분 이전 방법론의 활용 한 전기 커플링 적용된 전기 자극 및 호스트 액정 분자 사이 높은 전압을 필요로 40 V24,,2526,27 ,28. 전기 반응 키 랄도 펀트의 사용에 대 한 단지 몇 가지 예제29,30 우리의 이전 작품31을 또한 낮은 응답 속도와 높은 전압을 요구 한다을 포함 하 여 있다. 이러한 이전 작품, 우리의 FcD의 성능 고려-특히 빠른 컬러 변조 속도 대 한도 핑된 cholesteric 액정 장치 (0.4 s)와 낮은 동작 전압 (1.5 V), 크게 할 수 있는 획기적인 업적 이다 다음 세대 반사 디스플레이의 개발에 기여 한다. 이 상세한 프로토콜에서 제조 프로세스 및 프로토 타입 cholesteric 액정 디스플레이 소자의 동작 절차 설명합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
ITO 전극 (그림 1C) 상단에 1.5 V의 응용 프로그램, 시 FcD FcD+를 생성 하는 산화 반응을 겪 습. 헬리컬 트위스트 권력의 FcD+ (101 µ m-1, 그림 1B)은 Fc…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리 감사 RIKEN 센터에서 박사 스 케 마 긴급 문제 과학에 대 한 가치 있는 토론. 이 작품의 일부 고급 특성화 나노기술 플랫폼 도쿄 대학에서 실시, 지원 교육, 문화, 스포츠, 과학 및 기술 (MEXT), 일본. 이 작품 재정적으로 의해 지원 되었다 JSP 특정 한 과학 연구 (S) (18 H 05260) “혁신적인 기능성 소재 기반 다중 스케일 계면 분자 과학”에 T.A. Y.I. 도전 위한 JSP 특정에 대 한 감사에 대 한 탐색적 연구 (16 K 14062)입니다. 스는 JSP 젊은 과학자 교제 감사합니다.
Materials
| 1-Ethyl-3-methylimidazolium Trifluoromethanesulfonate, 98% | TCI | E0494 | |
| 4-Cyano-4'-pentyloxybiphenyl, 98% | TCI | C1551 | |
| Diamond tipped glass cutter | AS ONE | 6-539-05 | |
| Dichloromethane, 99.5% | KANTO CHEMICAL | 10158-2B | HPLC grade |
| Differential Scanning Calorimeter | METTLER TOLEDO | DSC 1 | |
| Digital microscope | KEYENCE | VHX-5000 | |
| Extran MA01 | Merck | 107555 | |
| Fully ITO-coated glass plate | Costum order, Resistance: ~30Ω | ||
| Glass beads | Thermo Fisher Scientific | 9005 | 5 ± 0.3 μm in diameter |
| Hot stage | INSTEC | mK1000 | |
| ITO-patterned glass plate | Costum order, Resistance: ~30Ω | ||
| Oil rotary vacuum pump | SATO VAC | TSW-150 | Pressure: ~5 Pa |
| Optical adhesive | Noland | NOA81 | |
| Poly(3,4-ethylenedioxythiophene), bis-poly(ethyleneglycol), lauryl terminated | Sigma Aldrich | 687316 | 0.7 wt% (dispersion in nitromethane) |
| Potentiostat | TOHO TECHNICAL RESEARCH | PS-08 | |
| Rubbing machine | EHC | MRJ-100S | |
| Spectrophotometer | JASCO | V-670 UV/VIS/NIR | |
| Spin coater | MIKASA | 1H-D7 | |
| Ultrapure water | Merck | Milli-Q Integral 3 | |
| Ultrasonic bath | AS ONE | ASU-2 | Power: 40 W |
| Ultrasonic soldering | KURODA TECHNO | SUNBONDER USM-IV | |
| UV lamp | AS ONE | SLUV-4 | Power: 4 W |
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