硒化镉量子点掺杂液晶材料的全息3D显示屏的制备方法与流程

本发明涉及一种液晶显示屏的制备方法，特别是涉及一种3D显示屏的制备方法，还涉及一直全息介质的制备方法，应用于电致发光显示器件技术领域。

背景技术：

液晶是处在晶态固体和各向同性液体之间的一个中间相。在某一温度范围内，处在液晶相的液晶材料既具有类似于晶体的各向异性，又具有像普通液体的流动性。液晶显示出各向异性，是由于它的细长棒状分子结构，这种结构致使在分子的轴向和垂直于分子轴向的方向上具有不同的物理特性。通过近几年对液晶光折变特性方面的研究进展可以看出，量子点掺入液晶对液晶的非线性有很大的改善，这使得液晶应用于光学信息处理、全息存储等方面有重要的研究意义。同时，由于量子点材料是当前的研究热点，与体材料相比具有独特的量子尺寸效应、表面效应等物理性质。现有的全息3D显示材料衍射效率低，响应时间长，性能不够理想，不能适应新型显示产品产业发展的需要。

硒化镉量子点是准零维的纳米材料，由少量的原子所构成。一般来说，量子点三个维度的尺寸都在纳米级别，外观恰似一极小的点状物，其内部电子在各方向上的运动都受到局限，所以量子限域效应特别显著。科学家已经发明许多不同的方法来制造量子点，并预期这种纳米材料在二十一世纪的纳米电子学上有极大的应用潜力，但目前还未见将硒化镉量子点应用于3D显示屏的记载。

技术实现要素：

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种硒化镉量子点掺杂液晶材料的全息3D显示屏的制备方法，能制备硒化镉量子点掺杂液晶材料，形成全息3D显示介质，即通过按一定比列配置含有量子点的液晶来改变全息3D显示材料的介电常数，以及独特的量子尺寸效应、表面效应等物理性质，能够使全息显示材料的衍射效率得到提高，响应速度变快，最终制备性能良好的全息3D显示屏。

为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：

一种硒化镉量子点掺杂液晶材料的全息3D显示屏的制备方法，包括如下步骤：

(1)硒化镉量子点掺杂液晶材料的制备：

在液晶中掺杂硒化镉量子点制备全息3D显示屏材料时，根据重量百分比计算方法，硒化镉量子点的掺杂重量比例为0.01～10％，液晶总重量为90～99.99％。将量子点加入液晶后形成液晶溶液，将获得的配制好的液晶溶液混合均匀，得到量子点掺杂液晶全息3D显示材料混合液；作为本发明优选的技术方案，所采用硒化镉量子点是由有限数目的原子组成，硒化镉量子点的最大直径尺寸为0.2～900nm，三个维度尺寸均在纳米数量级；作为本发明优选的技术方案，所采用的硒化镉量子点为球形或类球形等的三个维体系，硒化镉量子点中还含有由IIB～ⅥA或IIIA～VA元素组成的半导体材料制成的纳米粒子；作为本发明优选的技术方案，液晶的材料可以为近晶相液晶、胆甾相液晶、向列相液晶；在液晶中掺杂硒化镉量子点，将配制好的液晶溶液混合均匀，使硒化镉量子点溶于液晶并达到饱和状态；

(2)液晶盒的制备：

a.采用带有ITO导电膜的玻璃作为ITO玻璃基片，ITO是一种N型氧化物半导体-氧化铟锡，ITO薄膜即铟锡氧化物半导体透明导电膜，将ITO玻璃基片切割成设定的尺寸，经过清洗、超声、烘烤环节，将ITO玻璃基片进行洁净化处理，将洁净的ITO玻璃基片取出两片，均匀涂上质量百分比浓度不低于0.01-2wt.％的聚乙烯醇有机溶液，在ITO玻璃基片形成聚乙烯醇涂层，再放入烤箱中烘烤，使ITO玻璃基片表面的聚乙烯醇涂层固化；

b.取出烘烤好的两片带有聚乙烯醇涂层的ITO玻璃基片，然后将两片ITO玻璃基片之间垫入聚脂薄膜，并控制两片ITO玻璃基片间间隙厚度，形成具有狭缝腔室结构的液晶盒；优选通过调节聚酯薄膜的厚度来决定液晶盒的厚度；

(3)全息3D显示屏的制备：

ⅰ.采用在所述步骤(1)中制备的全息3D显示材料混合液，取用全息3D显示屏材料混合液的上清液，利用毛细引流方法，将全息3D显示材料混合液的上清液灌入在所述步骤(2)的b步骤中制备的液晶盒的狭缝腔室中，在液晶盒中，使得处在液晶与玻璃界面处的第一层液晶分子按特定的方向整齐排列，得到液晶微单元；

ⅱ.将一系列在所述步骤ⅰ中制备的液晶微单元组合形成硒化镉量子点掺杂液晶全息3D显示屏。

作为本发明优选的技术方案，在全息3D显示屏制备过程中，保持在室温的干燥环境下。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.本发明制备了硒化镉量子点掺入向列液晶而形成全息材料，为全息真3D显示提供载体，本发明制备的全息3D显示屏广泛应用于全息图打印、全息光盘、实时动态全息显示，全息照相，在全息成像技术领域具有显著的应用前景；

2.本发明硒化镉量子点掺杂液晶全息3D显示材料的制备方法，操作流程简单，光路容易实现，为后续实现动态图像刷新奠定基础；

3.本发明制备的硒化镉量子点掺杂液晶全息3D显示材料提高了提高全息3D显示材料的衍射效率和响应时间，为后期做大尺寸、大景深、高分辨率的全息3D显示屏打下了基础。

附图说明

图1为本发明实施例一方法制备的全息3D显示屏应用于二波耦合光路全息3D显示系统的工作原理图。

图2为本发明实施例一方法制备的硒化镉量子点掺杂液晶在电压驱动作用下响应曲线，其中，图2(a)为全息图建立时间曲线，响应时间为50ms～1s,图2(b)为全息图擦出时间曲线，响应时间为50ms～1s。

图3为本发明实施例一方法制备的全息3D显示屏应用于二波耦合光路全息3D显示系统时，在接收屏中读出光衍射斑点图像。

具体实施方式

本发明的优选实施例详述如下：

实施例一：

在本实施例中，参见图1～3，一种硒化镉量子点掺杂液晶材料的全息3D显示屏的制备方法，包括如下步骤：

(1)硒化镉量子点掺杂液晶材料的制备：

在液晶中掺杂硒化镉量子点制备全息3D显示屏材料时，根据重量百分比计算方法，硒化镉量子点的掺杂重量比例为0.01～10％，液晶总重量为90～99.99％。将量子点加入液晶后形成液晶溶液，将获得的配制好的液晶溶液放到超声波振动仪中震荡，充分混合均匀，将量子点更好的融入液晶中，至少静置两天之后，得到量子点掺杂液晶全息3D显示材料混合液；所采用硒化镉量子点是由有限数目的原子组成，硒化镉量子点的直径尺寸为0.2～900nm；所采用的硒化镉量子点为球形的三个维体系，硒化镉量子点中还含有由IIB～ⅥA的元素组成的半导体材料制成的纳米粒子；液晶的材料可以为近晶相液晶、胆甾相液晶、向列相液晶；在液晶中掺杂硒化镉量子点，将配制好的液晶溶液混合均匀，使硒化镉量子点溶于液晶并达到饱和状态；

(2)液晶盒的制备：

a.采用一面带有一层轻薄的ITO导电膜的玻璃作为ITO玻璃基片，用脱脂棉在清水中将ITO玻璃片擦洗干净，随后将小块ITO玻璃依次放在酒精和纯净水中进行超声波震荡30分钟以上，超声结束后，取出玻璃，放入烤箱中烘干，将ITO玻璃基片进行洁净化处理，将洁净的ITO玻璃基片取出两片，均匀涂上一层质量百分比浓度不低于0.01-2wt.％的聚乙烯醇(PVA)有机溶液，在ITO玻璃基片形成聚乙烯醇涂层，再放入烤箱中烘烤干燥，使ITO玻璃基片表面的聚乙烯醇涂层固化，之后将包有擦镜纸的玻璃棒对涂有聚乙烯醇的ITO玻璃进行同方向摩擦1到2次，这样会形成沟槽；

b.取出烘烤好的两片带有聚乙烯醇涂层的ITO玻璃基片，然后将涂有聚乙烯醇的ITO玻璃基片能导电的一面重合，并将两片ITO玻璃基片顺着沟槽方向的两边之间垫入聚脂薄膜，并控制两片ITO玻璃基片间间隙厚，形成具有狭缝腔室结构的液晶盒，垫入聚脂薄膜是为了之后注入材料提供缝隙，将留下合适的缝隙方便将制备好的材料注入其中，这也决定了材料在样品盒中的厚度；

(3)全息3D显示屏的制备：

ⅰ.采用在所述步骤(1)中制备的全息3D显示材料混合液，取用全息3D显示屏材料混合液的上清液，利用毛细引流方法，将全息3D显示材料混合液的上清液顺着沟槽灌入在所述步骤(2)的b步骤中制备的液晶盒的狭缝腔室中，在液晶盒中，由于液晶分子的各向异性特性，它与玻璃表面的张力作用使得处在液晶与玻璃界面处的第一层液晶分子按特定的方向整齐排列，得到液晶微单元；

ⅱ.将一系列在所述步骤ⅰ中制备的液晶微单元组合形成硒化镉量子点掺杂液晶全息3D显示屏。

在本实施例中，在全息3D显示屏制备过程中，保持在温度室温的干燥环境下。

实验测试分析：

将本实施例制备好的液晶微单元放置在室温条件下，在液晶微单元两端施加电压，利用全息原理干涉记录衍射读书中的二波耦合光路测量数据。光路中的物光和参考光来自激光,读出光来自可见光，激光经过分光棱镜分成物光和参考光，物光和参考光一起在通了电压的样品上发生干涉。之后用可见光读取而出现衍射斑点,干涉记录角度为2-4°。

本实施例工作原理图如图1所示，将本实施例制备的全息3D显示屏应用于二波耦合光路全息3D显示系统，主要包括两台一组激光器(1、2)、一组半波片(6、8)、分光棱镜7、一组反光镜(5、9、10、11、12)、样品盒3和接收屏4。二波耦合光路全息3D显示系统即由激光器1作为激光器发出激光，由激光器2作为可见光发出的光，激光经过半波片8后，再经分光棱镜7分成两束激光，所得的两束激光，一束为物光，另一束为参考光，物光再经另一片半波片6，此时与参考光一起照射到液晶微单元中，而来自可见光作为读出光直接照射到液晶微单元中，使三束光需要重合到液晶微单元的同一个点，在接收屏4中就能看读出光所衍射出来的斑点，如图3所示，此时再测量全息图建立时间曲线如图2(a)和全息图擦出时间曲线如图2(b)所示的结果，如图2，

本实施例基于硒化镉量子点掺杂液晶材料的全息3D显示屏的制备。按照一定比例，将硒化镉量子点掺入向列液晶当中，进而形成全息材料，之后在将材料注入两片ITO玻璃中而形成全息3D显示屏。本实施例制备了硒化镉量子点掺入向列液晶而形成全息材料，系统选用物光和参考光来自激光,读出光来自可见光。利用二波耦合的方式测量出材料的动态响应曲线、和衍射效率。

综上所述，本实施例通过在传统的全息显示液晶中掺杂硒化镉量子点制得的一种新材料，并使得该材料在全息显示系统中具有动态刷新特性，提高了衍射效率，缩短了响应时间。本实施例制备的全息显示材料为全息真3D显示提供载体，所制备的全息3D显示屏能广泛应用于全息图打印、全息光盘、实时动态全息显示，全息照相领域。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，一种硒化镉量子点掺杂液晶材料的全息3D显示屏的制备方法，包括如下步骤：

(1)硒化镉量子点掺杂液晶材料的制备：

在液晶中掺杂硒化镉量子点制备全息3D显示屏材料时，根据重量百分比计算方法，硒化镉量子点的掺杂重量比例为0.01～10％，液晶总重量为90～99.99％。将量子点加入液晶后形成液晶溶液，将获得的配制好的液晶溶液放到振荡器中震荡，充分混合均匀，至少静置一天之后，得到量子点掺杂液晶全息3D显示材料混合液；所采用硒化镉量子点是由有限数目的原子组成，硒化镉量子点的直径尺寸为0.2～900nm；所采用的硒化镉量子点为球形或棒状等的三个维体系，硒化镉量子点中还含有由IIIA～VA的元素组成的半导体材料制成的纳米粒子；液晶的材料可以为近晶相液晶、胆甾相液晶、向列相液晶；在液晶中掺杂硒化镉量子点，将配制好的液晶溶液混合均匀，使硒化镉量子点溶于液晶并达到饱和状态；

(2)液晶盒的制备：

a.本步骤与实施例一相同；

b.本步骤与实施例一相同；

(3)全息3D显示屏的制备：

ⅰ.本步骤与实施例一相同；

ⅱ.本步骤与实施例一相同。

在本实施例中，在全息3D显示屏制备过程中，保持在室温的干燥环境下。

实验测试分析：

将本实施例制备好的样品盒放置在室温条件下，在样品两端施加电压，利用全息原理中的二波耦合光路测量数据。光路中的物光和参考光来自激光,读出光来自可见光，激光经过分光棱镜分成物光和参考光，物光和参考光一起在通了电压的样品上发生干涉。之后用可见光读取而出现衍射斑点。

本实施例通过在传统的全息显示液晶中掺杂硒化镉量子点制得的一种新材料，并使得该材料在全息显示系统中具有动态刷新特性，提高了衍射效率，缩短了响应时间。本实施例制备的全息显示材料为全息真3D显示提供载体，所制备的全息3D显示屏能广泛应用于全息图打印、全息光盘、实时动态全息显示，全息照相领域。

实施例三：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，

7.根据权利要求1或2所述硒化镉量子点掺杂液晶材料的全息3D显示屏的制备方法，其特征在于：在所述步骤(2)的b步骤中，通过调节聚酯薄膜的厚度来决定液晶盒的厚度。在所述步骤(2)的b步骤中，取出烘烤好的两片带有聚乙烯醇涂层的ITO玻璃基片，然后将两片ITO玻璃基片之间垫入聚脂薄膜，并控制两片ITO玻璃基片间间隙厚度，形成具有狭缝腔室结构的液晶盒。

实验测试分析：

将本实施例制备好的样品盒放置在室温条件下，在样品两端施加电压，利用全息原理中的二波耦合光路测量数据。光路中的物光和参考光来自激光,读出光来自可见光，激光经过分光棱镜分成物光和参考光，物光和参考光一起在通了电压的样品上发生干涉。之后用可见光读取而出现衍射斑点。。

本实施例通过在传统的全息显示液晶中掺杂硒化镉量子点制得的一种新材料，并使得该材料在全息显示系统中具有动态刷新特性，提高了衍射效率，缩短了响应时间。本实施例制备的全息显示材料为全息真3D显示提供载体，所制备的全息3D显示屏能广泛应用于全息图打印、全息光盘、实时动态全息显示，全息照相领域。

上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离硒化镉量子点掺杂液晶材料的全息3D显示屏的制备方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。