氧化亚铜纳米粒子增强液晶的电光性能的方法

文档序号:9858722阅读:806来源:国知局
氧化亚铜纳米粒子增强液晶的电光性能的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及液晶显示技术领域,特别是液晶的电光性能。具体地说,是指一种采用 CU20纳米粒子增强液晶的电光性能的方法。通过向液晶(向列相及胆留相)中掺杂CU20纳米 粒子,极大地增强了液晶的电光性能,降低了液晶显示的驱动电压及响应时间等,解决了液 晶显示器驱动电压较高的技术问题。
【背景技术】
[0002] 向列相液晶(LCs)由于具有高对比度、低驱动电压等特点,至今在液晶显示领域占 有非常重要的地位。胆甾相液晶(N*_LCs)因其独特的性质已经被广泛应用于液晶显示行 业。然而,LCD行业的快速发展对LC材料提出了新的要求。但是,液晶的合成不仅费时,而且 成本高。因此,掺杂纳米材料改善液晶性能是最简便而高效的方法。液晶被认为具有很好的 兼容性,因此掺杂纳米材料后,不仅不会破坏液晶母体的结构,而且还会产生一些新的性 质,例如:掺杂金属纳米粒子(Au)会影响局域表面等离子体共振,增强电光响应。还有掺杂 一些其他的纳米粒子增强电光响应。但是,P型半导体材料的介孔结构对液晶电光性能的研 究较少。而且,目前,纳米材料对液晶电光性能的研究主要集中于向列相,同时系统研究对 向列相及胆甾相电光性能影响的较少。

【发明内容】

[0003] 本发明通过表面活性剂定向自组装法(SDSA)合成了短程有序的Cu20纳米介孔球 (Cu20 MPS),并分别将其掺杂进手性胆甾相液晶及向列相液晶中,极大地改善了液晶的电 光性能,降低了液晶的阈值电压与饱和电压(降幅可达70%),提高了对比度,大大缩短了响 应时间。
[0004] 本发明提供的Cu20纳米粒子增强液晶的电光性能的方法,具体通过如下步骤实 现:
[0005] 第一步,CU20纳米介孔球(Cu2〇 MPS)和CU20纳米球(Cu2〇 NS)的制备。
[0006] 第二步,分别将Cu2〇纳米介孔球(Cu2〇 MPS)及同尺寸的Cu2〇纳米球(Cu2〇 NS)以质 量分数0.10 %~0.50 %掺杂进胆甾相液晶N*-LCs中形成纳米材料与液晶复合物,分别称为 复合物A和复合物B。
[0007] 分别将〇12〇1?3及同尺寸的〇12〇吧以质量分数0.001%~0.200%掺杂进向列相 液晶5CB中形成纳米材料与液晶复合物,分别称为复合物C和复合物D。
[0008] 第三步,液晶池的制备。
[0009] 第四步,电光性能测试。
[0010] 本发明的优点在于:
[0011] (1)掺杂少量的Cu20纳米材料(包括Cu20纳米介孔球和纳米球),便可实现对胆甾相 液晶驱动电压的大幅度降低(降幅可达70%)。其中掺杂Cu 20纳米介孔球的降幅比掺杂Cu20 纳米球的降幅要大,掺杂纳米介孔球前后,胆留相液晶的第一阈值电压降幅最大可达 75.16%,第二阈值电压降幅达71.56%,饱和电压最大降幅达64.73%,而纳米球对胆甾相 液晶的驱动电压降幅为64.84 %~36.95 %。
[0012] ⑵掺杂少量的Cu20纳米材料,便可实现对向列相液晶驱动电压的大幅度降低,其 中介孔球MPS的降幅比纳米球NS的要大,阈值电压与饱和电压最大降幅分别为21.30 %和 36.10 %,而掺杂纳米球后,5CB的阈值电压及饱和电压分别下降21.30 %和22.46 %。
【附图说明】
[0013] 图1A为Cu20纳米球(Cu20 NS)的SEM电镜图。
[0014] 图1B和1C为Cu2〇纳米球(Cu2〇 NS)的TEM电镜图。
[0015] 图1D为图1C中方块区域的HRTEM图像。
[0016] 图1E为Cu2〇介孔球(Cu2〇 MPS)的SEM电镜图,插图为一个Cu2〇 MPS球的SEM图。
[0017] 图1F与图1G为Cu20介孔球(Cu20 MPS)的TEM电镜图。
[0018] 图1H为图1G中方块区域的HRTEM图像。
[0019] 图2为掺杂Cu20 NS和Cu20 MPS的N*-LCs的电光性能示意图;其中,A为掺杂Cu20 NS 的N*-LCs的透过率随电压变化曲线;B为掺杂Cu20 NS的N*-LCs的第一阈值电压Vthi与浓度 的关系曲线,插入部分分别为Co与C5,Co与0: 5的¥侃对比图;C为掺杂Cu20 NS的N*-LCs的第二 阈值电压Vth2与饱和电压Vsat随掺杂浓度的变化曲线;D为掺杂Cu 20 MPS的N*-LCs的透过率 随电压变化曲线;E为掺杂Cu20 MPS的N*-LCs的第一阈值电压Vthl与浓度的关系曲线,插入 部分分别为Co与C5,C〇与CC^Vthi对比图;F为掺杂Cu 20 MPS的N*-LCs的第二阈值电压Vth2与 饱和电压Vsat随掺杂浓度的变化曲线。
[0020] 图3为实施例中掺杂Cu20 MPS的N*-LCs初始态的平面织构图。
[0021]图4为实施例中掺杂Cu20 NS的N*-LCs初始态的平面织构图。
[0022]图5为实施例中掺杂Cu20 MPS的N*-LCs在电场诱导下的焦锥态织构图。
[0023]图6为实施例中掺杂Cu20 NS的N*-LCs在电场诱导下的焦锥态织构图。
[0024]图7为掺杂Cu20 NPs的向列相液晶5CB的电光性能示意图,其中,(7A)(7B)分别为 掺杂Cu20 MPS及Cu20 NS的5CB的透过率随电压变化曲线;(C)(D)分别为掺杂Cu20 MPS及 Cu20 NS的5CB的阈值电压Vth与饱和电压Vsat随掺杂浓度的变化曲线;(E)为掺杂Cu20 MPS 及Cu20 NS的5CB的对比度随掺杂浓度的变化曲线;(F)为掺杂Cu20 MPS及Cu20 NS的5CB的开 态响应时间t〇n,关态响应时间toff,总响应时间ttcrtal随掺杂浓度的变化曲线。
[0025]图8为掺杂Cu20 NPs(Cu20纳米颗粒)后电光性能增强的机理图,其中,(A)为偶极作 用;(B)为有效电场增强作用;(C)为吸附作用;(D)以Cu20 MPS为例,说明其对胆甾相液晶电 光性能的作用机理。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明,但并不因此将本发明限制在所述的 实施例范围之内。
[0027] 本发明的目的是在液晶(包括胆甾相液晶和向列相液晶)中掺杂纳米粒子(包括氧 化亚铜纳米介孔球和纳米球)制备液晶显示模式液晶池,提升液晶电光性能,该方法工艺简 单、避免高温过程。
[0028] 本发明提供的Cu20纳米粒子增强液晶的电光性能的方法,具体步骤为:
[0029] 第一步,Cu20纳米介孔球(Cu20 MPS)和Cu20纳米球(Cu20 NS)的制备:
[0030] l.Cu2〇 MPS的合成;
[0031] 在lOOmL的圆底烧瓶中加入CuCl2溶液(2.0mL,0.20M)和NH3 · H20(0.30mL,14.0M), 反应生成深蓝色溶液。随后将Pluronic P123(聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段 共聚物)的水溶液(30.0 mL,0.20M)加入到上述深蓝色溶液中,此刻烧瓶内溶液颜色被稀释 为蓝色。在持续搅拌0.5小时后,将抗坏血酸溶液AA(5. OmL,0.60M)逐滴地加入上述的蓝色 溶液中。以上实验均在18°C下进行。随着抗坏血酸溶液AA的注入,溶液颜色从蓝色逐渐变为 浅蓝色,然后变为无色透明溶液;当继续加入到4.OmL时,无色透明溶液内产生了白色浑浊, 从加完抗坏血酸溶液AA起反应40分钟内反应溶液仍然是白色浑浊,在随后的5分钟内才慢 慢地转变为鲜黄色浑浊。所得鲜黄色沉淀物通过离心法收集,之后用无水乙醇洗涤五次,以 除去残余的无机离子和有
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