氧化亚铜纳米粒子增强液晶的电光性能的方法_2

文档序号:9858722阅读:来源:国知局
机聚合物,最后在60°C的烘箱中干燥5小时。制备得到Cu 20 MPS, 其电镜图如图1E-1H所示,Cu20纳米介孔球平均直径250nm,表面孔径大小平均为8nm。另外 Cu20 MPS表面有许多Cu活性点,使介孔球有很大的表面缺陷。
[0032] 2.CU20 NS的合成;
[0033]将上述Cu20 MPS的合成过程中的氯化铜换为醋酸铜并维持其他条件不变。加入抗 坏血酸溶液AA后,反应体系颜色由蓝色变为浅蓝色再到无色透明最后直接变为黄色,而没 有经历白色浑浊过程。所得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机聚合物,最后在60°C的烘箱中干燥5小时。制备得到Cu 20 NS,其电镜 图如图1A-1D所示,纳米球尺寸平均为250nm。
[0034]第二步,纳米材料与液晶复合物的制备:
[0035] 将250nm的Cu20纳米介孔球(Cu20 MPS)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,称为复合物A。
[0036] 将250nm的Cu20纳米球(Cu20 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,称为复合物B。
[0037] 将250nm的Cu20 MPS以质量分数0.001%~0.200%掺杂进向列相液晶508中形成 纳米材料与液晶复合物,称为复合物C。
[0038] 将250_的&120纳米球(〇120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,称为复合物D。
[0039]第三步,液晶池的制备:
[0040] 1.IT0玻璃基板的清洗;
[0041]本发明采用的清洗方法如下:将氧化铟锡(ΙΤ0)导电玻璃片(2X3cm2)先超声清洗 去表面油脂(超声过程中可以加入洗洁精),用自来水冲洗干净后,然后用质量百分比浓度 为7.0 %的氢氧化钠溶液浸泡,再用去离子水与无水乙醇超声、冲洗干净,干燥防尘存放备 用。
[0042] 2. ΙΤ0玻璃基板的表面处理;
[0043]本发明中使用的取向材料是质量百分比浓度为3.0 %的PVA(聚乙烯醇)水溶液。 PVA水溶液的配制方法是将0.3g PVA固体颗粒加入100mL去离子水中,缓慢加热煮沸,至其 全部溶解后得到浓度是3.0 %的PVA水溶液。
[0044] 将ΙΤ0玻璃片的导电面朝上放在KW-4A型台式匀胶机的转台上,用滴管将PVA溶液 滴在玻璃片的ΙΤ0导电面上,先以300r/min的速度转9s,目的是控制取向层的厚度,使PVA取 向剂均匀分布;再以3000r/min旋转30s,使取向层中的多余水分挥发,进一步固化取向层。 然后在353.0K温度下烘烤30min,进一步烘干水分,彻底固化取向层。最后用绒布对涂覆有 PVA取向层的一面进行3次定向摩擦,即获得经过取向处理的ΙΤ0玻璃基板。
[0045] 3.液晶池的组装;
[0046]在洁净台上,取两片经过表面处理的ΙΤ0玻璃基板,导电面相对、上下反平行(或正 交)(因为两个ΙΤ0玻璃基板的导电面均进行了定向摩擦处理,因此这里要求两片ΙΤ0玻璃基 板的导电面上的摩擦方向反向平行或正交)搭在一起,中间用两片聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)薄膜作为间隔垫(厚度约为12μπι)控制液晶层厚度,然后用胶封边框,留出液晶灌注 口;得到反平行(或ΤΝ,即扭曲向列相)型液晶池,用于胆甾相(或向列相)液晶电光性能的研 究。液晶池的组装必须严格控制ΙΤ0玻璃基板的洁净度和厚度。所述的液晶池的厚度为12μ m〇
[0047] 4.灌注实验样品;
[0048] 把第二步中制备的复合物A~D分别涂在四个液晶池的灌注口处,由于毛细作用和 压力差,复合物A~D将由此处分别被均匀吸入各自的液晶池。最后封住灌注口。所述的液晶 池,复合物A和复合物B是胆留相体系,对应的液晶池均为反平行液晶池,复合物C和复合物D 为向列相体系,对应的液晶池均为TN型液晶池。
[0049] 第四步,电光性能测试:
[0050] 本发明利用液晶器件综合参数测试仪对上述液晶池进行电光性能测试。
[0051] 实施例中掺杂配比如表1中所示,掺杂Cu20 MPS的液晶复合物A的实施例,分别记 为CC〇-CC5,掺杂Cu20 NS的液晶复合物B的实施例,分别记为实施例C〇-C5,其中,CCo和Co表示 的是没有进行掺杂的胆留相液晶。
[0052]表1复合物A和复合物B的掺杂配比
[0053]
[0054] 如图2中A~F所示,掺杂Cu2〇 MPS和Cu2〇 NS后分别得到的复合物A和复合物B,在胆 甾相液晶中掺杂Cu20 MPS和Cu20 NS后,液晶电光性能得到明显改善,掺杂Cu20 MPS的改善 效果更加明显。纳米粒子(包括Cu20 MPS和Cu20 NS)使液晶中产生缺陷,使液晶的初始透过 率下降,同时,纳米粒子的存在降低了胆留相液晶处于平面织构的稳定性(如图3及图4所 示),使得体系(包括复合物A和复合物B)从初始态向焦锥织构(如图5及图6所示)转变的阈 值电压V thl随着掺杂浓度的增加而下降,其中实施例0:5的第一阈值电压VthJ#幅最大,相对 于掺杂前的阈值电压下降幅度达到75.16%。〇! 20纳米介孔球和纳米球独特的结构及物理 化学性质增强了液晶的介电各向异性Α ε,使得体系从焦锥织构向场致向列相织构转变的 第二阈值电压Vth2和饱和电压Vsat都随掺杂浓度的增大而降低,其降幅最大分别为71.56% (V th2)、64.73 % (Vsat)。同时,由于手性向列相液晶也是向列相液晶的一种,液晶从焦锥织构 到场致向列相的转变可以认为是向列相液晶在电场作用下的转变,因此本发明将上述纳米 粒子掺杂进向列相液晶中对上述实验进行了验证。
[0055]表2中的实施例为复合物C和复合物D的掺杂配比。其中,掺杂Cu20 MPS的液晶复合 物C,实施例编号记为DD〇-DD6,掺杂Cu20 NS的液晶复合物D,实施例编号记为D〇-D6。
[0056]表2复合物C和复合物D的掺杂配比
[0057]
[0058]图7中A~F所出示的是掺杂Cu20 MPS和Cu20 NS后向列相液晶的电光性能变化示意 图,其中,图7中图A及图B分别为掺杂Cu20 MPS及Cu20 NS的5CB的光透过率随电压变化曲线, 在施加5V电压后,向列相液晶的电光性能得到明显改善。图7中图C和图D分别为掺杂Cu 20 MPS及C112O 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;掺杂O.lOOwt% C112O MPS后Vth与饱和电压Vsat分别下降了21.30%与22.91%,对比度明显增大(如图7中图E 所示),同时响应速度加快,如图沖图F所示,图F中,t〇n表示开态响应时间,t〇ff表示关态响 应时间,t tcltal表示总响应时间,是的加和。所述的阈值电压Vth是指向列相液晶在电 场作用下,由扭曲型排布转变为垂直于基板排布的转变电压。向列相液晶的电光测试,使用 的是TN型液晶池,外加电压为0V时,液晶在液晶池内排布为扭曲型,在外加电场作用下,会 最终转变为垂直于液晶池基板型。向列相液晶在外加电场作用下,透过率逐渐降低。当透过 率下降到90%时的外加电压定义为阈值电压V th;透过率下降到10%时的外加电压定义为饱 和电压Vsat。
[0059]依据体系从焦锥织构向场致向列相织构转变的阈值电压Vth2的公式可知:
[0060]
[0061] 其中,P为螺距,K22为扭曲弹性常数,ε〇为真空介电常数,^是胆甾相液晶的母体向 列相液晶的介电各向异性常数。
[0062] 结合图8中Α
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