一种高分辨率的磁性液晶显示板及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高分辨率的磁性液晶显示板及其制备方法，属于液晶显示板技术领域。该显示板包括磁板、磁擦和磁笔，磁板由面板、网格、底板以及磁性纳米粒子分散液晶组成。当磁笔在磁板上移动时，磁笔相邻处网格内填充的磁粉将由底板吸到面板，在面板上显示出黑白分明的文字或图形；而当用磁擦在面板背面移动时，磁擦相邻处网格内填充的磁粉将由面板吸到底板，面板显示的文字或图形则消失。该显示板制备简单、使用方便，且无毒无污染无粉尘，可反复用于各种需要书写场合，特别是可以用于学校教学黑板，从而解决师生教学过程中长期吸入有害性粉尘的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及液晶显示板
，特别是指一种高分辨率的磁性液晶显示板及其制备方法。
技术介绍
众所周知，液晶显示器具有辐射小、功耗小、重量轻、体积薄等优点。经过数十年的发展，液晶显示技术在稳定性、分辨率、对比度、驱动电压、视角以及响应时间等性能指标上已经得到了迅速的提高。液晶显示器的市场规模也迅速扩大，而广泛应用在显示器、平板电视、手机和移动式电子产品等各个领域。然而随着节能环保的需要，既环保又无能耗的显示器件受到越来越多的广泛关注。比如电子纸张(E-paper)像普通纸张那样轻、薄、柔软可以折叠，但可以重复擦写。而且由于电子纸张本身是一种显示屏，它可以储存大量的信息。因而这种电子的书籍可以节省大量用的自然资源、同时减少造纸业和印刷业对环境的污染，这对传统造纸业和印刷业是一种变革。尽管如此，目前常用的液晶显示器以及电子纸张均需要电场驱动，需要配备一定的电源、复杂的电路等配件，制备过程较为复杂而不能广泛的应用，而且也不适用于一些无电源及电路的场所。其实，除了电场驱动显示器件以后，还可以使用其他方式来驱动显示器，比如磁场。用磁性材料来书写文字和图形是人们多年来一直所期望的一种简易记录信息的方法，因为它性能稳定，清洁卫生，易于书写和擦除，可反复使用。而实现这一目的的方法是多种多样的；比如利用磁笔磁力的吸引和排斥，使小的磁棒移动或小的磁球翻转，造成由磁棒或磁球组成的显示板面上出现不同的颜色来书写文字和图形，例如CN01100593.9。或者利用磁性材料的粉末作为象素单元，在磁笔的吸引下集中到板面上，以显示文字和图形。以及细小的磁粉悬浮在不同颜色的液体中，利用磁力使其集中来显示。而与本专利技术同类似的是日本Pilot公司在1978年专利技术的磁性书写板，见日本专利《特开昭53-127032》和美国专利US4143472。该磁性书写板是用两片透明塑料板粘在高约1.5mm的蜂窝状网格的面部和底部，构成一个密封的复合蜂窝板；在蜂窝板的空间充满含有少量磁粉、颜料以及屈服值大于5达因/cm2的胶状液体，该板的特点在于使用了具有触变性的胶液作为背景材料；当黑色磁粉被磁笔吸引到板面时，与白色胶液呈鲜明的对比，而显示出文字和图形。这里要求胶液的屈服值大于5达因/cm2，也就是大于磁粉本身的重力，在磁笔移开后，磁粉能被胶液的表面张力所支撑，保持被吸引后所处的位置，而形成稳定的图像。当施加反向磁场书写板背部时，磁粉被吸到背部，而使面板上的文字和图形消失，恢复成白色。由于此类书写板的主要缺点是胶液对磁力线的约束能力差，书写的笔划发毛，不够连续，笔划相互接近或交叉时相互影响范围大，图像模糊，而缺乏实用价值而仅能作为儿童玩具。而且胶液要求静切力(屈服值)15～80达因/cm2，粘度4～12厘泊，成分较为复杂，调制起来不方便，因而不能适合大面积使用。另一方面，学校教室目前仍然使用黑板和粉笔，作为信息传递载体，尽管许多教室安装了多媒体设备，但是黑板和粉笔的重要地位仍然不可取代。然而教室粉尘污染的主要途径是粉笔造成的，粉笔从其化学成分构成上来讲，主要成份为碳酸钙(石灰石)和硫酸钙(石膏)，少量的氧化钙以及其它少量的金属元素如铁、镉等，即使现在市面上原始粉笔的改进型为无尘粉笔，只不过是在原始粉笔中加入油脂或聚醇类物质作粘合剂，再加入比重较大的原料，使粉笔的比重和体积都增大，不易飞散，但在实际应用中并不明显。以粉笔的化学酸碱度来看属于弱碱性物质，从其物理性质即粉笔在书写和粉笔擦除过程中其主要化学成分，浓度、分散度、比重、形态、硬度、溶解度等来看，在整个教学过程中产生大量粉尘，长时间飘浮在空气中。这些粉尘主要在讲台3m的直径空间内，通过系统动力模拟对此的分析发现，这个空间内工作环境与炼钢炉前工人受粉尘危害的严重程度极为相似，可见我们教室的粉尘污染是十分严重的，这严重影响教师和学生们的身体健康，特别是影响呼吸道健康。另外还危害具有现代特征的现代教具如幻灯机、投影机、电脑以及实验室等重要设备，影响这些设备的性能，使用质量和寿命。同时由于大量使用必然需要开采大量的石灰石、矿和石膏矿，这样会造成环境污染和生态的破坏。虽然教室粉尘污染问题已经引起了广泛的关注，但是行之有效的解决办法还在进一步的论证之中，而取代传统粉笔和黑板的书写显示板急需解决，而且这类显示板需要具备成本低廉、制备简单、书写清晰、环保实用等特点。
技术实现思路
本专利技术的目的为解决教室粉尘污染严重问题，克服现有电子纸张材料消耗能量的缺点，以及提高磁性书写板的实用性等问题，提供一种高分辨率的磁性液晶显示板及其制备方法。该磁性液晶显示板包括磁板、磁擦和磁笔，其中，磁板包括面板、网格和底板，网格位于面板和底板之间，面板和底板四周用密封胶粘结密封，面板和底板组成的空间内充填磁粉纳米粒子分散的液晶。由于磁性液晶显示板的图象质量，主要与磁笔磁力、磁粉的粒度和分散度、背景分散液体、间隔网孔大小以及磁笔移动速度等参数密切相关。因此，设计面板为耐划的透明或者半透明塑料板，厚度在0.1～2.0mm；蜂窝状网格厚度为0.01～2.0mm；底板厚度为0.1～2.0mm。磁笔磁力600～1800高斯，磁笔为永磁铁、电磁铁或磁性橡胶；磁擦磁力1000～3600高斯。液晶为双折射率大于0.1的室温液晶，液晶为向列相液晶、胆甾相液晶、近晶相液晶、蓝相液晶或TGB相液晶中的一种，其中，胆甾相液晶的选择性反射峰位于500～8000nm；液晶粘度为10-200厘泊，液晶中掺杂增白性纳米粒子的掺杂量不大于5wt％。磁粉纳米粒子粒度小于100nm，磁粉纳米粒子的掺杂量为3～15wt％。磁粉纳米粒子经过表面油性修饰，修饰方法为物理吸附或化学修饰。磁粉纳米粒子表面油性修饰所用表面修饰剂具备10个碳原子以上长度的烷基链。制备该磁性液晶显示板的方法，具体步骤如下：(一)制备和表面油性修饰磁粉纳米粒子；磁粉纳米粒子为Fe3O4纳米粒子；1.一步法制备和表面修饰Fe3O4纳米粒子本实验采用改进共沉淀法制备油酸修饰的Fe3O4纳米粒子，具体步骤为：向500mL的三口烧瓶内加入200mL的去离子水，并通入氮气。然后，加入13.0gFeCl3·6H2O和4.3gFeCl2·4H2O，在强搅拌条件下加热至80℃。当温度升至80℃时，迅速的加入14mL氨水，然后以0.5mL/min的速度滴加4mL油酸，滴加之后，在80℃下熟化1h，待冷却至室温后，将制备的四氧化三铁纳米粒子在外加磁场的作用下分别用乙醇和去离子水洗涤三次。最后，在60℃条件下真空干燥12h，得到油酸修饰的Fe3O4纳米粒子。2.二步法制备和表面修饰Fe3O4纳米粒子制备Fe3O4纳米粒子：将一定体积1mol/L的NaOH溶液加入到体积比为6:3:2的环己烷、聚乙二醇辛基苯基醚、正己醇混合溶液中，搅拌得到清亮透明的黄色微乳液。将2mL含有FeCl3·6H2O(0.2mol/L)、FeSO4·7H2O(0.1mol/L)的混合液加到体积比为6:3:2的环己烷、聚乙二醇辛基苯基醚、正己醇混合溶液中，搅拌得到清亮透明的黄绿色微乳液。通过循环水式真空泵，在真空度为0.08MPa时，向上述微乳液体系中滴加适量的氢氧化钠溶液。随着pH的升高，体系中产生大量的黑色沉淀，继续滴加氢氧化钠溶液使反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高分辨率的磁性液晶显示板，其特征在于：包括磁板(1)、磁擦(2)和磁笔(3)，其中，磁板(1)包括面板(11)、网格(12)和底板(13)，网格(12)位于面板(11)和底板(13)之间，面板(11)和底板(13)四周用密封胶粘结密封，面板(11)和底板(13)组成的空间内充填磁粉纳米粒子分散的液晶。

【技术特征摘要】
1.一种高分辨率的磁性液晶显示板，其特征在于：包括磁板(1)、磁擦(2)和磁笔(3)，其中，磁板(1)包括面板(11)、网格(12)和底板(13)，网格(12)位于面板(11)和底板(13)之间，面板(11)和底板(13)四周用密封胶粘结密封，面板(11)和底板(13)组成的空间内充填磁粉纳米粒子分散的液晶。2.根据权利要求1所述的高分辨率的磁性液晶显示板，其特征在于：所述面板(11)为耐划的透明或者半透明塑料板，厚度在0.1～2.0mm；所述网格(12)厚度为0.01～2.0mm；所述底板(13)厚度为0.1～2.0mm。3.根据权利要求1所述的高分辨率的磁性液晶显示板，其特征在于：所述磁笔(3)磁力600～1800高斯，磁笔(3)为永磁铁、电磁铁或磁性橡胶；磁擦(2)磁力1000～3600高斯。4.根据权利要求1所述的高分辨率的磁性液晶显示板，其特征在于：所述液晶为双折射率大于0.1的室温液晶，液晶为向列相液晶、胆甾相液晶、近晶相液晶、蓝相液晶或TGB相液晶中的一种，其中，胆甾相液晶的选择性反射峰位于500～8000nm；液晶粘度为10-...

【专利技术属性】
技术研发人员：何万里，杨洲，张卫锴，王冬，曹晖，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11