氧化亚铜纳米粒子增强液晶的电光性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种Cu2O纳米粒子增强液晶的电光性能的方法，属于液晶显示技术领域。本发明专利技术分别将Cu2O纳米介孔球及同尺寸的Cu2O纳米球以质量分数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，分别将Cu2O MPS及同尺寸的Cu2O NS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。通过制备的液晶池对其进行电光性能测试。本发明专利技术通过在液晶中掺杂少量的Cu2O纳米材料可实现对胆甾相液晶和向列相液晶驱动电压的大幅度降低，介孔球的降幅比纳米球的要大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及液晶显示
，特别是液晶的电光性能。具体地说，是指一种采用Cu2O纳米粒子增强液晶的电光性能的方法。通过向液晶(向列相及胆甾相)中掺杂Cu2O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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术通过表面活性剂定向自组装法(SDSA)合成了短程有序的Cu2O纳米介孔球(Cu2OMPS)，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。本专利技术提供的Cu2O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：第一步，Cu2O纳米介孔球(Cu2OMPS)和Cu2O纳米球(Cu2ONS)的制备。第二步，分别将Cu2O纳米介孔球(Cu2OMPS)及同尺寸的Cu2O纳米球(Cu2ONS)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。分别将Cu2OMPS及同尺寸的Cu2ONS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。第三步，液晶池的制备。第四步，电光性能测试。本专利技术的优点在于：(1)掺杂少量的Cu2O纳米材料(包括Cu2O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Cu2O纳米介孔球的降幅比掺杂Cu2O纳米球的降幅要大，掺杂纳米介孔球前后，胆甾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％。(2)掺杂少量的Cu2O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％。附图说明图1A为Cu2O纳米球(Cu2ONS)的SEM电镜图。图1B和1C为Cu2O纳米球(Cu2ONS)的TEM电镜图。图1D为图1C中方块区域的HRTEM图像。图1E为Cu2O介孔球(Cu2OMPS)的SEM电镜图，插图为一个Cu2OMPS球的SEM图。图1F与图1G为Cu2O介孔球(Cu2OMPS)的TEM电镜图。图1H为图1G中方块区域的HRTEM图像。图2为掺杂Cu2ONS和Cu2OMPS的N*-LCs的电光性能示意图；其中，A为掺杂Cu2ONS的N*-LCs的透过率随电压变化曲线；B为掺杂Cu2ONS的N*-LCs的第一阈值电压Vth1与浓度的关系曲线，插入部分分别为C0与C5，C0与CC5的Vth1对比图；C为掺杂Cu2ONS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Cu2OMPS的N*-LCs的透过率随电压变化曲线；E为掺杂Cu2OMPS的N*-LCs的第一阈值电压Vth1与浓度的关系曲线，插入部分分别为C0与C5，C0与CC5的Vth1对比图；F为掺杂Cu2OMPS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。图3为实施例中掺杂Cu2OMPS的N*-LCs初始态的平面织构图。图4为实施例中掺杂Cu2ONS的N*-LCs初始态的平面织构图。图5为实施例中掺杂Cu2OMPS的N*-LCs在电场诱导下的焦锥态织构图。图6为实施例中掺杂Cu2ONS的N*-LCs在电场诱导下的焦锥态织构图。图7为掺杂Cu2ONPs的向列相液晶5CB的电光性能示意图，其中，(7A)(7B)分别为掺杂Cu2OMPS及Cu2ONS的5CB的透过率随电压变化曲线；(C)(D)分别为掺杂Cu2OMPS及Cu2ONS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Cu2OMPS及Cu2ONS的5CB的对比度随掺杂浓度的变化曲线；(F)为掺杂Cu2OMPS及Cu2ONS的5CB的开态响应时间ton，关态响应时间toff，总响应时间ttotal随掺杂浓度的变化曲线。图8为掺杂Cu2ONPs(Cu2O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Cu2OMPS为例，说明其对胆甾相液晶电光性能的作用机理。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之内。本专利技术的目的是在液晶(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。本专利技术提供的Cu2O纳米粒子增强液晶的电光性能的方法，具体步骤为：第一步，Cu2O纳米介孔球(Cu2OMPS)和Cu2O纳米球(Cu2ONS)的制备：1.Cu2OMPS的合成；在100mL的圆底烧瓶中加入CuCl2溶液(2.0mL,0.20M)和NH3·H2O(0.30mL,14.0M)，反应生成深蓝色溶液。随后将PluronicP123(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(30.0mL,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(5.0mL,0.60M)逐滴地加入上述的蓝色溶液中。以上实验均在18℃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，本文档来自技高网...

【技术保护点】
Cu2O纳米粒子增强液晶的电光性能的方法，其特征在于：具体通过如下步骤实现：第一步，Cu2O纳米介孔球和Cu2O纳米球的制备；第二步，分别将Cu2O纳米介孔球及同尺寸的Cu2O纳米球以质量分数0.10％～0.50％掺杂进胆甾相液晶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；分别将Cu2O纳米介孔球及同尺寸的Cu2O纳米球以质量分数0.001％～0.200％掺杂进向列相液晶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；第三步，液晶池的制备；第四步，电光性能测试。

【技术特征摘要】
1.Cu2O纳米粒子增强液晶的电光性能的方法，其特征在于：
具体通过如下步骤实现：
第一步，Cu2O纳米介孔球和Cu2O纳米球的制备；
第二步，分别将Cu2O纳米介孔球及同尺寸的Cu2O纳米球以质量分数0.10％～0.50％掺
杂进胆甾相液晶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；
分别将Cu2O纳米介孔球及同尺寸的Cu2O纳米球以质量分数0.001％～0.200％掺杂进向
列相液晶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；
第三步，液晶池的制备；
第四步，电光性能测试。
2.根据权利要求1所述的Cu2O纳米粒子增强液晶的电光性能的方法，其特征在于：所述
的Cu2O纳米介孔球和Cu2O纳米球的合成过程为：
在100mL的圆底烧瓶中加入CuCl2溶液和NH3·H2O，反应生成深蓝色溶液；随后将聚环氧
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逐滴地加入上述的蓝
色溶液中；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4.0mL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，最后在60℃的烘箱中干燥5小
时；制备得到平均直径250nm的Cu2O纳米介孔球，表面孔径大小平均为8nm；
将上述Cu2O纳米介孔球的合成过程中的氯化铜换为醋酸铜并维持其他条件不变，制备
得到Cu2O纳米球，纳米球尺寸平均为250nm。
3.根据权利要求1所述的Cu2O纳米粒子增强液晶的电光性能的方法，其特征在于：所述
的液晶池的制备包括如下步骤：
(1)ITO玻璃基板的清洗；
(2)ITO玻璃基板的表面处理；
将ITO玻璃片的导电面朝上放在匀胶机的转台上，用滴管将聚乙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭林，赵东宇，商旸，许丽红，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11