CN115167047A - 一种扭曲向列相液晶盒、显示装置及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本说明书一个或多个实施例公开了一种扭曲向列相液晶盒、显示装置及制备方法，该方案中扭曲向列相液晶盒，包括：第一基板、和所述第一基板相对设置的第二基板，位于所述第一基板和所述第二基板之间的封框胶，以及填充在所述第一基板和所述第二基板之间且由所述封框胶围合而成区域的液晶层；其中，所述液晶层中向列相液晶掺杂有特定浓度的由油酸包裹的复合γ‑Fe2O3纳米粒子。通过γ‑Fe2O3纳米粒子掺杂在液晶中以改善提高TN‑LCD的电光特性。
Description
技术领域
本文件涉及光电技术领域，尤其涉及一种扭曲向列相液晶盒、显示装置及制备方法。
背景技术
液晶显示产品的电光特性是一个重要的技术指标，直接影响显示的透过率、对比度、驱动等问题。当光透过屏内部件(为了满足视角等光学指标要求而设计的部件)出射时，光强会大大衰弱。液晶显示器通常会用高功率的背光源来弥补低透过率这一缺陷，这也造成了能耗高、不环保的问题。为了提高液晶显示器的对比度，最有效的方法是降低暗态的透过率，采用光学补偿膜，但亮态透过率亦随之变小，光的利用率降低。
目前，解决液晶显示器低透过率问题的技术有：高透过率智能液晶调光膜制作技术，采用共面转换显示模式，开发高透过率彩膜材料，开发高透过率液晶材料等。但这些方案所需研发及生产成本较高，不符合中低端显示领域扭曲向列相液晶显示器TN-LCD的生产和市场需求。
因此，亟需找到一种新的提高TN-LCD电光特性的方案。
发明内容
本说明书一个或多个实施例的目的是提供一种扭曲向列相液晶盒、显示装置及制备方法，以通过γ-Fe2O3纳米粒子掺杂在液晶中以改善提高TN-LCD的电光特性。
为解决上述技术问题，本说明书一个或多个实施例是这样实现的：
第一方面，提出了一种扭曲向列相液晶盒，包括：第一基板、和所述第一基板相对设置的第二基板，位于所述第一基板和所述第二基板之间的封框胶，以及填充在所述第一基板和所述第二基板之间且由所述封框胶围合而成区域的液晶层；其中，所述液晶层中向列相液晶掺杂有特定浓度的由油酸包裹的复合γ-Fe2O3纳米粒子。
可选地，所述液晶层中向列相液晶掺杂γ-Fe2O3纳米粒子的浓度范围为：0.0150wt％-0.1540wt％，0.2400wt％。
可选地，所述液晶层中向列相液晶掺杂γ-Fe2O3纳米粒子的最佳浓度为：0.0304wt％。
可选地，所述复合γ-Fe2O3纳米粒子的直径大小为12nm，其中，纳米粒子磁芯的平均直径为10nm，包裹油酸的平均厚度为2nm。
第二方面，提出了一种扭曲向列相液晶显示装置，包括所述的扭曲向列相液晶盒。
第三方面，提出了一种制作所述的扭曲向列相液晶盒的方法，包括：
用油酸包裹γ-Fe2O3纳米粒子，并在室温下超声处理30分钟，复合后纳米粒子的直径大小为12nm，其中，纳米粒子磁芯的平均直径为10nm，包裹油酸的平均厚度为2nm；
制备油酸包裹的正己烷基磁性液体掺杂液：将少量复合γ-Fe2O3纳米粒子混合到具有挥发性的正己烷中，超声处理40分钟，并将混合物在5000转/分的条件下离心30分钟，获得稳定的正己烷基磁性液体；
制备复合γ-Fe2O3纳米粒子与液晶材料的混合液：取等体积正己烷与预掺杂液晶混合，超声处理使两种液体混合均匀，再混入少量已制备的正己烷基磁性液体，将温度加热到预掺杂的负性液晶清亮点温度以上10℃左右，使用振荡摇床处理，待正己烷全部挥发，得到掺杂有0.0304wt％浓度的由油酸包裹的复合γ-Fe2O3的液晶混合物；
将得到的掺杂有复合γ-Fe2O3纳米粒子的液晶混合物灌入4μm厚扭曲向列相液晶盒中，并涂覆封框胶，经紫外光固化后得到扭曲向列相液晶盒。
由以上本说明书一个或多个实施例提供的技术方案可见，该方案中扭曲向列相液晶盒，包括：第一基板、和所述第一基板相对设置的第二基板，位于所述第一基板和所述第二基板之间的封框胶，以及填充在所述第一基板和所述第二基板之间且由所述封框胶围合而成区域的液晶层；其中，所述液晶层中向列相液晶掺杂有特定浓度的由油酸包裹的复合γ-Fe2O3纳米粒子。通过γ-Fe2O3纳米粒子掺杂在液晶中以改善提高TN-LCD的电光特性，尤其是在掺杂浓度为0.0304wt％时，向列相液晶盒的透过率较高。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对一个或多个实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本说明书实施例提供的一种扭曲向列相液晶盒的简单结构示意图。
图2是本说明书实施例提供的掺杂不同浓度γ-Fe2O3纳米粒子的液晶盒在室温下的电光曲线示意图。
图3是本说明书实施例还提供的一种制作上述扭曲向列相液晶盒的方法的步骤示意图。
图4是本说明书实施例还提供了液晶材料电光特性测量光路示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的一个或多个实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本文件的保护范围。
下面先对本说明书实施例所涉及到的术语进行解释。
TN-LCD：上下基板取向层摩擦方向相互垂直，液晶分子在不加电压时从下基板到上基板呈90°扭曲排列，对光有旋光特性。
电光特性：TN-LCD外加一定电压，其光学透过率改变的特性。液晶在外加电场作用下，其取向发生改变，光学延迟量也随之改变，导致穿过液晶层的光强变化，通过电光特性曲线可以得到显示的阈值电压、饱和电压和陡度。
阈值电压：TN-LCD透过率达到10％(常黑模式)或90％(常白模式)时对应的电压值。
饱和电压：TN-LCD透过率达到90％(常黑模式)或10％(常白模式)时对应的电压值。
陡度：饱和电压与阈值电压的比值。
在构思本方案时，考虑到背景技术中提到的改善液晶盒电光特性的方案成本以及实现难度较大，因此，本申请通过掺杂的手段改进液晶材料特性，以提高TN-LCD电光特性。
实施例一
参照图1所示，为本说明书实施例提供的一种扭曲向列相液晶盒的简单结构示意图，该液晶盒可以包括以下几个结构部件：
第一基板102、和所述第一基板102相对设置的第二基板104，位于所述第一基板102和所述第二基板104之间的封框胶106，以及填充在所述第一基板102和所述第二基板104之间且由所述封框胶106围合而成区域的液晶层108；其中，所述液晶层108中向列相液晶掺杂有特定浓度的由油酸包裹的复合γ-Fe2O3纳米粒子110。
参照图1中小黑点所示，表示掺杂在液晶中的复合γ-Fe2O3纳米粒子。经过本方案的多次实验证实，掺杂于液晶中的铁磁性γ-Fe2O3纳米粒子，在外场下发生磁化效应，吸附分散液晶体系中的杂质离子，能够提高整个液晶体系的磁化有序度，从而可以改善向列相液晶显示图像残留与运动拖尾等动力学响应问题。这样，掺杂后的液晶材料的透过率有了较大的改善，但其它物理参数与纯液晶材料相差不多，说明掺杂少量纳米粒子不会很大程度改变液晶材料的物理特性，而且还会对提升液晶材料性能有一定帮助。因此，通过在液晶盒的液晶中掺杂特定浓度的γ-Fe2O3纳米粒子，可改善并提升液晶盒的电光特性。
进一步，在具体实现时，所述液晶层中向列相液晶掺杂γ-Fe2O3纳米粒子的浓度范围为：0.0150wt％-0.1540wt％，0.2400wt％。
再进一步，所述液晶层中向列相液晶掺杂γ-Fe2O3纳米粒子的最佳浓度为：0.0304wt％。
参照图2所示，为掺杂不同浓度γ-Fe2O3纳米粒子的液晶盒在室温下的电光曲线，其中，横坐标为施加电压，纵坐标为绝对透射强度。由图2可知，掺杂浓度范围在0.0150wt％-0.1540wt％，以及0.2400wt％的液晶盒的电光曲线较好，在阈值电压不高的情况下，还可以保证较高的透过率。尤其是在掺杂浓度为0.0304wt％时，液晶盒的透过率最好，可以达到43％左右的透过率，可见，很好的改善并提高了向列相液晶盒的电光特征。
可选地，所述复合γ-Fe2O3纳米粒子的直径大小为12nm，其中，纳米粒子磁芯的平均直径为10nm，包裹油酸的平均厚度为2nm。在该纳米粒子的尺寸下，可以很好的实现均匀掺杂，进一步保证较大的透过率。
同时，本说明书实施例还提供一种扭曲向列相液晶显示装置，包括上述图1所示扭曲向列相液晶盒。此外，还可以包括其它现有部件，例如，背光源、驱动背板等。
参照图3所示，本说明书实施例还提供一种制作上述扭曲向列相液晶盒的方法，该方法至少可以包括以下主要步骤，其它步骤可以不在本说明书实施例中出现，但并不代表这些步骤不存在。
步骤302：用油酸包裹γ-Fe2O3纳米粒子，并在室温下超声处理30分钟，复合后纳米粒子的直径大小为12nm，其中，纳米粒子磁芯的平均直径为10nm，包裹油酸的平均厚度为2nm。
其中，本说明书实施例中，金属氧化物γ-Fe2O3纳米粒子可先用化学共沉淀法合成前体FeOOH和Mg(OH)2，再将所得氢氧化物前体用FeCl2溶液处理，最终Mg(OH)2化合物溶解、FeOOH脱水并转化成γ-Fe2O3纳米颗粒。
制备γ-Fe2O3纳米粒子掺杂向列相液晶材料时，为得到稳定均匀的液晶混合体系，首先用油酸包裹纳米粒子，在室温下超声处理30分钟。本发明中使用的复合纳米粒子(γ-Fe2O3/油酸)直径大小为12nm，其中纳米粒子磁芯的平均直径为10nm，包裹油酸的平均厚度为2nm。
步骤304：制备油酸包裹的正己烷基磁性液体掺杂液：将少量复合γ-Fe2O3纳米粒子混合到具有挥发性的正己烷中，超声处理40分钟，并将混合物在5000转/分的条件下离心30分钟，获得稳定的正己烷基磁性液体；
步骤306：制备复合γ-Fe2O3纳米粒子与液晶材料的混合液：取等体积正己烷与预掺杂液晶混合，超声处理使两种液体混合均匀，再混入少量已制备的正己烷基磁性液体，将温度加热到预掺杂的负性液晶清亮点温度以上10℃左右，使用振荡摇床处理，待正己烷全部挥发，得到掺杂有0.0304wt％浓度的由油酸包裹的复合γ-Fe2O3的液晶混合物；
混合液均匀且无沉淀现象，说明纳米粒子可以很好地分散在液晶体系中。
步骤308：将得到的掺杂有复合γ-Fe2O3纳米粒子的液晶混合物灌入4μm厚扭曲向列相液晶盒中，并涂覆封框胶，经紫外光固化后得到扭曲向列相液晶盒。
将γ-Fe2O3纳米粒子掺杂向列相液晶灌入4μm厚扭曲向列相液晶盒(TN盒)中，并涂覆封口胶、在紫外灯下进行固化。
进一步，可以按图4所示光路，使用光功率计对不同掺杂浓度液晶材料的电光特性进行测量，得结果如图2所示。由图可知，γ-Fe2O3纳米粒子的掺入对液晶材料性能有影响，而合适浓度掺杂下(实验表明该浓度接近0.0304wt％)，材料的电光特性得到了明显得改善，掺杂γ-Fe2O3的液晶材料透射强度可比纯液晶提高约12μw。
通过本说明书技术方案，可以使用复合γ-Fe2O3纳米粒子与向列相液晶(例如E7)进行掺杂，并将其灌入扭曲向列相液晶盒进行一系列电光特性测量。实验证明掺杂一定浓度γ-Fe2O3纳米粒子可以有效提高扭曲向列相液晶的电光特性。尤其是掺杂复合γ-Fe2O3纳米粒子的浓度为0.0304wt％时的电光特性最佳。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
Claims (6)
1.一种扭曲向列相液晶盒，其特征在于，包括：第一基板、和所述第一基板相对设置的第二基板，位于所述第一基板和所述第二基板之间的封框胶，以及填充在所述第一基板和所述第二基板之间且由所述封框胶围合而成区域的液晶层；其中，所述液晶层中向列相液晶掺杂有特定浓度的由油酸包裹的复合γ-Fe2O3纳米粒子。
2.如权利要求1所述的扭曲向列相液晶盒，其特征在于，所述液晶层中向列相液晶掺杂γ-Fe2O3纳米粒子的浓度范围为：0.0150wt%-0.1540 wt%，0.2400wt%。
3.如权利要求2所述的扭曲向列相液晶盒，其特征在于，所述液晶层中向列相液晶掺杂γ-Fe2O3纳米粒子的最佳浓度为：0.0304wt%。
4.如权利要求1-3任一项所述的扭曲向列相液晶盒，其特征在于，所述复合γ-Fe2O3纳米粒子的直径大小为12nm，其中，纳米粒子磁芯的平均直径为10nm，包裹油酸的平均厚度为2nm。
5.一种扭曲向列相液晶显示装置，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的扭曲向列相液晶盒。
6.一种制作权利要求1-4任一项所述的扭曲向列相液晶盒的方法，其特征在于，包括：
用油酸包裹γ-Fe2O3纳米粒子，并在室温下超声处理30分钟，复合后纳米粒子的直径大小为12nm，其中，纳米粒子磁芯的平均直径为10nm，包裹油酸的平均厚度为2nm；
制备油酸包裹的正己烷基磁性液体掺杂液：将少量复合γ-Fe2O3纳米粒子混合到具有挥发性的正己烷中，超声处理40分钟，并将混合物在5000转/分的条件下离心30分钟，获得稳定的正己烷基磁性液体；
制备复合γ-Fe2O3纳米粒子与液晶材料的混合液：取等体积正己烷与预掺杂液晶混合，超声处理使两种液体混合均匀，再混入少量已制备的正己烷基磁性液体，将温度加热到预掺杂的正性液晶清亮点温度以上10°C左右，使用振荡摇床处理，待正己烷全部挥发，得到掺杂有0.0304wt%浓度的由油酸包裹的复合γ-Fe2O3的液晶混合物；
将得到的掺杂有复合γ-Fe2O3纳米粒子的液晶混合物灌入4μm厚扭曲向列相液晶盒中，并涂覆封框胶，经紫外光固化后得到扭曲向列相液晶盒。
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2022
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