Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОРИЕНТАЦИЕЙ МОЛЕКУЛ(71) Заявитель Научно-исследовательское учреждение Институт прикладных физических проблем имени А.Н.Севченко Белорусского государственного университета(72) Авторы Лапаник Валерий Иванович Тимофеев Сергей Николаевич Луговский Анатолий Петрович Луговский Александр Анатольевич Смирнов Александр Григорьевич Степанов Андрей Анатольевич(73) Патентообладатель Научно-исследовательское учреждение Институт прикладных физических проблем имени А.Н.Севченко Белорусского государственного университета(57) Быстродействующее жидкокристаллическое устройство с вертикальной ориентацией молекул, содержащее пористую прозрачную пленку, нанесенную на подложку с токопроводящим покрытием, или слой прозрачной проводящей металлической наносетки, нанесенной на подложку без токопроводящего покрытия, поры которых могут иметь различные диаметр, глубину и наклон, отличающееся тем, что поры пленки и наносетки заполнены наночастицами с привитыми стержнеобразными органическими молекулами,индуцирующими вертикальную ориентацию жидких кристаллов и способствующими уменьшению времени отклика и порогового напряжения ЖКМ.(56) 1.,,,,.. 2. Патент 2012/0099063 1 (прототип). Предлагаемая полезная модель относится к области электроники, в частности к устройствам для создания вертикальной ориентации молекул жидкокристаллического вещества, и может быть использована в технологии изготовления устройств отображения информации (информационных жидкокристаллических ячеек, экранов, панелей и т.д.). Известные традиционные способы ориентации жидкокристаллических материалов включают методы натирания по полиимиду, светоиндуцированной ориентации, ионнолучевого распыления 1. При серийном производстве ЖК-дисплеев наибольшее распространение получил простой и дешевый метод натирания по полиимиду. Однако он имеет ряд недостатков. В процессе натирания поверхность ориентирующего слоя может загрязняться посторонними включениями, подвергаться механическому разрушению и на ней возникают электростатические заряды, ухудшающие качество ориентации. Методы светоиндуцированной и ионно-лучевой ориентации являются бесконтактными и исключают загрязнение и разрушение поверхности, а также наведение электростатических зарядов. Эффект вызываемой светом ориентации ЖК является следствием фотоиндуцированной оптической анизотропии и дихроизма поглощения в тонких аморфных пленках. Несмотря на то что метод светоиндуцированной ориентации является бесконтактным, он также не лишен некоторых недостатков. В частности, для создания ориентации требуется несколько стадий облучения ориентирующего слоя. Кроме того, стабильность ориентации и величина энергии сцепления являются неудовлетворительными. Для придания ориентирующих свойств в методе ионно-лучевого распыления применяется принцип косого напыления и ионной обработки, который обеспечивает анизотропию поверхностных свойств ориентирующей пленки в направлении напыления-обработки. Данный метод является дорогостоящим и требует сложного оборудования. Наиболее близким к заявляемой полезной модели является устройство для бесконтактной ориентации жидких кристаллов 2. Данным устройством является ориентирующая пленка из анодированного оксида алюминия, имеющая множество нанометровых пор. В зависимости от диаметра пор можно реализовать как планарную, так и вертикальную ориентацию. Основными недостатками устройства являются плохое качество и нестабильность ориентации, а также большое время переключения. Задачей настоящей полезной модели является повышение качества и стабильности ориентации жидкокристаллического материала, улучшение временных и электрооптических характеристик жидкокристаллических устройств отображения информации, упрощение и удешевление процедуры ориентации. Поставленная задача достигается тем, что для ориентации жидких кристаллов используется пористая прозрачная пленка, нанесенная на подложку с токопроводящим покрытием (фиг. 1), поры которой могут иметь различные диаметр, глубину и наклон. Также поставленная задача достигается и в тех случаях, когда в качестве проводящего и ориентирующего слоя используется прозрачная проводящая металлическая наносетка с шагом от 10 до 500 нм. В обоих случаях поры пленки или наносетки заполнены наночастицами с привитыми стержнеобразными органическими молекулами. Наночастицы с привитыми стержнеобразными органическими молекулами индуцируют вертикальную ориентацию жидких кристаллов и способствуют уменьшению времени отклика и порогового напряжения ЖКМ. Полезная модель иллюстрируется фигурами, на которых изображено на фиг. 1 - конструкция заявляемого устройства 2 89942013.02.28 на фиг. 2 - время реакций для жидкокристаллической ячейки со слоем токопроводящей алюминиевой наносетки и денатационными наноалмазами (ДНА) (кривая 1) и для жидкокристаллической ячейки с широкораспространенным ориентирующим материалом-2021 (кривая 2). Жидкокристаллическое устройство с вертикальной ориентацией молекул состоит из двух стеклянных подложек 1 с токопроводящими покрытиями 2, на которые нанесены пористые прозрачные пленки, поры пленки 3 заполнены наночастицами 4 с привитыми стержнеобразными органическими молекулами 5, пространство между подложками заполнено молекулами нематического жидкого кристалла с отрицательной диэлектрической анизотропией 6. Заявляемое устройство работает следующим образом. В состоянии без электрического поля наночастицы с привитыми стержнеобразными органическими молекулами, заполняющие поры пленки, индуцируют вертикальную ориентацию жидких кристаллов. Вертикально-ориентированные молекулы жидкого кристалла, находящиеся между скрещенными поляроидами, свет не пропускают. Под действием электрического поля молекулы жидкого кристалла переориентируются параллельно подложкам, возникает двулучепреломление слоя и структура пропускает свет. В качестве примера рассматривался ЖК-материал с отрицательной диэлектрической анизотропией с ДНА и без ДНА. Экспериментальные исследования показали (фиг. 2), что в ячейках со слоем токопроводящей алюминиевой наносетки, заполненных ЖКматериалом с ДНА (кривая 1), время реакции равно 3,25 мсек, в то время как в ячейках с широкораспространенным ориентирующим материалом -2021, заполненных ЖКматериалом без ДНА (кривая 2), время реакции составило 21,98 мсек. Таким образом, использование наночастиц с привитыми стержнеобразными органическими молекулами, заполняющими поры пленки или наносетки, позволяет уменьшить время реакции более чем в 6 раз. В качестве примеров наночастиц приводятся ДНА, представляющие собой агрегаты монокристаллов алмазов со средним размером 3-6 нм. Очистка алмазной шихты от других аллотропных модификаций углерода включает в себя высокотемпературную обработку азотной кислотой. Поверхностный слой ДНА при такой обработке содержит как 2 гибридизированные атомы углерода, так и различные окисленные его формы (карбоксил-,карбонил-). Средний диаметр промышленного агрегата ДНА составляет 140-200 нм с развитой до 500 м 2/г поверхностью и порами 6-8 нм. Молекулярная масса ДНА в пересчете на одну карбоксильную группу, определенная методом обратного титрования, составляла около 5000. Озонирование ДНА в щелочной среде в присутствии перекиси водорода позволило увеличить содержание карбоксильных групп в три раза. Карбоксильная группа в дальнейшем превращалась в реакционно-способный хлорангидрид, который с производными фенола в пиридине образует соответствующие сложные эфиры. Пример 1. К суспензии 5 г ДНА в 100 мл воды добавляли 10 мл 30 перекиси водорода и 1 г гидроокиси натрия. В реакционную смесь пропускали при перемешивании озон с концентрацией 3-5 в воздухе в течение 30 мин. ДНА отделяли, промывали 5 раствором соляной кислоты и трижды водой (все операции отделения ДНА из раствора выполнялись методом центрифугирования). Конечный продукт сушили на воздухе при температуре 80 С в течение 2 ч. Пример 2. Хлорангидрид ДНА. К суспензии 1 г озонированного ДНА в 30 мл дихлорэтана добавляли 2 мл тионилхлорида и кипятили 1 ч с обратным холодильником. После охлаждения отделяли продукт декантацией и промывали 2 раза дихлорэтаном. 89942013.02.28 Пример 3. 4-дициано-4-дифениловый эфир ДНА. Смесь 1 г хлорангидрида и 0,1 г 4-окси-4-цианодифенила в 20 мл пиридина выдерживали при температуре 25 С в течение 3 ч. Затем отделяли эфир ДНА, промывали дистиллированной водой, дважды диметилформамидом и трижды дихлорэтаном. Затем полученный эфир сушили на воздухе при 60 С в течение 3 ч. Пористая структура кластеров определяет их сорбционную активность. В отличие от активированного угля агрегаты наноалмазов имеют структуру, близкую к кристаллической, с высокой упорядоченностью, прозрачны в оптическом видимом диапазоне с высоким характерным для алмаза коэффициентом преломления. Принцип сорбции аналогичен другим сорбентам (Ван-дер-Вальсовское взаимодействие). Сорбционные щелевые и цилиндрические каналы соответствуют упорядоченности поликристалла и передают ее адсорбируемым молекулам, чему в большей степени способствует модификация поверхности наноалмазов родственными ЖК органическими молекулами. Настоящая полезная модель исключает загрязнение и наведение электростатических зарядов, присущих традиционному методу натирания по полиимиду. Создание пористой пленки на токопроводящем слое не требует дорогостоящего оборудования. Наночастицы с привитыми стержнеобразными органическими молекулами, заполняющие поры пленки,способствуют улучшению временных и электрооптических характеристик жидкокристаллических устройств отображения информации. Таким образом, технология ориентации является более простой, чем традиционные методы светоиндуцированной ориентации и ионно-лучевого распыления. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4

МПК / Метки

МПК: B82B 1/00, G02F 1/1337, G02F 1/13, C09K 19/52, G02F 1/1347, C09K 19/56, B82B 3/00

Метки: быстродействующее, вертикальной, молекул, устройство, жидкокристаллическое, ориентацией

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/4-u8994-bystrodejjstvuyushhee-zhidkokristallicheskoe-ustrojjstvo-s-vertikalnojj-orientaciejj-molekul.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Быстродействующее жидкокристаллическое устройство с вертикальной ориентацией молекул</a>

Похожие патенты