氧化镍纳米颗粒对光驱动液晶显示的影响

桑景新; 梁立兵; 张永芳; 刘洋; 孙嘉曈; 赵曙光; Vladimir CHIGRINOV

doi:10.37188/CJLCD.2022-0320

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

氧化镍纳米颗粒对光驱动液晶显示的影响

液晶显示技术 | 更新时间：2023-03-15

- 氧化镍纳米颗粒对光驱动液晶显示的影响
- Effect of nickel oxide doping on the optically driving liquid crystal display
- 液晶与显示 2023年38卷第1期页码：40-48
- 作者机构：
  
  1.东华大学信息科学与技术学院，上海 201620
  2.香港科技大学先进显示与光电技术国家重点实验室，香港 999077
- 作者简介：
  
  [ "桑景新（1992—），男，河南商丘人，博士研究生，2019年于东华大学获得硕士学位，主要从事液晶显示与纳米材料方面的研究。E-mail：2161523@mail.dhu.edu.cn" ]
  [ "孙嘉曈（1984—），男，黑龙江哈尔滨人，博士，副教授，2014年于香港科技大学获得博士学位，主要从事液晶显示与纳米材料方面的研究。E-mail：jsun@dhu.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  东华大学励志计划(22D210401);国家自然科学基金(61805035);上海市松江科委(19SJKJGG82);中国留学基金委(202106630045);中央高校基本科研业务费专项基金、东华大学研究生创新基金(CUSF-DH-D-2022075)
- DOI：10.37188/CJLCD.2022-0320
  中图分类号： O753⁺.2
- 收稿日期：2022-09-29，
  
  修回日期：2022-10-11，
  
  纸质出版日期：2023-01-05
- 稿件说明：
移动端阅览
桑景新, 梁立兵, 张永芳, 等. 氧化镍纳米颗粒对光驱动液晶显示的影响[J]. 液晶与显示, 2023,38(1):40-48.

SANG Jing-xin, LIANG Li-bing, ZHANG Yong-fang, et al. Effect of nickel oxide doping on the optically driving liquid crystal display[J]. Chinese journal of liquid crystals and displays, 2023, 38(1): 40-48.
桑景新, 梁立兵, 张永芳, 等. 氧化镍纳米颗粒对光驱动液晶显示的影响[J]. 液晶与显示, 2023,38(1):40-48. DOI： 10.37188/CJLCD.2022-0320.

SANG Jing-xin, LIANG Li-bing, ZHANG Yong-fang, et al. Effect of nickel oxide doping on the optically driving liquid crystal display[J]. Chinese journal of liquid crystals and displays, 2023, 38(1): 40-48. DOI： 10.37188/CJLCD.2022-0320.

摘要

光驱动液晶显示（optically driving liquid crystal display， ODLCD）通过偏振光控制液晶分子的取向来实现显示功能，它已经被广泛应用在各种光电器件中。然而，由于ODLCD较大的擦写时间和响应时间，它在实际应用中仍然受到了一定的限制。本文在ODLCD的光取向层azo dye（SD1）中掺杂了氧化镍（NiO）纳米粒子，并探究了NiO纳米粒子对ODLCD的擦写时间和响应时间的影响。同时，利用扫描电镜、透射电镜和原子力显微镜研究了NiO在SD1取向层的分布和微观形貌。实验结果表明，随着NiO浓度增加，NiO在SD1薄膜的粒径逐渐变大。在不同质量比（1∶0到1∶0.1）的SD1-NiO中，质量比为1∶0.08的SD1-NiO制备的ODLCD具有最小为6.8 s的擦写时间。此外，对于传统的电驱动液晶显示（liquid crystal display， LCD）应用中，掺杂比为1∶0.02的SD1-NiO所制备的ODLCD的响应时间被降低5 ms。

Abstract

The optically driving liquid crystal display （ODLCD） realizes display function by controlling the alignment directions of liquid crystal （LC） molecules under exposure light， which has applications in electric-optic （E-O） devices. However， it is still limited to the laboratory for its long rewriting time and response time of the ODLCD. In this work， the composite film with Nickel oxide （NiO） and azo dye （SD1） was fabricated， and the rewriting time and the response time of ODLCD depending on SD1 with NiO doping were studied. Meanwhile， the SD1-NiO distribution and morphology were discussed by scanning electron microscopy （SEM）， transmission electron microscopy （TEM）， and atomic force microscopy （AFM） images， respectively. The results show that the nanoparticle size of NiO increases with the concentration of NiO-SD1. Among the different ratios （1∶0 to 1∶0.1） of SD1-NiO concentration， the ratio of 1∶0.08 is optimal and a minimum rewriting time of 6.8 s has been reached. Besides， for the conventional electricity driven LCD application， the response time of ODLCD can be decreased to a maximum value of 5 ms at the optimal ratio （1∶0.02） between SD1 and NiO.

关键词

Keywords

references

ZHANG X ， XU Y Y ， VALENZUELA C ， et al . Liquid crystal-templated chiral nanomaterials： from chiral plasmonics to circularly polarized luminescence ［J］. Light： Sci. Appl. ， 2022 ， 11 （ 1 ）： 223 . doi: 10.1038/s41377-022-00913-6 http://dx.doi.org/10.1038/s41377-022-00913-6

LIU Y ， SANG J X ， LIU H ， et al . Decreasing the residual DC voltage by neutralizing the charged mobile ions in liquid crystals ［J］. Crystals ， 2019 ， 9 （ 4 ）： 181 . doi: 10.3390/cryst9040181 http://dx.doi.org/10.3390/cryst9040181

XIONG J H ， WU S T . Planar liquid crystal polarization optics for augmented reality and virtual reality： from fundamentals to applications ［J］. eLight ， 2021 ， 1 （ 1 ）： 3 . doi: 10.1186/s43593-021-00003-x http://dx.doi.org/10.1186/s43593-021-00003-x

MURAUSKI A ， CHIGRINOV V G ， LI X H ， et al . Optically rewriteable LC display with a high contrast and long life time ［C］// Proceedings of the 12th International Display Workshops in Conjunction with Asia Display 2005 . Takamatsu ： IWD/AD’ 05 ， 2005 ： 131 - 132 .

LI X H ， AU P T ， XU P Z ， et al . Flexible photoaligned optically rewritable LC display ［J］. SID Symp. Dig. Tech. Papers ， 2006 ， 37 （ 1 ）： 783 - 785 .

MURAVSKY A ， MURAUSKI A ， LI X H ， et al . Optical rewritable liquid-crystal-alignment technology ［J］. J. Soc. Inf. Disp. ， 2007 ， 15 （ 4 ）： 267 - 273 . doi: 10.1889/1.2723884 http://dx.doi.org/10.1889/1.2723884

MURAVSKY A ， MURAUSKI A ， CHIGRINOV V ， et al . New properties and applications of rewritable azo-dye photoalignment ［J］. J. Soc. Inf. Disp. ， 2008 ， 16 （ 9 ）： 927 - 931 . doi: 10.1889/1.2976652 http://dx.doi.org/10.1889/1.2976652

MURAVSKY A ， MURAUSKI A ， CHIGRINOV V ， et al . Optical rewritable electronic paper with fluorescent dye doped liquid crystal ［J］. SID Symp. Dig. Tech. Papers ， 2008 ， 39 （ 1 ）： 915 - 918 .

MURAVSKY A ， MURAUSKI A ， CHIGRINOV V ， et al . Light printing of grayscale pixel images on optical rewritable electronic paper ［J］. Jpn. J. Appl. Phys. ， 2008 ， 47 （ 8R ）： 6347 - 6353 . doi: 10.1143/jjap.47.6347 http://dx.doi.org/10.1143/jjap.47.6347

MURAVSKY A ， MURAUSKI A ， CHIGRINOV V ， et al . Optical rewritable electronic paper ［J］. IEICE Trans. Electron.， 2008 ， E 91 （ 10 ）： 1576 - 1580 . doi: 10.1093/ietele/e91-c.10.1576 http://dx.doi.org/10.1093/ietele/e91-c.10.1576

YU Q ， MURAUSKI A ， DU T ， et al . Light printer for optical rewritable electronic paper ［J］. SID Symp. Dig. Tech. Papers ， 2009 ， 40 （ 1 ）： 1184 - 1186 .

WANG L ， SUN J ， LIU H ， et al . Increasing the rewriting speed of ORW e-paper by electric field ［J］. Liq. Cryst. ， 2018 ， 45 （ 4 ）： 553 - 560 . doi: 10.1080/02678292.2017.1359696 http://dx.doi.org/10.1080/02678292.2017.1359696

SUN J T ， LIU Y ， LIU H ， et al . Increasing rewriting speed of optically driving liquid crystal display by process optimisation ［J］. Liq. Cryst. ， 2019 ， 46 （ 1 ）： 151 - 157 . doi: 10.1080/02678292.2018.1480807 http://dx.doi.org/10.1080/02678292.2018.1480807

SUN J T ， REN L H ， DENG K L ， et al . Greyscale generation for optically driving liquid crystal display ［J］. Liq. Cryst. ， 2019 ， 46 （ 9 ）： 1340 - 1344 . doi: 10.1080/02678292.2019.1566505 http://dx.doi.org/10.1080/02678292.2019.1566505

SANG J , LAI Y , SUN J , et al . A mesoporous silica nanoparticle-doped photo-alignment layer and liquid crystal layer for optimizing the rewriting speed and the response time of optically driving liquid crystal displays [J]. Crystals , 2022 , 12 ( 8 ): 1088 .

ZHANG Y H ， SUN J T ， LIU Y ， et al . A flexible optically re-writable color liquid crystal display ［J］. Appl. Phys. Lett. ， 2018 ， 112 （ 13 ）： 131902 . doi: 10.1063/1.5021619 http://dx.doi.org/10.1063/1.5021619

HU W ， SRIVASTAVA A ， XU F ， et al . Liquid crystal gratings based on alternate TN and PA photoalignment ［J］. Opt. Express ， 2012 ， 20 （ 5 ）： 5384 - 5391 . doi: 10.1364/oe.20.005384 http://dx.doi.org/10.1364/oe.20.005384

ZHANG W ， SUN J ， SRIVASTAVA A K ， et al . 3-D grayscale images generation on optically rewritable electronic paper ［J］. SID Symp. Dig. Tech. Papers ， 2015 ， 46 （ S1 ）： 40 .

CHIGRINOV V ， SUN J T ， KUZNETSOV M M ， et al . The effect of operating temperature on the response time of optically driven liquid crystal displays ［J］. Crystals ， 2020 ， 10 （ 7 ）： 626 . doi: 10.3390/cryst10070626 http://dx.doi.org/10.3390/cryst10070626

LIU Q ， ZHAN Y Y ， WEI J ， et al . Dual-responsive deformation of a crosslinked liquid crystal polymer film with complex molecular alignment ［J］. Soft Matter ， 2017 ， 13 （ 36 ）： 6145 - 6151 . doi: 10.1039/c7sm01291h http://dx.doi.org/10.1039/c7sm01291h

CHIGRINOV V G ， KOZENKOV V M ， KWOK H S . Photoalignment of Liquid Crystalline Materials ： Physics and Applications ［M］. Chichester ： John Wiley & Sons ， 2008 . doi: 10.1002/9780470751800 http://dx.doi.org/10.1002/9780470751800

SUN J T ， CHIGRINOV V . Effect of azo dye layer on rewriting speed of optical rewritable E-paper ［J］. Mol. Cryst. Liq. Cryst. ， 2012 ， 561 （ 1 ）： 1 - 7 . doi: 10.1080/15421406.2012.686690 http://dx.doi.org/10.1080/15421406.2012.686690

CHIGRINOV V , PIKIN S , VEREVOCHNIKOV A , et al . Diffusion model of photoaligning in azo-dye layers [J]. Physical Review E , 2004 , 69 ( 6 ): 061713 . doi: 10.1103/physreve.69.061713 http://dx.doi.org/10.1103/physreve.69.061713

YUAN R ， XU C T ， CAO H ， et al . Spin-decoupled transflective spatial light modulations enabled by a piecewise-twisted anisotropic monolayer ［J］. Adv. Sci. ， 2022 ， 9 （ 23 ）： 2202424 . doi: 10.1002/advs.202202424 http://dx.doi.org/10.1002/advs.202202424

XU C T ， LIU B H ， PENG C ， et al . Heliconical cholesterics endows spatial phase modulator with an electrically customizable working band ［J］. Adv. Opt. Mater. ， 2022 ， 10 （ 19 ）： 2201088 . doi: 10.1002/adom.202201088 http://dx.doi.org/10.1002/adom.202201088

MA L L ， LI C Y ， PAN J T ， et al . Self-assembled liquid crystal architectures for soft matter photonics ［J］. Light： Sci. Appl. ， 2022 ， 11 （ 1 ）： 270 . doi: 10.1038/s41377-022-00930-5 http://dx.doi.org/10.1038/s41377-022-00930-5

ZHANG Y F ， JI T ， ZHANG W L ， et al . A self-powered broadband photodetector based on an n-Si （111）/p-NiO heterojunction with high photosensitivity and enhanced external quantum efficiency ［J］. J. Mater. Chem. C ， 2017 ， 5 （ 47 ）： 12520 - 12528 . doi: 10.1039/c7tc04565d http://dx.doi.org/10.1039/c7tc04565d

ZHANG Y F ， JI T ， ZOU R J ， et al . An efficiently enhanced UV-visible light photodetector with a Zn：NiO/p-Si isotype heterojunction ［J］. J. Mater. Chem. C ， 2020 ， 8 （ 10 ）： 3498 - 3508 . doi: 10.1039/c9tc06199a http://dx.doi.org/10.1039/c9tc06199a

SUN J ， SRIVASTAVA A K ， WANG L ， et al . Optically tunable and rewritable diffraction grating with photoaligned liquid crystals ［J］. Opt. Lett. ， 2013 ， 38 （ 13 ）： 2342 - 2344 . doi: 10.1364/ol.38.002342 http://dx.doi.org/10.1364/ol.38.002342

MA Y ， SUN J ， SRIVASTAVA A K ， et al . Optically rewritable ferroelectric liquid-crystal grating ［J］. Europhys. Lett. ， 2013 ， 102 （ 2 ）： 24005 . doi: 10.1209/0295-5075/102/24005 http://dx.doi.org/10.1209/0295-5075/102/24005

CHEN P ， MA L L ， DUAN W ， et al . Digitalizing self-assembled chiral superstructures for optical vortex processing ［J］. Adv. Mater. ， 2018 ， 30 （ 10 ）： 1705865 . doi: 10.1002/adma.201705865 http://dx.doi.org/10.1002/adma.201705865

GE S J ， CHEN P ， SHEN Z X ， et al . Terahertz vortex beam generator based on a photopatterned large birefringence liquid crystal ［J］. Opt. Express ， 2017 ， 25 （ 11 ）： 12349 - 12356 . doi: 10.1364/oe.25.012349 http://dx.doi.org/10.1364/oe.25.012349

KISELEV A D ， CHIGRINOV V G ， KWOK H S . Kinetics of photoinduced ordering in azo-dye films： two-state and diffusion models ［J］. Phys. Rev. E ， 2009 ， 80 （ 1 ）： 011706 . doi: 10.1103/physreve.80.011706 http://dx.doi.org/10.1103/physreve.80.011706

KISELEV A D ， CHIGRINOV V G ， PASECHNIK S V ， et al . Photoinduced reordering in thin azo-dye films and light-induced reorientation dynamics of the nematic liquid-crystal easy axis ［J］. Phys. Rev. E ， 2012 ， 86 （ 1 ）： 011706 . doi: 10.1103/physreve.86.011706 http://dx.doi.org/10.1103/physreve.86.011706

浏览量

220

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

中红外液晶光学移相器的相位调制和响应时间特性

WO₃薄膜电致变色器件的响应时间测试及其改善方案

负性液晶边缘场切换模式的性能分析及优化

铁电液晶光电模式及其应用