迅速かつ低電圧の色変調のため電気化学コレステリック液晶結晶デバイス

コレステリック液晶は明るい反応色を持つことは知られており、高速色調は次世代の反射ディスプレイの開発に重要です。我々の方法はコレステリック液晶のために報告された最も低い動作電圧と最速の色変調を可能にする。キーは FcD です。

レドックス応答ヘリカルツイストパワーを持つキラルドーパント。この手順のデモンストレーションは、ポスドクの徳永章一と、当研究室の大学院生である孟陽さんです。コレステリック液晶混合物の調製を開始するには、84.6ミリグラムの5OCBと5.922ミリグラムのFcDを10ミリリットルガラスバイアルに入れます。

別のバイアルで、 12.9 EMIm-OTf のミリグラムをジクロロメタンの 10 ミリリットルに溶解します。.EMIm-OTf溶液2.1ミリリットルを液晶混合物に移し、バイアルを穏やかに振って成分をよく混ぜ合わせます。次に、バイアルをアルミホイルで覆い、針でホイルに穴を開けます。

溶液を摂氏80度で1時間加熱し、ほとんどのDCMを蒸発させます。バイアルを真空下に入れ、さらに1時間加熱し続けて残りのDCMを取り除き、透明なオレンジ色の液晶混合物を得る。次に、ITOガラスの準備を開始し、所望の形状でITOでパターン化したガラスを10%10ミリメートルに、標準ITOガラスの10~12ミリメートルに切ります。

ITOガラスの両方を触られることなく、希釈された界面活性剤に入れます。アルカリ界面活性剤溶液60ミリリットル、超純水240ミリリットルを500ミリリットルのガラス容器に入れます。薄いアルカリ界面活性剤でプレートを30分間超音波処理します。

次いで、界面活性剤をデカントし、超純水の200ミリリットルの部分でプレートをすすいでください。このすすめの手順を合計で3回実行します。容器に300ミリリットルの超純水を補充する。

プレートを20分間超音波処理します。そして、水をデカント。この方法で、プレートを超純水で3回洗浄します。

最後に、窒素ガスの流れできれいなプレートを乾燥させ、清潔で使い捨てのシャーレに保管します。食器を清潔なデシケーターに保管してください。細胞の調製を開始するには、ポリマーが十分に分散していることを確認するために、ニトロメタン中のPEDOTの分散を60分間計量することによって0.7%を超音波処理します。

次に、クリーンスタンダードのITOガラスをスピンコーターに固定し、窒素ブローガンでITO被覆面からほこりを取り除きます。ITO表面に50マイクロリットルの焼化されたPEDOT分散液を慎重に塗布し、1000 RPMでプレートを60秒間回転させます。コーティングされたプレートは、その後1時間周囲の空気中に座らせます。

次に、レーヨン布を装着した擦り傷機にパターン化したITOプレートを固定します。窒素ガスの流れの下でITOパターン表面を徹底的にこすります。次に、ダストフリーエリアに、同様のサイズの5マイクロメートルのホウケイ酸ガラスビーズと光学接着剤の滴を混ぜます。

PEDOTコーティングされたプレートを作業スペースの上に置きます。粘着剤混合物の約0.2立方ミリメートルをプレートの狭い1つの側の各コーナーに塗布します。その側面から8ミリメートル離れたところに接着剤の2つの部分を塗布し、プレート上に8×10ミリメートルの長方形を形成します。

パターン化された ITO プレートを、PEDOT コーティングされたプレートに沿ってドロップに沿って 1 つのエッジを合わせた接着剤の上に下に置き、プレートが約 2 ミリメートルオフセットされるようにします。セルのコーナーを軽く押し下げて、セル内のフリンジパターンの消失によって示されるように、プレート間の均一なギャップを達成します。365ナノメートルのUV光で20秒間細胞をエラディアし、接着剤をセットします。

ホットプレートの上に100°Cで3時間加熱し、接着剤の硬化を終了します。最後に、アリゲータークリップを取り付けた導電線を超音波ソータリングにより、各プレートの露出したITO表面に接続します。絶縁テープを使用して、後で取り扱いが容易になるガラスセルのワイヤーを顕微鏡スライドに固定します。

ITOガラス、小さなへら、コレステリック液晶混合物を摂氏80度で10~15分間加熱します。次いで、少量のホットコレステリック液晶混合物を、加熱されたヘラとのプレート間の隙間に素早く移す。細胞は約60秒で毛細血管作用によって満たされる。

細胞が満杯になったら、ステージ温度を摂氏37度に下げ、その温度で細胞が安定するのを待ちます。液晶装置の中心を軽く押して明るい反射色を見て、完全な力を加えます。次に、デバイスをレンズに向けたパターン化された側のデジタル光学顕微鏡の下に、高温のステージの上に置きます。

パターン化されたプレートとPEDOTコーティングされたプレートを、それぞれポテニオスタットの正と負の端子に接続します。1.5 ボルトを 4 秒間適用し、0 ボルトを 8 秒間に交互に適用するようにポテニオスタットを設定します。電圧を循環しながら、デジタル顕微鏡で液晶デバイスの色変化を観察・記録します。

次に、800~300ナノメートルの透過率をスキャンするUV-vis分光光度計を設置する。サンプルコンパートメントに小さなジャックを入れて、熱いステージを保持します。ホットプレートに液晶装置を置いて暖かく保ち、空のホットステージのバックグラウンド測定を取得します。

次に、デバイスをホットステージに戻し、ビームに面したパターンの側で分光計に置きます。サンプルチャンバードアとワイヤの間の隙間を覆うために、暗い布を使用してください。デバイスが摂氏37度で安定するまで数分待ちます。

必要に応じて、熱い段階の位置を調整して透過率を最大化します。次に、装置を介して透過率の初期スペクトルを取得する。その後、デバイスに1.5ボルトを4秒間塗布し、すぐに透過率スペクトルを取得します。

測定が終了したら、8秒間デバイスに0ボルトを適用し、別のスペクトルを取得します。最後に、時間の経過とともに510ナノメートルで透過率を記録し、1.5ボルトの電圧を4秒間、0ボルトで8秒間5回サイクリングします。キララルフェロセンビナフトル複合体をドープしたコレステリック液晶は、明るい青色に見え、467ナノメートルを中心とした反射バンドを有していた。

液晶溶液に接触するITO電極に1.5ボルトを塗布し、反射率バンドを485ナノメートルの中心にシフトした。酸化したコレステリック液晶は、無酸化青周囲に対して明るいシアンから緑色に見えた。反射率バンドは、青色反射色の対応する回復で電極に0ボルトを適用すると467ナノメートルに戻った。

指向性障害の増加により繰り返しサイクルが緩やかに減少したが、これは装置に完全な力を加えることによって修復された。青からシアンへの色の変化は0.4秒で発生し、リターンチェンジは2.7秒かかりました。1.5ボルトを0.5秒、5秒間0ボルトを交互に塗布すると、電極が点滅しました。

手順を試みる際は、セルを組み立てる際には注意してください。セルの品質によって、デバイスの表示イメージの品質が決まります。循環ボルタンメトリーを使用して、デバイスを動作するための適切な電圧範囲を特定できます。

電子分光法用のX線は、液晶材料中の酸化部分の出現を確認できる。酸化還元性チロールドーパントなどの成分の化学構造を精密に調整することで、フルカラーの電子ペーパーなどの新しいタイプの反射ディスプレイを開発することができます。当社のチロルドーパントのメカニズムのさらなる調査は、チロール誘導の分子機構がまだ不明であるコレステリック液晶の基礎科学を深めることができる。