專利名稱：一種納米摻雜的電場可控液晶圓偏振片的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于功能材料液晶顯示技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種可電場調(diào)控寬波反射的液晶圓偏振片的制造方法，使用納米粒子膽留相液晶復(fù)合體系實(shí)現(xiàn)寬波反射的液晶圓偏振片的制造。
背景技術(shù)：
由于偏振片具有獨(dú)特的光學(xué)特性，因而在顯示器件、交通工業(yè)、國防及尖端科學(xué)技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。目前常用偏振片的主要為吸收型偏振片，這類偏振片盡管價格低廉，但存在多缺點(diǎn)和不足，例如光損耗大，工作環(huán)境受限，成品的吸收波段固定不可調(diào)整等。而可電場調(diào)控的反射式偏振片由于其優(yōu)異的性能而具有廣闊的應(yīng)用前景，如液晶顯示器的光增亮膜、智能玻璃、屏蔽薄膜、節(jié)能反射涂層、電子紙張等。眾所周知，膽留相液晶由于其特殊的螺旋結(jié)構(gòu)使其具備許多獨(dú)特的光學(xué)性能，如圓二色性、選擇性反射、旋光性等。而選擇性反射是其中一個重要的光學(xué)性能。對于膽甾相液晶，沿著其螺旋軸，液晶分子指向矢旋轉(zhuǎn)360°所對應(yīng)的螺旋軸的長度成為螺距，以P表示。膽甾型液晶的選擇性反射遵循布拉格公式X = = nXP,反射帶寬A入=PX An,這里，n = (n0+ne)/2> An = r^-rv其中,ne和1 分別是液晶的非尋常光和尋常光折射率。在反射波帶內(nèi)，入射光中與膽留相液晶螺旋軸旋向相同的圓偏振光的部分反射，其余的部分透射。在可見光區(qū)域，由于膽甾相液晶的最大雙折射An大約為0.3，所以反射帶寬的上限為lOOnm。為顯著增加反射波寬，主要方法是在體系中形成螺距梯度或螺距不均勻分布。1995年荷蘭科學(xué)家D. J. Broer等人(CN97191106. I)使用光聚合的復(fù)合材料體系(包括光聚合手性的單體即膽留醇丙烯酸酯，可光聚合向列相丙烯酸酯，紫外吸收色素等)，利用非常弱的紫外線(輻射強(qiáng)度小于0.05mW/cm2)進(jìn)行照射，制備了高分子網(wǎng)絡(luò)/紫外吸收色素復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)了螺距梯度分布寬波反射。原理是紫外吸收色素的添加造成了紫外光強(qiáng)度梯度，再加上弱的紫外光手性單體有充分的時間擴(kuò)散，從而形成螺距梯度，以得到對整個可見光波段的選擇性反射偏振片。由于單體在液晶中擴(kuò)散的程度與紫外輻射強(qiáng)度有關(guān)，因此這種方法所形成的帶寬對紫外照射強(qiáng)度十分敏感，因此在制造過程中要使用單色光傳感器對偏振片進(jìn)行檢測，一旦達(dá)到所需帶寬，就要立刻提高紫外照射強(qiáng)度。其設(shè)備較復(fù)雜，比較難控制。另外體系還使用了紫外吸收色素，增加了制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種能實(shí)現(xiàn)寬波反射的液晶圓偏振片的制造方法，通過較簡單的工藝，制造一種能實(shí)現(xiàn)寬波反射的液晶圓偏振片，而且這種偏振片的反射波寬可以根據(jù)實(shí)際需要由施加的電場調(diào)控，并且不需要紫外聚合。一種納米摻雜的電場可控液晶圓偏振片的制備方法，其具體制造工藝為1、混合液晶由一種膽留相液晶和一種一維納米材料混合而成，膽留相液晶是由介電常數(shù)為負(fù)的負(fù)性向列相液晶和手性化合物混合而成。手性化合物的含量I. 0-35. Owt%，負(fù)性液晶的含量60. 0-98. 8wt%，納米材料的含量0. 2-5. Owt%。 2、將上述混合好的材料注入表面經(jīng)過沿面取向處理的IOum-IOOum液晶盒或薄膜中，液晶處于膽留相平面織構(gòu)狀態(tài)；這時在液晶盒或薄膜的基板上加0V-190V，10Hz-100KHz交流電場，調(diào)節(jié)不同的電壓、頻率、波形即可得到選擇性反射波寬不同的液晶圓偏振片。所述的沿面取向處理采用摩擦法、真空鍍膜法或化學(xué)法；
所述的向列相液晶，其介電常數(shù)為負(fù)，即在高頻交流電場下為平面取向；
所述的手性化合物為聯(lián)萘二酚類衍生物、膽留醇類衍生物、手性仲辛醇類衍生物、苯基乙二醇類衍生物、以2，2’取代聯(lián)苯為光活性中心的化合物、二甲基丁醇類衍生物或含二甲丁基的化合物；
所述的一維納米材料是直徑為30nm-500nm,長度為0. 5um_10. Oum的無機(jī)納米材料或?qū)щ娋酆衔锛{米材料，納米材料為納米管、納米棒、納米線或納米帶；無機(jī)納米材料為硫化鉍、硫化銅、硫化鎘、硫化鋅或氧化鋅；導(dǎo)電聚合物納米材料為聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩；本發(fā)明所述除上述幾種成分負(fù)性向列相液晶，手性化合物，一維納米材料之外，還可根據(jù)所選成分、工藝及實(shí)際需要，決定是否進(jìn)行沿面取向處理，以及是否添加光、熱聚合單體、引發(fā)劑、催化劑等其它組分。優(yōu)點(diǎn)或積極效果
可以實(shí)現(xiàn)寬波反射的反射型液晶圓偏振片，并且這種偏振片的反射波寬可以根據(jù)實(shí)際需要，通過調(diào)整施加的電場進(jìn)行控制，并可實(shí)現(xiàn)可逆調(diào)控。因此也可以應(yīng)用在一些功能薄膜和器件上，如智能玻璃、電子紙張、液晶顯示器光增量膜等。另外，這種方法成分和工藝簡單，從而簡化加工設(shè)備，有效減少生產(chǎn)成本。


圖I為本發(fā)明實(shí)例樣品I在不同強(qiáng)度電場下的透射光譜圖。圖2為本發(fā)明實(shí)例樣品2在不同強(qiáng)度電場下的透射光譜圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施樣品3在不同頻率電場下的透射光譜圖。圖4為本發(fā)明實(shí)例樣品I及樣品2在加電前加電中以及撤電后的透射率曲線。
具體實(shí)施例方式下面用以下的實(shí)例說明本發(fā)明。本發(fā)明不只限定于此幾項(xiàng)實(shí)施例。液晶盒的制備用2. Owt %的聚乙烯醇水溶液，通過旋涂的方法涂在ITO玻璃的導(dǎo)電面上，80°C烘烤30分鐘，然后用絨布沿一個方向摩擦取向。將兩塊取向好的玻璃片導(dǎo)電面相對，并沿摩擦方向反平行放置，用厚度為20. 0±1. Oum的間隔墊來控制液晶盒的厚度，用膠水粘合邊緣，制成平行取向的液晶盒。(I)實(shí)施樣品I的材料配比
SLC10V513-200/ 手性化合物 Dl/ 硫化鉍納米管=93. 0/5. 0/2. 0(wt% )
樣品I選用負(fù)性液晶3^1(^513-200，手性化合物01(01分子結(jié)構(gòu)見圖1)，直徑為100nm-200nm長度為2um_5um的硫化秘納米管,將樣品按上述比例混合均勻,利用毛細(xì)作用灌入制備好的液 晶盒中，施 加方波電場，頻率為I. OKHz，變換電壓從OV至190V，并測試不同電壓下樣品的透過光譜。圖2所示為對樣品I分別施加0V、90V、140V、190V電壓下的透射率曲線。未施加電壓時，樣品的反射波段為510nm-560nm,反射波寬為50nm;隨著電壓的升高反射波段逐漸變寬，到190V時，其反射波段為450nm-600nm，反射波寬為150nm，為初始反射波寬的3倍。(2)實(shí)施樣品2的材料配比 SLC10V513-200/S811/ 聚苯胺納米管=83. 0/15. 0/2. 0(wt% )
樣品2選用負(fù)性液晶SLC10V513-200，手性化合物S811，直徑為100nm-200nm長度為2um-3um的聚苯胺納米管，按上述配比將樣品混合均勻，利用毛細(xì)作用灌入制備好的液晶盒中，施加方波電場，頻率為I. OKHz，變換電壓從OV至190V，測試不同電壓下樣品的透過光譜。圖3所示為對樣品2分別施加0V、90V、140V、190V電壓下的透射率曲線。未施加電壓時，樣品的反射波段為880nm-950nm，反射波寬約為70nm ;隨著電壓的升高反射波段逐漸變寬，到190V時，其反射波段增大至800nm-1040nm，反射波寬約為240nm。(3)實(shí)施樣品3的材料配比 SLC10V513-200/R1011/硫化鉍納米棒=91. 0/8. 0/1. 0(wt% )
樣品3選用負(fù)性液晶SLC10V513-200，手性化合物R1011，直徑為50nm_150nm長度為lum-3um的硫化鉍納米棒，按上述配比將樣品混合均勻，利用毛細(xì)作用灌入制備好的液晶盒中，施加正旋交流電場，電壓150V，變換頻率從IOOHz至1000Hz，測試不同頻率下樣品的透過光譜。圖4所示為對樣品3不加電以及分別施加200Hz、400Hz、600Hz、800HzUOOOHz電場下的透射率曲線，可見隨著電場頻率的降低反射波寬逐漸變寬。
測試使用的儀器是紫外-可見-近紅外分光光度計(Jasco V-570)。在測試過程中，除對樣品施加不同電場測試其透射率之外對樣品斷電后的透射率也進(jìn)行了測試。圖4對樣品I及樣品2施加I. OKHz方波電場，分別在加電前(0V)，加電中(190V)以及撤電后(E OFF)的透射率曲線。可以看出，樣品在撤去電場后基本可以恢復(fù)與原始波段及波寬一致的透射率，反復(fù)加撤電場，可實(shí)現(xiàn)可逆調(diào)控。
表I
(I)負(fù)性液晶(永生華清液晶有限公司)
權(quán)利要求
1.一種納米摻雜的電場可控液晶圓偏振片的制備方法，其特征在于具體制造工藝為a.混合液晶由一種膽留相液晶和一種一維納米材料混合而成，膽留相液晶是由介電常數(shù)為負(fù)的負(fù)性向列相液晶和手性化合物混合而成；手性化合物的含量I. 0-35. 0wt%,負(fù)性向列相液晶的含量60. 0-98. 8wt%，納米材料的含量0. 2-5. 0wt% ；b.將上述混合好的材料注入表面經(jīng)過沿面取向處理的10um-100 um液晶盒或薄膜中，液晶處于膽留相平面織構(gòu)狀態(tài)；這時在液晶盒或薄膜的基板上加0 V-190 V，10 Hz-IOO KHz交流電場，調(diào)節(jié)不同的電壓、頻率、波形即可得到選擇性反射波寬不同的液晶圓偏振片。
2.按照權(quán)利要求I所述的一種納米摻雜的電場可控液晶圓偏振片的制備方法，其特征在于所述的沿面取向處理采用摩擦法、真空鍍膜法或化學(xué)法。
3.按照權(quán)利要求I所述的一種納米摻雜的電場可控液晶圓偏振片的制備方法，其特征在于所述的向列相液晶，其介電常數(shù)為負(fù)，即在高頻交流電場下為平面取向；所述的手性化合物為聯(lián)萘二酚類衍生物、膽留醇類衍生物、手性仲辛醇類衍生物、苯基乙二醇類衍生物、以2，2’取代聯(lián)苯為光活性中心的化合物、二甲基丁醇類衍生物或含二甲丁基的化合物； 所述的一維納米材料是直徑為30 nm-500 nm,長度為0.5 um-10. 0 um的無機(jī)納米材料或?qū)щ娋酆衔锛{米材料，納米材料為納米管、納米棒、納米線或納米帶；無機(jī)納米材料為硫化秘、 硫化銅、硫化鎘、硫化鋅或氧化鋅；導(dǎo)電聚合物納米材料為聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可電場調(diào)控寬波反射的液晶圓偏振片的制造方法，屬于功能材料液晶顯示技術(shù)領(lǐng)域。該方法通過將一維納米材料與膽甾相液晶混合并灌注液晶盒或薄膜中，施加不同電場來控制反射波寬。其優(yōu)點(diǎn)在于成分和工藝簡單，偏振片的反射波寬可根據(jù)實(shí)際需要通過電場進(jìn)行控制，并可實(shí)現(xiàn)可逆調(diào)控。可應(yīng)用在功能薄膜和器件上，如智能玻璃、電子紙張、液晶顯示器光增量膜等。
文檔編號G02B5/30GK102621617SQ20121005039
公開日2012年8月1日 申請日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者丁杭軍, 劉芳, 張波萍, 曹暉, 李克軒, 楊槐, 王靜靜, 葛振華 申請人:北京科技大學(xué)