[发明专利]可反射圆偏振光及非偏振光的液晶薄膜材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学薄膜材料技术领域，特别涉及一种液晶显示器光增亮膜及红外光屏蔽薄膜材料的制备方法。制备的液晶光学薄膜材料可反射圆偏振光及非偏振光，且反射中心及反射波宽可根据不同的材料组分与含量、制备温度等有效进行控制。 

背景技术

胆甾相(N*相)液晶在自然界中可以经常看到。例如，可反射不同颜色的昆虫翅膀就是N*相液晶最重要的光学性能——选择性反射的体现。N*相液晶可以看作带有手性的向列相(N相)液晶，一般有两种来源：一是液晶分子本身带有手性基团，是带有螺旋结构的N相；另一种情况是在N相液晶中掺入手性化合物，使N相液晶的结构发生扭曲，得到N*相液晶。液晶分子长轴扭曲旋转360度所经过的距离被称为螺距P，P的大小与液晶中手性化合物的含量成反比。单一螺距的N*相液晶可反射入射光的反射带宽Δλ＝Δnp，其中Δn分别为液晶材料的双折射率。在反射波宽范围内，左(右)旋的圆偏振光被螺旋结构为左(右)旋的N*相液晶所反射、而右(左)旋的圆偏振光被透射；而在反射波宽范围外，左和右旋的圆偏振光均被透过。因此，N*相液晶的反射率不超过50％。但是，昆虫Plusiotisresplendens打破了N*相液晶的反射率不超过50％的限制，可以同时反射左旋和右旋的圆偏振光即非偏振光，引起了人们极大的关注和研究兴趣。 

法国科学家Mitov领导的研究小组使用高分子稳定液晶(PSLC)于2006年成功制备了可同时反射左旋和右旋圆偏振光的N*液晶薄膜(Nature Materials，5，361-364，2006)。他们混配了可光聚合向列相液晶单体/小分子液晶/可发生热致手性翻转的手性化合物/光引发剂体系，高温时体系为右旋结构，低温时体系为左旋结构。选择合适的组分比例，高温下进行紫外辐照，引发可光聚合向列相液晶单体交联，形成右旋的高分子网络结构；随着温度下降，手性化合物发生手性翻转变为左旋，N*相液晶也随之成为左旋结构。当高分子网络与N*相液晶的螺距相同时，PSLC薄膜可同时反射左旋和右旋的圆偏振光。由于使用的可导致热致手性翻转的手性化合物的螺旋扭曲能力过小，该PSLC薄膜只能反射红外波段3300—4300nm范围的非偏振光，其潜在应用范围受到了极大的限制。 

发明内容

本发明目的在于提供一种波宽可控的可反射圆偏振光及非偏振光的液晶薄膜材料的制 备方法，可通过不同的材料组分与含量、制备温度等有效控制反射波宽和反射中心，使PSLC薄膜分别覆盖可见光、红外波段，从而扩大应用范围。 

本发明的具体步骤为： 

1.混配螺距随温度降低而增大的胆甾相液晶。将可光聚合向列相液晶单体0.1～10wt％、手性化合物1～20wt％、小分子双频液晶(或负性液晶)50～95wt％、光引发剂0.2～5wt％进行混合，再将混合物加热至各向同性态，搅拌混合均匀，然后降温，发生各向同性态—胆甾相相转变，形成均一的胆甾相。 

2.将含有左旋或右旋手性化合物的混合物在均一胆甾相状态下灌入内表面经平行取向处理的ITO基板组成的液晶盒中，混合物呈现均匀的胆甾相平面织构。继续降低温度，使手性化合物逐渐从混合物中析出，手性化合物溶解量减少，胆甾相螺距增大，以制备可反射圆偏振光的液晶薄膜材料。 

或将含有左旋、右旋手性化合物的混合物分别从均一胆甾相状态下降温，使手性化合物逐渐从混合物中析出，手性化合物溶解量减少，胆甾相螺距增大，再将含有左旋、右旋手性化合物晶粒的液晶混合物按照一定质量比混合均匀，质量比范围为1：99～99：1，灌入三面密封、一面开启的内表面经平行取向处理的ITO基板组成的液晶盒中，进行真空脱气后密封，以制备可反射非偏振光的液晶薄膜材料。 

3.向液晶盒施加高频率交流电场，诱导液晶分子长轴沿着垂直基板方向排列，含析出手性化合物晶粒的混合物呈现均匀的场致平面取向。在温度243K范围内，使用紫外灯辐照液晶盒，紫外波长为365nm，辐照剂量0.001～100mWcm^-2，辐照时间0.5～15min，引发可光聚合向列相液晶单体分子发生交联反应，聚合形成高分子网络。