[发明专利]一种纳米掺杂的电场可控液晶圆偏振片的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料液晶显示技术领域，提供了一种可电场调控 宽波反射的液晶圆偏振片的制造方法，使用纳米粒子胆甾相液晶复合 体系实现宽波反射的液晶圆偏振片的制造。

背景技术

由于偏振片具有独特的光学特性，因而在显示器件、交通工业、 国防及尖端科学技术中有着广泛的应用。目前常用偏振片的主要为吸 收型偏振片，这类偏振片尽管价格低廉，但存在多缺点和不足，例如 光损耗大，工作环境受限，成品的吸收波段固定不可调整等。而可电 场调控的反射式偏振片由于其优异的性能而具有广阔的应用前景，如 液晶显示器的光增亮膜、智能玻璃、屏蔽薄膜、节能反射涂层、电子 纸张等。

众所周知，胆甾相液晶由于其特殊的螺旋结构使其具备许多独特 的光学性能，如圆二色性、选择性反射、旋光性等。而选择性反射是 其中一个重要的光学性能。对于胆甾相液晶，沿着其螺旋轴，液晶分 子指向矢旋转360°所对应的螺旋轴的长度成为螺距，以P表示。胆 甾型液晶的选择性反射遵循布拉格公式：λ＝λ₀＝n×P，反射带宽： Δλ＝P×Δn，这里，n＝(n₀+n_e)/2、Δn＝n_e-n₀，其中，n_e和n₀分别是液晶 的非寻常光和寻常光折射率。在反射波带内，入射光中与胆甾相液晶 螺旋轴旋向相同的圆偏振光的部分反射，其余的部分透射。在可见光 区域，由于胆甾相液晶的最大双折射Δn大约为0.3，所以反射带宽的 上限为100nm。为显著增加反射波宽，主要方法是在体系中形成螺 距梯度或螺距不均匀分布。1995年荷兰科学家D.J.Broer等人 (CN97191106.1)使用光聚合的复合材料体系(包括光聚合手性的单 体即胆甾醇丙烯酸酯，可光聚合向列相丙烯酸酯，紫外吸收色素等)， 利用非常弱的紫外线(辐射强度小于0.05mW/cm²)进行照射，制备 了高分子网络/紫外吸收色素复合材料实现了螺距梯度分布宽波反 射。原理是紫外吸收色素的添加造成了紫外光强度梯度，再加上弱的 紫外光手性单体有充分的时间扩散，从而形成螺距梯度，以得到对整 个可见光波段的选择性反射偏振片。由于单体在液晶中扩散的程度与 紫外辐射强度有关，因此这种方法所形成的带宽对紫外照射强度十分 敏感，因此在制造过程中要使用单色光传感器对偏振片进行检测，一 旦达到所需带宽，就要立刻提高紫外照射强度。其设备较复杂，比较 难控制。另外体系还使用了紫外吸收色素，增加了制造成本。

发明内容

本发明目的在于提供一种能实现宽波反射的液晶圆偏振片的制 造方法，通过较简单的工艺，制造一种能实现宽波反射的液晶圆偏振 片，而且这种偏振片的反射波宽可以根据实际需要由施加的电场调 控，并且不需要紫外聚合。

一种纳米掺杂的电场可控液晶圆偏振片的制备方法，其具体制造 工艺为：

1、混合液晶：由一种胆甾相液晶和一种一维纳米材料混合而成， 胆甾相液晶是由介电常数为负的负性向列相液晶和手性化合物混合 而成。手性化合物的含量1.0-35.0wt％，负性液晶的含量60.0-98.8wt％， 纳米材料的含量0.2-5.0wt％。

2、将上述混合好的材料注入表面经过沿面取向处理的10 um-100um液晶盒或薄膜中，液晶处于胆甾相平面织构状态；这时在 液晶盒或薄膜的基板上加0V-190V，10Hz-100KHz交流电场，调节 不同的电压、频率、波形即可得到选择性反射波宽不同的液晶圆偏振 片。

所述的沿面取向处理采用摩擦法、真空镀膜法或化学法；

所述的向列相液晶，其介电常数为负，即在高频交流电场下为平 面取向；

所述的手性化合物为联萘二酚类衍生物、胆甾醇类衍生物、手性 仲辛醇类衍生物、苯基乙二醇类衍生物、以2，2’取代联苯为光活性中 心的化合物、二甲基丁醇类衍生物或含二甲丁基的化合物；

所述的一维纳米材料是直径为30nm-500nm，长度为0.5um-10.0 um的无机纳米材料或导电聚合物纳米材料，纳米材料为纳米管、纳 米棒、纳米线或纳米带；无机纳米材料为硫化铋、硫化铜、硫化镉、 硫化锌或氧化锌；导电聚合物纳米材料为聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩；