[發明專利]偏光元件及其制備方法

有效

• 申請號: 200710073765.8
• 申請日: 2007-03-30
• 公開（公告）號: CN101276012A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 馮辰;姜開利;劉亮;張曉波;范守善
• 申請（專利權）人: 清華大學;鴻富錦精密工業(深圳)有限公司
• 主分類號: G02B5/30
• 分類號: G02B5/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種光學器件及其制備方法，尤其涉及一種偏光元件及其制備方法。

背景技術

偏光元件是一種重要的光學器件，被廣泛應用于太陽鏡和液晶顯示器中。現在廣泛應用的一種偏光元件，可吸收一個偏振態的光，而另一偏振態的光則通過偏光元件。此種偏光元件通常采用這樣一種方法制得：將二向色性分子溶于或吸收在高分子物質中，如聚乙烯醇，并將所得薄膜以一個方向拉伸配列二向色性分子。這時，二向色性分子沿著拉伸方向有規則排列起來，形成一條長鏈。在入射光波中，光振動方向平行于長鏈方向的被吸收，垂直于長鏈方向的能透過，所以透射光成為線偏振光。此種偏光元件也可以通過將二向色性分子吸收在單軸拉伸的聚合物膜上的方法來生產。

由于此種偏光元件的制造需要將二向色性分子結合高分子聚合物作為偏光膜，制備過程較為復雜。而應用高分子聚合物作為偏光膜的偏光元件于50℃以上使用一段時間后，偏光膜的偏光率減少，甚至失去偏光作用。而且此類偏光元件對濕度要求也較高，一旦工作環境惡劣，濕度大，偏光元件將失去偏光作用。

另外，現有的偏光元件一般只對某一波段的電磁波(如微波、紅外光、可見光、紫外光等)具有良好的偏振性能，無法對各種波長的電磁波有均一的偏振吸收特性。

因此，確有必要提供一種對各種波長的電磁波均具有良好的偏振性能的偏光元件及其制備方法，該偏光元件制備簡單，且在高溫、高濕環境中也能具有良好的偏光作用。

發明內容

一種偏光元件，其包括一支撐體和一由支撐體支撐的偏光膜，其中，該偏光膜包括至少一碳納米管薄膜，該偏光膜中碳納米管均沿同一方向定向排列。

該碳納米管薄膜的層數大于10層。

該碳納米管薄膜的厚度為0.01～100微米。

該碳納米管薄膜為多個首尾相連的碳納米管束以擇優取向排列形成的薄膜結構。

該支撐體為固定框架或透明基板。

一種偏光元件的制備方法，其包括以下步驟：提供一支撐體；提供至少一層碳納米管薄膜，該碳納米管薄膜中碳納米管均沿同一方向排列；以及將上述碳納米管薄膜粘附固定于上述支撐體形成偏光元件。

進一步將多層碳納米管薄膜沿相同方向重疊地粘附固定于支撐體形成偏光元件，該偏光元件中碳納米管均沿同一方向排列。

上述碳納米管薄膜的制備方法包括以下步驟：提供一碳納米管陣列；從上述碳納米管陣列中選定一定寬度的多個碳納米管束；以及以一定速度沿基本垂直于碳納米管陣列生長方向拉伸該多個碳納米管束，以形成一連續的碳納米管薄膜。

上述碳納米管陣列的制備方法包括以下步驟：提供一平整基底；在基底表面均勻形成一催化劑層；將上述形成有催化劑層的基底在700～900℃的空氣中退火約30分鐘～90分鐘；以及將處理過的基底置于反應爐中，在保護氣體環境下加熱到500～740℃，然后通入碳源氣反應約5～30分鐘，生長得到高度為200～400微米的碳納米管陣列。

進一步包括用有機溶劑處理該偏光元件中的碳納米管薄膜。

上述使用有機溶劑處理碳納米管薄膜的方法包括通過試管將有機溶劑滴落在碳納米管薄膜表面浸潤整個碳納米管薄膜，或將上述形成有碳納米管薄膜的支撐體整個浸入盛有有機溶劑的容器中浸潤。

上述有機溶劑為乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿。

相較于現有技術，所述的偏光元件采用多層碳納米管薄膜作為偏振膜，由于碳納米管具有高溫的熱穩定性，對于各種波長的電磁波有均一的吸收特性，故本發明的偏光元件對于各種波長的電磁波有均一的偏振吸收性能，具有廣泛的應有范圍。

附圖說明

圖1為本發明實施例偏光元件的結構示意圖。

圖2為本發明實施例偏光元件的制備方法的流程圖。

圖3為本發明實施例有機溶劑處理前的偏光元件的掃描電鏡照片。

圖4為本發明實施例有機溶劑處理后的偏光元件的掃描電鏡照片。

圖5為本發明實施例采用不同層數的碳納米管薄膜的偏光元件在各波長下的偏振度對比示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。