[發明專利]一種具有寬波反射的高分子穩定液晶薄膜材料的制備方法

有效

• 申請號: 200810222703.3
• 申請日: 2008-09-22
• 公開（公告）號: CN101354460A
• 公開（公告）日: 2009-01-28
• 發明（設計）人: 楊槐;黃維;丁小康;邊震宇;原小濤;曹暉;李發勝;張曉楓
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G02B5/30
• 分類號: G02B5/30;G02F1/13357;C09K19/00
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技術領域

本發明涉及光學薄膜材料技術領域，特別涉及一種液晶顯示器光增亮膜及紅外光屏蔽薄膜材料的制備方法，制備的高分子穩定液晶(PSLC)光學薄膜材料能實現寬波反射，且反射波寬隨溫度改變而改變，可覆蓋反射波長范圍300-2500nm。

背景技術

手征向列相(N*)液晶可以通過在向列相液晶中摻入手性化合物來獲得。在N+相液晶中，液晶分子的長軸圍繞一螺旋軸作周期性旋轉，形成螺旋結構。液晶分子長軸旋轉360度所經過的距離被稱為螺距P，P的大小與液晶中手性化合物的含量成反比。N*相液晶由于這種特殊的螺旋結構而具有選擇性布拉格反射的光學特性。單一螺距的N*相液晶可反射入射光的反射波寬Δλ＝Δnp，其中Δn分別為液晶材料的雙折射率。在反射波寬范圍內，左(右)旋的圓偏振光被螺旋結構為左(右)旋的N*相液晶所反射、而右(左)旋的圓偏振光被透射；而在反射波寬范圍外，左和右旋的圓偏振光均被透過。因此，N*相液晶可廣泛地應用于液晶顯示器光增強膜、紅外光屏蔽薄膜材料等領域。

在可見光范圍內，單一螺距的N*相液晶的反射波寬通常在150nm以下。研究證明，形成螺距的梯度分布或非均勻分布可以非常有效地拓寬N*相液晶的反射波寬。高分子穩定液晶(PSLC)即通過分散在液晶中的交聯高分子網絡來穩定或固定液晶分子指向矢的排列以得到理想的液晶分子宏觀取向分布，是一種獲得N*相液晶螺距特殊分布的常用手段。具有寬波反射特性的PSLC薄膜材料在很多領域，如圓偏振片、反射型液晶顯示器、信息顯示與存儲材料、屏蔽紅外光的門窗玻璃貼膜、軍事用紅外隱身材料和“紅外光智控窗口”等領域具有極大的應用前景。

荷蘭科學家Broer領導的研究小組使用N*相液晶于1995年成功制備了可以反射可見光波長范圍的反射型圓偏振片(CN97191106.1，EP0606940.A2)。他們使用紫外光照射添加了光引發劑的雙官能團可光聚合性手性液晶單體/單官能團可光聚合性向列相液晶單體/紫外吸收色素混合物，引發混合物中可聚合單體的分子間發生交聯反應，制備了高分子凝膠材料。由于紫外吸收色素的存在，在上述混合物中形成紫外光強度梯度。由于雙官能團可光聚合性手性液晶單體的反應幾率是單官能團可光聚合性向列相液晶單體的兩倍，在紫外光強度較高的一側，雙官能團可光聚合性手性液晶單體的分子間較易發生交聯反應，濃度減少較快。這樣就使雙官能團可光聚合性手性液晶單體由濃度較高一側(紫外光強度較低)向濃度較低一側(紫外光強度較高)進行擴散。因此，在所形成的凝膠材料中紫外光強度較高的一側所形成的分子螺旋排列的螺距較小，而在相對一側分子螺旋排列的螺距較大。由于在凝膠材料中形成分子螺旋排列的螺距梯度，所以凝膠材料可以反射整個可見光波長范圍(400nm～750nm)的圓偏振入射光。此方法中，雙官能團可光聚合性手性液晶單體、紫外吸收色素合成困難，并且混合體系對紫外光強度梯度的要求相當嚴格，所以一直沒有得到更大的推廣。

發明內容

本發明提供了一種使用高分子穩定液晶制備的具有寬波反射特性的薄膜的制造方法，這種薄膜材料能反射波長范圍為300～2500nm的左旋或者右旋圓偏振光，且所反射的波寬范圍可隨溫度的變化而改變。根據反射波段位置的不同，該材料可應用于液晶顯示器件的光增亮膜及節能玻璃貼膜等領域。

本發明的具體步驟為：

(a)將近晶A相液晶、向列相液晶、側鏈型高分子液晶、手性化合物按照一定質量比混配均勻，使該混配液晶具有近晶A相(SmA)-手征向列相(N*)相轉變，并且手征向列相的螺距隨溫度降低而增大。近晶A相液晶的質量分數為10～80％，向列相液晶的質量分數為1～40％，側鏈型高分子液晶的質量分數為0.5～30％，手性化合物的質量分數為0.1～30％，然后在該混配液晶中再加入一定質量的紫外光可聚合液晶單體和光引發劑，混配均勻，所形成的混配體系中，紫外光可聚合液晶單體的質量分數為0.1～20％，光引發劑的質量分數為0.05～10％。

(b)將(a)中所述混配體系注入到預先經過平面取向的液晶盒中，之后將灌注好的液晶盒在293～453K下保溫處理2～30分鐘，使灌注的混配體系形成穩定的平面織構。

(c)對(b)中所述經保溫處理后的液晶盒在手征向列相溫度區域內進行紫外光輻照，紫外光波長為365nm，紫外光輻照時間為1～30分鐘，紫外光輻照強度為0.1～100mW/cm²，使(a)中所述混配體系中的紫外光可聚合液晶單體分子間發生交聯，形成高分子網絡，使(b)中所述形成的平面織構穩定下來，從而得到PSLC薄膜材料。