[發明專利]一種噴墨打印制備寬波段反射膽甾相液晶薄膜的方法

有效

• 申請號: 202011469527.0
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112649996B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 何萬里;姚代鵬;羅時光
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G02F1/137
• 分類號: G02F1/137;G02F1/1337;B41M7/00;B41M5/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供了一種噴墨打印制備寬波段反射膽甾相液晶薄膜的方法。將液晶及手性摻雜劑、可聚合單體、光引發劑等液晶摻雜材料配制為滿足噴墨打印條件的墨水；在親疏水性不同的基板上打印制備不同手性摻雜劑濃度的膽甾相液晶薄膜；然后控溫干燥，液晶薄膜層層疊加、取向、聚合，以使手性摻雜劑在薄膜間擴散，而形成不同螺距的膽甾相液晶，紫外光聚合得到具備寬波段反射特性的PSCLC材料。該方法能夠實現同時打印不同組份的膽甾相液晶薄膜材料，制備的PSCLC材料的反射波寬可通過控制打印薄膜中手性摻雜劑含量實現精確調控，為快速批量制備不同反射波寬的液晶材料提供了有力支持。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種寬波段反射膽甾相液晶薄膜的噴墨打印制備方法。

背景技術

膽甾相液晶是其液晶分子本身含手性碳原子或液晶中摻雜有手性分子而形成的，獨特的螺旋狀結構決定其具有選擇性反射和圓二色性等，這些特性在顯示器背光模塊、節能建筑門窗玻璃，激光防護方面有重要應用。膽甾相液晶反射帶中心波長λ＝n×P，n為液晶的平均折射率，P為螺距，反射帶寬Δλ＝Δn×P，反射帶寬取決與雙折射率Δn和螺距P。液晶的雙折射率Δn一般小于0.3，因而單一螺距的膽甾相液晶在可見光區的反射帶一般小于100nm。由于高雙折射率的液晶材料存在合成復雜、粘度高、化學穩定性和熱穩定性差等問題，所以通過増大膽甾相液晶材料的雙折射率來拓寬反射波寬較為困難。因而，寬波段反射一般通過調控膽甾相液晶的螺距來實現。如果在膽甾相液晶厚度方向上構造螺距的梯度分布或非均勻分布結構，總反射帶寬Δλ＝Δλ₁+Δλ₂+Δλ₃+…+Δλ_n＝Δn (P₁+P₂+P₃+…+P_n)，反射帶就相當于多個反射帶疊加，可以達到寬波段反射的目的。

利用螺距非均勻分布拓寬反射波譜，比較容易采取的方法是將具有不同螺距的ChLC樣品進行疊加以實驗擴寬反射光譜。Kralik等將分別反射紅光、綠光、藍光的3層ChLC樣品疊加起來，其反射波寬成功覆蓋可見光區域，并研究了其與四分之一波片搭配后在顯示器背光源系統中的光增亮效果(Kralik J,Fan B, Vithana H,Li L and Faris M S,Molecular Crystals and Liquid Crystals,1997)。單一螺距多層疊加法的優點是制備工藝簡單、反射波長中心及反射波寬范圍可控，但層與層交界處的光反射或散射效果較嚴重，且多層玻璃基板的存在易造成嚴重光吸收。

荷蘭科學家D.J.Broer等人在其研究工作中使用手性液晶性可聚合單體、單官能度液晶性可聚合單體、紫外光吸收染料和光引發劑的材料體系制備了液晶顯示光增亮膜(CN97191106.1)。紫外吸收染料在膜厚度方向上形成紫外強度梯度，在接近紫外光源側，雙官能度膽甾相單體消耗更快，單官能度的向列相單體消耗較慢，體系內形成了單體的濃度梯度，導致雙官能度膽甾相單體向接近光源側擴散，最終形成了螺距的梯度分布并達到寬波段反射的目的。他們所制備的寬波段反射薄膜可以反射整個可見光波長范圍(400-759nm)的圓偏振光，但所用原料復雜，價格昂貴，且工藝比較復雜，對紫外光強度梯度的要求相當嚴格，實際操作較難控制。

基于噴墨打印的制備方法，其優勢在于可以實現同時批量制備不同成分比例的膽甾相液晶薄膜，大幅提高樣品的制備速率，減少液晶等材料浪費，且混配均勻、精確，快速，可以有效避免人工混配帶來的誤差。利用噴墨打印調節手性摻雜劑、單體、引發劑濃度，進而調控各層薄膜的螺距，對寬波段反射中心波長和波寬的控制將更加靈活，對于篩選更加優良的組分配比十分有利。