[发明专利]一种具有宽波反射的高分子稳定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，制备的高分子稳定液晶(PSLC)光学薄膜材料能实现宽波反射，且反射波宽随温度改变而改变，可覆盖反射波长范围300-2500nm。

背景技术

手征向列相(N*)液晶可以通过在向列相液晶中掺入手性化合物来获得。在N+相液晶中，液晶分子的长轴围绕一螺旋轴作周期性旋转，形成螺旋结构。液晶分子长轴旋转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。N*相液晶由于这种特殊的螺旋结构而具有选择性布拉格反射的光学特性。单一螺距的N*相液晶可反射入射光的反射波宽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*相液晶可广泛地应用于液晶显示器光增强膜、红外光屏蔽薄膜材料等领域。

在可见光范围内，单一螺距的N*相液晶的反射波宽通常在150nm以下。研究证明，形成螺距的梯度分布或非均匀分布可以非常有效地拓宽N*相液晶的反射波宽。高分子稳定液晶(PSLC)即通过分散在液晶中的交联高分子网络来稳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观取向分布，是一种获得N*相液晶螺距特殊分布的常用手段。具有宽波反射特性的PSLC薄膜材料在很多领域，如圆偏振片、反射型液晶显示器、信息显示与存储材料、屏蔽红外光的门窗玻璃贴膜、军事用红外隐身材料和“红外光智控窗口”等领域具有极大的应用前景。

荷兰科学家Broer领导的研究小组使用N*相液晶于1995年成功制备了可以反射可见光波长范围的反射型圆偏振片(CN97191106.1，EP0606940.A2)。他们使用紫外光照射添加了光引发剂的双官能团可光聚合性手性液晶单体/单官能团可光聚合性向列相液晶单体/紫外吸收色素混合物，引发混合物中可聚合单体的分子间发生交联反应，制备了高分子凝胶材料。由于紫外吸收色素的存在，在上述混合物中形成紫外光强度梯度。由于双官能团可光聚合性手性液晶单体的反应几率是单官能团可光聚合性向列相液晶单体的两倍，在紫外光强度较高的一侧，双官能团可光聚合性手性液晶单体的分子间较易发生交联反应，浓度减少较快。这样就使双官能团可光聚合性手性液晶单体由浓度较高一侧(紫外光强度较低)向浓度较低一侧(紫外光强度较高)进行扩散。因此，在所形成的凝胶材料中紫外光强度较高的一侧所形成的分子螺旋排列的螺距较小，而在相对一侧分子螺旋排列的螺距较大。由于在凝胶材料中形成分子螺旋排列的螺距梯度，所以凝胶材料可以反射整个可见光波长范围(400nm～750nm)的圆偏振入射光。此方法中，双官能团可光聚合性手性液晶单体、紫外吸收色素合成困难，并且混合体系对紫外光强度梯度的要求相当严格，所以一直没有得到更大的推广。

发明内容

本发明提供了一种使用高分子稳定液晶制备的具有宽波反射特性的薄膜的制造方法，这种薄膜材料能反射波长范围为300～2500nm的左旋或者右旋圆偏振光，且所反射的波宽范围可随温度的变化而改变。根据反射波段位置的不同，该材料可应用于液晶显示器件的光增亮膜及节能玻璃贴膜等领域。

本发明的具体步骤为：

(a)将近晶A相液晶、向列相液晶、侧链型高分子液晶、手性化合物按照一定质量比混配均匀，使该混配液晶具有近晶A相(SmA)-手征向列相(N*)相转变，并且手征向列相的螺距随温度降低而增大。近晶A相液晶的质量分数为10～80％，向列相液晶的质量分数为1～40％，侧链型高分子液晶的质量分数为0.5～30％，手性化合物的质量分数为0.1～30％，然后在该混配液晶中再加入一定质量的紫外光可聚合液晶单体和光引发剂，混配均匀，所形成的混配体系中，紫外光可聚合液晶单体的质量分数为0.1～20％，光引发剂的质量分数为0.05～10％。

(b)将(a)中所述混配体系注入到预先经过平面取向的液晶盒中，之后将灌注好的液晶盒在293～453K下保温处理2～30分钟，使灌注的混配体系形成稳定的平面织构。

(c)对(b)中所述经保温处理后的液晶盒在手征向列相温度区域内进行紫外光辐照，紫外光波长为365nm，紫外光辐照时间为1～30分钟，紫外光辐照强度为0.1～100mW/cm²，使(a)中所述混配体系中的紫外光可聚合液晶单体分子间发生交联，形成高分子网络，使(b)中所述形成的平面织构稳定下来，从而得到PSLC薄膜材料。