[发明专利]一种全息聚合物分散液晶材料及其应用

说明书

本发明提供一种全息聚合物分散液晶材料及其应用。所述全息聚合物分散液晶材料包括液晶组合物、可聚合单体和在可见光波段可固化的胶水；所述液晶组合物包括如下式I~式III所示化合物，所述可聚合单体包括至少一种如下式IV所示化合物。本发明中提供的全息聚合物分散液晶材料具有优异的性能，由此制备得到的体全息光栅具有高的衍射效率、低的雾度，以及可以在全息态及透明态之间切换，可满足体全息光波导的应用要求。

技术领域

本发明属于液晶材料技术领域，具体涉及一种全息聚合物分散液晶材料及其应用。

背景技术

增强现实(augment reality，AR)，是将真实世界信息和虚拟世界信息实时叠加到同一个画面或空间的新技术。通过计算机生成提示信息、虚拟物体或虚拟场景，并叠加到真实世界中被人类器官所感知，从而达到增强现实的感官体验。目前AR技术已广泛应用在游戏、零售、教育、工业、军事和医疗等领域。

制作AR的波导技术目前分为三类：阵列光波导、表面浮雕光波导、体全息光波，其中体全息光波导技术由于具有成本较低、适宜规模化生产等优势，受到国内外的广泛关注。

当前对于体全息材料的研究集中在光致聚合物方面，CN113527143A公开了一种书写单体及其制备方法以及光致聚合物组合物及其光栅。所述书写单体为含有芴基的氨基甲酸酯丙烯酸酯单体，由书写单体制备得到的光致聚合物可以达到较高的折射率调制度及衍射效率，但是由于光致聚合物对电信号无感应，因此在材料曝光形成光栅后，无法再对其进行调谐。

全息聚合物分散液晶(Holographic polymer dispersed liquid crystal，HPDLC)是一种新型全息材料，具有成本低廉、制作工艺简单、衍射效率高且雾度低等突出优势，与光致聚合物（PP）相比，由于液晶材料具有双折射，且可以对电场产生感应，可以在no及ne之间切换，因此可以使用电信号对光栅进行调谐，不加电压时液晶折射率与聚合物存在较大差值，器件呈现全息状态，当施加电压时，液晶发生偏转，此时液晶折射率与聚合物近似，器件将不再呈现全息状态。

HPDLC的组分主要包含丙烯酸酯单体、聚氨酯丙烯酸酯预聚物、光引发剂、液晶以及少量添加剂,材料曝光时，聚合物单体发生聚合反应，随着聚合反应的进行，液晶与聚合物发生相分离，聚合反应的速度是影响相分离的关键因素，反应速度过快，则聚合物无法形成光栅结构，反应速度过慢，液晶会被聚合物包裹，无法相分离完全，导致衍射效率低下，雾度升高。因此，如何提供一种HPDLC材料，用以制备得到具有高的衍射效率、低的雾度，以及可以在全息态及透明态之间切换的体全息光栅，已成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种全息聚合物分散液晶材料及其应用。本发明中通过对全息聚合物分散液晶材料进行设计，通过选用具有特定结构式的液晶组合物和可聚合单体，制备得到的全息聚合物分散液晶材料具有优异的性能，由此制备得到的体全息光栅具有高的衍射效率、低的雾度，以及可以在全息态及透明态之间切换，可满足体全息光波导的应用要求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种全息聚合物分散液晶材料，所述全息聚合物分散液晶材料包括液晶组合物、可聚合单体和在可见光波段可固化的胶水；

所述液晶组合物包括如下式I~式III所示化合物，所述可聚合单体包括至少一种如下式IV所示化合物：

式I；

式II；

式III；

式IV；