一种基于胆甾相液晶的反射式滤光片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于光学全波段反射器件领域，公开了一种基于胆甾相液晶的反射式滤光片及其制备方法和应用。该反射式滤光片包括以下结构：电源组件；两块导电基板，两块所述导电基板相对设置，两块所述导电基板的内表面均设有电极，并与电源组件的两极连接；聚合物网络稳定的胆甾相液晶，位于两块所述导电基板之间，所述胆甾相液晶与所述导电基板之间设置有取向层，所述取向层具有7

【技术实现步骤摘要】
一种基于胆甾相液晶的反射式滤光片及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于光学全波段反射器件领域，尤其涉及一种基于胆甾相液晶的反射式滤光片及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]胆甾相液晶材料因其特殊的螺旋结构而具有选择性布拉格反射的特性，这种特殊的光学性质使得胆甾相液晶能够被被广泛的应用在液晶显示器、拍摄镜头、VR技术等诸多领域。目前而言，拍摄镜头领域对于快速响应的滤光片要求极大，需要在毫秒级时间内以不同波段下拍摄两幅图片，将其相互叠加，可使得照片的细节和色彩更加饱满，因此对于时效性要求极为严苛。而现有的基于聚合物网络稳定胆甾相液晶的滤光片，多在20ms以上，响应时间过长，无法满足需要。
[0003]在一个单畴体内，胆甾相液晶分子与螺旋轴垂直排列，在垂直于螺旋轴的平面内，可以认为是向列相液晶；在沿着螺旋轴的方向上，胆甾相液晶分子的指向发生变化，其旋转360
°
时所经过的螺旋轴的长度被称为螺距(P)。单一螺距的胆甾相液晶反射波长λ＝P
×
n(n为液晶的平均光折射率)；反射光谱带宽Δλ＝(ne
‑
no)P＝Δn
×
P(Δn＝ne
‑
no为双折射率)；胆甾相液晶正是由于螺旋结构，对于特定波段进行反射，同时由以上公式中可见，可以通过调节P值，获得任意的反射波段。
[0004]目前大部分研究的关于快速响应波段可调的反射式滤光片是采用聚合物网络稳定胆甾相液晶(PSCLC)的方法来使得光波段被反射，但是这一过程需要长时间紫外光照射的固化，往往会形成大小不一的畴态，造成光散射问题严重，但如果减少紫外固化的时间，将会使得畴态太小，恢复时间被大大增长，从而影响响应时间。
[0005]因此，本专利技术希望提出一种波段可调且响应时间更短的滤光片，以满足实际需求。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种基于胆甾相液晶的反射式滤光片及其制备方法和应用，该反射式滤光片具有波段可调和快速响应的特点，响应时间可低至2ms，在VR技术、拍摄镜头和液晶显示等领域有着巨大的潜在应用价值。
[0007]本专利技术提供一种反射式滤光片，包括以下结构：
[0008]电源组件；
[0009]两块导电基板，两块所述导电基板相对设置，两块所述导电基板的内表面均设有电极，并与电源组件的两极连接；
[0010]聚合物网络稳定的胆甾相液晶，位于两块所述导电基板之间，所述胆甾相液晶与所述导电基板之间设置有取向层，所述取向层具有7
°‑
10
°
的预倾角。
[0011]本专利技术通过设置具有7
°‑
10
°
大预倾角的取向层，若角度过小，取向层则倾向于平行取向，液晶的偏转方式不会由小角度转向大角度，而是直接由平行胆甾相反转至躺倒型
胆甾相液晶；若角度过大，液晶的初始排列方式就是躺倒型液晶，在其他条件不变的情况下，电场条件下液晶不会偏转。使用该取向层使得具有聚合物网络稳定结构的胆甾相液晶(在高倍偏光显微镜下可以看到相对均匀的畴态)在初始状态就是偏转状态，从而保证胆甾相液晶在外加电场发生偏转时能偏向更大角度，从而实现反射波段蓝移。再撤除电压后，聚合物网络又带动胆甾相液晶分子回复原样，恢复到原有的反射波段，因而可通过控制电场强度来调节胆甾相液晶分子的偏转以达到对不同波段的选择性反射(可实现全波段可调的滤波，反射波段可从红外区间到紫外区间)，以实现快速滤光的需求。同时，在这一过程中并没有涉及到胆甾相液晶的解螺旋过程，因此并不会带来严重的光散射，也没有解螺旋与螺旋的重新扭曲，进而恢复速度也大大加快，响应时间可达2ms。
[0012]所述导电基板可选用玻璃基板、PET膜或其他具有良好透光性的导电材质。
[0013]优选的，所述电源组件中还设置有开关和电压调节装置。
[0014]优选的，制备所述胆甾相液晶的组分包括：向列相液晶、手性掺杂剂、液晶单体和光引发剂。
[0015]更优选的，制备所述胆甾相液晶的组分包括：向列相液晶70
‑
95wt％、手性掺杂剂5
‑
40wt％、液晶单体5
‑
20wt％和光引发剂0.5
‑
1.5wt％。
[0016]通过调节手性掺杂剂的浓度可控制胆甾相液晶的螺距大小，从而实现反射波段的调控。
[0017]所述手性掺杂剂可选用S5011、R5011或其他小分子手性掺杂剂中的至少一种；所述光引发剂可选用Irg819、Irg651或其他光引发剂中的至少一种；所述液晶单体可选用HCM008、HCM009或其他液晶单体中的至少一种。
[0018]优选的，所述取向层由液晶取向剂制得。
[0019]更优选的，所述液晶取向剂为聚酰亚胺。所述液晶取向剂可选自AL
‑
7566B或ZKPI
‑
4000。
[0020]优选的，所述调节区还设置有间隔子，用于支撑两块所述导电基板保持相对间隔。
[0021]所述间隔子可选用硅球、高分子间隔物微球或者其他球状不导电硬质间隔物质。通过控制间隔子的直径，即可控制两块所述导电基板的间隔距离。
[0022]本专利技术还提供了上述反射式滤光片的制备方法，包括以下步骤：
[0023](1)在导电基板表面涂覆液晶取向剂，热处理，得到具有取向层的导电基板；
[0024](2)在两块所述导电基板之间加入间隔子，并用胶水进行固定，形成液晶盒；
[0025](3)将向列相液晶、手性掺杂剂、液晶单体和光引发剂混合，得到液晶混合物；利用毛细吸力将液晶混合物吸入液晶盒内，紫外照射，制得调节区；将两块所述导电基板与电源组件连接，即为所述反射式滤光片。
[0026]优选的，步骤(1)中采用旋涂进行涂覆，所述旋涂的转速为450
‑
600r/min。
[0027]优选的，步骤(1)所述热处理的操作为：以75
‑
85℃预处理2
‑
3min后，再放置于220
‑
280℃的保护气氛中烘干80
‑
100min。
[0028]优选的，步骤(2)中所述胶水为UV固化胶，采用紫外照射进行所述固定。
[0029]优选的，在黄光条件下配置所述液晶混合物。
[0030]优选的，在步骤(3)将液晶混合物吸入液晶盒内的步骤中，控制温度为约60℃。
[0031]本专利技术还提供了上述反射式滤光片在虚拟现实
、拍摄镜头领域和液晶显
示领域中的应用。
[0032]相对于现有技术，本专利技术的有益效果如下：
[0033]本专利技术所述反射式滤光片通过在导电基板表面设置大预倾角(7
°‑
10
°
)的取向层，使聚合物网络稳定的胆甾相液晶可以在初始状态下就拥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反射式滤光片，其特征在于，包括以下结构：电源组件；两块导电基板，两块所述导电基板相对设置，两块所述导电基板的内表面均设有电极，并与电源组件的两极连接；聚合物网络稳定的胆甾相液晶，位于两块所述导电基板之间，所述胆甾相液晶与所述导电基板之间设置有取向层，所述取向层具有7
°‑
10
°
的预倾角。2.根据权利要求1所述的反射式滤光片，其特征在于，制备所述胆甾相液晶的组分包括：向列相液晶、手性掺杂剂、液晶单体和光引发剂。3.根据权利要求2所述的反射式滤光片，其特征在于，制备所述胆甾相液晶的组分包括：向列相液晶70
‑
95wt％、手性掺杂剂5
‑
40wt％、液晶单体5
‑
20wt％和光引发剂0.5
‑
1.5wt％。4.根据权利要求1所述的反射式滤光片，其特征在于，所述取向层由液晶取向剂制得。5.根据权利要求1所述的反射式滤光片，其特征在于，两块所述导电基板还设置有间隔子，用于支撑两块所述导电基板保持相对间隔。6.权利要求5所述的反射式滤光片的制备方法，其特征在于，包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁冬，王凯宇，谢丽娟，胡小文，周国富，
申请(专利权)人：深圳市国华光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：