[发明专利]偏光元件及其制备方法

说明书

本案是申请人在2007年3月30日申请的申请号为200710073765.8，名称为“偏光元件及其制备方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种光学器件及其制备方法，尤其涉及一种偏光元件及其制备方法。

背景技术

偏光元件是一种重要的光学器件，被广泛应用于太阳镜和液晶显示器中。现在广泛应用的一种偏光元件，可吸收一个偏振态的光，而另一偏振态的光则通过偏光元件。此种偏光元件通常采用这样一种方法制得：将二向色性分子溶于或吸收在高分子物质中，如聚乙烯醇，并将所得薄膜以一个方向拉伸配列二向色性分子。这时，二向色性分子沿着拉伸方向有规则排列起来，形成一条长链。在入射光波中，光振动方向平行于长链方向的被吸收，垂直于长链方向的能透过，所以透射光成为线偏振光。此种偏光元件也可以通过将二向色性分子吸收在单轴拉伸的聚合物膜上的方法来生产。

由于此种偏光元件的制造需要将二向色性分子结合高分子聚合物作为偏光膜，制备过程较为复杂。而应用高分子聚合物作为偏光膜的偏光元件于50℃以上使用一段时间后，偏光膜的偏光率减少，甚至失去偏光作用。而且此类偏光元件对湿度要求也较高，一旦工作环境恶劣，湿度大，偏光元件将失去偏光作用。

另外，现有的偏光元件一般只对某一波段的电磁波（如微波、红外光、可见光、紫外光等）具有良好的偏振性能，无法对各种波长的电磁波有均一的偏振吸收特性。

因此，确有必要提供一种对各种波长的电磁波均具有良好的偏振性能的偏光元件及其制备方法，该偏光元件制备简单，且在高温、高湿环境中也能具有良好的偏光作用。

发明内容

一种偏光元件的制备方法，其包括以下步骤：

提供一支撑体；

提供至少一层碳纳米管薄膜，该碳纳米管薄膜中的碳纳米管沿同一方向择优取向排列，该碳纳米管薄膜为从一碳纳米管阵列中选定多个碳纳米管束，沿基本垂直于碳纳米管生长的方向拉伸该多个碳纳米管束，形成的连续的碳纳米管薄膜；以及

将上述碳纳米管薄膜粘附固定于上述支撑体形成偏光元件，其特征在于，上述碳纳米管阵列的制备方法包括以下步骤：

提供一平整基底；

在基底表面均匀形成一催化剂层；

将上述形成有催化剂层的基底在700~900℃的空气中退火约30分钟~90分钟；以及

将处理过的基底置于反应炉中，在保护气体环境下加热到500~740℃，然后通入碳源气反应约5~30分钟，生长得到高度为200~400微米的碳纳米管阵列。

一种偏光元件，其包括一支撑体和一由支撑体支撑的偏光膜，其特征在于：该偏光膜为至少一层碳纳米管薄膜，该至少一层碳纳米管薄膜中的碳纳米管沿同一方向择优取向排列。

相较于现有技术，所述的偏光元件采用多层碳纳米管薄膜作为偏振膜，由于碳纳米管具有高温的热稳定性，对于各种波长的电磁波有均一的吸收特性，故本发明的偏光元件对于各种波长的电磁波有均一的偏振吸收性能，具有广泛的应有范围。

附图说明

图1为本发明实施例偏光元件的结构示意图。

图2为本发明实施例偏光元件的制备方法的流程图。

图3为本发明实施例有机溶剂处理前的偏光元件的扫描电镜照片。

图4为本发明实施例有机溶剂处理后的偏光元件的扫描电镜照片。

图5为本发明实施例采用不同层数的碳纳米管薄膜的偏光元件在各波长下的偏振度对比示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。

请参阅图1，本发明提供一种偏光元件10，该偏光元件10包括一支撑体12和一由支撑体12支撑的碳纳米管薄膜14。该支撑体12可为一固定框架或一透明基板。该碳纳米管薄膜14直接粘附于固定框架或透明基板表面作为偏光膜。该碳纳米管薄膜14可为一层或堆叠的多层薄膜结构。每层碳纳米管薄膜14为多个首尾相连的碳纳米管束以择优取向排列形成的薄膜结构。当该碳纳米管薄膜14为多层时，该碳纳米管薄膜14中碳纳米管束基本沿同一方向定向排列。

本发明实施例中该碳纳米管薄膜14的宽度可为1cm~10cm，该碳纳米管薄膜14的厚度为0.01~100微米。本发明实施例偏光元件10的偏振吸收性能和碳纳米管薄膜14的层数有关，碳纳米管薄膜14层数越多，该偏光元件10的偏振性能越好。

由于碳纳米管对电磁波的吸收接近绝对黑体，碳纳米管对于各种波长的电磁波均有均一的吸收特性，故本发明的偏光元件10对于各种波长的电磁波也有均一的偏振吸收性能。当光波入射时，振动方向平行于碳纳米管束长度方向的光被吸收，垂直于碳纳米管束长度方向的光能透过，所以透射光成为线偏振光。