[发明专利]基于全息聚合物分散液晶光栅的彩色三维全息图的制备方法

说明书

技术领域

本发明属功能材料领域，涉及基于全息聚合物分散液晶光栅的彩色三维全息图的制备方法。

背景技术

彩色三维全息存储与读出相对于传统的模压成像具有更强的视觉效果，在显示及防伪领域有广泛的应用前景。由于聚合物质轻、耐用、柔性好的特点，已被应用于图像存储领域，杜邦公司研发的全息光聚合物材料就具有很高的衍射效率(美国专利US5098803-A)。但大多聚合物由于缺乏足够大的折射率调制幅度而造成相应全息图的衍射效率不高、亮度较低，因而缺乏实际应用。聚合物分散液晶是拓宽聚合物折射率调制范围的有效手段。近年来，纳米光子学的出现促进了激光全息技术与聚合物分散液晶材料的融合，由此制备的激光全息聚合物分散液晶光栅材料在高密度/高速度/海量存储器、显示器件、可调制的超级棱镜、高性能传感器等领域的应用备受关注(Chem.Mater.1993，5：1533-1538；Mol.Cryst.Liq.Cryst.2007，478：907-918；Chem.Soc.Rev.2007，36：1868-1880；中国专利CN101793987A)，但基于全息聚合物分散液晶光栅的彩色三维全息图的制备方法未见报道。我们首先采用全息摄影技术制得存储有被摄物体反射(或透射)光波信息(振幅、相位)的全息母板7，再利用物光6在布拉格角方向上照射全息母板7，产生的衍射光8与参考光10在全息底板9上相干，制得日光下可以观察到被摄物体图像的基于全息聚合物分散液晶光栅的彩色三维全息图。

发明内容

本发明的任务是提供一种基于全息聚合物分散液晶光栅的彩色三维全息图的制备方法。

实现本发明的技术方案是：

本发明提供的这种基于全息聚合物分散液晶光栅的彩色三维全息图的制备方法，包括以下步骤：

(1)以卤化银或重铬酸盐明胶为记录介质采用全息摄影技术制得存储有被摄物体反射或透射的振幅和相位光波信息的全息母板；

(2)将光敏剂、共引发剂、可进行自由基聚合的单体和液晶超声混合均匀，并通过毛细管作用灌注到液晶盒中制得全息底板；

(3)将一束波长为441.6nm的激光通过偏振光分光器分成两束光，其中一束光为物光，它先经过全息母板后再照射全息底板；另一束光为参考光，它不经过全息母板而直接照射全息底板；

(4)物光从全息母板的布拉格角方向上照射全息母板，产生含有被摄物体信息的衍射光，该衍射光与参考光同时照射全息底板，当到达全息底板的两束激光总光程相当时，二者发生光学相干，引发单体聚合并诱导相分离，制得日光下可以观察到被摄物体图像的基于全息聚合物分散液晶光栅的彩色三维全息图。

本发明所述的全息底板由0.01～10wt.％的光敏剂、0.1～10wt.％的共引发剂、30～90wt.％的可进行自由基聚合的单体和10-70wt.％的液晶制得，其厚度为10～30μm。

本发明所述的光敏剂为3，3′-二乙基噻碳菁碘化物、香豆素6、香豆素343、7-二乙氨基-3-噻吩甲酰基香豆素、3，3′-羰基双(7-二乙胺香豆素)、6-羟基-7-甲氧基-4-苯基香豆素、7-二乙氨基-3-(2-苯并咪唑)香豆素和双2，6-二氟-3-吡咯苯基二茂钛中的一种或几种；

本发明所述的共引发剂为N，N，N-三乙胺、N-甲基马来酰亚胺、N-乙基马来酰亚胺、三乙醇胺、N-苯基甘氨酸、乙酰苯基甘氨酸、对氯苯基甘氨酸、3-溴苯基甘氨酸、3-腈基苯基甘氨酸、N-苯基甘氨酸乙酯、2，4，6-三(三氯甲基)-1，3，5-三嗪和2-(4′-甲氧基苯基)-4，6-双(三氯甲基)-1，3，5-三嗪中的一种或几种。

本发明所述的可进行自由基聚合的单体为丙烯酸酯、丙烯酰胺和N-乙烯基类单体中的一种或几种，其中所述的丙烯酸酯可以是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、2-丙烯酸异辛酯、二甲基丙烯酸乙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或季戊四醇四丙烯酸酯；所述的丙烯酰胺可以是甲基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺或甲叉双丙烯酰胺；所述的N-乙烯基类单体可以是N-乙烯基吡咯烷酮或N-乙烯基咔唑。

本发明所述的液晶为E7、P0616A、5CB、7CB、8CB、5CT液晶中的一种或几种。