[发明专利]一种使用偶氮染料的薄膜偏光片的制备方法

说明书

本发明提供一种使用偶氮染料的薄膜偏光片的制备方法，该方法包括如下步骤：(i)将至少一种偶氮染料沉积到基底上，形成偶氮膜；(ii)使步骤(i)制备得到的偶氮膜光配向，以得到光配向的偶氮膜；以及(iii)对步骤(ii)制备得到的光配向的偶氮膜进行化学改性，即得。本发明的薄膜偏光片在强烈的非偏振光照射和各种环境条件下保持稳定。

技术领域

本发明涉及薄膜偏光片技术领域，具体涉及一种使用偶氮染料的薄膜偏光片的制备方法。

背景技术

偏光片的全称是偏振光片，目前已经被应用于许多光学技术和仪器中，是各种显示设备，如液晶显示器(LCD)和有机发光二极管(OLED)显示器中重要的组成部分。为了生产薄的柔性显示器，需要适宜的薄膜偏光片。

薄膜偏光片可以分为不同的类型。一种是掺杂有碘和/或二色性染料的聚合物膜偏光片，该偏光片通过拉伸薄膜可以实现光配向。目前，广泛使用的是H-偏光片，该H-偏光片由含碘聚乙烯醇(PVA)制成，这种偏光片具有吸收带宽、二向色性高和成本相对低廉的优点。然而，碘的耐热性和抗湿性都很差，该薄膜本身的机械强度也很弱，为此，该PVA膜必须另外进行保护，常常使用三乙酰纤维素作为保护层。因此，该偏光片的制造工艺复杂，更重要的是，这种偏光片相当厚，厚度通常在200μm左右，该厚度无法满足薄和超薄显示器应用的要求。此外，这种偏光片不适用于高分辨率制图。这种偏光片的另一个缺点与拉伸偏光膜的高收缩力有关，这会导致诸如面板弯曲、面板变形和尺寸变化以及不均匀性等许多问题。为了实现中性灰色，基于PVA的偏光片可以包括在整个可见光谱区域内具有互补吸收光谱的若干二色性染料来替代碘。尽管染料材料比碘更耐热、更耐潮，但是由于偏光性差的特点使得PVA/二色性染料偏光膜的应用受到限制。对于非极性二色性染料，有人提议以疏水性聚烯烃膜，如聚丙烯或聚乙烯-聚丙烯共聚物膜替代极性PVA膜，这样得到的偏光片较薄，但其光学性能不如H-偏光片。

另一种基于二色性染料的偏光片技术是涂覆式偏光片，这样的偏光片比拉伸膜偏光片更稳定、更薄。涂覆式偏光片的制备方法之一是采用客体-主体系统，该系统由二色性染料(客体)和热致液晶(LC)单体(主体)组成。具体而言，在向列型液晶(LC)中“客-主”效应使其可能获得高达14的二向色性比，但这对于实际应用来说还不够高。另外，由于主体中染料含量不超过2-3％，导致薄膜过厚。已经显示一种5μm厚的高对比度的偏光片，该偏光片中使用了高有序的近晶型-B液晶单体，然而，由于涉及液晶盒的制作，因此，制造工艺复杂。

另一种制造涂覆式偏光片的方法是基于使用溶致液晶(LLC)系统。已经报道了一种以溶致液晶为主体、厚度小于1μm的偏光片，然而，这些偏光片的二向色性比不是很高，通常不超过30。溶致液晶的水溶性对偏光片的稳定性也提出了挑战。

制备薄膜偏光片(包括带有图案的偏光片)最有希望的方法是光配向偶氮染料膜。在该方法中，基底上涂覆有光敏二色性染料层，该染料分子在偏振光照射下可以配向并有序排列。光配向技术在过去30年中得到了研究和发展，并广泛用于液晶显示器和光子学应用。

现有技术(ACS Appl.Mater.Interfaces,2016,8,762-771；Photoalignment ofliquid crystalline materials:physics and applications；和WO2011045959A1)已经报道基于偶氮染料和溶致或热致液晶开发了带有图案的偏光片的光配向方法，然而，该方法制备的偏光片的二向色性比不超过20，通过高纯度的AD-1偶氮染料的光配向获得高二向色性(DR＝50及更高)和极薄(厚度在100-300nm范围内，高达500nm)的偏光片膜。但是这种染料只在蓝色区域有吸收，因此该偏光片不是宽谱带的，这种光配向薄膜偏光片的另一个问题是，即使使用聚合物保护，暴露在非偏振光下时仍然不稳定，且染料分子会重新取向。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明基于偶氮染料分子的光配向，通过光配向操作后的化学改性，解决了现有技术吸收谱带窄及配向不稳定的问题，本发明的方法制备得到的偏光片的吸收谱带和稳定性都得到了明显的改善。