[发明专利]一种喷墨打印制备宽波段反射胆甾相液晶薄膜的方法

说明书

本发明提供了一种喷墨打印制备宽波段反射胆甾相液晶薄膜的方法。将液晶及手性掺杂剂、可聚合单体、光引发剂等液晶掺杂材料配制为满足喷墨打印条件的墨水；在亲疏水性不同的基板上打印制备不同手性掺杂剂浓度的胆甾相液晶薄膜；然后控温干燥，液晶薄膜层层叠加、取向、聚合，以使手性掺杂剂在薄膜间扩散，而形成不同螺距的胆甾相液晶，紫外光聚合得到具备宽波段反射特性的PSCLC材料。该方法能够实现同时打印不同组份的胆甾相液晶薄膜材料，制备的PSCLC材料的反射波宽可通过控制打印薄膜中手性掺杂剂含量实现精确调控，为快速批量制备不同反射波宽的液晶材料提供了有力支持。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种宽波段反射胆甾相液晶薄膜的喷墨打印制备方法。

背景技术

胆甾相液晶是其液晶分子本身含手性碳原子或液晶中掺杂有手性分子而形成的，独特的螺旋状结构决定其具有选择性反射和圆二色性等，这些特性在显示器背光模块、节能建筑门窗玻璃，激光防护方面有重要应用。胆甾相液晶反射带中心波长λ＝n×P，n为液晶的平均折射率，P为螺距，反射带宽Δλ＝Δn×P，反射带宽取决与双折射率Δn和螺距P。液晶的双折射率Δn一般小于0.3，因而单一螺距的胆甾相液晶在可见光区的反射带一般小于100nm。由于高双折射率的液晶材料存在合成复杂、粘度高、化学稳定性和热稳定性差等问题，所以通过増大胆甾相液晶材料的双折射率来拓宽反射波宽较为困难。因而，宽波段反射一般通过调控胆甾相液晶的螺距来实现。如果在胆甾相液晶厚度方向上构造螺距的梯度分布或非均匀分布结构，总反射带宽Δλ＝Δλ₁+Δλ₂+Δλ₃+…+Δλ_n＝Δn (P₁+P₂+P₃+…+P_n)，反射带就相当于多个反射带叠加，可以达到宽波段反射的目的。

利用螺距非均匀分布拓宽反射波谱，比较容易采取的方法是将具有不同螺距的ChLC样品进行叠加以实验扩宽反射光谱。Kralik等将分别反射红光、绿光、蓝光的3层ChLC样品叠加起来，其反射波宽成功覆盖可见光区域，并研究了其与四分之一波片搭配后在显示器背光源系统中的光增亮效果(Kralik J,Fan B, Vithana H,Li L and Faris M S,Molecular Crystals and Liquid Crystals,1997)。单一螺距多层叠加法的优点是制备工艺简单、反射波长中心及反射波宽范围可控，但层与层交界处的光反射或散射效果较严重，且多层玻璃基板的存在易造成严重光吸收。

荷兰科学家D.J.Broer等人在其研究工作中使用手性液晶性可聚合单体、单官能度液晶性可聚合单体、紫外光吸收染料和光引发剂的材料体系制备了液晶显示光增亮膜(CN97191106.1)。紫外吸收染料在膜厚度方向上形成紫外强度梯度，在接近紫外光源侧，双官能度胆甾相单体消耗更快，单官能度的向列相单体消耗较慢，体系内形成了单体的浓度梯度，导致双官能度胆甾相单体向接近光源侧扩散，最终形成了螺距的梯度分布并达到宽波段反射的目的。他们所制备的宽波段反射薄膜可以反射整个可见光波长范围(400-759nm)的圆偏振光，但所用原料复杂，价格昂贵，且工艺比较复杂，对紫外光强度梯度的要求相当严格，实际操作较难控制。

基于喷墨打印的制备方法，其优势在于可以实现同时批量制备不同成分比例的胆甾相液晶薄膜，大幅提高样品的制备速率，减少液晶等材料浪费，且混配均匀、精确，快速，可以有效避免人工混配带来的误差。利用喷墨打印调节手性掺杂剂、单体、引发剂浓度，进而调控各层薄膜的螺距，对宽波段反射中心波长和波宽的控制将更加灵活，对于筛选更加优良的组分配比十分有利。