一种反射薄膜及其制备方法技术

一种反射薄膜及其制备方法。所述反射薄膜包括：聚合物纳米微腔结构以及微腔内填充介质；其中，所述聚合物纳米微腔结构由聚合物形成右旋或左旋结构。本发明专利技术的反射薄膜的禁带线宽和位置具有调谐性，可通过改变填充物种类和温度来调谐，可广泛应用于一系列光学器件产品，例如：反射显示器、电子纸、智能窗等。

Reflection film and preparation method thereof

Reflection film and preparation method thereof. The reflecting film comprises a polymer nanometer micro cavity structure and a micro cavity filling medium; wherein, the polymer nanometer micro cavity structure is formed into a right hand or a left hand structure by the polymer. The reflection film of the invention has the band gap width and position tuning, can be tuned by changing the filling type and temperature, can be widely used in a series of optical products, for example: reflective display, electronic paper, smart windows.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光子晶体反射薄膜领域，尤其涉及一种反射薄膜及其制备方法。
技术介绍
液晶是一种物质状态介于固态晶体和传统液体的特殊物质形态。如今，液晶已经被广泛应用于显示和各类光学光子器件当中。胆甾相液晶在反平行液晶盒中自组装形成一维光子晶体结构，其对外界环境比较敏感，例如：温度、电磁场、光场、应力等。因此胆甾相液晶被广泛应用于动态光栅、电控光开关、宽带偏振片、液晶激光器以及双稳态反射式液晶显示器。胆甾相液晶反射与其手型相同的圆偏振光，反射中心波长为：λ0＝nav*p，其中nav是液晶分子平均折射率，p是螺距。反射禁带的线宽：Δn*p＝(ne-n0)*p(ne非常光折射率，n0是常光折射率)。利用上述特性可以制备出很多如上述的光学器件。但是由于某些场合的需要，聚合物胆甾相液晶被广泛研究。在聚合物的研究中许多偏向于降低驱动电压以及响应时间。利用聚合物形成薄膜，这些研究早以实现，但是在薄膜中制备有序的微腔结构具有很好的研究价值以及使用价值。本专利技术利用胆甾相液晶的自组装性与聚合物成膜的特性相结合，通过溶解填充物，最终获得微腔薄膜。在现实的需求中，即需要窄线宽反射薄膜也需要宽线宽反射薄膜。本专利技术提出置换填充物以及控制温度的方法实现窄线宽与宽线宽反射薄膜。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种反射薄膜。本专利技术的反射薄膜可以达到减小禁带宽度，提高在薄膜色彩饱和度，为显示器提供更好的色彩还原能力。为达上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种反射薄膜，包括：聚合物纳米微腔结构以及微腔内填充介质；其中，所述聚合物纳米微腔结构由聚合物形成右旋或左旋结构，在反射薄膜中既可以是单手型微腔也可以是左右旋混合型微腔。本专利技术实现一种光子晶体型的反射薄膜，通过聚合物和液晶自组装形成光子晶体，聚合后形成稳定的光子晶体微腔结构。此薄膜可填充不同介质来适应不用的应用环境。此类薄膜可用于薄膜激光器、反射式显示器以及其他光学器件。所述填充介质为一切可填充的物质，反射禁带线宽取决于聚合物和填充介质之间的折射率差。本专利技术提供的反射薄膜的禁带线宽和位置具有调谐性，可通过改变填充物种类和温度来调谐。本专利技术的目的之一还在提供的反射薄膜的制备方法，根据单手性和双手性的不同，分为如下两种制备方法。一种单手性反射薄膜的制备方法，包括以下步骤：将光取向剂聚乙烯肉桂酸酯(PVCin)或者聚酰亚胺(PI)取向剂作为第一取向层；将第一取向层设置在第一透明基板内侧；将聚酰亚胺取向剂作为第二取向层；将第二取向层设置在第二透明基板内侧；将胆甾相液晶以及聚合物注入所述第一透明基板与第二透明基板形成的液晶盒中；从所述第一透明基板侧进行偏振紫外光曝光，与所述第一透明基板相邻的聚合物以及光取向剂经过所述偏振紫外光触发，所述聚合物基端围绕所述第一胆甾相液晶进行聚合；所述光取向剂对液晶分子进行取向并与聚合物交联；将未反应的所述聚合物以及所述胆甾相液晶浸泡溶解；最后向所述液晶盒内注入填充物，可根据应用要求填充不同折射率的物质。作为优选，在聚合物中添加紫外吸收剂，从而实现螺距梯度变化，进而达到更宽的禁带。优选地，所述胆甾相液晶为左旋和/或右旋胆甾相液晶。大多数活性介晶都可以用作聚合物。优选地，所述聚合物为RM257、RM82、RM010、RM021或RM006中的1种或2种以上的组合。优选地，所述填充物包含非极性物质，优选为绝大部分非极性物质，例如为50-90重量％的非极性物质，优选为60-80重量％的非极性物质。优选地，所述非极性物质为甲苯、液晶或硅油中的1种或2种以上的组合。上述方案利用胆甾相液晶的自组装性与聚合物成膜的特性相结合，通过溶解填充物，最终获得微腔薄膜。在现实的需求中，即需要窄线宽反射薄膜也需要宽线宽反射薄膜。本专利技术提出置换填充物以及控制温度的方法实现窄线宽与宽线宽反射薄膜。一种双手性反射薄膜的制备方法，包括以下步骤：将光取向剂(PVCin)作为第一取向层；将第一取向层设置在第一透明基板内侧；将PI取向剂作为第一取向层；将第二取向层设置在第二透明基板内侧；将第一胆甾相液晶以及第一聚合物注入所述第一透明基板与第二透明基板形成的液晶盒中；从所述第一透明基板侧进行偏振紫外光曝光，与所述第一透明基板相邻的第一聚合物以及光取向剂经过所述偏振紫外光触发，所述聚合物基端围绕所述第一胆甾相液晶进行聚合；所述光取向剂对液晶分子进行取向并与聚合物交联；将未反应的所述第一聚合物以及所述第一胆甾相液晶浸泡溶解、烘干；将第二胆甾相液晶、光引发剂以及第二聚合物注入所述液晶盒中；继续从所述第一透明基板侧进行紫外光曝光，通过进行紫外光曝光使与所述第二透明基板侧相邻的所述第二聚合物聚合，所述第二聚合物聚合后与所述第一聚合物聚合后无缝对接；将未反应的所述第二胆甾相液晶以及所述第二聚合物进行溶解去除；最后向所述液晶盒内注入填充物，根据应用要求填充不同折射率的物质。作为优选，在聚合物中添加紫外吸收剂，从而实现螺距梯度变化，进而达到更宽的禁带。优选地，所述第一胆甾相液晶为左旋胆甾相液晶(右旋胆甾相液晶)，所述第二胆甾相液晶为右旋胆甾相液晶(左旋胆甾相液晶)。优选地，第一聚合物和第二聚合物相同。优选地，所述第一和第二聚合物为RM257、RM82、RM010、RM021或RM006中的1种或2种以上的组合。第一聚合物和第二聚合物的配比可以相同，也可以由本领域技术人员合理进行选择。优选地，所述光引发剂为Darocur1173。本专利技术的制备方法中材料的量的选择可由本领域技术人员根据实际情况进行合理选择。上述方案利用胆甾相液晶的自组装性与聚合物成膜的特性相结合，通过溶解填充物，最终获得微腔薄膜。在现实的需求中，即需要窄线宽反射薄膜也需要宽线宽反射薄膜。本专利技术提出置换填充物以及控制温度的方法实现窄线宽与宽线宽反射薄膜。方案之二的薄膜相对方案之一的薄膜具有更高的反射率。另外本专利技术制备的薄膜可用不同颜色阵列化制备，在配制胆甾相液晶时使用光敏手型剂，在进行所述紫外光曝光聚合前，利用具有三种灰阶的遮光板进行曝光，使得所述胆甾相液晶层产生三种不同的螺距的胆甾相液晶单元。最后再进行聚合，从而形成具有色彩阵列的薄膜。本专利技术提供的反射薄膜禁带线宽和位置具有调谐性，通过改变填充物种类和温度来调谐。此薄膜将广泛应用于一系列光学器件产品，例如：反射显示器、电子纸、智能窗等。附图说明图1为本专利技术实施例一提供的一种单手型反射薄膜的结构示意图；图2为本专利技术实施例二提供的一种高反射双手型薄膜的结构示意图；图3为本专利技术实施例三提供的一种矩阵化图案制备装置的结构示意图；图4为本专利技术实施例中提供的一种聚合物单体化学结构示意图。具体实施方式为便于理解本专利技术，本专利技术列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本专利技术，不应视为对本专利技术的具体限制。实施例一图1为本专利技术实施例一提供的一种反射薄膜的结构示意图。如图1所示，本专利技术实施例提供的一种单层反射薄膜，主要包括：聚合物微腔和填充介质。其中聚合物微腔由胆甾相液晶以及聚合物制备而成。胆甾相液晶在反平行的液晶盒中自组装形成一维光子晶体结构，聚合物单体在聚合前随着液晶分子排列，稳定后，利用光聚合或者其他方式的聚合物引发剂实施聚合活动，最后基于胆甾相液晶形成具有微腔结构的聚合物结构。在此实例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反射薄膜，其特征在于，包括：聚合物纳米微腔结构以及微腔内填充介质；其中，所述聚合物纳米微腔结构由聚合物形成右旋或左旋结构。

【技术特征摘要】
1.一种反射薄膜，其特征在于，包括：聚合物纳米微腔结构以及微腔内填充介质；其中，所述聚合物纳米微腔结构由聚合物形成右旋或左旋结构。2.一种权利要求1所述的反射薄膜的制备方法，其中所述反射薄膜为单手性反射薄膜，包括以下步骤：将光取向剂聚乙烯肉桂酸酯或者聚酰亚胺取向剂作为第一取向层；将第一取向层设置在第一透明基板内侧；将聚酰亚胺取向剂作为第二取向层；将第二取向层设置在第二透明基板内侧；将胆甾相液晶以及聚合物注入所述第一透明基板与第二透明基板形成的液晶盒中；从所述第一透明基板侧进行偏振紫外光曝光，与所述第一透明基板相邻的聚合物以及光取向剂经过所述偏振紫外光触发，所述聚合物基端围绕所述第一胆甾相液晶进行聚合；所述光取向剂对液晶分子进行取向并与聚合物交联；将未反应的所述聚合物以及所述胆甾相液晶浸泡溶解；最后向所述液晶盒内注入填充物。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在聚合物中添加紫外吸收剂；优选地，所述聚合物为RM257、RM82、RM010、RM021或RM006中的1种或2种以上的组合；优选地，所述填充物包含非极性物质，优选为50-90重量％的非极性物质，优选为60-80重量％的非极性物质；优选地，所述非极性物质为甲苯、液晶或硅油中的1种或2种以上的组合。4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述胆甾相液晶为左旋和/或右旋胆甾相液晶。5.一种权利要求1所述的反射薄膜的制备方法，其中所述反射薄膜为双手性反射薄膜，包括以下步骤：将光取向剂聚乙烯肉桂酸酯作为第一取向层；将第一取向层设置在第一透明基板...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，罗丹，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44