超宽带偏振反射材料制造技术

一种宽带偏振器，包括： 至少一种具有胆甾序列的材料膜和在横穿所述膜厚度方向非线性变化螺距的部位，和 至少一种类似于非线性分布在横穿所述膜厚度方向和放置在所述部位的液晶材料。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术
技术介绍
领域本专利技术涉及由具有近2000nm“超”宽带反射和透射频带特性的单层胆甾液晶(CLC)膜材料制成的圆偏振反射材料，还涉及在不同应用中各种制造和使用该膜的新方法。
技术介绍
在现代世界中有很多需要有宽带反射和透射特性的圆偏振材料的应用。这样应用的范围从用于光学体系的偏振滤光器到用于制造CLC基油漆和油墨的高反射颜料。现有技术文献的详细回顾表明1994年7月20日公开并转让给PhillipsElectronic,N.V.of Eindhoven,Netherland的名称为“胆甾偏振器和其制备方法”的欧洲专利申请94200026.6(“Phillips参考文献”)是最相关的现有技术参考文献，因为它公开了几种如何制造具有宽带反射和透射特性的单层CLC膜材料的方法。为了实现限于约400nm的宽带反射和透射特性，Phillips的公开需要将UV染料加入到CLC混合物中以便使CLC材料的螺距从一个膜表面的最大值变化到另一个膜表面的最小值，其中最大螺距和最小螺距的差值大于100nm。根据在Phillips参考文献中公开的第1个制造技术，现有技术的CLC偏振材料是由2个可聚合的手性和中介(nematogenic)单体形成的，其每一个具有不同的反应性。在用光化学辐射聚合该混合物时，通过将吸收紫外线(UV)的染料加入到起始混合物中，在横穿膜光学活性层方向实现光化学辐射强度的线性变化(即线性光化学辐射强度梯度)。该线性辐射强度梯度致使在最高辐射强度位置出现反应性最强的单体优先被掺入进反应性最弱的单体中。结果，在聚合期间形成至少一个自由单体的浓度梯度，致使该单体从低单体浓度位置向高浓度位置扩散。高反应性单体扩散到辐射强度最高的位置。该扩散过程导致在聚合时辐射强度最高地方形成的聚合物材料的区域中反应性单体的增加。结果，在横穿该膜表面的方向上该材料的组成是这样变化的，它使得在由聚合物形成的层中产生分子螺旋线螺距的“线性变化”。该液晶材料在膜厚度方向呈线性分布。螺距变化提供了具有带宽与该分子螺旋线的螺距成正比的旋光层。在薄CLC膜结构中，使用该现有技术的制造技术可得到的最大带宽是约400nm。根据Phillips参考文献中公开的第2个制造方法，自发扩散进可聚合CLC膜的单体接着用UV聚合。通过将反应性单体膜沉积在CLC材料聚合膜的表面上进行该制造方法。扩散进CLC膜层的单体在扩散被中止前在该层中形成一浓度梯度。结果，该起始的CLC层略微膨胀致使分子螺旋线的螺距增加。这形成了浓度梯度，该浓度梯度又导致在膜厚度方向螺距的“线性变化”。用光化学辐射聚合该层中止扩散，在薄CLC膜结构中提供具有反射特性近400nm的宽带偏振器。值得注意的是，在公开于上述Phillips参考文献的制造技术中，在其起始混合物中所用的2个基本材料的特征在于单体具有不同的反应性。此外，当在Phillips参考文献的制造技术中不使用染料时，不能形成扩散梯度，并且聚合两种主要材料导致窄带偏振器。尽管上述Phillips参考文献公开了几种制造在薄膜结构中具有近400nm反射特性的CLC基的圆偏振膜的方法，但是在很多需要带宽特性最高达5倍大的应用中，这样的带宽特性是不够的。另外，上述现有技术的制造方法需要两个组份材料均是可聚合的，因此在制造时限制了很多类型可以使用的可购得的材料。因此，在本领域中非常需要具有反射和透射特性比现有技术圆偏振材料提供的带宽显著更宽的带宽的圆偏振膜材料。专利技术的公开因此，本专利技术的一个基本目的是提供一种具有比现有技术圆偏振CLC材料的反射和透射带宽要明显更宽的反射和透射特性的圆偏振材料。本专利技术的另一个目的是提供上述圆偏振材料，其具有近2000nm的反射和透射带宽特性。本专利技术的再一个目的是提供上述圆偏振材料，其具有改进的光谱和带通位置特性。本专利技术的又一个目的是提供具有上述带宽特性并在单薄膜CLC材料中实现的圆偏振材料，其中CLC分子螺旋线的螺距以非线性的方式沿该CLC膜结构的深度方向(即与表面呈横向)变化。本专利技术的另一个目的是以极宽带偏振油墨和/或油漆的形式提供上述圆偏振材料。本专利技术的再一个目的是提供一个CLC基彩色油漆和/或油墨的、用于各种颜色用途(包括涂漆、印刷等)的调色板。本专利技术的另一个目的是提供在CLC膜结构上实现的并具有适用于滤色和赋色多级(notch)特性的超宽带园(或线性)偏振器。本专利技术的再一个目的是提供超宽带CLC偏振膜，其具有同样总厚度的现有CLC偏振膜带宽2倍多的反射和透射带宽。本专利技术的又一个目的是提供极宽带宽的单层偏振器，其中该偏振器的液晶组份在该偏振器厚度方向上呈现非线性分布。本专利技术的另一个目的是提供上述圆偏振材料，其中在本专利技术中该液晶材料可以是不可聚合的或低分子量的材料。本专利技术的另一个目的是提供一种制造圆偏振材料的方法，该材料具有极宽带的光谱反射和透射特性、低的光学损失性、高的偏振效率和低的制造成本。本专利技术的再一个目的是提供一种制造圆偏振材料的方法，该材料具有极宽带光谱带通特性、低光学损失性、高偏振效率、简化的制造和低的制造成本。本专利技术的另一个目的是提供一种使用可聚合CLC、液晶材料和光引发剂的混合物制造极宽带偏振器的方法，其中在聚合可聚合的CLC时，将液晶材料的分离速度限制到比被聚合的可聚合CLC的聚合速度高。本专利技术的又一个目的是提供一种以在其制造期间不使用紫外染料的方式制造极宽带偏振器的方法。本专利技术的另一个目的是提供一种制造超宽带圆偏振材料的方法，其中在该可聚合的CLC介质内借助于光损耗将被聚合的可聚合的CLC暴露于非线性(例如指数的)强度梯度的光化学(例如UV)辐射下，由此使得其中的CLC分子螺旋线的螺距非线性变化。本专利技术的又一个目的是提供一种使用可购得的组份胆甾液晶聚合物和液晶材料制造超宽带圆偏振材料的方法。本专利技术的再一个目的是提供一种制造具有扩展到最高达约2000nm超宽带反射和透射特性的独立式的圆偏振膜。本专利技术的这些和其它目的在下文和在本专利技术的权利要求书中是很明显的。根据本专利技术的第1个方面，公开了新结构的圆偏振材料。与现有技术的反射圆偏振器不同，本专利技术的圆偏振材料具有遍布超宽带波长(例如最高达2000nm)的反射和透射带宽特性。本专利技术的圆偏振材料是由具有胆甾序列的可聚合材料的膜(例如可聚合的CLC膜)制成的，其中不可交联的液晶分子(例如向列相)在该可聚合的CLC膜厚度方向以非线性的方式分布在很多富液晶和贫液晶部位中。根据所用的可聚合CLC材料的最后螺旋线结构，本专利技术所得的圆偏振膜将反射具有上述范围超宽带电磁波部分波长的右旋或左旋的圆偏振光。本专利技术的超宽带圆偏振反射材料可以用于制造多种产品，即超宽带圆偏振板；超宽带滤色器；在油墨和/或油漆中作为着色剂使用的超宽带圆偏振颜料片；用于SMI基立体3-维显示和观察用途的微偏振板和偏振眼镜等。根据本专利技术的第2个方面，公开了一种制造本专利技术超宽带圆偏振材料的新方法。根据该方法，将胆甾液晶(CLC)聚合物(具有胆甾序列)与不可交联的液晶材料(例如具有向列序列)、光引发剂和可以或不可以化学连接到该聚合物上的手性添加剂在维持该混合物处于具有胆甾序列液体状态的温度下混合。优选地，该液晶材料和用手性添加剂(手性基团)化学连接的可聚合CLC以重量比1∶2存在，但也本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：李乐，姜颖秋，塞德格·M·法里斯，
申请(专利权)人：里维奥公司，
类型：发明
国别省市：