專利名稱：一種雙向溫控光學(xué)開關(guān)材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子分散液晶材料領(lǐng)域，特別提供了一種雙向溫控光學(xué)開關(guān)材 料，有希望用于溫敏光學(xué)元件控制領(lǐng)域。
技術(shù)背景聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal以下簡稱PDLC)， 是最新發(fā)展起來的能夠顯示信息的平板顯示器件。PDLC是一種新型的光控制薄 膜，它是將小分子液晶以微滴的形態(tài)分散在聚合物基體中，在外場(如交流電場、 熱場等)作用下，這種薄膜或液晶盒能夠呈現(xiàn)投射和散射等不同的的光學(xué)狀態(tài)。 由于可以通過外場對PDLC光學(xué)性質(zhì)有特別的影響，并且它具有亮度高、制作簡 單、制造成本低的優(yōu)點，有著廣闊的應(yīng)用前景。目前PDLC在光學(xué)開關(guān)方面的應(yīng)用，僅限于含有光敏性的PDLC材料，例如偶 氮苯的衍生物，其構(gòu)型隨著紫外光會發(fā)生順反異構(gòu)，因此帶動液晶分子的取向發(fā) 生調(diào)整，結(jié)果使其對光線的反、透射狀態(tài)發(fā)生改變。而通過改變PDLC的反射波 帶寬度，來改變其對光線反、透射狀態(tài)的控制，實現(xiàn)雙向光學(xué)開關(guān)的特性還沒有 報道。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種雙向光學(xué)開關(guān)材料，具有優(yōu)良的光學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定 性，并且在不同的溫度下引發(fā)交聯(lián)會得到不同的開關(guān)狀態(tài)。一種雙向溫控光學(xué)開關(guān)材料，制備步驟分三步 l.液晶盒的制備用3%的聚乙烯醇水溶液，通過旋涂的方法涂在玻璃基板的一 面，在8(TC烘烤30分鐘，然后用絨布沿一個方向摩擦取向。將兩塊取向好的玻 璃基板沿取向方向用厚度為lOOMm的聚乙烯墊片粘接，制成沿面取向的液晶盒。2.聚合物分散液晶的制備將手性摻雜物，與手性助劑，向列相液晶，可聚合 液晶單體和光引發(fā)劑混合，手性摻雜物為(-)1,2— (二4'-丙基-(4-環(huán)己基 -4-苯甲?；?)丙二醇酯，手性助劑為(_) 1,2— (二4'-丙基-(4-環(huán)己基-4-苯甲?；?)-2-苯基-乙二醇酯，向列相液晶為4-戊基聯(lián)苯氰和4-庚基聯(lián)苯氰， 可聚合單體為1， 4- (二4， - (6-丙烯酰氧基-l-己氧基)-苯甲?；?-2-甲苯
酚酯,光引發(fā)劑為安息香異丙醚或二苯甲酮?；旌衔锏馁|(zhì)量百分比為手性摻雜 物13.5-20.6%,手性助劑0-4.0%，向列相液晶4-戊基聯(lián)苯氰44. 3-48. 8%, 4_ 庚基聯(lián)苯氰30. 7-33. 9%，可聚合單體3. 0-5. 0%，光引發(fā)劑0. 8-1. 0%，混合條件 室溫下避光攪拌30分鐘。表1為聚合物分散液晶原料組成的化學(xué)結(jié)構(gòu)式。3.將混合物在虹吸作用下注入液晶盒內(nèi)，于294.2K下用波長為365nm，功率 為0. lmW/cm-的紫外燈照射IO分鐘，得到所要聚合物分散液晶材料PDLC1;于 307. 2K下用波長為365nm，功率為0. lmW/cnr的紫外燈照射10分鐘，得到所要 聚合物分散液晶材料PDLC2。當在294. 2K溫度下引發(fā)聚合時得到PDLC1。隨著溫度從273. 2K升高到 294. 2K，其反射波段逐漸變窄；當溫度進一步從294.2K升高到307.2K時，其反 射波段又逐漸變寬。所以隨著溫度的逐漸升高，對于特定波段的左旋圓偏振光來 說，PDLC1先后呈現(xiàn)了 "反射-透射-反射"("ON-OFF-ON")這種雙向開關(guān)狀態(tài)。當在307. 2K溫度下引發(fā)聚合時得到PDLC2。隨著溫度從273. 2K升高到 294. 2K，其反射波段逐漸變寬，當溫度進一步從294.2K升高到307.2K時，其反 射波段又逐漸變窄。所以隨著溫度的逐漸升高，對于特定波段的左旋圓偏振光來 說，PDLC2先后呈現(xiàn)了 "透射-反射-透射"("OFF-ON-OFF")這種反向的雙向 開關(guān)狀態(tài)。本發(fā)明優(yōu)點制備了一種全新的光學(xué)開關(guān)模式，為PDLC提供了一個新的可 能的應(yīng)用領(lǐng)域。


圖1為在294. 2K下引發(fā)交聯(lián)得到聚合物PDLC1在不同溫度下的反射率2為該PDLC1的開關(guān)示意圖，LCPL (左旋圓偏振光，Left Circular PolarizedLight)圖3為在307. 2K下引發(fā)交聯(lián)得到聚合物PDLC2在不同溫度下的反射率4為PDLC2的開關(guān)示意圖，LCPL (左旋圓偏振光，Left Circular PolarizedLighO具體實施方式
液晶盒的制備用3%的聚乙烯醇水溶液，通過旋涂的方法涂在玻璃基板的一面，在8(TC烘烤30分鐘，然后用絨布沿一個方向摩擦取向。將兩塊取向好的玻璃基板沿取向方向用厚度為lOOWn的聚乙烯墊片粘接，制成沿面取向的液晶盒。聚合物分散液晶的制備將混合物(質(zhì)量比18.7%的(-)1，2— (二4'-丙 基-(4-環(huán)己基-4-苯甲?；?)丙二醇酯，1.4%的(_) 1，2_ (二4，-丙基-(4-環(huán)己基-4-苯甲?；?)-2-苯基-乙二醇酯，44. 3%的4-戊基聯(lián)苯氰和30. 7%的4-庚基聯(lián)苯氰，4.0%的1， 4- (二4' - (6-丙烯酰氧基-1-己氧基)-苯甲?；?-2-甲苯酚酯可聚合單體，0.9%的安息香異丙醚)于室溫下避光攪拌30分鐘。將混合物在虹吸作用下注入液晶盒內(nèi)，于294.2K下用波長為365rnn，功率為 0. lmW/cm-的紫外燈照射10分鐘，得到所要聚合物分散液晶材料PDLCl;于307. 2K 下用波長為365nm，功率為0. lmW/cm-的紫外燈照射10分鐘，得到所要聚合物分 散液晶材料PDLC2。當在294. 2K溫度下引發(fā)聚合時得到PDLC1。隨著溫度從273. 2K升高到 294. 2K，其反射波段逐漸由寬變窄，從反射900-2200nm到反射1900-2200nm (圖 1);當溫度進一步從294. 2K升高到307. 2K時，其反射波段又逐漸由窄變寬，從 反射1900-2200nm到700-2200nm。所以隨著溫度的逐漸升高，對于900-1900nm 的左旋圓偏振光來說，PDLC1先后呈現(xiàn)了 "反射-透射-反射"("ON-OFF-ON")這 種雙向開關(guān)狀態(tài)(圖2)。當在307. 2K溫度下引發(fā)聚合時得到PDL口。隨著溫度從273. 2K升高到 294. 2K，其反射波段逐漸由窄變寬，從反射700-990nm到反射700-2200nm (圖 3);當溫度進一步從294.2K升高到307.2K時，其反射波段又逐漸由寬變窄，從 反射700-2200nm到700-800nm。所以隨著溫度的逐漸升高，對于990-2200nm的 左旋圓偏振光來說，PDLC2先后呈現(xiàn)了 "透射-反射-透射"("OFF-ON-OFF") 這種反向的雙向開關(guān)狀態(tài)(圖4)。
表1名稱化學(xué)結(jié)構(gòu)式 '手性 慘雜 物「3 (-)1,2_ (二4'-丙基-(4-環(huán)己基-4-苯甲?；?)丙二醇酯手性 助劑八n p 八八 (-)1，2— (二4，-丙基-(4-環(huán)己基-4-苯甲?；?)_2-苯基-乙二醇酯可聚 合單 體CH2=CH-COO-(CH2)6-0"^^~COO^^OOC"<Q>"0-(CH2)6—OOC-CH==CH2 1， 4- (二4， - (6-丙烯酰氧基-l-己氧基)-苯甲?；?-2-甲苯酚酯向列 相液\=/U 4-戊基聯(lián)苯氰曰 曰曰\=/U 4-庚基聯(lián)苯氰光引 發(fā)劑安息香異丙醚
權(quán)利要求
1.一種雙向溫控光學(xué)開關(guān)材料，其特征在于制備步驟分三步(1).液晶盒的制備用3％的聚乙烯醇水溶液，通過旋涂的方法涂在玻璃基板的一面，在80℃烘烤30分鐘，然后用絨布沿一個方向摩擦取向；將兩塊取向好的玻璃基板沿取向方向用厚度為100μm的聚乙烯墊片粘接，制成沿面取向的液晶盒；(2).聚合物分散液晶的制備將手性摻雜物，與手性助劑，向列相液晶，可聚合液晶單體和光引發(fā)劑混合；手性摻雜物為(-)1，2-(二4’-丙基-(4-環(huán)己基-4-苯甲酰基))丙二醇酯，手性助劑為(-)1，2-(二4’-丙基-(4-環(huán)己基-4-苯甲酰基))-2-苯基-乙二醇酯，向列相液晶為4-戊基聯(lián)苯氰和4-庚基聯(lián)苯氰，可聚合單體為1，4-(二4’-(6-丙烯酰氧基-1-己氧基)-苯甲?；?-2-甲苯酚酯，光引發(fā)劑為安息香異丙醚或二苯甲酮；混合物的質(zhì)量百分比為手性摻雜物13.5-20.6％，手性助劑0-4.0％，向列相液晶4-戊基聯(lián)苯氰44.3-48.8％，4-庚基聯(lián)苯氰30.7-33.9％，可聚合單體3.0-5.0％，光引發(fā)劑0.8-1.0％，混合條件室溫下避光攪拌30分鐘；(3).將混合物在虹吸作用下注入液晶盒內(nèi)，于294.2K下用波長為365nm，功率為0.1mW/cm-的紫外燈照射10分鐘，得到具有“反射-透射-反射”(“ON-OFF-ON”)雙向開關(guān)特性的聚合物分散液晶材料；于307.2K下用波長為365nm，功率為0.1mW/cm-的紫外燈照射10分鐘，得到具有“透射-反射-透射”(“OFF-ON-OFF”)反向雙向開關(guān)特性的聚合物分散液晶材料。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種雙向溫控光學(xué)開關(guān)材料，可以通過調(diào)節(jié)環(huán)境溫度來實現(xiàn)材料對紅外光譜反射狀態(tài)的控制，屬于高分子分散液晶材料領(lǐng)域。由可聚合單體/向列相液晶/手性化合物/光引發(fā)劑組成的混合物，在不同的溫度下聚合具有不同的開關(guān)狀態(tài)。本發(fā)明的優(yōu)點在于由于誘導(dǎo)手性向列相液晶的螺距隨溫度升高先增大后減小的特性及高分子骨架對液晶分子的錨定作用，使這種高分子分散液晶材料擁有了雙向光學(xué)開關(guān)的特性。這種新異的性質(zhì)有希望用于溫敏光學(xué)元件控制領(lǐng)域。
文檔編號G02F1/13GK101158758SQ20071017791
公開日2008年4月9日 申請日期2007年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月22日
發(fā)明者原小濤, 暉 曹, 槐 楊, 維 黃 申請人:北京科技大學(xué)