專利名稱：散射型線偏振片及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種線偏振片及其制備方法，尤其涉及一種散射型線偏振片及其制備方法。
背景技術(shù)：
偏振片由光學(xué)功能多層膜層壓組合而成，生產(chǎn)成本約占液晶顯示器用材料成本的11％，是液晶顯示器用三大材料(偏振片、液晶和透明導(dǎo)電玻璃)之一。偏振片產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品是碘素和染料偏振片。偏振片除用于液晶顯示器，也用于遮光太陽鏡、防眩護(hù)目鏡、照相機(jī)和攝影機(jī)鏡前的偏振濾光片、汽車頭燈防眩目裝置以及各種偏振顯微鏡或檢測儀器中。作為液晶顯示器的必備部分——偏振片，面臨著進(jìn)一步大發(fā)展的機(jī)遇。由于要滿足LCD顯示器明亮和易識別等要求，偏振膜需要盡可能高的透過率、偏振度等性能。而現(xiàn)有商用的偏振片的偏振原理多基于光的吸收，光的透過率不超過原有的50％，因此，新型的基于非吸收性的偏振片成為當(dāng)今偏振光學(xué)研究的熱點之一。而非吸收性的散射型偏振片以其制備方法簡單而受到廣泛關(guān)注。
當(dāng)光通過偏振物質(zhì)時，物質(zhì)中的電子在光波電磁場的作用下發(fā)生受迫振動，成為次波源，當(dāng)微粒的大小為透過光波長的1/5時，散射光的一部分為偏振光。散射型線偏振片就是利用上述光的強(qiáng)烈散射或全反射原理制成的。散射型線偏振片對可見光波段光的透過率較高，適用于要求真實反映自然光的偏振儀器，以及需要線偏振控制的平板顯示中，是20世紀(jì)末開始興起的技術(shù)，是多學(xué)科交叉綜合發(fā)展的產(chǎn)物，其原理是在光學(xué)各向異性的連續(xù)相中分散折射率各向同性的分散相材料，使分散相的折射率和連續(xù)相的尋常光或非尋常光折射率相匹配，而與另一折射率失配，即可獲得線偏振光。在折射率均一的連續(xù)相中分散光學(xué)各向異性的分散相，基于相同的原理，也可制得線偏振片。由于散射型偏振技術(shù)光的高透過率，制作簡單等特點，近幾年備受關(guān)注，并被預(yù)言將取代現(xiàn)有商用的光吸收型偏振片，在平板顯示中獲得長足的應(yīng)用，以提高屏幕亮度和光源的使用率。然而迄今為止，散射型偏振片多是利用熱拉伸法制得。其中多數(shù)偏振片的厚度在幾百微米。過高的厚度不僅降低了背光源的光透過率，而且當(dāng)應(yīng)用到平板顯示時，過厚的偏振片會增加顯示屏的質(zhì)量和集成負(fù)擔(dān)。同時，機(jī)械拉伸法的拉伸率最大在4到5，因此分散相微粒的長寬比有限，且大小在幾微米。這使得各項異性材料的非尋常與尋常折射率差異不大，從而導(dǎo)致偏振片分散相與連續(xù)相的折射率錯配顯得有限，偏振度無法進(jìn)一步提高。
有序納米級或亞微米級纖維是一維納米材料的制備和應(yīng)用中，當(dāng)前極為活躍的領(lǐng)域和發(fā)展前沿，是本世紀(jì)初剛剛興起的研究領(lǐng)域。它可以通過模板法、自組裝法、刻蝕法以及靜電紡絲等技術(shù)制得，并已被證實在合成材料、納米器件、防護(hù)支架、組織工程以及電化學(xué)傳感等方面存在巨大的應(yīng)用潛力。相關(guān)研究也已成為當(dāng)前一維納米材料發(fā)展的一個重要方向。但是目前有序纖維很少有應(yīng)用于光學(xué)研究的例子。其原因在于缺少一種提供有序度好，厚度均一的制備大面積導(dǎo)向納米纖維的手段。
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種厚度小、光透過率和偏振度高，且制備方法簡單的散射型線偏振片及其制備方法。
技術(shù)方案一種散射型線偏振片，該線偏振片由作為分散相的纖維和作為連續(xù)相的液晶組成，其中纖維由無色透明材料制備，且纖維定向排列成有序纖維膜，液晶填充在纖維膜中，上述無色透明材料為二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋅、聚烯烴類高分子、聚酯類高分子、聚苯烯類高分子、橡膠或彈性體中的一種或任意幾種的混合物。
一種散射型線偏振片的制備方法，該制備方法包括以下步驟步驟①制備纖維將無色透明材料用靜電紡絲方法制備直徑為10nm～10μm的纖維，上述無色透明材料為二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋅、聚烯烴類高分子、聚酯類高分子、聚苯烯類高分子、橡膠或彈性體中的一種或任意幾種的混合物；步驟②制備纖維膜用步驟①得到的纖維制備成厚度為1～100μm的纖維膜，且纖維之間的間距為10nm～10μm；步驟③固定纖維膜將纖維膜固定在光滑透明的基板上；步驟④裝填液晶在纖維膜中逐量加入液晶，使液晶滲入纖維膜中，直至恰好覆蓋整個纖維膜。
有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)本發(fā)明的散射型線偏振片厚度薄由于纖維的直徑及其間隙僅在納米級或亞微米級，因此組成高偏振度的均勻排布的纖維膜厚度均一且僅在1～100μm之間。
(2)本發(fā)明的散射型線偏振片光透過率高由于有序纖維的膜厚僅有1～100微米，因此線偏振片本身對光的散射、反射等消光作用很小，當(dāng)偏振方向與纖維軸向相垂直時，絕大部分光可以透過線偏振片。
(3)本發(fā)明的散射型線偏振片偏振度高由于大大提高了透明狀態(tài)的光透過率，因此線偏振片的偏振度也相應(yīng)得以提高。
(4)制備方法簡單通過簡便的液晶裝填納米或亞微米級的有序纖維膜即可。
具體實施例方式
實施例1本發(fā)明的散射型線偏振片，由作為分散相的纖維和作為連續(xù)相的液晶組成，其中纖維由二氧化硅制備，且纖維定向排列成有序纖維膜，液晶填充在纖維膜中。液晶具有大光學(xué)各向異性，且雙折射率差大于0.12，纖維的直徑為10nm～172nm，其間距為10nm～172nm，纖維膜的厚度為1～10μm。
本發(fā)明的散射型線偏振片的制備方法，該制備方法包括以下步驟步驟①制備纖維將質(zhì)量比24％聚乙烯吡咯烷酮的乙酸溶液和正硅酸乙酯按體積以體積比1∶1混融，用靜電紡絲和灼燒后處理的方法制備直徑為10nm～172nm的二氧化硅纖維；步驟②制備纖維膜用步驟①得到的纖維制備成厚度為1～10μm的纖維膜，且纖維之間的間距為10nm～172nm；步驟③固定纖維膜將纖維膜固定在光滑透明的基板上；
步驟④裝填液晶在纖維膜中逐量加入液晶，使液晶滲入纖維膜中，直至恰好覆蓋整個纖維膜。
在制備過程中也可以將纖維膜獨立固定將纖維膜的兩端固定在已制好的空心支架兩端，使其中央懸空，同時在裝填液晶時可以先將液晶過量填充在纖維膜中，再將過量液晶逐量吸走。
實施例2本發(fā)明的散射型線偏振片，由作為分散相的纖維和作為連續(xù)相的液晶組成，其中纖維由二氧化鈦制備，且纖維定向排列成有序纖維膜，液晶填充在纖維膜中。液晶具有大光學(xué)各向異性，且雙折射率差大于0.12，纖維的直徑為172～389nm，其間距為172～389nm，纖維膜的厚度為10～20μm。
本發(fā)明的散射型線偏振片的制備方法，該制備方法包括以下步驟步驟①制備纖維將質(zhì)量比24％的聚乙烯吡咯烷酮的乙酸溶液和鈦酸丁酯按體積以體積比1∶1混融，用靜電紡絲和灼燒后處理方法制備直徑為172～389nm的二氧化鈦纖維；步驟②制備纖維膜用步驟①得到的纖維制備成厚度為10～20μm的纖維膜，且纖維之間的間距為172～389nm；步驟③固定纖維膜將纖維膜固定在光滑透明的基板上；步驟④裝填液晶在纖維膜中逐量加入液晶，使液晶滲入纖維膜中，直至恰好覆蓋整個纖維膜。
在制備過程中也可以將纖維膜獨立固定將纖維膜的兩端固定在已制好的空心支架兩端，使其中央懸空，同時在裝填液晶時可以先將液晶過量填充在纖維膜中，再將過量液晶逐量吸走。
實施例3本發(fā)明的散射型線偏振片，由作為分散相的纖維和作為連續(xù)相的液晶組成，其中纖維由氧化鋅制備，且纖維定向排列成有序纖維膜，液晶填充在纖維膜中。液晶具有大光學(xué)各向異性，且雙折射率差大于0.12，纖維的直徑為389～569nm，其間距為389～569nm，纖維膜的厚度為20～30μm。
本發(fā)明的散射型線偏振片的制備方法，該制備方法包括以下步驟步驟①制備纖維將質(zhì)量比9％的聚乙烯醇和2.5％的硝酸鋅混合融入水溶液，用靜電紡絲和灼燒后處理方法制備直徑為389～569nm的氧化鋅纖維；
步驟②制備纖維膜用步驟①得到的纖維制備成厚度為20～30μm的纖維膜，且纖維之間的間距為389～569nm；步驟③固定纖維膜將纖維膜固定在光滑透明的基板上；步驟④裝填液晶在纖維膜中逐量加入液晶，使液晶滲入纖維膜中，直至恰好覆蓋整個纖維膜。
在制備過程中也可以將纖維膜獨立固定將纖維膜的兩端固定在已制好的空心支架兩端，使其中央懸空，同時在裝填液晶時可以先將液晶過量填充在纖維膜中，再將過量液晶逐量吸走。
實施例4本發(fā)明的散射型線偏振片，由作為分散相的纖維和作為連續(xù)相的液晶組成，其中纖維由聚乙烯制備，且纖維定向排列成有序纖維膜，液晶填充在纖維膜中。液晶具有大光學(xué)各向異性，且雙折射率差大于0.12，纖維的直徑為569～921nm，其間距為569～921nm，纖維膜的厚度為30～40μm。
本發(fā)明的散射型線偏振片的制備方法，該制備方法包括以下步驟步驟①制備纖維將聚乙烯在氮氣環(huán)境下加熱至145℃熔融狀態(tài)，再用靜電紡絲方法制備直徑為569～921nm的聚乙烯纖維；步驟②制備纖維膜用步驟①得到的纖維制備成厚度為30～40μm的纖維膜，且纖維之間的間距為569～921nm；步驟③固定纖維膜將纖維膜固定在光滑透明的基板上；步驟④裝填液晶在纖維膜中逐量加入液晶，使液晶滲入纖維膜中，直至恰好覆蓋整個纖維膜。
在制備過程中也可以將纖維膜獨立固定將纖維膜的兩端固定在已制好的空心支架兩端，使其中央懸空，同時在裝填液晶時可以先將液晶過量填充在纖維膜中，再將過量液晶逐量吸走。
實施例5本發(fā)明的散射型線偏振片，由作為分散相的纖維和作為連續(xù)相的液晶組成，其中纖維由聚甲基丙烯酸甲酯制備，且纖維定向排列成有序纖維膜，液晶填充在纖維膜中。液晶具有大光學(xué)各向異性，且雙折射率差大于0.12，纖維的直徑為921nm～1.92μm，其間距為921nm～1.92μm，纖維膜的厚度為40～50μm。
本發(fā)明的散射型線偏振片的制備方法，該制備方法包括以下步驟步驟①制備纖維將質(zhì)量比17％聚甲基丙烯酸甲酯溶入甲酸中，再用靜電紡絲方法制備直徑為921nm～1.92μm的聚甲基丙烯酸甲酯纖維；步驟②制備纖維膜用步驟①得到的纖維制備成厚度為40～50μm的纖維膜，且纖維之間的間距為921nm～1.92μm；步驟③固定纖維膜將纖維膜固定在光滑透明的基板上；步驟④裝填液晶在纖維膜中逐量加入液晶，使液晶滲入纖維膜中，直至恰好覆蓋整個纖維膜。
在制備過程中也可以將纖維膜獨立固定將纖維膜的兩端固定在已制好的空心支架兩端，使其中央懸空，同時在裝填液晶時可以先將液晶過量填充在纖維膜中，再將過量液晶逐量吸走。
實施例6本發(fā)明的散射型線偏振片，由作為分散相的纖維和作為連續(xù)相的液晶組成，其中纖維由聚苯乙烯制備，且纖維定向排列成有序纖維膜，液晶填充在纖維膜中。液晶具有大光學(xué)各向異性，且雙折射率差大于0.12，纖維的直徑為1.92～3.53μm，其間距為1.92～3.53μm，纖維膜的厚度為50～60μm。
本發(fā)明的散射型線偏振片的制備方法，該制備方法包括以下步驟步驟①制備纖維將7％聚苯乙烯溶入體積比7∶3的N，N-二甲基甲酰胺和四氫呋喃混合溶劑中，再用靜電紡絲方法制備直徑為1.92～3.53μm的聚苯乙烯纖維；步驟②制備纖維膜用步驟①得到的纖維制備成厚度為50～60μm的纖維膜，且纖維之間的間距為1.92～3.53μm；步驟③固定纖維膜將纖維膜固定在光滑透明的基板上；步驟④裝填液晶在纖維膜中逐量加入液晶，使液晶滲入纖維膜中，直至恰好覆蓋整個纖維膜。
在制備過程中也可以將纖維膜獨立固定將纖維膜的兩端固定在已制好的空心支架兩端，使其中央懸空，同時在裝填液晶時可以先將液晶過量填充在纖維膜中，再將過量液晶逐量吸走。
實施例7
本發(fā)明的散射型線偏振片，由作為分散相的纖維和作為連續(xù)相的液晶組成，其中纖維由熱塑性聚氨酯制備，且纖維定向排列成有序纖維膜，液晶填充在纖維膜中。液晶具有大光學(xué)各向異性，且雙折射率差大于0.12，纖維的直徑為3.53～5.45μm，其間距為3.53～5.45μm，纖維膜的厚度為60～70μm。
本發(fā)明的散射型線偏振片的制備方法，該制備方法包括以下步驟步驟①制備纖維將質(zhì)量比8％熱塑性聚氨酯溶入N，N-二甲基甲酰胺中，再用靜電紡絲方法制備直徑為3.53～5.45μm的熱塑性聚氨酯纖維；步驟②制備纖維膜用步驟①得到的纖維制備成厚度為60～70μm的纖維膜，且纖維之間的間距為3.53～5.45μm；步驟③固定纖維膜將纖維膜固定在光滑透明的基板上；步驟④裝填液晶在纖維膜中逐量加入液晶，使液晶滲入纖維膜中，直至恰好覆蓋整個纖維膜。
在制備過程中也可以將纖維膜獨立固定將纖維膜的兩端固定在已制好的空心支架兩端，使其中央懸空，同時在裝填液晶時可以先將液晶過量填充在纖維膜中，再將過量液晶逐量吸走。
實施例8本發(fā)明的散射型線偏振片，由作為分散相的纖維和作為連續(xù)相的液晶組成，其中纖維由熱塑性聚醚聚酯制備，且纖維定向排列成有序纖維膜，液晶填充在纖維膜中。液晶具有大光學(xué)各向異性，且雙折射率差大于0.12，纖維的直徑為5.45～6.96μm，及其間距為5.45～6.96μm，纖維膜的厚度為70～80μm。
本發(fā)明的散射型線偏振片的制備方法，該制備方法包括以下步驟步驟①制備纖維將質(zhì)量比17％熱塑性聚醚聚酯溶入苯酚中，再用靜電紡絲方法制備直徑為5.45～6.96μm的纖維；步驟②制備纖維膜用步驟①得到的纖維制備成厚度為70～80μm的纖維膜，且纖維之間的間距為5.45～6.96μm；步驟③固定纖維膜將纖維膜固定在光滑透明的基板上；步驟④裝填液晶在纖維膜中逐量加入液晶，使液晶滲入纖維膜中，直至恰好覆蓋整個纖維膜。
在制備過程中也可以將纖維膜獨立固定將纖維膜的兩端固定在已制好的空心支架兩端，使其中央懸空，同時在裝填液晶時可以先將液晶過量填充在纖維膜中，再將過量液晶逐量吸走。
實施例9本發(fā)明的散射型線偏振片，由作為分散相的纖維和作為連續(xù)相的液晶組成，其中纖維由二氧化鈦與二氧化硅混合制備，且纖維定向排列成有序纖維膜，液晶填充在纖維膜中。液晶具有大光學(xué)各向異性，且雙折射率差大于0.12，纖維的直徑為6.96～8.05μm，其間距為6.96～8.05μm，纖維膜的厚度為80～90μm。
本發(fā)明的散射型線偏振片的制備方法，該制備方法包括以下步驟步驟①制備纖維將質(zhì)量比24％的聚乙烯吡咯烷酮的乙酸溶液和鈦酸丁酯、正硅酸乙酯以體積比2∶1∶1混融，用靜電紡絲和灼燒后處理方法制備直徑為6.96～8.05μm的二氧化鈦和二氧化硅纖維；步驟②制備纖維膜用步驟①得到的纖維制備成厚度為80～90μm的纖維膜，且纖維之間的間距為6.96～8.05μm；步驟③固定纖維膜將纖維膜固定在光滑透明的基板上；步驟④裝填液晶在纖維膜中逐量加入液晶，使液晶滲入纖維膜中，直至恰好覆蓋整個纖維膜。
在制備過程中也可以將纖維膜獨立固定將纖維膜的兩端固定在已制好的空心支架兩端，使其中央懸空，同時在裝填液晶時可以先將液晶過量填充在纖維膜中，再將過量液晶逐量吸走。
實施例10本發(fā)明的散射型線偏振片，由作為分散相的纖維和作為連續(xù)相的液晶組成，其中纖維由聚甲基丙烯酸甲酯與聚苯乙烯混合制備，且纖維定向排列成有序纖維膜，液晶填充在纖維膜中。液晶具有大光學(xué)各向異性，且雙折射率差大于0.12，纖維的直徑為8.05～8.98μm，其間距為8.05～8.98μm，纖維膜的厚度為90～95μm。
本發(fā)明的散射型線偏振片的制備方法，該制備方法包括以下步驟步驟①制備纖維將質(zhì)量比10％聚甲基丙烯酸甲酯與5％聚苯乙烯融入體積比7∶3的N，N-二甲基甲酰胺和四氫呋喃混合溶劑，用靜電紡絲方法制備直徑為8.05～8.98μm的聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯混合纖維；步驟②制備纖維膜用步驟①得到的纖維制備成厚度為90～95μm的纖維膜，且纖維之間的間距為8.05～8.98μm；步驟③固定纖維膜將纖維膜固定在光滑透明的基板上；步驟④裝填液晶在纖維膜中逐量加入液晶，使液晶滲入纖維膜中，直至恰好覆蓋整個纖維膜。
在制備過程中也可以將纖維膜獨立固定將纖維膜的兩端固定在已制好的空心支架兩端，使其中央懸空，同時在裝填液晶時可以先將液晶過量填充在纖維膜中，再將過量液晶逐量吸走。
實施例11本發(fā)明的散射型線偏振片，由作為分散相的纖維和作為連續(xù)相的液晶組成，其中纖維由聚甲基丙烯酸甲酯與熱塑性聚氨酯混合制備，且纖維定向排列成有序纖維膜，液晶填充在纖維膜中。液晶具有大光學(xué)各向異性，且雙折射率差大于0.12，纖維的直徑為8.98～10μm，其間距為8.98～10μm，纖維膜的厚度為95～100μm。
本發(fā)明的散射型線偏振片的制備方法，該制備方法包括以下步驟步驟①制備纖維將質(zhì)量比10％聚甲基丙烯酸甲酯與5％熱塑性聚氨酯融入體積比7∶3的N，N-二甲基甲酰胺和四氫呋喃混合溶劑，用靜電紡絲方法制備直徑為8.98～10μm的聚甲基丙烯酸甲酯和熱塑性聚氨酯混合纖維；步驟②制備纖維膜用步驟①得到的纖維制備成厚度為95～100μm的纖維膜，且纖維之間的間距為8.98～10μm；步驟③固定纖維膜將纖維膜固定在光滑透明的基板上；步驟④裝填液晶在纖維膜中逐量加入液晶，使液晶滲入纖維膜中，直至恰好覆蓋整個纖維膜。
在制備過程中也可以將纖維膜獨立固定將纖維膜的兩端固定在已制好的空心支架兩端，使其中央懸空，同時在裝填液晶時可以先將液晶過量填充在纖維膜中，再將過量液晶逐量吸走。
權(quán)利要求
1.一種散射型線偏振片，其特征在于該線偏振片由作為分散相的纖維和作為連續(xù)相的液晶組成，其中纖維由無色透明材料制備，且纖維定向排列成定向纖維膜，液晶填充在纖維膜中，上述無色透明材料為二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋅、聚烯烴類高分子、聚酯類高分子、聚苯烯類高分子、橡膠或彈性體中的一種或任意幾種的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散射型線偏振片，其特征在于所述的液晶具有大的光學(xué)各向異性，且雙折射率差大于0.12。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散射型線偏振片，其特征在于所述的纖維的直徑及其間距為10nm～10μm，纖維膜的厚度為1～100μm。
4.一種如權(quán)利要求1所述的散射型線偏振片的制備方法，其特征在于該制備方法包括以下步驟步驟①制備纖維將無色透明材料用靜電紡絲方法制備直徑為10nm～10μm的纖維，上述無色透明材料為二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋅、聚烯烴類高分子、聚酯類高分子、聚苯烯類高分子、橡膠或彈性體中的一種或任意幾種的混合物；步驟②制備纖維膜用步驟①得到的纖維制備成厚度為1～100μm的纖維膜，且纖維之間的間距為10nm～10μm；步驟③固定纖維膜將纖維膜固定在光滑透明的基板上；步驟④裝填液晶在纖維膜中逐量加入液晶，使液晶滲入纖維膜中，直至恰好覆蓋整個纖維膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的散射型線偏振片的制備方法，其特征在于在固定纖維膜時纖維膜獨立固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的散射型線偏振片的制備方法，其特征在于在裝填液晶時先將液晶過量填充在纖維膜中，再將過量液晶逐量吸走。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種散射型線偏振片及其制備方法，該線偏振片由作為分散相的纖維和作為連續(xù)相的液晶組成，其中纖維由無色透明材料制備，且纖維定向排列成有序纖維膜，液晶填充在纖維膜中，利用有序的納米或亞微米級纖維錨定大光學(xué)各向異性的液晶，使得本發(fā)明的線偏振片厚度薄、光透過率和偏振度高，同時本發(fā)明的制備方法簡單通過簡便的液晶裝填納米或亞微米級的有序纖維膜即可。
文檔編號G02F1/13GK1975472SQ20061009837
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月15日
發(fā)明者顧忠澤, 姚穎方 申請人:東南大學(xué)