本技術(shù)涉及偏振體全息光柵，具體涉及一種噴墨打印的pvg液晶墨水及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、偏振體全息光柵(polarization?volume?grating，pvg)是一種新型全息光柵，液晶材料在pvg中扮演著至關(guān)重要的角色；隨著顯示技術(shù)、光學存儲和光通信等領(lǐng)域的快速發(fā)展，高性能液晶材料的需求也日益增長。在實際應(yīng)用中，為了實現(xiàn)液晶材料在特定基材上的沉積，通常采用涂覆、旋涂或噴墨打印等方法。其中，噴墨打印因其非接觸式操作、高精度定位和材料利用率高等優(yōu)勢，成為制備區(qū)域化液晶光柵的重要手段。

2、然而，常規(guī)液晶油墨在親水性光取向膜這種特殊基材上進行噴墨打印時仍然面臨諸多挑戰(zhàn)。例如：常規(guī)液晶油墨與基板兼容性差，具體表現(xiàn)為液晶油墨在高表面能基材上容易過度鋪展或收縮，破壞預(yù)取向錨定結(jié)構(gòu)。此外，常規(guī)液晶油墨液滴在干燥過程中還會出現(xiàn)咖啡環(huán)效應(yīng)和馬蘭格尼效應(yīng)，導致薄膜厚度不均、光柵周期結(jié)構(gòu)畸變以及衍射效率下降等問題，嚴重影響偏振體全息光柵的性能穩(wěn)定性與光學質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有液晶油墨在親水性光取向膜表面存在的易出現(xiàn)咖啡環(huán)效應(yīng)和馬蘭格尼效應(yīng)，導致薄膜厚度不均、光柵周期結(jié)構(gòu)畸變以及衍射效率下降等問題。本技術(shù)提供一種噴墨打印的pvg液晶墨水及其制備方法與應(yīng)用。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種噴墨打印的pvg液晶墨水，采用如下的技術(shù)方案：

3、一種噴墨打印的pvg液晶墨水，包括以下重量份的組分：rm257液晶12-16份、peo-b-ps?0.01-0.05份、納米纖維素0.03-0.07份、光引發(fā)劑1-2份、手性劑0.01-0.02份、混合溶劑80-90份；

4、所述混合溶劑為丙二醇甲醚醋酸酯、環(huán)己酮和丁內(nèi)酯。

5、本技術(shù)提供了一種噴墨打印的pvg液晶墨水，該pvg液晶墨水能夠有效解決親水性光取向膜表面噴墨打印過程中存在的問題，保證噴墨打印后液晶薄膜的均勻性與高精度光柵取向。具體地：rm257液晶作為主要成分，能夠提供良好的光學性能和流動性，確保pvg液晶墨水的基本功能；peo-b-ps為兩親性嵌段共聚物苯乙烯-b-環(huán)氧乙烷，其疏水段能夠與液晶相容，親水端能夠與光取向表面相容，從而實現(xiàn)界面的均一性。納米纖維素的使用能夠調(diào)節(jié)流變過程中的剪切力，減少反應(yīng)液晶在流動過程中的阻力，抑制干燥過程中顆粒的不均勻沉積，避免過度鋪展或收縮，從而保護預(yù)取向錨定結(jié)構(gòu)?；旌先軇┯杀技酌汛姿狨ァh(huán)己酮和丁內(nèi)酯組成，上述溶劑體系在揮發(fā)過程中呈現(xiàn)梯度揮發(fā)，進而能抵消表面張力差，有效抑制馬蘭格尼效應(yīng)；此外，丁內(nèi)酯作為氫鍵供體能夠與液晶材料形成動態(tài)氫鍵網(wǎng)絡(luò)，進而提升油墨粘度，抑制溶質(zhì)邊緣遷移，有效抑制咖啡環(huán)效應(yīng)；因此上述混合溶劑能夠使液晶油墨液滴在干燥過程中溶質(zhì)分布更加均勻，薄膜厚度一致性更好，從而顯著提升光柵周期結(jié)構(gòu)的精確度和衍射效率。光引發(fā)劑確保材料在特定光照條件下快速固化，增強工藝可控性；手性劑的引入能夠賦予液晶材料偏振特性，進一步提升偏振體全息光柵的對比度和光學性能。綜上所述本身申請?zhí)峁﹑vg液晶墨水通過使用特定的混合溶劑，并添加特定比例的peo-b-ps和納米纖維素，能夠有效改善液晶油墨在親水性光取向膜上的鋪展行為，避免過度鋪展或收縮現(xiàn)象，從而提升pvg液晶墨水與基材的兼容性，改善偏振體全息光柵的性能穩(wěn)定性與光學質(zhì)量。

6、可選地，所述pvg液晶墨水包括以下重量份的組分：rm257液晶12-16份、peo-b-ps0.02-0.04份、納米纖維素0.04-0.06份、光引發(fā)劑1-2份、手性劑0.01-0.02份、混合溶劑80-90份。

7、在一些實施方案中，所述peo-b-ps的重量份可以為0.01-0.02份、0.01-0.03份、0.01-0.04份、0.02-0.03份、0.02-0.04份、0.02-0.05份、0.03-0.04份、0.03-0.05份或0.04-0.05份。

8、在一個具體的實施方案中，所述peo-b-ps的重量份還可以為0.01份、0.02份、0.03份、0.04份或0.05份。

9、在一些實施方案中，所述納米纖維素的重量份可以為0.03-0.04份、0.03-0.05份、0.03-0.06份、0.04-0.05份、0.04-0.06份、0.04-0.07份、0.05-0.06份、0.05-0.07份或0.06-0.07份。

10、在一個具體的實施方案中，所述納米纖維素的重量份還可以為0.03份、0.04份、0.05份、0.06份或0.07份。

11、可選地，所述pvg液晶墨水包括以下重量份的組分：rm257液晶14份、peo-b-ps0.03份、納米纖維素0.05份、光引發(fā)劑1份、手性劑0.01份、混合溶劑83份。

12、可選地，所述丙二醇甲醚醋酸酯、環(huán)己酮和丁內(nèi)酯的重量比為1：(0.4-0.8)：(1-1.5)。

13、本技術(shù)中，通過進一步將三種溶劑的配比控制在上述范圍內(nèi)，所得混合溶劑能夠更好地緩解咖啡環(huán)效應(yīng)和馬蘭格尼效應(yīng)，減少溶質(zhì)在液滴干燥過程中的不均勻分布，從而提高pvg液晶墨水在親水性光取向膜表面的成膜質(zhì)量，改善了薄膜厚度均勻性和光柵周期結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，進一步提升了偏振體全息光柵的衍射效率。

14、在一些實施方案中，所述丙二醇甲醚醋酸酯、環(huán)己酮和丁內(nèi)酯的重量比可以為1：(0.4-0.6)：1.3、1：(0.6-0.8)：1.3、1：0.6：(1-1.3)或1：0.6：(1.3-1.5)。

15、在一個具體的實施方案中，所述丙二醇甲醚醋酸酯、環(huán)己酮和丁內(nèi)酯的重量比還可以為1：0.4：1.3、1：0.6：1.3、1：0.8：1.3、1：0.6：1或1：0.6：1.5。

16、可選地，所述丙二醇甲醚醋酸酯、環(huán)己酮和丁內(nèi)酯的重量比為1：0.6：1.3。

17、可選地，所述光引發(fā)劑為2,4,6-三甲基苯甲酰二苯氧磷，手性劑為s/r5011。

18、第二方面，本技術(shù)提供一種pvg液晶墨水的制備方法，包括以下步驟：在避光條件下分別稱取各組分，混合均勻，然后采用0.2μm孔徑的ptfe篩子進行抽濾，抽濾所得的溶液即為pvg液晶墨水。

19、第三方面，本技術(shù)提供一種pvg液晶墨水在親水性光取向膜表面的應(yīng)用。

20、可選地，所述pvg液晶墨水在親水性光取向膜表面的應(yīng)用方法為：通過噴墨打印將pvg液晶墨水沉積到表面為親水性光取向膜的基材上，然后在55±5℃下預(yù)熱10±2s，接著自然降溫并靜置60±10s，最后在365nm波長、20mw/cm2光輻照功率密度、氮氣氛圍下固化30±3s，即得。

21、第四方面，本技術(shù)提供一種偏振體全息光柵，包含所述pvg液晶墨水。

22、綜上所述，本技術(shù)具有以下有益效果：

23、1.本技術(shù)采用rm257液晶、peo-b-ps和納米纖維素等組分制備pvg液晶墨水，并以丙二醇甲醚醋酸酯、環(huán)己酮和丁內(nèi)酯作為混合溶劑，所得pvg液晶墨水能夠在親水性光取向膜表面均勻沉積，使得光柵周期具有很好的一致性，進而能夠?qū)崿F(xiàn)很高的衍射效率。

24、2.本技術(shù)進一步將pvg液晶墨水中的eo-b-ps的重量份控制為0.02-0.04份，納米纖維素的重量份控制為0.04-0.06份，所得pvg液晶墨水在親水性光取向膜表面均勻更加沉積，所述光柵的光學性能更好，其光柵周期一致性≥95.0％，衍射效率≥94.0％。

25、3.本技術(shù)使用預(yù)熱+自然降溫靜置+紫外固化的梯度干燥工藝對噴墨打印后的pvg液晶墨水進行干燥，能夠改善pvg液晶墨水在親水性光取向膜表面沉積的均勻性，進而提高光柵的光學性能，使得光柵周期一致性≥95.0％，衍射效率≥94.0％。