一种防蓝光光学薄膜及其制备方法与流程

本发明涉及光学薄膜技术领域，具体涉及到一种防蓝光光学薄膜及其制备方法。

背景技术：

在2010年国际光协会年会中，世界顶尖光学专家一致指出：短波蓝光具有极高能量，能够穿透晶状体直达视网膜，引起视网膜色素上皮细胞的萎缩甚至死亡。光敏感细胞的死亡将会导致视力下降甚至完全丧失，这种损坏是不可逆的。蓝光还会导致黄斑病变。人眼中的水晶体会吸收部分蓝光渐渐混浊形成白内障，而大部份的蓝光会穿透水晶体，尤其是儿童水晶体较清澈，无法有效抵挡蓝光，从而更容易导致黄斑病变以及白内障。由于短波蓝光的波长短，聚焦点并不是落在视网膜中心位置，而是离视网膜更靠前一点的位置。要想看清楚，眼球会长时间处于紧张状态，引起视疲劳。长时间的视觉疲劳，可能导致人们近视加深、出现复视、阅读时易串行、注意力无法集中等症状，影响人们的学习与工作效率。蓝光大量存在于电脑显示器、荧光灯、手机、数码产品、显示屏、led等光线中。如今液晶显示屏采用的都是led背光。由于背光需要白光的效果，所以业界使用蓝色led混合黄色荧光粉来形成白光。有害蓝光存在于400nm-450nm之间，蓝光能量颇高，对人眼危害较严重。

目前防止短波蓝光对眼睛损伤的最通常方法是在显示屏上贴防蓝光膜。专利cn103991255a公开了一种防蓝光屏幕保护膜及其制备方法，该专利是防蓝光层中含有偶氮类永固黄有机染料，该染料通过单纯吸收蓝光来降低到达人眼的蓝光量，但这种通过单纯吸收蓝光的方法会降低显示屏的可见光透光率，同时对蓝光的强烈吸收会导致防蓝光膜严重色偏，影响正常使用。专利cn102929348a公开了一种显示屏保护膜，其作用原理是在显示屏表面镀上多层保护膜，保护膜的厚度是蓝光半波长的整数倍，使膜层前后表面产生不同波长的电磁波相互干扰，从而抵消了辐射，起到防蓝光的作用，但这种通过调节镀膜的厚度来抵消蓝光辐射的方法，制备工艺复杂，生产成本高。

因此，需要研发制备工艺简单、成本低和不影响显示屏透光率的防蓝光保护膜。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明提供一种应用于各类显示屏的防蓝光光学薄膜及制作方法。为了过滤各类显示屏和照明设备的对眼睛有损伤的高能短波蓝光，本发明提供一种新型的防蓝光光学薄膜及制作方法。所述防蓝光光学薄膜至少包括基材、防蓝光层。防蓝光层至少包括吸收蓝光、发射可见光的发光层。本发明提供的防蓝光光学薄膜不仅具有较好的防蓝光效果，而且还具有高亮度和制备工艺简单、成本低的优点。

具体的，本发明的第一方面提供了一种防蓝光光学薄膜，其至少包括基材层和防蓝光层；所述防蓝光层至少包括一层吸收蓝光并发射可见光的发光层。

作为一种优选的技术方案，所述防蓝光层还包括反射峰波长在400-450nm范围内的胆甾液晶层。

作为一种优选的技术方案，还包括硬涂层、底涂层、粘接层和离型膜层。

作为一种优选的技术方案，所述发光层位于所述胆甾液晶层和离型膜层之间。

作为一种优选的技术方案，所述防蓝光薄膜对400～700nm电磁波的透光率不低于85％。

作为一种优选的技术方案，所述胆甾液晶层的厚度为1-6μm。

作为一种优选的技术方案，所述胆甾液晶层包含手性剂，其含量为3～10wt％。

本发明的第二个方面提供了如上所述的防蓝光光学薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)在基材一面涂布底涂涂布液，加热固化得到底涂层；

(2)用绒布摩擦所述底涂层表面，然后涂布胆甾液晶溶液，干燥，紫外固化得到胆甾液晶层；

(3)在胆甾液晶层表面涂布发光涂布液，加热固化得到发光层；

(4)在基材的另一面涂布硬涂涂布液，加热，紫外固化得到硬涂层；

(5)在发光层表面涂布粘接胶液，加热固化得到粘接层，并在粘结层上复合离型膜层即得；

或者，其包括如下步骤：

(1)在基材一面涂布底涂涂布液，加热固化得到底涂层；

(2)用绒布摩擦底涂层表面，然后涂布胆甾液晶液，干燥，紫外固化得到胆甾液晶层；

(3)在胆甾液晶层表面硬涂涂布液，加热，紫外固化得到硬涂层；

(4)在基材的另一面涂布发光涂布液，加热固化得到发光层；

(5)在发光层表面涂布粘接胶液，加热固化得到粘接层。同时复合离型膜层。

本发明的第三个方面提供了如上所述的防蓝光光学薄膜在显示屏、led屏和照明领域的应用。

本发明的发光层位于胆甾液晶层和显示屏之间。从显示屏透射出来的包含蓝光的白光先经过发光层，发光层吸收部分蓝光，同时发射长波的可见光。经过发光层后的光线进入胆甾液晶层，胆甾液晶层将蓝光反射回发光层，发光层再次吸收胆甾液晶层反射回来的蓝光，并再次发射长波的可见光。也就是说，从显示屏透射出来的白光经发光层对蓝光的吸收和经胆甾液晶层对蓝光的反射后蓝光含量进一步减小，并透射出去，而发光层会二次吸收蓝光并发射长波的可见光，增加人眼观察到的可见光亮度。发光层与胆甾液晶层的组合产生协同效应，对短波蓝光进行二次阻隔，发光层二次吸收蓝光并发射长波的可见光，不影响显示屏亮度。与现有技术相比，本发明的防蓝光光学薄膜制备工艺简单、成本低、不影响显示屏亮度，适用于光学显示领域，特别适用于各类显示屏。

附图说明

为了更加清楚简明的表达本发明中所述防蓝光光学薄膜的结构，申请人提供了以下附图，需要指明的是，还附图旨在辅助说明本申请中防蓝光光学薄膜的结构，不对本发明中的技术方案产生限定作用。

图1为本发明中所述防蓝光光学薄膜结构示意图。

图2为本发明中所述防蓝光光学薄膜结构示意图。

图3为本发明中所述防蓝光光学薄膜结构示意图。

图4为本发明中所述防蓝光光学薄膜结构示意图。

其中，1-基材层、2-发光层、3-胆甾液晶层、4-硬涂层、5-底涂层、6-粘结层、7-离型层。

具体实施方式

参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。

本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。

当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。

此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。

本发明的第一方面提供了一种防蓝光光学薄膜，其至少包括基材层和防蓝光层；所述防蓝光层至少包括一层吸收蓝光并发射可见光的发光层。

本发明中对用于制作下述实施例中的防蓝光光学薄膜的基材不做特殊限定，可以选用聚碳酸酯(pc)、聚对苯二甲酸乙二醇酸(pet)、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、三醋酸纤维素(tac)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)中的一种或二种及以上的组合。

在一些实施方式中，所述基材层的厚度在5-250μm之间，优选基材的厚度在25-200μm之间。

当某些物质受到激发比如吸收一定波长的光后，物质将处于激发态，激发态的能量会通过光或热的形式释放出来。如果这部分的能量是位于可见、紫外或是近红外的电磁辐射，此过程称之为发光过程。本发明的发光层吸收蓝光后同时发射出长波的可见光。

从单方面防蓝光目的出发的防蓝光光学薄膜，至少包括一层吸收蓝光并发射电磁波的发光层，电磁波包括可见光和近红外光。由于近红外光肉眼不可见，如果发光层吸收蓝光后发射近红外光，会降低显示屏的透光率，因此，本发明防蓝光光学薄膜的发光层优选吸收蓝光并发射可见光的发光层。

用于制作下述实施例中的防蓝光光学薄膜发光层的发光材料为韩国旭成化学(ukseung)的epocolor^tm系列，比如fp-1025绿色、fp-1007黄绿、fp-3000黄、fp-40橙、fp-20红色、fp-116黄橙色等，或者。将上述发光材料以5-50％(重量比)分散于dicwdf-ef调墨油中，制成发光涂布液。发光材料吸收380-480nm范围的短波蓝光，优选吸收400-450nm范围内短波蓝光，发射大于480nm的电磁波，优选发射480-700nm范围内的可见光。

在一些实施方式中，所述防蓝光层还包括反射峰波长在400-450nm范围内的胆甾液晶层。

胆甾液晶是向列相液晶分子受手性剂的螺旋扭曲力作用，多层向列相液晶分子形成螺旋扭曲，每层内的向列相液晶分子取向一致，不同层的液晶分子取向方向成一定角度。液晶分子只有取向后才能体现出光学效果。向列相液晶分子的取向，必需通过一种间接的方法，即利用各向异性的表面间接诱导液晶的取向。产生各向异性表面的方法主要包括双方向拉伸聚合物、摩擦聚合物表面和光控取向法。

用于制作下述实施例中的防蓝光光学薄膜的胆甾液晶层的液晶材料为下述向列相液晶分子1、液晶分子2和液晶分子3的混合物，胆甾液晶溶液中还包括手性剂、光引发剂和溶剂，其中混合向列相液晶材料占88.5-94份(按重量计)，手性剂占3.5-9份(按重量计)，光引发剂占2.5份(irgacure907)，将上述混合物溶于环已酮，制成固含量为30％(重量比)的胆甾相液晶溶液。

在一些实施方式中，所述胆甾液晶层包含手性剂，其含量为3～10wt％。

在一些实施方式中，所述手性剂位m1，其具有如下分子结构式：

在经绒布摩擦后的底涂层表面涂布胆甾液晶液，形成胆甾液晶预聚体层。用紫外灯照射胆甾液晶预聚体层，将其固化。胆甾液晶层的厚度为1-6μm，优选胆甾液晶层的厚度为2-5μm。胆甾液晶层反射峰的波长在350-480nm范围内，优选在400-450nm范围内。手性剂在胆甾液晶层的含量越高，反射峰的波长越短。

申请人发现吸收蓝光并发射电磁波的发光层与胆甾液晶之间有着很好的协同效应。具体的，本发明的发光层位于胆甾液晶层和显示屏之间。从显示屏透射出来的包含蓝光的白光先经过发光层，发光层吸收部分蓝光，同时发射长波的可见光。经过发光层后的光线进入胆甾液晶层，胆甾液晶层将蓝光反射回发光层，发光层再次吸收胆甾液晶层反射回来的蓝光，并再次发射长波的可见光。也就是说，从显示屏透射出来白光经发光层对蓝光的吸收和经胆甾液晶层对蓝光的反射后蓝光含量进一步减小，而发光层会二次吸收蓝光并发射长波的可见光，增加人眼观察到的可见光亮度。发光层与胆甾液晶层的组合产生协同效应，对短波蓝光进行二次阻隔，发光层二次吸收蓝光并发射长波的可见光。

将发光涂布液涂在胆甾液晶表面或涂在基材上，干燥固化后形成发光层。发光层的厚度取决于发光层对450-700nm电磁波的透光率、防蓝光光学薄膜对400-700nm电磁波的透光率和防蓝光光学薄膜对短波蓝光的阻隔效果。通常来说，发光材料在发光层的含量越高或发光层越厚，防蓝光光学薄膜对短波蓝光的阻隔越好，发光层对450-700nm电磁波的透光率会降低。由于发光材料吸收蓝光后会发出可见光，发光材料在发光层的含量越高或发光层越厚，防蓝光光学薄膜对400-700nm电磁波的透光率会随发光层对450-700nm电磁波透光率的下降而下降，但下降幅度会小，甚至防蓝光光学薄膜对400-700nm电磁波的透光率会随发光层中发光材料的含量升高或发光层厚度增加而上升。因此发光层厚度取决于发光材料在发光层的含量和防蓝光光学薄膜对400-700nm电磁波透光率的技术指标。

本发明所述的防蓝光光学薄膜，其对400-700nm电磁波的透光率不低于85％，优选不低于90％，更优选不低于95％。

在一些实施方式中，还包括硬涂层、底涂层、粘接层和离型膜层。

在一些实施方式中，所述发光层位于所述胆甾液晶层和离型膜层之间。

在一些实施方式中，所述防蓝光薄膜对400～700nm电磁波的透光率不低于85％。

用于制作下述实施例中底涂层的底涂涂布液为溶剂型的胶粘剂涂布液，胶粘剂选自聚酰亚胺、聚酰胺、聚氨酯、聚丙烯酸酯、环氧树脂中的一种或至少两种的组合。优选为聚酰亚胺、聚氨酯、聚丙烯酸酯中的一种或至少两种的组合。所用的溶剂为酯类、酮类、醇类、醚类或两者以上的组合溶剂。

在基材上涂布底涂涂布液，干燥后底涂层的厚度在1-5μm之间，优选底涂层的厚度在1-3μm之间。

用绒布摩擦底涂层的表面，使底涂层表面产生方向一致的微沟槽，形成具有各向异性表面。

用于制作下述实施例中硬涂层的硬涂涂布液为公知的市售紫外固化产品，比如广州德洲精细化工有限公司的1551ap硬化涂布液，厦门茁耀科技有限公司的uv-8385、uv-8300硬化涂布液。

在基材表面或胆甾液晶表面涂布硬涂涂布液，加热，紫外固化得到硬涂层。硬涂层的厚度为1-8μm，优选硬涂层的厚度为1.5-6μm。

在发光层表面涂布粘接胶液，比如压敏胶液，压敏胶液为公知的市售溶剂性或水性产品，比如潍坊富乐新材料有限公司的cf-58r水性压敏胶液和cf-214g溶剂性压敏胶液，干燥得到粘接胶层。粘接胶层的厚度为1-10μm，优选2-8μm。在粘接胶层表面在线复合离型膜。离型膜为公知的市售pe离型膜、pet离型膜、opp离型膜、pc离型膜、ps隔离膜、pmma离型膜、bopp离型膜。

本发明中的防蓝光光学薄膜中所述胆甾液晶层可以设置在底涂层与发光层之间，也可以设置在硬涂层与底涂层之间，也即所述防蓝光光学薄膜从上到下依次为硬涂层、基材层、底涂层、胆甾液晶层、发光层、粘结层以及离型层；也可以为硬涂层、胆甾液晶层、底涂层、基材层、发光层、粘结层、离型层这两种类型。

本发明的第二个方面提供了如上所述的防蓝光光学薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)在基材一面涂布底涂涂布液，加热固化得到底涂层；

(2)用绒布摩擦所述底涂层表面，然后涂布胆甾液晶溶液，干燥，紫外固化得到胆甾液晶层；

(3)在胆甾液晶层表面涂布发光涂布液，加热固化得到发光层；

(4)在基材的另一面涂布硬涂涂布液，加热，紫外固化得到硬涂层；

(5)在发光层表面涂布粘接胶液，加热固化得到粘接层，并在粘结层上复合离型膜层即得；

或者，其包括如下步骤：

(1)在基材一面涂布底涂涂布液，加热固化得到底涂层；

(2)用绒布摩擦底涂层表面，然后涂布胆甾液晶液，干燥，紫外固化得到胆甾液晶层；

(3)在胆甾液晶层表面硬涂涂布液，加热，紫外固化得到硬涂层；

(4)在基材的另一面涂布发光涂布液，加热固化得到发光层；

(5)在发光层表面涂布粘接胶液，加热固化得到粘接层。同时复合离型膜层。

本发明的第三个方面提供了如上所述的防蓝光光学薄膜在显示屏、led屏和照明领域的应用。

如图1～4所示，下面通过具体的实施案例来解释说明本发明中的防蓝光光学薄膜的具体结构的具体制备过程，其中胆甾液晶溶液是将90份混合向列相液晶材料(按重量计，其中包括30份向列相液晶分子1、50份液晶分子2和10份液晶分子3的混合物)，手性剂m1占6份(按重量计)，光引发剂占2.5份(irgacure907)，将上述混合物溶于环已酮，制成固含量为30％(重量比)的胆甾相液晶溶液。

实施例

实施例1

在50μm厚的pet表面涂布聚酰亚胺溶液，干燥后底涂层的厚度为2μm。用绒布沿基材纵向摩擦底涂层，在摩擦后的底涂层表面涂布含有ukseung的epocolor^tm系列fp-1025发光材料的发光涂布液，干燥，形成3.5μm厚的发光层。在pet的另一面涂布1551ap硬化涂布液，加热后紫外固化，硬涂层的厚度为3μm。在发光层表面涂布cf-214g溶剂性压敏胶液，干燥得到厚度为6μm的压敏胶层，将上述膜层与opp离型膜在线复合。揭开离型膜测量防蓝光光学薄膜对400-700nm电磁波的透光率为86.3％。

实施例2

在50μm厚的pet表面涂布聚酰亚胺溶液，干燥后底涂层的厚度为2μm。用绒布沿基材纵向摩擦底涂层，在摩擦后的底涂层表面涂布胆甾液晶溶液，干燥，紫外固化。胆甾液晶层的厚度为3.5μm，胆甾液晶层反射峰的波长为430nm。在胆甾液晶层表面涂布含有ukseung的epocolor^tm系列fp-1025发光材料的发光涂布液，干燥，形成3.5μm厚的发光层。在pet的另一面涂布1551ap硬化涂布液，加热后紫外固化，硬涂层的厚度为3μm。在发光层表面涂布cf-214g溶剂性压敏胶液，干燥得到厚度为6μm的压敏胶层，将上述膜层与opp离型膜在线复合。揭开离型膜测量防蓝光光学薄膜对400-700nm电磁波的透光率为97.5％。

实施例3

在80μm厚的tac表面涂布聚酰亚胺溶液，干燥后底涂层的厚度为2μm。用绒布沿基材纵向摩擦底涂层，在摩擦后的底涂层表面涂布含有ukseungepocolor^tm系列fp-1007发光材料的发光涂布液，干燥，形成3.5μm厚的发光层。在tac的另一面涂布uv-8300硬化涂布液，加热后紫外固化，硬涂层的厚度为2.5μm。在发光层表面涂布cf-58r水性压敏胶液，干燥得到厚度为5μm的压敏胶层，将上述膜层与pc离型膜在线复合。揭开离型膜测量防蓝光光学薄膜对400-700nm电磁波的透光率为87.5％。

实施例4

在80μm厚的tac表面涂布聚酰亚胺溶液，干燥后底涂层的厚度为2μm。用绒布沿基材纵向摩擦底涂层，在摩擦后的底涂层表面涂布胆甾液晶溶液，干燥，紫外固化。胆甾液晶层的厚度为3μm，胆甾液晶层反射峰的波长为420nm。在胆甾液晶层表面涂布含有ukseung的epocolor^tm系列fp-1007发光材料的发光涂布液，干燥，形成3.5μm厚的发光层。在tac的另一面涂布uv-8300硬化涂布液，加热后紫外固化，硬涂层的厚度为2.5μm。在发光层表面涂布cf-58r水性压敏胶液，干燥得到厚度为5μm的压敏胶层，将上述膜层与pc离型膜在线复合。揭开离型膜测量防蓝光光学薄膜对400-700nm电磁波的透光率为98.7％。

实施例5

在80μm厚的tac表面涂布聚酰亚胺溶液，干燥后底涂层的厚度为2μm。用绒布沿基材纵向摩擦底涂层，在摩擦后的底涂层表面涂布胆甾液晶溶液，干燥，紫外固化。胆甾液晶层的厚度为3μm，胆甾液晶层反射峰的波长为420nm。在胆甾液晶层表面涂布uv-8300硬化涂布液，加热后紫外固化，硬涂层的厚度为2.5μm。在tac的另一面涂布含有ukseung的epocolor^tm系列fp-1007发光材料的发光涂布液，干燥，形成3.5μm厚的发光层。在发光层表面涂布cf-58r水性压敏胶液，干燥得到厚度为5μm的压敏胶层，将上述膜层与pc离型膜在线复合。揭开离型膜测量防蓝光光学薄膜对400-700nm电磁波的透光率为98.1％。

对照例1

在50μm厚的pet表面涂布聚酰亚胺溶液，干燥后底涂层的厚度为2μm。用绒布沿基材纵向摩擦底涂层，在摩擦后的底涂层表面涂布胆甾液晶溶液，干燥，紫外固化。胆甾液晶层的厚度为3.5μm，胆甾液晶层反射峰的波长为430nm。在pet的另一面涂布1551ap硬化涂布液，加热后紫外固化，硬涂层的厚度为3μm。在发光层表面涂布cf-214g溶剂性压敏胶液，干燥得到厚度为6μm的压敏胶层，将上述膜层与opp离型膜在线复合。揭开离型膜测量防蓝光光学薄膜对400-700nm电磁波的透光率为85.5％。

对照例2

在80μm厚的tac表面涂布聚酰亚胺溶液，干燥后底涂层的厚度为2μm。用绒布沿基材纵向摩擦底涂层，在摩擦后的底涂层表面涂布胆甾液晶溶液，干燥，紫外固化。胆甾液晶层的厚度为3μm，胆甾液晶层反射峰的波长为420nm。在tac的另一面涂布uv-8300硬化涂布液，加热后紫外固化，硬涂层的厚度为2.5μm。在发光层表面涂布cf-58r水性压敏胶液，干燥得到厚度为5μm的压敏胶层，将上述膜层与pc离型膜在线复合。揭开离型膜测量防蓝光光学薄膜对400-700nm电磁波的透光率为84.6％。

性能测试

按照下述方法检测本发明实施例及对比例的防蓝光光学薄膜的光学性能。

1、透光率测试：取一张边长为10cm的待测防蓝光光学薄膜，揭掉离型膜后，放入ndh7000测试仪检测防蓝光光学薄膜对400-700nm波长范围内电磁波的透光率。

2、蓝光阻隔率测试：取边长为5cm的待测防蓝光光学薄膜放入分光光度计测试对波长为400-450nm蓝光的阻隔比例(对波长为400-450nm蓝光吸收或反射的量占照射到防蓝光光学薄膜的波长为400-450nm蓝光量的比例)，称为蓝光阻隔率。

3、耐刮硬度测试：按照国家标准gb/t6739-1996，用铅笔硬度计检测待测防蓝光光学薄膜硬度。从软到硬的铅笔硬度等级分别为：6b、5b、4b、3b、2b、b、hb、h、2h、3h、4h、5h、6h。铅笔硬度等级越高，表明硬涂层的耐刮性能越好。

各实施例和对照例的性能如下表

与现有技术相比，本发明的防蓝光光学薄膜制备工艺简单、成本低、不影响显示屏亮度，适用于光学显示领域，特别适用于各类显示屏。

前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。