一种增亮膜用可聚合性液晶组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种可聚合性液晶组合物及其在光学膜中的应用。
【背景技术】
[0002] 背光源技术是TFT-IXD核心技术之一，占 TFT-IXD总成本的25 %~35%。而光增 强膜占背光源系统成本的30%~40%。目前人们对液晶显示器的低功耗、长时间待机提出 了更高的要求。众所周知，液晶自身不会发光，需要有背光源支持发光，LCD亮度的高低在一 定程度上影响着图像的质量。但背光系统占整个主机的电耗比重很高（笔记本计算机的液 晶显示屏耗电约为6. 5W，其中背光源系统的耗电量为5W左右，显示屏的驱动耗电量为I. 5W 左右），增加背光源本身的亮度非明智之举，使用光增强膜成为必不可少的措施之一。光增 强膜可以使各类液晶显示器更明亮、更鲜艳，更薄和更节能。
[0003] 光增强膜的基础是非吸收型偏振片。它允许一种偏振光透过，而另一种与之相对 的偏振光被反射回来，而不是被吸收掉。被反射的偏振光通过处理，可以再次导向该偏振 片，于是又有一部分光线通过。如此循环，就能够充分利用所有入射光线。目前市场上光增 强膜主要有3M公司的周期双层膜光增强膜（VIKUITI膜）、默克公司的手性向列相（也即 为胆甾相）液晶高分子光增强膜（Transmax膜），台湾精迈科技发明的利用胆固醇液晶的 CBEF增亮膜等产品。
[0004] 作为3M公司重大发明技术之一的周期双层膜增强膜，制作过程比较复杂。首先是 两种高分子薄膜交替挤压成多达百层，而厚度仅有大约400~500um的薄膜。通过3M的单 轴拉伸技术沿膜面内某一方向进行拉伸，使其中一种膜在该方向的折射率发生变化，从而 形成该方向折射率交替变化而其垂直方向折射率基本不变的薄膜材料；为使其作用范围覆 盖整个可见光波段，高分子薄膜各层的厚度还要随着其厚度方向而逐渐改变。通过光线在 偏振片上循环往复的入射，最终这种偏振片的光线利用率可以达到70%左右。
[0005] 荷兰家D. J. Broer利用胆留相液晶材料成功开发出胆留相液晶高分子光增强膜， 形成默克公司的Transmax薄膜。
[0006] 胆甾相液晶材料对圆偏振光有选择反射的特点，可以把与其螺距旋转方向相同的 偏振方向的圆偏振光反射回去而允许相反偏振方向的圆偏振光透过。例如，当N*相液晶材 料的螺距结构是左旋时，它把左旋圆偏振光反射回去而允许右旋圆偏振光透过。左旋圆偏 振光经过一个1/4波片后则会转变为线性偏振光。如果将反射回来的左旋圆偏振光通过一 个镜面再反射回去，它将变成右旋圆偏振光。如此循环往复，最终这种偏振片的光线利用率 可以达到75%~80%，甚至更高。具体的制备方法为：把手性液晶性光聚合单体/光聚合 单体/光引发剂/色素混合物夹在两层透明塑料薄膜中，用紫外光照射薄膜引发光聚合单 体聚合。由于色素的存在，紫外光强度在薄膜内形成梯度变化，在靠近紫外光一侧薄膜内紫 外光强度较强，相反的一侧较弱。在紫外光强度较强一侧，光聚合单体较易发生分子间交联 反应，光聚合单体浓度较紫外光强度较弱一侧低，聚合单体则由紫外光强度较弱一侧向较 强一侧扩散。所以在紫外光强度较强和较低一侧，薄膜内液晶分子螺旋排列的螺距分别较 大和较小，螺距沿其厚度方向逐渐变化，薄膜反射光谱覆盖可见光波段。
[0007] 专利EP0606940A2提出以不同单体聚合，因扩散效应而产生连续梯度分布之螺距 值。但若要得到具有较广频宽的产品，必须额外添加染料来造成光源强度随薄膜纵向深度 不同而有所差异，对膜厚的要求极为苛刻。
[0008] 根据胆甾相液晶的选择反射特性，其中心反射波长（λ )与液晶材料的螺距（P)及 平均折射率（η)成正比，有如下公式：
[0009] λ = ηΧρ ;
[0010] 同时，反射光谱波带（Α λ)是与胆甾相液晶材料的螺距（P)及双折射率（Δη)成 正比：
[0011] Αλ = ΑηΧρ
[0012] 可见，为了拓宽中心反射波长或者反射光谱波带，可以提高调节Δη，也可以通过 调节螺距P。
[0013] 将氛基、硫氛基等强极性基团引入液晶结构，可以提尚Δ η，但强极性基团的引入， 会导致化合物产生较大极性，从而对水汽比较敏感，由于氰基等强极性基团的引入，考虑到 氰基本身对金属有一定吸附作用，会导致产品中的金属离子超标，进而引起制备的光学膜 广品品质无法提尚；
[0014] 将块键引入液晶结构，相比氛基能够更有效的提尚Δη。
[0015] 专利CN1707330中提出的反射式偏光膜，包含向列型液晶和手性化合物，使向列 性液晶的长轴方向渐次相差一个角度，从而形成螺旋状。同时，通过控制胆固醇聚合物配方 中单体的不同比例来实现反射波波长的全覆盖。不过，采用的液晶单体及手性剂含有炔类 结构，产品容易变质引起黄变，使用寿命较短。
[0016] 专利CN103409145A提供一种可聚合液晶配方，其中部分单体也含有炔类结构，也 容易引起黄变，使用寿命较短。
[0017] 因此，仍需要一种可聚合液晶组合物，解决本领域液晶的相容性和黄变性能。
【发明内容】
[0018] 发明目的：本发明的发明目的是为了克服现有技术的不足，提供一种可聚合性液 晶组合物，该液晶组合物具有成本低廉、可常温加工、无相容性问题，且不易黄变等优点，可 以用于增亮膜领域。
[0019] 技术方案：为了达到上述发明目的，本发明提供一种聚合性液晶组合物，所述可聚 合性液晶组合物包括：
[0020] 重量百分比10-80%的双官能团可聚合液晶化合物；
[0021] 重量百分比10-60%的单官能团可聚合液晶化合物；以及
[0022] 重量百分比0. 1-30%的手性可聚合液晶化合物。
[0023] 在本发明的实施方案中，所述双官能团液晶化合物为通式I表示的化合物：
[0024]
[0025] 其中，
[0026] A和B相同或不同，各自独立地表示氢或者甲基；
[0027] SpJP Sp 2相同或不同，各自独立地表示1-11个碳的烷基链；
[0028] ZpZpZ3和 Z 4相同或不同，各自独立地表不-〇-、-C〇-、-〇C〇-、-CO〇-或-〇-C〇-〇-;
[0029] R表示甲基或卤素；
[0030] m 表示 0 或 1。
[0031] 优选地，所述SpJP Sp2相同或不同，各自独立地表示3-10个碳的烷基链；所述Z i、 Z2、Z#P Z 4相同或不同，各自独立地表示-0C0-、-COO-或-0C00-。
[0032] 在本发明的实施方案中，所述单官能团液晶化合物为通式II表示的化合物：
[0033]
[0034] 其中，
[0035] AS表示氢或者甲基；
[0036] L表示1-11个碳的烷基链；
[0037] Z#P Z 6相同或不同，各自独立地表示单键、-0_、-C0-、-0C0-、-C00-或-0C00-;
[0038]
表示亚苯基或者环己基；
[0039] X 表示单键、-0-、-0C0-、-C00-或-0C00-;
[0040] Rd表示1-11个碳的烷基；
[0041] η 表示 0 或 1。
[0042] 在本发明的实施方案中，所述手性可聚合液晶化合物为通式III表示的化合物：
[0044] 其中，
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