一种光学各向异性膜的制备方法与流程

本发明涉及显示技术领域，具体而言，涉及一种光学各向异性膜的制备方法。

背景技术：

液晶显示屏(liquidcrystaldisplay)是电子设备广泛使用的重要部件。液晶显示器件需要依靠背光源来发光驱动，现有的背光源出射光一般为自然光，而实际利用中只需要某一特定偏振方向的光，从而造成光利用率低、显示能耗高等问题。其中一种解决方案，是设计制作一种可将自然光转化成特定偏振方向的偏振光的膜片。使用该膜片后，背光源可直接出射偏振光，很大程度上提高了光的利用率，而且无需再增加其他弥补性结构，如扩散膜、增亮膜等，减少背光源结构的复杂性。对于移动式显示设备，使用该膜片的背光源显示器可有效降低能耗，延长设备使用时间。

在专利us7812899b2中介绍了一种类似的偏振光背光系统，其中包含此类光学各向异性膜的制作方法。但是在该专利中，在制作方法中，起到定向作用的结构被预设在一层复杂的微结构层中，用来给液晶配向。而且如果定向能力不够，还需要采用双侧取向的方式。该方法使得微结构层的制作过程过于复杂，从而提高了制作成本，降低了生产效率。

因此，需要提供一种简单易操作的光学各向异性膜的制作方法，降低制作生产的难度，节省成本，提高效率。

技术实现要素：

为满足上述需求，本发明提出一种制备光学各向异性膜的方法，所述方法包括：在一个基板上形成配向层；在所述配向层上涂覆液态的可聚合液晶材料，形成双折射层；将所述双折射层与第二基板贴合，其中所述第二基板接触所述双折射层的表面具有微结构；对所述双折射层中的所述液晶材料进行配向；对所述双折射层进行固化；以及移除所述第一基板和所述配向层。在优选实施方案中，其中在所述形成配向层的步骤后，包括升温至操作温度，所述操作温度在50℃至180℃之间。

在优选实施方案中，在对所述双折射层中的液晶材料进行配向的步骤中，包括将贴合的第一基板、配向层、双折射层和第二基板作为整体在所述操作温度下放置，而且，所述第一基板位于所述整体的最下方。

在优选实施方案中，所述液晶材料的非寻常光和寻常光的折射率差不小于0.1。在进一步优选实施方案中，所述液晶材料的非寻常光和寻常光的折射率差不小于0.15。在又进一步优选实施方案中，所述液晶材料的非寻常光和寻常光的折射率差不小于0.2。

在优选实施方案中，所述第二基板上的所述微结构为均匀分布的重复单元。在进一步优选实施方案中，所述重复单元的延伸方向与所述配向层的配向方向一致。

在优选实施方案中，所述第二基板的制作方法包括：在支撑层表面涂覆可固化的液态材料，形成液体材料层；将模板结构与所述液体材料层贴合，其中所述模板结构接触所述液体材料层的内表面为结构化表面，用于形成所述微结构；对所述液体材料层进行固化；以及移除所述模板结构。在优选实施方案中，固化后的所述液体材料层的折射率与所述液晶材料的寻常光折射率基本上一致。在优选实施方案中，所述支撑层和固化后的所述液体材料层的透光率大于90％。在进一步优选实施方案中，所述支撑层和固化后的所述液体材料层的透光率大于95％。

在优选实施方案中，所述第一基板可包括光学玻璃，或者刚性或柔性的聚合物材料。

在优选实施方案中，在对所述双折射层中的液晶材料进行固化的步骤中，所述固化的方式包括uv固化或热固化。在优选实施方案中，在移除所述第一基板和所述配向层的步骤中，所述移除的方式包括在特定温度下的机械移除方式，其中所述特定温度在25℃到180℃之间。

本发明公开的光学各向异性膜的制备方法，采用配向层单面摩擦定向的配向方法，并利用光学各向异性膜中的微结构及重力问题提高液晶定向的效率，从而使光学各向异性膜的制作生产难度大大降低，从而提高生产效率，降低生产成本。

附图说明

通过参照对本发明的实施方案的图示说明可以更好地理解本发明，在附图中：

图1是根据本发明公开的制备方法的流程示意图。

图2是根据本发明实施方案的形成配向层的操作示意图。

图3是根据本发明实施方案的形成第二基板的流程示意图。

具体实施方式

在以下的描述中，为了达到解释说明的目的以对本发明有一个全面的认识，阐述了大量的具体细节，然而，很明显的，对本领域技术人员而言，无需这些具体细节也可以实现本发明。在其他示例中，公知的结构和装置在方框图表中示出。在这方面，所举的说明性的示例实施方案仅为了说明，并不对本发明造成限制。因此，本发明的保护范围并不受下述具体实施方案所限，仅以所附的权利要求书的范围为准。

本发明提供了一种制备光学各向异性膜的方法，下面根据图示进行详细说明。如图1所示，其示出一种根据本发明公开的制备方法。

第一步，在第一基板1上形成配向层2。在优选的实施方案中，可使用摩擦配向的方式，其具体操作为：先在第一基板1上涂覆一层配向材料，在对这层配向材料进行固烤后，利用带有绒布的滚轮在配置有配向材料层的第一基板1上顺着平行于第一基板1任一组侧边的第一方向对整个配向材料层进行摩擦，如图2所示，从而形成配向层2。第一基板1可包括硬质材料，如光学玻璃，也可包括柔性基材，如pet等。在优选的实施方案中，所述配向材料为聚酰亚胺。除了摩擦配向技术，还可以使用非摩擦配向技术，包括：光控取向技术、倾斜蒸镀法、lb膜技术或其他任何可使液晶配向的技术和材料。

第二步，在配向层2上涂覆液态液晶材料，形成双折射层3。可先将第一基板1和配向层2升温至操作温度，并预热一段时间，然后将液态液晶材料沿着第一方向涂覆至第一基板1上，与配向层2直接接触。在使用前，液晶材料需要预先加热熔化并进行真空脱气。液晶材料为可聚合的液晶，同时其非寻常光和寻常光的折射率差不小于0.1。在优选的实施方案中，所述液晶材料的非寻常光和寻常光的折射率差不小于0.15。在进一步优选的实施方案中，所述液晶材料的非寻常光和寻常光的折射率差不小于0.2。在涂覆过程中，可借助迈耶棒或质地较软的辊轮来控制双折射层3的厚度及均匀度，也可采用机械辊压或狭缝涂布等方法。整个涂覆过程需要避免紫外线的影响，避免液晶材料在紫外线的照射下提前固化，无法取向。

第三步，借助具有压合功能的器件将双折射层3与第二基板4进行贴合，其中第二基板4的内表面具有沿着第一方向延伸的微结构。微结构可为等间距平行排列的棱镜结构，其剖面可为等腰三角形或直角三角形。贴合时，可采用压合的方式，使第二基板4位于双折射层3的上方，在第二基板4的上表面上逐渐加压，使第二基板4的具有微结构的下表面与双折射层3的上表面无缝接触，并使第二基板4下表面上的微结构被完全置于双折射层3中。通过控制压合时的压力，可控制双折射层3的厚度。其中具有压合功能的器件包括辊轮、气囊装置等。

如图3所示，第二基板4的制作可包括：先在支撑层41表面涂覆一层厚度均匀的液体材料，形成液体材料层42；接着将模板结构43与涂覆有液体材料层42的支撑层41贴合，其中模板结构43接触液体材料层42的内表面具有平行排列的凹槽结构，用于形成相对应的微结构，然后对液体材料层42进行uv光照固化；固化后，移除模板结构43，即可得到包含有支撑层41和微结构层44的第二基板4。贴合时，可采用压合的方式，将模板结构43置于液体材料层42上方，在模板结构43的上表面上逐渐加压，使液体材料层42中的液体材料完全充满模板结构43中的凹槽。通过控制压合时的压力，可控制所制成的微结构层44的厚度。其中具有压合功能的器件包括辊轮、气囊装置等。支撑层41为柔性基材。液体材料层42由可固化的聚合物材料组成，如光学胶水、树脂等，其固化后为光学各向同性的材料，具有与双折射层3中液晶材料的寻常光折射率基本上相同的折射率。支撑层41和固化后的液体材料层42的透光率大于90％。在优选的实施方案中，支撑层41和固化后的液体材料层42的透光率大于95％。模板结构43可为金属材料，制作时可用打磨好的钻石刀具篆刻凹槽结构。模板结构43可重复利用，节约成本。在优选实施方案中，模板结构43表面的相邻凹槽结构之间的距离是相等的，从而使最终形成的第二基板4表面的微结构为均匀分布的重复单元，如图3所示。

第四步，贴合完成后，将整体结构在一定温度下放置，使双折射层3中的液晶材料按照预设方向排列，从而对双折射层3中的液晶材料进行配向。其中由于配向层2的摩擦方向是顺着第一方向的，所以双折射层3中的液晶分子会顺着配向方向排列，也就是平行于微结构的延伸方向，从而使双折射层3的折射率差δn在与微结构延伸方向正交的方向为最大，提高偏振分离的效率。整个配向过程需要一定时间来维持，其时间长短会随产品尺寸、双折射材料的性质变化，可以从1分钟到30分钟，或者更长。在配向过程中，第一基板1需要位于最下方，从而利用重力提高液晶配向的效率。

第五步，配向之后，对双折射层进行固化，使其与第二基板4成为一体。在可选的实施方案中，可用特定强度、波长的uv光通过第二基板4对双折射层3进行照射，双折射层3会在uv的照射下发生聚合反应从而形成固化的状态。双折射层3中预先添加光引发剂，其添加比例不大于0.5％。固化时，uv光照射的时间不仅与uv光强度有关，也与光引发剂的浓度有关。在优选的实施方案中，固化时的uv单位面积上的能量范围为0.1mj/cm²～10j/cm²。在一个可选的实施方案中，双折射层3中的液晶材料为rm257，固化的uv光波长为365nm。由于固化时uv光波长的选择与双折射层3的液晶材料有关，根据所用双折射材料的不同，其他波长的uv光也可使用。

其中，从第二步到第五步，操作需要在一定温度下进行。操作温度与双折射层3中的液晶材料的性质有关，如双折射性、黏性等。其温度范围为50℃到180℃。在优选的实施方案中，液晶材料为rm257，操作温度为75℃。

第六步，移除第一基板1和配向层2，从而获得由第二基板4和双折射层3构成的光学各向异性膜。移除方式包括在特定温度下的机械移除方式。特定温度可为25℃到180℃之间的一个温度。

综上所述，本发明公开的光学各向异性膜的制备方法，采用配向层单面摩擦定向的配向方法，并利用光学各向异性膜中的微结构及重力问题提高液晶定向的效率，从而使光学各向异性膜的制作生产难度大大降低，从而提高生产效率，降低生产成本。

尽管已经在上面以细节描述了数个示例性实施方案，但是所公开的实施方案仅是示例性而非限制性的，并且本领域技术人员将容易意识到，在示例性实施方案中很多其他修改、改动和/或替换是可能的，而不实质偏离本公开的新颖性教导和优点。因此，所有这些修改、改动和/或替换意图被包括在如所附权利要求书所限定的本公开的范围内。