一种光学膜及其制备方法与流程

本发明涉及光学元件，尤其涉及一种光学膜及其制备方法。

背景技术：

1、随着显示科技发展，人们对显示器的使用量越来越高，诸如液晶显示器(lcd)或有机发光二极管(oled)显示器等显示屏对人眼健康的影响日渐受到关注。现有的oled及lcd显示器出射的光为线偏振光；相关专业机构的研究表明，线性偏振光与自然光相比更容易引起视疲劳，在现有的一些发明技术中，通过增加一层相位延迟层将线性偏振光转变为圆偏振光，以此来实现缓解视疲劳，但相位延迟材料表面反射率高且易产生眩光，导致观看不适。为解决表面反射及眩光问题，还需在相位延迟层上增加防反射层、防眩光层等功能层，防反射层、防眩光层等功能层通常采用镀膜工艺，工艺复杂、成本高。且会增加显示装置的厚度和降低出光效率，显示效果差等问题。

2、cn 111429812 a公开了一种包括电控相位延迟层、反射式偏光片、微型发光二极管面板以及反射层的显示装置。电控相位延迟层具有相对的第一侧与第二侧。反射式偏光片设置于电控相位延迟层的第一侧。微型发光二极管面板设置于电控相位延迟层的第二侧，且包括电路基板以及电性接合于电路基板的多个微型发光二极管元件。反射层设置于反射式偏光片与电路基板之间。反射层于电路基板上的垂直投影不重叠于这些微型发光二极管元件于电路基板上的垂直投影。该发明通过微型发光二极管显示器在低灰阶亮度范围内提升灰阶数，不具有将显示装置出射的线性偏振光退偏的同时能实现防眩光、减反射功能。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种光学膜及其制备方法，通过在液晶混合物中添加手性化合物、防眩光减反射粒子等，结合制备工艺，可以将显示装置出射的线性偏振光退偏的同时，能够实现防眩光、减反射，从而实现更好的显示效果；制备工艺简单，易于批量化生产。

2、为了实现上述目的，本发明提供以下的技术方案。

3、一种光学膜，采用单层或多层液晶聚合物层，其原料按质量份数计，包括液晶可聚合单体0.5～98％、手性化合物0.5～30％、防眩光减反粒子0.1％～20％、吸光材料0～20％、光引发剂0.1～70％、溶剂为0～70％。

4、所述液晶可聚合单体采用向列相液晶、盘状液晶或碟状液晶的一种或多种，当为多种时，其间比例为任意；液晶可聚合单体中至少含有一个可聚合基团，可聚合基团为烯基、炔基、环氧基、巯基中的任意一种。

5、所述液晶聚合物层至少有一层液晶聚合物层中含有防眩光减反粒子；所述液晶聚合物层至少有一层液晶聚合物层中含有手性化合物；含防眩光减反粒子和含手性化合物的液晶聚合物层存在于同一层液晶聚合物层或不同的液晶聚合物层；吸光材料为蓝光吸收材料或蓝光或紫外光吸光材料。

6、所述防眩光减反粒子半径为0.01-1μm之间；所述防眩光减反粒子不溶于液晶混合物中的任一组分，包括有机防眩光减反粒子或无机防眩光减反粒子，其中无机防眩光减反粒子为tio2或sio2；有机防眩粒子选自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸甲酯、丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物、聚邻苯二甲酸二烯丙酯中的一种或多种，当为多种时，其间比例为任意；

7、所述手性化合物为x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7、x8、x9、x10、x11、x12、x13、x14、x15、x16、x17、x18、x19、x20、x21中的一种或多种，当为多种时，其间比例为任意。

8、所述手性化合物所占质量分数依据手性化合物本身的特征值htp，以及根据所需制备的液晶聚合物膜层厚度方向上初始液晶分子层光轴与终止液晶分子层光轴间偏转角度来确定，其计算公式如下：

9、

10、式中，c为手性化合物在液晶混合物中的质量分数，d为聚合物膜层厚度，θ为聚合物膜层厚度方向上初始液晶分子层光轴与终止液晶分子层光轴间偏转角度，htp为手性化合物本身特征值。

11、所述光引发剂可以为：过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、苯偶姻醚类、二苯甲酮类、苯乙酮类、苯偶酰缩酮类、二芳基碘鎓盐、三芳基锍鎓盐、二苯基碘鎓四氟硼酸盐、二苯基碘鎓六氟膦酸盐、二苯基碘鎓砷酸盐、二苯基碘鎓四硼酸盐、4-甲氧基苯基苯基碘鎓四氟硼酸盐、4-甲氧基苯基苯基碘鎓六氟膦酸盐、4-甲氧基苯基苯基碘鎓六氟砷酸盐、4-叔丁基苯基碘鎓二苯基碘鎓四氟硼酸盐、4-叔丁基苯基碘鎓二苯基碘鎓六氟膦酸盐、4-叔丁基苯)碘鎓二苯基碘鎓三氟甲烷磺酸盐、三苯基锍鎓六氟膦酸盐、三苯基锍鎓六氟砷酸盐、三苯基锍鎓四硼酸盐、4-甲氧基苯基二苯基锍鎓四氢硼酸盐、4-甲氧基苯基二苯基锍鎓四氢膦酸盐、4-甲氧基苯基二苯基锍鎓四氢砷酸盐、4-甲氧基苯基二苯基锍鎓三氟甲烷磺酸酯、4-甲氧基苯基二苯基锍鎓三苯基锍鎓四硼酸盐、4-苯基苯硫基二苯基锍鎓六氟砷酸盐、苯偶酰二甲基缩酮和双-苯基膦氧化物中的一种或多种，当为多种时，其间比例为任意；

12、所述溶剂采用有机溶剂，包括苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、正丁基苯、二乙基苯、四氢化萘、甲氧基苯、1，2-二甲氧基苯、环己酮、乙酸乙酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乙二醇单甲醚醋酸酯、丙二醇单甲醚醋酸酯、丙二醇单乙醚醋酸酯、2-吡咯烷酮、氯仿、二氯甲烷、甲氯化碳、二氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、氯苯、叔丁醇、二丙酮醇、丙三醇、单乙酸甘油酯、三乙二醇、乙基溶纤剂和丁基溶纤剂、n-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甘醇单甲醚乙酯、甲醇、乙醇、异丙醇、环己醇、乙二醇、四氢呋喃、二氯甲烷、氯苯、1,2-二氯乙烷、丙酮、甲乙酮、甲基异丁酮、环丁酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇甲乙醚、乙二醇二甲醚，溶剂可以是其中的一种或多种，当为多种时，其间比例为任意。

13、一种光学膜的制备方法，具体包括以下步骤：

14、步骤1、制作取向层：将基材直接进行摩擦取向，或在基材上涂布一层聚乙烯醇层，聚乙烯醇层经摩擦后得到取向层；摩擦取向形成的取向层表面行程的凹槽深度在5nm～2000nm之间；

15、步骤2、液晶混合物制备：将液晶可聚合单体、手性化合物、防眩光减反粒子、光引发剂、溶剂按比例量取后加热，加热至所有液晶可聚合单体相转变温度以上，加热过程中不停的进行搅拌，直至混合均匀，冷却至10-50℃备用；

16、步骤3、液晶聚合物层的制备：将步骤2制备好的液晶混合物涂布在步骤1中制备好的取向层上，涂层厚度在100nm～5000nm，加热除去有机溶剂并经固化后得到液晶聚合物，加热温度为30～150℃之间，加热时间为5s～1000s；

17、步骤4、将步骤3制备的液晶聚合物层从基材层上剥离，即制得光学膜或将步骤3制备的液晶聚合物层与基材层不剥离，整体留待作为光学膜层使用。

18、所述光学膜包括多层液晶聚合物层，且上下相邻两层液晶聚合物层的液晶分子层光轴间夹角为零时，在基材进行取向后，将第一层液晶混合物涂覆在基材上，加热除去有机溶剂并经固化后得到第一液晶聚合物层；在第一液晶聚合物层上继续涂布第二层液晶混合物层，加热除去有机溶剂并经固化后得到第二液晶聚合物层，以此类推，直至所有液晶聚合物层涂布制备完毕；

19、当光学膜包括多层液晶聚合物层，且至少存在两层相邻的液晶聚合物层的液晶分子层光轴间夹角不为零时，在涂布制备其中一层液晶聚合物层后，在其上制备一层取向层，在取向层上涂布相邻的第二层液晶聚合物层，以此类推，直至所有液晶聚合物层涂布制备完毕；光学膜整体的相对光轴与显示装置出射的线性偏振光光轴间夹角在45°±10°，液晶双折射率在0.05-0.5，光学膜厚度为0.01-5μm。

20、所述光学膜由单层液晶聚合物层构成时，光学膜针对入射线性偏振光的相位延迟值由包括液晶聚合物层的液晶材料物性、液晶聚合物厚度、液晶聚合物层厚度方向上初始液晶分子层光轴与终止液晶分子层光轴间的夹角、入射线性偏振光入射至光学膜侧的液晶分子层光轴与入射线性偏振光的偏振方向间夹角多种因素共同控制，具体退偏计算公式如下：

21、

22、

23、

24、

25、

26、ai＝cosxi cosφi+φi sinφi t(xi)

27、

28、ci＝cosxi sinφi-φi cosφi t(xi)

29、

30、

31、

32、t＝ti…t2t1r(φ0)

33、i＝1,2,3,4

34、sc＝tsr

35、上述公式中：p、q液晶材料双折射的特征参数，ei为第i层液晶聚合物层的厚度，λ为光波长，φj为第j层液晶聚合物在厚度方向上初始液晶层分子光轴与终止液晶层分子光轴间的夹角，φ0为待退线性偏振光光轴与液晶聚合物初始层液晶分子光轴间的夹角，sr为待退偏光线的斯托克斯向量表示形式，sc为待退偏光线经液晶聚合物层后的斯托克斯向量表示形式；所述光学膜由多层液晶聚合物构成时，针对入射线性偏振光的相位延迟值影响因素还包括相邻两层液晶聚合物层液晶分子光轴间的夹角。

36、步骤1所述取向层制备涂布聚乙烯醇层厚度为10～1000nm之间，涂层经线性偏振光照射后形成取向层，使在其上涂布的液晶分子垂直于照射线性偏振光的偏振方向排列。

37、步骤3所述固化过程采用光固化或热固化工艺，其中，光固化工艺中所使用的光源波长为150nm～800nm的紫外线及可见光线，优选波长为300nm～400nm的紫外光；照射光的光源可使用低压水银灯、高压水银灯、氘灯、金属卤化物灯、氩共振灯、氙灯、准分子激光，光的照射量优选1000j/m2～200000j/m2；热固化工艺中固化温度在30～200℃之间，加热温度为30～150℃之间，加热时间为5s～1000s；优选光固化工艺。

38、与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

39、本发明中的光学膜能够将显示装置出射的线性偏振光退偏同时能实现防眩光、减反射。通过在液晶混合物中添加手性化合物，制备的光学膜针对显示装置出射的380-760nm波长的线性偏振光的退偏率可以达到95％以上，具有很好的逆波长分散性；

40、通过在液晶混合物中添加防眩光减反射粒子，可以将光学膜表面的眩光反射率降低至1％以下，实现更好的显示效果；

41、通过在液晶混合物中添加吸收有害蓝光材料，实现了对有害蓝光的吸收，针对波长380-440nm有害蓝光波段的吸收效率大于40％，上述添加防眩光减反射粒子及吸收有害蓝光材料基本不增加光学膜的厚度，将光学膜贴附于出射线性偏振光的显示器表面，防眩光减反射功能可以提高显示效果，防有害蓝光功能和退偏功能可以起到护眼功能；

42、本发明经过大量的实验，对制备光学膜的液晶混合物中各组分比例进行优化，其中液晶混合物中各组分比例如下时制备的光学膜在退偏、减少光学膜表面反射、眩光方面更优：液晶可聚合单体60～98％、手性化合物0.5～10％、防眩光减反粒子0.5％～10％、吸光材料0～10％、光引发剂0.1～10％、溶剂为0～30％；

43、在该优选的组分比例下，本发明光学膜的退偏率可以达到95％以上，较现有技术提高15％以上；本发明光学膜的表面反射、眩光方面在1％以下，而普通膜的表面反射、眩光方面在4-5％，大大提高了光学膜的显示效果。

44、本发明中的光学膜通过涂布工艺制备，制备工艺简单，易于批量化生产。

45、综上，本发明通过在液晶混合物中添加手性化合物、防眩光减反射粒子等，结合制备工艺，可以将显示装置出射的线性偏振光退偏的同时能实现防眩光、减反射，实现更好的显示效果；制备工艺简单，易于批量化生产。