CN104199137A - 一种胆甾相液晶偏光增亮膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种胆甾相液晶偏光增亮膜及其制备方法。该方法包括：将液晶可聚合单体、向列相液晶、手性化合物、紫外吸收剂和光引发剂混匀后，得到涂布液后，将所述涂布液涂覆在支撑层上，固化，得到所述胆甾相液晶偏光增亮膜。本发明的优点在于解决多层膜叠加带来的工艺繁琐及成本高的问题，另外，制备过程中不使用溶剂，是一种高效环保的制备方法。
Description
技术领域
本发明属于液晶显示器用偏光增亮膜技术领域，涉及一种胆甾相液晶偏光增亮膜及其制备方法。
背景技术
增亮膜在背光源系统中占有重要地位，能够改善整个背光系统的发光效率。传统的液晶显示器采用的偏光片最高的光透过率不超过50％，如此低的光源利用率，严重降低了显示器的亮度，增加了能源的消耗，光增亮膜成为解决这一问题的主要措施。
目前市场上最具竞争力的增亮膜主要有3M公司的周期双层膜增亮膜，其制作过程非常复杂，工艺条件要求苛刻。
荷兰科学家Broer领导研究小组利用胆甾相液晶材料成功制备了胆甾相液晶高分子光增亮膜，利用胆甾相液晶材料对圆偏振光有选择性反射的原理，能够将与其螺距旋转方向相同的圆偏振光反射回去，而与其螺距旋转方向相反的圆偏振光透射。但其制备方法比较繁琐，需要两层透明塑料薄膜，并且两层透明塑料薄膜内表面必须进行平行取向处理，大大增加生产加工成本。
CN101146892A公开一种带宽反射型亮度增强偏光片，胆固醇型液晶薄膜层是通过层叠三层胆固醇液晶薄膜而成，并且胆固醇液晶层形成过程中使用有机溶剂，污染环境。
发明内容
本发明的目的是提供一种胆甾相液晶偏光增亮膜及其制备方法。
本发明提供的制备胆甾相液晶偏光增亮膜的方法，包括如下步骤：
将液晶可聚合单体、向列相液晶、手性化合物、紫外吸收剂和光引发剂混匀后，得到涂布液后，将所述涂布液涂覆在支撑层上，固化，得到所述胆甾相液晶偏光增亮膜。
上述方法中，所述液晶可聚合单体中选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、肉桂酸酯和苯乙烯类的至少一种，活性官能团的数目为1～5，其中优选C6M、RM257、LC242；
其中，所述C6M的结构式如下：
所述RM257的结构式如下：
所述LC242的结构式如下：
所述向列相液晶选自SLC1717、C5、E48和SL-79中的至少一种，均可购自石家庄诚志永华显示材料有限公司；
所述手性化合物选自手性化合物S811、手性化合物R811、手性化合物BDH1281、手性化合物R1011、手性化合物CB15和手性化合物S1011中的至少一种；
其中，手性化合物S811的结构式如下：
所述手性化合物S811的旋光性为左旋；
手性化合物R811的结构式如下：
所述手性化合物R811的旋光性为右旋；
手性化合物BDH1281的结构式如下：
所述手性化合物BDH1281的旋光性为右旋；
手性化合物R1011的结构式如下：
所述手性化合物R1011的旋光性为右旋；
手性化合物S1011的结构式如下：
所述手性化合物S1011的旋光性为左旋；
手性化合物CB15的结构式如下：
所述手性化合物CB15的旋光性为右旋；
所述紫外吸收剂选自UV531、UV326、UV571和UV328中的至少一种；
所述光引发剂选自1173、651、184和BP中的任意一种或两种。
所述液晶可聚合单体、向列相液晶、手性化合物、紫外吸收剂和光引发剂的质量比为50～80：10～40：3～20：0.1～10：0.01～5，具体可为65：25：4：2：4、55：30：8：5：5、63：18：13：2：4、72：17：6：1：4、70：18：8：1：3、63-72：18-30：4-13：1-5：3-5。
所述混匀步骤中，温度为40-90℃，具体为70℃，时间为2-6小时。
作为薄膜形成方法，只要能够形成偏光增亮膜涂层，对形成本发明中涂层的涂布方法没有特别限制，可以使用常规的方法，如棒涂法、刮刀涂布法、Mayer棒涂布、辊涂法、刮板涂布法，条缝涂布法来形成涂层；优选刮刀涂布法。
构成所述支撑层的材料为PET或PC；所述支撑层的厚度为100μm、125μm、188μm或100-188μm；支撑层的内表面可以是经过平行取向处理或未经过平行取向处理。
所述固化为紫外光固化；用于本发明中紫外固化的紫外线可从高压汞灯，融合H灯或氙灯获得；
所述紫外光固化中，固化光强度具体为10～60mW/cm2，更具体可为20、30、50、20-50mW/cm2、20-30mW/cm2、30-50mW/cm2，固化时间具体为1min～1h，更具体可为3min、10min、15min、3-15min、3-10min或10-15min。
紫外光的波长范围为200-1000nm，具体为250-380nm，中心波长具体为365nm。
另外，按照上述方法制备得到的胆甾相液晶偏光增亮膜，也属于本发明的保护范围。其中，所述胆甾相液晶偏光增亮膜的厚度为5～50μm，具体可为10μm、15μm、20μm、10-20μm、15-20μm或10-15μm。
本发明通过紫外吸收剂吸收紫外光的性质，在薄膜厚度方向上形成紫外光强梯度分布，因此紫外光强度高的区域液晶聚合物消耗快，聚合物单体会从高浓度向低浓度扩散，从而在薄膜厚度方向上形成聚合物单体与手性剂比例不均匀分布，形成梯度螺距，实现在可见光区域的宽波反射，使光源的利用率提高。本发明通过单层涂布工艺，解决多层膜叠加带来的工艺繁琐及成本高的问题，另外，制备过程中不使用溶剂，是一种高效环保的制备方法。
附图说明
图1为实施例1所得薄膜的透过率曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。
实施例1
将液晶可聚合单体RM257[德国Merck公司]、向列相液晶SLC1717[石家庄诚志永华显示材料有限公司，△n＝0.220，清亮点92℃]、手性化合物BDH1281[德国Merck公司]、紫外吸收剂UV328[TCI公司]、光引发剂184[TCI公司]以质量比为65：25：4：2：4进行混合，加热至70℃，用磁力搅拌器搅拌4小时至充分溶解，得到胆甾相液晶涂布液。
将涂布液滴在厚度为100μm的由PET构成的支撑层上，用刮刀涂布机上进行涂膜，涂好的薄膜放在紫外固化仪(中心波长365nm)中进行紫外光固化，照射光强为30mW/cm2，时间为10min。
所得薄膜厚度为20μm，附着性好；
通过紫外可见分光光度计(Cary60)测试薄膜的透过率曲线，如图1所示，从透过率曲线中看出反射波宽为240～250nm。
利用含有LED光源、反射膜、导光板、扩散膜和棱镜膜的背光模块，点亮LED光源，用亮度计(BM-7)测试亮度，此亮度为背光源的实际亮度；将增亮膜平铺在该背光模块上，尽量贴合紧密，防止空气界面的干扰，用夹具固定，测试该含有增亮膜的背光模块的亮度，经测试比较，本实施例的增亮膜可以使背光亮度提高60％。
本实施例中使用材料的化合物结构式如下：
紫外吸收剂UV328：
光引发剂184：
对照例1(与实施例1对比)
将液晶可聚合单体RM257[德国Merck公司]、向列相液晶[石家庄诚志永华显示材料有限公司，△n＝0.220，清亮点92℃]、手性化合物BDH1281[德国Merck公司]、光引发剂184[TCI公司]以质量比为65：25：4：4进行混合，加热至70℃，用磁力搅拌器搅拌4小时至充分溶解，得到胆甾相液晶涂布液。
将涂布液滴在厚度为100μm的由PET构成的支撑层上，用刮刀涂布机上进行涂膜，涂好的薄膜放在紫外固化仪(中心波长365nm)中进行紫外光固化，照射光强为30mW/cm2，时间10min。
所得薄膜厚度为20μm，反射波宽为80nm，反射波宽较窄，无法涵盖整个可见光范围，因而难以达到增强亮度效果。
对照例2(与实施例1对比)
将液晶可聚合单体RM257[德国Merck公司]、向列相液晶[石家庄诚志永华显示材料有限公司，△n＝0.220，清亮点92℃]、手性化合物BDH1281[德国Merck公司]、紫外吸收剂UV328[TCI公司]、光引发剂184[TCI公司]以质量比为65：25：2：2：4进行混合，加热至70℃，用磁力搅拌器搅拌4小时至充分溶解，得到胆甾相液晶涂布液。
将涂布液滴在厚度为100μm的由PET构成的支撑层上，用刮刀涂布机上进行涂膜，涂好的薄膜放在紫外固化仪(中心波长365nm)中进行紫外光固化，照射光强为30mW/cm2，时间10min。
所得薄膜厚度为20μm，反射波宽为110nm，反射波宽较窄，无法涵盖整个可见光范围，因而难以达到增强亮度效果。
实施例2
将液晶可聚合单体C6M[德国Merck公司]、向列相液晶C5[石家庄诚志永华显示材料有限公司，△n＝0.20，清亮点85℃]、手性化合物R1011[德国Merck公司]、紫外吸收剂UV531[南通威宏化学科技有限公司]、光引发剂651[TCI公司]以质量比为55：30：8：5：5进行混合，加热至50℃，用磁力搅拌器搅拌3小时至充分溶解，得到胆甾相液晶涂布液。
将涂布液滴在厚度为125μm的由PET构成的支撑层上，用刮刀涂布机上进行涂膜，涂好的薄膜放在紫外固化仪(中心波长365nm)中进行紫外光固化，照射光强为60mW/cm2，时间为3min。
所得薄膜厚度为10μm，附着性好，反射波宽为210～240nm，经测试，本实施例的增亮膜可以使背光亮度提高50％。
本实施例中使用材料的化合物结构式如下：
液晶可聚合单体C6M：
手性化合物R1011：
紫外吸收剂UV531：
光引发剂651：
实施例3
将PET基材用绒布进行表面摩擦取向，然后将实施例1中的胆甾相液晶涂布液滴在该平行取向处理过的厚度为125μm的由PET构成的支撑层上，用刮刀涂布机进行涂膜，涂好的薄膜放在紫外固化仪(中心波长365nm)中进行紫外光固化，照射光强为30mW/cm2，时间10min。
所得薄膜厚度为20μm，附着性好，反射波宽为240～250nm，经测试，本实施例的增亮膜可以使背光亮度提高60％。
实施例4
将液晶可聚合单体C6M[德国Merck公司]、向列相液晶SLC1717[石家庄诚志永华显示材料有限公司，△n＝0.220，清亮点92℃]、手性化合物R811[德国Merck公司]、紫外吸收剂UV328[TCI公司]、光引发剂184[TCI公司]以质量比为63：18：13：2：4进行混合，加热至70℃，用磁力搅拌器搅拌4小时至充分溶解，得到胆甾相液晶涂布液。
将涂布液滴在表面温度为50℃的厚度为125μm的由PET构成的支撑层上，用刮刀涂布机上进行涂膜，涂好的薄膜放在紫外固化仪(中心波长365nm)中进行紫外光固化，照射光强为50mW/cm2，时间3min。
所得薄膜厚度为15μm，附着性好，反射波宽为230～240nm，经测试，本实施例的增亮膜可以使背光亮度提高60％。
本实施例中手性化合物R811的结构式：
实施例5
将液晶可聚合单体RM257[德国Merck公司]、C6M[德国Merck公司]、向列相液晶C5[石家庄诚志永华显示材料有限公司，△n＝0.20，清亮点85℃]、手性化合物BDH1281[德国Merck公司]、紫外吸收剂UV328[TCI公司]、光引发剂184[TCI公司]以质量比为36：36：17：6：1：4进行混合，加热至70℃，用磁力搅拌器搅拌2小时至充分溶解，得到胆甾相液晶涂布液。
将涂布液滴在厚度为125μm的由PET构成的支撑层上，用刮刀涂布机上进行涂膜，涂好的薄膜放在紫外固化仪(中心波长365nm)中进行紫外光固化，照射光强为20mW/cm2，时间10min。
所得薄膜厚度为20μm，附着性好，反射波宽为230～240nm，经测试，本实施例的增亮膜可以使背光亮度提高60％。
实施例6
将液晶可聚合单体LC242[BASF公司]、向列相液晶SLC1717[石家庄诚志永华显示材料有限公司，△n＝0.220，清亮点92℃]、手性化合物CB15[德国Merck公司]、紫外吸收剂UV531[南通威宏化学科技有限公司]、光引发剂651[TCI公司]以质量比为70：18：8：1：3进行混合，加热至70℃，用磁力搅拌器搅拌4小时至充分溶解，得到胆甾相液晶涂布液。
将涂布液滴在厚度为100μm的由PET构成的支撑层上，用刮刀涂布机上进行涂膜，涂好的薄膜放在紫外固化仪(中心波长365nm)中进行紫外光固化，照射光强为30mW/cm2，时间15min。
所得薄膜厚度为20μm，附着性好，反射波宽为230～240nm，经测试，本实施例的增亮膜可以使背光亮度提高近60％。
本实施例中液晶可聚合单体LC242的结构式：
手性化合物CB15的结构式：
Claims (8)
1.一种制备胆甾相液晶偏光增亮膜的方法，包括如下步骤：
将液晶可聚合单体、向列相液晶、手性化合物、紫外吸收剂和光引发剂混匀后，得到涂布液后，将所述涂布液涂覆在支撑层上，固化，得到所述胆甾相液晶偏光增亮膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述液晶可聚合单体选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、肉桂酸酯和苯乙烯类的至少一种，活性官能团的数目为1～5；
所述液晶可聚合单体具体选自C6M、RM257和LC242中的至少一种；
其中，所述C6M的结构式如下：
所述RM257的结构式如下：
所述LC242的结构式如下：
所述向列相液晶选自SLC1717、C5、E48和SL-79中的至少一种：
所述手性化合物选自手性化合物S811、手性化合物R811、手性化合物BDH1281、手性化合物R1011、手性化合物CB15和手性化合物S1011中的至少一种；
其中，手性化合物S811的结构式如下：
所述手性化合物S811的旋光性为左旋；
手性化合物R811的结构式如下：
所述手性化合物R811的旋光性为右旋；
手性化合物BDH1281的结构式如下：
所述手性化合物BDH1281的旋光性为右旋；
手性化合物R1011的结构式如下：
所述手性化合物R1011的旋光性为右旋；
手性化合物S1011的结构式如下：
所述手性化合物S1011的旋光性为左旋；
手性化合物CB15的结构式如下：
所述手性化合物CB15的旋光性为右旋；
所述紫外吸收剂选自UV531、UV326、UV571和UV328中的至少一种；
所述光引发剂选自1173、651、184和BP中的任意一种或两种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述液晶可聚合单体、向列相液晶、手性化合物、紫外吸收剂和光引发剂的质量比为50～80：10～40：3～20：0.1～10：0.01～5。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于：所述混匀步骤中，温度为40-90℃，具体为50-70℃，时间为2-6小时，具体为3-4小时。
5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于：构成所述支撑层的材料为PET或PC；
所述支撑层的厚度为100-188μm。
6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于：所述固化为紫外光固化；
所述紫外光固化中，固化光强度具体为10～60mW/cm2，固化时间具体为1min～1h；
紫外光的波长为200-1000nm，具体为250-380nm，中心波长具体为365nm。
7.权利要求1-6任一所述方法制备得到的胆甾相液晶偏光增亮膜。
8.根据权利要求7所述的胆甾相液晶偏光增亮膜，其特征在于：所述胆甾相液晶偏光增亮膜的厚度为5～50μm。
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