CN107200860B

CN107200860B - 一种夜视兼容近红外吸收防眩光学膜及其制备方法和应用

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Publication number: CN107200860B
Application number: CN201610160069.XA
Authority: CN
Inventors: 杨柱; 胡露; 张小平; 姜磊; 龚露露; 刘振宇; 夏萍; 张宏元
Original assignee: Hubei Institute of Aerospace Chemical Technology
Current assignee: Hubei Institute of Aerospace Chemical Technology
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2036-03-18
Also published as: CN107200860A

Abstract

本发明涉及一种夜视兼容近红外吸收防眩光学膜及其制备方法和应用，它包括一个厚度为20~200μm的光学级透明薄膜基材，以及涂覆在透明薄膜基材上厚度为3~15μm的近红外吸收防眩光涂层，其中近红外吸收防眩光涂层含有平均粒径为2~20μm的透明防眩微粒和近红外吸收剂。以透明薄膜为基材，采用精密湿法涂布工艺制备的夜视兼容近红外吸收防眩光学膜不仅具有优异的夜视兼容特性，其在660~930nm近红外区的光线透过率低于0.2%，对波长在400~630nm可见光区的光线透过率大于40%，同时具有优异的防眩光性能，可视性较好。可应用于液晶显示器件和仪表照明等照明系统表面，实现与夜视成像系统兼容。

Description

一种夜视兼容近红外吸收防眩光学膜及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种用于液晶显示器件和仪表照明等照明系统的近红外吸收防眩光学膜及其制备方法，该近红外吸收防眩光学膜可与夜视成像系统兼容。

背景技术

人眼对电磁波响应波段在380~760nm范围，即可见光区。而人眼在夜暗条件下感光灵敏度不高，这是由于在夜暗环境中存在少量的夜微光（如月光、星光和大气辉光等），造成人们在夜暗环境中不能正常观察。此外，世界上一切物体每时每刻都在向外发射红外线，但红外线不论强弱，人眼都不能看到。

微光夜视系统就是利用微光和红外线这两个条件，把来自目标的人眼看不见的光信号转换成为电信号，然后再把电信号放大，并把电信号转换成人眼可见的光信号。采用第三代像增强技术的微光夜视仪是目前国内外主要的夜视装备，三代夜视仪的最大响应区间约在660~930 nm，这个区间内包括了一部分红光和近红外光。微光夜视系统在飞机座舱或车辆内使用，飞机座舱和车辆内的仪表照明和各种信号灯等照明系统在660~930 nm区间内还有较高的能量辐射，这会严重干扰夜视仪的使用。因此，要确保夜视仪的正常应用，液晶显示器件和仪表照明等照明系统实现夜视兼容至关重要。根据近年来国内外的研究，使用近红外吸收滤光膜滤除发光器件辐射的干扰光是实现夜视兼容照明最有效也是最直接的技术途径。

制备近红外吸收滤光膜目前大多采用的是染料-聚合物技术（Dye-in-polymer），即在透明聚合物内部加入或表面涂上近红外吸收染料，使其具有近红外吸收性能。然而当前制备的近红外吸收滤光膜其在660~930nm近红外区虽然有很强的吸收，但在400~630nm可见光区透过率较低，从而影响了其可视性。如专利CN 102031047A公开了一种具有夜视兼容特性的近红外吸收材料及其制备方法，该材料包含两层：一层为透明基材，一层为近红外线吸收层；该夜视兼容材料对660~930nm范围内的光线平均透过率约0.1~0.2%，但在400~630nm的可见光平均透过率仅为20~30%，一定程度上影响了其可视性。此外，液晶显示器件在使用过程中，屏幕表面反射外界照明系统的强光或显示器自身发光闪耀产生眩光，干扰人的眼睛，长时间处于该环境下，容易造成视觉疲劳，更严重的会威胁到驾驶员的生命安全。

因此，开发一种在660~930nm近红外区具有强吸收，在400~630nm可见光区有着较高透过率，同时具有良好的防眩光特性的夜视兼容近红外吸收滤光膜是非常必要的。目前尚未见到有该类滤光膜的相关文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优异夜视兼容特性，对660~930nm近红外区内的光线透过率低于0.2%，而对波长在400~630nm可见光区内的光线透过率大于40%；同时还具有优异的防眩光性能的夜视兼容近红外吸收防眩光学膜。

本发明的另一目的在于提供上述夜视兼容近红外吸收防眩光学膜的制备方法。

本发明的目的还在于提供上述夜视兼容近红外吸收防眩光学膜在液晶显示器件和仪表盘等照明系统的装置的应用，并可实现与夜视成像系统兼容，同时具有优异的可见光防眩光性能，能够解决液晶显示屏幕的眩光问题，提高可视性。

本发明的技术方案在于：它包括一个厚度为20~200微米的透明薄膜基材，以及涂覆在透明薄膜基材上的近红外吸收防眩光涂层，其中所述近红外吸收防眩光涂层含有平均粒径为2~20μm的防眩微粒和近红外吸收剂。

所述近红外吸收防眩光涂层的厚度范围为2~20μm，优选3~15μm。

本发明中所述近红外吸收防眩光涂层各组分重量比如下：

预聚物树脂 30~80重量份

树脂固化剂 1~10重量份

近红外吸收剂 0.1~5重量份

透明防眩微粒 1~10重量份

助剂 1~5重量份

稀释剂 20~80重量份。

为了克服夜视设备使用过程中，由于液晶显示器等产生的眩光问题，所述近红外吸收防眩光涂层包含有透明防眩微粒。本发明中所述透明防眩微粒为有机微粒，其与有机溶剂和树脂相容性好，涂布固化后涂层具有高清晰度。防眩微粒可选择聚甲基丙烯酸甲酯树脂微粒、聚苯乙烯树脂微粒、丙烯酸苯乙烯树脂微粒、聚烯烃树脂微粒、聚酯树脂微粒、聚酰亚胺树脂微粒、聚酰胺树脂微粒中的一种或几种，这些防眩微粒可单独使用，也可多种混合使用。所述防眩微粒的平均粒径为1~100微米，优选平均粒径为2~20微米。本发明所提供的有机防眩微粒选自积水化成的MBX系列、SSX系列，综研化学的MX系列等产品。

本发明中所述预聚物树脂优选透明性高，耐热性良好的固化树脂，可选为羟基丙烯酸酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂、聚酯树脂、环氧树脂或有机硅树脂中的一种。

本发明中所述树脂固化剂为通用型的异氰酸酯固化剂、脂环胺固化剂或聚醚胺固化剂中的一种。

本发明中所述近红外吸收防眩光涂层中含有近红外吸收剂，所述近红外吸收剂要求对660~930nm的近红外光有强吸收，而对可见光弱吸收或不吸收。所述近红外吸收剂可在酞菁类、偶氮类、金属络合物类、菁类、方酸菁类、聚甲炔色类、二亚铵类或蒽醌类等染料中选择，这些近红外吸收剂可单独或组合起来使用。

本发明中所述稀释剂主要是有机溶剂，应为近红外吸收剂和预聚物树脂的良溶剂，优选二氯甲烷、无水乙醇、氯仿、丙酮、乙二醇乙醚、二甲基甲酰胺、丁酮或甲苯中的一种或几种。

本发明的近红外吸收防眩光涂层中，在优选情况下还含有助剂，所述助剂为流平剂、消泡剂、分散剂和偶联剂中的一种或几种，基于涂层配方中树脂的重量比，所述流平剂含量为0~1%，消泡剂的含量为0~1%，分散剂的含量为0~2%，偶联剂的含量为0~1%，助剂的总量不超过5%。所述流平剂可以选用商购的荷兰爱夫卡公司的EFKA-3883、EFKA3600，BYK 公司的BYK-353、BYK-361 和BYK-UV3570，德国迪高公司的DEGO410中的一种或几种；所述消泡剂可以选用商购的荷兰爱夫卡公司的EFKA2022、EFKA2527和EFKA2040，BYK公司的BYK-053、BYK-057、BYK-060和BYK-066中的一种或几种；所述分散剂可以选用商购的美国Kerper公司的Kerper-602、Kerper-605、Kerper-630、法国CFC公司的CFC-500HP、CFC-510、CFC-637、CFC-604S中的一种或几种。

本发明中所述透明薄膜基材优选可见光透光率为90%以上，雾度值小于1%，且透明性出色的光学级薄膜。优选聚对苯二甲酸乙二酯薄膜、聚对苯二甲酸丁二酯薄膜、聚萘二甲酸亚乙酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚丙烯薄膜、聚酰亚胺薄膜或聚酰胺薄膜中的一种，对透明薄膜的厚度没有特别的限制，通常所述厚度在20~200微米范围内，可根据情况进行适当选择。当需要时，可以通过氧化处理方法，对透明膜材的一个或两个表面进行处理，以便增强与表面上各层的粘着，例如电晕放电处理、等离子处理、湿法铬酸处理、火焰处理、或在臭氧存在下紫外线照射处理。

本发明中所述的夜视兼容近红外吸收防眩光学膜是以透明薄膜为基材，采用精密湿法涂布工艺制备，具体制备方法如下：

（1）在室温下，将一定量的近红外吸收剂按照配方比例溶于稀释剂中，搅拌至完全溶解，然后向混合溶液中按照配方比例依次加入预聚物树脂、树脂固化剂、透明防眩微粒和助剂，并搅拌均匀，即制得近红外吸收防眩涂布液。

（2）在千级洁净环境下，采用微凹精密涂布方式，通过一次涂布成型法在光学级薄膜基材表面涂布上述近红外吸收防眩涂布液。

（3）将涂膜在60~90℃温度下热风干燥固化3~5min，使溶剂挥发。

（4）再将涂膜转移至60~90℃的恒温箱中熟化3~5h，即获得兼具夜视兼容近红外吸收和防眩光特性的光学膜。

与现有技术相比，本发明的优点在于：所述夜视兼容近红外吸收防眩光学膜在满足夜视兼容要求，对660~930nm近红外区内的光线透过率低于0.2%，在400~630nm可见光区内的光线透过率大于40%，具有良好的可视性；同时还具有优异的可见光防眩光性能。

下面采用实施例的方式对本发明进行进一步详细地描述。然而，本发明不限于这些实施例。为便于比较，本发明选择聚对苯二甲酸乙二酯薄膜（韩国SKC产品）作为透明支持体进行实验，其中一面经过电晕处理。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

图1中1：透明薄膜基材；2：近红外吸收防眩涂层；3：透明防眩微粒。

实施例1：

近红外吸收防眩涂布液配制：将2.8重量份近红外吸收剂（0.4重量份N660，0.6重量份N750，0.6重量份N800和1.2重量份N890，德国红外吸收产品）添加到50重量份混合稀释剂（市售二氯甲烷：丁酮＝1：1），搅拌至完全溶解；依次添加60重量份羟基丙烯酸酯树脂（SEN-1250，韩国巨明化学），6重量份树脂固化剂（N75，德国拜耳公司），5重量份平均粒径为3μm的单分散聚甲基丙烯酸甲酯微粒（MX300，综研化学）和1重量份流平剂（BYK-361，BYK公司），搅拌混合均匀，制得近红外吸收防眩涂布液。

近红外吸收防眩光学膜的制备：在千级洁净环境下，采用微凹精密涂布方式，通过一次涂布成型法在光学级薄膜基材表面涂布上述近红外吸收防眩涂布液，涂膜的厚度为4微米；然后将涂膜在80℃温度下热风干燥固化3min，使溶剂挥发；再将涂膜转移至60~90℃的恒温箱中熟化3~5h，即获得兼具近红外夜视兼容和防眩光特性的光学膜。

测试制备的近红外吸收防眩光学膜性能，结果列于表1。

实施例2：

近红外吸收防眩涂布液配制：将2.2重量份近红外吸收剂（0.4重量份N660，0.4重量份N750，0.6重量份N800和0.8重量份N890，德国红外吸收产品）添加到45重量份混合稀释剂（市售二氯甲烷：丁酮＝1：1），搅拌至完全溶解；依次添加50重量份脂肪族环氧树脂（EHPE3150，日本大赛璐），4重量份树脂固化剂（聚醚胺EC301，德国巴斯夫），3重量份平均粒径为6μm的单分散聚苯乙烯微粒（SBX-6，积水化成公司），0.5重量份流平剂（（EFKA-3883，荷兰爱夫卡公司）和1重量份分散剂（Kerper-630，美国Kerper 公司），搅拌混合均匀，制得近红外吸收防眩涂布液。

近红外吸收防眩光学膜的制备：制备方法同实施例1，涂膜的厚度为6微米。

测试制备的近红外吸收防眩光学膜性能，结果列于表1。

实施例3：

近红外吸收防眩涂布液配制：将2.6重量份近红外吸收剂（0.6重量份N660，0.4重量份N750，0.6重量份N800和1.0重量份N890，德国红外吸收产品）添加到40重量份混合稀释剂（市售二氯甲烷：丁酮＝1：1），搅拌至完全溶解；依次添加55重量份羟基丙烯酸酯树脂（TAB-700，日本DIC），5重量份树脂固化剂（N3390，德国拜耳），6重量份平均粒径为5μm的单分散聚甲基丙烯酸甲酯微粒（MX500，综研化学公司）、1重量份流平剂（（EFKA-3883，荷兰爱夫卡公司）和1重量份分散剂（Kerper-630，美国Kerper公司），搅拌混合均匀，制得近红外吸收防眩涂布液。

近红外吸收防眩光学膜的制备：制备方法同实施例1，涂膜的厚度为5微米。

测试制备的近红外吸收防眩光学膜性能，结果列于表1。

对比例1

透明防眩硬化涂布液配制：依次添加50重量份羟基丙烯酸酯树脂（SEN-1200，韩国巨明化学），4重量份树脂固化剂（N75，德国拜耳公司），5重量份平均粒径为5μm的单分散聚甲基丙烯酸甲酯微粒（MX500，综研化学）、1重量份流平剂（（EFKA-3883，荷兰爱夫卡公司）和45重量份的稀释剂（市售甲苯：丁酮=1：1），搅拌混合均匀，制得透明防眩硬化涂布液。

透明防眩硬化涂膜的制备：制备方法同实施例1，涂膜的厚度为5微米。

测试制备的透明防眩硬化涂膜性能，结果列于表1。

对比例2

近红外吸收涂布液配制：将2.6重量份近红外吸收剂（0.4重量份N660，0.6重量份N750，0.6重量份N800和1.0重量份N890，德国红外吸收产品）添加到45重量份混合稀释剂（市售二氯甲烷：丁酮＝1：1），搅拌至完全溶解；依次添加60重量份羟基丙烯酸酯树脂（TAB-700，日本DIC），6重量份树脂固化剂（N3390，德国拜耳公司）和1重量份分散剂（Kerper-630，美国Kerper 公司），搅拌混合均匀，制得近红外吸收涂布液。

近红外吸收滤光膜的制备：制备方法同实施例1，涂膜的厚度为5微米。

测试制备的近红外吸收滤光膜性能，结果列于表1。

性能测试

（1）铅笔硬度

按照GB/T6739-2006《铅笔法测定漆膜的硬度》标准，采用一组中华牌高级绘图铅笔，通过铅笔硬度法测定涂膜的硬度，其硬度等级依次为9H、8H、7H、6H、5H、4H、3H、2H、H、HB、B、2B、3B、4B、5B、6B、7B、8B和9B，其中9H为最硬，9B最软。

（2）附着力

依照JIS K5600标准，采用百格刀在涂层表面划出百格，使用3M 600型号胶带用力粘连涂层，观察涂层的脱落情况，若完全不脱落记为5B。

（3）光谱透光率

利用紫外-可见光-近红外分光光度计（LAMBDA900，美国PE公司），在380～1200nm波长范围内测试光线透过率。

（4）雾度

按照标准ASTMD 1003中规定，利用NDH-5000透光率雾度仪(日本电色公司），测量各涂膜的雾度值（Haze），控制涂膜样品不同位置处五个点的雾度值误差在5％内即为合格，并取其平均值。

（5）防眩性能

将各硬涂膜背面贴合黑色丙烯酸板（胶粘剂层厚20μm，板厚2mm），制成无背面反射的实验片。涂层正面向上，水平放置在普通办公环境下，从与水平成30°角方向目视观察，判断防眩性能。具体标准如下：

一、白色模糊：（A）基本无白色模糊，可视性好；（B）略有白色模糊，不影响清晰性；（C）白色模糊，略有影响清晰性；（D）白色模糊，影响观察效果。

二、图像反射：（A）基本无图像反射；（B）有图像反射，不影响观察效果；（C）有图像反射，略影响观察效果；（D）有图像反射，影响观察效果。

表1 测试结果

由表1所示的结果可以看出，本发明所提供的夜视兼容近红外吸收防眩光学膜具有优异的夜视兼容特性，其对660~930nm近红外区内的光线透过率低于0.2%，而对400~630nm可见光区内的光线透过率大于40%，具有较好的可视性，同时还具有优异的防眩光性能，且有着较高的硬度和良好的附着力。

Claims

1.一种夜视兼容近红外吸收防眩光学膜，其特征在于：它包括一个厚度为20~200μm的透明薄膜基材，以及涂覆在透明薄膜基材上的近红外吸收防眩光涂层，其中近红外吸收防眩光涂层含有平均粒径为2~20μm的透明防眩微粒和近红外吸收剂；所述近红外吸收剂由近红外吸收剂N660、近红外吸收剂N750、近红外吸收剂N800、近红外吸收剂N890组成；

所述近红外吸收防眩光涂层其配方中各组分重量比如下：

预聚物树脂 30~80重量份

树脂固化剂 1~10重量份

近红外吸收剂 0.1~5重量份

透明防眩微粒 1~10重量份

助剂 1~5重量份

稀释剂 20~80重量份。

2.根据权利要求1所述的夜视兼容近红外吸收防眩光学膜，其特征在于：所述夜视兼容近红外吸收防眩光学膜是以透明薄膜为基材，采用精密湿法涂布工艺制备。

3.根据权利要求1所述的夜视兼容近红外吸收防眩光学膜，其特征在于：所述近红外吸收防眩光涂层的厚度范围为2~20μm。

4.根据权利要求3所述的夜视兼容近红外吸收防眩光学膜，其特征在于：所述近红外吸收防眩光涂层的厚度范围为3~15μm。

5.根据权利要求1所述的夜视兼容近红外吸收防眩光学膜，其特征在于：所述近红外吸收防眩光涂层中的透明防眩微粒，为聚甲基丙烯酸甲酯树脂微粒、聚苯乙烯树脂微粒、丙烯酸苯乙烯树脂微粒、聚烯烃树脂微粒、聚酯树脂微粒、聚酰亚胺树脂微粒、聚酰胺树脂微粒中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的夜视兼容近红外吸收防眩光学膜，其特征在于：所述预聚物树脂为羟基丙烯酸酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂、聚酯树脂、环氧树脂或有机硅树脂中的一种。

7.根据权利要求1所述的夜视兼容近红外吸收防眩光学膜，其特征在于：所述树脂固化剂为异氰酸酯固化剂、脂环胺固化剂或聚醚胺固化剂中的一种。

8.根据权利要求1所述的夜视兼容近红外吸收防眩光学膜，其特征在于：所述助剂为流平剂、消泡剂、分散剂和偶联剂中的一种或几种；所述稀释剂为二氯甲烷、无水乙醇、氯仿、丙酮、乙二醇乙醚、二甲基甲酰胺、丁酮或甲苯中的一种或几种。

9.一种权利要求1~8任一项所述的夜视兼容近红外吸收防眩光学膜的制备方法，其具体步骤如下：

（1）在室温下，将近红外吸收剂按照配方比例溶于稀释剂中，搅拌至完全溶解，然后向混合溶液中按照配方比例依次加入预聚物树脂、树脂固化剂、透明防眩微粒和助剂，并搅拌均匀，即得近红外吸收防眩涂布液；

（2）在千级洁净环境下，采用微凹精密涂布方式，通过一次涂布成型法在光学级薄膜基材表面涂布上述近红外吸收防眩涂布液；

（3）将涂膜在60~90℃温度下热风干燥固化3~5min，使溶剂挥发；

（4）再将涂膜转移至60~90℃的恒温箱中熟化3~5h，即可。

10.一种权利要求1~7任一项所述的夜视兼容近红外吸收防眩光学膜可用于液晶显示器件和仪表盘等照明系统的装置，并可实现与夜视成像系统兼容，同时具有优异的防眩光性能。