CN112946808A - 一种光学用偏振片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学用偏振片及其制备方法，属于光学薄膜材料技术领域。按质量分数计，它包括以下组分：0.3%手性液晶分子、30%液晶分子、2%二向色性染料分子、1.5%光引发剂、0.01%流平剂、66.19%的有机溶剂。本发明是一种“主‑宾”型涂布偏振片，原理就是将少量的二向色性染料分子掺杂在特定的由手性液晶和液晶分子组成的主体混合物当中，二向色性染料分子作为客体主要负责对可见光各向异性吸收的作用，手性液晶和液晶分子组成的主体混合物负责特定方向排列的作用，利用主‑客体组成的混合液晶的反应性的光引发聚合来制作薄的可涂布的偏振片。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学用偏振片及其制备方法，属于光学薄膜材料技术领域。
背景技术
偏振片(polarizer)，是一种将自然光转化为偏振光的光学元件，对入射光有遮蔽和透过的功能，可使纵向光或横向光一种透过一种遮蔽。光是一种电磁波，电磁波是横波，而振动方向和光波前进方向叫做振动面，光的振动面只限于某一固定方向，叫做线偏振光。偏振光的状态通常可以分为S偏振和P偏振，这是由光波的振动平面与入射面一起决定的。当振动平面与入射面平行时是P振动，垂直时是S振动。将λ/4相位延迟波片与线偏振片组合得到圆偏振器。
偏振光产生的原理主要将偏振片分为三类：利用材料各向异性吸收的吸收型偏振器、利用折射效应的棱镜偏振器以及利用反射的布鲁斯特角偏振器。如今有很多类型的偏振片，包括二向色性、立方、线栅和晶体偏振片。二向色性偏振片会透射特定的偏振态，同时阻止其他的偏振态。二向色性偏振片拥有多种形态，包括，碘系偏振片、染料系偏振片、溶致液晶偏振片以及在液晶主体中掺杂二向色染料的“主-宾”型偏振片。碘系偏振片是传统的偏振片，通过单轴拉伸使得碘系偏振片中聚碘发色图能够取向排列，得到高透过率，高偏振率的偏振片，但由于其厚度较大，耐高温高湿性能较差，因此不断地对这种二色性偏振片进行改进。溶致液晶薄膜偏振片，在极性溶剂中分子通过共轭作用自组装形成溶致液晶相。溶致液晶涂布薄膜有较好的光学偏振性能,最佳偏振效率达到95％以上。然而，由于膜质量较差，主要体现在强度差容易出现裂痕以及颜色限制以及不足的偏振性能，阻碍了基于LC的可涂覆的偏振器的实际应用。如今“主-宾”型偏振片，将液晶作为主体控制整体的分子排列，二向色染料作为客体掺杂在其中提供二向色性，由于其优异的光学特性，以及耐高温高湿性，受到了广泛的关注。“主-宾”体系主要是二向色染料作为客体在长轴方向和短轴方向对光的吸收具有各向异性的染料，溶解在特定排列的液晶主体当中，使得整个体系具有二向色性。并且这种“主-宾”体系可以通过改变电压或者光驱动的方式使得透射率发生改变，因此在智能窗口、激光防护、OLED显示、透镜、光控形变材料、光开关等诸多领域得到了广泛的应用。
正是由于染料分子较大的长宽比，使其具有二向色性，通过取向使得分子的长轴相互平行，获得高偏振率。因此将二向色染料掺杂在液晶主体当中，通过线棒涂布的方式在柔性基底上取向，制得高偏振率的柔性偏振片。线性偏振片在当前LCD、OLED等显示器件中重要的光学元件之一，以及柔性显示器件领域具有广泛的应用前景。
本发明的核心在于摒弃了传统的偏光膜的生产方法，改用涂料涂布的方法，在降低生产投入成本的同时，大大改善了原本的偏光膜性能不稳定、耐候差等缺点。
发明内容
本发明针对上述背景技术所提及的技术问题，而采用以下技术方案来实现：
一种光学用偏振片，按质量分数计，包括以下组分：0.3％手性液晶分子、 30％液晶分子、2％二向色性染料分子、1.5％光引发剂、0.01％流平剂、66.19％的有机溶剂。
作为优选实例，所述手性液晶分子是以异山梨醇为中心的手性分子，其结构式如下：
作为优选实例，所述液晶分子是12碳链接枝的液晶分子，其结构式如下且选用其中一种12碳链接枝的液晶分子作为液晶分子：
作为优选实例，所述光引发剂为70％的光引发剂907、10％的光引发剂ITX 搭配20％的光引发剂TPO。
作为优选实例，所述流平剂为BYK-3700。
作为优选实例，所述二向色性染料分子采用德国Basf公司生产的二向色性染料，其牌号为X12或者X13。
作为优选实例，所述有机溶剂为20％的环己酮搭配80％的丁酮。
一种光学用偏振片的制备方法，其步骤如下：
将1倍浆料质量的环氧丙烯酸树脂加入到一种光学用偏振片中，混合均匀后在PET基膜上进行涂布，线棒的规格为20μm，然后在120℃下进行热烘干 40秒后在365nm汞灯下进行UV固化5s。
作为优选实例，所述环氧丙烯酸树脂为德国RAHN-AG公司的型号为 GENOMER3364的树脂。
作为优选实例，所述PET基膜为南亚新材生产的型号为BH-215的50μm的 PET基材。
本发明的有益效果是：本发明是一种“主-宾”型涂布偏振片，原理就是将少量的二向色性染料分子掺杂在特定的由手性液晶和液晶分子组成的主体混合物当中，二向色性染料分子作为客体主要负责对可见光各向异性吸收的作用，手性液晶和液晶分子组成的主体混合物负责特定方向排列的作用，利用主-客体组成的混合液晶的反应性的光引发聚合来制作薄的(约5.3μm)可涂布的偏振片。
附图说明
图1为本发明中在0°偏光角度下光学显微镜拍得的光学图片；
图2为本发明中在30°偏光角度下光学显微镜拍得的光学图片；
图3为本发明中在90°偏光角度下光学显微镜拍得的光学图片。
具体实施方式
为了对本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
实施例1
将0.3g的手性液晶分子、30g的液晶分子(a)、2g的二向色性染料分子X-12、1.05g光引发剂907、0.15g光引发剂ITX、0.3g光引发剂TPO、0.01 g BYK-3700、13.238g环己酮以及52.952g丁酮混合均匀、溶解充分；
该光学用偏振片的制备方法，步骤如下：
100g环氧丙烯酸树脂加入到上述体系中，充分搅拌，混合均匀；
取适当涂料于BH-215的PET基膜上，用20μm线棒进行涂布，然后放入烘箱120℃烘干40s后，在365nm汞灯下固化5s后即可得到具有偏光效果的显示用偏光膜。
实施例2
将0.3g的手性液晶分子、30g的液晶分子(b)、2g的二向色性染料分子X-12、1.05g光引发剂907、0.15g光引发剂ITX、0.3g光引发剂TPO、0.01 g BYK-3700、13.238g环己酮以及52.952g丁酮混合均匀、溶解充分；
该光学用偏振片的制备方法，步骤如下：
将100g环氧丙烯酸树脂加入到上述体系中，充分搅拌，混合均匀；
取适当涂料于BH-215的PET基膜上，用20μm线棒进行涂布，然后放入烘箱120℃烘干40s后，在365nm汞灯下固化5s后即可得到具有偏光效果的显示用偏光膜。
实施例3
将0.3g的手性液晶分子、30g的液晶分子(c)、2g的二向色性染料分子X-12、1.05g光引发剂907、0.15g光引发剂ITX、0.3g光引发剂TPO、0.01 g BYK-3700、13.238g环己酮以及52.952g丁酮混合均匀、溶解充分；
该光学用偏振片的制备方法，步骤如下：
将100g环氧丙烯酸树脂加入到上述体系中，充分搅拌，混合均匀；
取适当涂料于BH-215的PET基膜上，用20μm线棒进行涂布，然后放入烘箱120℃烘干40s后，在365nm汞灯下固化5s后即可得到具有偏光效果的显示用偏光膜。
实施例4
将0.3g的手性液晶分子、30g的液晶分子(d)、2g的客体二向色性染料分子X-12、1.05g光引发剂907、0.15g光引发剂ITX、0.3g光引发剂TPO、 0.01g BYK-3700、13.238g环己酮以及52.952g丁酮混合均匀、溶解充分；
该光学用偏振片的制备方法，步骤如下：
100g环氧丙烯酸树脂加入到上述体系中，充分搅拌，混合均匀；
取适当涂料于BH-215的PET基膜上，用20μm线棒进行涂布，然后放入烘箱120℃烘干40s后，在365nm汞灯下固化5s后即可得到具有偏光效果的显示用偏光膜。
实施例5
将0.3g的手性液晶分子、30g的液晶分子(a)、2g的客体二向色性染料分子X-13、1.05g光引发剂907、0.15g光引发剂ITX、0.3g光引发剂TPO、0.01g BYK-3700、13.238g环己酮以及52.952g丁酮混合均匀、溶解充分；
该光学用偏振片的制备方法，步骤如下：
将100g环氧丙烯酸树脂加入到上述体系中，充分搅拌，混合均匀；
取适当涂料于BH-215的PET基膜上，用20μm线棒进行涂布，然后放入烘箱120℃烘干40s后，在365nm汞灯下固化5s后即可得到具有偏光效果的显示用偏光膜。
实施例6
将0.3g的手性液晶分子、30g的液晶分子(b)、2g的客体二向色性染料分子X-13、1.05g光引发剂907、0.15g光引发剂ITX、0.3g光引发剂TPO、 0.01g BYK-3700、13.238g环己酮以及52.952g丁酮混合均匀、溶解充分；
该光学用偏振片的制备方法，步骤如下：
将100g环氧丙烯酸树脂加入到上述体系中，充分搅拌，混合均匀；
取适当涂料于BH-215的PET基膜上，用20μm线棒进行涂布，然后放入烘箱120℃烘干40s后，在365nm汞灯下固化5s后即可得到具有偏光效果的显示用偏光膜。
实施例7
将0.3g的手性液晶分子、30g的液晶分子(c)、2g的客体二向色性染料分子X-13、1.05g光引发剂907、0.15g光引发剂ITX、0.3g光引发剂TPO、 0.01g BYK-3700、13.238g环己酮以及52.952g丁酮混合均匀、溶解充分；
该光学用偏振片的制备方法，步骤如下：
将100g环氧丙烯酸树脂加入到上述体系中，充分搅拌，混合均匀；
取适当涂料于BH-215的PET基膜上，用20μm线棒进行涂布，然后放入烘箱120℃烘干40s后，在365nm汞灯下固化5s后即可得到具有偏光效果的显示用偏光膜。
实施例8
将0.3g的手性液晶分子、30g的液晶分子(d)、2g的客体二向色性染料分子X-13、1.05g光引发剂907、0.15g光引发剂ITX、0.3g光引发剂TPO、 0.01g BYK-3700、13.238g环己酮以及52.952g丁酮混合均匀、溶解充分；
该光学用偏振片的制备方法，步骤如下：
将100g环氧丙烯酸树脂加入到上述体系中，充分搅拌，混合均匀；
取适当涂料于BH-215的PET基膜上，用20μm线棒进行涂布，然后放入烘箱120℃烘干40s后，在365nm汞灯下固化5s后即可得到具有偏光效果的显示用偏光膜。
综上，根据实施例1-8，总结出附表1和附表2，具体如下：
附表1实施例做出的偏光片对应的透过率与偏光度
| 实施例 | 透过率(％) | 偏光度(％) |
| 1 | 43 | 97 |
| 2 | 43 | 96 |
| 3 | 43 | 96 |
| 4 | 43 | 97 |
| 5 | 41 | 98 |
| 6 | 41 | 97 |
| 7 | 41 | 97 |
| 8 | 41 | 98 |
附表2本发明所涉及的偏光片最低的耐高温、耐湿热能力级别
通过表1和表2可以总结出本发明的有益效果：实现的560nm透光率以及实现的偏振效果都十分理想，而且涂层光固化后的稳定性突出。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种光学用偏振片，其特征在于，按质量分数计，包括以下组分：0.3％手性液晶分子、30％液晶分子、2％二向色性染料分子、1.5％光引发剂、0.01％流平剂、66.19％的有机溶剂。
2.根据权利要求1所述一种光学用偏振片，其特征在于，所述手性液晶分子是以异山梨醇为中心的手性分子，其结构式如下：
3.根据权利要求1所述一种光学用偏振片，其特征在于，所述液晶分子是12碳链接枝的液晶分子，其结构式如下且选用其中一种12碳链接枝的液晶分子作为液晶分子：
4.根据权利要求1所述一种光学用偏振片，其特征在于，所述光引发剂为70％的光引发剂907、10％的光引发剂ITX搭配20％的光引发剂TPO。
5.根据权利要求1所述一种光学用偏振片，其特征在于，所述流平剂为BYK-3700。
6.根据权利要求1所述一种光学用偏振片，其特征在于，所述二向色性染料分子采用德国Basf公司生产的二向色性染料，其牌号为X12或者X13。
7.根据权利要求1所述一种光学用偏振片，其特征在于，所述有机溶剂为20％的环己酮搭配80％的丁酮。
8.根据权利要求1-7任意一项所述一种光学用偏振片而提出的制备方法，其特征在于，其步骤如下：
将1倍浆料质量的环氧丙烯酸树脂加入到一种光学用偏振片中，混合均匀后在PET基膜上进行涂布，线棒的规格为20μm，然后在120℃下进行热烘干40秒后在365nm汞灯下进行UV固化5s。
9.根据权利要求8所述一种光学用偏振片的制备方法，其特征在于，所述环氧丙烯酸树脂为德国RAHN-AG公司的型号为GENOMER3364的树脂。
10.根据权利要求8所述一种光学用偏振片的制备方法，其特征在，所述PET基膜为南亚新材生产的型号为BH-215的50μm的PET基材。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20210611 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |