[發明專利]一種基于光固化聚合物分散液晶體系的光學擴散膜的制備方法

在審

• 申請號: 202011464502.1
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112622377A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 張蘭英;周樂;張帥鋒
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: B32B27/06
• 分類號: B32B27/06;B32B27/36;B32B33/00;B32B37/10;B32B38/00;C08G18/75;C08G18/38;C08G75/045;G02B5/02;G02B1/04;C09K19/54
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 李稚婷

本發明公開了一種基于光固化聚合物分散液晶體系的光學擴散膜的制備方法，將光可聚合單體、交聯劑和向列相液晶均勻混合，其中光可聚合單體包括異氰酸酯單體和丙烯酸酯單體，以硫醇類化合物作為交聯劑，光可聚合單體和交聯劑的總質量與向列相液晶的質量比為3:7～7:3，并且加入光引發劑和玻璃微珠，攪拌均勻后將混合體系涂覆于高透過率薄膜中間，輥壓形成厚度均勻的膜，紫外光照射一段時間，形成基于聚合物分散液晶體系的光學擴散膜。該方法避免了傳統光學擴散膜中納米粒子的分散問題，顯著縮短光固化時間，降低了能耗。所制備的膜具有良好的光學指標和優異的力學性能，可廣泛應用于投影、液晶顯示、智能玻璃和相關領域的研究中。

技術領域

本發明屬于液晶應用技術領域，涉及光學擴散膜的制備方法，特別涉及一種基于聚合物分散液晶(polymer dispersed liquid crystal,PDLC)體系的光學擴散膜的制備方法。

背景技術

聚合物分散液晶(polymer dispersed liquid crystal,PDLC)是一種向列相的液晶微滴均勻分散于連續的聚合物基體中形成的復合材料，能夠通過施加電壓實現透明態和散射態的轉變，其中散射態的PDLC膜材料可應用在光學擴散膜上。在沒有施加電場的情況下，液晶微滴的指向矢隨機分布，由于光通過液晶微滴的有效折射率與通過聚合物基體的折射率不匹配，光線在液晶與聚合物的界面上發生多次反射和折射，PDLC膜強烈散射入射光且呈現乳白色的不透明態，可以應用于光學擴散膜。

PDLC液晶顯示與傳統的TN、STN器件相比，它不需要偏振片，降低了光的損失，透光率很高；不需要取向層和封盒工藝，因而制備工藝簡單；PDLC膜材料具有薄型、量輕、高亮度、寬視角和易于大面積化等諸多優點，可以應用于電控智能玻璃、大面積柔性顯示、液晶光柵和衍射光學等方面。

在液晶顯示裝置中，光學擴散膜是背光源模組中的關鍵部件，其作用是改變光線角度，使背光源所發出的光均勻化，為液晶面板提供一個均勻的面光源。光學擴散膜廣泛應用于液晶顯示、照明燈具等需要光源的裝置中。對于液晶顯示器來說，其光學模組中需要兩片光學擴散膜，即上擴散膜和下擴散膜，上擴散膜具有高透光能力，可以改善視角、增加光源柔和性，兼具擴散即保護棱鏡膜的作用；下擴散膜靠近導光板，主要功能是集光、遮蔽導光板印刷網點或線光源、燈管黑影。顯示屏的均勻度與亮度主要取決于擴散膜的光學擴散性能。

光學擴散膜的制作方法一般采用散射粒子型的濕法涂布方法，將散射粒子和粘合樹脂涂覆于透明光學級PET膜上，涂層經高溫烘干去除溶劑，經紫外固化形成的具有一定透光率和霧度的光擴散膜。但溶劑涂布及紫外光固化均對工作環境不利，且光學擴散膜的均勻性受PET膜質量、擴散粒子涂布液和涂布工藝所限制，難以對產品質量進行有效控制。光固化的PDLC膜不需要分散散射粒子，并且可以通過對光可聚合單體和液晶的選擇來控制網絡大小，從而控制光散射效果。同時光固化的PDLC膜具備高透光率和高霧度，是光學擴散膜的優選。目前的PDLC膜主要是通過紫外聚合方式制備，但選用的光可聚合單體一般為丙烯酸酯單體，膜與基底的粘結力不夠。而熱聚合沒有得到應用的主要原因是聚合溫度高、聚合時間長。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于光固化聚合物分散液晶體系的光擴散膜的制備方法，一方面通過改變聚合體系的成分使光固化制備PDLC膜的能耗降低，生產周期縮短；另一方面通過高分子網絡的優化，包括聚合單體的選擇和聚合條件的控制，改善PDLC膜的光擴散性能。

為實現上述技術目的，本發明利用異氰酸酯和硫醇類化合物的光聚合誘導相分離，形成均勻的交聯網絡，并且加入丙烯酸酯單體加速體系的反應速率，從而縮短反應時間，降低制備PDLC膜的能耗，實現PDLC膜的大面積制備。具體的，本發明的技術方案如下：