微结构3A光学膜及其制备方法与流程

微结构3a光学膜及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及光学基膜的技术领域，尤其涉及一种微结构3a光学膜及其制备方法。


背景技术：

2.平板显示技术经历了多次技术迭代，从早期的阴极射线管（cathode-ray tube，crt），到现今广泛运用的液晶显示（liquid crystal display，lcd）、有机发光二极管（organic light-emitting diode，oled），进一步地，为满足低功耗、高亮度、高对比度/饱和度显示需求而诞生的qled、mini led、micro led等新型显示技术也逐渐完善。显示技术的迭代升级不断催生新的应用场景，以虚拟现实（virtual reality，vr）、增强现实（augmented reality，ar）、折叠屏手机、车载显示等终端需求也迎来了稳定增长。作为显示领域的核心部件，光学功能膜及配套功能材料的技术开发及制造也迎来了重要发展机遇，兼具减反射（anti-reflection，ar）、防指纹（anti-fingerprint，af）、防眩光（anti-glare，ag）功能的3a光学膜展现了强劲的市场需求。本专利通过光学软件设计，借助纳米压印技术制备一种同时具备减反射、超疏水、防眩光（雾度（haze）可调）功能的3a光学膜。
3.光学基膜为了满足不同应用场景需要，需要对其表面进行改性，以实现多场景、多功能、多维度应用。
4.以最常见的光学减反增透膜为例，除了关注其减反特性外，还需要同时兼顾耐候特性。专利cn108675648b提出以ch3-sio
2-mgf2复合粒子溶胶为基础，通过浸渍-提拉法制备增透、超疏水光学膜。专利cn108455872b经由疏水改性的空心球sio2纳米离子搭载无机纳米胶黏剂实现高光学透过率、较强机械稳定性和长效防潮抗污特性光学膜制备。专利cn108178521b实现二氧化硅二维有序反式蛾眼纳米膜层的制备，该膜层具有疏水、减反效果。专利cn113150684b采用桥式聚倍半硅氧烷在碱性条件下形成致密无孔的结构，制备疏水减反射光学涂层涂膜液。专利cn112919826b将草状氧化铝溶胶和二氧化硅实心小球溶胶涂覆在衬底上，再通过表面改性制备超疏水、自清洁等优良性能光学膜。专利cn109592908b制备改性多孔二氧化硅防潮增透涂层，该涂层具有宽光谱减反效果，良好的耐磨性和耐候性。
5.然而，以多孔微粒（如sio2）为基础制备的疏水减反膜层与基底间无化学键合，无法较好的提升耐候特性，且多孔粒子孔隙率高，膜层中含有大量亲水性的si-oh基团，容易吸附空气中的水分子，形成吸附水，导致膜层的折射率上升，透过率在几个月后明显下降，影响膜层性能，甚至发生霉变，缩短寿命。同时，光学膜材表面易形成镜面发射，从而产生眩光效应。因此，开发新一代显示用兼具减反射（anti-reflection，ar）、防指纹（anti-fingerprint，af）、防眩光（anti-glare，ag）功能的3a光学膜制备工艺，实现高稳定性量产技术，具有重要理论意义和工程应用价值。。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是提供一种微结构3a光学膜，该微结构3a光学膜在广入
射角度下也具有优良的光学增透减反、超疏水、防眩光特性，可用于高热、高湿、高亮环境。同时提供一种用于上述微结构3a光学膜的制备方法。
7.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种微结构3a光学膜，包括光学基膜（a），蛾眼膜（b），结构支撑层（c），所述结构支撑层（c）位于最外层，其中所述蛾眼膜（b）位于光学基膜（a）和结构支撑层（c）内部，所述光学基膜（a）的内部设有树脂层。
8.上述技术方案中进一步改进的技术方案如下：1、上述方案中，所述微结构3a光学膜的基膜厚度为0.006mm~2mm，基底材料为聚萘二甲酸乙二醇酯（pen）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet）、三醋酸纤维素（tac）、环烯烃共聚物（cop）、环烯烃聚合物（coc）、聚碳酸酯（pc）等高分子树脂材料中的一种或多种组成的混合物构成的卷材。
9.2、上述方案中，所述蛾眼膜（b）的材料为紫外光固化树脂，包括但不限于环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、氨基丙烯酸酯、丙烯酸酯和其他丙烯酸酯，其中紫外光树脂的折射率优选为1.5~1.7。
10.3、上述方案中，所述蛾眼结构的周期长度（p）为100nm~1μm；所述蛾眼结构线宽（w）为50nm~500nm；所述蛾眼结构的高度（h）为200nm~5μm。
11.4、上述方案中，所述蛾眼结构的周期长度（p）为100nm~300nm；所述蛾眼结构线宽（w）为50nm~150nm；所述蛾眼结构的高度（h）为500nm~1μm。
12.5、上述方案中，所述蛾眼膜（b）表面增加一层厚度为3nm~10nm的保护膜层，保护膜层材料包括但不限于二氧化钛（tio2）、五氧化二铌（nb2o5）、五氧化二钽（ta2o5）以及氮硅化合物（sinx）中的至少一种或多种组合。
13.6、上述方案中，所述结构支撑层（c）的材料为紫外光固化树脂，包括但不限于环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、氨基丙烯酸酯、丙烯酸酯和其他丙烯酸酯，其中紫外光树脂的折射率优选为1.5~1.7。
14.7、上述方案中，所述结构支撑层（c）的高度可为1μm~20μm，所述结构支撑层（c）的宽度可为500nm~3μm，所述结构支撑层（c）表面增加一层厚度为20nm~100nm的硬质膜层，膜层材料包括但不限于二氧化钛（tio2）、氮硅化合物（sinx）、金刚石、类金刚石（dlc）、立方氮化硼（c-bn）、碳化氮（c3n4）中的至少一种或多种组合。
15.8、上述方案中，所述树脂层由固化性组合物形成，所述固化性组合物包含具有环状脂肪族烃基和不饱和双键基的聚合性化合物，所述树脂层的膜厚为100~300nm，所述聚合性化合物为4-5官能性的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。
16.为达到上述目的，本发明采用的方法技术方案是：一种用于上述微结构3a光学膜制备方法，包括以下步骤：步骤一、在柔性基底上卷对卷涂布紫外光固化光刻胶，光刻胶上卷对卷纳米压印制备蛾眼膜，采用纳米压印工艺，将蛾眼结构转移到紫外光固化树脂上；步骤二、蛾眼结构表面物理或化学气相沉积制备保护膜，卷对卷纳米压印制备结构支撑层；步骤三、利用物理或化学气相沉积在蛾眼膜表面增加一层保护膜层，最后利用粘
合剂将树脂层与保护膜层粘合。
17.由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：1、本发明微结构3a光学膜及其制备方法，其结合纳米压印和物理/化学气相沉积优势制备的微结构光学膜，具有优良的光学增透减反、超疏水、防眩光功能，与传统光学增亮膜相比，在广入射角度下也具有稳定的光学功能，可用于高热、高湿、高亮环境。
18.2、本发明微结构3a光学膜及其制备方法，其提供了一种可大面积制备，重复性较好，尺寸可控，光学特性优异的微结构3a光学膜制备工艺及实际应用奠定基础。
附图说明
19.图1为本发明的第一实施方式的微结构3a光学膜结构示意图；图2为本发明的第二实施方式的微结构3a光学膜结构示意图；图3为本发明的第三实施方式的微结构3a光学膜结构示意图；图4为本发明的实施方式的微结构3a光学膜制备流程图。
20.图中：a、光学基膜；b、蛾眼膜；c、结构支撑层。
实施方式
21.通过下面给出的具体实施例可以进一步清楚地了解本专利，但它们不是对本专利的限定。
22.下面结合实施例对本发明作进一步描述：实施例一：一种微结构3a光学膜，图一为本发明的一种微结构3a光学膜的结构示意图，包括光学基膜（a）、蛾眼膜（b）以及结构支撑层（c），光学基膜（a）的内部设有树脂层。
23.光学基膜（a）为三醋酸纤维素（tac）。
24.蛾眼膜结构模板为抛物锥结构（图1），采用纳米压印工艺，将蛾眼结构转移到紫外光固化树脂上。蛾眼结构的周期长度（p1）为100nm～300nm；蛾眼结构线宽（w1）为50nm～150nm；蛾眼结构的高度（h1）为500nm～1μm。利用物理或化学气相沉积在蛾眼膜表面增加一层厚度为3-10nm的保护膜层（#1），膜层材料为二氧化钛（tio2）或氮硅化合物（sin
x
）。
25.结构支撑层（c）的高度（h2）为1μm～20μm，支撑层的宽度（w2）为1μm～3μm。利用物理或化学气相沉积方式在结构支撑层表面增加一层厚度为20nm～100nm的硬质膜层（#2），膜层材料为二氧化钛（tio2）、氮硅化合物（sin
x
）。
26.树脂层由固化性组合物形成，固化性组合物包含具有环状脂肪族烃基和不饱和双键基的聚合性化合物，树脂层的膜厚为100-300nm，聚合性化合物为4-5官能性的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。聚合性化合物是多官能性的，通过提高交联密度，可以提高树脂层和光学膜的耐擦伤性。
27.作为聚合性化合物所具有的聚合性官能团，优选(甲基)丙烯酰基、乙烯基、苯乙烯基、芳基等不饱和双键基，其中优选(甲基)丙烯酰基。聚合性化合物具有的“聚合性官能团”的个数只要为2个以上，则无特别限定，优选为3个以上、更优选为4个以上、或者优选具有5个以上、6个以上、7个以上、8个以上、9个以上或10个以上。聚合性化合物b具有的“聚合性官能团”的个数上限并无特别限定，可以为20个以下。优选4-5个。
28.实施例二：一种微结构3a光学膜，图二为本发明的一种微结构3a光学膜的结构示意图，包括光学基膜（a）、蛾眼膜（b）以及结构支撑层（c），光学基膜（a）的内部设有树脂层。
29.光学基膜（a）为三醋酸纤维素（tac）。
30.蛾眼膜结构模板为金字塔结构（图2），采用纳米压印工艺，将蛾眼结构转移到紫外光固化树脂上。蛾眼结构的周期长度（p2）为100nm～300nm；蛾眼结构线宽（w3）为50nm～150nm；蛾眼结构的高度（h3）为500nm～1μm。利用物理或化学气相沉积在蛾眼膜表面增加一层厚度为3-10nm的保护膜层（##1），膜层材料为二氧化钛（tio2）或氮硅化合物（sin
x
）。
31.结构支撑层（c）的高度（h4）为1μm～20μm，支撑层的宽度（w4）为1μm～3μm。利用物理或化学气相沉积方式在结构支撑层表面增加一层厚度为20nm～100nm的硬质膜层（##2），膜层材料为二氧化钛（tio2）、氮硅化合物（sin
x
）。
32.树脂层由固化性组合物形成，固化性组合物包含具有环状脂肪族烃基和不饱和双键基的聚合性化合物，树脂层的膜厚为100-300nm，聚合性化合物为4-5官能性的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。聚合性化合物是多官能性的，通过提高交联密度，可以提高树脂层和光学膜的耐擦伤性。
33.作为聚合性化合物所具有的聚合性官能团，优选(甲基)丙烯酰基、乙烯基、苯乙烯基、芳基等不饱和双键基，其中优选(甲基)丙烯酰基。聚合性化合物具有的“聚合性官能团”的个数只要为2个以上，则无特别限定，优选为3个以上、更优选为4个以上、或者优选具有5个以上、6个以上、7个以上、8个以上、9个以上或10个以上。聚合性化合物b具有的“聚合性官能团”的个数上限并无特别限定，可以为20个以下。优选4-5个。
34.实施例三：一种微结构3a光学膜，图三为本发明的一种微结构3a光学膜的结构示意图，包括光学基膜（a）、蛾眼膜（b）以及结构支撑层（c），光学基膜（a）的内部设有树脂层。
35.光学基膜（a）为三醋酸纤维素（tac）。
36.蛾眼膜结构模板为椭圆锥结构（图3），采用纳米压印工艺，将蛾眼结构转移到紫外光固化树脂上。蛾眼结构的周期长度（p3）为100nm～300nm；蛾眼结构线宽（w5）为50nm～150nm；蛾眼结构的高度（h5）为500nm～1μm。利用物理或化学气相沉积在蛾眼膜表面增加一层厚度为3-10nm的保护膜层（###1），膜层材料为二氧化钛（tio2）或氮硅化合物（sin
x
）。
37.结构支撑层（c）的高度（h6）为1μm～20μm，支撑层的宽度（w6）为1μm～3μm。利用物理或化学气相沉积方式在结构支撑层表面增加一层厚度为20nm～100nm的硬质膜层（###2），膜层材料包括但不限于二氧化钛（tio2）、氮硅化合物（sin
x
）。
38.树脂层由固化性组合物形成，固化性组合物包含具有环状脂肪族烃基和不饱和双键基的聚合性化合物，树脂层的膜厚为100-300nm，聚合性化合物为4-5官能性的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。聚合性化合物是多官能性的，通过提高交联密度，可以提高树脂层和光学膜的耐擦伤性。
39.作为聚合性化合物所具有的聚合性官能团，优选(甲基)丙烯酰基、乙烯基、苯乙烯基、芳基等不饱和双键基，其中优选(甲基)丙烯酰基。聚合性化合物具有的“聚合性官能团”的个数只要为2个以上，则无特别限定，优选为3个以上、更优选为4个以上、或者优选具有5个以上、6个以上、7个以上、8个以上、9个以上或10个以上。聚合性化合物b具有的“聚合性官能团”的个数上限并无特别限定，可以为20个以下。优选4-5个。
40.一种微结构3a光学膜制备方法，包括以下步骤：
s1：在柔性基底上卷对卷涂布紫外光固化光刻胶，光刻胶上卷对卷纳米压印制备蛾眼膜，采用纳米压印工艺，将蛾眼结构转移到紫外光固化树脂上。
41.s2：蛾眼结构表面物理或化学气相沉积制备保护膜，卷对卷纳米压印制备结构支撑层。
42.s3：利用物理或化学气相沉积在蛾眼膜表面增加一层保护膜层，最后利用粘合剂将树脂层与保护膜层粘合。
43.本技术通过对所需光学基膜、蛾眼膜、结构支撑层进行材料选型，确定其折射率、尺寸、结构、形貌等参数。采用卷对卷纳米压印得到精细微纳结构的蛾眼膜、结构支撑层，并对蛾眼膜、结构支撑层表面分别沉积厚度精准控制的保护膜层、硬质膜层。得到的3a光学膜具有优良的光学增透减反、超疏水、防眩光特性。
44.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种微结构3a光学膜，包括光学基膜，蛾眼膜，结构支撑层，其特征在于：所述结构支撑层位于最外层，其中所述蛾眼膜位于光学基膜和结构支撑层内部，所述光学基膜的内部设有树脂层。2.根据权利要求1所述的微结构3a光学膜，其特征在于：所述微结构3a光学膜的基膜厚度为0.006mm~2mm，基底材料为聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、三醋酸纤维素、环烯烃共聚物、环烯烃聚合物、聚碳酸酯等高分子树脂材料中的一种或多种组成的混合物构成的卷材。3.根据权利要求1所述的微结构3a光学膜，其特征在于：所述蛾眼膜的材料为紫外光固化树脂，包括但不限于环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、氨基丙烯酸酯、丙烯酸酯和其他丙烯酸酯，其中紫外光树脂的折射率优选为1.5~1.7。4.根据权利要求1所述的微结构3a光学膜，其特征在于：所述蛾眼结构的周期长度为100nm~1μm；所述蛾眼结构线宽为50nm~500nm；所述蛾眼结构的高度为200nm~5μm。5.根据权利要求4所述的微结构3a光学膜，其特征在于：所述蛾眼结构的周期长度为100nm~300nm；所述蛾眼结构线宽为50nm~150nm；所述蛾眼结构的高度为500nm~1μm。6.根据权利要求1所述的微结构3a光学膜，其特征在于：所述蛾眼膜表面增加一层厚度为3nm~10nm的保护膜层，保护膜层材料包括但不限于二氧化钛、五氧化二铌、五氧化二钽以及氮硅化合物中的至少一种或多种组合。7.根据权利要求1所述的微结构3a光学膜，其特征在于：所述结构支撑层的材料为紫外光固化树脂，包括但不限于环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、氨基丙烯酸酯、丙烯酸酯和其他丙烯酸酯，其中紫外光树脂的折射率优选为1.5~1.7。8.根据权利要求1所述的微结构3a光学膜，其特征在于：所述结构支撑层的高度可为1μm~20μm，所述结构支撑层的宽度可为500nm~3μm，所述结构支撑层表面增加一层厚度为20nm~100nm的硬质膜层，膜层材料包括但不限于二氧化钛、氮硅化合物、金刚石、类金刚石、立方氮化硼、碳化氮中的至少一种或多种组合。9.根据权利要求1所述的微结构3a光学膜，其特征在于：所述树脂层由固化性组合物形成，所述固化性组合物包含具有环状脂肪族烃基和不饱和双键基的聚合性化合物，所述树脂层的膜厚为100-300nm，所述聚合性化合物为4-5官能性的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。10.根据权利要求1~9任意一项所述的微结构3a光学膜制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、在柔性基底上卷对卷涂布紫外光固化光刻胶，光刻胶上卷对卷纳米压印制备蛾眼膜，采用纳米压印工艺，将蛾眼结构转移到紫外光固化树脂上；步骤二、蛾眼结构表面物理或化学气相沉积制备保护膜，卷对卷纳米压印制备结构支撑层；步骤三、利用物理或化学气相沉积在蛾眼膜表面增加一层保护膜层，最后利用粘合剂将树脂层与保护膜层粘合。

技术总结
本发明公开了一种微结构3A光学膜及其制备方法，包括光学基膜、蛾眼膜和结构支撑层，结构支撑层位于最外层，其中蛾眼膜位于光学基膜和结构支撑层内部，微结构3A光学膜的基膜厚度为0.006mm~2mm，基底材料为聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、三醋酸纤维素、环烯烃共聚物、环烯烃聚合物、聚碳酸酯中的一种或多种组成的混合物构成的卷材。该微结构3A光学膜及其制备方法，结合纳米压印和物理/化学气相沉积优势制备的微结构光学膜，具有优良的光学增透减反、超疏水、防眩光功能，与传统光学增亮膜相比，在广入射角度下也具有稳定的光学功能，可用于高热、高湿、高亮环境。高亮环境。高亮环境。


技术研发人员：金闯 朱晓龙 李贵鹏 李新建 蒋晓明
受保护的技术使用者：太仓斯迪克新材料科技有限公司
技术研发日：2023.06.06
技术公布日：2023/9/5