光栅型反射式广角增亮膜及其制备方法与流程

1.本发明涉及增亮膜技术领域，尤其涉及一种光栅型反射式广角增亮膜及其制备方法。


背景技术：

2.随着智能手机、高清电视以及其它电子设备的发展，光学设计、加工技术、显示技术的升级，更明亮、更高效的显示屏幕；可折叠的oled智能手机；具有更长电池寿命的更轻便笔记本电脑；实现大视场、轻薄体积、高清晰度的头戴式显示器(hmd)、vr(virtualreality、虚拟现实)/ar(augmentedreality、增强现实)等产品的形态和种类层出不穷，对这些产品的需求也日益增加。而反射式增亮膜是这些产品中必不可少的组成部分，占据十分重要的地位，并起到增强亮度、拓宽视角、提高分辨率、改善户外观看、实现更高的色域，获得更生动的图像的作用。
3.现阶段，市场上的反射式增亮膜是由多层折射率各向异性聚合物材料共挤出堆叠而成，p偏振光可通过，而s偏振光被反射，反射后的s偏振光经过光路调节转变为p光再次透过。这样通过反射式增亮膜可以将s偏振光循环利用，从而提高入射光能量的利用率。
4.但是在现有技术中，反射式增亮膜的的整体透射率较低，并且工艺较为复杂，无法量产或者量产时成本较高。
5.为此，本发明提出一种光栅型反射式广角增亮膜及其制备方法。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种光栅型反射式广角增亮膜及其制备方法。
7.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种光栅型反射式广角增亮膜，其由光学膜层和线栅层按顺序堆叠而成，所述线栅层位于最外层，所述光学膜层包括基底和基底一侧设置的折射膜层构成，所述折射膜层由多层交替层叠的第一折射膜层和第二折叠率膜层构成。
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，所述折射膜层的层叠顺序为（第一折射膜层
→
第二折射膜层）^n或（第一折射膜层
→
第二折射膜层
→
第一折射膜层）^n；其中n为层数，n=1，2，3，
……
。
9.2、上述方案中，所述基底的厚度为0.006mm-20mm，基底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)中的一种或多种组成的混合物构成的卷材。
10.3、上述方案中，所述第一折射膜层的550nm处折射率n1满足：2.0≤n1≤3.2，第一折射膜层的材料为二氧化钛、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。
11.4、上述方案中，所述第二折射膜层550nm处折射率n2满足：0＜n2≤1.56，第二折射
膜层的材料为二氧化硅、氧化铝、一氧化硅、氟化镁至少一种或多种组合。
12.5、上述方案中，所述线栅层中的光栅结构包括多个金属栅线，所述金属栅线沿第一方向延伸，多个所述金属栅线沿第二方向周期性排列，且第一方向与第二方向垂直。
13.6、上述方案中，所述金属栅线的周期长度为50nm-250nm，金属栅线的宽度为30nm-130nm，金属栅线的高度为100nm-2000nm。
14.7、上述方案中，所述金属栅线的材料为金、银、铜、镍、铬、钛或铝元素中的单一金属或者合金。
15.8、上述方案中，所述金属栅线为金膜层、金合金膜层、银膜层、银合金膜层、铜膜层、铜合金膜层、镍膜层、镍合金膜层、铬膜层、铬合金膜层、钛膜层、钛合金膜层、铝膜层或铝合金膜层中的任意一种。
16.为达到上述目的，本发明采用的方法技术方案是：一种光栅型反射式广角增亮膜的制备方法，具体包括以下步骤：步骤一、取用基底，并在基底上卷对卷磁控溅射折射膜层；步骤二、在折射膜层上卷对卷涂布光刻胶；光刻胶的厚度为100-300nm；步骤三、采用卷对卷纳米压印技术将具有纳米光栅图形的压印模板压入压印胶，转移纳米图形；步骤四、将压印模板和具有折射膜层的基底分离，压印胶形成与压印模板结构互补的纳米光栅图形，即得到一维纳米光栅结构的压印胶层；并将压印残胶层采用氧反应离子刻蚀技术去除；步骤五、随后采用卷对卷蒸镀方法在具有折射膜层的基底上有纳米光栅图形的一面沉积金属或合金，在压印胶层的上面形成上层金属或合金纳米光栅层，在具有折射膜层的基底的上面形成下层金属或合金纳米光栅层；步骤六、将压印胶层采用氧等离子去胶技术去除的同时上层金属或合金纳米光栅层也被去除，具有折射膜层的基底上仅剩下层金属或合金纳米光栅层，得到单层纳米金属铝或铝合金光栅。
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、本发明栅型反射式广角增亮膜及其制备方法，其通过设置高tm透过率、高te反射率亚波长光栅等效为介质膜，随后结合其他多层光学膜层进行膜层结构设计出ar膜的形式，可显著提高整体透射率。
18.2、本发明栅型反射式广角增亮膜及其制备方法，其具有高透射率，偏光性能涵盖可见光到红外波长领域，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。
19.3、本发明栅型反射式广角增亮膜及其制备方法，其重复性较好，尺寸可控，且保证性能的基础上利用卷对卷磁控溅射、卷对卷浸没式全息光刻/纳米压印工艺步骤较优，也可大面积制备，从而降低量产成本。
附图说明
20.图1为本发明提出的一种光栅型反射式广角增亮膜主视示意图；图2为本发明提出的一种光栅型反射式广角增亮膜光栅偏振原理示意图；
图3为本发明提出的一种光栅型反射式广角增亮膜结构示意图一；图4为本发明提出的一种光栅型反射式广角增亮膜结构示意图二；图5为本发明提出的一种光栅型反射式广角增亮膜结构示意图三。
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1：一种光栅型反射式广角增亮膜，其由光学膜层和线栅层按顺序堆叠而成，所述线栅层位于最外层，所述光学膜层包括基底和基底一侧设置的折射膜层构成，所述折射膜层由多层交替层叠的第一折射膜层和第二折叠率膜层构成。
23.所述折射膜层的层数为两侧，层叠顺序为：第一折射膜层
→
第二折射膜层，第一折射膜层的厚度为90-130nm，第二折射膜层的厚度为60-100nm。
24.所述基底的厚度为0.006mm-20mm，基底为三醋酸纤维素(tac)构成的卷材。
25.所述第一折射膜层的550nm处折射率n1满足：2.0≤n1≤3.2，第一折射膜层的材料为二氧化钛(tio2)或五氧化二铌(nb2o5)，膜。
26.所述第二折射膜层550nm处折射率n2满足：0＜n2≤1.56，第二折射膜层的材料为二氧化硅(sio2)或氟化镁(mgf2)。
27.所述线栅层中的光栅结构包括多个金属栅线，所述金属栅线沿第一方向延伸，多个所述金属栅线沿第二方向周期性排列，且第一方向与第二方向垂直。
28.所述金属栅线的周期长度为50nm-150nm，金属栅线的宽度为30nm-130nm，金属栅线的高度为100nm-200nm。
29.所述金属栅线的材料为铝合金或铝元素。
30.所述金属栅线为铝膜层或铝合金膜层。
31.实施例2：一种光栅型反射式广角增亮膜，其由光学膜层和线栅层按顺序堆叠而成，所述线栅层位于最外层，所述光学膜层包括基底和基底一侧设置的折射膜层构成，所述折射膜层由多层交替层叠的第一折射膜层和第二折叠率膜层构成。
32.所述折射膜层的层数为两侧，层叠顺序为：第一折射膜层
→
第二折射膜层
→
第一折射膜层，首层第一折射膜层的厚度为80-120nm，尾层第一折射膜层的厚度为1-40nm，第二折射膜层的厚度为10-50nm。
33.所述基底的厚度为0.006mm-20mm，基底为三醋酸纤维素(tac)构成的卷材。
34.所述第一折射膜层的550nm处折射率n1满足：2.0≤n1≤3.2，第一折射膜层的材料为二氧化钛(tio2)或五氧化二铌(nb2o5)。
35.所述第二折射膜层550nm处折射率n2满足：0＜n2≤1.56，第二折射膜层的材料为二氧化硅(sio2)或氟化镁(mgf2)。
36.所述线栅层中的光栅结构包括多个金属栅线，所述金属栅线沿第一方向延伸，多个所述金属栅线沿第二方向周期性排列，且第一方向与第二方向垂直。
37.所述金属栅线的周期长度为50nm-150nm，金属栅线的宽度为30nm-130nm，金属栅线的高度为100nm-200nm。
38.所述金属栅线的材料为铝合金或铝元素。
39.所述金属栅线为铝膜层或铝合金膜层。
40.实施例3：一种光栅型反射式广角增亮膜，其由光学膜层和线栅层按顺序堆叠而成，所述线栅层位于最外层，所述光学膜层包括基底和基底一侧设置的折射膜层构成，所述折射膜层由多层交替层叠的第一折射膜层和第二折叠率膜层构成。
41.所述折射膜层的层数为两侧，层叠顺序为：第一折射膜层
→
第二折射膜层，第一折射膜层的厚度为100-200nm，第二折射膜层的厚度为100-200nm。
42.所述基底的厚度为0.006mm-20mm，基底为三醋酸纤维素(tac)构成的卷材。
43.所述第一折射膜层的550nm处折射率n1满足：2.0≤n1≤3.2，第一折射膜层的材料为二氧化钛(tio2)或五氧化二铌(nb2o5)，膜。
44.所述第二折射膜层550nm处折射率n2满足：0＜n2≤1.56，第二折射膜层的材料为二氧化硅(sio2)或氟化镁(mgf2)。
45.所述线栅层中的光栅结构包括多个金属栅线，所述金属栅线沿第一方向延伸，多个所述金属栅线沿第二方向周期性排列，且第一方向与第二方向垂直。
46.所述金属栅线的周期长度为50nm-150nm，金属栅线的宽度为30nm-130nm，金属栅线的高度为100nm-200nm。
47.所述金属栅线的材料为铝合金或铝元素。
48.所述金属栅线为铝膜层或铝合金膜层。
49.实施例4：一种光栅型反射式广角增亮膜的制备方法，具体包括以下步骤：s1：取用基底，并在基底上卷对卷磁控溅射折射膜层；s2：在折射膜层上卷对卷涂布光刻胶；光刻胶的厚度为100-300nm；s3：采用卷对卷纳米压印技术将具有纳米光栅图形的压印模板压入压印胶，转移纳米图形；s4：将压印模板和具有折射膜层的基底分离，压印胶形成与压印模板结构互补的纳米光栅图形，即得到一维纳米光栅结构的压印胶层；并将压印残胶层采用氧反应离子刻蚀技术去除；s5：随后采用卷对卷蒸镀方法在具有折射膜层的基底上有纳米光栅图形的一面沉积金属或合金，在压印胶层的上面形成上层金属或合金纳米光栅层，在具有折射膜层的基底的上面形成下层金属或合金纳米光栅层；s6：将压印胶层采用氧等离子去胶技术去除的同时上层金属或合金纳米光栅层也被去除，具有折射膜层的基底上仅剩下层金属或合金纳米光栅层，得到单层纳米金属铝或铝合金光栅。
50.实施例5：一种光栅型反射式广角增亮膜，本实施例在实施例1-3的基础上做出以下改进：所述光栅型反射式广角增亮膜还包括位于线栅层外侧的保护层，所述保护层的材料为聚合物材料：聚乙烯醇或聚乙烯或聚丙烯、无机材料：氧化铝或氧化锌或氧化镁、金属材料：铝或铜或镍中的任意一种。
51.所述保护层的制备方法为：溶液法：将保护层材料溶解在有机溶剂或水中，涂覆在需要保护的表面上，然后通过干燥等方式将溶液中的溶剂蒸发掉，形成保护层；
电镀法：将需要保护的表面作为阳极，将保护层材料溶解在电解液中，作为阴极，施加电流，使保护层材料在阳极表面电化学沉积，形成保护层；气相沉积法：将保护层材料加热至升华温度，使其升华成气态，然后通过化学反应或物理吸附的方式将其沉积在需要保护的表面上，形成保护层；喷涂法：将保护层材料制成液态或粉末状，通过喷枪将其喷涂在需要保护的表面上，形成保护层；中的任意一种。
52.采用上述栅型反射式广角增亮膜及其制备方法时，可显著提高整体透射率，具有高透射率，偏光性能涵盖可见光到红外波长领域，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；还有其重复性较好，尺寸可控，且保证性能的基础上利用卷对卷磁控溅射、卷对卷浸没式全息光刻/纳米压印工艺步骤较优，也可大面积制备，从而降低量产成本。
53.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：
1.一种光栅型反射式广角增亮膜，其特征在于，其由光学膜层和线栅层按顺序堆叠而成，所述线栅层位于最外层，所述光学膜层包括基底和基底一侧设置的折射膜层构成，所述折射膜层由多层交替层叠的第一折射膜层和第二折叠率膜层构成。2.根据权利要求1所述的光栅型反射式广角增亮膜，其特征在于，所述折射膜层的层叠顺序为（第一折射膜层
→
第二折射膜层）^n或（第一折射膜层
→
第二折射膜层
→
第一折射膜层）^n；其中n为层数，n=1，2，3，
……
。3.根据权利要求1所述的一种光栅型反射式广角增亮膜，其特征在于，所述基底的厚度为0.006mm-20mm，基底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)中的一种或多种组成的混合物构成的卷材。4.根据权利要求1所述的光栅型反射式广角增亮膜，其特征在于，所述第一折射膜层的550nm处折射率n1满足：2.0≤n1≤3.2，第一折射膜层的材料为二氧化钛、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。5.根据权利要求1所述的光栅型反射式广角增亮膜，其特征在于，所述第二折射膜层550nm处折射率n2满足：0＜n2≤1.56，第二折射膜层的材料为二氧化硅、氧化铝、一氧化硅、氟化镁至少一种或多种组合。6.根据权利要求1所述的光栅型反射式广角增亮膜，其特征在于，所述线栅层中的光栅结构包括多个金属栅线，所述金属栅线沿第一方向延伸，多个所述金属栅线沿第二方向周期性排列，且第一方向与第二方向垂直。7.根据权利要求6所述的光栅型反射式广角增亮膜，其特征在于，所述金属栅线的周期长度为50nm-250nm，金属栅线的宽度为30nm-130nm，金属栅线的高度为100nm-2000nm。8.根据权利要求7所述的光栅型反射式广角增亮膜，其特征在于，所述金属栅线的材料为金、银、铜、镍、铬、钛或铝元素中的单一金属或者合金。9.根据权利要求8所述的光栅型反射式广角增亮膜，其特征在于，所述金属栅线为金膜层、金合金膜层、银膜层、银合金膜层、铜膜层、铜合金膜层、镍膜层、镍合金膜层、铬膜层、铬合金膜层、钛膜层、钛合金膜层、铝膜层或铝合金膜层中的任意一种。10.一种光栅型反射式广角增亮膜的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤一、取用基底，并在基底上卷对卷磁控溅射折射膜层；步骤二、在折射膜层上卷对卷涂布光刻胶；光刻胶的厚度为100-300nm；步骤三、采用卷对卷纳米压印技术将具有纳米光栅图形的压印模板压入压印胶，转移纳米图形；步骤四、将压印模板和具有折射膜层的基底分离，压印胶形成与压印模板结构互补的纳米光栅图形，即得到一维纳米光栅结构的压印胶层；并将压印残胶层采用氧反应离子刻蚀技术去除；步骤五、随后采用卷对卷蒸镀方法在具有折射膜层的基底上有纳米光栅图形的一面沉积金属或合金，在压印胶层的上面形成上层金属或合金纳米光栅层，在具有折射膜层的基底的上面形成下层金属或合金纳米光栅层；步骤六、将压印胶层采用氧等离子去胶技术去除的同时上层金属或合金纳米光栅层也被去除，具有折射膜层的基底上仅剩下层金属或合金纳米光栅层，得到单层纳米金属铝或
铝合金光栅。

技术总结
本发明公开了一种光栅型反射式广角增亮膜及其制备方法，涉及增亮膜技术领域；该膜其由光学膜层和线栅层按顺序堆叠而成，所述线栅层位于最外层，所述光学膜层包括基底和基底一侧设置的折射膜层构成，所述折射膜层由多层交替层叠的第一折射膜层和第二折叠率膜层构成；该方法包括取用基底，并在基底上卷对卷磁控溅射折射膜层，在折射膜层上卷对卷涂布光刻胶，采用卷对卷纳米压印技术将具有纳米光栅图形的压印模板压入压印胶，转移纳米图形，将压印模板和具有折射膜层的基底分离。本发明通过设置高TM透过率、高TE反射率亚波长光栅等效为介质膜，随后结合其他多层光学膜层进行膜层结构设计出AR膜的形式，可显著提高整体透射率。可显著提高整体透射率。可显著提高整体透射率。


技术研发人员：金闯 李贵鹏 朱晓龙 蒋晓明
受保护的技术使用者：江苏斯迪克新材料科技股份有限公司
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/9/14