本發(fā)明涉及光學(xué)工程，具體涉及一種各向異性散射片的制備方法。

背景技術(shù)：

1、光學(xué)散射器件在光束整形、背光照明以及光電顯示領(lǐng)域具有重要的作用，例如散射片被廣泛應(yīng)用在大尺寸液晶顯示屏中，為顯示屏提供高均勻度且散射角大的背光源。其中特別的是，在不同方向上具有不同散射角度的各向異性散射片在裸眼三維顯示領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，在此領(lǐng)域，科研人員能夠利用此類散射片的各向異性特性，在水平方向上模擬出逼近真實(shí)物體的光場。

2、現(xiàn)有技術(shù)記載了多種各向異性散射片的制作方法。

3、公開號(hào)為cn1831569a的專利申請描述了一種通過拉伸法制備各向異性散射片的方法，該方法將具有不同熔點(diǎn)的透明樹脂材料進(jìn)行均勻混合，其中結(jié)晶性樹脂作為連續(xù)相，非結(jié)晶性樹脂作為分散相。隨后，將組合物進(jìn)行擠壓，并在擠壓方向上進(jìn)行大力拉伸，由此得到的樹脂片內(nèi)部含有各向異性形狀且折射率與基質(zhì)不同的均勻分散的微米級(jí)顆粒。

4、公開號(hào)為cn103488035a的專利申請記載了一種通過全息曝光法來制備各向異性散射片的方法，該方法利用全息干涉曝光技術(shù)制備各向異性散射片，其中物光光路上放置了柱透鏡，而參考光路則為平面光，全息干板用于記錄干涉圖樣，這種方法通過移動(dòng)全息干板的位置和旋轉(zhuǎn)全息干板的方向，可以記錄下兩個(gè)方向的柱透鏡陣列全息圖。

5、此外，還有研究者利用光聚合誘導(dǎo)相分離法來制備聚合物分散液晶散射片，該方法利用原有的各向異性散射片所產(chǎn)生的細(xì)條紋狀的光強(qiáng)分布來聚合材料，從而復(fù)制出具有相似功能的散射片。

6、然而，上述通過拉伸法制備各向異性散射片的方法需要重型機(jī)械以及200℃的高溫環(huán)境，制備難度較高。全息曝光法需要使用相干性好的激光器和超低環(huán)境擾動(dòng)條件，制備條件要求較高。而光聚合誘導(dǎo)相分離法需要以現(xiàn)有的各向異性散射片作為模板進(jìn)行復(fù)制，只能復(fù)制現(xiàn)有的各向異性散射片的特性，難以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制。

7、因此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，亟需提供一種新的各向異性散射片制備方法，以簡化制備條件、降低制備難度并實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、(一)要解決的技術(shù)問題

2、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的各向異性散射片的制備方法的制備難度高、制備條件要求高以及難以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制的問題，本發(fā)明提供一種各向異性散射片的制備方法。

3、(二)技術(shù)方案

4、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

5、一種各向異性散射片的制備方法，包括如下步驟：

6、s1：制備帶有指定幾何形狀陣列圖案的掩模版；

7、s2：制備液晶盒；

8、s3：將液晶和預(yù)聚物混合，得到混合物，將混合物裝入液晶盒中，得到液晶盒樣品；

9、s4：將液晶盒樣品以及掩模版放置在各向異性散射片制備裝置中，各向異性散射片制備裝置包括依次設(shè)置的光源、擴(kuò)束準(zhǔn)直組件以及溫度調(diào)節(jié)組件，液晶盒樣品放置在溫度調(diào)節(jié)組件上，掩模版位于液晶盒樣品與擴(kuò)束準(zhǔn)直組件之間，光源發(fā)出的光線經(jīng)過擴(kuò)束準(zhǔn)直組件形成平行光，平行光穿過掩模版的透光區(qū)打到液晶盒樣品上進(jìn)行曝光，使對(duì)應(yīng)區(qū)域的預(yù)聚物發(fā)生光聚合，進(jìn)而與液晶相分離，得到各向異性散射片。

10、如上所述的各向異性散射片的制備方法，優(yōu)選地，步驟s1中，掩模版上的指定幾何形狀陣列圖案為矩形陣列圖案、六邊形陣列圖案、梯形陣列圖案或者三角形陣列圖案；

11、所述指定幾何形狀陣列圖案包括多個(gè)幾何形狀，所述幾何形狀為矩形、六邊形、梯形或者三角形；

12、所述幾何形狀具有指定的分布方式和指定大小。

13、如上所述的各向異性散射片的制備方法，優(yōu)選地，掩模版上的指定幾何形狀陣列圖案為矩形陣列圖案，所述幾何形狀為矩形，所述矩形在水平方向的長度l、所述矩形在垂直方向的寬度w、相鄰矩形在水平方向上的間距gx以及相鄰矩形在垂直方向上的間距gy的取值范圍為1-50μm。

14、如上所述的各向異性散射片的制備方法，優(yōu)選地，步驟s1中，假設(shè)平行光束入射指定的各向異性散射片后產(chǎn)生矩形散射斑，所述矩形散射斑在水平方向的長度為a，在垂直方向的寬度為b；

15、掩模版上的矩形陣列圖案中，多個(gè)矩形在水平方向的平均長度為l’，多個(gè)矩形在垂直方向的平均寬度為w’，l’與w’需要滿足如下關(guān)系：

16、l′/w′＝b/a。

17、如上所述的各向異性散射片的制備方法，優(yōu)選地，步驟s2中，將經(jīng)過清洗的透明基板組裝成液晶盒；

18、所述透明基板為玻璃基板或者塑料基板，所述透明基板上還設(shè)置導(dǎo)電層。

19、如上所述的各向異性散射片的制備方法，優(yōu)選地，步驟s3中，液晶在混合物中的質(zhì)量占比為20％-80％，液晶為向列相液晶，包括e7液晶、5cb液晶以及8cb液晶；預(yù)聚物包括光固化樹脂單體以及光引發(fā)劑，光固化樹脂單體在預(yù)聚物中的質(zhì)量占比為20％-80％，光引發(fā)劑在預(yù)聚物中的質(zhì)量占比為0.01％-10％。

20、如上所述的各向異性散射片的制備方法，優(yōu)選地，步驟s3中，光固化樹脂單體為不飽和聚酯、環(huán)氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酯、純丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂或者有機(jī)硅低聚物；光引發(fā)劑為苯偶姻醚類光引發(fā)劑、二苯甲酮類光引發(fā)劑或者苯乙酮類光引發(fā)劑。

21、如上所述的各向異性散射片的制備方法，優(yōu)選地，步驟s3中，預(yù)聚物中還包括活性稀釋劑，活性稀釋劑為丙烯酸酯類活性稀釋劑、乙烯基類活性稀釋劑、乙烯基醚類活性稀釋劑或者環(huán)氧類活性稀釋劑，其在預(yù)聚物中的質(zhì)量占比為1％-20％。

22、如上所述的各向異性散射片的制備方法，優(yōu)選地，步驟s4中，溫度調(diào)節(jié)組件將液晶盒樣品調(diào)節(jié)至20℃-80℃，曝光的光強(qiáng)為1mw/cm2-100mw/cm2，曝光的時(shí)間為5min-30min。

23、如上所述的各向異性散射片的制備方法，優(yōu)選地，步驟s4中，光源為紫外光源，所述紫外光源為汞燈或者紫外發(fā)光二極管。

24、(三)有益效果

25、本發(fā)明的制備方法通過制備帶有指定幾何形狀陣列圖案的掩模版，使光源發(fā)出的光線穿過掩模版的透光區(qū)打到液晶盒樣品上進(jìn)行圖案化曝光，進(jìn)而使液晶盒樣品中對(duì)應(yīng)區(qū)域的預(yù)聚物光聚合并與液晶相分離，得到具有預(yù)期結(jié)構(gòu)的各向異性散射片。

26、本發(fā)明的制備方法簡單易行，無需昂貴的設(shè)備和材料，并且對(duì)制備環(huán)境的要求相對(duì)較低，能夠降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。本發(fā)明還能夠?qū)崿F(xiàn)各向異性散射片的定制化生產(chǎn)，可以通過調(diào)整掩模版上的圖案尺寸和比例，根據(jù)需要靈活地定制各向異性散射片的散射斑的長寬比，滿足不同應(yīng)用場景的需求。

27、本發(fā)明的制備方法能夠通過精確控制掩模版的設(shè)計(jì)和曝光過程，確保制備得到的各向異性散射片的散射斑的光強(qiáng)分布均勻，提供更好的視覺效果。另外，本發(fā)明制備得到的各向異性散射片中還具有液晶，可以利用液晶的電場響應(yīng)特性實(shí)現(xiàn)對(duì)各向異性散射片的散射程度的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，以使散射片能夠適應(yīng)不同的光照環(huán)境和用戶需求。

技術(shù)特征：

1.一種各向異性散射片的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的各向異性散射片的制備方法，其特征在于，步驟s1中，掩模版(2)上的指定幾何形狀陣列圖案為矩形陣列圖案、六邊形陣列圖案、梯形陣列圖案或者三角形陣列圖案；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的各向異性散射片的制備方法，其特征在于，掩模版(2)上的指定幾何形狀陣列圖案為矩形陣列圖案，所述幾何形狀為矩形，所述矩形在水平方向的長度l、所述矩形在垂直方向的寬度w、相鄰矩形在水平方向上的間距gx以及相鄰矩形在垂直方向上的間距gy的取值范圍為1-50μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的各向異性散射片的制備方法，其特征在于，步驟s1中，假設(shè)平行光束入射指定的各向異性散射片后產(chǎn)生矩形散射斑，所述矩形散射斑在水平方向的長度為a，在垂直方向的寬度為b；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的各向異性散射片的制備方法，其特征在于，步驟s2中，將經(jīng)過清洗的透明基板(31)組裝成液晶盒；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的各向異性散射片的制備方法，其特征在于，步驟s3中，液晶在混合物中的質(zhì)量占比為20％-80％，液晶為向列相液晶，包括e7液晶、5cb液晶以及8cb液晶；預(yù)聚物包括光固化樹脂單體以及光引發(fā)劑，光固化樹脂單體在預(yù)聚物中的質(zhì)量占比為20％-80％，光引發(fā)劑在預(yù)聚物中的質(zhì)量占比為0.01％-10％。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的各向異性散射片的制備方法，其特征在于，步驟s3中，光固化樹脂單體為不飽和聚酯、環(huán)氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酯、純丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂或者有機(jī)硅低聚物；光引發(fā)劑為苯偶姻醚類光引發(fā)劑、二苯甲酮類光引發(fā)劑或者苯乙酮類光引發(fā)劑。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的各向異性散射片的制備方法，其特征在于，步驟s3中，預(yù)聚物中還包括活性稀釋劑，活性稀釋劑為丙烯酸酯類活性稀釋劑、乙烯基類活性稀釋劑、乙烯基醚類活性稀釋劑或者環(huán)氧類活性稀釋劑，其在預(yù)聚物中的質(zhì)量占比為1％-20％。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的各向異性散射片的制備方法，其特征在于，步驟s4中，曝光處理過程中溫度調(diào)節(jié)組件(4)將液晶盒樣品(3)調(diào)節(jié)至20℃-80℃，曝光的光強(qiáng)為1mw/cm2-100mw/cm2，曝光的時(shí)間為5min-30min。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的各向異性散射片的制備方法，其特征在于，步驟s4中，光源(1)為紫外光源，所述紫外光源為汞燈或者紫外發(fā)光二極管。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于光學(xué)領(lǐng)域，涉及一種各向異性散射片的制備方法，包括如下步驟：S1：制備掩模版。S2：制備液晶盒。S3：液晶和預(yù)聚物混合后裝入液晶盒得到液晶盒樣品。S4：液晶盒樣品放置在溫度調(diào)節(jié)組件上，掩模版位于液晶盒樣品與擴(kuò)束準(zhǔn)直組件之間，光源發(fā)出的光線經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直組件形成平行光并穿過掩模版的透光區(qū)，打到液晶盒樣品上，對(duì)應(yīng)區(qū)域的預(yù)聚物光聚合并與液晶相分離，得到各向異性散射片。本發(fā)明的制備方法簡單易行，對(duì)制備環(huán)境的要求相對(duì)較低，并且能夠根據(jù)不同需求定制帶有指定幾何形狀陣列圖案的掩模版，通過曝光使預(yù)聚物聚合，得到對(duì)應(yīng)的各向異性散射片，滿足不同應(yīng)用場景的需求。

技術(shù)研發(fā)人員：劉言軍,蔡文鋒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南方科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2