CN101241194A - 一种用于光散射膜的组合物及包括其的光散射膜 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于光散射膜的组合物，由下列成分组成：树脂材料，用于形成透明的膜，并作为容纳纳米功能材料的基体；纳米功能材料，优选包括纳米硅基氧化物、纳米金属氧化物、纳米钡的化合物及各种混合物的组，粒径小于100nm，用量为树脂材料重量的35－160％；以及对比度调节材料，其选自由深色纳米无机颜料、有机颜料和染料构成的组，粒径小于100纳米，用量为树脂材料重量的1－10％。本发明还提供包括所述组合物的光成像膜，该膜的厚度在10－80μm之间，可以是一层或多层结构，优选2至4层。

Description

一种用于光散射膜的组合物及包括其的光散射膜

技术领域

本发明涉及光学材料领域，更具体地涉及一种用于显示终端的光散射膜。

背景技术

大屏幕背投显示技术正在迅速扩展，应用领域主要包括：学术交流、远程教育、工业、交通、铁路、航运、航空、公安的监控和指挥、影视放映、实况转播、广告、科技、文化信息发布和接收，各种大小型军事演习模拟现场训练等。大屏幕、屏幕拼接墙及超大背投显示屏幕具有很大的应用空间。投影屏幕分为正投式显示屏幕和背投式显示屏幕。正投式显示屏幕(简称正投屏幕)是观众和投影机处于同侧的屏幕，其利用屏幕表面的散射物质将光线向四周散射。正投屏幕亮度低，对比度小，且易受环境光线的影响，只适合在黑暗的室内观看，而且由于观众和投影机处于屏幕的同侧，如果有人在屏幕前面进行讲解的话，将妨碍投影效果。

背投影屏幕分为光学结构型背投影屏幕和散射型背投影屏幕两大类。光学型背投影屏幕又称为专业型背投影屏幕或微结构光学型背投影屏幕。光学型背投影屏幕指的是利用微细光学结构来完成光能分布、实现屏幕功能的这一类屏幕。而散射型背投影屏幕指的是利用微细粒子对光的散射作用来完成光能分布、实现屏幕功能的这一类屏幕。光学型背投影屏幕通常包括：菲涅尔透镜、柱面镜、黑条纹(光散射层)。菲涅尔透镜是所有光学型背投幕都有的单元，其作用是将投影光变成平行光。柱面镜完成投影光在水平方向和垂直方向上的光能分布。黑条纹(光散射层)提高屏幕显示的对比度。从理论上讲，投影光能在通过光学型背投影屏幕时，光能的损失仅仅是投影光能在入射面的反射，这就是光学型背投影屏幕能够提高增益的根本原因。

对于散射型背投影屏幕，光线通过和绕过粒子时，粒子对光线的折射和绕射造成光线的散射。散射幕表面没有微细光学结构，通过光散射膜中的粒子散射能力来完成对光能的分布。一般认为，随着散射粒子体积的减小和浓度的增加，散射能力增强，投影光能分布更加均匀。但更多的光线发生后向散射，被多次折射后返回了入射表面，当散射粒子的体积减小、浓度增加到一定程度时，投影光被全部挡回入射面，这时的屏幕就完全丧失背投影屏幕功能了。从以上的分析可知，散射型屏幕中的散射粒子对光线在2π立体空间内均等散射，因此在有效区间内的光能分布减弱，在相同视角内，屏幕增益降低；另外，由于投影光进入散射屏幕的主方向不一致，造成屏幕中间亮、边缘暗，形成中心亮斑(太阳效应)。因此，人们倾向性地认为这些粒子材料的粒径不能过小，优选在80纳米以上。另外现有技术中对这些所谓纳米材料的添加量很有限，通常小于成膜树脂重量的20％，请参见CN1641478A。

近年来，为了解决传统的结构屏幕(例如菲涅耳透镜幕)存在的技术复杂和高成本问题，尤其为了克服因此造成的对成像装置大尺寸化的限制，人们越来越多地将超细粉体乃至纳米颗粒材料运用于光学成像装置的制造。例如，披露于US52,378,252、CN 1428649A、和CN 1428649A中的微珠型屏幕，包括透光基板、涂布在基板上的树脂膜、以及散布在该膜中的多个折光小球体。该折光小球体可以是玻璃小球体、天然树脂小球体或合成树脂(例如聚甲基丙烯酸甲酯)小球体，小球体的直径因屏幕本身的大小而异，一般在3μm至若干mm范围之间。

披露于公开号为CN1641478A的中国专利申请中的光成像功能膜(光散射膜)，由重量比65-98％的主体材料、1-20％的纳米微粒和1-30％的助剂制成，所述主体材料包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺和聚氨酯，纳米微粒为TiO2、TiO2/SiO2、氧化铁、云母、TiO2/云母、铝银粉等。公开号为CN1392163A的中国专利申请披露了一种纳米型投影显示屏材料，其中纳米粉体的含量在10％以下。但是，这些屏幕皆不能做到对比度、亮度和清晰度的良好统一或者平衡，在显示效果上尚不及菲涅耳透镜型屏幕。

由于现有的背投屏幕存在着上述诸如亮度、视角、清晰度以及价格方面的诸多缺陷，现在的家用背投正在被液晶电视所替代。但是，在诸多的要求大尺寸化屏幕的领域，例如学术交流、学校教学、公共信息发布、户外广告等，是液晶技术所不能替代的。因为，随着尺寸的增大，液晶屏的造价将猛烈提升。因此，仍然需要对背投屏幕显示技术进行改进，尤其是需要探索适于大尺寸化背投屏幕的生产技术。并且需要一种新的用于背投屏幕的光散射膜以及制造该光散射膜的组合物。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于光散射膜的组合物，以及用于制造背投屏幕的光散射膜，以促进包括该光散射膜的背投屏幕在亮度、对比度和清晰度之间的平衡。

本发明提供的用于光散射膜的组合物由下列成分构成：树脂材料，用于形成膜，并作为容纳纳米功能材料的基体；纳米功能材料，粒径小于100nm，用量为树脂材料重量的35-150％；以及对比度调节材料，其选自由深色纳米无机颜料或有机颜料或染料构成的组，粒径小于100纳米，用量为树脂材料重量的1-10％。

在本发明提供的用于光散射膜的组合物中，所述纳米功能材料的用量为所述树脂材料重量的35-100％，进一步优选60-90％。

在本发明提供的用于光散射膜的组合物中，所述纳米功能材料选自由纳米硅基氧化物、纳米氧化铝、纳米氧化锆、纳米氧化镧、纳米氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铈、纳米氧化钨、纳米氧化钽、纳米钡化合物、纳米氧化钇或其混合物构成的组。其粒径为20-80nm，优选20-60nm，更优选20-40nm。

在本发明提供的用于光散射膜的组合物中，所述对比度调节材料选自由氧化镍、铬黑、铁黑、钴黑、石墨、碳黑、黑色云母铁矿、苯胺黑、蒽醌黑、普鲁士蓝、群青蓝、钴蓝、酞菁、铜酞菁和阴丹酮构成的组。优选为纳米无机颜料，优选碳黑，粒径小于60纳米，优选小于40纳米。

在根据本发明的组合物的一个具体实施方式中，所述纳米功能材料尤其包括硅基氧化物，所述纳米硅基氧化物的比表面积大于700m2/g，用量为树脂材料重量的5-35％。

在本发明提供的用于光散射膜的组合物中，所述纳米功能材料包括钡的化合物，其选自由氧化钡、磷酸钡、碳酸钡、硫酸钡、硬脂酸钡或其混合物构成的组。

在根据本发明的组合物的一个具体实施方式中，所述纳米功能材料由纳米硅基氧化物和钡的化合物组成。

在根据本发明的组合物的另一个具体实施方式中，所述用于光散射膜的组合物由下列组成：可固化油墨，用于形成膜，并作为容纳纳米功能材料的基体，所述可固化油墨为光固化油墨或热固化油墨；纳米功能材料，粒径小于100nm，用量为树脂材料重量的35-150％；以及对比度调节材料，其为深色纳米无机颜料或有机颜料或染料，粒径小于80纳米，用量为树脂材料重量的1-10％。

在一优选的具体实施方式中，所述纳米功能材料由纳米硅基氧化物和纳米钡化合物构成，所述硅基氧化物的粒径为20-80nm，优选为20-60nm，更优选20-40nm，用量为树脂材料重量的5-35％，优选10-30％；所述钡化合物的粒径在80纳米以下，其与所述纳米硅基氧化物的用量之和为所述树脂材料重量的35-150％。其中，所述对比度调节材料为碳黑，粒径为20-60nm。

本发明的另一方面是提供一种光散射膜，其由上述根据本发明的组合物制成。该光散射膜可以包括2至5层涂层，优选2至3层，其总厚度为10-80μm。

在上述多层结构的光散射膜中，各种纳米材料可以分布在不同的层中。也可以分布在同一个层中。其中，至少一种纳米材料可以在各层中呈梯度分布。

在根据本发明的光散射膜的一个具体实施方式中，所述纳米硅基氧化物在各层中的浓度从所述膜的一侧向另一侧依次递增。

在根据本发明的光散射膜的一个具体实施方式中，所述纳米硅基氧化物在各层中的浓度从所述膜的一侧向另一侧依次递减。

在根据本发明的光散射膜的一个具体实施方式中，所述对比度调节材料在各层中的浓度是相同的。

根据本发明的光散射膜可以设置在透明支持体上。例如设置在硅酸盐玻璃或有机玻璃，或柔性聚酯膜上。

本发明的另一方面是提供所述光散射膜的制造方法，其中，每一个所述涂层的制备包括以下步骤：(a)将所述组合物均匀涂布在一载体上；以及(b)固化步骤(a)中得到的涂层。其中，所述涂布是通过喷涂或丝网印刷进行。

本发明的又一方面是提供一种可转移光散射膜，包括根据本发明的光散射膜和设置在所述光散射膜至少一个表面的保护层，所述可转移光散射膜用于在除去所述保护层后被附加在一透明支撑体上，以作为一背投屏幕。其中在所述光散射膜和保护层之间设置不干胶。由于本发明使用100纳米以下的功能材料作为散光材料以及独特的配方，使得纳米颗粒能在透明树脂中均匀分散，且能大量添加。因此需要很小厚度的膜即能实现很好的光学效果，使所提供的纳米型背投屏幕具有高清晰度、高对比度、色彩自然柔和的优良效果。其对比度达到800∶1，增益为0.5-4，色彩自然柔和不刺眼，故为一种有益于人体的投影屏幕。此外，根据本发明制得的屏幕还具有很好的机械稳定性。此外，通过本发明的光散射膜及其制备方法可以方便地制造大尺寸背投屏幕。

具体实施方式

本发明的发明人在研究中意外地发现，采用粒径小于现有技术纳米功能材料(即粒径在100纳米以下、尤其在80纳米以下的纳米材料)，并且增大纳米微粒的加入量，可以得到分散均匀的组合物，并且利用该组合物可以得到包含高比例纳米功能材料的光散射膜，而且这种光散射膜具有优异的光学效果，在诸如亮度、视角、清晰度以及成本方面可以达到很好的平衡。

在本发明的第一方面，提供一种用于显示装置的组合物，其由下列成分组成：树脂材料，用于形成透明的膜，并作为容纳纳米功能材料的基体；纳米功能材料，粒径小于100nm，用量为树脂材料重量的35-150％，优选35-100％，再优选30-100％，进一步优选60-90％；以及对比度调节材料，其选自由深色纳米无机颜料和有机颜料或染料构成的组，粒径小于100纳米，用量为树脂材料重量的1-10％。

根据本发明的组合物，其中，该纳米功能材料选自由纳米硅基氧化物、纳米氧化铝、纳米氧化锆、纳米氧化镧、纳米氧化锌、纳米氧化钛、纳米氧化铈、纳米氧化钨、纳米氧化钽、纳米钡化合物(其选自由氧化钡、磷酸钡、碳酸钡、硫酸钡、硬脂酸钡或其混合物构成的组)、纳米氧化钇或其混合物构成的组。这些氧化物在组合物中起着不同的作用，例如，氧化钛和氧化锆可以针对性地调整所制造的光散射膜的折射率。特别是添加剂TiO₂也可以用于阻挡紫外线，氧化钛和氧化锆可以调节纳米粉末的化学稳定性，氧化钽和氧化钨可以精细地调节折射率，氧化镧和钡化合物具有阻挡辐射的功能，不仅可以用来调节透光性，还可以防止此外线对光散射膜的破坏。这些纳米功能材料的粒径优选为20-80nm，优选20-60nm，更优选20-40nm。

在本发明的该第一方面中，对比度调节材料为纳米无机颜料或有机颜料或染料，其选自由氧化镍、铬黑、铁黑、钴黑、石墨、碳黑、黑色云母铁矿、苯胺黑、蒽醌黑、普鲁士蓝、群青蓝、钴蓝、酞菁、铜酞菁和阴丹酮构成的组，优选为纳米无机颜料，如氧化镍、铬黑、铁黑、钴黑、石墨、碳黑、黑色云母铁矿，最优选碳黑，其粒径优选小于60纳米，最优选小于40纳米。

对适用于本发明的树脂材料没有严格限制。一般说来，只要能够在不太苛刻的条件下在一支持体上形成透明膜的树脂皆是适用的。其包括热固化树脂和光固化树脂，优选光固化树脂。适用于热固化树脂的低聚物的例子包括但不限于聚烯烃类如聚乙烯、聚丙烯。聚氯乙烯、聚苯乙烯等；聚烯醇类如聚乙烯醇、聚丙烯醇等；聚丙烯酸酯类如(甲基)聚丙烯酸甲酯、(甲基)聚丙烯酸乙酯；聚酰胺类；聚亚酰胺类；硝基清漆和聚乙烯醇缩丁醛，其中优选聚乙烯醇缩丁醛。在这种情况下，优选加入常用量的引发剂，例如二苯甲酮、过硫酸铵、偶氮二异丁腈等等。另外，还需使用适量的溶剂或稀释剂，这些溶剂或稀释剂可以是烷烃如己烷、庚烷，环烷烃如环己烷，芳烃如苯、甲苯、乙苯，低级醇如乙醇、丙醇，低级羧酸酯如乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁酸乙酯或其混合物。

光固化树脂通常包括可聚合低聚物，可选包含适量稀释剂，包括活性稀释剂和非活性稀释剂以及适量引发剂。所谓活性稀释剂是指其在固化过程参与聚合，而非活性稀释剂是指在固化过程中不参加反应而仅起稀释作用。适用于本发明目的的光固化树脂的低聚物的例子包括但不限于：丙烯酸树脂或甲基丙烯酸树脂；不饱和聚酯，如二元醇(乙二醇、多缩乙二醇、丙二醇、多缩丙二醇，1，4-丁二醇)与不饱和二元羧酸的共聚物(马来羧酸、马来酸酐、富马酸中的至少一种)，在这种情况下，优选加入一些饱和羧酸如(间)邻苯二甲酸、丁二酸、己二酸、壬二酸作为柔性调节剂；环氧丙烯酸酯，如双酚A环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯、胺改性环氧丙烯酸酯、磷酸(酯)改性环氧丙烯酸酯、卤代环氧丙烯酸酯、长链脂肪酸改性环氧丙烯酸酯、硅氧烷改性环氧丙烯酸酯、环氧化油丙烯酸酯；聚氨酯丙烯酸酯，如异佛尔酮二异氰酸酯与聚乙二醇的低聚物、异佛尔酮二异氰酸酯与聚丙二醇的低聚物、1，4-二环己基甲烷二异氰酸酯与聚(1，4-丁二醇)的低聚物；聚酯丙烯酸酯，如丁二酸-乙二醇-丙烯酸酯共聚物，己二酸-丙二醇-甲基丙烯酸酯共聚物；聚醚丙烯酸酯，如多乙氧基化三羟甲基三丙烯酸酯；丙烯酸酯化聚丙烯酸树脂；环氧树脂，如双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂，聚醚二醇缩水甘油醚；光固化聚硅氧烷，如丙烯酸酯化聚硅氧烷，环氧官能化聚硅氧烷等。优选环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚胺酯丙烯酸酯、环氧化油丙烯酸酯、长链脂肪酸改性丙烯酸酯化树脂。

适用于本发明目的的光固化树脂的引发剂的例子包括但不限于：二苯甲酮、苯偶姻、苯偶酰衍生物(如α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮(DMPA)、二烷氧苯乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮(如2-甲基-1-[4-甲巯基苯基]-α-吗啉丙酮(MMMP)以及苯甲酰甲酸酯等。

适用于本发明目的的光固化树脂的活性稀释剂的例子包括但不限于：甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)、丙烯酸异冰片酯(BOA)、月桂酸甲基丙烯酸酯(LMA)、1，6-己二醇二丙烯酸酯、二/三缩丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、季戊四醇四丙烯酸酯(PET4A)等。

此外，本发明的发明人发现更便利的做法是使用已配制好的可固化油墨产品。油墨产品通常由颜料，低聚物、稀释剂、光引发剂助剂以及可选的助剂如流平剂、分散剂、消泡剂等组成。这些油墨产品在市场上很容易得到，也可以挑选适合各种基体材料的无色油墨。如北京英利科技有限公司生产的UV油墨、温州美尔诺化工有限公司的特黑系列(special black)以及Cobat公司的MOGULE和BLACK PEARLSE的两个牌号皆是适用的。当然，在选择这些油墨产品时，要考虑油墨中已有的颜料成分，例如，用于本发明目的的油墨中最好不含有黄色或红色染料，除非是出于美学原因而期望制造出特殊基色的显示屏幕。由于油墨通常用于印刷领域，现有技术中还没有在背投屏幕领域中使用油墨的报道。

除了上述树脂之外，也可以使用电子束固化树脂。在这种情况下，优选使用流动性较好的丙烯酸低聚物作为预聚物，例如环氧丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂、丙烯酸聚氨酯、氯化聚酯丙烯酸树脂等。为便利起见，也可以使用市场上可购得的配制好的电子束油墨。然而，由于设备造价的限制，在制造大尺寸如200cm×150cm的屏幕时，电子束固化树脂不是优选的。

在本发明的一个具体实施方式中，提供一种用于光散射膜的组合物，由下列成分组成：树脂材料，用于形成透明的膜，并作为容纳纳米功能材料的基体；纳米功能材料，粒径小于100nm，优选为20-80nm，更优选为20-60nm，最优选20-40nm，用量为树脂材料重量的35-150％；以及对比度调节材料，其选自由深色无机纳米颜料和有机颜料或染料构成的组，粒径小于100纳米，用量为树脂材料重量的1-10％。在本发明的一些实施例中，该纳米功能材料由纳米硅基氧化物和钡化合物构成，其中，硅基氧化物的用量为树脂材料重量的5-35％，优选10-30％；钡化合物的粒径在80纳米以下，其与所述纳米硅基氧化物的用量之和为所述树脂材料重量的35-150％

在本发明上下文中，术语“硅基氧化物”是指分子式为SiO_2-x，其中0＜x＜2的化合物。该氧化物因为未达到氧饱和而具有高的配位倾向，如果是纳米硅基氧化物，则又因为小粒径而具有高的比表面积，这两种因素相结合，使得纳米硅基氧化物获得很高的比表面能，很容易与树脂中的氧发生键合，因而能在树脂中均匀分散。与现有技术截然不同，用于本发明目的的纳米硅基氧化物可以以大比例添加，其用量可以在基于成膜树脂重量的5-35％的范围内变化。例如可以加到成膜树脂重量的20％、24％、28％、或者30％，在本发明的一个具体实施例中，硅基氧化物的用量为成膜树脂重量的35％，远高于现有技术中纳米颗粒(如二氧化硅或氧化钛、或氧化铝)的添加量，并获得了良好的效果。当然，作为优选，其添加量约为树脂材料重量的10-30％之间(还要加其它材料)。在本发明的一个具体实施方式中，该硅基氧化物被添加到树脂重量的10％。在本发明的另一个具体实施方式中，该硅基氧化物被添加到树脂重量的15％。在本发明另一个具体实施方式中，该硅基氧化物被添加到树脂重量的18％。当然，该硅基氧化物的添加量低于10％也是可以的。例如，在本发明另一个具体实施方式中，该硅基氧化物被添加到树脂重量的8％。到目前为止，现有技术中没有披露使用这种材料制造光学成像膜或光散射膜。

有利地，对纳米硅基氧化物的比表面积进行优选。本发明发现，高的比表面积，例如大于600m²/g、优选大于650m²/g、更优选大于700m²/g，对实现本发明的目的是有利的，用这样的组合物来本发明的用于光学成像的组合物以及光学膜，能得到很较好的亮度，并且更加有利于削弱甚至避免“太阳效应”。

在上述提供的组合物中，对比度调节材料为纳米无机颜料或有机颜料或染料，其选自由氧化镍、铬黑、铁黑、钴黑、石墨、碳黑、黑色云母铁矿、苯胺黑、蒽醌黑、普鲁士蓝、群青蓝、钴蓝、酞菁、铜酞菁和阴丹酮构成的组，优选纳米无机颜料，最优选碳黑，其粒径同样优选为20-80nm，更优选20-60nm，最优选20-40nm。

在上述提供的组合物中，钡化合物优选氧化钡、硫酸钡、碳酸钡、磷酸钡、硬脂酸钡或其混合物，粒径也优选为20-80nm，优选20-60nm，更优选20-40nm。

在上述提供的组合物中，所述树脂材料为可固化油墨树脂。

在本发明第一方面的另一个实施方式中，提供一种用于光散射膜的组合物，其由下列成分组成：UV光固化油墨，用于形成透明的膜，并作为容纳纳米功能材料的基体；纳米硅基氧化物，粒径为20-80nm，其用量为树脂材料重量的5-35％，以及无机钡盐，其粒径在80纳米以下，其与所述纳米硅基氧化物的用量之和为所述树脂材料重量的35-150％；对比度调节材料，其选自纳米无机颜料或有机颜料或染料，优选为深色纳米无机颜料，粒径小于80纳米，用量为树脂材料重量的1-10％。在该实施方式提供的组合物中，纳米硅基氧化物的粒径优选为20-60nm，更优选20-40nm，其用量优选为树脂材料重量的10-30％。

通过采用真正的纳米材料并采用砂磨分散，可以顺利地制备本发明第一方面的组合物。可以按照合适的比例将上述低聚物与适宜的溶剂或稀释剂、以及适量的引发剂混合，然后一次性加入需要量的各种纳米粉末，搅拌均匀。也可以将各种纳米粉末分别均匀分散在部分树脂中，然后将得到的各部分树脂混合物加到一起均匀搅拌。由此制得本发明的组合物。这种组合物在室温和/或闭光条件下是稳定的，允许长时间储存，例如可以储存数周或数月甚至一年以上。

在本发明的第二方面，提供一种光散射膜，其由根据本发明提供的组合物的涂层制得，其制备方法为通过将上述组合物涂布在一个支持体上而得到。该涂层可以是一层，也可以是多层，例如可以多达8层。从生产工艺的复杂性考虑，优选为2到4层。对于多层的情况，上述各种纳米功能材料和对比度调节材料(纳米无机颜料或有机颜料或染料及其组合)可以分布在不同的层中，例如，将仅含有纳米无机颜料或有机颜料或染料的涂层作为最靠近观众的第一层(最里层)和/或第二层，将含有上述其他纳米材料的涂层作为第三和/或第四层；将仅含有纳米硅基氧化物的涂层作为第五层和/或第六层(最外层)。也可以使纳米硅基氧化物和纳米无机颜料或有机染料和/或其他纳米材料、优选包括钡化合物以相应的比例分布于同一层中。在这种情况下，可以使各纳米材料以梯度分布的方式分散在各层中。即，每种材料在上述多层中依层的顺序递增或递减。根据本发明提供的膜的厚度在10μm至80μm范围内。因为由此形成的膜中富含上述添加材料，厚度大于80μm是不利的，其会导致透光性下降而影响亮度和清晰度。

有利地，当根据本发明的涂层被设置成多层时，分别考虑各种纳米粉末在各涂层组合物中的含量。例如，将纳米硅基氧化物和/或其他纳米功能材料从第一层开始逐步递增，将纳米颜料或染料从第一层开始递减。

在本发明的一个具体实施例中，所述涂层包括4层，其中，基于成膜树脂的重量，在第一层(最里层)包含5％的碳黑纳米粉末，在第二层包含3％，在第三层包含2％，在第四层不包含碳黑纳米粉末。在该实施例中，在第一层不包含纳米硅基氧化物，在第二层包含5％纳米硅基氧化物，在第三层包含13％纳米硅基氧化物，在第四层包含26％纳米硅基氧化物。在该实施例中，在第一层包含70％纳米磷酸钡，在第二层包含50％磷酸钡，在第三层包含35％磷酸钡，在第四层包含20％磷酸钡，在第五层不包含纳米磷酸钡。

在本发明的又一个具体实施例中，所述涂层包括3层，其中，基于成膜树脂的重量，在第一层(最里层)包含8％的碳黑纳米粉末，在第二层包含6％，在第三层包含2％。在该实施例中，在第一层包含22％的纳米硅基氧化物，在第二层包含18％，在第三层包含10％。在该实施例中，在第一层包含110％的纳米硫酸钡，在第二层包含100％，在第三层包含80％。另外，在该实施例中，在第一层包含6％的纳米氧化镧，10％的纳米氧化钛，在第二层包含12％的纳米氧化镧，12％的纳米氧化钛，在第三层包括8％的纳米氧化镧，18％的纳米氧化钛。

在本发明的又一个具体实施例中，所述涂层仅设1层，其中，基于成膜树脂的重量，包含10％的碳黑纳米粉末，10％的纳米硅基氧化物，60％的纳米硫酸钡，18％的纳米氧化锆，8％的纳米氧化钛。

根据本发明的第三方面，提供制备本发明第二方面所述光散射膜的方法。对于单层涂层膜或双层涂层膜可以通过滚涂、刮涂、喷涂或丝网印刷的方式将本发明第一方面的组合物涂布在事先准备好的支持体上，以制备本发明第二方面的光散射膜。对于两层涂层以上的膜，在制备涂层时，则采用喷涂法或丝网印刷法。因为采用这种方法不至于使最终膜的总厚度超过80μm。在每涂布一层涂料之后，必须经过一个固化步骤，然后再涂布下一层。

根据本发明提供的涂层的厚度可以在10μm至80μm的范围内调节。另外，各种纳米材料的含量可以根据设计的涂层的厚度作相应调节。如果涂层的总厚度设计得较大，则应相应减小纳米材料的添加比例，以保证亮度和清晰度。涂层的厚度可以根据要使用的膜的大小来调整。一般来说，对于大尺寸的膜，对清晰度要求不太高，可以将涂层的厚度设计得大些，这样对涂布工艺的要求要相对简单一些。

根据本发明的第四方面，提供一种背投屏幕，该屏幕包括透明支持体(或称为基板)和本发明第二方面提供的光散射膜。基板优选为透明度大于90度的玻璃或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氨基甲酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯之类透明材料，但并不限于此，只要其达到一定的透明度且与使用的透明树脂涂层相容，皆可以满足本发明的要求。例如，可以将上述膜制备在柔性支持体上，这样可以根据需要任意设计屏幕的形状(例如曲面)，以用于舞台设计、广告或其他特殊场合。这种柔性屏幕的一个优势是，易于拆除和拆除后的存放。在本发明的具体实施例中，所述基板为钢化玻璃。为减少透明底板对周围环境光的反射作用，优选对基板面向观众的一面进行亚光处理。

此外，作为本发明的第五方面，本发明还提供一种可转移的光散射膜(转移膜)，即将根据本发明的组合物涂覆在薄的透明支持体上，然后在该支持体的另一面设置一层不干胶，然后用一层保护纸封面，使用时将保护纸去除，而将支持体粘贴在一透明物体上，形成一简易背投屏幕。这样，该散射膜可以在不同地点多次使用。可替代地，可以将制备好的涂层从支持体上脱下，(可选地直接在涂层的一面施加一层不干胶)再用纸保护，使用时，去除保护纸，使用能够被溶剂溶解的粘合剂将该散射膜粘贴在透明基板(例如玻璃板)上。这样的转移膜很有用处。例如，当已有的背投屏幕部分损坏或者使用者处于其他原因希望更换，而又不想彻底更换造价昂贵的整个背投系统时，可以用本发明提供的这种可转移的光散射膜。这时，只要拆下屏幕(如果必要)，除去原有可转移的散射膜，而贴上新的可转移的散射膜。

实施例

以下通过提供几个组合物的配方：

具体实施例原材料的生产厂家及主要性能指标：

成膜材料：

聚乙烯醇缩丁醛(天津汇达化工有限公司)牌号：粘度：5-140秒

UV油墨：北京英利科技公司：丝印玻璃光油墨、丝印黑色玻璃油墨；

热敏油墨：北京英迈科技有限公司：无色透明丝印玻璃光油墨、无色透明丝印亚克力光油墨；黑色玻璃光油墨、黑色亚克力光油墨；

纳米氧化钛、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米氧化锆、纳米硅基氧化物：南京海泰纳米材料有限公司

纳米硫酸钡：上海跃江钛白化工制品有限公司

特黑：温州美尔诺化工有限公司B-56C

碳黑：福州巨力化工有限公司N330

实施例一

取一块长100cm、宽80cm透明度大于80％的亚克力板材，一面进行亚光处理，待用。取聚乙烯醇缩丁醛200g作为成膜树脂，分别添加纳米氧化钛(约20nm)20g、纳米硫酸钡(约20nm)60g、纳米氧化铝(约20nm)20g，添加碳黑15g，进行砂磨处理20-40分钟，经过100目的过滤网过滤后，待用(约20nm)。通过丝网印刷机在未经过亚光处理的一面印上一层上述配方的溶液，然后待完全干燥后，进行第二层的喷涂操作，如上操作重复5次，即印上5层，膜总厚度为约80微米，则可以达到增益为3，对比度为1000∶1，可视角大于160度，清晰度大于60线对的效果，此屏幕的特点可以达到高的对比度和清晰度，基本消除太阳效应，可视角达到近180度，色彩还原性好。

实施例二

取一块长120cm、宽100cm透明度大于80％的亚克力板材，一面进行亚光处理，清洗干净待用。取聚乙烯醇缩丁醛300g作为成膜树脂，分别添加纳米散光材料纳米氧化钛(约60nm)20g、纳米硅基氧化物(约60nm)50g、纳米氧化铝(约40nm)35g，添加碳黑(约60nm)10g进行砂磨分散处理，砂磨处理20-40分钟，经过100目的过滤网过滤后，待用。用纳米喷枪在未经过亚光处理的一面，均匀喷涂一层上述配方的溶液，然后待完全干燥后，进行第二层的喷涂操作，在经过干燥，膜总厚度为70±10微米，所得屏幕可以达到增益为3，对比度为800∶1，可视角大于160度，清晰度大于60线对的效果，此屏幕的特点可以达到高的增益和清晰度，基本消除太阳效应，可视角大，达到近180度，色彩还原性好。用喷涂方法可以制得现有板材的面积屏幕，不受设备的限制，但是对工艺要求比较严格，喷涂的均匀性有一定的难度。

实施例三

取一块长100cm、宽75cm的普通无色透明玻璃板，一面通过腐蚀处理后得到亚光面，然后进行钢化处理，得到一面亚光的钢化玻璃板，清洗干净待用。取UV丝印玻璃光油墨300g作为成膜树脂，分别添加纳米散光材料纳米氧化铝(约40nm)30g、纳米硫酸钡(约40nm)240g、纳米硅基氧化物(约40nm)15g、添加碳黑21g进行砂磨分散处理，砂磨处理20-40分钟，经过100目的过滤网过滤后，配方1待用。另取UV丝印玻璃光油墨300g作为成膜树脂，分别添加纳米散光材料纳米氧化铝(约40nm)60g、纳米硅基氧化物(约40nm)45g、添加碳黑15g进行砂磨分散处理，砂磨处理20-40分钟，经过100目的过滤网过滤后，配方2待用。通过丝网印刷机在未亚光面印刷一层按照配方1所制得的组合物，经过紫外光光固化机缓慢固化干燥，待完全固化干燥后，再重复印刷一层配方1所制得的组合物，经过紫外光缓慢固化完全干燥后，继续印刷一层按照配方2所制得的组合物，待完全干燥后即可。膜总厚度为30±10微米，则可以达到增益为5，对比度为1000∶1，可视角大于160度，清晰度大于60线对的效果，此屏幕的特点可以达到高的增益和清晰度，可视角大，达到近180度，色彩还原性好。但还是有一点太阳效应，在此屏幕背面加上一层螺纹镜后，太阳效应可以基本消除。

实施例四

取一块长100cm、宽75cm的普通无色透明玻璃板，一面通过腐蚀处理后得到亚光面，然后进行钢化处理，得到一面亚光的钢化玻璃板，清洗干净待用。取UV丝印玻璃光油墨300g作为成膜树脂，分别添加纳米散光材料纳米氧化铝(约40nm)30g、纳米硫酸钡(约40nm)240g、纳米硅基氧化物(约40nm)15、添加碳黑(约40nm)21g进行砂磨分散处理，砂磨处理20-40分钟，经过100目的过滤网过滤后，配方1待用。另取UV丝印玻璃光油墨300g作为成膜树脂，分别添加纳米散光材料纳米氧化铝(约40nm)60g、纳米硅基氧化物(约40nm)45、添加碳黑(约40nm)15g进行砂磨分散处理，砂磨处理20-40分钟，经过100目的过滤网过滤后，配方2待用。另取UV丝印玻璃光油墨300g作为成膜树脂，分别添加纳米散光材料纳米氧化铝(约40nm)20g、纳米硅基氧化物(约40nm)75、添加碳黑(约40nm)3g进行砂磨分散处理，砂磨处理20-40分钟，经过100目的过滤网过滤后，配方3待用。通过丝网印刷机在未亚光面印刷一层按照配方1所制得的组合物，经过紫外光光固化机缓慢固化干燥，待完全固化干燥后，在重复印刷一层配方1所制得的组合物，经过紫外光缓慢固化完全干燥后，继续印刷一层按照配方2所制得的组合物，待完全干燥固化后，再印刷一层按照配方3所制得的组合物，经过紫外光固化干燥后，即可得到效果非常好的屏幕。其中膜的总厚度为40±10微米，此屏幕可以达到增益为2，对比度为1000∶1，可视角大于160度，清晰度大于60线对的效果，此屏幕的最大特点可以达到高对比度和清晰度，可视角非常大，几乎达到180度，很好的色彩还原性。几乎没有太阳效应。

实施例五

取一块长100cm、宽75cm的普通无色透明玻璃板，一面通过腐蚀处理后得到亚光面，然后进行钢化处理，得到一面亚光的钢化玻璃板，清洗干净待用。取UV丝印玻璃光油墨300g作为成膜树脂，分别添加纳米散光材料纳米氧化铝30g、纳米硫酸钡(约40nm)270g、纳米硅基氧化物(约40nm)100g、纳米氧化锆(约40nm)40g(150％)，再添加碳黑(约40nm)21g进行砂磨分散处理，砂磨处理20-40分钟，经过100目的过滤网过滤后，配方1待用。另取UV丝印玻璃光油墨300g作为成膜树脂，分别添加纳米散光材料纳米氧化铝(约40nm)60g、纳米硅基氧化物80g、纳米氧化锆(约40nm)50g、纳米硫酸钡(约40nm)200g(130％)、再添加碳黑(约40nm)15g进行砂磨分散处理，砂磨处理20-40分钟，经过100目的过滤网过滤后，配方2待用。。通过丝网印刷机在未亚光面印刷一层按照配方1所制得的组合物，经过紫外光光固化机缓慢固化干燥，待完全固化干燥后，印刷一层按照配方2所制得的组合物，最后干燥固化。所得膜的总厚度为20±10微米，此屏幕可以达到增益为2，对比度为1000∶1，可视角大于160度，清晰度大于60线对的效果，此屏幕可以达到高对比度和清晰度，可视角大，达到近180度，很好的色彩还原性。几乎没有太阳效应。

实施例六

取一块长100cm、宽75cm的普通无色透明玻璃板，一面通过腐蚀处理后得到亚光面，然后进行钢化处理，得到一面亚光的钢化玻璃板，清洗干净待用。取热敏丝印玻璃光油墨300g作为成膜树脂，分别添加纳米散光材料纳米硅基氧化物(约20nm)30g、纳米硫酸钡(约20nm)240g(90％)，添加碳黑18g进行砂磨分散处理，砂磨处理20-40分钟，经过100目的过滤网过滤后，配方1待用。另取热敏丝印玻璃光油墨300g作为成膜树脂，分别添加纳米硅基氧化物(约20nm)60g、纳米硫酸钡(约20nm)120g(60％)，再添加碳黑(约20nm)4g进行砂磨分散处理，砂磨处理20-40分钟，经过100目的过滤网过滤后，配方2待用。通过丝网印刷机在未亚光面印刷一层按照配方1所制得的组合物，待完全固化干燥后，重复印刷一层配方1所制得的组合物，经固化完全干燥后，继续印刷一层按照配方2所制得的组合物，最后经过固化干燥后，膜的总厚度为30±10微米，。此屏幕可以达到增益为1.8，对比度为1000∶1，可视角大于160度，清晰度大于60线对的效果，此屏幕的最大特点可以达到高对比度和清晰度，可视角非常大，几乎达到180度，很好的色彩还原性。几乎没有太阳效应。

实施例七

取一块长100cm、宽75cm的普通无色透明玻璃板，一面通过腐蚀处理后得到亚光面，然后进行钢化处理，得到一面亚光的钢化玻璃板，清洗干净待用。取热敏丝印玻璃光油墨300g作为成膜树脂，分别添加纳米散光材料纳米硅基氧化物(约80nm)30g、纳米氧化锌(约80nm)35g、纳米氧化钛(约80nm)40g(35％)、再添加30g铬黑(约40nm)进行砂磨分散处理，砂磨处理20-40分钟，经过100目的过滤网过滤后，添加黑色光油墨21g高速搅拌，转数1500r/min以上，分散均匀后制得配方1待用。另取热敏丝印玻璃光油墨300g作为成膜树脂，分别添加纳米散光材料纳米氧化铝(约80nm)10g、纳米硅基氧化物(约80nm)60g，纳米氧化钡(约80nm)45g，进行砂磨分散处理，砂磨处理20-40分钟，经过100目的过滤网过滤后，添加黑色光油墨4g高速搅拌，搅拌转数1500r/min以上，分散均匀后制得配方2待用。通过丝网印刷机在未亚光面印刷一层按照配方1所制得的组合物，经过固化机固化机缓慢固化干燥，待完全固化干燥后，在重复印刷一层配方1所制得的组合物，经过固化机缓慢固化完全干燥后，继续印刷一层按照配方2所制得的组合物，经过红外光固化机固化干燥后，即可得到效果非常好的屏幕，其中膜的总厚度为30±10微米。此屏幕可以达到增益为4，对比度为800∶1，可视角大于160度，清晰度大于60线对的效果，此屏幕的最大特点可以达到高对比度和清晰度，可视角非常大，几乎达到180度，很好的色彩还原性。略为有一点太阳效应，如果按照配方二继续印刷一层，则太阳效应会有较大好转，增益将降低为2.1。

实施例八可转移膜的制备

取UV丝印玻璃光油墨300g作为成膜树脂，分别添加纳米散光材料纳米氧化铝(约40nm)30g、纳米硫酸钡(约40nm)240g、纳米硅基氧化物(约40nm)15g(95％)、添加碳黑21g进行砂磨分散处理，砂磨处理20-40分钟，经过100目的过滤网过滤后，配方1待用。另取UV丝印玻璃光油墨300g作为成膜树脂，分别添加纳米散光材料纳米氧化铝(约40nm)60g、纳米硅基氧化物(约40nm)45g、添加碳黑15g进行砂磨分散处理，砂磨处理20-40分钟，经过100目的过滤网过滤后，配方2待用(35％)。通过丝网印刷机在长一张长110cm、宽85cm、厚0.5mm的聚乙烯薄膜上印刷一层按照配方1所制得的组合物，经过紫外光光固化机缓慢固化干燥，待完全固化干燥后，再重复印刷一层配方1所制得的组合物，经过紫外光缓慢固化完全干燥后，继续印刷一层按照配方2所制得的组合物。待完全干燥后，裁去未印刷的边缘部分，得到长100cm、宽75cm的软体膜，在表面涂覆一层聚丙烯酸不干胶，再在不干胶层上覆盖一层保护纸，即制得可转移膜。使用时揭去保护纸，将该可转移膜贴在适宜大小的高透钢化玻璃上，则可以达到增益为5，对比度为1000∶1，可视角大于160度，清晰度大于60线对的效果，此屏幕的特点可以达到高的增益和清晰度，可视角大，达到近180度，色彩还原性好。

本发明采用高分子材料、无机材料和纳米材料为原料，融合材料学、光学等多学科最新的成果和制备技术，利用纳米粉体的特殊光学效应，使光线在材料内部通过特殊的光路传播，保证了图像的亮度、对比度及清晰度和色彩保真的最优化。该制造工艺简单，可用以制作超大尺寸屏幕。此外，由于涂层在基板上附着牢固，该背投屏幕的机械稳定性得到很大提高。

本发明与现有技术的区别之处至少在于，第一，本发明使用100纳米以下、尤其是80纳米以下的小粒径的纳米功能材料，尤其是纳米硅基氧化物，作为成像膜的光调节材料，使得高比表面积的纳米材料能够与树脂材料均匀分散，并且以高比例添加，其加入总量可以达到树脂材料重量的35-150％，因而改善了背投屏幕的亮度、对比度和清晰度。第二，由于本发明采用较高比例的无机纳米材料，并配合优选的树脂材料，使得本发明提供的光散射膜可以具有较高的机械强度，耐水性和耐光性，从而使寿命的延长成为可能。第三，本发明采用同样小尺寸、高比表面积的对比度调节材料例如碳黑，以较大比例与散光材料配合，从而促进亮度和对比度的良好平衡；第四，本发明与现有技术的另一个显著不同点是，由本发明提供的光散射膜厚度很小，能达到80μm以下，通常在60μm，甚至在20μm以下，必要时可以是10μm。这种低厚度既可以促进对比度、亮度和清晰度的平衡，也可能是本发明能够大比例使用功能纳米材料的另一个促进因素，因厚度越低，越不利于纳米材料的分层。第五，在本发明的优选方式中，采用多层涂覆成膜以及纳米材料在各层中呈梯度分布的方法，是很有创造性的，这能根据所使用膜的尺寸大小、使用环境和与之配套的投影系统的具体情况在本发明披露的范围内灵活调节，以致始终能够保持理想的光学效果。

以上对本发明的具体实施方式和实施例的描述是用于说明和描述的目的，虽然通过一些前述实施例对本发明进行了说明，但不应看作是对本发明的限制。它们并不是详尽的或限制本发明于所披露的精确形式，并且很显然根据上述教导，许多改进、具体实施方式、以及变化是可能的。因此，本发明的范围包括如本文所披露的一般领域，并且由所附权利要求以及其等效替换所涵盖。

Claims (10)

1. 一种用于光散射膜的组合物，由下列成分构成：

树脂材料，用于形成膜，并作为容纳纳米功能材料的基体；

纳米功能材料，粒径小于100nm，用量为树脂材料重量的35-150％；以及

对比度调节材料，其选自由深色纳米无机颜料或有机颜料或染料构成的组，粒径小于100纳米，用量为树脂材料重量的1-10％。

2. 根据权利要求1所述的组合物，其中，所述纳米功能材料的用量为所述树脂材料重量的35-100％，进一步优选60-90％。

3. 根据权利要求1所述的组合物，其中，所述纳米功能材料选自由纳米硅基氧化物、纳米氧化铝、纳米氧化锆、纳米氧化镧、纳米氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铈、纳米氧化钨、纳米氧化钽、纳米钡化合物、纳米氧化钇或其混合物构成的组。

4. 根据权利要求1所述的组合物，其中，所述纳米功能的粒径为20-80nm，优选20-60nm，更优选20-40nm。

5. 根据权利要求1所述的组合物，其中，所述对比度调节材料选自由氧化镍、铬黑、铁黑、钴黑、石墨、碳黑、黑色云母铁矿、苯胺黑、蒽醌黑、普鲁士蓝、群青蓝、钴蓝、酞菁、铜酞菁和阴丹酮构成的组。

6. 根据权利要求5所述的组合物，其中，所述对比度调节材料为纳米无机颜料，优选碳黑，粒径小于60纳米，优选小于40纳米。

7. 一种用于光散射膜的组合物，由下列组成：

可固化油墨，用于形成膜，并作为容纳纳米功能材料的基体，所述可固化油墨为光固化油墨或热固化油墨；

纳米功能材料，粒径小于100nm，用量为树脂材料重量的35-150％；以及

对比度调节材料，其为深色纳米无机颜料或有机颜料或染料，粒径小于80纳米，用量为树脂材料重量的1-10％。

8. 一种光散射膜，其由权利要求1至7任一项所述的组合物的涂层形成。

9. 根据权利要求8所述光散射膜的制造方法，其中，每一个所述涂层的制备包括以下步骤：

(a)将所述组合物均匀涂布在一载体上；

(b)固化步骤(a)中得到的涂层。

10. 一种可转移光散射膜，包括权利要求8所述的光散射膜和设置在所述光散射膜至少一个表面的保护层，所述可转移光散射膜用于在除去所述保护层后被附加在一透明支撑体上。