CN102532998A - 一种双组份紫外光固化型导光板油墨的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双组份紫外光固化型导光板油墨的制备方法，属于LCD背光模组导光板制作专用油墨技术领域。本发明由甲乙双组份组成，并创新性地在油墨甲乙组份配方中引入了有机无机杂化材料，在乙组份中引入了有机光扩散粒子，分别与光敏树脂、活性单体、光引发剂、附着力促进剂、色浆及助剂，按各组份的重量百分比组成要求，经混合、分散、研磨、过滤等工序制备双组份紫外光固化型导光板油墨。其中甲组份具有控制聚光散射的作用，乙组份具有增亮、减少光损失的作用。采用本发明制备而成的导光板油墨不但具有良好的附着力、硬度、耐磨、耐压、耐溶剂等特性，并且使用者可根据不同机种、功能导光板的需要，简单调节甲乙组份从9︰1到3︰1的配比，获得相应的辉度、均齐度、色度等光学性能。适用于采用印刷方式制作LCD背光模组导光板工艺。

Description

一种双组份紫外光固化型导光板油墨的制备方法

技术领域

    一种双组份紫外光固化型导光板油墨的制备方法，本发明涉及一种适用于采用印刷方式制作液晶显示器（Liquid-Crystal Display，LCD）背光模组导光板工艺的专用油墨，尤其涉及一种由甲乙双组份组成的紫外光固化型导光板油墨属于LCD背光模组用导光板工艺专用油墨技术领域。

背景技术

近年来，LCD在各类平板显示屏幕如电脑、相机、手机、各种指示屏等大、中、小尺寸显示面板领域，获得了迅猛应用，成为目前的市场主流技术。

由于LCD本身不具备发光特性，必须借助背光源才能达到显示效果，因此背光源性能直接影响LCD的显示品质，是其最主要的光学组件，为其提供所需的辉度、均匀性、色度、好的画面品质等光学性能。背光模组主要由光源、灯罩、导光板、反射板、扩散板、棱镜片、外框等组成，其中导光板的作用是引导光的散射方向，以提高背光源的亮度、控制亮度的均匀性、色度、光学差异等。因此，导光板的制造是背光模组的关键技术之一。导光板的制作方法有印刷式和非印刷式两种，目前占主流的工艺为印刷式。其原理为通过在导光板底板面板上用高反射率且不吸光的油墨印刷所需圆形或方形等图案的散射网点，引导背光模组发光源的散射，将其侧面输入的不均衡的点光源转化为从正面输出的均匀的面光源。

导光板油墨的特性对导光板产品起决定性的作用，也将直接影响背光模组的性能。目前，导光板油墨主要有紫外光固化型、热固化型、溶剂挥发型等类型。由于热固化型、溶剂挥发型导光板油墨中含有大量的有机溶剂，使导光板加工过程对环境产生较大的污染。因此，紫外光固化型导光板油墨受到LCD背光模组制造企业的青睐。此外，由于背光模组应用的目的、机种的不同，所需导光板的功能要求不同，其采用的基板材质、厚度、尺寸以及散射网点图案各不相同，为此对油墨与网点设计配合印刷在导光板上表现的辉度、均齐度、色度等光学性能的可调性亦提出了严峻的挑战。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足，提供一种双组份紫外光固化型导光板油墨的制备方法，本方法制备的双组份紫外光固化型导光板油墨，提高了的辉度、改善了色度，使输入光源在导光板表面形成漫反射或散射，获得了柔和舒适的视觉效果，同时达到提高涂层固化后的耐磨抗擦伤性能，且光学性能可调。

本发明的技术方案如下：

一种双组份紫外光固化型导光板油墨的制备方法，采用甲乙双组份组成，其各组份的重量百分比组成为：

甲组份：

光敏树脂               30~50%

活性单体               15~30%

附着力促进剂           3~12%

光引发剂               3~8%

有机无机杂化材料       5 ~15%

助剂                   0.5~2%

色浆                   15~27%

乙组份：

光敏树脂               35~55%

活性单体               15 ~30%

附着力促进剂           3~12%

光引发剂               3~8%

有机无机杂化材料       5 ~15%

助剂                   0.5~2%

色浆                   10~20%

有机光扩散粒子         2~10%

所述甲组分：乙组分重量比＝9︰1~3︰1

甲乙组份分别经色浆的配制、混合、分散、研磨和过滤工序加工而成。

甲乙组份的制备步骤相同，分别按其各组份的重量百分比组成要求，经色浆的配制、物料的混合、物料的分散、物料的研磨和物料的过滤等工序进行加工制成“双组份紫外光固化型导光板油墨”。

其进一步的技术方案为：

所述双组份紫外光固化型导光板油墨，其甲组份由光敏树脂（30~50%）、活性单体（15~35%）、附着力促进剂（3~12%）、光引发剂（3~8%）、有机无机杂化材料（5~15%）、助剂（0.5~2%）、色浆（10~27%），经混合、分散、研磨和过滤等工序加工而成；乙组份由光敏树脂（35~55%）、活性单体（15~30%）、附着力促进剂（3~12%）、光引发剂（3~8%）、有机无机杂化材料（5~15%）、助剂（0.5~2%）、色浆（10~20%）、有机光扩散粒子（2~10%），经混合、分散、研磨和过滤等工序加工而成。

    所述光敏树脂甲乙组份可选用聚氨酯改性丙烯酸酯，如长兴化学6154B80、6148T-85、沙多玛CN9178、CN966A80、氰特化学EBECRYL 294/25（简写为：EB294/25）、IRR 590、帝斯曼化学Neo Rad U-50-25H等中的一种或几种，添加量为甲组份35~45%、乙组份40~50%最优。

所述活性单体甲、乙组份为IBOA（丙烯酸异冰片酯）、HEMA（β-羟乙基甲基丙烯酸酯）、ODA（己二酸异辛癸酯）、DPGDA（二丙二醇二丙烯酸酯）、HDDA(1,6-己二醇二丙烯酸酯)、EOTMPTA（乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯）、PETA（季戊四醇三丙烯酸酯）中的一种或几种混合物，添加量为甲组份18~25%、乙组份活性20~25%最优。

所述附着力促进剂甲乙组份可选用沙多玛CN146/CN704、长兴化学641、氰特化学EBECRYL171或巴斯夫化工PA9039等，添加量各为5~10%最优。

所述光引发剂甲乙组份可选用2-乙基蒽醌、（2,4,6-三甲基苯甲酰基）二苯基氧化膦TPO、苯基双（2,4,6-三甲基苯甲酰基）氧化膦819、1-羟基-环己基-苯基甲酮184、甲基苯甲酰甲酸酯MBF、邻苯甲酰苯甲酸甲酯OMBB中的一种或几种，添加量各为5~6%最优。

所述有机无机杂化材料甲乙组份均采用有机和无机物质的混合物，如长兴化学601B35、601Q35、601X35等中的一种或几种，添加量各为6~10%最优。

所述助剂甲乙组份均为消泡剂和流平剂；其中消泡剂选用含有机硅基团或含硅酮的消泡剂；流平剂选用不饱和基团为端基的有机硅改性聚合物的流平剂，添加总量为甲组份1.2~1.8%、乙组份0.8~1.2%最优；其中消泡剂︰流平剂重量比为1︰2。

所述色浆甲乙组份均由无机光功能填料︰光敏树脂︰分散剂重量比为1~3︰3~5︰0.01~0.04，经混合、分散、研磨工艺制成；所述无机光功能填料选用硅土二氧化硅、金红石型二氧化钛、锐钛型二氧化钛、氧化锑、氧化锆、氧化镁、氧化钡中的一种或几种；所述分散剂为改性聚丙烯酸酯类、不饱和聚酰胺改性高分子酸酯类如BYK104、BYKW969等中的一种或几种，添加量为甲组分20~25%、乙组分12~18%最优。

所述有机光扩散粒子为积水化成品工业株式会社的SSX102、SBX-4，综研化学（苏州）有限公司的MX500中的一种或几种，添加量为4~6%最优。

所述制备方法，步骤如下：

（1）色浆的配制：将无机光功能填料︰光敏树脂︰分散剂重量比为1~3︰3~5︰0.01~0.04，在色浆桶中初步混合后，用高速分散机在转速900~1200r/min下分散至均匀，使用405型三辊研磨机研磨3遍；

（2）物料的混合：按重量配比将光敏树脂、活性单体、附着力促进剂、有机无机杂化材料、色浆、助剂依次加入配料桶中进行初步混合；

（3）物料的分散：将步骤（2）中混合好的物料使用11KW的分散机以1100r/min的转速分散30min；；

（4）物料的研磨：将步骤（3）中分散好的物料使用405型三辊研磨机研磨2遍，直至油墨细度小于5μm，添加色浆、有机光扩散粒子（乙组份），并搅拌混合均匀；

（5）物料的过滤：将步骤（4）中物料进行印刷性能、光学物理性能的检测，合格后用300目过滤网进行过滤，滤浆使用黑色避光塑料罐进行甲组份或乙组份包装。

按所述制备方法获得的甲乙双组份紫外光固化型导光板油墨，其甲组份具有控制聚光散射的作用，可调节导光板入光侧光学性能和整体光学效果；乙组份具有增亮、减少光损失的作用，可调节导光板出光侧的光学效果。因此，该油墨使用者可根据不同机种、功能导光板的需要，简单调节甲乙组份从9︰1到3︰1的配比，获得相应的辉度、均齐度、色度等光学性能。

本发明针对LCD背光模组导光板行业目前面临的问题，进行了三个方面的改进研究：一是在导光板油墨的甲乙组份配方中引入了有机无机杂化材料，在乙组份配方中引入了有机光扩散粒子；二是采用不同的配方分别制备了甲乙两个组份，组成了光学性能可调的双组份紫外光固化型导光板油墨；三是按所述制备方法获得的甲乙双组份紫外光固化型导光板油墨，使用者可根据不同机种、功能导光板的需要，简单调节甲乙组份从9︰1到3︰1的配比，获得相应的辉度、均齐度、色度等光学性能。具体说明如下：

（1）甲乙组份中引入有机无机杂化材料、乙组份中引入有机光扩散粒子：

本发明通过在甲乙组份中引入有机和无机物质的混合物即有机无机杂化材料，如长兴化学601B35、601Q35、601X35等，组成的背光源有效地提高了的辉度、改善了色度，使输入光源在导光板表面形成漫反射或散射，获得了柔和舒适的视觉效果，同时达到提高涂层固化后的耐磨抗擦伤性能的目的。

本发明在乙组分中引入光扩散粒子如SSX102，SBX-4，MX500的一种或几种，利用其与导光板基板间折射率相近的特点，有效地提高了光线传输的利用率、减少光衰，达到控制油墨的光学均齐度的目的。

（2）制备了光学性能可调的甲乙双组份紫外光固化型导光板油墨

按本发明所制甲乙双组份紫外光固化型导光板油墨，其甲组份具有控制聚光散射的作用，可调节导光板入光侧光学性能和整体光学效果；乙组份具有增亮、减少光损失的作用，可调节导光板出光侧的光学效果。因此，该油墨使用者可根据不同机种、功能导光板的需要，通过调节甲乙组份从9︰1到3︰1的比例，获得相应的辉度、均齐度、色度等光学性能。

本发明的有益效果：本发明在导光板油墨的甲乙组份配方中引入了有机无机杂化材料，在乙组份配方中引入了有机光扩散粒子；同时采用不同的配方分别经混合、分散、研磨、过滤等工序加工制成了光学性能可调的双组份紫外光固化型导光板油墨。本发明产品经SGS专业检测认证实验室等权威机构检测和福清冠捷等顾客试用，各项性能指标和产品质量稳定性均达到了背光行业先进、环保和安全的量产规定要求。具体说明如下：

①产品检测情况：

2010年7月27日经SGS检测机构检测，KSM-L288UV型“紫外光固化型导光板油墨”产品的硬度、附着力、耐压、耐磨等性能指标符合规定；

2010年5月10日经SGS检测机构检测，KSM-L288UV 型“紫外光固化型导光板油墨”产品的卤素（氟、氯、溴、碘）含量符合EN61249-2-21标准规定的无卤要求。

②产品的试用情况：

2010年8月15日经顾客——福清冠捷电子对KSM-L288UV 型（双组份）“紫外光固化型导光板油墨”产品进行小批量试用，各项性能可满足2T（导光板厚度为2mm）18.5、20寸机种光学要求。

2010年10月22日经顾客——武汉帝光有限公司品质部进行产品检验/验证，KSM-L288UV 型（双组份）“紫外光固化型导光板油墨”产品质量合格，同意试用。

附图说明

图1  本发明工艺流程示意图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。各实施例配方如表1所示，每实施例物料用量均为重量百分比（%）。

表1  具体实施例

注*：①对比例1、2、3、实施例4光敏树脂按CN9178:EB294/25:6154B80=1:2:9比例（质量比）混合而成；实施例5、6光敏树脂按CN9178:IRR590:6148T-15=1:2:6比例混合而成；

②活性单体按HEMA:HDDA:PETA=3:2:1比例（质量比）混合而成；

③对比例1、2、3、实施例4光引发剂按1173:TPO=5:1比例（质量比）加入；实施例5、6光引发剂按MBF:184:TPO=1:6:1比例（质量比）加入。

④色浆由27 wt %无机光功能填料、72.5wt.%的光敏树脂和0.5wt.%的分散剂经混合、分散、研磨而得。

⑤助剂按流平剂:消泡剂=1:2（质量比）。

⑥对比例1、2、3、实施例4加入有机无机杂化材料601Q35；实施例5、6加入有机无机杂化材料601B35。

⑦对比例1、2、3、实施例4中乙组份加入有机光扩散粒子SSX102（积水化成品工业株式会社）；实施例5、6中加入有机光扩散粒子SBX-4（积水化成品工业株式会社）。

以上各对比例与实施例均按照如下步骤制备：

（1）色浆的配制：将27%无机光功能填料、72.5wt.%的光敏树脂和0.5wt.%的分散剂，在色浆桶中初步混合后，用高速分散机在转速900~1200r/min下分散至均匀，使用405型三辊研磨机研磨3遍；

（2）物料的混合：按重量配比将光敏树脂、活性单体、附着力促进剂、有机无机杂化材料、色浆、助剂依次加入配料桶中进行初步混合；

（3）物料的分散：将步骤（2）中混合好的物料使用11KW的分散机以800~1100r/min的转速分散40min；

（4）物料的研磨：将步骤（3）中分散好的物料使用405型三辊研磨机研磨2遍，直至油墨细度小于5μm，添加有机光扩散粒子（乙组份），并搅拌混合均匀；

（5）物料的过滤：将步骤（4）中物料进行印刷性能、光学物理性能的检测，合格后用300目过滤网进行过滤，滤浆使用黑色避光塑料罐进行甲组份或乙组份包装。

表2  各实施例的性能测试结果

注：①表2中各项性能的使用要求为：平均辉度≥4000cd/cm²；均齐度≥77%；色度x（0.263~0.302）；色度y(0.266~0.306)；粘度60~180dpas；附着力“合格”以上；硬度≥2H。②测试使用设备同为I代20寸（厚度为2mm）机种，采用20寸短边单侧入光；③各实施例的甲乙组分配比均为4:1。

由表2可见，本发明的实施例4、5、6的各项光学和物理性能达到了使用要求，其中实施例4和6的综合性能比对比例5更优异。

采用上述实施例所述方法制成的本发明产品，使用者可根据不同机种、功能导光板的需要，简单调节甲乙组份从9︰1到3︰1的配比，获得相应的辉度、均齐度、色度等光学性能。以实施例4为例，列表3予以说明。

表3  实施例4甲乙组份不同比例的性能测试结果

注：①表3中各项性能的使用要求为：平均辉度3600~4500cd/cm²；均齐度≥77%；色度x（0.263~0.302）；色度y(0.266~0.306)；粘度60~180dpas；附着力“合格”以上；硬度≥2H。②机种说明：I代机种（厚度为2mm）光源中按一定颗数的LED灯提供的，没有色偏（色度均一性）要求；II代机种（厚度为2mm）是在I代机种基础上提出更节能的设计机种，相对I代少了三分之一到二分之一颗数的LED灯，有色偏要求（量化的数值越小越好，由测得的色坐标x，y经过一定公式转换得到的值小于千分之十二）。

由表3可见，按照实施例4甲乙组份不同比例用在不同机种可以满足用户不同的辉度、均齐度、色度等光学性能要求，即使用者可以简单调节甲乙组份从9︰1到3︰1的配比，获得所需的比较理想的光学效果。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双组份紫外光固化型导光板油墨的制备方法，其特征在于采用甲乙双组份组成，其各组份的重量百分比组成为：

甲组份：

光敏树脂               30~50%

活性单体               15~30%

附着力促进剂           3~12%

光引发剂               3~8%

有机无机杂化材料       5 ~15%

助剂                   0.5~2%

色浆                   15~27%

乙组份：

光敏树脂               35~55%

活性单体               15 ~30%

附着力促进剂           3~12%

光引发剂               3~8%

有机无机杂化材料       5 ~15%

助剂                   0.5~2%

色浆                   10~20%

有机光扩散粒子         2~10%

所述甲组分：乙组分重量比＝9︰1~3︰1

甲乙组份分别经色浆的配制、混合、分散、研磨和过滤工序加工而成；

    所述光敏树脂甲、乙组份为聚氨酯改性丙烯酸酯；

所述活性单体甲、乙组份为丙烯酸异冰片酯、β-羟乙基甲基丙烯酸酯、己二酸异辛癸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或几种混合物；

所述附着力促进剂甲、乙组份为沙多玛CN146、沙多玛CN704、长兴化学641、氰特化学EBECRYL171或巴斯夫化工PA9039；

所述光引发剂甲乙组份为光引发剂1173、2-乙基蒽醌、（2,4,6-三甲基苯甲酰基）二苯基氧化膦、苯基双（2,4,6-三甲基苯甲酰基）氧化膦、1-羟基-环己基-苯基甲酮、甲基苯甲酰甲酸甲酯、邻苯甲酰苯甲酸甲酯中的一种或几种；

所述有机无机杂化材料甲、乙组份为长兴化学601B35、601Q35、601X35中的一种或几种； 

所述助剂甲、乙组份均为消泡剂和流平剂；其中消泡剂为含有机硅基团或含硅酮的消泡剂；流平剂为不饱和基团为端基的有机硅改性聚合物的流平剂；

所述色浆甲、乙组份均由无机光功能填料︰光敏树脂︰分散剂重量比为1~3︰3~5︰0.01~0.04，经混合、分散、研磨工艺制成；所述无机光功能填料为硅土二氧化硅、金红石型二氧化钛、锐钛型二氧化钛、氧化锑、氧化锆、氧化镁、氧化钡中的一种或几种；所述分散剂为毕克BYK104、BYKW969中的一种或几种；

所述有机光扩散粒子为SSX102、SBX-4、MX500中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述双组份紫外光固化型导光板油墨的制备方法，其特征在于：所述聚氨酯改性丙烯酸酯为长兴化学6154B80、6148T-85、沙多玛CN9178、CN966A80、氰特化学EBECRYL 294/25、IRR 590、帝斯曼化学Neo Rad U-50-25H中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述双组份紫外光固化型导光板油墨的制备方法，其特征在于油墨中甲组份光敏树脂的组成为35~48%、乙组份光敏树脂的组成为40~50% 。

4.根据权利要求1所述双组份紫外光固化型导光板油墨的制备方法，其特征在于油墨中甲组份活性单体的组成为18~25%、乙组份活性单体的组成为20~25% 。

5.根据权利要求1所述双组份紫外光固化型导光板油墨的制备方法，其特征在于油墨中甲组分附着力促进剂的组成为5~10%、乙组分附着力促进剂组成为5~10% ；油墨中甲组分光引发剂的组成为5~6%、乙组分光引发剂的组成为5~6% 。

6.根据权利要求1所述双组份紫外光固化型导光板油墨的制备方法，其特征在于油墨中甲组分有机无机杂化材料组成为6~10%、乙组分有机无机杂化材料组成为6~10% 。

7.根据权利要求1所述双组份紫外光固化型导光板油墨的制备方法，其特征在于油墨中甲乙组份中的助剂均为消泡剂和流平剂，添加总量为甲组份助剂的组成为1.2~1.8%、乙组份助剂的组成为0.8~1.2%；其中消泡剂︰流平剂重量比为1︰2。

8.根据权利要求1所述双组份紫外光固化型导光板油墨的制备方法，其特征在于油墨中甲组分色浆的组成为16~25%、乙组分色浆的组成为10~16%。

9.根据权利要求1所述双组份紫外光固化型导光板油墨的制备方法，其特征在于油墨中乙组分有机光扩散粒子的组成为4~6%。

10.根据权利要求1所述双组份紫外光固化型导光板油墨的制备方法，其特征在于甲乙组份的制备步骤相同，具体分别如下：

（1）色浆的配制：将无机光功能填料︰光敏树脂︰分散剂重量比为1~3︰3~5︰0.01~0.04，在色浆桶中初步混合后，用高速分散机在转速900~1200r/min下分散至均匀，使用405型三辊研磨机研磨3遍；

（2）物料的混合：按重量配比将光敏树脂、活性单体、附着力促进剂、有机无机杂化材料、色浆、助剂依次加入配料桶中进行初步混合；

（3）物料的分散：将步骤（2）中混合好的物料使用11KW的分散机以800~1100r/min的转速分散40min；

（4）物料的研磨：将步骤（3）中分散好的物料使用405型三辊研磨机研磨2遍，直至油墨细度小于5μm，乙组份需要添加有机光扩散粒子，并密封抽真空搅拌均匀；

（5）物料的过滤：将步骤（4）中物料进行印刷性能、光学物理性能的检测，合格后用300目过滤网进行过滤，滤浆使用黑色避光塑料罐进行甲组份或乙组份包装。

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