CN102565895B - 一种光扩散膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于薄膜晶体管液晶显示器中的光扩散膜及其制备方法。该扩散膜包括一透明基膜、一抗叠合层和一扩散层，抗叠合层设置于透明基膜的背面，该抗叠合层包含抗叠合粒子和涂布层；扩散层设置于该透明基膜的正面，该扩散层包含扩散粒子和涂布层，所述的扩散粒子是由甲基丙烯酸树脂、多元醇树脂、有机硅、氨基甲酸酯和光聚合引发剂二烷氧基苯乙酮，经紫外光照射固化聚合而成，并由硅橡胶辊压印形成排列紧凑有序的半球形状微结构。本发明与现有技术相比，本发明的扩散膜具有较高的光学均匀度和亮度，有效提高了扩散膜的增光能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种光扩散膜及其制备方法，特别是一种适用于薄膜晶体管液晶显示器中的光扩散膜及其制备方法。
背景技术
目前，薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD）已广泛应用于数码照相机、数码摄像机、车载显示器、桌上显示器、笔记本电脑和液晶电视等几乎所有的显示器领域。由于液晶本身并不发光，需要借助背光照射才能到达发光显示的功能。背光性能的好坏直接决定了TFT-LCD的显示性能，尤其是背光的亮度将直接影响到TFT-LCD表面的亮度。
扩散膜是背光体系中主要的光学膜片之一，其主要作用是将从导光层中射出的光线，透过扩散层后达到光线均匀扩散的效果，使得液晶具有良好的光学均匀度。当导光层中射出的光线经过扩散层时，光线会在扩散层中的胶黏剂与填充的扩散粒子两种不同折射率的介质中穿过，此不同折射率会使得光线不断发生折射、反射和散射现象，由此造成光线均匀扩散的效果。
如何提高扩散膜的光学性能，减少光损耗，使得背光源发出的光线能被最大程度利用，达到扩散膜扩散能力和聚光能力优越的目的，一直是扩散膜领域亟待解决的重要问题。现有的扩散膜生产方法主要是以机械粉碎粒子添加在树脂中形成扩散粒子方式，依靠随机分布的扩散粒子对进入扩散层内的入射光线进行折射、反射和散射，以使出射光线随机分布而使得光线均匀化。由于只有少数尺寸较大或者堆叠程度高的扩散粒子才能凸出于涂层，所以扩散膜聚光能力有限，而且扩散粒子的粒径分布范围较宽，虽然对扩散膜的扩散能力有贡献，但损失了较多的聚光能力，如图1所示。
中国专利CN200610058065.7公开了一种扩散膜及其制造方法，其扩散层是通过球状散射颗粒及非球状散射颗粒的堆叠，以增加光线的折射次数而达到更佳的光线扩散效果，但同时也损失了较多的聚光能力，增加了光损耗。
发明内容
针对现有技术中扩散膜聚光能力有限、光损耗增加等问题，本发明的目的是提供一种新型扩散膜，使得扩散膜不仅具有良好的扩散效果，而且具有良好的增亮效果。
本发明的另一目的是提供一种光扩散膜的制备方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种光扩散膜，包括一透明基膜、一抗叠合层和一扩散层，抗叠合层设置于透明基膜的背面，该抗叠合层包含抗叠合粒子和涂布层；扩散层设置于该透明基膜的正面，该扩散层包含扩散粒子和涂布层，所述的扩散粒子是由甲基丙烯酸树脂、多元醇树脂、有机硅、氨基甲酸酯和光聚合引发剂二烷氧基苯乙酮，经紫外光照射固化聚合而成，并由硅橡胶辊压印形成排列紧凑有序的半球形状微结构。
一种光扩散膜的制备方法，包括以下步骤：
a, 透明基膜背面均匀涂布含有抗叠合粒子的抗叠合层；
b, 在转移板上制备扩散粒子;
c, 利用转移板把扩散粒子粘结于透明基膜的正面，再经硅橡胶辊压印成排列紧凑有序的半球形状微结构，形成扩散层。
步骤b中所述的扩散粒子通过以下步骤制备：
1. 将甲基丙烯酸树脂和氨基甲酸酯溶入丁酮和醋酸丁酯的混合溶剂中，再加入多元醇树脂，搅拌均匀；
2. 在上述混合液中加入有机硅并搅拌，然后加入光聚合引发剂二烷氧基苯乙酮，继续搅拌均匀；
3. 将步骤2所得溶液涂覆在转移板上放入UV光固化机进行固化。
步骤1中所述的甲基丙烯酸树脂和氨基甲酸酯的质量比为：(1～3) ：1，混合溶剂与氨基甲酸酯的质量比为：(2～4) ：1，其中丁酮与醋酸丁酯的质量比为：2：1，多元醇树脂与氨基甲酸酯的质量比为：(2～3) ：1。
步骤2中所述的有机硅与氨基甲酸酯的质量比为：（0.5～1）：1，光聚合引发剂二烷氧基苯乙酮与氨基甲酸酯的质量比为：(0.05～0.15) ：1。
步骤3中所述的固化时间10 s～20 s，紫外光照射强度120 w/cm2，所述的转移板为具有凹结构的硅橡胶模具。
所述的涂布层为聚丙烯酸酯压敏胶黏剂层。
所述的抗叠合粒子是二氧化硅，平均粒径为5微米，所述的抗叠合粒子的面积与抗叠合层面积之比为1/800～1/300。
所述扩散粒子的微结构直径保持在60微米～80微米之间。
本发明的原理是：a）采用湿法涂布方法在所述透明基膜的背面涂布含有抗叠合粒子的抗叠合层，防止了扩散膜的整个背面不会和导光板相互黏结，同时此抗叠合层在具体应用中，和导光板之间形成一层薄空气层，防止发生相互吸附的现象；b）将甲基丙烯酸树脂、多元醇树脂、有机硅、氨基甲酸酯和二烷氧基苯乙酮混合液均匀涂布转移板上，经紫外光照射固化聚合后，由硅橡胶辊压印形成排列紧凑有序的半球型状微结构，此微结构直径保持在60微米～80微米之间。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：
1、改善以往以机械粉碎粒子方式添加在树脂中形成扩散粒子。
2、改善以往扩散粒子在扩散层中由于随机分布而使得只有少数尺寸较大或者堆叠程度高的扩散粒子才能凸出于涂层，导致扩散膜聚光能力有限。
3、改善以往扩散粒子的粒径分布范围较宽而导致扩散膜损失了较多的聚光能力。
4、本发明的扩散膜具有较高的光学均匀度和亮度，有效提高了扩散膜的增光能力。
附图说明
图1是现有技术中扩散膜的结构示意图。
图2是本发明的光学扩散膜的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，详细说明本发明的实施方式。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图2所示的扩散膜，包括透明基膜1、抗叠合层和扩散层，抗叠合层和扩散层分别设置在透明基膜1的两面，抗叠合层包含抗叠合粒子3和涂布层2；扩散层包含扩散粒子4和涂布层2，所述的扩散粒子4是由甲基丙烯酸树脂、多元醇树脂、有机硅、氨基甲酸酯和光聚合引发剂二烷氧基苯乙酮，经紫外光照射固化聚合而成的共聚物，并由硅橡胶辊压印形成排列紧凑有序的半球型状微结构，由于扩散粒子4与胶黏剂聚丙烯酸酯结构类似，相容性、分散性、稳定性均表现良好；所述的抗叠合粒子3是二氧化硅，抗叠合粒子3的下端略凸出于涂布层2，防止了扩散膜的整个背面不会和导光板相互黏结；所述的涂布层2是聚丙烯酸酯压敏胶粘剂层。
在具体实施中，一方面在透明基膜1背面均匀涂布含有抗叠合粒子3的抗叠合层，所述的抗叠合粒子3互不接触，高度分散于涂布层2中，抗叠合粒子3所占的面积与抗叠合层面积之比为1/800～1/300，此抗叠合层在具体应用中，和导光板之间形成一层薄空气层，防止发生相互吸附的现象；另一方面在转移板上均匀涂布甲基丙烯酸树脂、多元醇树脂、有机硅、氨基甲酸酯和二烷氧基苯乙酮混合液，经紫外光照射固化聚合后，通过硅橡胶辊压印形成排列紧凑有序的半球型微结构，此微结构为扩散粒子4，然后利用该转移板把扩散粒子4粘结于已涂有抗叠合层的透明基膜1正面，再经硅橡胶辊压印，形成扩散层。
转移板为具有凹结构的模具，可以采用刚性超硬模具，比如硅、二氧化硅、氮化硅、石英、单晶金刚石、铬、镍，也可以采用硅橡胶模具。
实施例1，具体制备方法为：
1、在透明基膜1背面涂布抗叠合粒子3：取250毫升的锥形烧瓶，加入2克抗叠合粒子二氧化硅，平均粒径为5微米，加入聚丙烯酸酯20克，丁酮18克，甲苯24克和醋酸丁酯9克，再加入多元醇树脂36克，高速搅拌，搅拌速度1000 rpm，搅拌时间15分钟，然后用涂布棒均匀涂布在厚度为188微米的透明基膜1背面，放入烘箱，干燥温度为110 ℃，干燥时间1分钟，得到抗叠合层厚度为5微米，此时抗叠合粒子3所占的面积与抗叠合层面积之比为1/500；
2、在具有凹结构的硅橡胶转移板上涂布形成扩散粒子4：取250毫升的三颈烧瓶，加入甲基丙烯酸树脂20克，氨基甲酸酯10克，丁酮20克，醋酸丁酯10克，再加入多元醇树脂25克，高速搅拌，搅拌速度1200 rpm，搅拌过程中慢慢加入有机硅7.5克，搅拌时间10分钟，再慢慢加入光聚合引发剂二烷氧基苯乙酮0.75克，继续搅拌10分钟，然后用涂布棒均匀涂覆在具有凹结构的硅橡胶转移板上，然后放入小型UV光固化机进行固化，固化时间15秒，紫外光照射强度120 w/cm2，经硅橡胶辊压印，形成排列有序的微结构，此微结构即为扩散粒子4，该扩散粒子4直径为70微米；
3、在透明基膜1正面涂布扩散粒子4：取250毫升的锥形烧瓶，加入聚丙烯酸酯10克，丁酮9克，甲苯12克和醋酸丁酯5克，再加入多元醇树脂18克，高速搅拌，搅拌速度1000 rpm，搅拌时间15分钟，然后用涂布棒均匀涂布在已涂有抗叠合层的透明基膜1正面，放入烘箱，干燥温度90 ℃，干燥时间1分钟，然后利用该转移板把扩散粒子4粘结于已涂有抗叠合层的透明基膜1正面，再经硅橡胶辊压印，形成扩散层。
实施例2，具体制备方法为：
1、在透明基膜1背面涂布抗叠合粒子3：取250毫升的锥形烧瓶，加入3克抗叠合粒子二氧化硅，平均粒径为5微米，加入聚丙烯酸酯20克，丁酮18克，甲苯24克和醋酸丁酯9克，再加入多元醇树脂40克，高速搅拌，搅拌速度1000 rpm，搅拌时间15分钟，然后用涂布棒均匀涂布在厚度为188微米的透明基膜1背面，放入烘箱，干燥温度为110 ℃，干燥时间1分钟，得到抗叠合层厚度为5 微米，此时抗叠合粒子3所占的面积与抗叠合层面积之比为1/300；
2、在具有凹结构的硅橡胶转移板上涂布形成扩散粒子4：取250毫升的三颈烧瓶，加入甲基丙烯酸树脂30克，氨基甲酸酯10克，丁酮27克，醋酸丁酯13克，再加入多元醇树脂30克，高速搅拌，搅拌速度1200 rpm，搅拌过程中慢慢加入有机硅10克，搅拌时间10分钟，再慢慢加入光聚合引发剂二烷氧基苯乙酮1.5克，继续搅拌10分钟，然后用涂布棒均匀涂覆在具有凹结构的硅橡胶转移板上，然后放入小型UV光固化机进行固化，固化时间10秒，紫外光照射强度120 w/cm2，经硅橡胶辊压印，形成排列有序的微结构，此微结构即为扩散粒子4，该扩散粒子4直径为80微米；
3、在透明基膜1正面涂布扩散粒子4：取250毫升的锥形烧瓶，加入聚丙烯酸酯10克，丁酮9克，甲苯12克和醋酸丁酯5克，再加入多元醇树脂18克，高速搅拌，搅拌速度1000 rpm，搅拌时间15分钟，然后用涂布棒均匀涂布在已涂有抗叠合层的透明基膜1正面，放入烘箱，干燥温度90 ℃，干燥时间1分钟，然后利用该转移板把扩散粒子4粘结于已涂有抗叠合层的透明基膜1正面，再经硅橡胶辊压印，形成扩散层。
实施例3，具体制备方法为：
1、在透明基膜1背面涂布抗叠合粒子3：取250毫升的锥形烧瓶，加入1.2 克抗叠合粒子二氧化硅，平均粒径为5微米，加入聚丙烯酸酯20克，丁酮18克，甲苯24克和醋酸丁酯9克，再加入多元醇树脂40克，高速搅拌，搅拌速度1000 rpm，搅拌时间15分钟，然后用涂布棒均匀涂布在厚度为188 微米的透明基膜1背面，放入烘箱，干燥温度为110 ℃，干燥时间1分钟，得到抗叠合层厚度为5 微米，此时抗叠合粒子3所占的面积与抗叠合层面积之比为1/800；
2、在具有凹结构的硅橡胶转移板上涂布形成扩散粒子4：取250毫升的三颈烧瓶，加入甲基丙烯酸树脂10克，氨基甲酸酯10克，丁酮14克，醋酸丁酯6克，再加入多元醇树脂20克，高速搅拌，搅拌速度1200 rpm，搅拌过程中慢慢加入有机硅5克，搅拌时间10分钟，再慢慢加入光聚合引发剂二烷氧基苯乙酮0.5克，继续搅拌10分钟，然后用涂布棒均匀涂覆在具有凹结构的硅橡胶转移板上，然后放入小型UV光固化机进行固化后，固化时间20秒，紫外光照射强度120 w/cm2，经硅橡胶辊压印，形成排列有序的微结构，此微结构即为扩散粒子4，该扩散粒子4直径为60微米；
3、在透明基膜1正面涂布扩散粒子4：取250毫升的锥形烧瓶，加入聚丙烯酸酯10克，丁酮9克，甲苯12克和醋酸丁酯15克，再加入多元醇树脂18克，高速搅拌，搅拌速度1000 rpm，搅拌时间15分钟，然后用涂布棒均匀涂布在已涂有抗叠合层的透明基膜1正面，放入烘箱，干燥温度90 ℃，干燥时间1分钟，然后利用该转移板把扩散粒子4粘结于已涂有抗叠合层的透明基膜1正面，再经硅橡胶辊压印，形成扩散层。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (9)
1.一种光扩散膜，包括透明基膜（1）、抗叠合层和扩散层，所述的抗叠合层包含抗叠合粒子(3)和涂布层(2)，设置在所述的透明基膜(1)的背面，抗叠合粒子（3）的下端略凸出于涂布层（2）；所述的扩散层包含扩散粒子(4)和涂布层(2)，设置在所述的透明基膜(1)的正面，其特征在于所述的扩散粒子(4) 由甲基丙烯酸树脂、多元醇树脂、有机硅、氨基甲酸酯和光聚合引发剂二烷氧基苯乙酮，经紫外光照射固化聚合而成，并由硅橡胶辊压印形成排列紧凑有序的半球形状微结构，其具体制备步骤如下：
步骤1、将甲基丙烯酸树脂和氨基甲酸酯溶入丁酮和醋酸丁酯的混合溶剂中，再加入多元醇树脂，搅拌均匀；
步骤2.、在所得混合液中加入有机硅并搅拌，然后加入光聚合引发剂二烷氧基苯乙酮，继续搅拌均匀；
步骤3、将步骤2所得溶液涂覆在转移板上，并放入UV光固化机进行固化。
2.根据权利要求1所述的光扩散膜，其特征在于步骤1中所述的甲基丙烯酸树脂和氨基甲酸酯的质量比为：(1～3) ：1，混合溶剂与氨基甲酸酯的质量比为：(2～4) ：1，其中丁酮与醋酸丁酯的质量比为：2：1，多元醇树脂与氨基甲酸酯的质量比为：(2～3) ：1；
步骤2中所述的有机硅与氨基甲酸酯的质量比为：（0.5～1）：1，所述的光聚合引发剂二烷氧基苯乙酮与氨基甲酸酯的质量比为：(0.05～0.15) ：1；
步骤3中所述的固化的时间10 s～20 s，紫外光照射强度120 w/cm2，所述的转移板为具有凹结构的硅橡胶模具。
3.根据权利要求1所述的光扩散膜，其特征在于所述的涂布层(2)为聚丙烯酸酯压敏胶粘剂层。
4.根据权利要求1所述的光扩散膜，其特征在于所述的抗叠合粒子(3)为二氧化硅，平均粒径为5微米，所述的抗叠合粒子(3)的面积与抗叠合层面积之比为1/800～1/300。
5.根据权利要求1所述的光扩散膜，其特征在于所述的扩散粒子(4)微结构的直径为60微米～80微米。
6.一种光扩散膜的制备方法，包括步骤a,透明基膜(1)背面均匀涂布含有抗叠合粒子(3)的抗叠合层，抗叠合层包含抗叠合粒子（3）和涂布层（2），抗叠合粒子（3）的下端略凸出于涂布层（2）；步骤b, 在转移板上制备扩散粒子(4)；步骤c, 利用该转移板把扩散粒子(4)粘结于透明基膜(1)的正面，再经硅橡胶辊压印成排列有序的半球形状微结构，形成扩散层，其特征在于步骤b中所述的扩散粒子由以下步骤制备：
第一步、将甲基丙烯酸树脂和氨基甲酸酯溶入丁酮和醋酸丁酯的混合溶剂中，再加入多元醇树脂，搅拌均匀；
第二步、在所得混合液中加入有机硅并搅拌，再加入光聚合引发剂二烷氧基苯乙酮，继续搅拌均匀；
第三步、将所得溶液涂覆在转移板上，并放入UV光固化机进行固化。
7.根据权利要求6所述的光扩散膜的制备方法，其特征在于步骤a中所述的抗叠合粒子(3)为二氧化硅，平均粒径为5微米，所述的抗叠合粒子(3)的面积与抗叠合层面积之比为1/800～1/300。
8.根据权利要求6所述的光扩散膜的制备方法，其特征在于步骤b中第一步所述的甲基丙烯酸树脂和氨基甲酸酯的质量比为：(1～3) ：1，混合溶剂与氨基甲酸酯的质量比为：(2～4) ：1，其中丁酮与醋酸丁酯的质量比为：2：1，多元醇树脂与氨基甲酸酯的质量比为：(2～3) ：1；
第二步中所述的有机硅与氨基甲酸酯的质量比为：（0.5～1）：1，所述的光聚合引发剂二烷氧基苯乙酮与氨基甲酸酯的质量比为：(0.05～0.15) ：1；
第三步中所述的固化的时间10 s～20 s，紫外光照射强度120 w/cm2，所述的转移板为具有凹结构的硅橡胶模具。
9.根据权利要求6所述的光扩散膜的制备方法，其特征在于步骤c中所述的扩散粒子(4)微结构的直径为60微米～80微米。
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