CN104503010A - 一种抗划伤型光学扩散膜及其制备方法 - Google Patents

一种抗划伤型光学扩散膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明的一种抗划伤型光学扩散膜，包括有基材层、光扩散层、防粘接层，光扩散层包括树脂成膜物、扩散粒子、交联剂和溶剂，扩散粒子包括有机粒子和无机粒子，有机粒子由大粒子、中粒子和小粒子组成，大粒子为PBMA粒子或者PIBMA粒子，大粒子和中粒子的粒径比为5:1至3:1，质量比为1:6至1:3，大粒子和小粒子的粒径比为15:1至10:1，质量比为1:1至1:3，有机粒子和无机粒子的粒径比为130:1至10:1，质量比为50：1至5：1。本光学扩散膜通过粒子分散、稀释、干燥固化处理完成基材层表面光扩散层和防粘接层的制备，制备方法简单，且表面形成软性接触面，形成良好的耐划伤性。

Description

一种抗划伤型光学扩散膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及光学扩散膜制备技术领域，尤其是一种抗划伤型光学扩散膜及其制备方法。
背景技术
光学扩散膜（简称扩散膜）作为一种新材料、新技术广泛应用于液晶显示器、广告背景灯、照明灯箱等领域。尤其是在液晶显示装置中，扩散膜是背光模组中的关键部件。光学扩散膜的主要作用是改变光线角度，将背光灯所发出的光线雾化，为液晶面板提供一个均匀的面光源。
不论是现在应用较多的LED背光源还是传统的CCFL背光源，其所发出的光或为点光源或为线光源，都不是面光源。但经过背光模组(BLU)用扩散膜，能够将其分布成一个均匀的面光源。光线经过扩散层时，通过在两种折射率不同的介质中不断发生的折射、反射等光学现象，从而得到光学扩散的结果。
一般的光学扩散膜包含基材、正面扩散层和背面防粘接层。扩散层中包含扩散剂及树脂成膜物。防粘接层包含防粘接粒子和树脂成膜物。通常，扩散层涂布液的调制是在树脂中加入扩散粒子，再涂覆在透明基材一面形成扩散膜。扩散粒子一般都是有机粒子(聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粒子、聚苯乙烯(PS)粒子、有机硅粒子等)。
但是，已有的光学扩散膜由于遮盖性较差并不能很好的满足背光模组的要求，尤其在小尺寸背光膜组中并不能很好的遮盖住背光源，并起到良好的雾化作用。同时，现有的光学扩散膜在应用到小尺寸背光模组时，容易暴露背光源的一些缺陷，这也进一步加大了导光板和背光源的技术要求。如CN102759761所提到的扩散膜虽然能达到较好的遮盖性但其工艺为双层光扩散层，工艺较为复杂，整个光学扩散膜相对厚度较大。US8217106B2、US8158035中所提到的扩散膜的基材填充无机粒子来获得遮盖性和其他光学性能。由于填充法工艺复杂粒子设备投入高，得到的产品透光率较低也并不能很好的适应现有的需求，CN102096128、CN102096127中所提到的扩散膜亦是采用的透明树脂中填充扩散粒子多层复合的制备方法，制备麻烦。
另外，由于现有扩散膜扩散层中有机扩散粒子都为PMMA、PS和有机硅粒子，在与棱镜膜等器件接触时无法提供一个软性的接触面导致棱镜膜等器件容易划伤，因此现有光学扩散膜还需做出相应的改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供结构简单、制备简便的一种抗划伤型光学扩散膜，本光学扩散膜能够在保证其他光学性能的同时尽可能提高光学膜的遮盖性，并提供良好的耐划伤性。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种抗划伤型光学扩散膜，包括有基材层，基材层的上表面涂覆形光扩散层，该基材层的下表面涂覆形成防粘接层，其中，光扩散层包括树脂成膜物、扩散粒子、交联剂和溶剂，扩散粒子包括有机粒子和无机粒子，有机粒子由粒径范围在10μm至40μm的大粒子，粒径范围在5μm至15μm的中粒子和粒径范围在1μm至5μm的小粒子组成，无机粒子的粒径范围在0.1μm至1μm，大粒子为PBMA粒子或者PIBMA粒子，大粒子和中粒子的粒径比控制在5:1至3:1，质量比控制在1:6至1:3，大粒子和小粒子的粒径比控制在15:1至10:1，质量比控制在1:1至1:3，有机粒子和无机粒子的粒径比控制在130:1至10:1，质量比控制在50：1至5：1；防粘接层包括防粘接层有机粒子、树脂成膜物、交联剂和溶剂。
为优化上述技术方案，采取的措施还包括：
上述的基材层由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己烷二甲醇酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物中的一种制成。
上述的树脂成膜物为丙烯酸树脂、聚氨酯、聚醋酸乙烯酯、环氧树脂中的一种或者两种的混合。
上述的树脂成膜物的折射率为1.35至1.61。
上述的中粒子、小粒子为PMMA粒子、PS粒子、有机硅粒子中一种或者多种的混合。
上述的无机粒子为二氧化钛、碳酸钙、硫酸钡中的一种或者多种的混合。
上述的防粘接层有机粒子的粒径控制为2μm至15μm，防粘接层有机粒子为PMMA粒子。
上述的交联剂为脂肪类二异氰酸酯交联剂。
上述的光扩散层的厚度为大粒子粒径的五分之二至五分之四。
一种抗划伤型光学扩散膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、制备基材层：由基材层原材料制备基材层备用；
步骤二、制备光扩散层：将扩散粒子均匀分散在树脂成膜物的稀溶液中，然后用溶剂稀释制得扩散液，再用涂布机将扩散液涂布到基材层的上表面，固化、干燥制得光扩散层；
步骤三、制备防粘接层：将防粘接层有机粒子均匀分散在树脂成膜物的稀溶液中，然后用溶剂稀释制得涂布液，再用涂布机将涂布液涂布到已经制得光扩散层的基材层的下表面，固化、干燥制得防粘接层，完成抗划伤型光学扩散膜的制备。
与现有技术相比，本发明的抗划伤型光学扩散膜的光扩散层包括树脂成膜物、扩散粒子、交联剂和溶剂，扩散粒子包括有机粒子和无机粒子，其中有机粒子由大粒子、中粒子、小粒子组成，大粒子为PBMA粒子或者PIBMA粒子，其防粘接层包括防粘接层有机粒子、树脂成膜物、交联剂和溶剂。本发明光扩散层中的大粒子为软性粒子，其为光学扩散膜提供了一个软性的接触面，从而能够有效防止划伤棱镜膜；同时无机粒子均匀分散于树脂成膜物中提高了光线透过薄膜时的均匀性和遮盖性，使得该光学扩散膜具有优异的综合性能。
其制备方法将粒子均匀分散于树脂成膜物的稀溶液中，然后加溶剂稀释，再涂布于基材层的表面，经干燥、固化成形，抗划伤型光学扩散膜的结构简单，制备方便。
附图说明
图1是本发明实施例结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示为本发明的结构示意图，
其中的附图标记为：基材层1、光扩散层2、防粘接层3、大粒子21、中粒子22、小粒子23、无机粒子24、防粘接层3、防粘接层有机粒子31、树脂成膜物4。
一种抗划伤型光学扩散膜，包括有基材层1，基材层1的上表面涂覆形光扩散层2，该基材层1的下表面涂覆形成防粘接层3，其中，光扩散层2包括树脂成膜物4、扩散粒子、交联剂和溶剂，扩散粒子包括有机粒子和无机粒子24，有机粒子由粒径范围在10μm至40μm的大粒子21，粒径范围在5μm至15μm的中粒子22和粒径范围在1μm至5μm的小粒子23组成，无机粒子24的粒径范围在0.1μm至1μm，大粒子21为PBMA粒子或者PIBMA粒子，大粒子21和中粒子22的粒径比控制在5:1至3:1，质量比控制在1:6至1:3，大粒子21和小粒子23的粒径比控制在15:1至10:1，质量比控制在1:1至1:3，有机粒子和无机粒子24的粒径比控制在130:1至10:1，质量比控制在50：1至5：1；防粘接层3包括防粘接层有机粒子31、树脂成膜物4、交联剂和溶剂。
PBMA粒子，即聚甲基丙烯酸正丁酯粒子；PIBMA粒子，即聚甲基丙烯酸异丁酯粒子。
PBMA粒子、PIBMA粒子与常用有机粒子玻璃化转变温度的对比：
聚合物类型 玻璃化转变温度（Tg）℃
聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA) 20
聚甲基丙烯酸异丁酯(PIBMA) 53
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 105
聚苯乙烯(PS) 100
聚碳酸酯(PC) 145
聚合物的玻璃化转变温度是聚合物柔软性和硬脆性的重要的反映指标。聚合物的玻璃化转变温度较高时体现出硬脆性，玻璃化转变温度较低时体现出柔软性。
本发明抗划伤型光学扩散膜中采用软性的PBMA粒子或者PIBMA粒子作为光扩散层2中的大粒子21，光扩散层2成形后，大粒子21在光扩散层2形成凸起(如图1所示)，由于大粒子21的柔软性提供了一个软性的接触面，能够有效防止划伤棱镜膜。
本发明中通过选择合适粒径和软性材质的有机粒子为光扩散层提供了软性接触面以防止对棱镜膜的划伤，同时由于大粒径有机粒子的聚光性能又能保证涂层的聚光性能，通过选择合适粒径和材质的无机粒子与有机粒子配合赋予了光扩散层良好的遮盖性和高雾度。
实施例中，基材层1由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己烷二甲醇酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物中的一种制成。
实施例中，树脂成膜物4为丙烯酸树脂、聚氨酯、聚醋酸乙烯酯、环氧树脂中的一种或者两种的混合。
实施例中，树脂成膜物4的折射率为1.35至1.61。
实施例中，中粒子22、小粒子23为PMMA粒子、PS粒子、有机硅粒子中一种或者多种的混合。
实施例中，无机粒子24为二氧化钛、碳酸钙、硫酸钡中的一种或者多种的混合。
实施例中，防粘接层有机粒子31的粒径控制为2μm至15μm，防粘接层有机粒子31为PMMA粒子。
实施例中，交联剂为脂肪类二异氰酸酯交联剂。
实施例中，为保证光扩散层的光学性能，光扩散层2的厚度为大粒子21粒径的五分之二至五分之四。
溶剂可以选用高挥发速率溶剂：丙酮、乙酸乙酯、四氢呋喃、丁酮、乙酸甲酯；中等挥发速率溶剂：乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、甲苯、二甲苯、乙酸戊酯；低挥发速率溶剂：丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、丙二醇单甲醚、环己酮。制备时选取其中的一种或者选取多种进行混合。
一种抗划伤型光学扩散膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、制备基材层1：由基材层原材料制备基材层1备用；
步骤二、制备光扩散层2：将扩散粒子均匀分散在树脂成膜物4的稀溶液中，然后用溶剂稀释制得扩散液，再用涂布机将扩散液涂布到基材层1的上表面，固化、干燥制得光扩散层2；
步骤三、制备防粘接层3：将防粘接层有机粒子31均匀分散在树脂成膜物4的稀溶液中，然后用溶剂稀释制得涂布液，再用涂布机将涂布液涂布到已经制得光扩散层2的基材层1的下表面，固化、干燥制得防粘接层3，完成抗划伤型光学扩散膜的制备。
涂布工艺可选择微凹涂布或者狭缝挤出涂布。
微型凹版涂布：
微型凹版涂布适用于高干燥能力的溶剂型胶黏剂，涂膜光滑，无漏涂。微型凹版涂布设备主要采用网纹(凹眼)涂布辊来进行上胶涂布。这种涂布方式下的涂布效果均匀，而且涂布量比较准确。微凹版辊涂布时与被涂基材的接触面积小，涂液一部分被转移到被涂基材上，一部分则仍留在凹版辊的凹槽内。而且微凹版辊涂布工艺没有压紧的背辊，所以进入和离开涂布区时比较稳定，从而有利于提高转移涂布的质量。
狭缝挤出涂布：
现在所使用的条缝挤出涂布原理是将涂布液首先输入条缝涂布模头的储液分配腔中，然后经过狭缝处横向的匀化作用，在出口唇片处以液膜状铺展到被涂基体上。这是一种预计量的涂布方式，即涂布量取决于输入液料量与基材运行速度之比，可以预先做精确的设定来控制得到所要求的涂布量。这种涂布工艺的涂布效果均匀性主要取决于涂布模头，特别是前后唇片的设计、加工精度、变形状态以及涂布物料本身的流变特性和表面张力等造成的其在储液分配腔内的状态。
涂布车速控制在10mm/min至30m/min；干燥烘箱温度控制在30℃至120℃。
本发明的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。

Claims (10)

1.一种抗划伤型光学扩散膜，包括有基材层(1)，所述的基材层(1)的上表面涂覆形光扩散层(2)，该基材层(1)的下表面涂覆形成防粘接层(3)，其特征是：所述的光扩散层(2)包括树脂成膜物(4)、扩散粒子、交联剂和溶剂，所述的扩散粒子包括有机粒子和无机粒子(24)，所述的有机粒子由粒径范围在10μm至40μm的大粒子(21)，粒径范围在5μm至15μm的中粒子(22)和粒径范围在1μm至5μm的小粒子(23)组成，所述的无机粒子(24)的粒径范围在0.1μm至1μm，所述的大粒子(21)为PBMA粒子或者PIBMA粒子，所述的大粒子(21)和中粒子(22)的粒径比控制在5:1至3:1，质量比控制在1:6至1:3，所述的大粒子(21)和小粒子(23)的粒径比控制在15:1至10:1，质量比控制在1:1至1:3，所述的有机粒子和无机粒子(24)的粒径比控制在130:1至10:1，质量比控制在50：1至5：1；所述的防粘接层(3)包括防粘接层有机粒子(31)、树脂成膜物(4)、交联剂和溶剂。
2.根据权利要求1所述的一种抗划伤型光学扩散膜，其特征是:所述的基材层(1)由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己烷二甲醇酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物中的一种制成。
3.根据权利要求2所述的一种抗划伤型光学扩散膜，其特征是:所述的树脂成膜物(4)为丙烯酸树脂、聚氨酯、聚醋酸乙烯酯、环氧树脂中的一种或者两种的混合。
4.根据权利要求3所述的一种抗划伤型光学扩散膜，其特征是:所述的树脂成膜物(4)的折射率为1.35至1.61。
5.根据权利要求4所述的一种抗划伤型光学扩散膜，其特征是:所述的中粒子(22)、小粒子(23)为PMMA粒子、PS粒子、有机硅粒子中一种或者多种的混合。
6.根据权利要求5所述的一种抗划伤型光学扩散膜，其特征是: 所述的无机粒子(24)为二氧化钛、碳酸钙、硫酸钡中的一种或者多种的混合。
7.根据权利要求6所述的一种抗划伤型光学扩散膜，其特征是: 所述的防粘接层有机粒子(31)的粒径控制为2μm至15μm，所述的防粘接层有机粒子(31)为PMMA粒子。
8.根据权利要求7所述的一种抗划伤型光学扩散膜，其特征是:所述的交联剂为脂肪类二异氰酸酯交联剂。
9.根据权利要求8所述的一种抗划伤型光学扩散膜，其特征是:所述的光扩散层(2)的厚度为大粒子(21)粒径的五分之二至五分之四。
10.根据权利要求1所述的一种抗划伤型光学扩散膜的制备方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤一、制备基材层(1)：由基材层原材料制备基材层(1)备用；
步骤二、制备光扩散层(2)：将扩散粒子均匀分散在树脂成膜物(4)的稀溶液中，然后用溶剂稀释制得扩散液，再用涂布机将扩散液涂布到基材层(1)的上表面，固化、干燥制得光扩散层(2)；
步骤三、制备防粘接层(3)：将防粘接层有机粒子(31)均匀分散在树脂成膜物(4)的稀溶液中，然后用溶剂稀释制得涂布液，再用涂布机将涂布液涂布到已经制得光扩散层(2)的基材层(1)的下表面，固化、干燥制得防粘接层(3)，完成抗划伤型光学扩散膜的制备。
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