一种复合增亮膜用基膜
技术领域
本发明涉及背光模组用增亮膜领域,特别是一种复合增亮膜用基膜。
背景技术
液晶显示器(TFT-LCD)主要由液晶面板及背光模组组成。一般来说,背光模组由光源、反射膜、导光板、光学模组组成,如图1所示,传统的光学模组主要包括两张扩散片和两张棱镜片,从上到下依次设置为上扩散膜、上增亮膜、下增亮膜、下扩散片。扩散膜可将点光源或线光源转化成均匀的面光源,而增亮膜能将原本发散的光线集中至轴向方向,从而提高液晶显示器正视亮度。这种结构的背光模组需要使用较多的光学膜片,成本较高,光源利用率也不佳,而且随着液晶显示器的轻薄化趋势,需要将增亮和扩散的功能进行复合化。中国专利CN202649496U公开了一种复合增亮膜,其可将上扩散膜和上增亮膜复合成一层,从而能够减少一张扩散膜,降低了背光模组的厚度和成本。
由于复合增亮膜需要具有扩散作用,所以其具有扩散效果的光学结构面需要较高的雾度,即添加的扩散粒子较多。在一些背光模组加工厂,为避免膜片污染和刮伤,需要在复合增亮膜的两面覆上保护膜。然而雾面层表面有粒子凸起,一般的保护膜覆不上或者粘不牢,而粘性大的保护膜在后加工剥离时容易出现残胶。
综上,如何解决一般粘性的保护膜覆不上的问题,成为了本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足之处,提供一种模内装饰用硬化膜。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
一种复合增亮膜用基膜,包括支持体及涂布在支持体表面的防粘保护层,所述防粘保护层用涂布液由下述重量份数的组分制成:高官能度聚氨酯丙烯酸预聚物5重量份~40重量份,活性单体10重量份~30重量份,扩散粒子0.01重量份~1重量份,光引发剂1重量份~5重量份,流平剂0.5重量份~3重量份,分散助剂0.5重量份~3重量份,有机溶剂20重量份~60重量份。
上述复合增亮膜用基膜,所述防粘保护层中防粘保护层厚度D1与所述扩散粒子平均粒径D2关系为0.5μm≤D2-D1≤1μm。
上述复合增亮膜用基膜,所述防粘保护层厚度为1μm~10μm。
上述复合增亮膜用基膜,所述支持体为PC、PET、PMMA中的一种。
上述复合增亮膜用基膜,所述支持体的厚度范围为50μm~500μm。
上述复合增亮膜用基膜,所述扩散粒子覆盖面积占防粘保护层总面积的比例为20%~80%。
上述复合增亮膜用基膜,所述扩散粒子的粒径范围为:粒径大小在D2-0.2μm和D2﹢0.2μm之间的粒子量占全部粒子总量的比例大于等于90%;粒径大小在D2-0.5μm和D2﹢0.5μm之间的粒子量占全部粒子总量的比例大于等于95%;粒径大小在D2-1μm和D2﹢1μm之间的粒子量占全部粒子总量的比例大于等于99.5%。
上述复合增亮膜用基膜,所述扩散粒子为有机粒子,如聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯酸丁酯(PBMA)中的一种。
上述复合增亮膜用基膜,所述高官能度聚氨酯丙烯酸预聚物为含6官能度以上的脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂或芳香族聚氨酯丙烯酸树脂。
上述复合增亮膜用基膜,所述活性单体是含有羟基的丙烯酸类单体,如季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯(HEMAP)中的一种。
上述复合增亮膜用基膜,所述流平剂包括丙烯酸酯类流平剂和有机硅类流平剂,两者的比例为1:1~4:1。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:
1、本发明提供的防粘保护层的配方中,通过对低聚物、单体、流平剂的选择,使固化后的涂层具有较高的硬度、表面张力和剥离力。
2、本发明通过优选扩散粒子的粒径尺寸,控制涂层厚度和粒子粒径之间的关系,可以使保护膜最大面积地接触到防粘保护层,有效地解决了下游客户选择保护膜时出现的问题,如粘性小的保护膜覆不上,粘性大的保护膜容易残胶。
3、本发明提供的防粘保护层具有较高的雾度,能够有效地遮盖基材本身或者涂布产生的弊病,并且具有扩散雾化光源的效果,可应用于复合增亮膜用基膜。
附图说明
图1是传统LCD背光模组的剖面图;
图2是本发明的结构图;
图3是含有本发明基膜的复合增亮膜。
图中各标号表示为,11:光源;12:反射膜;13:导光板;14:光学膜组;141:下扩散膜;144:上扩散膜;142:下增亮膜;143:上增亮膜;21:防粘保护层;22:透明支持体;23:扩散粒子;31:棱镜层。
具体实施方式
本发明选用的支持体有聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等塑料薄膜或薄板。
本发明支持体的厚度为50μm~500μm,优选厚度为125μm~250μm的透明基材。
本发明的防粘连层含有紫外光固化树脂、光引发剂、溶剂、扩散粒子等组成的涂布液在紫外光条件下固化而成。适用于本发明的紫外光固化树脂包括低聚物和活性单体。为使防粘连层在加工过程中不被刮伤、蹭伤,防粘连层需要具有一定的硬度和抗划伤性能,所述高官能度聚氨酯丙烯酸预聚物可选自6官能度以上的脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂或芳香族聚氨酯丙烯酸树脂,优选9官能度以上、粘度大于50000cp的脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂或芳香族聚氨酯丙烯酸树脂。为了提高涂层的表面张力,活性单体为含有羟基的丙烯酸单体,如季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯(HEMAP)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)等。含有羟基的丙烯酸单体可以提高涂层的极性和亲水性,能够使保护膜能够更好的贴合。
本发明提供的配方中,高官能度聚氨酯丙烯酸预聚物的用量控制在5重量份~40重量份,活性单体的用量控制在10重量份~30重量份。
本发明中的流平剂可以调节固化后涂层的表面张力。丙烯酸类流平剂能够提高较高的表面张力,但会导致扩散粒子在涂层中流平性差,产生各种涂布弊病,如纵向条道、粒子分散不均、表面发花等。有机硅类流平剂会一定程度上降低涂层的表面张力,但是这类流平剂能够在溶剂挥发时使扩散粒子在涂层表面均分布均匀,可以有效改善丙烯酸类流平剂带来的涂布弊病。
本发明中,流平剂的用量控制为0.5重量份~3重量份,其中丙烯酸酯类流平剂和有机硅类流平剂的比例优选为1:1~4:1。通过将两种流平剂复配使用,调节两者合适的比例,可以使涂层既获得较大的表面张力,又可以改善涂布表观。
本发明中的丙烯酸酯类流平剂可以选用降低表面张力比较低或者不降低表面张力的流平剂,如毕克化学的BYK-350、BYK-352、BYK-354等;本发明中的有机硅类类流平剂可以选用长波流平效果较好的有机硅流平剂,如毕克化学的BYK-307、BYK-333、BYK-337。
本发明中的分散助剂为含有亲有机粒子基团的丙烯酸共聚体,如毕克化学的BYK-111、BYK-2000、BYK-108、BYK-2008等。
本发明中的光引发剂可以选用紫外光固化领域公知的引发剂,如1-羟基环己基苯基甲酮(184)、2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮(1173)、安息香双甲醚(651)、2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(TPO)等。
复合增亮膜用基膜雾度范围为40%~90%。
本发明中的涂布液中需要加入溶剂,可以醇类如甲醇、乙醇、丙醇;酮类如丙酮、丁酮、甲基异丁基酮;或者酯类如乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酸乙酯。
本发明中所使用的紫外光可以从高压汞灯获得,紫外光照射强度为300mJ/m2~500mJ/m2。
本发明中涂布液经过紫外光固化后形成的防粘保护层厚度为1μm~10μm,为了使保护膜能够简单牢固地贴合涂层,需要控制扩散粒子裸露在涂层外的高度,防粘保护层中防粘保护层厚度D1与扩散粒子平均粒径D2关系为0.5μm≤D2-D1≤1μm。扩散粒子的粒径具有选择性和单一性,扩散粒子的粒径范围为:粒径大小在D2-0.2μm和D2﹢0.2μm之间的粒子量占全部粒子总量的比例大于等于90%;粒径大小在D2-0.5μm和D2﹢0.5μm之间的粒子量占全部粒子总量的比例大于等于95%;粒径大小在D2-1μm和D2﹢1μm之间的粒子量占全部粒子总量的比例大于等于99.5%。适合本发明的粒子为有机粒子,可以选自聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯中的一种。
本发明中,为了使防粘保护层具有扩散、雾化效果,可以通过扩散粒子添加量、扩散粒子粒径与涂层厚度之间的关系来形成一定的雾度。使该防粘保护层与背光模组中上扩散的作用一样。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明,但本发明的实施方式并不限于此。
实施例1
将40.0g六官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物(长兴化学材料有限公司,商品名:5105A,官能度:6,粘度:70000~90000cps)、29g三官能团活性单体季戊四醇三丙烯酸酯单体(长兴化学(珠海)工业股份有限公司制造,商品名:EM235)、5.0g光引发剂(天津天骄化工有限公司制造,商品名:184)、3.0g的流平剂(其中丙烯酸类流平剂1.5g,毕克化学BYK-350;有机硅类流平剂1.5g,毕克化学BYK-307)、3.0g的分散助剂BYK-111、1.0g的扩散粒子和20g甲苯置于搅拌锅中,以1500r/min的速度搅拌5h,再以100r/min的速度搅拌5h,最终搅拌均匀得到涂布物料。其中使用的扩散粒子为有机粒子聚苯乙烯(PS),平均粒径D2为1.5μm,粒子的粒径范围为:粒径为1.3μm~1.7μm的粒子数量占比为90%,粒径为1μm~2μm的粒子数量占比为95%,粒径为0.5μm~2.5μm的粒子数量占比为99.5%。
将该涂布液涂覆于厚度为50微米厚的PC薄膜的一个面上,在烘箱温度为100℃的条件下干燥5min后,用紫外光照度为300mJ/m2的紫外光对薄膜进行UV固化,得到一防粘连涂层,防粘保护层D1厚度为1μm,扩散粒子覆盖面积占防粘保护层总面积的比例为80%,评估结果列于表1中。
实施例2
将5.0g六官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物(长兴化学材料有限公司,商品名:6195-100,官能度:10,粘度:75000~95000cps)、30g2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯(长兴化学(珠海)工业股份有限公司制造,商品名:EM39)、2.3g光引发剂(天津天骄化工有限公司制造,商品名:1173)、2.0g的流平剂(其中丙烯酸类流平剂1.33g,毕克化学BYK-352;有机硅类流平剂0.67g,毕克化学BYK-333)、0.65g的分散助剂(毕克化学BYK-108)、0.05g扩散粒子和60g乙醇置于搅拌锅中,以1500r/min的速度搅拌5h,再以100r/min的速度搅拌5h,最终搅拌均匀得到涂布物料。其中使用的扩散粒子为有机粒子聚丙烯酸甲酯(PMMA),平均粒径D2为9μm,粒子的粒径范围为:粒径为8.8μm~9.2μm的粒子数量占比为92%,粒径为8.5μm~9.5μm的粒子数量占比为96%,粒径为8μm~10μm的粒子数量占比为99.9%。
将该涂布液涂覆于厚度为75微米厚的PET薄膜的一个面上,在烘箱温度为100℃的条件下干燥5min后,用紫外光照度为300mJ/m2的紫外光对薄膜进行UV固化,得到一防粘连涂层,防粘保护层D1厚度为10μm,扩散粒子覆盖面积占防粘保护层总面积的比例为26%,评估结果列于表1中。
实施例3
将35.0g六官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物(长兴化学材料有限公司,商品名:6196-100,官能度:15,粘度:200000~300000cps)、10g甲基丙烯酸羟乙酯单体(日本触媒,HEMA)、4g光引发剂(天津天骄化工有限公司制造,商品名:TPO)、2.5g的流平剂(其中丙烯酸类流平剂2g,毕克化学BYK-354;有机硅类流平剂0.5g,毕克化学BYK-337)、2.5g的分散助剂(毕克化学BYK-2000)、0.5g扩散粒子和45.5g乙酸乙酯置于搅拌锅中,以1500r/min的速度搅拌5h,再以100r/min的速度搅拌5h,最终搅拌均匀得到涂布物料。其中使用的扩散粒子为有机粒子聚丙烯酸丁酯(PBMA),平均粒径D2为3μm,粒子的粒径范围为:粒径为2.8μm~3.2μm的粒子数量占比为91%,粒径为2.5μm~3.5μm的粒子数量占比为97%,粒径为2μm~4μm的粒子数量占比为99.8%。
将该涂布液涂覆于厚度为500微米厚的PMMA薄膜的一个面上,在烘箱温度为100℃的条件下干燥5min后,用紫外光照度为300mJ/m2的紫外光对薄膜进行UV固化,得到一防粘连涂层,防粘保护层D1厚度为2.2μm,扩散粒子覆盖面积占防粘保护层总面积的比例为40%,评估结果列于表1中。
实施例4
将30.0g六官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物(长兴化学材料有限公司,商品名:DR-U076,官能度:6,粘度:60000~80000cps)、25g甲基丙烯酸羟丙酯单体(日本触媒,HPMA)、1g光引发剂(天津天骄化工有限公司制造,商品名:1173)、1.0g的流平剂(其中丙烯酸类流平剂0.75g,毕克化学BYK-352;有机硅类流平剂0.25g,毕克化学BYK-307)、1.99g的分散助剂(毕克化学BYK-2008)、0.01g扩散粒子和41g乙醇置于搅拌锅中,以1500r/min的速度搅拌5h,再以100r/min的速度搅拌5h,最终搅拌均匀得到涂布物料。其中使用的扩散粒子为有机粒子聚丙烯酸甲酯(PMMA),平均粒径D2为6μm,粒子的粒径范围为:粒径为5.8μm~6.2μm的粒子数量占比为93%,粒径为5.5μm~6.5μm的粒子数量占比为98%,粒径为5μm~7μm的粒子数量占比为99.7%。
将该涂布液涂覆于厚度为250微米厚的PET薄膜的一个面上,在烘箱温度为100℃的条件下干燥5min后,用紫外光照度为300mJ/m2的紫外光对薄膜进行UV固化,得到一防粘连涂层,防粘保护层D1厚度为5.4μm,扩散粒子覆盖面积占防粘保护层总面积的比例为20%,评估结果列于表1中。
实施例5
将15.0g六官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物(长兴化学材料有限公司,商品名:DR-U195,官能度:10,粘度:35000~65000cps)、25g季戊四醇三丙烯酸酯单体(长兴化学(珠海)工业股份有限公司制造,商品名:EM235)、3.5g光引发剂(天津天骄化工有限公司制造,商品名:651)、0.5g的流平剂(其中丙烯酸类流平剂0.25g,毕克化学BYK-350;有机硅类流平剂0.25g,毕克化学BYK-333)、0.5g的分散助剂(毕克化学BYK-108)、0.8g扩散粒子和54.7g甲苯置于搅拌锅中,以1500r/min的速度搅拌5h,再以100r/min的速度搅拌5h,最终搅拌均匀得到涂布物料。其中使用的扩散粒子为有机粒子聚丙烯酸丁酯(PBMA),平均粒径D2为8μm,粒子的粒径范围为:粒径为7.8μm~8.2μm的粒子数量占比为91%,粒径为7.5μm~8.5μm的粒子数量占比为97%,粒径为7μm~9μm的粒子数量占比为99.8%。
将该涂布液涂覆于厚度为125微米厚的PC薄膜的一个面上,在烘箱温度为100℃的条件下干燥5min后,用紫外光照度为300mJ/m2的紫外光对薄膜进行UV固化,得到一防粘连涂层,防粘保护层D1厚度为7.1μm,扩散粒子覆盖面积占防粘保护层总面积的比例为60%,评估结果列于表1中。
对比例1
将40.0g六官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物(长兴化学材料有限公司,商品名:5105A,官能度:6,粘度:70000~90000cps)、29g三官能团活性单体季戊四醇三丙烯酸酯单体(长兴化学(珠海)工业股份有限公司制造,商品名:EM235)、5.0g光引发剂(天津天骄化工有限公司制造,商品名:184)、3.0g的流平剂(其中有机硅类流平剂1.5g,毕克化学BYK-307;丙烯酸类流平剂1.5g,毕克化学BYK-350)、3.0g的分散助剂BYK-111、1.0g的扩散粒子和20g甲苯置于搅拌锅中,以1500r/min的速度搅拌5h,再以100r/min的速度搅拌5h,最终搅拌均匀得到涂布物料。其中使用的扩散粒子为有机粒子聚苯乙烯(PS),平均粒径D2为3μm,粒子的粒径范围为:粒径为2.8μm~3.2μm的粒子数量占比为90%,粒径为2.5μm~3.5μm的粒子数量占比为95%,粒径为2μm~4μm的粒子数量占比为99.5%。
将该涂布液涂覆于厚度为50微米厚的PC薄膜的一个面上,在烘箱温度为100℃的条件下干燥5min后,用紫外光照度为300mJ/m2的紫外光对薄膜进行UV固化,得到一防粘连涂层,防粘保护层D1厚度为1μm,扩散粒子覆盖面积占防粘保护层总面积的比例为80%。与实施例不同的是,使用的扩散粒子的平均粒径D2为3μm,即D2-D1>1μm。评估结果列于表1中。
对比例2
将5.0g六官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物(长兴化学材料有限公司,商品名:6195-100,官能度:10,粘度:75000~95000cps)、30g二季戊四醇六丙烯酸酯(长兴化学(珠海)工业股份有限公司制造,商品名:EM263)、2.5g光引发剂(天津天骄化工有限公司制造,商品名:1173)、2.0g的流平剂(其中有机硅类流平剂0.67g,毕克化学BYK-333;丙烯酸类流平剂1.33g,毕克化学BYK-352)、0.65g的分散助剂(毕克化学BYK-108)、0.05g扩散粒子和60g乙醇,以1500r/min的速度搅拌5h,再以100r/min的速度搅拌5h,最终搅拌均匀得到涂布物料。其中使用的扩散粒子为有机粒子聚丙烯酸甲酯(PMMA),平均粒径D2为9μm,粒子的粒径范围为:粒径为8.8μm~9.2μm的粒子数量占比为92%,粒径为8.5μm~9.5μm的粒子数量占比为96%,粒径为8μm~10μm的粒子数量占比为99.9%。
将该涂布液涂覆于厚度为75微米厚的PET薄膜的一个面上,在烘箱温度为100℃的条件下干燥5min后,用紫外光照度为300mJ/m2的紫外光对薄膜进行UV固化,得到一防粘连涂层,防粘保护层D1厚度为10μm,扩散粒子覆盖面积占防粘保护层总面积的比例为26%。与实施例1不同的是,所使用的稀释剂为不含羟基的活性单体(EM263)。评估结果列于表1中。
对比例3
将35.0g六官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯预聚物(长兴化学材料有限公司,商品名:6196-100,官能度:15,粘度:200000~300000cps)、10g甲基丙烯酸羟乙酯单体(日本触媒,HEMA)、4g光引发剂(天津天骄化工有限公司制造,商品名:TPO)、2.5g的有机硅类流平剂(毕克化学BYK-337)、2.5g的分散助剂(毕克化学BYK-2000)、0.5g扩散粒子和45.5g乙酸乙酯,以1500r/min的速度搅拌5h,再以100r/min的速度搅拌5h,最终搅拌均匀得到涂布物料。其中使用的扩散粒子为有机粒子聚丙烯酸丁酯(PBMA),平均粒径D2为3μm,粒子的粒径范围为:粒径为2.8μm~3.2μm的粒子数量占比为91%,粒径为2.5μm~3.5μm的粒子数量占比为97%,粒径为2μm~4μm的粒子数量占比为99.8%。
将该涂布液涂覆于厚度为500微米厚的PMMA薄膜的一个面上,在烘箱温度为100℃的条件下干燥5min后,用紫外光照度为300mJ/m2的紫外光对薄膜进行UV固化,得到一防粘连涂层,防粘保护层D1厚度为2.2μm,扩散粒子覆盖面积占防粘保护层总面积的比例为40%。与实施例3不同的是,涂布液中使用的流平剂为有机硅类流平剂,不含有丙烯酸类流平剂。评估结果列于表1中。
表1:各实施例和对比例测试数据表
表中各项性能的测试方法如下:
(1)透光率、雾度测试
利用雾度计[日本电色公司;型号:NDH2000N],测量总的透光率和雾度。
(2)铅笔硬度测试
利用铅笔刮擦的涂膜硬度测试仪[由上海普申化工机械有限公司;型号:“BY”]测量铅笔硬度。
(3)涂层附着力测试方法
参照标准ASTMD3359,硬涂膜的硬化层表面用切割器切成100个断面线,其中每个断面线的尺寸是1mm×1mm,随后以2.0Kg力将3M-610型专业测试胶带(3M公司)粘附到划格透明硬涂层表面上。3min后以180°角将3M胶带从该表面剥离。涂层附着力根据数出留在基材上的硬化层的断面线的数目进行评估,从低到高分为1B、2B、3B、4B和5B共5个等级。
(4)剥离力试验方法
参照标准GB/T2792-1998,用3M胶带(型号810)粘贴在防粘连层表面,用压板在胶带表面来回滚压,使胶带和涂层之间没有气泡存在,然后将样片和胶带一起裁切成200mm*25mm,在空气中滞留30min。然后用拉力机(或电子万能试验机)按照标准进行180度剥离测试,得到剥离力数值。
(5)保护膜贴合能力评测方法
将待测样片和PE保护膜裁成20*20cm大小,将PE保护膜压在待测样片的涂层面,并用手按压,尽量使PE保护膜贴合在待测样片表面,排除PE保护膜和待测样片接触面之间的空气。然后将贴合在一起的膜片拿在手中,倒置,使PE保护膜在下面,测试样片在上面,观察PE保护膜的脱落情况,并根据以下标准进行评估:
保护膜紧紧贴合涂层面,没有任何脱落计为“◎”;
保护膜边缘脱离测试样片的涂层面计为“○”;
保护膜一半以上的部分脱离测试样片的涂层面计为“△”;
保护膜贴不上,自由落下计为“×”。