CN106908872B - 一种抗刮扩散膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于液晶显示模组中背光源装置技术领域，本发明涉及扩散膜，具体涉及一种抗刮扩散膜及其制备方法。为了解决现有扩散膜在组装过程中抗粘连层内粒子易于脱落的问题，本发明提供一种抗刮扩散膜及其制备方法。所述扩散膜包括基材，基材的一侧设置有正涂层，另一侧设置有背涂层；所述正涂层内包含有散射粒子；所述正涂层的表面具有正涂微结构，所述正涂微结构为半球形，直径范围为30～70μm；所述背涂层内包含有散射粒子；所述背涂层的表面具有背涂微结构，所述背涂微结构为半球形，直径范围为5～30μm。该扩散膜，在保证光学性能的同时，具有良好的抗刮性。本发明提供的制备方法采用正背面同时转印，一次成型，工艺简单，易于操作。
Description
技术领域
本发明属于液晶显示模组中背光源装置技术领域，本发明涉及扩散膜，具体涉及一种抗刮扩散膜及其制备方法。
背景技术
现有光学扩散膜在电视、笔记本电脑、显示器等中广泛应用，随着液晶显示背光源的快速发展，对液晶背光模组中的扩散膜的要求也相应提高。传统扩散膜生产采用涂布的工艺方式，热固后形成扩散层，组装过程中产品扩散膜模切后直接置于导光板之上，很容易由于抗粘连层与导光板之间的摩擦，使得抗粘连层内粒子脱落，导致液晶显示器的光传输及显示不良。
当前扩散膜的生产工艺以涂布为主，涂完正涂后进行背面涂布工艺，后热固化，形成如图1所示结构。
发明内容
为了解决现有扩散膜在组装过程中抗粘连层内粒子易于脱落的问题，本发明提供一种抗刮扩散膜及其制备方法。本发明提供的抗刮扩散膜，在保证光学性能的同时，具有良好的抗刮性。本发明提供的抗刮扩散膜的制备方法采用正背面同时转印，一次成型，工艺简单，易于操作。
为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
本发明提供一种抗刮扩散膜，所述扩散膜包括基材，基材的一侧设置有正涂层，另一侧设置有背涂层；所述正涂层内包含有散射粒子；所述正涂层的表面具有正涂微结构，所述正涂微结构为半球形，直径范围为30～70μm；所述背涂层内包含有散射粒子；所述背涂层的表面具有背涂微结构，所述背涂微结构为半球形，直径范围为5～30μm。
进一步的，正涂层微结构的间距为0～50μm；背涂层微结构的间距为20～80μm。
进一步的，所述正涂层中散射粒子的粒径范围是5～15μm。
进一步的，所述背涂层中散射粒子的直径范围是D，0<D≤5μm。
进一步的，所述扩散膜包括基材，基材的一侧设置有正涂层，另一侧设置有背涂层；所述正涂层内包含有散射粒子，所述正涂层中散射粒子的粒径范围是5～15μm；所述正涂层的表面具有正涂微结构，所述正涂微结构为半球形，直径范围为30～70μm；所述背涂层内包含有散射粒子，所述背涂层中散射粒子的直径范围是D，0<D≤5μm；所述背涂层的表面具有背涂微结构，所述背涂微结构为半球形，直径范围为5～30μm。
进一步的，所述基材的材料选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)中的一种。
进一步的，所述基材为PET基材。
进一步的，所述基材的厚度为150～350μm。
进一步的，所述基材的厚度为200～300μm。进一步的，所述基材的厚度为250μm。
进一步的，在所述的抗刮扩散膜中，所述正涂层的材料包括UV胶水和扩散粒子，在制备过程中，先把扩散粒子分散在UV胶水内形成涂布液，在涂布液中，所述UV胶水和扩散粒子的重量配比为：1:1～1:2。
进一步的，在所述的抗刮扩散膜中，所述背涂层的材料包括UV胶水和扩散粒子，在制备过程中，先把扩散粒子分散在UV胶水内形成涂布液，在涂布液中，所述UV胶水和扩散粒子的重量配比为：1:1～1:2。
进一步的，在所述的抗刮扩散膜中，所述正涂微结构为半球形，直径范围为50～70μm；所述背涂微结构为半球形，直径范围为10～30μm。
进一步的，所述正涂层微结构的间距为0～20μm；背涂层微结构的间距为50～70μm。
进一步的，在所述的抗刮扩散膜中，所述背涂层中散射粒子的直径范围是3～5μm。背涂层中散射粒子过大时，组装入背光模组中后，因为是背面入光，散射增强，会造成更大的光损耗(光没有穿过正面，辉度降低)。
进一步的，正涂层微结构(简称正涂微结构)大小一致，均匀排布。背涂层微结构(简称背涂微结构)大小一致，均匀排布。正涂层微结构与背涂层微结构的直径不同。
进一步的，在所述的抗刮扩散膜中，所述散射粒子选自聚甲基丙烯酸甲酯粒子，聚苯乙烯粒子，聚硅氧烷粒子，聚丙烯酸粒子，或二氧化硅粒子中的一种或两种的组合。
进一步的，所述散射粒子优选聚甲基丙烯酸甲酯。进一步的，所述UV胶水优选紫外光固化丙烯酸树脂。
进一步的，在所述的抗刮扩散膜中，所述正涂微结构为半球形，直径范围为50～70μm，所述正涂层微结构的间距0～20μm；所述背涂微结构为半球形，直径范围为10～30μm，所述背涂层微结构的间距为50～70μm。所述背涂层中散射粒子的直径范围是3～5μm。前述技术方案，对应实施例2、3、12、13提供的抗刮扩散膜。
本发明还提供一种制备所述的抗刮扩散膜的方法，该方法包括下述步骤：
(1)先采用湿法涂布的方式对基材进行双面涂布处理，在基材的上表面涂布正涂层涂布液，在基材的下表面涂布背涂层涂布液；
(2)涂布液主要由散射粒子和UV胶水组成；
(3)经过涂布后的基材进入结构区，经过表面具有微结构的结构凹辊，通过转印在其正涂层形成正涂微结构，在背面涂层形成背涂微结构；
(4)结构凹辊转印压力优选为1.0±0.5Kg，时间为2～5S，温度优选为120℃；
(5)经过结构成型后进入UV灯固化区域，固化成型后收卷。
上述制备方法中，正涂层的涂布液涂一次，背涂层的涂布液涂一次，是在一条生产线上先后涂布两次。
本发明还提供一种所述的抗刮扩散膜的应用，所述扩散膜用于液晶显示屏的背光源中。
进一步的，所述正涂层也称为正涂扩散层。进一步的，背涂层也称防粘连层或抗粘连层。
进一步的，所述正涂层和背涂层为UV层(紫外固化层)。所述UV层通过添加扩散粒子的UV胶水转印在PET基材上，固化后形成UV层。
具体的说，在基材层的表面用湿法涂布含有扩散粒子的UV胶水，在UV胶水固化前用凹印辊制备微结构，之后紫外固化，UV胶水固化后形正涂层或背涂层。
本发明提供的抗刮扩散膜采用UV胶水包裹散射粒子的方式加固粒子粘附在基材上的牢固度，有效减小由于粒子脱落而造成的不良现象；并在含有扩散粒子的UV胶水形成的正涂层的表面和背涂层的表面同时转印微结构，以提高扩散膜的光学性能。
进一步的，经表面具有微结构的凹辊印刷形成正涂层和背涂层的微结构。UV层经过具有不同微结构的凹辊印刷形成的正涂扩散层和背涂防粘连层。本发明制程工艺简单，UV胶水包裹散射粒子通过带有微结构的凹辊转印在基材上完成对散射粒子的封装，使得在保证光学特性的同时加固粒子的粘附力，有效的缓解了传统涂布方式粒子脱落造成的光学不良，一次转印，双面结构的工艺特点简化了传统的先正涂后背涂的工艺过程，使得操作更加简单，便捷。
液晶显示技术中的扩散膜一般具有三层结构，PET基膜(基膜也称为基材)、正涂层以及背涂层。本发明提供的抗刮扩散膜在所述PET基材两面设有UV层，UV层中均包裹散射粒子，所述UV层通过将添加散射粒子的UV胶水转印在PET基材上，正背面同时转印，通过控制不同结构的转印辊来控制正涂层与背涂层的结构。本发明的扩散膜光学均齐度可≥67％，亮度(辉度)≥2700(无增光架构中)，抗刮效果≥3H，在具有较高的光学均匀度和亮度的优势基础上增强其抗刮性，可以有效减低因粒子脱落而造成的刮伤。本发明提供的抗刮扩散膜的制备方法采用正背面同时转印，一次成型，工艺简单，易于操作。
与现有技术相比，本发明提供的抗刮扩散膜可达到辉度增益(较高的亮度)，及良好的抗刮效果，同时具有较高的亮度和光学均齐度。本发明所提供的扩散膜的制备方法过程简单，一次涂布成型，双面转印结构，得到的扩散膜具有辉度增益及抗刮效益。
附图说明
图1是现有扩散膜结构示意图；
图1中：1是基材，2是正涂层，3是背涂层，4是散射粒子，5是抗粘连粒子；
图2是现有扩散膜正/背涂层的湿法涂布工艺过程示意图；
图3是本发明提供的扩散膜结构示意图；
图3中：1是基材，2是正涂层，3是背涂层，4是散射粒子，5是正涂微结构，6是背涂微结构；
图4是本发明扩散膜正涂层与背涂层的印刷过程示意图。
具体实施方式
为了更易理解本发明提供的技术方案和优点，下文将本发明的较佳的实施例，并配合图式做详细说明如下：
如图1所示，由传统扩散湿法涂布方式得到的扩散膜，具有三层结构，包含基材1，正涂层2，背涂层3，正涂层内含散射粒子4，散射粒子4起散射光源作用，背涂层内含抗粘连粒子5，起抗粘连、防吸附作用。
如图2所示，传统湿法涂布通过控制涂布辊及刮刀来控制扩散膜的正涂层和背涂层；
如图3所示，本发明提供的抗刮扩散膜包括基材1，基材的一侧设置有正涂层2，另一侧设置有背涂层3；所述正涂层2内包含有散射粒子4；所述正涂层的表面具有正涂微结构5，所述正涂微结构为半球形，直径范围为30～70μm；所述背涂层3内包含有散射粒子4；所述背涂层3的表面具有背涂微结构6，所述背涂微结构为半球形，直径范围为5～30μm。
扩散膜的正涂层和背涂层是UV涂液涂至基膜1的正面和背面、再经表面具有微纳结构的凹辊印刷形成的，扩散膜的正涂层表面和背涂层表面分别呈大小相同、排列均匀的微结构。散射粒子4的粒径为3μm～15μm，经过不同规格的结构辊在涂层表面形成的微结构不同，本发明中，优选正涂扩散层表面微结构直径为50～70μm，背涂防粘连层表面微结构直径为10～30μm。散射粒子4为甲基丙烯酸甲脂粒子(粒子也称为颗粒)，胶水为需通过UV固化的UV胶水，包裹散射粒子的UV胶水经过UV灯固化后加固了粒子在基材上的附着，使其不易脱落，并通过具有微结构的凹辊在涂布层上形成不同的微结构。如图4所示工艺过程。
本发明所用的原材料和设备均为现有材料和设备。
本发明提供所述的抗刮扩散膜的制备方法，该方法包括下述步骤：
(1)先采用湿法涂布的方式对基材进行涂布处理，散射粒子粒径为3～15μm，其中正涂粒子的粒径范围是5～15μm，背涂粒子的粒径范围是3～5μm；
(2)涂布液主要由散射粒子和UV胶水组成，其中散射粒子优选聚甲基丙烯酸甲酯，UV胶水优选丙烯酸树脂组合物；
(3)经过涂布后的基材进入结构区，经过表面具有微结构的结构凹辊，通过转印在正涂层形成正涂微结构，在背面涂层形成背涂微结构，正涂微结构的直径范围优选50～70μm，背涂微结构的直径范围优选10～30μm；
(4)结构凹辊转印压力优选1.0±0.5Kg，时间2～5S，温度优选120℃；
(5)经过结构成型后进入UV灯固化区域，固化成型后收卷。
采用上述方法可获得本发明提供的抗刮扩散膜，如图3所示，所述扩散膜包括基材1，基材的一侧设置有正涂层2，另一侧设置有背涂层3；所述正涂层内包含有散射粒子4，所述散射粒子的粒径范围是5～15μm；所述正涂层的表面具有正涂微结构5，所述正涂微结构5为半球形，直径范围为50～70μm；所述背涂层3内包含有散射粒子4，所述散射粒子的直径范围是3～5μm；所述背涂层3的表面具有背涂微结构6，所述背涂微结构6为半球形，直径范围为10～30μm。
所得扩散膜UV固化使得散射粒子更加牢固的附着在基材上，不易脱落产生刮伤，正涂层和背涂层表面微结构使得扩散膜得到辉度增益的效果。
与图1相较，本发明图3优势在于：
1、UV胶水的使用加固了涂层散射粒子在基材上的附着，不易发生因粒子脱落而造成的刮伤，不易发生暗影不良；
2、在涂层表面进行微结构处理，整齐排列的正面微结构使扩散膜本身具有更加良好的扩散能力，同时减少了光损失，从而达到辉度增益的效果。
与图2相较，本发明图4优势在于：正涂表面具有微结构的扩散膜具有更高的辉度优势，背涂表面具有微结构的扩散膜具有良好的抗粘连性。
按照上述方法制备得到本发明所述的抗刮扩散膜，并按照下面的测试方法进行测试：
光学均齐度：BM-7辉度计测试。辉度计测试可选择1点即中心点、9点、25点等多点进行辉度测试，结合各点辉度数据可自动得出光学均齐度，最终辉度表征取各点辉度平均值，具体测试点数根据测试尺寸及精确度要求自行选择)。检测所得的数值越高，光学均齐度越高，亮度越均匀。
亮度：BM-7辉度计测试。
抗刮性：GB/T 6739-1996。
实施例1
本发明提供的抗刮扩散膜，所述扩散膜包括厚度为250μm的基材PET，基材的一侧设置有正涂层，另一侧设置有背涂层；所述正涂层内包含有散射粒子，所述散射粒子的粒径范围是5～15μm；所述正涂层的表面具有正涂微结构，所述正涂微结构为半球形，直径为30μm，所述正涂微结构的间距是0(紧密排列)；所述背涂层内包含有散射粒子，所述散射粒子的直径是D，且0<D≤5μm，所述背涂层的表面具有背涂微结构，所述背涂微结构为半球形，直径为10μm，所述背涂微结构的间距是60μm。
所述正涂层的材料包括紫外光固化丙烯酸树脂(UV胶水)和扩散粒子PMMA，在制备过程中，先把扩散粒子分散在UV胶水内形成涂布液，在涂布液中，所述UV胶水和扩散粒子的重量配比为1:2。
所述背涂层的材料包括紫外光固化丙烯酸树脂(UV胶水)和扩散粒子PMMA，在制备过程中，先把扩散粒子分散在UV胶水内形成涂布液，在涂布液中，所述UV胶水和扩散粒子的重量配比为1:1。
实施例2
如实施例1提供的抗刮扩散膜，其中，所述正涂微结构为半球形，直径为50μm，所述正涂微结构的间距是0(紧密排列)；所述背涂层的表面具有背涂微结构，所述背涂微结构为半球形，直径为10μm，所述背涂微结构的间距是60μm。所述背涂层内散射粒子的直径范围是3～5μm。
实施例3
如实施例1提供的抗刮扩散膜，其中，所述正涂微结构为半球形，直径为70μm，所述正涂微结构的间距是0(紧密排列)；所述背涂层的表面具有背涂微结构，所述背涂微结构为半球形，直径为10μm，所述背涂微结构的间距是60μm。所述背涂层内散射粒子的直径范围是3～5μm。
实施例4
如实施例1提供的抗刮扩散膜，其中，所述正涂微结构为半球形，直径为50μm，所述正涂微结构的间距是25μm；所述背涂层的表面具有背涂微结构，所述背涂微结构为半球形，直径为20μm，所述背涂微结构的间距是60μm。
实施例5
如实施例1提供的抗刮扩散膜，其中，所述正涂微结构为半球形，直径为50μm，所述正涂微结构的间距是50μm；所述背涂层的表面具有背涂微结构，所述背涂微结构为半球形，直径为20μm，所述背涂微结构的间距是60μm。
实施例6
如实施例2提供的抗刮扩散膜，其中，所述正涂微结构为半球形，直径为50μm，所述正涂微结构的间距是0(紧密排列)；所述背涂层的表面具有背涂微结构，所述背涂微结构为半球形，直径为20μm，所述背涂微结构的间距是60μm。所述背涂层内散射粒子的直径是D，且0<D≤3μm。
实施例7
如实施例2提供的抗刮扩散膜，其中，所述正涂微结构为半球形，直径为50μm，所述正涂微结构的间距是0(紧密排列)；所述背涂层的表面具有背涂微结构，所述背涂微结构为半球形，直径为30μm，所述背涂微结构的间距是60μm。所述背涂层内散射粒子的直径是D，且0<D≤3μm。
实施例8
如实施例6提供的抗刮扩散膜，其中，所述正涂微结构为半球形，直径为50μm，所述正涂微结构的间距是0(紧密排列)；所述背涂层的表面具有背涂微结构，所述背涂微结构为半球形，直径为20μm，所述背涂微结构的间距是20μm。
实施例9
如实施例6提供的抗刮扩散膜，其中，所述正涂微结构为半球形，直径为50μm，所述正涂微结构的间距是0(紧密排列)；所述背涂层的表面具有背涂微结构，所述背涂微结构为半球形，直径为20μm，所述背涂微结构的间距是80μm。
实施例10
如实施例1提供的抗刮扩散膜，其中，所述正涂层的材料包括紫外光固化丙烯酸树脂(UV胶水)和扩散粒子PMMA，所述UV胶水和扩散粒子的重量配比为1:1。
所述背涂层的材料包括紫外光固化丙烯酸树脂(UV胶水)和扩散粒子PMMA，所述UV胶水和扩散粒子的重量配比为1:2。
所述背涂层的表面具有背涂微结构，所述背涂微结构为半球形，直径为5μm。
所述基材层是厚度为150μm的PBT基材。
实施例11
如实施例1提供的抗刮扩散膜，其中，所述正涂层的材料包括紫外光固化丙烯酸树脂(UV胶水)和扩散粒子PMMA，所述UV胶水和扩散粒子的重量配比为2:3。
所述背涂层的材料包括紫外光固化丙烯酸树脂(UV胶水)和扩散粒子PMMA，所述UV胶水和扩散粒子的重量配比为2:3。
所述背涂层的表面具有背涂微结构，所述背涂微结构为半球形，直径为7μm。
所述基材层是厚度为350μm的PEN基材。
实施例12
如实施例3提供的抗刮扩散膜，其中，所述正涂微结构为半球形，直径为60μm，所述正涂微结构的间距是20μm；所述背涂层的表面具有背涂微结构，所述背涂微结构为半球形，直径为20μm，所述背涂微结构的间距是50μm。所述基材层是厚度为200μm的PET基材。
实施例13
如实施例3提供的抗刮扩散膜，其中，所述正涂微结构为半球形，正涂微结构的直径为65μm，所述正涂微结构的间距是10μm；所述背涂层的表面具有背涂微结构，所述背涂微结构为半球形，所述背涂微结构的直径为30μm，所述背涂微结构的间距是70μm。所述基材层是厚度为300μm的PET基材。
对比例1
扩散膜包含三层结构，正涂扩散层，基材层及背涂抗粘连层。所述基材层是厚度为250μm的PET基材。正涂扩散层选用热固型丙烯酸树脂，散射粒子为PMMA，粒径范围是10～20μm，热固型丙烯酸树脂和扩散粒子的重量配比为1:2。背涂抗粘连层选用热固型丙烯酸树脂，抗粘连粒子为PMMA，粒径范围2～8μm，热固型丙烯酸树脂和扩散粒子的重量配比为1:1；均采用传统湿法涂布方式，热固成型。对比例1提供的扩散膜的正涂扩散层及背涂抗粘连层的表面无微结构。
对比例2
扩散膜包含三层结构，正涂扩散层，基材层及背涂抗粘连层。所述基材层是厚度为250μm的PET基材。正涂扩散层选用紫外光固化丙烯酸树脂，散射粒子为PMMA，粒径范围：10～20μm，紫外光固化型丙烯酸树脂和扩散粒子的重量配比为1:2。背涂抗粘连层选用热固型丙烯酸树脂，抗粘连粒子为PMMA，粒径范围2～8μm，紫外光固化型丙烯酸树脂和扩散粒子的重量配比为1:1，均采用传统湿法涂布方式，UV固化成型。对比例2提供的扩散膜的正涂扩散层及背涂抗粘连层的表面无微结构。
表1实施例及对比例制备得到的扩散膜的性能测试结果
由上述实施例及对比例的测试结果可以得出，利用本发明提供的扩散膜可达到辉度增益(较高的亮度)，及良好的抗刮效果，同时具有较高的光学均齐度。特别的，实施例2、3、12和实施例13提供的抗刮扩散膜的综合性能更好。特别的，实施例3提供的抗刮扩散膜的综合性能最好。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡是根据本发明内容所做的均等变化与修饰，均涵盖在本发明的专利范围内。
Claims (3)
1.一种抗刮扩散膜，其特征在于在：所述扩散膜包括基材，基材的一侧设置有正涂层，另一侧设置有背涂层；所述正涂层内包含有散射粒子；所述正涂层的表面具有正涂微结构；所述背涂层内包含有散射粒子；所述背涂层的表面具有背涂微结构；所述正涂微结构为半球形，直径范围为50～70μm，所述正涂层微结构的间距为0～20μm；所述背涂微结构为半球形，直径范围为10～30μm，所述背涂层微结构的间距为50～70μm；所述正涂层中散射粒子的粒径范围是5～15μm，所述背涂层中散射粒子的直径范围是3～5μm；
所述正涂层的材料包括UV胶水和散射粒子，在制备过程中，先把散射粒子分散在UV胶水内形成涂布液，在涂布液中，所述UV胶水和散射粒子的重量配比为1:2；
所述背涂层的材料包括UV胶水和散射粒子，在制备过程中，先把散射粒子分散在UV胶水内形成涂布液，在涂布液中，所述UV胶水和散射粒子的重量配比为1:1；
所述散射粒子为聚甲基丙烯酸甲酯，所述UV胶水为紫外光固化丙烯酸树脂。
2.一种制备根据权利要求1所述的抗刮扩散膜的方法，其特征在于：该方法包括下述步骤：
(1)先采用湿法涂布的方式对基材进行双面涂布处理，在基材的上表面涂布正涂层涂布液，在基材的下表面涂布背涂层涂布液；
(2)涂布液主要由散射粒子和UV胶水组成；
(3)经过涂布后的基材进入结构区，经过表面具有微结构的结构凹辊，通过转印在正涂层形成正涂微结构，在背面涂层形成背涂微结构；
(4)结构凹辊转印压力为1.0±0.5Kg，时间为2～5S，温度为120℃；
(5)经过结构成型后进入UV灯固化区域，固化成型后收卷。
3.一种根据权利要求1所述的抗刮扩散膜的应用，其特征在于：所述扩散膜用于液晶显示屏的背光源中。
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