CN107132600B - 一种挤出型扩散膜及其制备方法 - Google Patents

一种挤出型扩散膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种液晶显示器中背光源使用的扩散膜，尤其涉及一种挤出型扩散膜及其制备方法。为了解决现有涂布型扩散膜制作工艺复杂的问题，本发明提供一种挤出型扩散膜及其制备方法。所述的扩散膜依次由扩散A层、基膜B层、基膜C层、扩散D层组成，所述扩散A层与扩散D层分别位于基膜B层、基膜C层的外侧；所述扩散膜为四层共挤结构。本发明提供的挤出型扩散膜具有较高的透光率、较高的雾度、较高的辉度表现，较高的遮蔽性、很高的匀光性，还有不刮伤导光板作用，并且该扩散膜应用于背光模组中后，能有效的解决灯影的问题。本发明提供的挤出型扩散膜的制备方法工艺简单方便，提高了生产效率，降低了生产成本，改善了环境健康。

Description

一种挤出型扩散膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器中背光源使用的扩散膜，尤其涉及一种挤出型扩散膜及其制备方法。
背景技术
扩散膜是广泛应用于液晶显示器的背光模组中最重要的光学膜之一，扩散膜主要目的是将背光中点状光源均匀转换成面光源时，利用扩散膜使光线形成漫射来达到匀光的效果，同时具有一定遮蔽性(遮灯影)作用。
目前制备扩散膜是在PET基膜基础上，依次在正、反面通过离线涂布，涂上扩散粒子层、背涂粒子层。涂布材料为特殊丙烯酸树脂(例如：聚甲基丙烯酸甲酯PMMA)材质与有机溶剂、有机光扩散粒子、助剂混合配置而成，將混合原料涂布在PET基材上，经过烘箱挥发溶剂，冷却定型后形成具有有机光扩散粒子填充的扩散膜。使用上述方式制备扩散膜需要经过很多步骤，其过程过于繁琐，并且需要很多的复杂工艺去支撑，并且原料中更是包含了有机溶剂，其包括了甲苯、丁酮等有毒、有害物质，不仅使制作效率降低、产品质量不稳定，更是对环境、人类健康有很大负面影响。
发明内容
为了解决现有涂布型扩散膜制作工艺复杂的问题，本发明提供一种挤出型扩散膜及其制备方法。该扩散膜制作工艺简单方便、制作成本低、绿色环保。本发明提供的扩散膜制作方法解决了现有涂布型扩散膜制作工艺复杂的问题，还解决了现有涂布型扩散膜危害环境及人类健康的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
本发明提供一种挤出型扩散膜，所述的扩散膜依次由扩散A层、基膜B层、基膜C层、扩散D层组成，所述扩散A层与扩散D层分别位于基膜B层、基膜C层的外侧；所述扩散膜为四层共挤结构。
进一步的，所述扩散A层位于基膜B层的上表面，所述扩散D层位于基膜C层的下表面。
进一步的，所述扩散A层包括聚酯树脂和扩散粒子，所述扩散D层包括聚酯树脂和扩散粒子。
进一步的，所述扩散A层中，扩散粒子的粒径小于或等于扩散层的厚度。
进一步的，所述扩散D层中，扩散粒子的粒径小于或等于扩散层的厚度。
进一步的，在所述的扩散膜中，所述扩散A层填充有光扩散粒子。所述光扩散粒子具有光扩散作用。
聚酯起胶粘剂作用，将扩散粒子粘结在基膜B层和基膜C层的表面。
进一步的，在所述扩散A层中，扩散粒子占聚酯树脂的重量百分比为40-80％。
进一步的，在所述扩散D层中，扩散粒子占聚酯树脂的重量百分比为40-80％。
进一步的，所述基膜B层的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，所述基膜C层的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
进一步的，所述扩散A层和扩散D层中的聚酯为PET。
进一步的，扩散粒子与PET混合后挤出形成扩散A层和扩散D层，所述扩散粒子通过PET粘接在基膜B层的上表面和基膜C层的下表面。
进一步的，所述扩散A层中扩散粒子选自硫酸钡(BaSO4)、二氧化硅(SiO2)、有机硅或碳酸钙(CaCO3)中的一种或至少两种的组合。
进一步的，所述有机硅为甲基有机硅；所述甲基有机硅为纳米级甲基有机硅。
进一步的，所述扩散A层中扩散粒子优选为甲基有机硅。
进一步的，所述扩散D层中扩散粒子选自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA)、聚苯乙烯(PS)或聚氨酯(PU)中的一种或至少两种的组合。
进一步的，所述扩散D层中扩散粒子优选为PU。
进一步的，所述基膜B层的厚度为150-170μm，所述基膜C层的厚度为3-8μm。
进一步的，所述基膜B层的厚度优选为150-170μm，所述基膜C层的厚度优选为3-5μm。
进一步的，所述基膜B层的厚度优选为160μm，所述基膜C层的厚度优选为5μm。
进一步的，所述扩散A层的厚度为5-15μm，所述扩散粒子的粒径为0.5-10μm，所述扩散粒子占聚酯树脂的40-80％，所述百分比为重量百分比。
进一步的，所述扩散A层的厚度优选为5-10μm，所述扩散粒子的粒径优选为2μm。进一步的，所述扩散A层的厚度优选为10μm。
进一步的，在所述扩散A层中，扩散粒子占PET的重量百分比优选为60％。
进一步的，所述扩散D层的厚度为3-8μm，所述扩散粒子的粒径为3-7μm，所述扩散粒子占聚酯树脂的40-80％，所述百分比为重量百分比。
进一步的，所述扩散D层的厚度优选为5-8μm，所述扩散粒子的粒径优选为5-7μm。
进一步的，所述扩散D层的厚度优选为8μm，所述扩散粒子的粒径优选为7μm。
进一步的，在所述扩散D层中，扩散粒子占PET的重量百分比优选为60％。
进一步的，其中，扩散A层厚度为5-10μm，扩散A层的扩散粒子为甲基有机硅，扩散A层中扩散粒子粒径为2μm，配比为PET的40-80％；基膜B层为PET，厚度为150-170μm；基膜C层为PET，厚度为3-5μm；扩散D层厚度为5-8μm，扩散D层的扩散粒子为PU，扩散D层中扩散粒子粒径为5-7μm，配比为PET的40-80％。上述技术方案包括实施例1-2、实施例4-6、实施例8-9、实施例21。
进一步的，扩散A层厚度为10μm，扩散A层的扩散粒子为甲基有机硅，扩散A层中扩散粒子粒径为2μm，配比为PET的60-80％；基膜B层为PET，厚度为160μm；基膜C层为PET，厚度为5μm；扩散D层厚度为8μm，扩散D层的扩散粒子为PU，扩散D层中扩散粒子粒径为7μm，配比为PET的60-80％。上述技术方案包括实施例9和21。
本发明还提供一种制备本发明所述的挤出型扩散膜的方法，所述方法包括下述步骤：
(1)挤出机四层共挤，同时挤出扩散A层、基膜B层、基膜C层和扩散D层；
(2)四层同时挤出后，通过流延方式到达冷却辊上；
(3)双向拉伸；
(4)冷却成型。
与现有扩散膜相比，本发明提供的挤出型扩散膜具有较高的透光率、较高的雾度、较高的辉度表现，较高的遮蔽性、很高的匀光性，还有不刮伤导光板作用，并且该扩散膜应用于背光模组中后，能有效的解决灯影的问题。
与现有扩散膜的制备方法相比，本发明提供的挤出型扩散膜的制备方法工艺简单方便，提高了生产效率，降低了生产成本，改善了环境健康。
附图说明
图1为本发明提供的挤出型扩散膜的结构示意图。
图2为本发明提供的四层共挤制备扩散膜过程的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和说明书附图，对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供一种挤出型扩散膜，所述的扩散膜依次由扩散A层1、基膜B层2、基膜C层3、扩散D层4组成，所述扩散A层1和扩散D层4分别位于基膜B层2、基膜C层3的外侧；所述扩散膜为四层共挤结构。所述扩散膜A层1与扩散D层4为PET与扩散粒子熔融挤出；所述的基膜B层2与基膜C层3为PET熔融挤出。
如图2所示，本发明提供一种挤出型扩散膜的制备方法，所述方法包括下述步骤：
(1)由挤出机四层共挤同时挤出扩散A层、基膜B层、基膜C层、扩散D层；四层同时挤出后，通过流延方式到达冷却辊上，再经过双向拉伸；
(2)冷却成型后形成所述的扩散膜。
本发明提供的扩散膜的主要性能的测试方法简述如下：
(1)扩散膜的透光率与雾度，使用HunterLab UltraScan PRO超高精度分光测色仪，测试条件按照国家标准GB2410-1980执行。并且雾度、透光率执行：雾度≥84％，透光率≥90％标准。
(2)扩散膜的辉度，采用BM-7A辉度计，测试条件按照JJG 2033-1989标准执行。辉度测试以宁波激智科技股份有限公司(Exciton)生产的扩散膜B188VM2为对比样，计算与对比例1为100％的辉度比。辉度比执行±0.01％标准。
(3)扩散膜在背光中的匀光性，使用均齐度判定。采用BM-7A辉度计，测试条件按照JJG 2033-1989标准执行。均齐度越高越好。
(4)扩散膜中扩散D层的背面与LGP的刮擦测试，选择LGP为MS材质。采用LC-103B抗刮测试仪，测试条件按照ASTM D5264标准执行。表2中，OK为合格，NG为不合格。以肉眼观察测试部分，外观无变化则为合格，外观有变化则为不合格。
(5)在背光上检测是否有灯影的缺陷存在。在32寸背光中放入实施例和对比例提供的扩散膜，组装为完整的背光，点亮后，观察是否出现灯影。
实施例1
本发明提供一种挤出型扩散膜，所述的扩散膜依次由扩散A层、基膜B层、基膜C层、扩散D层组成，所述扩散A层和扩散D层分别位于基膜B层、基膜C层的外侧；所述扩散膜为四层共挤结构。所述扩散A层包括扩散粒子和PET，扩散D层包括扩散粒子和PET，扩散粒子与PET混合后挤出形成扩散A层和扩散D层。经过挤出机四层共挤，然后流延到冷却辊上，经过铸片拉伸，最后冷却成型，形成挤出型扩散膜。
其中，扩散A层厚度为10μm，扩散A层的扩散粒子为甲基有机硅，扩散A层中扩散粒子的粒径为2μm，配比为PET的60％。基膜B层为PET，厚度为160μm。基膜C层为PET，厚度为5μm。扩散D层厚度为5μm，扩散D层的扩散粒子为PU，扩散D层中扩散粒子的粒径为5μm，配比为PET的40％。
实施例2
如实施例1所述的挤出型扩散膜，其中，扩散A层厚度为5μm，扩散A层的扩散粒子为甲基有机硅，扩散A层的扩散粒子粒径为2μm，配比为PET的40％。基膜B层为PET，厚度为160μm，基膜C层为PET，厚度为5μm。扩散D层厚度为5μm，扩散D层的扩散粒子为PU，扩散D层的扩散粒子粒径为5μm，配比为PET的50％。
实施例3
如实施例1的挤出型扩散膜，其中，扩散A层厚度为10μm，扩散A层的扩散粒子为甲基有机硅，扩散A层的扩散粒子粒径为1μm，配比为PET的50％。基膜B层为PET，厚度为160μm。基膜C层为PET，厚度为5μm。扩散D层厚度为5μm，扩散D层的扩散粒子为PU。扩散D层的扩散粒子粒径为5μm，配比为PET的60％。
实施例4
如实施例1的挤出型扩散膜，其中，扩散A层厚度为10μm，扩散A层的扩散粒子为甲基有机硅，扩散A层的扩散粒子粒径为2μm，配比为PET的60％。基膜B层为PET，厚度为150μm，基膜C层为PET，厚度为5μm。扩散D层厚度为5μm，扩散D层的扩散粒子材料为PU，扩散D层的扩散粒子粒径为5μm，配比为PET的70％。
实施例5
如实施例1的挤出型扩散膜，其中，扩散A层厚度为10μm，扩散A层的扩散粒子为甲基有机硅，扩散A层的扩散粒子粒径为2μm，配比为PET的60％。基膜B层为PET，厚度为170μm。基膜C层为PET，厚度为5μm。扩散D层厚度为5μm，扩散D层的扩散粒子材料为PU，扩散D层的扩散粒子粒径为5μm，配比为PET的70％。
实施例6
如实施例1的挤出型扩散膜，其中，扩散A层厚度为10μm，扩散A层的扩散粒子为甲基有机硅，扩散A层的扩散粒子粒径为2μm，配比为PET的80％。基膜B层为PET，厚度为160μm。基膜C层为PET，厚度为3μm。扩散D层厚度为5μm，扩散D层的扩散粒子材料为PU，扩散D层的扩散粒子粒径为5μm，配比为PET的60％。
实施例7
如实施例1的挤出型扩散膜，其中，扩散A层厚度为10μm，扩散A层的扩散粒子为甲基有机硅，扩散A层的扩散粒子粒径为2μm，配比为PET的60％。基膜B层为PET，厚度为160μm。基膜C层为PET，厚度为8μm。扩散D层厚度为5μm，扩散D层的扩散粒子材料为PU，扩散D层的扩散粒子粒径为5μm，配比为PET的60％。
实施例8
如实施例1的挤出型扩散膜，其中，扩散A层厚度为10μm，扩散A层的扩散粒子为甲基有机硅，扩散A层的扩散粒子粒径为2μm，配比为PET的60％。基膜B层为PET，厚度为160μm。基膜C层为PET，厚度为5μm。扩散D层厚度为8μm，扩散D层的扩散粒子材料为PU，扩散D层的扩散粒子粒径为5μm，配比为PET的60％。
实施例9
如实施例1的挤出型扩散膜，其中，扩散A层厚度为10μm，扩散A层的扩散粒子材料为甲基有机硅，扩散A层的扩散粒子粒径为2μm，配比为PET的60％。基膜B层为PET，厚度为160μm。基膜C层为PET，厚度为5μm。扩散D层厚度为8μm，扩散D层的扩散粒子材料为PU，扩散D层的扩散粒子粒径为7μm，配比为PET的60％。
实施例10
如实施例1的挤出型扩散膜，其中，扩散A层厚度为10μm，扩散A层的扩散粒子为甲基有机硅，扩散A层的扩散粒子粒径为2μm，配比为PET的60％。基膜B层为PET，厚度为160μm。基膜C层为PET，厚度为5μm。扩散D层厚度为5μm，扩散D层的扩散粒子为PBMA，扩散D层的扩散粒子粒径为5μm，配比为PET的60％。
实施例11
如实施例1的挤出型扩散膜，其中，扩散A层厚度为5μm，扩散A层的扩散粒子材料为硫酸钡，扩散A层的扩散粒子粒径为0.5μm，配比为PET的60％。基膜B层为PET，厚度为150μm。基膜C层为PET，厚度为3μm。扩散D层厚度为3μm，扩散D层的扩散粒子为PC，扩散D层的扩散粒子粒径为3μm，配比为PET的60％。
实施例12
如实施例1的挤出型扩散膜，其中，散A层厚度为15μm，扩散A层的扩散粒子为碳酸钙，扩扩散A层的扩散粒子粒径为3μm，配比为PET的60％。基膜B层为PET，厚度为150μm。基膜C层为PET，厚度为5μm。扩散D层厚度为4μm，扩散D层的扩散粒子材料为PS，扩散D层的扩散粒子粒径为4μm，配比为PET的60％。
实施例13
如实施例1的挤出型扩散膜，其中，扩散A层厚度为10μm，扩散A层的扩散粒子材料为二氧化硅，扩散A层的扩散粒子粒径为5μm，配比为PET的60％。基膜B层为PET，厚度为160μm。基膜C层为PET，厚度为6μm。扩散D层厚度为5μm，扩散D层的扩散粒子材料为PMMA，扩散D层的扩散粒子粒径为5μm，配比为PET的60％。
实施例14
如实施例1的挤出型扩散膜，其中，扩散A层厚度为9μm，扩散A层的扩散粒子为甲基有机硅，扩散A层的扩散粒子粒径为8μm，配比为PET的60％。基膜B层为PET，厚度为170μm。基膜C层为PET，厚度为7μm。扩散D层厚度为6μm，扩散D层的扩散粒子材料为PU，扩散D层的扩散粒子粒径为6μm，配比为PET的60％。
实施例15
如实施例1的挤出型扩散膜，其中，扩散A层厚度为12μm，扩散A层的扩散粒子为甲基有机硅，扩散A层的扩散粒子粒径为10μm，配比为PET的60％。基膜B层为PET，厚度为165μm。基膜C层为PET，厚度为8μm。扩散D层厚度为7μm，扩散D层的扩散粒子为PBMA，扩散D层的扩散粒子粒径为7μm，配比为PET的60％。
实施例16
如实施例1所述的挤出型扩散膜，其中，扩散A层厚度为15μm，扩散A层的扩散粒子为甲基有机硅，扩散A层中扩散粒子粒径为2μm，配比为PET的60％。基膜B层为PET，厚度为160μm。基膜C层为PET，厚度为5μm。扩散D层厚度为5μm，扩散D层的扩散粒子为PU，扩散D层中扩散粒子粒径为5μm，配比为PET的60％。
实施例17
如实施例1所述的挤出型扩散膜，其中，扩散A层厚度为10μm，扩散A层的扩散粒子为甲基有机硅，扩散A层中扩散粒子粒径为5μm，配比为PET的60％。基膜B层为PET，厚度为160μm。基膜C层为PET，厚度为5μm。扩散D层厚度为5μm，扩散D层的扩散粒子为PU，扩散D层中扩散粒子粒径为5μm，配比为PET的60％。
实施例18
如实施例1所述的挤出型扩散膜，其中，扩散A层厚度为10μm，扩散A层的扩散粒子为SiO2，扩散A层中扩散粒子粒径为2μm，配比为PET的60％。基膜B层为PET，厚度为160μm。基膜C层为PET，厚度为5μm。扩散D层厚度为5μm，扩散D层的扩散粒子为PU，扩散D层中扩散粒子粒径为5μm，配比为PET的60％。
实施例19
如实施例1所述的挤出型扩散膜，其中，扩散A层厚度为10μm，扩散A层的扩散粒子为CaCO3，扩散A层中扩散粒子粒径为2μm，配比为PET的60％。基膜B层为PET，厚度为160μm。基膜C层为PET，厚度为5μm。扩散D层厚度为5μm，扩散D层的扩散粒子为PU，扩散D层中扩散粒子粒径为5μm，配比为PET的60％。
实施例20
如实施例1所述的挤出型扩散膜，其中，扩散A层厚度为10μm，扩散A层的扩散粒子为甲基有机硅，扩散A层中扩散粒子粒径为2μm，配比为PET的60％。基膜B层为PET，厚度为160μm。基膜C层为PET，厚度为5μm。扩散D层厚度为5μm，扩散D层的扩散粒子为PMMA，扩散D层中扩散粒子粒径为5μm，配比为PET的60％。
实施例21
如实施例1提供的挤出型扩散膜，其中，扩散A层厚度为10μm，扩散A层的扩散粒子材料为甲基有机硅，扩散A层的扩散粒子粒径为2μm，配比为PET的80％。基膜B层为PET，厚度为160μm。基膜C层为PET，厚度为5μm。扩散D层厚度为8μm，扩散D层的扩散粒子材料为PU，扩散D层的扩散粒子粒径为7μm，配比为PET的80％。
对比例1
宁波激智科技股份有限公司(Exciton)的扩散膜B188VM2。
对比例2
如实施例1所述的挤出型扩散膜，其中，扩散A层厚度为10μm，扩散A层的扩散粒子为甲基有机硅，扩散A层中扩散粒子粒径为2μm，配比为PET的60％。基膜B层为PET，厚度为160μm。基膜C层为PET，厚度为5μm。扩散D层厚度为3μm，扩散D层的扩散粒子为PU，扩散D层中扩散粒子粒径为5μm，配比为PET的60％。
对比例3
如实施例1所述的挤出型扩散膜，其中，扩散A层厚度为10μm，扩散A层的扩散粒子为甲基有机硅，扩散A层中扩散粒子粒径为2μm，配比为PET的60％。基膜B层为PET，厚度为160μm。基膜C层为PET，厚度为5μm。扩散D层厚度为3μm，扩散D层的扩散粒子为PU，扩散D层中扩散粒子粒径为5μm，配比为PET的50％。
对比例4
如实施例1所述的挤出型扩散膜，其中，扩散A层厚度为10μm，扩散A层的扩散粒子为甲基有机硅，扩散A层中扩散粒子粒径为2μm，配比为PET的60％。基膜B层为PET，厚度为160μm。基膜C层为PET，厚度为5μm。扩散D层厚度为5μm，扩散D层的扩散粒子为PU，扩散D层中扩散粒子粒径为7μm，配比为PET的60％。
表1实施例1-21和对比例2-4提供的扩散膜中各层的厚度及成分组成
表2本发明提供的实施例1-21和对比例1-4的扩散膜的主要性能检测结果
由表2的数据可以得出，本发明提供的挤出型扩散膜具有较好的辉度增益，同时透光率、雾度较高，遮蔽性较好，刮擦LGP能力弱。其中，实施例1、实施例2、实施例4-6、实施例8-9、实施例21提供的挤出型扩散膜的透光率至少为93.6％、雾度至少为84.2％、辉度增益至少为100.12％、均齐度至少为64.15％、无刮擦和无灯影，综合性能更好。特别的，实施例9和21提供的扩散膜的综合性能最佳，透光率至少为94％、雾度至少为84.9％、辉度增益至少为100.18％、均齐度至少为64.16％、无刮擦和无灯影。
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 (2)

1.一种挤出型扩散膜，其特征在于，所述的扩散膜依次由扩散A层、基膜B层、基膜C层、扩散D层组成，所述扩散A层与扩散D层分别位于基膜B层、基膜C层的外侧；所述扩散膜为四层共挤结构；
所述扩散A层包括聚酯树脂和扩散粒子，所述扩散D层包括聚酯树脂和扩散粒子，所述扩散A层和扩散D层中的聚酯树脂为PET；
所述基膜B层的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，所述基膜C层的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；所述基膜B层的厚度为150-170μm，所述基膜C层的厚度为3-8μm；
所述扩散A层中的扩散粒子选自硫酸钡(BaSO4)、二氧化硅(SiO2)、有机硅或碳酸钙(CaCO3)中的一种或至少两种的组合；所述扩散A层的厚度为5-15μm，所述扩散粒子的粒径为0.5-10μm，所述扩散粒子占聚酯树脂的40-80％，百分比为重量百分比；
所述扩散D层中的扩散粒子选自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA)、聚苯乙烯(PS)或聚氨酯(PU)中的一种或至少两种的组合；所述扩散D层的厚度为3-8μm，所述扩散粒子的粒径为3-7μm，所述扩散粒子占聚酯树脂的40-80％，百分比为重量百分比。
2.一种制备权利要求1所述的挤出型扩散膜的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
(1)挤出机四层共挤，同时挤出扩散A层、基膜B层、基膜C层和扩散D层；
(2)四层同时挤出后，通过流延方式到达冷却辊上；
(3)双向拉伸；
(4)冷却成型。
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