CN109799553B - 一种金属母版的制备方法，及一种微透镜增亮膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及背光模组用光学膜领域，特别涉及一种金属母版，及一种微透镜增亮膜及其制备方法。为了解决现有增亮膜不能兼顾亮度和遮盖性的问题，本发明提供一种微透镜增亮膜及其制备方法。所述增亮膜依次包括微透镜结构层、透明基材层、和背涂层。本发明提供的微透镜增亮膜，可以提升亮度增益效果，同时具有好的遮盖效果。利用本发明提供的金属母版作为工作子版，用于制备增亮膜的增亮层的微结构，使增亮膜的生产成本大幅度降低。

Description

一种金属母版的制备方法，及一种微透镜增亮膜及其制备 方法

技术领域

本发明涉及背光模组用光学膜领域，特别涉及一种金属母版的制备方法，及一种微透镜增亮膜及其制备方法。

背景技术

增亮膜是液晶显示器中常用的一种光学膜材料，可以显著提升液晶显示器的亮度，起到提升光效、降低能耗的作用。微透镜增亮膜不仅具有高的光学增益，同时具有散射光线的雾化效果，具备提升亮度和提高遮盖的双重效果。

微透镜膜的生产方法，通常是在UV光固化涂布设备上，使用加工好的微结构金属模具涂布光固化胶水成型制成，其中最关键的技术是金属模具的制备。目前常规的做法是使用激光雕刻的工艺，在金属辊轮上雕刻出不同样式的微透镜结构，但对于高亮高遮盖的微透镜结构仍存在几个问题：1)高亮高遮盖的微透镜通常是直接较小(<30μm)的微透镜，雕刻良率低，时间周期长。2)雕刻成本极高，单只辊轮的制备可高达几十万加工费用，严重超出现有光学膜的单价成本。3)微透镜结构可能与其他棱镜或棱锥形状进行杂化设计，结构辊轮的使用寿命低，也会大幅增加产品的生产成本。

发明内容

为了解决现有增亮膜不能兼顾亮度和遮盖性的问题，本发明提供一种金属母版的制备方法，及一种微透镜增亮膜及其制备方法。本发明提供的微透镜增亮膜，可以提升亮度增益效果，同时具有好的遮盖效果，能够兼顾亮度和遮盖性。利用本发明提供的金属母版作为工作子版，用于制备增亮膜的增亮层的微结构，使增亮膜的生产成本大幅度降低。本发明提供的微透镜增亮膜的制备方法可以减低微透镜结构的制造成本，更有益于光学膜的批量量产生产；该方法解决了现有微透镜结构雕刻难度大，雕刻及使用成本高的难题。

为达到以上目的，本发明提供如下技术方案。

本发明提供一种微透镜增亮膜，所述增亮膜包括微透镜结构层、透明基材层、和背涂层。

本发明提供一种微透镜增亮膜，所述增亮膜包括透明基材层，透明基材层包含第一光学面和第二光学面，所述第一光学面设置有微透镜结构层(简称微结构层)，所述第二光学面设置有背涂层。

进一步的，所述增亮膜依次包括微透镜结构层、透明基材层、和背涂层。

进一步的，所述微透镜结构层包括半球形透镜和棱锥。

进一步的，所述微透镜结构层包括底边为正六边形的半球形透镜和底边为正六边形的棱锥。光线经过第二光学面进入，再经第一光学面射出进入微透镜结构层。

进一步的，所述半球形透镜，其底边长为10-70μm，半球形高度为5-35μm。所述棱锥的底边长亦为10-70μm，棱锥高度为5-33μm。

进一步的，所述半球形透镜，其底边长为20-50μm，半球形高度为10-25μm。所述棱锥的底边长亦为20-50μm，棱锥高度为10-23μm。前述技术方案包括实施例5-10。

进一步的，所述半球形透镜，其底边长为25-35μm，半球形高度为12-17μm。所述棱锥的底边长亦为25-35μm，棱锥高度为11-17μm。前述技术方案包括实施例8-10。

进一步的，所述棱锥的纵向截面呈等腰三角形，其三角形的顶角为60-100度。

所述半球形透镜与棱锥间隔排列。进一步的，半球形透镜与棱锥为列与列之间或行与行之间间隔排列。间隔为1排半球形透镜、多排棱锥组合而成。

进一步的，半球形透镜与棱锥的间隔排列单元为1排半球形透镜，和1至10排棱锥。即，排列组合为1排半球形透镜，1至10排棱锥组合而成。

进一步的，排列组合为1排半球形透镜，1至4排棱锥组合而成。

进一步的，所述半球形透镜的高度等于或者高于棱锥的高度。进一步的，棱锥的高度约为半球形透镜高度的80-100％。进一步的，棱锥的高度约为半球形透镜高度的85-100％。进一步的，棱锥的高度约为半球形透镜高度的92-100％。

进一步的，所述透明基材可选择自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚碳酸酯(PC)，聚氯乙烯(PVC)，或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，其厚度可选择自50-300μm。所述微结构层选择UV固化的丙烯酸类树脂。进一步的，所述微透镜结构层的材料甲基丙烯酸酯、双酚A二丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯、联苯甲醇丙烯酸酯、邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯，或2-苯氧基乙基甲基丙烯酸酯中的一种或多种的组合。

所述微结构层UV树脂的液体折射率选择自1.44-1.60。进一步的，所述微结构层UV树脂的液体折射率选择自1.46-1.56。进一步的，UV树脂的折射率选择自1.48-1.52。

另一方面，本发明提供一种金属母版的制备方法，所述制备方法包括下述步骤：

(1)微结构的雕刻：在金属辊轮上雕刻微结构，此结构为凹状的结构(阴模)；

(2)翻模复制软膜母版：利用步骤(1)得到的微结构辊轮，在基材的表面形成凸状的微结构层(阳模)，带有微结构层的基材即为软膜母版；

(3)电铸：将步骤(2)得到的软膜母版，先将母版表面微结构镀上一层导电层；然后以上述表面镀有导电层的微结构软膜母版为阴极，在电铸槽中进行电铸以得到第一代金属母版。

进一步的，利用一个软膜母版，制备若干第一代金属母版。

进一步的，所述制备方法还包括下述步骤：

(4)第一代金属母版作为原始版，进行清洗活化后，可以按上述步骤(3)的电铸方法，再经过第二次电铸，得到第二代金属母版(阳膜)。

进一步的，所述制备方法还包括下述步骤：

(4)第一代金属母版作为原始版，进行清洗活化后，可以按上述步骤(3)的电铸方法，再经过第二次电铸，得到第二代金属母版(阳膜)；将第二代金属母版经过第三次电铸，得到第三代金属母版。

进一步的，利用一个第一代金属母版制备若干个第二代金属母版；利用一个第二代金属母版制备若干个第三代金属母版。

所述微结构可以是微透镜结构，也可以是微棱镜结构，或其它微结构。

通常，第一代金属母版作为工作子版使用。第三代金属母版作为工作子版使用。所述工作子版用于制备微透镜增亮膜的微透镜结构层。

另一方面，本发明还提供所述的金属母版的应用，所述金属母版用于制备微结构涂层。

进一步的，将金属母版粘贴到辊轮外周，金属母版的凹状的结构朝外，用于压制涂层以形成微透镜结构层。

本发明还提供一种微透镜增亮膜的制备方法，所述增亮膜的微透镜结构层由本发明所述的金属母版压制而成。

另一方面，本发明还提供所述的微透镜增亮膜的制备方法，所述方法包括下述步骤：

(1)微透镜结构的雕刻：在金属辊轮上雕刻设计的微透镜结构组合，此结构为凹状的结构样式(阴模)；

(2)翻模复制软膜母版：对步骤(1)得到的微结构辊轮，通过热压印或UV固化压印的方式，在基材的表面形成凸状的微透镜结构层(阳模)；

(3)第一代金属母版电铸：将步骤(2)得到的软膜母版，先将母版表面微结构镀上一层薄导电层；然后以上述表面镀有导电层的微结构母版为阴极，在电铸槽中进行电铸以得到第一代金属母版；

(4)第一代金属母版作为原始版，进行清洗活化后，可以按上述步骤3)的电铸方法，再经过第二次电铸，得到第二代金属母版(阳膜)；将第二代金属母版经过第三次电铸，得到第三代金属母版，也称为工作子版(阴模)；工作子版经清洗烘干后，用于压制微透镜增亮膜的微透镜结构层。

本发明还提供微透镜增亮膜的制备方法，所述方法包括下述步骤：

(1)微透镜结构的雕刻：在圆柱状的金属辊轮上雕刻设计的微透镜结构组合，此结构为凹状的结构样式(阴模)；

(2)翻模复制软膜母版：对步骤(1)得到的微结构辊轮，通过在基材的表面进行UV胶水涂布、微结构压印、UV光源固化，在基材的表面形成凸状的微透镜结构层(阳模)；

(3)第一代金属母版电铸：将步骤(2)得到的软膜母版，先通过磁控溅射方式将母版表面微结构镀上一层薄导电层；然后以上述表面镀有导电层的微结构母版为阴极，以镍片作为阳极，在电铸槽中进行电铸以得到第一代镍质金属母版；

(4)第一代金属母版作为原始版，进行超声波清洗活化后，可以按上述步骤3)的电铸方法，再经过第二次电铸，得到第二代金属母版(阳膜)；将第二代金属母版经过第三次电铸，得到第三代金属母版，也称为工作子版(阴模)；工作子版经过去离子水清晰烘干后，用于压制微结构层。

本发明的发明点之一在于微透镜增亮膜大幅降低成本的制备方法。

本发明的另一特征在于微透镜增亮膜大幅降低成本的制备方法，所述制备方法包括下述步骤：

(1)微透镜结构的雕刻：通过激光雕刻的方式，在圆柱状的金属辊轮上雕刻设计的微透镜结构组合，此结构为凹状的结构样式(阴模)。雕刻的辊轮表面材质可以选用铜，镍，铬等金属材质。进一步的，金属辊轮的直径可以选择200-300mm。

(2)翻模复制软膜母版：对前述微结构辊轮，通过UV胶水涂布、微结构压印、UV光源固化，在透明基材的表面形成凸状的微透镜结构层(阳模)。进一步的，基材可以选用双向拉伸PET，表面需经过化学处理，厚度可选择自250-300μm。

(3)第一代金属母版电铸：将上述软膜母版，先通过磁控溅射方式将母版表面微结构镀上一层薄导电层。导电层可以选用铜、镍或银金属材质。导电层的厚度控制在100-1000nm。然后以上述表面镀有导电层的微结构母版为阴极，以镍片作为阳极，在电铸槽中进行电铸以得到第一代镍质金属母版。进一步的，金属母版的厚度控制在100-300μm之间。进一步的，软膜母版为平面状，根据不同的液晶模组尺寸，裁切成相应的大小，长度在800mm-2200mm之间，宽度在600mm-1400mm之间。

(4)第一代金属母版作为原始版，进行超声波清洗活化后，可以按上述步骤3)的电铸方法，再经过第二次电铸，得到第二代金属母版(阳膜)。将第二代金属母版经过第三次电铸，得到第三代版，也称为工作子版(阴模)。工作子版经过去离子水清晰烘干后，即可投入使用。进一步的，工作子版的厚度控制在50-150μm。进一步的，工作子版的长度和宽幅根据客户使用尺寸，可裁切成相应的大小。进一步的，长度在1000mm-2000mm之间，宽度在680mm-1200mm之间。

进一步的，第一代和第二代金属母版可以多次重复电铸使用，循环制备工作子版。

(5)工作子版包覆于金属辊筒制作结构辊：将上述平面工作子版通过双面胶带粘贴的方式包覆在辊筒的外壁，或者可以先将上述平面工作子版制作成中空圆柱状套筒，再将套筒套装在辊筒上，即可制作成所需结构辊。进一步的，包覆辊筒形成的接缝处，或者制作中空圆柱状套筒时的接缝处理，采用激光焊接的方式进行，再径抛光平滑处理。

(6)经过包覆或者套装处理的辊筒与辊轮直接雕刻结构无差异，可以直接使用UV胶固化成型，在基材第一光学面形成最终的微透镜结构层。

本发明的有益效果在于：通过结构设计，采取了一种半球形微透镜与棱锥交替排列的设计方式，使得微透镜结构具备更高的亮度，且同时保持了良好的遮盖效果。本发明同时提供一种技术方案，只需要雕刻一次原始的辊轮模具，可显著降低原始模具的雕刻成本。常规方法每次生产均需要重新雕刻模具，成本高且无法有效降低。本发明的技术方案中，采取电铸的方式，可以通过一次原始模具，通过电铸复制，重复获得无数张工作子版，经过将工作子版包覆于辊轮上，可以实现与直接雕刻辊轮的相同结构效果和生产效果。且电铸成本低廉，大大降低了常规方法的结构制作和生产成本，具有连续量产性。利用本发明提供的金属母版作为工作子版，用于制备增亮膜的增亮层的微结构，使增亮膜的生产成本大幅度降低。

附图说明

图1为传统微透镜增亮膜的结构示意图；

图2为本发明提供的微透镜增亮膜的结构示意图；

图3为本发明提供的微透镜结构的平面排列示意图；

图4为本发明提供的微透镜结构电铸流程示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例及附图对本发明作进一步详细描述，有必要指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，传统微透镜增亮膜包括基材层10，微结构层11，和背涂层12。

如图2和图3所示，本发明提供一种微透镜增亮膜，所述增亮膜包括透明基材层20，透明基材层20具有第一光学面和第二光学面，所述第一光学面设置有微透镜结构层21，所述第二光学面设置有背涂层22。所述微透镜结构层21包括微透镜结构31，和棱锥结构32。

图4为本发明提供的微透镜结构电铸流程示意图。其中，40为激光雕刻的初始金属辊凹状结构。50为第一次翻模的软膜母版，凸状结构层。51为在凸状软膜母版上溅镀的导电层。60为第一代镍质金属母版，凹状结构。70为第二代金属母版，凸状结构。80为第三代金属母版，也称为工作子版，为凹状结构。x1、x2、x3为通过70母版反复电铸得到的多代子版简略。

按照下述方式测试本发明实施例及对比例提供的微透镜增亮膜的主要性能和对比参数。

1、辉度增益测试：使用特定背光源，测试一张传统微透镜增亮膜的亮度为L₀，再测试本发明的微透镜增亮膜的亮度为L₁，则该发明的微透镜增亮膜的辉度增益为L₁/L₀。

2、微结构加工成本/平方米：传统方法为每雕刻1只辊筒进行一次生产，则加工成本即为该只辊筒的加工成本与生产米数的比值。本发明方法为雕刻1只母辊可以电铸多个工作子版，每个工作子版都可以连续加工生产，则加工成本即为1只母辊的雕刻成本加上电铸工作版的成本总和，与工作子版连续生产米数的总和的比值。以对比例1的生产成本为100％，本申请实施例提供的增亮膜的生产成本与对比例1提供的增亮膜的生产成本的比值记为本申请实施例提供的增亮膜的生产成本。

3、遮盖性：将裁好的膜片组装入直下式背光模组上，点亮背光模组后，垂直角度观察显示屏上灯珠的遮盖程度与扩散效果。评价等级：优>良好>较好>差。

下面将结合实施例进一步说明本发明提供的微结构增亮膜与生产工艺。

实施例1-10的技术参数由下面表1所示。

表1实施例1-10提供的微透镜增亮膜的技术参数

注：实施例1-10提供的微透镜增亮膜的透明基材为厚度为250μm的PET。

对比例1

按照传统方法，在金属辊轮上雕刻出微透镜结构，并利用该结构压制出微结构层的方法制备一种增亮膜，该增亮膜的微结构层由半球形透镜组成，微结构层不具有棱锥结构。技术参数如下面表2所示。

表2对比例1提供的增亮膜中的增亮层的技术参数

表3本发明实施例及对比例提供的增亮膜的主要性能检测结果

	辉度增益	遮盖性	可视角	生产成本
					实施例1	1.65	优	102°	20％
实施例2	1.93	良好	82°	20％
					实施例3	1.78	良好	88°	25％
实施例4	1.95	较好	78°	30％
					实施例5	1.7	优	98°	26％
实施例6	1.9	优	82°	22％
					实施例7	1.74	优	92°	20％
实施例8	1.78	优	89°	22％
					实施例9	1.85	优	94°	20％
实施例10	1.75	优	86°	20％
					对比例1	1.70	优	98°	100％

由上述实施例及对比例的测试结果可以得出，本发明提供的制备方法可以减低微透镜结构的制造成本，更有益于光学膜的批量量产生产；该方法解决了现有微透镜结构雕刻难度大，雕刻及使用成本高的难题。并且，本发明提供的微透镜增亮膜，可以提升亮度增益效果，同时具有好的遮盖效果。其中，实施例5-10提供的微透镜增亮膜具有好的亮度增益效果(至少1.7)，“优”的遮盖性，和较大的可视角(至少82°)，且生产成本为20％-26％，综合性能好。其中，实施例8-10提供的微透镜增亮膜具有更好的亮度增益效果(至少1.75)，较大的可视角(至少86°)和生产成本为20％-22％，综合性能更好。

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 (2)

1.一种微透镜增亮膜，其特征在于，所述增亮膜包括微透镜结构层、透明基材层、和背涂层；所述微透镜结构层包括底边为正六边形的半球形透镜和底边为正六边形的棱锥；所述半球形透镜与棱锥为列与列之间或行与行之间间隔排列，所述半球形透镜的高度等于或者高于棱锥的高度；所述半球形透镜，其底边长为25-35μm，半球形高度为12-17μm；所述棱锥的底边长亦为25-35μm，棱锥高度为11-17μm；所述微透镜结构层的材料为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。

2.一种根据权利要求1所述的微透镜增亮膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

(1)微透镜结构的雕刻：在金属辊轮上雕刻设计的微透镜结构组合，此结构为凹状的结构样式(阴模)；

(2)翻模复制软膜母版：对步骤(1)得到的微结构辊轮，通过热压印或UV固化压印的方式，在基材的表面形成凸状的微透镜结构层(阳模)；

(3)第一代金属母版电铸：将步骤(2)得到的软膜母版，先将母版表面微结构镀上一层薄导电层；然后以上述表面镀有导电层的微结构母版为阴极，在电铸槽中进行电铸以得到第一代金属母版；

(4)第一代金属母版作为原始版，进行清洗活化后，可以按上述步骤3)的电铸方法，再经过第二次电铸，得到第二代金属母版(阳膜)；将第二代金属母版经过第三次电铸，得到第三代金属母版，也称为工作子版(阴模)；工作子版经清洗烘干后，用于压制微透镜增亮膜的微透镜结构层。