CN110133774A - 一种多孔扩散膜及其制备方法与应用 - Google Patents

一种多孔扩散膜及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多孔扩散膜，包括括依次设置且依次连接的基膜层和扩散层；所述基膜层的原料为酯类化合物，所述扩散层的原料为高透明性聚合物、发泡剂、交联剂与溶剂的混合物，所述高透明性聚合物、发泡剂、交联剂与溶剂的质量百分比为100：5～15：0.1～1：1000；本发明还公开了所述的多孔扩散膜的制备方法以及含所述多孔扩散膜的LED背光源模组；该多孔扩散膜，采用化学发泡的工艺，通过加入发泡剂，形成多孔状，改变扩散膜的雾化效果，成多孔状气泡后对光吸收很少，主要以散射的形式将光传导出去，使得规律性的破坏全反射，这样损耗大大减小，从而提高光的利用率。

Description

一种多孔扩散膜及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及光电领域，尤其涉及一种多孔扩散膜及其制备方法。
背景技术
随着平板显示和平板光源的迅速发展，促进了光学功能薄膜的生产和研发。近年来，LED(Light Emitting Diode,发光二极管)平板显示技术由于其节能、美观、质量轻薄等特性近年来被广泛的推广。
LED背光源发出的光线从导光板侧面进入，经过导光板反光面的“网格点”漫反射，从导光介质的出光面逸出，再经过出光面的扩散膜的光扩散作用下，将线光源或点光源转变为均匀柔和的面光源。为使导光板能均匀放光，在出光面加装扩散膜，能够使光更均匀更柔和。现有扩散膜技术一个很大的不足是加工工艺复杂且光透过率低。为了克服这个不足，常规的做法是在导光介质的正面以机械固定或粘胶的方式再覆盖一层带光扩散特性的“扩散板”或“扩散膜”。这种方法的缺点是需要另外的机械固定装置或粘胶、成本高、增加厚度与重量、并且难于实现异形造型灯的光扩散功能。现有的扩散膜的制备，主要是基于基膜和涂布液。基膜主要是高透明的聚合物光学薄膜；涂布液包括扩散层涂布液和防粘层涂布液两大类，主要由扩散粒子、粘黏树脂、抗静电剂和溶剂等配制而成。然而，所述“扩散板”或“扩散膜”含有光扩散剂的光扩散材料，由于其内部含有光扩散剂，这些光扩散剂不可避免地会吸收入射光，从而导致入射光在通过光扩散板后，吸收了很多光，必定会造成光的损失，减少了光的利用率。考虑到光扩散剂对光的吸收问题，如何设计一种多孔扩散膜，减少光损失，提高光的利用率，成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种多孔扩散膜及其制备方法，该多孔扩散膜，采用化学发泡的工艺，通过加入发泡剂，形成多孔状，改变扩散膜的雾化效果，形成多孔状气泡后对光吸收很少，主要以散射的形式将光传导出去，使得规律性的破坏全反射，这样损耗大大减小，从而提高光的利用率。
本发明是这样实现的：
本发明目的之一在于提供一种多孔扩散膜，包括依次设置且依次连接的基膜层和扩散层；
所述基膜层的原料为酯类化合物，
所述扩散层的原料为高透明性聚合物、发泡剂、交联剂与溶剂的混合物，所述高透明性聚合物、发泡剂、交联剂与溶剂的质量百分比为100：5～15：0.1～1： 1000。
优选地，基膜层的原料酯类化合物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯和聚丙烯中的至少一种。
优选地，所述高透明性聚合物包括羟基化的丙烯酸树脂，聚氨酯，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯～苯乙烯共聚物，丙烯腈～丁二烯～苯乙烯共聚物，甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯三元共聚物中的任意一种。
优选地，所述发泡剂包括碳酸铵，碳酸氢铵，亚硝酸铵，偶氮二异丁腈、水性有机硅中的任意一种。
优选地，所述发泡剂的加入量为所述高透明性聚合物质量的5～15％。
优选地，所述交联剂包括3-氯丙基三甲氧基硅烷，3-氯丙基三乙氧基硅烷， 3-胺丙基三乙氧基硅烷中的任意一种。
优选地，所述交联剂的加入量为所述高透明性聚合物质量的0.1～1％。
优选地，所述溶剂为丙酮、丁酮、环己酮、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯、二甲基甲酰胺中的一种或几种混合物。
本发明的目的之二在于提供一种多孔扩散膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、配置所述基膜层的混合浆料；
步骤2、调控喷涂的参数，将步骤1所得的混合浆料喷涂导光介质出光面，干燥固化；
步骤3、配置所述扩散层的混合浆料；
步骤4、调控喷涂的参数，将步骤1所得的混合浆料喷涂于所述基膜层的出光面，干燥固化，且所述干燥固化的温度为40～80℃。
优选地，所述步骤2中，所述涂布的参数包括涂布机的车速、湿膜厚度、溶剂含量、干燥温度与风速；所述车速控制在10m/min以上；所述湿膜厚度控制在5～50μm；所述溶剂含量在70～90％；所述干燥温度设定在30～85℃；所述风速要求在1～20m/s。
优选地，所述步骤4中干燥固化的时间为10～60分钟。
本发明的目的之三在于提供一种LED背光源模组，包括依次设置且依次连接的反射片层、导光介质层和所述的多孔扩散膜。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：
1、本发明提供的一种多孔扩散膜，采用化学发泡的工艺，通过加入发泡剂，形成多孔状，改变扩散膜的雾化效果，形成多孔状气泡后对光吸收很少，主要以散射的形式将光传导出去，使得规律性的破坏全反射，这样损耗大大减小，从而提高光的利用率；具体地，发泡剂加热后分解产生大量气体从而产生气泡，交联剂起到了将聚合物结构固定在发泡过程中的作用。
2、本发明提供的一种多孔扩散膜，与传统的扩散膜相比，本发明所提供的扩散膜没有使用昂贵的光散射粒子，简化了扩散膜生产工艺，大大提高了生产效率，从而降低了成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种LED背光源模组的结构示意图；其中1、反射片层；2、导光介质层；3、扩孔扩散膜。
具体实施方式
实施例1
一、多孔扩散膜
所述多孔扩散膜包括依次设置且依次连接的基膜层和扩散层；
所述基膜层的原料为聚对苯二甲酸乙二醇酯；
所述扩散层的原料为高透明性聚合物聚甲基丙烯酸甲酯、发泡剂碳酸氢铵、交联剂3-氯丙基三乙氧基硅烷与溶剂丙酮的混合物，所述高透明性聚合物、发泡剂、交联剂与溶剂的质量百分比为100：15：1：1000。写出具体的比值或含量
二、所述多孔扩散膜的制备方法
步骤1、配置所述基膜层的混合浆料；
步骤2、调控喷涂的参数，将步骤1所得的混合浆料喷涂导光介质出光面，干燥固化；所述车速控制在10m/min以上；所述湿膜厚度控制在5～50μm；所述溶剂含量在70～90％；所述干燥温度设定在30～85℃；所述风速要求在1～20 m/s；
步骤3、配置所述扩散层的混合浆料；
步骤4、调控喷涂的参数，将步骤1所得的混合浆料喷涂于所述基膜层的出光面，干燥固化，且所述干燥固化的温度为40～80℃，干燥固化的时间为10～ 60分钟。
三、一种LED背光源模组
如图1所示，包括依次设置且依次连接的反射片层1、导光介质层2和所述的多孔扩散膜3。
实施例2
一、多孔扩散膜
所述多孔扩散膜包括依次设置且依次连接的基膜层和扩散层；
所述基膜层的原料为聚氨酯，
所述扩散层的原料为高透明性聚合物硅丙树脂、发泡剂碳酸铵、交联剂异氰酸酯与溶剂异丙醇的混合物，所述高透明性聚合物、发泡剂、交联剂与溶剂的质量百分比为100：8：1：1000。
二、所述多孔扩散膜的制备方法
步骤1、配置所述基膜层的混合浆料；
步骤2、调控喷涂的参数，将步骤1所得的混合浆料喷涂导光介质出光面，干燥固化；所述车速控制在10m/min以上；所述湿膜厚度控制在5～50μm；所述溶剂含量在70～90％；所述干燥温度设定在30～85℃；所述风速要求在1～20 m/s；
步骤3、配置所述扩散层的混合浆料；
步骤4、调控喷涂的参数，将步骤1所得的混合浆料喷涂于所述基膜层的出光面，干燥固化，且所述干燥固化的温度为40～80℃，干燥固化的时间为10～ 60分钟。
三、一种LED背光源模组
如图1所示，包括依次设置且依次连接的反射片层1、导光介质层2和所述的多孔扩散膜3。
实施例3
一、多孔扩散膜
所述多孔扩散膜包括包括包括依次设置且依次连接的基膜层和扩散层；
所述基膜层的原料为聚丙烯，
所述扩散层的原料为高透明性聚合物聚甲基丙烯酸甲酯～苯乙烯共聚物、发泡剂偶氮二异丁腈、交联剂二乙烯苯与溶剂四氯乙烷的混合物，所述高透明性聚合物、发泡剂、交联剂与溶剂的质量百分比为100：5：0.1：1000。
二、所述多孔扩散膜的制备方法
步骤1、配置所述基膜层的混合浆料；
步骤2、调控喷涂的参数，将步骤1所得的混合浆料喷涂导光介质出光面，干燥固化；所述车速控制在10m/min以上；所述湿膜厚度控制在5～50μm；所述溶剂含量在70～90％；所述干燥温度设定在30～85℃；所述风速要求在1～20 m/s；
步骤3、配置所述扩散层的混合浆料；
步骤4、调控喷涂的参数，将步骤1所得的混合浆料喷涂于所述基膜层的出光面，干燥固化，且所述干燥固化的温度为40～80℃，干燥固化的时间为10～ 60分钟。
三、一种LED背光源模组
如图1所示，包括依次设置且依次连接的反射片层1、导光介质层2和所述的多孔扩散膜3。
实施例4
一、多孔扩散膜
所述多孔扩散膜包括包括包括依次设置且依次连接的基膜层和扩散层；
所述基膜层的原料为聚对苯二甲酸乙二醇酯，
所述扩散层的原料为高透明性聚合物甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯三元共聚物、发泡剂碳酸氢铵、交联剂异氰酸酯与溶剂丙酮的混合物，所述高透明性聚合物、发泡剂、交联剂与溶剂的质量百分比为100：10：1：1000。
二、所述多孔扩散膜的制备方法
步骤1、配置所述基膜层的混合浆料；
步骤2、调控喷涂的参数，将步骤1所得的混合浆料喷涂导光介质出光面，干燥固化；所述车速控制在10m/min以上；所述湿膜厚度控制在5～50μm；所述溶剂含量在70～90％；所述干燥温度设定在30～85℃；所述风速要求在1～20 m/s；
步骤3、配置所述扩散层的混合浆料；
步骤4、调控喷涂的参数，将步骤1所得的混合浆料喷涂于所述基膜层的出光面，干燥固化，且所述干燥固化的温度为40～80℃，干燥固化的时间为10～ 60分钟。
三、一种LED背光源模组
如图1所示，包括依次设置且依次连接的反射片层1、导光介质层2和所述的多孔扩散膜3。
对比例1(不含发泡剂)
该对比例的多孔扩散膜除不含发泡剂外，其他与实施例2(最佳实施例)一样。
对比例2(所述发泡剂的干燥固化的温度不为40～80℃，为小于40℃)
对比例3(所述发泡剂的干燥固化的温度不为40～80℃，为大于80℃)
实验例相关性能的测定
1、对上述实施例和对比例制得的LED背光源模组进行照度性能测试，其性能如表1所示。
2、测试结果如下：
将购买的Yeelight品牌YLMB03YL型号的LED灯导光板，更换为自制相同规格的扩散一体板进行测试。
表1
由表1可知，实施例中采用本发明的多孔扩散膜具有优异的照度。
与对比例1相比，表明不加发泡剂时，扩散膜中没有气泡，没有达到破坏全反射并将导光板中的光扩散的功能。
与对比例2、3相比，表明温度过低时，发泡剂滞留在聚合物中，部分光被发泡剂反射或吸收；温度过高时，发泡剂迅速分解，溢出聚合物薄膜，同样不能够起到扩散的作用。
所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多孔扩散膜，其特征在于，包括依次设置且依次连接的基膜层和扩散层；
所述基膜层的原料为酯类化合物，
所述扩散层的原料为高透明性聚合物、发泡剂、交联剂与溶剂的混合物，所述高透明性聚合物、发泡剂、交联剂与溶剂的质量百分比为100：5～15：0.1～1：1000。
2.如权利要求1所述的多孔扩散膜，其特征在于，所述基膜层的原料酯类化合物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯和聚丙烯中的至少一种。
3.如权利要求1所述的多孔扩散膜，其特征在于，所述高透明性聚合物包括羟基化的丙烯酸树脂，聚氨酯，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯～苯乙烯共聚物，丙烯腈～丁二烯～苯乙烯共聚物，甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯三元共聚物中的任意一种。
4.如权利要求1所述的多孔扩散膜，其特征在于，所述发泡剂包括碳酸铵，碳酸氢铵，亚硝酸铵，偶氮二异丁腈、水性有机硅中的任意一种。
5.如权利要求4所述的多孔扩散膜，其特征在于，所述交联剂包括3-氯丙基三甲氧基硅烷，3-氯丙基三乙氧基硅烷，3-胺丙基三乙氧基硅烷中的任意一种。
6.如权利要求1所述的多孔扩散膜，其特征在于，所述溶剂为丙酮、丁酮、环己酮、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯、二甲基甲酰胺中的一种或几种混合物。
7.一种如权利要求1～6任一所述的多孔扩散膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、配置所述基膜层的混合浆料；
步骤2、调控喷涂的参数，将步骤1所得的混合浆料喷涂导光介质出光面，干燥固化；
步骤3、配置所述扩散层的混合浆料；
步骤4、调控喷涂的参数，将步骤1所得的混合浆料喷涂于所述基膜层的出光面，干燥固化，且所述干燥固化的温度为40～80℃。
8.如权利要求7所述的多孔扩散膜的制备方法，其特征在于，所述步骤4中干燥固化的时间为10～60分钟。
9.一种LED背光源模组，其特征在于，包括依次设置且依次连接的反射片层、导光介质层和权利要求1～6任一所述的多孔扩散膜。
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