CN106680915A - 一种应用于背光模组的复合增亮膜及一种背光模组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学薄膜技术领域，尤其涉及一种应用于背光模组的复合增亮膜。为了解决传统的单张增亮膜只能在横向或纵向平行排列的微棱镜结构在单一方向增亮的缺陷，本发明提供了应用于背光模组的复合增亮膜及一种背光模组。所述增亮膜依次包括聚光层、透明基材层和扩散层；所述透明基材层的上表面粘接有聚光层，透明基材层的下表面粘接有扩散层；所述聚光层具有相交的条形棱镜结构。该增亮膜应用于背光模组时可同时达到扩散光源及聚光的功效，并同时具有对水平和垂直方向汇集光线的功能；具有良好的遮蔽性，更高的辉度增益，减少了背光模组中光学膜的使用张数，降低了制造成本。

Description

一种应用于背光模组的复合增亮膜及一种背光模组
技术领域
本发明涉及光学薄膜技术领域，尤其涉及一种应用于背光模组的复合增亮膜。
背景技术
目前，增亮膜被广泛用于发光模组以用来汇聚光源所发出的光线，尤其是在显示器等显示设备中常用增亮膜，以增加显示亮度和节约显示器电池设备的能量。增亮膜的原理是通过反射将射向观察者视角以外的光线调整至观察者视角之内，这样就提高了光源所发出光能的利用率。
液晶面板本身并不发光，因此作为亮度来源的背光模块为LCD显示功能的重要组件，且对提高液晶显示器亮度而言非常重要。传统增亮膜包括基材以及棱镜结构层，棱镜结构层由许多用以汇聚光线的按照一个方向排列的复数微棱镜条组成的微棱镜阵列，如图1所示。通常，为了能使光线在水平和垂直方向同时得到汇聚效果，需要用两片传统增亮膜正交放置，如图2所示。由于光穿透PET基膜会有光损耗，会导致背光模组亮度降低；并且两张增亮膜叠加使用，不但增加其背光模组厚度，而且增加生产成本。
发明内容
为了解决传统的单张增亮膜只能利用横向或纵向平行排列的棱镜结构在单一方向增亮的缺陷，本发明提供了一种应用于背光模组的复合增亮膜及一种背光模组。该增亮膜应用于背光模组时可同时达到扩散光源及聚光的功效，并同时具有对水平和垂直方向汇集光线的功能，具有一张架构，两张效果的优点；具有良好的遮蔽性，更高的辉度增益，减少了背光模组中光学膜的使用张数，降低了制造成本。
为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
本发明提供一种应用于背光模组的复合增亮膜，所述增亮膜依次包括聚光层(也称为增亮层)、透明基材层和扩散层；所述透明基材层的上表面粘接有聚光层，透明基材层的下表面(也称入光面)粘接有扩散层；所述聚光层具有相交的条形棱镜结构。
进一步的，所述的复合增亮膜中，所述条形棱镜结构包括一组横向条形棱镜结构和一组纵向条形棱镜结构，所述横向条形棱镜结构和纵向条形棱镜结构垂直相交。
垂直相交还称为纵横交错。
进一步的，所述相交的部分为横向条形棱镜结构和纵向条形棱镜结构的共用部分。
所述一组横向条形棱镜结构由若干个横向平行排列的条形棱镜结构组成。所述一组纵向条形棱镜结构由若干个纵向平行排列的条形棱镜结构组成。
进一步的，所述的复合增亮膜中，所述横向条形棱镜结构的横截面为等腰三角形，所述纵向条形棱镜结构的横截面为等腰三角形；所述垂直相交的横向条形棱镜结构和纵向条形棱镜结构的表面围成若干个凹结构，所述凹结构为倒立的正四棱锥形状。
所述等腰三角形的顶角也称为棱镜结构的顶角。所述等腰三角形的高度也称为棱镜结构的高度。
进一步的，所述的复合增亮膜中，所述聚光层由紫外光固化树脂胶水制成，所述紫外光固化树脂胶水选自聚氨酯树脂胶水、环氧树脂胶水、丙烯酸酯树脂胶水、有机硅树脂胶水、和聚酯树脂胶水中的一种或至少两种的组合。
进一步的，所述的复合增亮膜中，所述条形棱镜结构的顶角为45°-135°，高度为15-65μm。
进一步的，所述透明基材层的原料为聚酯，所述聚酯选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或其共聚改性聚酯中的一种。
进一步的，所述透明基材层的聚酯原料优选为聚对萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或PET。
进一步的，所述透明基材层的聚酯原料的重均分子量范围为16000-20000，优选为18000-19000。所述聚酯原料的特性黏度值为0.55-0.70dl/g，优选为0.63-0.68dl/g。所述聚酯原料的玻璃化转变温度一般要大于65℃，优选大于70℃。所述聚酯原料的熔点一般要求大于250℃，优选大于260℃。所述聚酯原料的其他性能指标必须符合国家标准。
进一步的，所述透明基材层的厚度为75-300μm；其中优选为150-250μm。
进一步的，所述的复合增亮膜中，所述扩散层包括粘合树脂和扩散粒子，扩散粒子通过粘合树脂粘结在透明基材层的下表面。
在制备过程中，所述的扩散层的原料先配制成涂布液，涂布液通过离线涂布技术涂布到透明基材层的下表面，干燥固化后，扩散粒子通过粘合树脂粘结在透明基材层的下表面。
所用的涂布方式选自刮刀涂布、气刀涂布、计量辊涂布、条缝涂布、坡流涂布、凹版涂布等方法中的一种。
进一步的，所述复合增亮膜中，所述扩散层的厚度为5-20μm。
进一步的，所述扩散层中，所述粘合树脂选自聚氨酯树脂、环氧树脂、丙烯酸酯树脂、有机硅树脂、或聚酯树脂中的一种或至少两种的组合；所述扩散粒子包括有机扩散粒子和无机扩散粒子，所述有机扩散粒子选自PMMA、PBMA、PS、PA、硅氧烷树脂、有机硅粒子中的一种或至少两种的组合，所述无机扩散粒子选自SiO2、CaCO3、BaSO4、TiO2、Al2O3中的一种或至少两种的组合。
进一步的，所述的复合增亮膜中，所述条形棱镜结构的顶角为90°，高度为25-35μm。
进一步的，所述的复合增亮膜中，所述扩散层中，所述扩散粒子的含量为5-45％，所述百分比为重量百分比；所述扩散粒子包括大粒径的扩散粒子(简称大粒径扩散粒子，或大扩散粒子)和小粒径的扩散粒子(简称小粒径扩散粒子，或小扩散粒子)；所述小粒径的扩散粒子的粒径为3-7μm，大粒径的扩散粒子的粒径为10-20μm，小粒径扩散粒子与大粒径扩散粒子的重量比为1:1。
进一步的，所述的复合增亮膜中，所述扩散粒子的含量为10-15％。
进一步，所述小粒径的扩散粒子粒径为5μm，大粒径的扩散粒子粒径为15μm。
进一步，所述复合增亮膜，粘合树脂为丙烯酸酯类和聚酯类树脂，有机扩散粒子为PMMA或PBMA。
所述扩散粒子的形状为圆球形。
本发明还提供一种背光模组，所述背光模组包括本发明所述的复合增亮膜。
上述复合增亮膜的制备方法包括下述步骤：
(1)准备透明基材层；
(2)扩散层的原料先配制成扩散层涂布液，将扩散层涂布液涂布在透明基材层的下表面；
(3)将紫外光固化树脂胶水涂布到下表面涂布有扩散层的透明基材的上表面，通过辊轮转印技术将微结构转印到紫外光固化树脂胶水上，紫外光固化树脂胶水固化形成聚光层，即得到所述的增亮膜。
与传统的光学增亮膜相比，本发明提供了一种复合增亮膜，其中棱镜结构为纵横交错排列的条形棱镜结构，通过此结构可同时对水平和垂直方向的光线进行汇聚，从而具有更高辉度增益；涂布扩散粒子的扩散层结构，可对光线具有扩散均匀的效果，具有良好的遮蔽性，有效节约了光学膜片的使用数量，降低了背光模组的制造成本。
附图说明
图1为传统增亮膜结构示意图；
图2为现有增亮膜的组合方式示意图；
图3为本发明提供的一种应用于背光模组的复合增亮膜示意图。
具体实施方式
为了更易理解本发明的结构及所能达成的功能特征和优点，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，传统的增亮膜结构包括条形的棱镜结构层1和基材层2，只能对单一方向对光线进行汇聚。
如图2所示，现有的增亮的组合方式是两片传统增亮膜正交放置，从而对水平和垂直方向上的光线进行汇聚。
如图3所示，本发明提供一种应用于背光模组的复合增亮膜，所述增亮膜依次包括聚光层1、透明基材层2和扩散层3；所述透明基材层2的上表面粘接有聚光层1，透明基材层的下表面(也称入光面)粘接有扩散层3；所述聚光层具有相交的条形棱镜结构。所述条形棱镜结构包括一组横向条形棱镜结构12和一组纵向条形棱镜结构11，所述横向条形棱镜结构12和纵向条形棱镜结构11垂直相交。所述横向条形棱镜结构12的横截面为等腰三角形，所述纵向条形棱镜结构11的横截面为等腰三角形；所述垂直相交的横向条形棱镜结构12和纵向条形棱镜结构11的表面围成若干个凹结构13，所述凹结构13为倒立的正四棱锥形状。
实施例1
本发明提供一种应用于背光模组的复合增亮膜，所述增亮膜依次包括聚光层、透明基材层和扩散层；所述透明基材层的上表面粘接有聚光层，透明基材层的下表面(也称入光面)粘接有扩散层；所述聚光层具有相交的条形棱镜结构。
所述条形棱镜结构包括一组横向条形棱镜结构和一组纵向条形棱镜结构，所述横向条形棱镜结构和纵向条形棱镜结构垂直相交。
所述聚光层的条形棱镜结构由紫外光固化树脂胶水制成，所述紫外光固化树脂为聚氨酯树脂。
所述条形棱镜结构的顶角为45°，高度为65μm。
所述透明基材层聚酯原料是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。所述聚酯原料重均分子量范围为16000-20000。所述聚酯原料的特性黏度值为0.55dl/g。厚度为75μm。
所述扩散层包括粘合树脂和大小扩散粒子，所述粘合树脂为聚氨酯类，大扩散粒子为PS，粒径为20μm；小扩散粒子为TiO2，粒径为3μm；扩散粒子的含量为45％，大粒径扩散粒子与小粒径扩散粒子重量比为1:1。
实施例2
如实施例1提供的应用于背光模组的复合增亮膜，其中：
所述聚光层的条形棱镜结构由紫外光固化树脂胶水制成，所述紫外光固化树脂为环氧树脂。
所述条形棱镜结构的顶角为135°，高度为15μm。
所述透明基材层聚酯原料是聚对萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。所述聚酯原料重均分子量范围为16000-20000。所述聚酯原料的特性黏度值为0.70dl/g。厚度为300μm。
所述扩散层包括粘合树脂和大小扩散粒子，所述粘合树脂为环氧树脂，大扩散粒子为PA，粒径为10μm；小扩散粒子为TiO2，粒径为7μm；扩散粒子的含量为5％，大粒径扩散粒子与小粒径扩散粒子重量比为1:1。
实施例3
如实施例1提供的应用于大尺寸显示器的增亮膜，其中：
所述聚光层的条形棱镜结构由紫外光固化树脂胶水制成，所述紫外光固化树脂为聚酯树脂。
所述条形棱镜结构的顶角为60°，高度为60μm。
所述透明基材层聚酯原料是聚对萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。所述聚酯原料重均分子量范围为18000-19000。所述聚酯原料的特性黏度值为0.63-0.68dl/g。厚度为150μm。
所述扩散层包括粘合树脂和大小扩散粒子，所述粘合树脂为聚酯类，大扩散粒子为PBMA，粒径为10μm；小扩散粒子为SiO2，粒径为3μm；扩散粒子的含量为30％，大粒径扩散粒子与小粒径扩散粒子重量比为1:1。
实施例4
如实施例1提供的应用于大尺寸显示器的增亮膜，其中：
所述聚光层的条形棱镜结构由紫外光固化树脂胶水制成，所述紫外光固化树脂为丙烯酸类。
所述条形棱镜结构的顶角为120°，高度为20μm。
所述透明基材层聚酯原料是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。所述聚酯原料重均分子量范围为18000-19000。所述聚酯原料的特性黏度值为0.63-0.68dl/g。厚度为188μm。
所述扩散层包括粘合树脂和大小扩散粒子，所述粘合树脂为聚酯类，大扩散粒子为SiO2，粒径为15μm；小扩散粒子为PBMA，粒径为7μm；扩散粒子的含量为10％，大粒径扩散粒子与小粒径扩散粒子重量比为1:1。
实施例5
如实施例1提供的应用于大尺寸显示器的增亮膜，其中：
所述聚光层的条形棱镜结构由紫外光固化树脂胶水制成，所述紫外光固化树脂为丙烯酸酯类。
所述条形棱镜结构的顶角为90°，高度为35μm。
所述透明基材层聚酯原料是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。所述聚酯原料重均分子量范围为18000-19000。所述聚酯原料的特性黏度值为0.63-0.68dl/g。厚度为250μm。
所述扩散层包括粘合树脂和大小扩散粒子，所述粘合树脂为聚酯类，大扩散粒子为PMMA，粒径为15μm；小扩散粒子为PMMA，粒径为5μm；扩散粒子的含量为15％，大粒径扩散粒子与小粒径扩散粒子重量比为1:1。
实施例6
如实施例1提供的应用于大尺寸显示器的增亮膜，其中：
所述聚光层的条形棱镜结构由紫外光固化树脂胶水制成，所述紫外光固化树脂为丙烯酸酯类。
所述条形棱镜结构的顶角为90°，高度为45μm。
所述透明基材层聚酯原料是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。所述聚酯原料重均分子量范围为18000-19000。所述聚酯原料的特性黏度值为0.63-0.68dl/g。厚度为200μm。
所述扩散层包括粘合树脂和大小扩散粒子，所述粘合树脂为聚酯类，大扩散粒子为PMMA，粒径为15μm；小扩散粒子为SiO2，粒径为3μm；扩散粒子的含量为20％，大粒径扩散粒子与小粒径扩散粒子重量比为1:1。
实施例7
如实施例1提供的应用于大尺寸显示器的增亮膜，其中：
所述聚光层的条形棱镜结构由紫外光固化树脂胶水制成，所述紫外光固化树脂为丙烯酸酯类。
所述条形棱镜结构的顶角为90°，高度为35μm。
所述透明基材层聚酯原料是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。所述聚酯原料重均分子量范围为18000-19000。所述聚酯原料的特性黏度值为0.63-0.68dl/g。厚度为250μm。
所述扩散层包括粘合树脂和大小扩散粒子，所述粘合树脂为丙烯酸酯类，大扩散粒子为PMMA，粒径为15μm；小扩散粒子为PBMA，粒径为5μm；扩散粒子的含量为10％，大粒径扩散粒子与小粒径扩散粒子重量比为1:1。
实施例8
如实施例1提供的应用于大尺寸显示器的增亮膜，其中：
所述聚光层的条形棱镜结构由紫外光固化树脂胶水制成，所述紫外光固化树脂为丙烯酸酯类。
所述条形棱镜结构的顶角为90°，高度为25μm。
所述透明基材层聚酯原料是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。所述聚酯原料重均分子量范围为18000-19000。所述聚酯原料的特性黏度值为0.63-0.68dl/g。厚度为250μm。
所述扩散层包括粘合树脂和大小扩散粒子，所述粘合树脂为丙烯酸酯类，大扩散粒子为PMMA，粒径为15μm；小扩散粒子为PMMA，粒径为5μm；扩散粒子的含量为15％，大粒径扩散粒子与小粒径扩散粒子重量比为1:1。
实施例9
如实施例1提供的应用于大尺寸显示器的增亮膜，其中：
所述聚光层的条形棱镜结构由紫外光固化树脂胶水制成，所述紫外光固化树脂为丙烯酸酯类。
所述条形棱镜结构的顶角为90°，高度为25μm。
所述透明基材层聚酯原料是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。所述聚酯原料重均分子量范围为18000-19000。所述聚酯原料的特性黏度值为0.63-0.68dl/g。厚度为200μm。
所述扩散层包括粘合树脂和大小扩散粒子，所述粘合树脂为丙烯酸酯类，大扩散粒子为PBMA，粒径为15μm；小扩散粒子为PBMA，粒径为5μm；扩散粒子的含量为12％，大粒径扩散粒子与小粒径扩散粒子重量比为1:1。
对比例1
3M VikuitiTM BEFII 90/50单张测试
对比例2
两张3M VikuitiTM BEFII 90/50正交放置测试
增亮膜的主要性能测试结果参见表1。
本发明实施例所制得的增亮膜相关性能测试方法如下：
(1)辉度增益：取一张32寸大小的本发明增亮膜，放置在32寸直下式背光模组中，用亮度仪(苏州弗士达科学仪器有限公司生产，型号：BM-7A)测量其亮度，除以不放该增亮膜时所测量的亮度，得到光学增益值。光学增益值越高，说明放置本发明增亮膜后所测得的亮度越高，本发明提供的增亮膜的光学性能越好。
(2)雾度：采用5cm×5cm的样品5片，采用型号为Color Quest XE的Hunterlab测试仪进行测试，测试结果取平均值。雾度越高说明遮盖性越好。
表1 本发明实施例及对比例提供的增亮膜的主要性能测试结果
项目 辉度增益 雾度(％)
实施例1 2.03 30
实施例2 2.05 28
实施例3 2.13 35
实施例4 2.18 39
实施例5 2.48 46
实施例6 2.34 43
实施例7 2.45 48
实施例8 2.50 53
实施例9 2.43 50
对比例1 1.70 32
对比例2 2.30 25
由表1的数据可以得出，本发明提供的应用于背光模组的复合增亮膜可同时达到扩散光源及聚光的功效，并同时具有对水平和垂直方向汇集光线的功能；具有良好的遮蔽性，更高的辉度增益，减少了背光模组中光学膜的使用张数。特别的，实施例5、实施例7、实施例8和实施例9提供的复合增亮膜的综合性能较好，其中，实施例8提供的增亮膜的综合性能最好。
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 (10)

1.一种应用于背光模组的复合增亮膜，其特征在于，所述增亮膜依次包括聚光层、透明基材层和扩散层；所述透明基材层的上表面粘接有聚光层，透明基材层的下表面粘接有扩散层；所述聚光层具有相交的条形棱镜结构。
2.根据权利要求1所述的应用于背光模组的复合增亮膜，其特征在于，所述条形棱镜结构包括一组横向条形棱镜结构和一组纵向条形棱镜结构，所述横向条形棱镜结构和纵向条形棱镜结构垂直相交。
3.根据权利要求2所述的应用于背光模组的复合增亮膜，其特征在于，所述横向条形棱镜结构的横截面为等腰三角形，所述纵向条形棱镜结构的横截面为等腰三角形；所述垂直相交的横向条形棱镜结构和纵向条形棱镜结构的表面围成若干个凹结构，所述凹结构为倒立的正四棱锥形状。
4.根据权利要求3所述的应用于背光模组的复合增亮膜，其特征在于，所述聚光层由紫外光固化树脂胶水制成，所述紫外光固化树脂胶水选自聚氨酯树脂胶水、环氧树脂胶水、丙烯酸酯树脂胶水、有机硅树脂胶水、和聚酯树脂胶水中的一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求2所述的应用于背光模组的复合增亮膜，其特征在于，所述条形棱镜结构的顶角为45°-135°，高度为15-65μm。
6.根据权利要求1所述的应用于背光模组的复合增亮膜，其特征在于，所述扩散层包括粘合树脂和扩散粒子，扩散粒子通过粘合树脂粘结在透明基材层的下表面。
7.根据权利要求5所述的应用于背光模组的复合增亮膜，其特征在于，所述条形棱镜结构的顶角为90°，高度为25-35μm。
8.根据权利要求6所述的应用于背光模组的复合增亮膜，其特征在于，所述扩散层中，所述扩散粒子的含量为5-45％，所述百分比为重量百分比；所述扩散粒子包括大粒径的扩散粒子和小粒径的扩散粒子；所述小粒径的扩散粒子的粒径为3-7μm，大粒径的扩散粒子的粒径为10-20μm，小粒径扩散粒子与大粒径扩散粒子的重量比为1:1。
9.根据权利要求8所述的应用于背光模组的复合增亮膜，其特征在于，所述扩散粒子的含量为10-15％。
10.一种背光模组，其特征在于，所述背光模组包括权利要求1所述的复合增亮膜。
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