CN111443408A - 一种增亮型扩散膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及背光模组用光学膜领域，特别涉及一种增亮型扩散膜及其制备方法。为了解决现有扩散膜或微透镜膜不能兼顾辉度增益和遮盖性的问题，本发明提供一种增亮型扩散膜及其制备方法。所述增亮型扩散膜包括透明基材层，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扩散结构层，所述第二光学面设置有背涂层。本发明提供的增亮型扩散膜，可以提升辉度增益效果，并具有好的遮盖效果。利用本发明提供的增亮型扩散膜的制备方法，以凹装的微结构阵列作为工作母版，用于制备增亮型扩散膜的微透镜扩散结构，使增亮型扩散膜的生产成本大幅度降低。

Description

一种增亮型扩散膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及背光模组用光学膜领域，特别涉及一种增亮型扩散膜及其制备方法。

背景技术

背光模组中能具有增亮作用和扩散作用的光学薄膜一般包括增亮膜、微透镜膜、扩散膜三种。增亮膜主要通过在基材上微复制一层微棱镜结构，把光学收集到有效视角范围内，可以提升液晶显示器的亮度，但是其结构规则容易产生干涉；微透镜膜是液晶显示器中的一种光学膜材料，兼具光学增亮膜和光学扩散膜的功能，用于增强发光面的亮度以及扩宽光学视角，因此，微透镜膜不仅可以提高液晶显示器的光学增益，同时具有一定的散射光线的雾化效果，可以提升遮盖性；扩散膜是在基材表面涂布大小不同的粒子而成的无规排布的扩散结构，因而具有较高的遮盖性和光散射性，不会产生干涉，但是亮度不高；以上产品存在以下一种或几种缺点：(1)微透镜膜一般是雕刻成大小一样的规则的微透镜结构，易产生干涉；(2)扩散膜的扩散面一般是由胶水和粒子组成，由于折射率的差异产生多次折射和散射亮度降低；(3)扩散膜由于粒子较多，在裁切、运输和组装的过程中易产生掉粒子等问题。

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、涂布光固化胶水并固化成型制成。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；扩散膜的制备方法一般是在基材上涂布胶水粒子，经热/紫外固化形成扩散结构；

上述雕刻存在以下几个问题：1)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；2)替代光学扩散膜或者增亮膜的微透镜通常是高亮度、高雾度，一般微透镜直径较小(<30μm)，雕刻良率低，时间周期长；3)雕刻难度相对较大，雕刻工艺复杂，良率低，也会大幅增加产品的生产成本。

上述涂布扩散结构的方法存在以下几个问题：1)涂布扩散粒子一般会有溶剂存在，一方面污染环境，另一方面需要固化时间长，能耗较大；2)扩散胶水和溶剂的配方复杂，生产容易出现涂布不均，固化不完全等问题；3)涂布过程中扩散粒子包袱在胶水中，折射率差别较大，会产生多次折射，影响亮度。

发明内容

为了解决现有扩散膜或微透镜膜不能兼顾辉度增益和遮盖性的问题，本发明提供一种增亮型扩散膜及其制备方法。本发明提供的增亮型扩散膜，可以提升辉度(亮度)增益效果，并具有好的遮盖效果。利用本发明提供的增亮型扩散膜的制备方法，以凹装的微结构阵列作为工作母版，用于制备增亮型扩散膜的微透镜扩散结构，使增亮型扩散膜的生产成本大幅度降低。本发明提供的增亮型扩散膜的制备方法大大减低微透镜结构的制造成本，制备工艺过程简单，适合批量生产，省去了雕刻和翻模工序，大大降低了工作难度和制备成本。

为达到以上目的，本发明提供如下技术方案。

本发明提供一种增亮型扩散膜，所述增亮型扩散膜包括透明基材层，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扩散结构层(简称微透镜结构层，微结构层，或微透镜层)，所述第二光学面设置有背涂层。

进一步的，所述增亮型扩散膜自上至下依次包括微透镜扩散结构层、透明基材层、和背涂层。

进一步的，所述微透镜扩散结构层包括微透镜结构(简称微透镜)和胶水层，所述微透镜结构通过胶水层粘结在透明基材层的第一光学面(上表面)，所述微透镜结构和胶水层的材质相同。

进一步的，在制备过程中，所述微透镜结构和胶水层一体成形。

进一步的，所述微透镜结构层与基材层的材质相同。

进一步的，所述微透镜结构为弧形凸起结构(简称弧形凸起)。

进一步的，所述微结构层包括大小不等的随机排列弧形凸起结构。

本发明提供的微透镜扩散结构层同时起聚光、遮盖的作用。

弧形凸起结构中，通过凸起的最高点的截面的轮廓线是弧形线。弧形凸起可以是半椭球、半球、球缺或类似结构，也可以是半椭球、半球或球缺在高度上延长后形成的形状。

进一步的，所述弧形凸起结构(也称为球形凸起结构)选自凸起的半椭球、半球、球缺或类似结构。

进一步的，光线经过第二光学面进入，再经第一光学面射出进入微结构层。

弧形凸起结构的宽度为弧形凸起与基材层相接的截面的最大宽度，弧形凸起结构的高度H为弧形凸起的最高点与弧形凸起的波谷处的距离。如弧形凸起结构为半球，则其宽度为半球的直径，高宽比为0.5。

进一步的，所述微透镜结构包括不同宽度的弧形凸起。或者说，所述弧形凸起由具有不同宽度的弧形凸起组成。

进一步的，所述弧形凸起结构，其宽度P(底边长)为10-100μm，高宽比为0.3-0.6。

进一步的，所述弧形凸起选自半球，和/或球缺。所述球缺的底边长P为10-100μm，高宽比为球缺的高度H/P的比值，高宽比为0.3-0.6。

进一步的，所述弧形凸起结构，其宽度为20-60μm，高宽比为0.35-0.55。

进一步的，所述弧形凸起结构，其宽度为25-45μm，高宽比为0.4-0.5。

进一步的，所述弧形凸起结构，可以为均一尺寸分布，也可以为尺寸大小不等的混合分布。

进一步的，所述弧形凸起的宽度，可以为均一尺寸分布，也可以为尺寸大小不等的混合分布。

进一步的，尺寸为均一分布时，宽度可选择为25-45um的其中任意1种尺寸规格。

进一步的，所述球缺结构混合分布时，为大球与小球两种的搭配组合，大球直径为40-45um，小球直径为25-30um。

进一步的，所述弧形凸起包括大凸起和小凸起，大凸起直径为40-45um，小凸起直径为25-30um。进一步的，上述大凸起和小凸起的数量比为1:10-1:1。

进一步的，上述大球和小球的数量配比为1:10-1:1。

进一步的，所述弧形凸起结构的占空比为≥60％。所述占空比是指弧形凸起结构(也称为微结构)在透明基材层表面(第一光学面)的投影面积占透明基材层第一光学面的面积的百分比。

进一步的，所述弧形凸起结构的占空比为60-95％。

进一步的，所述弧形凸起结构的占空比为70-95％。

进一步的，所述弧形凸起结构的占空比为85-95％。

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)中的一种，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为聚氨酯丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸酯、环氧丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂中的一种或至少两种的组合。

所述弧形凸起结构树脂的液体原料折射率选择自1.44-1.60。进一步的，所述树脂的液体原料折射率选择自1.46-1.56。进一步的，树脂的液体原料折射率选择自1.48-1.52。

进一步的，所述增亮型扩散膜自上至下依次包括微透镜扩散结构层(简称微透镜结构层，或微结构层)、透明基材层、和背涂层；所述微透镜扩散结构层包括微透镜结构(简称微透镜)和胶水层，所述微透镜结构通过胶水层粘结在透明基材层的第一光学面(上表面)，所述微透镜结构和胶水层的材质相同；所述微透镜结构为弧形凸起；所述弧形凸起结构选自半球形透镜，所述半球形透镜的宽度为10-100μm，高宽比为0.3-0.6，所述弧形凸起结构的占空比为60-95％，所述弧形凸起结构树脂的液体原料折射率选择自1.44-1.60。

进一步的，所述弧形凸起结构选自半球形透镜，所述半球形透镜的宽度为20-60μm，高宽比为0.35-0.55，所述弧形凸起结构的占空比为70-95％，所述弧形凸起结构树脂的液体原料折射率选择自1.46-1.56；所述透明基材选择自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，或聚碳酸酯(PC)中的一种，所述透明基材的厚度选择自100-250μm。前述技术方案对应实施例5-10。

进一步的，所述弧形凸起结构选自半球形透镜，所述半球形透镜的宽度为25-45μm，高宽比为0.4-0.5，所述弧形凸起结构的占空比为85-95％，所述弧形凸起结构树脂的液体原料折射率选择自1.48-1.52；所述透明基材选择自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的一种，所述透明基材的厚度选择自188-250μm。前述技术方案对应实施例8-10。

本发明还提供了所述的增亮型扩散膜的制备方法，所述方法包括下述步骤：

(1)微结构基体的制备：通过自沉积的方法先在基体的表面分布一层微粒子，然后采用沉积的方式在粒子间隙中沉积胶水；

(2)去除微结构粒子，制备母版：对前述已制备有胶水沉积层和微粒子层的基体，在其上表面的微粒子层上涂布聚合物树脂，将聚合物树脂进行固化后，该聚合物树脂能和微粒子形成紧密的附着力；再将最上层聚合物树脂和微粒子一起从基体上剥离，剩余基体和胶水沉积层，胶水沉积层的上表面形成凹状微结构排列层，此部分即为制备的母膜；

(3)微透镜膜的制备：将上述母膜包覆在产线辊筒的外壁，接缝处通过胶带粘结，使用胶水涂布在透明基材层的表面，利用母膜的带有凹状微结构的表面压制胶水层并使胶水固化，即可在透明基材层的第一光学面形成微透镜扩散结构层。

进一步的，上述制备方法还包括下述步骤：

(4)在透明基材层的第二光学面制备背涂层。即得到本发明所述的增亮型扩散膜。

本发明的发明点之一在于增亮型扩散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)微结构基体的制备：通过自沉积的方法在基体层的表面沉积一层易剥离的微珠结构粒子，然后采用沉积的方式在粒子间隙中沉积一定厚度的胶水。胶水沉积厚度根据所需弧形凸起结构的高度决定。

(2)进一步的，微珠结构粒子可以为聚合物粒子，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸丁酯(PBMA)、聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU)、或聚酰胺(PA)等材质。也可以为无机粒子，比如二氧化硅。

(3)进一步的，该胶水层可采用硅树脂、环氧树脂、和氟树脂等材质，与所选择粒子材质具有易脱离的离型特性。采用沉积的方式将树脂溶液浸润到粒子上，再将溶剂烘干即可得到带粒子的微结构基体层。

(4)去除微结构粒子，制备母版(也称为母膜或工作母膜)：对前述已制备有沉积层和微粒子层的基体，在其上表面微粒子层上涂布聚合物树脂，再将聚合物树脂进行固化后，该聚合物树脂可以和粒子形成紧密的附着力。再将该聚合物树脂和粒子一起从基体层上剥离，剩余的沉积层表面形成凹状的微结构排列层，剩余的基体和沉积层即为制备的母膜。

进一步的，上述基体层材料可选用聚碳酸脂(PC)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等材质，基体层材料的厚度控制在100-300μm。进一步的，工作母膜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-1600mm之间。

进一步的，所述述制备方法还包括下述步骤：

增亮型扩散膜的制备：将上述工作母膜包覆在产线辊筒的外壁，接缝处通过特制的胶带粘结，再使用胶水涂布在透明基材层的表面并固化，经母膜外表面辊压胶水层，在胶水层的表面形成弧形凸起结构，即在基材的第一光学面形成弧形凸起结构的微透镜扩散层。

本发明的有益效果在于：通过结构设计，可以控制弧形凸起结构的宽度和高宽比，而传统扩散膜中的扩散粒子的粒径大小不一，高宽比无法有效控制，所以本发明的弧形凸起结构可以具有更高的光学增益率。另一方面，传统扩散膜中粒子与胶水折射率不同，粒子对光线存在吸收的现象，本发明结构基于胶水自身结构设计，弧形凸起结构来自于胶水自身，弧形凸起结构微透镜与胶水层材质相同，无界面折射率差异，因此减少了散射和界面折射，提升了光学增亮效果。

在制备方法上，传统的微透镜凸起结构通过雕刻方式进行，雕刻成本极高，且雕刻良率低，难以实现成本上降低，使得雕刻结构缺乏市场竞争力。本发明的制备方法中，采用软膜的制备方法，母膜较容易制备，成本低廉，可实现连续化生产，可以使得微结构的制备成本大幅度降低。

与现有技术相比，本发明提供的增亮型扩散膜，可以提升辉度增益效果，具有好的遮盖效果，同时具有优异的解干涉性能。

附图说明

图1为传统扩散膜结构示意图；

图2为本发明提供的增亮型扩散膜的结构示意图；

图3为本发明提供的增亮型扩散膜的制备流程示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例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2所示，本发明提供一种增亮型扩散膜，所述增亮型扩散膜包括透明基材层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扩散结构层21，所述第二光学面设置有背涂层22。

如图3所示，本发明提供的增亮型扩散膜的制备流程示意图，30为自组装用基材，31为沉积的微珠结构粒子。32为粒子间隙中沉积的胶水。40为表面微粒子上涂布的树脂层。50为将上层粒子剥离后剩余的基体层。51为将上层粒子剥离后剩余的具有凹状微结构的胶水沉积层。60为成品微结构的基材层。61为具有弧形凸起结构的微透镜扩散结构层。

按照下述方式测试本发明实施例及对比例提供的扩散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，再测试本发明的增亮型扩散膜的亮度为L₁，则该发明的增亮型扩散膜的辉度增益为L₁/L₀。

2、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。

3、可视角：使用特定背光源，对光源中心点进行旋转不同角度量测，当测试亮度为垂直中心亮度的1/3时即为可视角度。两侧旋转的可视角度之和，即为可视角。

4、雾度：使用雾度仪，保持光源从背涂层表面入射，扩散层表面出射，测试产品的雾度差异。雾度高相对更好。

下面将结合实施例进一步说明本发明提供的增亮型扩散膜与生产工艺。

实施例1

提供一种增亮型扩散膜，所述增亮型扩散膜依次包括微透镜扩散结构层(简称微透镜结构层，或微结构层)、透明基材层和背涂层。所述微结构层包括弧形凸起结构。

所述弧形凸起结构选自半球形透镜。

所述背涂层选自常见的背涂层。

实施例2-10

如实施例1提供的增亮型扩散膜。

实施例1-10提供的增亮型扩散膜的微透镜扩散结构层和透明基材层的技术参数由下面表1-1和表1-2所示。

表1-1实施例1-10提供的增亮型扩散膜的微透镜扩散结构层技术参数

表1-2实施例1-10提供的增亮型扩散膜的基材层技术参数

对比例1

如图1所示，传统扩散膜依次包括扩散层、基材层10、和背涂层13；所述扩散层包括胶水层11，和扩散粒子12。

按照传统方法，使用涂布的方式，将胶水和扩散粒子涂布在基材层聚对苯二酸乙二醇酯(PET)膜面上，基材层的厚度为250μm，背涂层与实施例1的背涂层相同，制备出普通扩散膜。技术参数如下面表2所示。

表2对比例1提供的扩散膜中的技术参数

注：粒子裸露程度为扩散粒子凸出于胶水层的高度。

表3本发明实施例及对比例提供的扩散膜的主要性能检测结果

由表3的性能检测结果可以得出，本发明提供的增亮型扩散膜，可以提升亮度增益效果，具有好的遮盖效果，同时具有优异的解干涉性能。特别的，实施例8-10提供的增亮型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 (10)

1.一种增亮型扩散膜，其特征在于，所述增亮型扩散膜包括透明基材层，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扩散结构层，所述第二光学面设置有背涂层。

2.根据权利要求1所述的增亮型扩散膜，其特征在于，所述微透镜扩散结构层包括微透镜结构和胶水层，所述微透镜结构通过胶水层粘结在透明基材层的第一光学面，所述微透镜结构和胶水层的材质相同。

3.根据权利要求2所述的增亮型扩散膜，其特征在于，在制备过程中，所述微透镜结构和胶水层一体成形。

4.根据权利要求2所述的增亮型扩散膜，其特征在于，所述微透镜结构为弧形凸起结构。

5.根据权利要求4所述的增亮型扩散膜，其特征在于，所述弧形凸起结构，其宽度P为10-100μm，高宽比为0.3-0.6。

6.根据权利要求5所述的增亮型扩散膜，其特征在于，所述弧形凸起结构，其宽度为25-45μm，高宽比为0.4-0.5。

7.根据权利要求5所述的增亮型扩散膜，其特征在于，所述弧形凸起结构选自半球形透镜，所述半球形透镜的宽度为10-100μm，高宽比为0.3-0.6，所述弧形凸起结构的占空比为60-95％，所述弧形凸起结构树脂的液体原料折射率选择自1.44-1.60。

8.根据权利要求7所述的增亮型扩散膜，其特征在于，所述半球形透镜的宽度为20-60μm，高宽比为0.35-0.55，所述弧形凸起结构的占空比为70-95％，所述弧形凸起结构树脂的液体原料折射率选择自1.46-1.56；所述透明基材选择自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，或聚碳酸酯(PC)中的一种，所述透明基材的厚度选择自100-250μm。

9.根据权利要求8所述的增亮型扩散膜，其特征在于，所述半球形透镜的宽度为25-45μm，高宽比为0.4-0.5，所述弧形凸起结构的占空比为85-95％，所述弧形凸起结构树脂的液体原料折射率选择自1.48-1.52；所述透明基材选择自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的一种，所述透明基材的厚度选择自188-250μm。

10.一种根据权利要求1-9之中任一项所述的增亮型扩散膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

(1)微结构基体的制备：通过自沉积的方法先在基体的表面分布一层微粒子，然后采用沉积的方式在粒子间隙中沉积胶水；

(2)去除微结构粒子，制备母版：对前述已制备有胶水沉积层和微粒子层的基体，在其上表面的微粒子层上涂布聚合物树脂，将聚合物树脂进行固化后，该聚合物树脂能和微粒子形成紧密的附着力；再将最上层聚合物树脂和微粒子一起从基体上剥离，剩余基体和胶水沉积层，胶水沉积层的上表面形成凹状微结构排列层，此部分即为制备的母膜；

(3)微透镜膜的制备：将上述母膜包覆在产线辊筒的外壁，接缝处通过胶带粘结，使用胶水涂布在透明基材层的表面，利用母膜的带有凹状微结构的表面压制胶水层并使胶水固化，即可在透明基材层的第一光学面形成微透镜扩散结构层。

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