CN112649909A - 一种棱镜片及其应用 - Google Patents

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潘家鑫
沈渊
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Abstract

本发明属于光学膜材料技术领域。本发明公开了一种棱镜片，其由背涂层、基膜及棱镜层组成，棱镜层由成型胶水经固化成型后形成；成型胶水中包含纳米材料颗粒；一种棱镜片的应用，将其作为光学模组的上增光膜。本发明中的棱镜片，可以提高遮蔽性能和屏显效果、增大屏幕视角、更好地适应高清屏幕，同时保证了屏幕亮度和抗干涉性能满足要求，降低背涂层中微珠的添加量，也降低了成本。本发明中的棱镜片作为上增光膜使用时，能够良好地匹配4K及8K屏幕，可以提高遮蔽性能和屏显效果、增大屏幕视角、更好地适应高清屏幕，同时保证了屏幕亮度和抗干涉性能满足要求。

Description

一种棱镜片及其应用
技术领域
本发明涉及光学膜材料技术领域，尤其是涉及一种棱镜片及其应用。
背景技术
随着LCD屏幕技术的不断发展，屏幕分辨率越来越高(2K-4K-8K)，尺寸越来越大，相应对光学膜组的视角和提高对高清LCD屏的适配性提出了更高的要求，屏幕可视角度增大、遮蔽性提高、抗干涉性能提高、亮度还要满足要求，这就给传统方法制作增光膜带来了难度：现有技术中主要通过增大背涂雾度增大部分视角、提高遮蔽性，但这样处理后辉度下降较多，无法满足亮度要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种棱镜片，其通过在棱镜层中添加纳米颗粒不影响辉度及亮度的情况下提高遮蔽性能和屏显效果、增大屏幕视角、更好地适应高清屏幕的棱镜片；
本发明还提供了一种上述棱镜片的应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种棱镜片，其由背涂层、基膜及棱镜层组成，棱镜层由成型胶水经固化成型后形成；成型胶水中包含纳米材料颗粒。
现有技术中，棱镜片由背涂层、基膜和棱镜层组成，其中棱镜层由纯树脂材料成型制得，其中不添加无机颗粒。本发明中的棱镜片如图1所示由背涂层、基膜和棱镜层组成，其中背涂层为本领域常规的背涂层，由PBMA粒子或PMMA粒子、胶水和溶剂经过微凹涂布形成，其主要作用是实现膜片堆叠时防黏连作用；基膜为本领域常规光学级基膜，其主要起到两侧功能层载体的作用；棱镜层由成型胶水由模具固化复制后而成，主要作用是汇聚透过背涂层和基膜后各个方向的光线，使光线集中在正视角度。
作为优选，棱镜层的pitch值为10-25μm，棱镜层的结构高度为pitch值的2/5-3/5，棱镜层的基础厚度为3-5μm，棱镜层顶角的角度为87.5-92.5°。
理论上棱镜的顶角是90°时，汇聚的效果最佳，所以尽量让产品的棱镜顶角接近90°，增益更好；每一条棱镜的结构是不同的，高度从高到低再低到高(抖动结构)循环往复，相邻棱镜的截面也是不同的，如图1和2所示。
作为优选，棱镜层的表面设有循环往复的波动结构，如图3所示。
作为优选，成型胶水中包含成型胶水主体及纳米材料颗粒，纳米材料可以与成型胶水主体的重量比为1：(30-200)；成型胶水主体由树脂、单体、光引发剂及添加剂组成，其中树脂的重量百分含量为40-50wt％，单体的重量百分含量为30-55wt％，光引发剂的重量百分含量为1-5wt％，添加剂的重量百分含量为0.1-1wt％。
作为优选，成型胶水制备时，先向成型胶水主体中添加分散剂，分散剂的添加量为成型胶水主体重量的0.2-2.0wt％。
作为优选，树脂为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯中的至少一种；单体为邻苯基苯基乙基丙烯酸酯、乙氧基苯酚丙烯酸酯、苄基丙烯酸酯、1.6-己二醇二丙烯酸酯、四氢糠基丙烯酸酯或双酚A二丙烯酸酯中的至少一种。
作为优选，光引发剂为光引发剂TPO、光引发剂184、光引发剂1173或光引发剂819中至少一种。
作为优选，添加剂为BYK-371、BYK-333、BYK-UV3505或BYK-3500中的至少一种。
作为优选，纳米材料颗粒为高岭土、氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸钙或钛白粉中的至少一种。
作为优选，纳米材料颗粒的粒径范围为300-500nm。
作为优选，纳米材料颗粒的粒径范围为300-500nm，中值粒径D50为400nm。
作为优选，成型胶水中成型胶水主体与纳米材料颗粒的重量比为(30-40)：1。
作为优选，成型胶水中成型胶水主体、纳米材料颗粒与分散剂的重量比为40：1：0.5。
成型胶水制备时，先向成型胶水主体中添加分散剂搅拌处理，然后再向其中加入纳米材料颗粒并进行搅拌处理，搅拌速度在60-100rpm。
在棱镜片具体制备时，需要先制备或准备模具，然后将成型胶水加热至40-50℃，采用模具进行成型生产。
其中，模具可以采用硬成型铜模具或由硬成型模具复制的软模具，硬成型铜模具可以由以下方法制得：
1.不锈钢基辊表面电镀底铜50-80um，再继续电镀高纯度铜层，厚度在100-200um之间(或者加工过的剩余铜层厚度100um左右的铜辊)，硬度在240-250HV；然后用车床初步车平铜层表面；
2.将该铜辊静置在精密雕刻机加工车间，恒温适应24小时；
3.铜辊吊装上精密雕刻机，校准铜辊跳动值，用金刚石刀具将其表面进行精密平车处理；然后更换90°直角的金刚石刀具，在铜辊表面铜层上，采用快刀伺服模式加抖动结构的程序，加工标准pitch18μm、上下抖动±2μm的棱镜结构。
4.雕刻完成后，可以直接用硬成型设备生产试验产品；但通常为了降低产品成本，需要制作原始模具Master、并复制2代后用软成型设备批量生产。
一种棱镜片的应用，将其作为光学模组的上增光膜。
因此，本发明具有以下有益效果：
本发明中的棱镜片，可以提高遮蔽性能和屏显效果、增大屏幕视角、更好地适应高清屏幕，同时保证了屏幕亮度和抗干涉性能满足要求，降低背涂层中微珠的添加量，也降低了成本。
本发明中的棱镜片作为上增光膜使用时，能够良好地匹配4K及8K屏幕，可以提高遮蔽性能和屏显效果、增大屏幕视角、更好地适应高清屏幕，同时保证了屏幕亮度和抗干涉性能满足要求。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是本发明棱镜片的结构示意图；
图2是本发明棱镜片相关参数的标注图；
图3为本发明棱镜片中棱镜层的示意图；
图中：棱镜层1，基膜2，背涂层3。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
总实施例
如图1-3所示，一种棱镜片，其由背涂层、基膜及棱镜层组成，棱镜层由成型胶水经固化成型后形成；成型胶水中包含纳米材料颗粒。
棱镜层的pitch值为10-25μm，棱镜层的结构高度为pitch值的2/5-3/5，棱镜层的基础厚度为3-5μm，棱镜层顶角的角度为87.5-92.5°；棱镜层的表面设有循环往复的波动结构。
成型胶水中包含成型胶水主体及纳米材料颗粒，纳米材料可以与成型胶水主体的重量比为1：(30-200)；成型胶水主体由树脂、单体、光引发剂及添加剂组成，其中树脂的重量百分含量为40-50wt％，单体的重量百分含量为30-55wt％，光引发剂的重量百分含量为1-5wt％，添加剂的重量百分含量为0.1-1wt％。
成型胶水制备时，先向成型胶水主体中添加分散剂，分散剂的添加量为成型胶水主体重量的0.2-2.0wt％，成型胶水中成型胶水主体与纳米材料颗粒的重量比为(30-40)：1，更优选地，成型胶水中成型胶水主体、纳米材料颗粒与分散剂的重量比为40：1：0.5；树脂为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯中的至少一种；单体为邻苯基苯基乙基丙烯酸酯、乙氧基苯酚丙烯酸酯、苄基丙烯酸酯、1.6-己二醇二丙烯酸酯、四氢糠基丙烯酸酯或双酚A二丙烯酸酯中的至少一种；光引发剂为光引发剂TPO、光引发剂184、光引发剂1173或光引发剂819中至少一种；添加剂为BYK-371、BYK-333、BYK-UV3505或BYK-3500中的至少一种；纳米材料颗粒为高岭土、氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸钙或钛白粉中的至少一种，纳米材料颗粒的粒径范围为300-500nm，中值粒径D50为400nm。
一种棱镜片的应用，将其作为光学模组的上增光膜。
实施例1
一种光学模组的上增光膜，其为棱镜片。
如图1-3所示，棱镜片由背涂层、基膜及棱镜层组成，背涂层的雾度为5％，棱镜层由成型胶水经固化成型后形成；棱镜层的pitch值为18μm，棱镜层的结构高度为9μm，棱镜层的基础厚度为4μm，棱镜层顶角的角度为90°；棱镜层的表面设有循环往复的波动结构。
成型胶水中包含成型胶水主体及纳米材料颗粒，纳米材料可以与成型胶水主体的重量比为1：30；成型胶水主体由树脂、单体、光引发剂及添加剂组成，其中树脂的重量百分含量为48wt％，单体的重量百分含量为48wt％，光引发剂的重量百分含量为3wt％，添加剂的重量百分含量为1wt％。
成型胶水制备时，先向成型胶水主体中添加分散剂，分散剂的添加量为成型胶水主体重量的1.25wt％；树脂为环氧丙烯酸酯；单体为邻苯基苯基乙基丙烯酸酯；光引发剂为光引发剂TPO；添加剂为BYK-371；纳米材料颗粒为氢氧化铝，纳米材料颗粒的粒径范围为300-500nm，中值粒径D50为400nm。
实施例2
一种光学模组的上增光膜，其为棱镜片。
如图1-3所示，棱镜片由背涂层、基膜及棱镜层组成，背涂层的雾度为5％，棱镜层由成型胶水经固化成型后形成；棱镜层的pitch值为18μm，棱镜层的结构高度为9μm，棱镜层的基础厚度为4μm，棱镜层顶角的角度为90°；棱镜层的表面设有循环往复的波动结构。
成型胶水中包含成型胶水主体及纳米材料颗粒，纳米材料可以与成型胶水主体的重量比为1：40；成型胶水主体由树脂、单体、光引发剂及添加剂组成，其中树脂的重量百分含量为48wt％，单体的重量百分含量为48wt％，光引发剂的重量百分含量为3wt％，添加剂的重量百分含量为1wt％。
成型胶水制备时，先向成型胶水主体中添加分散剂，分散剂的添加量为成型胶水主体重量的1.25wt％；树脂为环氧丙烯酸酯；单体为邻苯基苯基乙基丙烯酸酯；光引发剂为光引发剂TPO；添加剂为BYK-371；纳米材料颗粒为氢氧化铝，纳米材料颗粒的粒径范围为300-500nm，中值粒径D50为400nm。
实施例3
一种光学模组的上增光膜，其为棱镜片。
如图1-3所示，棱镜片由背涂层、基膜及棱镜层组成，背涂层的雾度为5％，棱镜层由成型胶水经固化成型后形成；棱镜层的pitch值为18μm，棱镜层的结构高度为9μm，棱镜层的基础厚度为4μm，棱镜层顶角的角度为90°；棱镜层的表面设有循环往复的波动结构。
成型胶水中包含成型胶水主体及纳米材料颗粒，纳米材料可以与成型胶水主体的重量比为1：50；成型胶水主体由树脂、单体、光引发剂及添加剂组成，其中树脂的重量百分含量为48wt％，单体的重量百分含量为48wt％，光引发剂的重量百分含量为3wt％，添加剂的重量百分含量为1wt％。
成型胶水制备时，先向成型胶水主体中添加分散剂，分散剂的添加量为成型胶水主体重量的1.25wt％；树脂为环氧丙烯酸酯；单体为邻苯基苯基乙基丙烯酸酯；光引发剂为光引发剂TPO；添加剂为BYK-371；纳米材料颗粒为氢氧化铝，纳米材料颗粒的粒径范围为300-500nm，中值粒径D50为400nm。
实施例4
一种光学模组的上增光膜，其为棱镜片。
如图1-3所示，棱镜片由背涂层、基膜及棱镜层组成，背涂层的雾度为5％，棱镜层由成型胶水经固化成型后形成；棱镜层的pitch值为18μm，棱镜层的结构高度为9μm，棱镜层的基础厚度为4μm，棱镜层顶角的角度为90°；棱镜层的表面设有循环往复的波动结构。
成型胶水中包含成型胶水主体及纳米材料颗粒，纳米材料可以与成型胶水主体的重量比为1：100；成型胶水主体由树脂、单体、光引发剂及添加剂组成，其中树脂的重量百分含量为48wt％，单体的重量百分含量为48wt％，光引发剂的重量百分含量为3wt％，添加剂的重量百分含量为1wt％。
成型胶水制备时，先向成型胶水主体中添加分散剂，分散剂的添加量为成型胶水主体重量的1.25wt％；树脂为环氧丙烯酸酯；单体为邻苯基苯基乙基丙烯酸酯；光引发剂为光引发剂TPO；添加剂为BYK-371；纳米材料颗粒为氢氧化铝，纳米材料颗粒的粒径范围为300-500nm，中值粒径D50为400nm。
实施例5
一种光学模组的上增光膜，其为棱镜片。
如图1-3所示，棱镜片由背涂层、基膜及棱镜层组成，背涂层的雾度为5％，棱镜层由成型胶水经固化成型后形成；棱镜层的pitch值为18μm，棱镜层的结构高度为9μm，棱镜层的基础厚度为4μm，棱镜层顶角的角度为90°；棱镜层的表面设有循环往复的波动结构。
成型胶水中包含成型胶水主体及纳米材料颗粒，纳米材料可以与成型胶水主体的重量比为1：200；成型胶水主体由树脂、单体、光引发剂及添加剂组成，其中树脂的重量百分含量为48wt％，单体的重量百分含量为48wt％，光引发剂的重量百分含量为3wt％，添加剂的重量百分含量为1wt％。
成型胶水制备时，先向成型胶水主体中添加分散剂，分散剂的添加量为成型胶水主体重量的1.25wt％；树脂为环氧丙烯酸酯；单体为邻苯基苯基乙基丙烯酸酯；光引发剂为光引发剂TPO；添加剂为BYK-371；纳米材料颗粒为氢氧化铝，纳米材料颗粒的粒径范围为300-500nm，中值粒径D50为400nm。
对比例
对比例采用正常背涂雾度为40％的上增光膜，其棱镜层中不含有纳米材料颗粒。
技术效果：
将上述实施例1-5及对比例中的上增光膜进行性能表征对比，背光类型为DLED，相关性能结果如下表1所示。
Figure BDA0002851000170000091
由上表中的试验结果看出，实施例2中成型胶水主体的重量与纳米材料颗粒比例40：1，视角可以超过85°，且亮度在要求范围内；实施例1中成型胶水主体的重量与纳米材料颗粒比例30：1，视角可以超过95°，但亮度损失较多，超过下限，但也可以用于某些特殊要求机型；两个添加比例的样品遮蔽性和屏显效果也满足要求，其他主要性能指标基本保持一致。并且背涂的微珠用量减少很多，综合成本下降3-5％。可以根据终端客户对可视角度的要求，选择合适的添加比例。
实施例3中成型胶水主体的重量与纳米材料颗粒比例50:1是界限，跟正常普通上增光性能接近；成型胶水主体的重量与纳米材料颗粒比例100:1及以下，其视角和遮蔽性稍差，但是亮度损失较小，也可用于对亮度要求较高的场景。
本发明未详述部分为现有技术，故本发明未对其进行详述。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
尽管本文较多地使用了术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种棱镜片，其特征在于：
其由背涂层、基膜及棱镜层组成，所述的棱镜层由成型胶水经固化成型后形成；所述成型胶水中包含纳米材料颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种棱镜片，其特征在于：
所述棱镜层的pitch值为10-25μm，所述棱镜层的结构高度为pitch值的2/5-3/5，所述棱镜层的基础厚度为3-5μm，所述棱镜层顶角的角度为87.5-92.5°。
3.根据权利要求1所述的一种棱镜片，其特征在于：
所述棱镜层的表面设有循环往复的波动结构。
4.根据权利要求1所述的一种棱镜片，其特征在于：
所述的成型胶水中包含成型胶水主体及纳米材料颗粒，所述的纳米材料可以与成型胶水主体的重量比为1：(30-200)；所述的成型胶水主体由树脂、单体、光引发剂及添加剂组成，其中树脂的重量百分含量为40-50wt％，单体的重量百分含量为30-55wt％，光引发剂的重量百分含量为1-5wt％，添加剂的重量百分含量为0.1-1wt％。
5.根据权利要求4所述的一种棱镜片，其特征在于：
所述成型胶水制备时，先向成型胶水主体中添加分散剂，所述分散剂的添加量为成型胶水主体重量的0.2-2.0wt％。
6.根据权利要求4所述的一种棱镜片，其特征在于：
所述树脂为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯中的至少一种；所述单体为邻苯基苯基乙基丙烯酸酯、乙氧基苯酚丙烯酸酯、苄基丙烯酸酯、1.6-己二醇二丙烯酸酯、四氢糠基丙烯酸酯或双酚A二丙烯酸酯中的至少一种。
7.根据权利要求1或4所述的一种棱镜片，其特征在于：
所述纳米材料颗粒为高岭土、氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸钙或钛白粉中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种棱镜片，其特征在于：
所述纳米材料颗粒的粒径范围为300-500nm。
9.根据权利要求4所述的一种棱镜片，其特征在于：
所述成型胶水中成型胶水主体与纳米材料颗粒的重量比为(30-40)：1。
10.一种根据权利要求1-9所述棱镜片的应用，其特征在于：
将其作为光学模组的上增光膜。
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