高遮蔽双面扩散膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及光学膜，尤其涉及一种高遮蔽双面扩散膜及其制备方法。

背景技术

光学扩散膜是液晶电视、显示器等产品的重要组成部分，位于背光模组中，扩散膜主要是采用扩散粒子通过胶黏剂载体混合搅拌，再涂布在基材上烘烤制得，达到分散光线的目的。这样的扩散膜具有较好的辉度表现，但无法兼顾膜片的遮蔽性能，不能遮盖膜片本身，或与之搭配的模组或导光板上的一些缺陷；且背光模组中一般是通过调整增亮膜角度或结构大小高低来调整可视角、干涉等模组物性，扩散膜无法实现改善模组视角、抗干涉性能目的。另扩散膜在裁切或包装或运输过程中，容易被刮擦或薄膜之间摩擦，导致扩散膜受到损坏，或是粒子脱落而损坏扩散膜的品质。

例如，发明名称为一种高抗刮扩散膜，专利号为202021268893.5的实用新型，包括基材层、设置在基材层一侧的第一扩散层、设置在基材层另一侧的抗刮层、与第一扩散层连接的第二扩散层，第一扩散层散布有第一扩散粒子，第二扩散层设置有第二扩散粒子，第一扩散层与第二扩散层连接处周期设置有凸起与凹槽，凸起之间的间距为35-40um，第二扩散粒子部分容纳于凹槽中，第一扩散粒子的粒径为5-10um，第二扩散粒子的粒径为25-30um；凸起可以起到聚光的作用，提升了膜的辉度，大粒径颗粒的第二扩散粒子防刮伤能力强，且大粒径颗粒的第二扩散粒子下方存在树脂缓冲区，在遭受外力作用时，可以有效减缓划伤，并进行回复，使高抗刮扩散膜具有更好的防刮伤能力；但扩散膜整体厚度较厚，涂料用量大。

另发明名称为一种高抗刮扩散膜制造方法，申请号为202010625993.7的发明专利申请，包括涂布液的制备、固化等步骤，抗刮能力强，但基材正面需要第一扩散层再涂布第二扩散层，步骤多，且在烘箱内烘干时间需2min以上，耗时。

发明内容

本发明针对现有技术中扩散膜较厚、涂料用量大，不能适用薄型机型，生产步骤也较多、耗时，且无法在保证遮蔽性的同时，辉度损失到最小的缺点；提供了一种高遮蔽双面扩散膜及其制备方法，采用的粒子粒径较小，涂料用量小，正面涂层、背面涂层的厚度均较薄，且基材两表面涂层成分相同，减少生产步骤；基材两表面涂层均具有很多改变光线角度的粒子，能够将背光模组里棱镜片聚合的光线束经过更多角度的折射和反射,从而增加光线出光角度，加大了可视角，可在保证遮蔽性的同时，辉度损失到最小。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

高遮蔽双面扩散膜，包括基材、正面涂层、背面涂层，正面涂层和背面涂层均为主要由丙烯酸UV树脂组成的涂料混合若干粒径不同的第一粒子、第二粒子分别涂布在基材两表面而成，第一粒子粒径在1-3um之间，第二粒子粒径在2-7um之间，正面涂层、背面涂层厚度均为4.5-5.5um。

选用丙烯酸UV树脂为主体，配以粒径较小的第一粒子、第二粒子，粒子粒径有差异，形成的正面涂层、背面涂层的表面均具有高低差，涂抹转移后成品表面具有一定的粗燥度，可改变常规光学级基材光学折射效果；同时正面涂层、背面涂层均较薄，可减少涂料用量成本；且因无大粒子，正面涂层、背面涂层表面均相对较平滑，可避免出现大粒子划伤与其接触的面的风险。

进一步地，部分第一粒子及部分第二粒子部分部位裸露在涂料层外，以使正面涂层和背面涂层表面均具有高低差，及正面涂层、背面涂层表面均为粗糙面。具有高低差，改变常规光学级基材光学折射效果，遮蔽更好，且可抗吸附。

进一步地，涂料固化后形成的涂料层在厚度上包覆部分第二粒子粒径的1/3-1/2。第一粒子、第二粒子均附着在基材正面和背面，因选用丙烯酸UV树脂为主体，涂料层包覆仅需包覆第二粒子粒径的1/3-1/2厚度，即可确保在减少涂料用量的同时又可减少或避免粒子脱落风险。

进一步地，第一粒子为氧化硅粒子，第二粒子为PBMA粒子。第一粒子、第二粒子均为高交联度粒子，粒子分散性好，不易因粒子团聚造成外观缺陷及光线匀光效果差的情况。

进一步地，第一粒子折射率为1.41，第二粒子折射率为1.48，丙烯酸UV树脂折射率为1.49，基材折射率为1.65。材质间折射率差异大，光线偏转的角度大，产生雾度效率好，遮蔽性更高。

进一步地，基材厚度为36-300um。形成的扩散膜整体厚度在45-312um之间，整体较薄。

本发明还提供一种高遮蔽双面扩散膜制备方法，包括以下步骤：

涂料配置，涂料各原料重量份数计为：丙烯酸UV树脂：40-60份、丁酮：0-10份、醋酸乙酯：5-20份、丁酯：5-10份、环己酮：5-20份、抗静电剂：0.001-0.01份、助剂：0.02-0.1份；涂料再配以第一粒子(粒径在1-3um之间)、第二粒子(粒径在2-7um之间)混合形成高遮蔽性能的涂布液；

在基材表面涂布涂布液，经烘箱烘干，再经紫外UV光照射，固化定型，定型后的正面涂层、背面涂层厚度均为4.5-5.5um。

进一步地，粒子按重量份数计为：第一粒子：1-2.5份、第二粒子：1.5-4.5份。

上述比例各原料的用量，可依据实际产品需求，在提供的重量份数计内匹配调整，超出此范围，会产生不良，如：丙烯酸UV树脂用料过多，会造成涂层过厚，粒子被掩埋，产品雾度降低致背光模组辉度降低；粒子整体用料过多，会造成粒子量过饱和，涂布外观异常，与丙烯酸UV树脂接触面减少，易脱落；若大粒子过多，则产品遮蔽性会降低；若小粒子过多，则产品表面高低差降低，易产生吸附及光线转换角度减小，影响光学出光角度。

进一步地，涂料固化后形成的涂料层在厚度上包覆部分第二粒子粒径的1/3-1/2。这样的包覆厚度可使第二粒子部分裸露在外时仍不会脱落，实现减少涂料用量，涂料层较薄，节约涂料，且后续烘干速度快，节省时间。

进一步地，助剂按重量份数计包括分散剂：0.01-0.06份、流平剂：0.01-0.04份。

进一步地，第一粒子选用折射率为1.41的氧化硅粒子，第二粒子选用折射率为1.48的PBMA粒子，选用折射率为1.49的丙烯酸UV树脂。

进一步地，烘箱烘干时间在30-50s。可涂布的正面涂层和背面涂层的厚度均较薄，因此烘干的时间大大缩短，节约材料的同时可节省制备时间和设备能耗。

进一步地，涂布步骤中，为一次两面涂布成型或一次一面先后涂布成型。根据设备情况进行选择。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

基材正面和背面均涂覆有相同成分的涂布液，两面涂层(正面涂层和背面涂层)结构一致，裁切安装时不需要确认有效面，消除了裁切/安装过程中，产品有效面使用错误风险；同时缩减了涂料制备程序及物料种类，缩减了生产和使用过程中的步骤，更方便生产制备和裁切组装使用；因涂覆的涂料层较薄，烘干时间缩短(30-50s)，减少时间成本，同时节约材料和环保，降低制造成本。

涂布液以丙烯酸UV树脂为主体，辅以相比目前市面上粒径更小的第一粒子(折射率为1.41的氧化硅粒子)、第二粒子(折射率为1.48的PBMA粒子)，涂覆较薄的涂料层即可将粒子连附在基材表面，减少树脂用量成本；第一粒子、第二粒子之间按照一定的比例混合，成型的涂层表面具有高低差，成品表面具有一定的粗燥度，可改变常规光学级基材光学折射效果，能产生更多较集中的反射和折射效果，另外粒子材质折射率差异大，光线的角度变化更多，形成散光效果更好，具有更强的遮蔽性，保证产品亮度的同时，更具有遮蔽瑕疵的性能，在实现保证遮蔽性的同时，辉度损失到最小，使背光模组整体亮度得到提高；且因提高了遮蔽性，对扩散膜缺陷及组合光线干涉有很大改善；扩散膜具有稳定透光率和较高雾度。背光模组使用时，因产品的背面涂层同样具有很多改变光线角度的粒子，能够将背光模组里棱镜片聚合的光线束，经过更多角度的光线折射和反射,改变光束路径，增加光线出光角度，加大了可视角。同时因正面涂层和背面涂层均含有抗静电剂，避免出现背光模组吸附产生的一系列顶白、干涉等光学不良问题。

成品在直下式背涂模组物性检测数据：单品成品在直下式背光下，可视角大于120°，辉度增益115-120％；在直下式背光膜组内，水平可视角大于78°，垂直可视角大于70°，辉度增益230％。

粒子为较软材质且粒径较小的氧化硅粒子和PBMA粒子，正面涂层和背面涂层的表面均相对较平滑，降低了扩散膜表面摩擦系数，产品耐磨性更强，可避免大粒子划伤与其接触的薄膜面的风险。同时因涂料用量少，粒子小，所形成的涂层较薄，形成的正面涂层和背面涂层厚度均在4.5-5.5um之间，正面涂层、背面涂层是目前市面上现有涂层的1/3-2/5；可适用于更薄机型的应用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明实施例1扩散膜成品(涂布双面时)遮蔽效果(相比对比例1、对比例2，涂料用量更少，而遮蔽性较高，抗干扰性能也较强)；

图3为本发明实施例1扩散膜半成品(涂布单面时)遮蔽效果。

附图中各数字标号所指代的部位名称如下：其中1—基材、2—正面涂层、3—背面涂层、4—第一粒子、5—第二粒子、6—涂料层。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

高遮蔽双面扩散膜，如图1所示，包括基材1、分别涂覆于基材1两表面的正面涂层2、背面涂层3，正面涂层2和背面涂层3均为由涂料混合若干粒径不同的第一粒子4、第二粒子5形成的涂布液分别涂布在基材1正面、背面而成，涂料各原料重量份数计为：丙烯酸UV树脂：40-60份、丁酮：0-10份、醋酸乙酯：5-20份、丁酯：5-10份、环己酮：5-20份、分散剂：0.01-0.06份、流平剂：0.01-0.04份、抗静电剂：0.001-0.01份；涂料所混合的粒子按重量份数计为：第一粒子：1-2.5份、第二粒子：1.5-4.5份。基材厚度为36-300um，涂料固化后形成的涂料层6厚度为3.5-6um。第一粒子4、第二粒子5附着涂料层6形成正面涂层2、背面涂层3。丙烯酸UV树脂可采用上海绘兰材料制造的型号为HOP561。

高遮蔽双面扩散膜制备方法包括以下步骤：

步骤一、涂布液配置；按重量比分别称取丁酮：0-10份、醋酸乙酯：5-20份、丁酯：5-10份、环己酮：5-20份、分散剂：0.01-0.06份、第一粒子：1-2.5份、第二粒子：1.5-4.5份，经1000-2000rpm搅拌10min进行分散，后加入丙烯酸UV树脂：40-60份、抗静电剂：0.001-0.01份和流平剂：0.01-0.04份，经600-1000rpm继续搅拌40min，制得功能层悬浮涂布液；

步骤二、将配置好的涂布液经过10um滤芯过滤处理，分别连接到设备涂头的循环桶内；

步骤三、涂头将涂布液涂抹在基材一表面；涂抹后的基材经过70-130℃的弧形温度设计的烘箱，烘烤30-50s，流平定型并烘干涂层内溶剂；再经过300-800mJ/cm

步骤四、半成品再次进入设备，涂头将涂布液涂抹在半成品的基材另一表面；涂抹后的基材经过70-130℃的弧形温度设计的烘箱，烘烤30-50s，流平定型并烘干涂层内溶剂；再经过300-800mJ/cm

其中步骤三、步骤四可同时进行，设置两个涂头同时分别对基材的两个表面进行涂布，为一次两面涂布成型。

正面涂层2、背面涂层3厚度均为4.5-5.5um。部分第一粒子4及部分第二粒子5部分裸露在涂料层6外，以使正面涂层2和背面涂层3表面均具有高低差。

以下实施例1-6中，粒子粒径均为：第一粒子粒径在1-3um之间，第二粒子粒径在2-7um之间，上述粒径范围的第一粒子、第二粒子在数量上均呈正态分布配置，其中第一粒子数量占比最多的粒径为1.8um，第二粒子数量占比最多的粒径为5um。选用折射率为1.49的丙烯酸UV树脂，第一粒子选用折射率为1.41的氧化硅粒子，第二粒子选用折射率为1.48的PBMA粒子。基材为PET，其折射率为1.65。

以下实施例1-6中，在基材1表面涂布涂布液时，优选微凹棍涂布方式，涂布液转移至基材1表面后，经烘箱烘烤30-50s后，涂料固化后形成的涂料层6在厚度上包覆部分第二粒子粒径的1/3-1/2，离开烘箱后经过300-800mJ/cm

实施例1

高遮蔽双面扩散膜，包括基材1、正面涂层2、背面涂层3，基材厚度为250um，正面涂层2、背面涂层3厚度均为5um，正面涂层2和背面涂层3的涂布液相同。

其制备方法如下：

步骤一、配置涂布液，称取丁酮：5kg、醋酸乙酯：12kg、丁酯：8kg、环己酮：15kg、分散剂：0.03kg、第一粒子：1.7kg、第二粒子：3.3kg，经1800rpm搅拌10min进行分散，后加入丙烯酸UV树脂：45kg、抗静电剂：0.005kg和流平剂：0.02kg，经800rpm继续搅拌40min，制得功能层悬浮涂布液；

步骤二、将配置好的涂布液经过10um滤芯过滤处理，分别连接到设备涂头的循环桶内；

步骤三、涂头将涂布液涂抹在基材一表面，涂抹后的基材经过100℃的弧形温度设计的烘箱，烘烤40s，流平定型并烘干涂层内溶剂；再经过450mJ/cm

步骤四、半成品再次进入设备，涂头将涂布液涂抹在半成品的基材另一表面，涂抹后经过100℃的弧形温度设计的烘箱，烘烤40s，流平定型并烘干涂层内溶剂；烘烤后再经过450mJ/cm

流平固化后的涂料层6在厚度上包覆部分第二粒子粒径的1/2。

实施例2

高遮蔽双面扩散膜，包括基材1、正面涂层2、背面涂层3，基材厚度为188um，正面涂层2、背面涂层3厚度均为5um，正面涂层2和背面涂层3的涂布液相同。

其制备方法如下：

步骤一、配置涂布液；称取醋酸乙酯：15kg、丁酯：10kg、环己酮：20kg、分散剂：0.06kg、第一粒子：2.5kg、第二粒子：4.5kg，经2000rpm搅拌10min进行分散，后加入丙烯酸UV树脂：50kg、抗静电剂：0.01kg和流平剂：0.03kg，经1000rpm继续搅拌40min，制得功能层悬浮涂布液；

步骤二、将配置好的涂布液经过10um滤芯过滤处理，连接到设备涂头的循环桶内；

步骤三、设备涂头将涂布液涂抹在基材一表面；涂抹后的基材经过90℃的弧形温度设计的烘箱，烘烤50s，流平定型并烘干涂层内溶剂；再经过300mJ/cm

步骤四、半成品重新放卷，经过设备的涂头，在半成品的基材另一表面涂布涂布液；涂抹后基材经过90℃的弧形温度设计的烘箱，烘烤50s，流平定型并烘干涂层内溶剂；再经过300mJ/cm

流平固化后的涂料层6在厚度上包覆部分第二粒子粒径的0.4。

实施例3

高遮蔽双面扩散膜，包括基材1、正面涂层2、背面涂层3，基材厚度为125um，正面涂层2、背面涂层3厚度均为5um，正面涂层2和背面涂层3的涂布液相同。

其制备方法如下：

步骤一、配置涂布液；称取丁酮：6kg、醋酸乙酯：14kg、丁酯：6kg、环己酮：15kg、分散剂：0.025kg、第一粒子：1.2kg、第二粒子：3.0kg，经1400rpm搅拌10min进行分散，后加入丙烯酸UV树脂：40kg、抗静电剂：0.005kg和流平剂：0.018kg，经900rpm继续搅拌40min，制得功能层悬浮涂布液；

步骤二、将配置好的涂布液经过10um滤芯过滤处理，分别连接到设备两个涂头的循环桶内；

步骤三、第一涂头将涂布液涂抹在基材一表面，同时第二涂头将涂布液涂抹在基材另一表面，涂抹后的基材经过130℃的弧形温度设计的烘箱，烘烤30s，流平定型并烘干涂层内溶剂；再经过400mJ/cm

流平固化后的涂料层6在厚度上包覆部分第二粒子粒径的1/3。

实施例4

高遮蔽双面扩散膜，包括基材1、正面涂层2、背面涂层3，基材厚度为300um，正面涂层2、背面涂层3厚度均为5um，正面涂层2和背面涂层3的涂布液相同。

其制备方法如下：

步骤一、配置涂布液；称取丁酮：8kg、醋酸乙酯：18kg、丁酯：5kg、环己酮：12kg、分散剂：0.02kg、第一粒子：1.1kg、第二粒子：2.3kg，经1500rpm搅拌10min进行分散，后加入丙烯酸UV树脂：48kg、抗静电剂：0.006kg和流平剂：0.01kg，经600rpm继续搅拌40min，制得功能层悬浮涂布液；

步骤二、将配置好的涂布液经过10um滤芯过滤处理，分别连接到设备两个涂头的循环桶内；

步骤三、第一涂头将涂布液涂抹在基材一表面，同时第二涂头将涂布液涂抹在基材另一表面，涂抹后的基材经过70℃的弧形温度设计的烘箱，烘烤40s，流平定型并烘干涂层内溶剂；再经过650mJ/cm

流平固化后的涂料层6在厚度上包覆部分第二粒子粒径的0.45。

实施例5

高遮蔽双面扩散膜，包括基材1、正面涂层2、背面涂层3，基材厚度为250um，正面涂层2、背面涂层3的厚度均为5.5um，正面涂层2和背面涂层3的涂布液相同。

其制备方法如下：

步骤一、配置涂布液；称取丁酮：9kg、醋酸乙酯：20kg、丁酯：7kg、环己酮：7kg、分散剂：0.019kg、第一粒子：1.0kg、第二粒子：2.4kg，经1000rpm搅拌10min进行分散，后加入丙烯酸UV树脂：56kg、抗静电剂：0.007kg和流平剂：0.015kg，经500rpm继续搅拌40min，制得功能层悬浮涂布液；

步骤二、将配置好的涂布液经过10um滤芯过滤处理，分别连接到设备两个涂头的循环桶内；

步骤三、第一涂头将涂布液涂抹在基材一表面，同时第二涂头将涂布液涂抹在基材另一表面，涂抹后的基材经过110℃的弧形温度设计的烘箱，烘烤45s，流平定型并烘干涂层内溶剂；烘烤后再经过800mJ/cm

流平固化后的涂料层6在厚度上包覆部分第二粒子粒径的0.37。

实施例6

高遮蔽双面扩散膜，包括基材1、正面涂层2、背面涂层3，基材厚度为36um，正面涂层2、背面涂层3厚度均为4.5um，正面涂层2和背面涂层3的涂布液相同。

其制备方法如下：

步骤一、配置涂布液；称取丁酮：10kg、醋酸乙酯：5kg、丁酯：7kg、环己酮：20kg、分散剂：0.01kg、第一粒子：1.5kg、第二粒子：1.5kg，经1200rpm搅拌10min进行分散，后加入丙烯酸UV树脂：60kg、抗静电剂：0.001kg和流平剂：0.04kg，经650rpm继续搅拌40min，制得功能层悬浮涂布液；

步骤二、将配置好的涂布液经过10um滤芯过滤处理，分别连接到设备涂头的循环桶内；

步骤三、涂头将涂布液涂抹在基材一表面，涂抹后的基材经过110℃的弧形温度设计的烘箱，烘烤30s，流平定型并烘干涂层内溶剂；烘烤后再经过500mJ/cm

步骤四、半成品再次进入设备，涂头将涂布液涂抹在基材另一表面，涂抹后经过110℃的弧形温度设计的烘箱，烘烤40s，流平定型并烘干涂层内溶剂；再经过700mJ/cm

流平固化后的涂料层6在厚度上包覆部分第二粒子粒径的1/3。

对比例1

扩散膜，包括基材、正面涂层、背面涂层，正面涂层和背面涂层的涂布液不相同。基材厚度为250um。正面涂布液组分为：35kg丙烯酸热固树脂，3.5kg固化剂，39.5kg溶剂，0.1kg分散剂，0.03kg流平剂，2.3kg第一粒子(粒径范围2-8um)，9.2kg第二粒子(粒径范围8-20um)；正面涂层厚度为22um。背面涂布液组分为：22.5kg丙烯酸热固树脂，2.25kg固化剂，64.1kg溶剂，0.32kg粒子(粒径范围2-8um)；背面涂层厚度为5um。

对比例2

扩散膜，包括基材、正面涂层、背面涂层，正面涂层和背面涂层的涂布液不相同。基材厚度为250um。正面涂布液组分为：25kg丙烯酸热固树脂，2.5kg固化剂，48.5kg溶剂，0.14kg分散剂，0.04kg流平剂，4kg第一粒子(粒径范围2-7um)，15.8kg第二粒子(粒径范围8-17um)；正面涂层厚度为20um。背面涂布液组分为：22.5kg丙烯酸热固树脂，2.25kg固化剂，64.3kg溶剂，0.3kg粒子(粒径范围2-8um)。背面涂层厚度为5um。

本发明实施例与对比例(对比例为较大粒子的热固扩散膜)所制得的成品物性检测如下表1：

由表1的数据可以得出，本发明实施例提供的高辉度高遮蔽的扩散膜同时具有优异的遮盖性和辉度(亮度)。其中，实施例4、5提供的扩散膜的亮度更高，综合性能更好，遮蔽性均达到要求(此架构下)。同时本发明实施例的涂布液用量远小于对比例，节省用料，耐磨性也较佳，表面阻抗也优于对比例。表1中的单位用量(湿胶)是指涂布液的单位用量。

表1中各参数的测量方法如下：

光透过率TT测试方法：ISO 13468。

雾度测试方法：ISO 14782。

百格测试方法：ASTM D3359。

铅笔硬度测试方法：ASTM D3363荷重500kg。

遮蔽测试方法：成品膜片放置距离灯珠0.5米，眼睛距离成品膜片30cm距离，0-45°角观察灯珠边缘可见度。

耐磨测试方法：使用不同物质(钢丝绒/无尘布/实际使用组装内与样品接触膜片的表面)与样品表面摩擦，观察样品表面破损情况，此文测试条件为：使用钢丝绒，负重砝码，摩擦10个来回，测试速度30RPM,至负多少砝码时，样品表面被磨伤。

表面阻抗测试方法：表面阻抗测试仪SIMCO ST-4。

辉度：直下式背光，膜片架构由下向上：背光板，90°棱镜片，0°棱镜片，扩散膜。以未放置扩散膜时为100％，测试放置扩散膜后，辉度变化比例。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。