本發(fā)明涉及一種擴散膜及液晶顯示用背光模組。
背景技術：
近年來，各種液晶平板顯示技術和產品迅速發(fā)展，平板顯示器液晶顯示是目前應用最廣，產品最多的平面顯示技術，產品已經廣泛應用各領域，如LCD、LED類液晶顯示技術應用于電視、手機、筆記本電腦、臺式計算機監(jiān)視器、工作站、工業(yè)監(jiān)視器、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)、個人數(shù)據(jù)處理、游戲機、可視電話、便攜式VCD、DVD及其它一些便攜裝置。液晶顯示裝置主要包括液晶面板、背光模組等。背光模組為液晶顯示裝置的關鍵零組件之一，功能在于供應充足的亮度與分布均勻的光源，使其正常顯示影像。背光模組主要包括光源、反射片、導光板、下擴散膜、棱鏡片和上擴散膜。背光模組(BLU)中使用擴散膜，其功能是將線光源或是點光源分布成面光源，從而提供平板顯示器一個均勻的面光源。
擴散膜在顯示屏中的使用量逐漸增多的同時，用于擴散膜的溶劑型膠水產量也隨之增加，該溶劑型膠水的作用是增加光的漫反射，降低對光的強度的影響，由此帶來的負面效應是在生產過程中產生的有機溶劑也在逐漸增大，并且尚未獲得有效的處理與控制。具體而言，由于擴散膜的涂布是在一個無塵的車間進行的，場所相對比較密閉，溶劑不易排出，對膠水產生的溶劑揮發(fā)完全靠供風系統(tǒng)排除，但現(xiàn)有的方法也很難將溶劑全部排出，這對車間工人的身體健康帶來很大的影響；即使全部排出，也對周邊環(huán)境造成極大的危害。此外，在一個相對密閉的空間內產生大量的有機溶劑，給火災的防范也帶來很大的壓力。為了減少有機溶劑的排放，部分公司投入巨額資金建造回收系統(tǒng)，其建設費用和運行成本很高，大大加劇了企業(yè)的負擔。
綜上可知，如何降低有機溶劑的排放、減少對環(huán)境的影響、提高操作員工的安全保護，成為本技術領域急需解決的一大難題。同時已有的光學擴散膜都是選用溶劑型的樹脂作為成膜物加入硬質擴散粒子，成膜后形成的是硬質涂層，加工使用中容易彎折后產生折痕而報廢。同時，現(xiàn)有的光學擴散膜在應用到背光模組時容易把棱鏡膜劃傷，而造成產品的質量下降，因此現(xiàn)有光學擴散膜還需進一步改進。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為在制備擴散膜過程中，降低因可揮發(fā)性溶劑使用而引發(fā)火災、燃爆的可能性，并降低有害氣體對人員身體的危害，同時克服現(xiàn)有溶劑型樹脂體系存在的抗刮傷性差的缺陷，而提供一種水性環(huán)保的抗刮傷擴散膜。
本發(fā)明的技術方案在于：
一種水性體系抗刮傷擴散膜，包括透明基材、設置在透明基材上表面的主擴散層和設置在透明基材下表面的抗刮傷背層，所述抗刮傷背層的涂布液組分及重量百分比為：
水溶性樹脂乳液 80％～93％
光擴散粒子 1％～10％
功能助劑 1％～10％，
所述水溶性樹脂乳液中含有水溶性丙烯酸樹脂，所述水溶性丙烯酸樹脂重量占所述水溶性樹脂乳液重量的百分比為40％～70％，所述光擴散粒子由大粒子、小粒子組合構成，所述大粒子為聚甲基丙烯酸丁酯(PBMA)、聚甲基丙烯酸異丁酯(PIBMA)中的一種或兩種，所述大粒子粒徑范圍為10μm～15μm，大粒子重量占光擴散粒子總重量百分比的5％～20％。
所述小粒子為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、有機硅粒子中的一種或幾種，所述小粒子的粒徑范圍為0.5μm～10μm，所述小粒子重量占光擴散粒子總重量百分比的80％～95％，所述抗刮傷背層厚度為最大粒子粒徑的1/2～3/4。
所述小粒子以一層或兩層隨機均勻分布于抗刮傷背層中，大粒子間隔排列于小粒子中。抗刮傷背層的涂布液中加入防靜電劑，防靜電劑用量為總涂布液質量的0.1％～1％。
所述功能助劑包括交聯(lián)劑和防靜電劑。
抗刮傷背層中交聯(lián)劑為親水性脂肪族異氰酸酯或多官能度氮丙啶樹脂。
防靜電劑為季銨鹽類抗靜電劑或烷基丙烯酰胺鹽類抗靜電劑。
本發(fā)明水性體系抗劃傷擴散膜，基材層為透明材料，由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亞胺中的一種制成，優(yōu)選對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。
一種液晶顯示用背光模組，包括用于發(fā)光的光源、反射片、導光板及邊框、光學擴散膜和棱鏡片，所述光學擴散膜為上述水性體系抗刮傷擴散膜。
本發(fā)明采用危害幾乎為零的水取代危害較大的溶劑。
本發(fā)明的有益效果在于：
(1)本發(fā)明的抗刮傷背層涂布液采用水性樹脂乳液，以水為分散介質，對環(huán)境無污染，具有明顯的綠色環(huán)保意義；不易燃不易爆，無消防安全隱患。(2)方便施工，大大降低對人體危害性，無需口罩、防毒面具等防護措施，也無需排風機等溶劑處理裝置。(3)光擴散粒子中大粒子采用彈性抗刮傷粒子，解決了現(xiàn)有的光學擴散膜在應用到背光模組時容易把棱鏡膜劃傷的問題。
具體實施方式
本發(fā)明中的透明基材并未特別限定其厚度，具有良好的表面平滑性、機械強度、耐溫性以及耐光、耐候性的材料都可以用作光學擴散膜的基材，一般選取20μm～300μm厚度，太薄其耐熱尺寸穩(wěn)定性下降明顯，太厚則會影響光線的透過率。為提高透明基材表面與涂布液的粘著性，透明基材表面可以通過電暈或等離子處理，亦可采用在透明基材表面預涂底層，來改善擴散涂布層與透明基材的粘著性能。
本發(fā)明中，抗刮傷背層涂層所使用的光擴散粒子由不同粒徑大小的大粒子和小粒子組合構成，所述大粒子為聚甲基丙烯酸丁酯(PBMA)、聚甲基丙烯酸異丁酯(PIBMA)中的一種或兩種，粒子粒徑為10μm～15μm，大粒子重量占光擴散粒子總重量百分比的5％～20％；小粒子為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、有機硅粒子中的一種或幾種，所述小粒子的粒徑分布在0.5μm～10μm，小粒子重量占光擴散粒子總重量百分比的80％～95％。
大粒子所使用的平均粒子粒徑為10μm～15μm，抗刮傷背層涂層厚度為最大粒子粒徑的1/2～3/4。所述大粒子平均粒徑過低，光線行程過短，光未經擴散即透過，其擴散效果降低；所述大粒子平均粒徑過高或粒子嵌入過少，容易導致與粘結樹脂結合面積太少，產生脫落等缺陷。同時大粒子選用聚甲基丙烯酸丁酯(PBMA)、聚甲基丙烯酸異丁酯(PIBMA)中的一種或兩種粒子的組合，大粒子為軟性粒子，其為光學擴散膜提供了一個軟性的接觸面，從而能夠有效防止劃傷棱鏡膜。同時由于大粒徑有機粒子的聚光性能又能保證涂層的聚光性能。
中小尺寸的光擴散粒子所使用的平均粒徑一般選取0.5μm～10μm，本發(fā)明所述小粒子為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、有機硅粒子中的一種或幾種。所述小粒子均勻分散于水溶性樹脂成膜物中提高了光線透過薄膜時的均勻性和遮蓋性，使得該水性體系抗刮傷擴散膜具有優(yōu)異的綜合性能。
為了達到更高的滿足于霧度的要求，本發(fā)明的抗刮傷背層涂層中的小粒子以一層或兩層緊密排布在抗刮傷背層涂層中，大粒子間隔排列于小粒子中，以滿足光學擴散膜所需的高透過率和高霧度良好的協(xié)調性。
本發(fā)明的小粒子用量為抗刮傷背層總擴散粒子質量的80％～95％。在此配方比例下，光學擴散膜表觀不會出現(xiàn)暗點，且涂布液供給過程中有效防止團聚的粒子堵塞供液管路上的過濾芯，減少供液不暢，經常更換濾芯或供液不均，影響涂布速度和質量的缺陷。
本發(fā)明中抗刮傷背層涂層包括重量百分比為80％～93％水溶性樹脂乳液、1％～10％擴散粒子、1％～10％功能助劑制成的涂布液涂布固著在透明基膜主擴散層之外的另一個表面而成。水溶性樹脂乳液的主要組成為水溶性丙烯酸樹脂；所述水溶性丙烯酸樹脂在水溶性樹脂乳液中固含量為40％～70％。功能助劑包括交聯(lián)劑和防靜電劑。交聯(lián)劑為親水性脂肪族異氰酸酯或多官能度氮丙啶交聯(lián)劑。防靜電劑為季銨鹽類抗靜電劑或烷基丙烯酰胺鹽類抗靜電劑。
本發(fā)明的水性體系抗刮傷擴散膜的涂布方式使用常規(guī)的精密涂布方法，例如凹版涂布、微凹涂布、條縫涂布、落簾涂布等方式來形成涂層。各種涂布方式都有其優(yōu)缺點，依據(jù)具體涂布要求，如涂布液粘度、收卷速度、涂層厚度等選擇合適的涂布方式，優(yōu)選微凹涂布。
下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
實施例1
主擴散層涂布液的配制：
抗刮傷背層涂布液配制：
按照上述實施例1主擴散層的組成配方準備涂液原料：將配方中的水溶性樹脂乳液、擴散粒子加入到分散機中分散30min至40min，然后加入樹脂交聯(lián)劑、分散劑10min至15min，制成主擴散層涂布液；將分散均勻的主擴散層涂布液涂于聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂薄膜制成的透明基材層的上表面，然后進行烘干處理，最后進行老化處理，老化12小時至24小時形成擴散膜的主擴散層；主擴散層的厚度為最大PBMA粒子的粒徑的1/2～3/4；
按照實施例1背層的組成配方準備涂液原料：水溶性樹脂乳液、擴散粒子加入到分散機中分散30min至40min，然后加入樹脂交聯(lián)劑、分散劑10min至15min，制成背層涂布液；將分散均勻的背層涂布液涂于聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂薄膜制成的透明基材層的下表面，然后進行烘干處理，最后進行老化處理，老化12小時至24小時形成背層；背層的厚度為最大PBMA粒子的粒徑的1/2～3/4；完成水性體系抗刮傷光學擴散膜的制備。制成的水性體系抗刮傷擴散膜與發(fā)光的光源、反射片、導光板及邊框和棱鏡片組成一種液晶顯示用背光模組。
實施例2
主擴散層涂布液的配制：
抗刮傷背層涂布液配制：
按照上述實施例2主擴散層的組成配方準備涂液原料：將配方中的水溶性樹脂乳液、擴散粒子加入到分散機中分散30min至40min，然后加入樹脂交聯(lián)劑、分散劑10min至15min，制成主擴散層涂布液；將分散均勻的主擴散層涂布液涂于聚甲基丙烯酸甲酯薄膜制成的透明基材層的上表面，然后進行烘干處理，最后進行老化處理，老化12小時至24小時形成擴散膜的主擴散層；主擴散層的厚度為最大PBMA粒子的粒徑的1/2～3/4。
按照實施例2背層的組成配方準備涂液原料：水溶性樹脂乳液、擴散粒子加入到分散機中分散30min至40min，然后加入樹脂交聯(lián)劑、分散劑10min至15min，制成背層涂布液；將分散均勻的背層涂布液涂于聚甲基丙烯酸甲酯薄膜制成的透明基材層的下表面，然后進行烘干處理，最后進行老化處理，老化12小時至24小時形成背層；背層的厚度為最大PBMA粒子的粒徑的1/2～3/4；完成水性體系抗刮傷光學擴散膜的制備。制成的水性體系抗刮傷擴散膜與發(fā)光的光源、反射片、導光板及邊框和棱鏡片組成一種液晶顯示用背光模組。
實施例3
主擴散層涂布液的配制：
抗刮傷背層涂布液配制：
按照上述實施例3主擴散層的組成配方準備涂液原料：將配方中的水溶性樹脂乳液、擴散粒子加入到分散機中分散30min至40min，然后加入樹脂交聯(lián)劑、分散劑10min至15min，制成主擴散層涂布液；將分散均勻的主擴散層涂布液涂于聚碳酸酯薄膜制成的透明基材層的上表面，然后進行烘干處理，最后進行老化處理，老化12小時至24小時形成擴散膜的主擴散層；主擴散層的厚度為最大PBMA粒子的粒徑的1/2～3/4。
按照實施例3背層的組成配方準備涂液原料：水溶性樹脂乳液、擴散粒子加入到分散機中分散30min至40min，然后加入樹脂交聯(lián)劑、分散劑10min至15min，制成背層涂布液；將分散均勻的背層涂布液涂于聚碳酸酯薄膜制成的透明基材層的下表面，然后進行烘干處理，最后進行老化處理，老化12小時至24小時形成背層；背層的厚度為最大PBMA粒子的粒徑的1/2～3/4；完成水性體系抗刮傷光學擴散膜的制備。制成的水性體系抗刮傷擴散膜與發(fā)光的光源、反射片、導光板及邊框和棱鏡片組成一種液晶顯示用背光模組。
實施例4
主擴散層涂布液的配制：
抗刮傷背層涂布液配制：
按照上述實施例4主擴散層的組成配方準備涂液原料：將配方中的水溶性樹脂乳液、擴散粒子加入到分散機中分散30min至40min，然后加入樹脂交聯(lián)劑、分散劑10min至15min，制成主擴散層涂布液；將分散均勻的主擴散層涂布液涂于聚酰胺薄膜制成的透明基材層的上表面，然后進行烘干處理，最后進行老化處理，老化12小時至24小時形成擴散膜的主擴散層；主擴散層的厚度為最大PBMA粒子的粒徑的1/2～3/4。
按照實施例4背層的組成配方準備涂液原料：水溶性樹脂乳液、擴散粒子加入到分散機中分散30min至40min，然后加入樹脂交聯(lián)劑、分散劑10min至15min，制成背層涂布液；將分散均勻的背層涂布液涂于聚酰胺薄膜制成的透明基材層的下表面，然后進行烘干處理，最后進行老化處理，老化12小時至24小時形成背層；背層的厚度為最大PBMA粒子的粒徑的1/2～3/4；完成水性體系抗刮傷光學擴散膜的制備。制成的水性體系抗刮傷擴散膜與發(fā)光的光源、反射片、導光板及邊框和棱鏡片組成一種液晶顯示用背光模組。
實施例5
主擴散層涂布液的配制：
抗刮傷背層涂布液配制：
按照上述實施例5主擴散層的組成配方準備涂液原料：將配方中的水溶性樹脂乳液、擴散粒子加入到分散機中分散30min至40min，然后加入樹脂交聯(lián)劑、分散劑10min至15min，制成主擴散層涂布液；將分散均勻的主擴散層涂布液涂于聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂薄膜制成的透明基材層的上表面，然后進行烘干處理，最后進行老化處理，老化12小時至24小時形成擴散膜的主擴散層；主擴散層的厚度為最大PBMA粒子的粒徑的1/2～3/4。
按照實施例5背層的組成配方準備涂液原料：水溶性樹脂乳液、擴散粒子加入到分散機中分散30min至40min，然后加入樹脂交聯(lián)劑、分散劑10min至15min，制成背層涂布液；將分散均勻的背層涂布液涂于聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂薄膜制成的透明基材層的下表面，然后進行烘干處理，最后進行老化處理，老化12小時至24小時形成背層；背層的厚度為最大PBMA粒子的粒徑的1/2～3/4；完成水性體系抗刮傷光學擴散膜的制備。制成的水性體系抗刮傷擴散膜與發(fā)光的光源、反射片、導光板及邊框和棱鏡片組成一種液晶顯示用背光模組。
實施例6
主擴散層涂布液的配制：
抗刮傷背層涂布液配制：
按照上述實施例6主擴散層的組成配方準備涂液原料：將配方中的水溶性樹脂乳液、擴散粒子加入到分散機中分散30min至40min，然后加入樹脂交聯(lián)劑、分散劑10min至15min，制成主擴散層涂布液；將分散均勻的主擴散層涂布液涂于聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂薄膜制成的透明基材層的上表面，然后進行烘干處理，最后進行老化處理，老化12小時至24小時形成擴散膜的主擴散層；主擴散層的厚度為最大PBMA粒子的粒徑的1/2～3/4。
按照實施例6背層的組成配方準備涂液原料：水溶性樹脂乳液、擴散粒子加入到分散機中分散30min至40min，然后加入樹脂交聯(lián)劑、分散劑10min至15min，制成背層涂布液；將分散均勻的背層涂布液涂于聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂薄膜制成的透明基材層的下表面，然后進行烘干處理，最后進行老化處理，老化12小時至24小時形成背層；背層的厚度為最大PBMA粒子的粒徑的1/2～3/4；完成水性體系抗刮傷光學擴散膜的制備。制成的水性體系抗刮傷擴散膜與發(fā)光的光源、反射片、導光板及邊框和棱鏡片組成一種液晶顯示用背光模組。
實施例7
主擴散層涂布液的配制：
抗刮傷背層涂布液配制：
按照上述實施例7主擴散層的組成配方準備涂液原料：將配方中的水溶性樹脂乳液、擴散粒子加入到分散機中分散30min至40min，然后加入樹脂交聯(lián)劑、分散劑10min至15min，制成主擴散層涂布液；將分散均勻的主擴散層涂布液涂于聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂薄膜制成的透明基材層的上表面，然后進行烘干處理，最后進行老化處理，老化12小時至24小時形成擴散膜的主擴散層；主擴散層的厚度為最大PBMA粒子的粒徑的1/2～3/4。
按照實施例7背層的組成配方準備涂液原料：水溶性樹脂乳液、擴散粒子加入到分散機中分散30min至40min，然后加入樹脂交聯(lián)劑、分散劑10min至15min，制成背層涂布液；將分散均勻的背層涂布液涂于聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂薄膜制成的透明基材層的下表面，然后進行烘干處理，最后進行老化處理，老化12小時至24小時形成背層；背層的厚度為最大PBMA粒子的粒徑的1/2～3/4；完成水性體系抗刮傷光學擴散膜的制備。制成的水性體系抗刮傷擴散膜與發(fā)光的光源、反射片、導光板及邊框和棱鏡片組成一種液晶顯示用背光模組。
實施例8
主擴散層涂布液的配制：
抗刮傷背層涂布液配制：
按照上述實施例8主擴散層的組成配方準備涂液原料：將配方中的水溶性樹脂乳液、擴散粒子加入到分散機中分散30min至40min，然后加入樹脂交聯(lián)劑、分散劑10min至15min，制成主擴散層涂布液；將分散均勻的主擴散層涂布液涂于聚酰亞胺薄膜制成的透明基材層的上表面，然后進行烘干處理，最后進行老化處理，老化12小時至24小時形成擴散膜的主擴散層；主擴散層的厚度為最大PBMA粒子的粒徑的1/2～3/4。
按照實施例8背層的組成配方準備涂液原料：水溶性樹脂乳液、擴散粒子加入到分散機中分散30min至40min，然后加入樹脂交聯(lián)劑、分散劑10min至15min，制成背層涂布液；將分散均勻的背層涂布液涂于聚酰亞胺薄膜制成的透明基材層的下表面，然后進行烘干處理，最后進行老化處理，老化12小時至24小時形成背層；背層的厚度為最大PBMA粒子的粒徑的1/2～3/4；完成水性體系抗刮傷光學擴散膜的制備。制成的水性體系抗刮傷擴散膜與發(fā)光的光源、反射片、導光板及邊框和棱鏡片組成一種液晶顯示用背光模組。
對比例1
主擴散層涂布液的配制：
抗刮傷背層涂布液配制：
按照上述對比例1主擴散層的組成配方準備涂液原料：將配方中的水溶性樹脂乳液、擴散粒子加入到分散機中分散30min至40min，然后加入樹脂交聯(lián)劑、分散劑10min至15min，制成主擴散層涂布液；將分散均勻的主擴散層涂布液涂于聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂薄膜制成的透明基材層的上表面，然后進行烘干處理，最后進行老化處理，老化12小時至24小時形成擴散膜的主擴散層。
按照對比例1背層的組成配方準備涂液原料：水溶性樹脂乳液、擴散粒子加入到分散機中分散30min至40min，然后加入樹脂交聯(lián)劑、分散劑10min至15min，制成背層涂布液；將分散均勻的背層涂布液涂于聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂薄膜制成的透明基材層的下表面，然后進行烘干處理，最后進行老化處理，老化12小時至24小時形成背層；完成擴散膜的制備。制成的擴散膜與發(fā)光的光源、反射片、導光板及邊框和棱鏡片組成一種液晶顯示用背光模組。
對比例2
主擴散層涂布液的配制：
背層涂布液配制：
按照上述對比例2主擴散層的組成配方準備涂液原料：將配方中的溶劑型樹脂乳液、擴散粒子加入到分散機中分散30min至40min，然后加入樹脂交聯(lián)劑、分散劑10min至15min，制成主擴散層涂布液；將分散均勻的主擴散層涂布液涂于聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂薄膜制成的透明基材層的上表面，然后進行烘干處理，最后進行老化處理，老化12小時至24小時形成擴散膜的主擴散層。
按照對比例2背層的組成配方準備涂液原料：溶劑型樹脂乳液、擴散粒子加入到分散機中分散30min至40min，然后加入樹脂交聯(lián)劑、分散劑10min至15min，制成背層涂布液；將分散均勻的背層涂布液涂于聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂薄膜制成的透明基材層的下表面，然后進行烘干處理，最后進行老化處理，老化12小時至24小時形成背層；完成擴散膜的制備。制成的擴散膜與發(fā)光的光源、反射片、導光板及邊框和棱鏡片組成一種液晶顯示用背光模組。
測試結果見下表：
測試方法如下
1、霧度、透光率：用NDH～5000(日本電色)透光率霧度儀，測量實施例中光學擴散膜的全光線透光率和霧度，測試時光線從防粘層到擴散層。
2、涂層附著力測試：擴散膜涂層面用切割器切成100個斷面線，每個斷面線的尺寸為1mmX1mm，用2Kg的力將3M～610型專業(yè)測試膠帶粘附在劃格涂層上，3min后以180°角將3M膠帶快速從涂層表面剝離，涂層附著力根據(jù)數(shù)出留在基材上涂層面上的斷面格的數(shù)目進行評估，記為“N/％”。
3、耐磨性能測試：擴散膜涂層面用#000號鋼絲絨進行往復摩擦，負重為100g/cm2,摩擦距離為5cm，觀察被摩擦過的涂層面的劃傷狀況進行評估，以不出現(xiàn)細劃傷的最高摩擦次數(shù)進行評估。