本发明涉及一种扩散膜及液晶显示用背光模组。
背景技术：
近年来，各种液晶平板显示技术和产品迅速发展，平板显示器液晶显示是目前应用最广，产品最多的平面显示技术，产品已经广泛应用各领域，如LCD、LED类液晶显示技术应用于电视、手机、笔记本电脑、台式计算机监视器、工作站、工业监视器、全球卫星定位系统(GPS)、个人数据处理、游戏机、可视电话、便携式VCD、DVD及其它一些便携装置。液晶显示装置主要包括液晶面板、背光模组等。背光模组为液晶显示装置的关键零组件之一，功能在于供应充足的亮度与分布均匀的光源，使其正常显示影像。背光模组主要包括光源、反射片、导光板、下扩散膜、棱镜片和上扩散膜。背光模组(BLU)中使用扩散膜，其功能是将线光源或是点光源分布成面光源，从而提供平板显示器一个均匀的面光源。
扩散膜在显示屏中的使用量逐渐增多的同时，用于扩散膜的溶剂型胶水产量也随之增加，该溶剂型胶水的作用是增加光的漫反射，降低对光的强度的影响，由此带来的负面效应是在生产过程中产生的有机溶剂也在逐渐增大，并且尚未获得有效的处理与控制。具体而言，由于扩散膜的涂布是在一个无尘的车间进行的，场所相对比较密闭，溶剂不易排出，对胶水产生的溶剂挥发完全靠供风系统排除，但现有的方法也很难将溶剂全部排出，这对车间工人的身体健康带来很大的影响；即使全部排出，也对周边环境造成极大的危害。此外，在一个相对密闭的空间内产生大量的有机溶剂，给火灾的防范也带来很大的压力。为了减少有机溶剂的排放，部分公司投入巨额资金建造回收系统，其建设费用和运行成本很高，大大加剧了企业的负担。
综上可知，如何降低有机溶剂的排放、减少对环境的影响、提高操作员工的安全保护，成为本技术领域急需解决的一大难题。同时已有的光学扩散膜都是选用溶剂型的树脂作为成膜物加入硬质扩散粒子，成膜后形成的是硬质涂层，加工使用中容易弯折后产生折痕而报废。同时，现有的光学扩散膜在应用到背光模组时容易把棱镜膜划伤，而造成产品的质量下降，因此现有光学扩散膜还需进一步改进。
技术实现要素：
本发明的目的是为在制备扩散膜过程中，降低因可挥发性溶剂使用而引发火灾、燃爆的可能性，并降低有害气体对人员身体的危害，同时克服现有溶剂型树脂体系存在的抗刮伤性差的缺陷，而提供一种水性环保的抗刮伤扩散膜。
本发明的技术方案在于：
一种水性体系抗刮伤扩散膜，包括透明基材、设置在透明基材上表面的主扩散层和设置在透明基材下表面的抗刮伤背层，所述抗刮伤背层的涂布液组分及重量百分比为：
水溶性树脂乳液 80％～93％
光扩散粒子 1％～10％
功能助剂 1％～10％，
所述水溶性树脂乳液中含有水溶性丙烯酸树脂，所述水溶性丙烯酸树脂重量占所述水溶性树脂乳液重量的百分比为40％～70％，所述光扩散粒子由大粒子、小粒子组合构成，所述大粒子为聚甲基丙烯酸丁酯(PBMA)、聚甲基丙烯酸异丁酯(PIBMA)中的一种或两种，所述大粒子粒径范围为10μm～15μm，大粒子重量占光扩散粒子总重量百分比的5％～20％。
所述小粒子为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、有机硅粒子中的一种或几种，所述小粒子的粒径范围为0.5μm～10μm，所述小粒子重量占光扩散粒子总重量百分比的80％～95％，所述抗刮伤背层厚度为最大粒子粒径的1/2～3/4。
所述小粒子以一层或两层随机均匀分布于抗刮伤背层中，大粒子间隔排列于小粒子中。抗刮伤背层的涂布液中加入防静电剂，防静电剂用量为总涂布液质量的0.1％～1％。
所述功能助剂包括交联剂和防静电剂。
抗刮伤背层中交联剂为亲水性脂肪族异氰酸酯或多官能度氮丙啶树脂。
防静电剂为季铵盐类抗静电剂或烷基丙烯酰胺盐类抗静电剂。
本发明水性体系抗划伤扩散膜，基材层为透明材料，由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺中的一种制成，优选对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。
一种液晶显示用背光模组，包括用于发光的光源、反射片、导光板及边框、光学扩散膜和棱镜片，所述光学扩散膜为上述水性体系抗刮伤扩散膜。
本发明采用危害几乎为零的水取代危害较大的溶剂。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明的抗刮伤背层涂布液采用水性树脂乳液，以水为分散介质，对环境无污染，具有明显的绿色环保意义；不易燃不易爆，无消防安全隐患。(2)方便施工，大大降低对人体危害性，无需口罩、防毒面具等防护措施，也无需排风机等溶剂处理装置。(3)光扩散粒子中大粒子采用弹性抗刮伤粒子，解决了现有的光学扩散膜在应用到背光模组时容易把棱镜膜划伤的问题。
具体实施方式
本发明中的透明基材并未特别限定其厚度，具有良好的表面平滑性、机械强度、耐温性以及耐光、耐候性的材料都可以用作光学扩散膜的基材，一般选取20μm～300μm厚度，太薄其耐热尺寸稳定性下降明显，太厚则会影响光线的透过率。为提高透明基材表面与涂布液的粘着性，透明基材表面可以通过电晕或等离子处理，亦可采用在透明基材表面预涂底层，来改善扩散涂布层与透明基材的粘着性能。
本发明中，抗刮伤背层涂层所使用的光扩散粒子由不同粒径大小的大粒子和小粒子组合构成，所述大粒子为聚甲基丙烯酸丁酯(PBMA)、聚甲基丙烯酸异丁酯(PIBMA)中的一种或两种，粒子粒径为10μm～15μm，大粒子重量占光扩散粒子总重量百分比的5％～20％；小粒子为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、有机硅粒子中的一种或几种，所述小粒子的粒径分布在0.5μm～10μm，小粒子重量占光扩散粒子总重量百分比的80％～95％。
大粒子所使用的平均粒子粒径为10μm～15μm，抗刮伤背层涂层厚度为最大粒子粒径的1/2～3/4。所述大粒子平均粒径过低，光线行程过短，光未经扩散即透过，其扩散效果降低；所述大粒子平均粒径过高或粒子嵌入过少，容易导致与粘结树脂结合面积太少，产生脱落等缺陷。同时大粒子选用聚甲基丙烯酸丁酯(PBMA)、聚甲基丙烯酸异丁酯(PIBMA)中的一种或两种粒子的组合，大粒子为软性粒子，其为光学扩散膜提供了一个软性的接触面，从而能够有效防止划伤棱镜膜。同时由于大粒径有机粒子的聚光性能又能保证涂层的聚光性能。
中小尺寸的光扩散粒子所使用的平均粒径一般选取0.5μm～10μm，本发明所述小粒子为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、有机硅粒子中的一种或几种。所述小粒子均匀分散于水溶性树脂成膜物中提高了光线透过薄膜时的均匀性和遮盖性，使得该水性体系抗刮伤扩散膜具有优异的综合性能。
为了达到更高的满足于雾度的要求，本发明的抗刮伤背层涂层中的小粒子以一层或两层紧密排布在抗刮伤背层涂层中，大粒子间隔排列于小粒子中，以满足光学扩散膜所需的高透过率和高雾度良好的协调性。
本发明的小粒子用量为抗刮伤背层总扩散粒子质量的80％～95％。在此配方比例下，光学扩散膜表观不会出现暗点，且涂布液供给过程中有效防止团聚的粒子堵塞供液管路上的过滤芯，减少供液不畅，经常更换滤芯或供液不均，影响涂布速度和质量的缺陷。
本发明中抗刮伤背层涂层包括重量百分比为80％～93％水溶性树脂乳液、1％～10％扩散粒子、1％～10％功能助剂制成的涂布液涂布固着在透明基膜主扩散层之外的另一个表面而成。水溶性树脂乳液的主要组成为水溶性丙烯酸树脂；所述水溶性丙烯酸树脂在水溶性树脂乳液中固含量为40％～70％。功能助剂包括交联剂和防静电剂。交联剂为亲水性脂肪族异氰酸酯或多官能度氮丙啶交联剂。防静电剂为季铵盐类抗静电剂或烷基丙烯酰胺盐类抗静电剂。
本发明的水性体系抗刮伤扩散膜的涂布方式使用常规的精密涂布方法，例如凹版涂布、微凹涂布、条缝涂布、落帘涂布等方式来形成涂层。各种涂布方式都有其优缺点，依据具体涂布要求，如涂布液粘度、收卷速度、涂层厚度等选择合适的涂布方式，优选微凹涂布。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
主扩散层涂布液的配制：
抗刮伤背层涂布液配制：
按照上述实施例1主扩散层的组成配方准备涂液原料：将配方中的水溶性树脂乳液、扩散粒子加入到分散机中分散30min至40min，然后加入树脂交联剂、分散剂10min至15min，制成主扩散层涂布液；将分散均匀的主扩散层涂布液涂于聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂薄膜制成的透明基材层的上表面，然后进行烘干处理，最后进行老化处理，老化12小时至24小时形成扩散膜的主扩散层；主扩散层的厚度为最大PBMA粒子的粒径的1/2～3/4；
按照实施例1背层的组成配方准备涂液原料：水溶性树脂乳液、扩散粒子加入到分散机中分散30min至40min，然后加入树脂交联剂、分散剂10min至15min，制成背层涂布液；将分散均匀的背层涂布液涂于聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂薄膜制成的透明基材层的下表面，然后进行烘干处理，最后进行老化处理，老化12小时至24小时形成背层；背层的厚度为最大PBMA粒子的粒径的1/2～3/4；完成水性体系抗刮伤光学扩散膜的制备。制成的水性体系抗刮伤扩散膜与发光的光源、反射片、导光板及边框和棱镜片组成一种液晶显示用背光模组。
实施例2
主扩散层涂布液的配制：
抗刮伤背层涂布液配制：
按照上述实施例2主扩散层的组成配方准备涂液原料：将配方中的水溶性树脂乳液、扩散粒子加入到分散机中分散30min至40min，然后加入树脂交联剂、分散剂10min至15min，制成主扩散层涂布液；将分散均匀的主扩散层涂布液涂于聚甲基丙烯酸甲酯薄膜制成的透明基材层的上表面，然后进行烘干处理，最后进行老化处理，老化12小时至24小时形成扩散膜的主扩散层；主扩散层的厚度为最大PBMA粒子的粒径的1/2～3/4。
按照实施例2背层的组成配方准备涂液原料：水溶性树脂乳液、扩散粒子加入到分散机中分散30min至40min，然后加入树脂交联剂、分散剂10min至15min，制成背层涂布液；将分散均匀的背层涂布液涂于聚甲基丙烯酸甲酯薄膜制成的透明基材层的下表面，然后进行烘干处理，最后进行老化处理，老化12小时至24小时形成背层；背层的厚度为最大PBMA粒子的粒径的1/2～3/4；完成水性体系抗刮伤光学扩散膜的制备。制成的水性体系抗刮伤扩散膜与发光的光源、反射片、导光板及边框和棱镜片组成一种液晶显示用背光模组。
实施例3
主扩散层涂布液的配制：
抗刮伤背层涂布液配制：
按照上述实施例3主扩散层的组成配方准备涂液原料：将配方中的水溶性树脂乳液、扩散粒子加入到分散机中分散30min至40min，然后加入树脂交联剂、分散剂10min至15min，制成主扩散层涂布液；将分散均匀的主扩散层涂布液涂于聚碳酸酯薄膜制成的透明基材层的上表面，然后进行烘干处理，最后进行老化处理，老化12小时至24小时形成扩散膜的主扩散层；主扩散层的厚度为最大PBMA粒子的粒径的1/2～3/4。
按照实施例3背层的组成配方准备涂液原料：水溶性树脂乳液、扩散粒子加入到分散机中分散30min至40min，然后加入树脂交联剂、分散剂10min至15min，制成背层涂布液；将分散均匀的背层涂布液涂于聚碳酸酯薄膜制成的透明基材层的下表面，然后进行烘干处理，最后进行老化处理，老化12小时至24小时形成背层；背层的厚度为最大PBMA粒子的粒径的1/2～3/4；完成水性体系抗刮伤光学扩散膜的制备。制成的水性体系抗刮伤扩散膜与发光的光源、反射片、导光板及边框和棱镜片组成一种液晶显示用背光模组。
实施例4
主扩散层涂布液的配制：
抗刮伤背层涂布液配制：
按照上述实施例4主扩散层的组成配方准备涂液原料：将配方中的水溶性树脂乳液、扩散粒子加入到分散机中分散30min至40min，然后加入树脂交联剂、分散剂10min至15min，制成主扩散层涂布液；将分散均匀的主扩散层涂布液涂于聚酰胺薄膜制成的透明基材层的上表面，然后进行烘干处理，最后进行老化处理，老化12小时至24小时形成扩散膜的主扩散层；主扩散层的厚度为最大PBMA粒子的粒径的1/2～3/4。
按照实施例4背层的组成配方准备涂液原料：水溶性树脂乳液、扩散粒子加入到分散机中分散30min至40min，然后加入树脂交联剂、分散剂10min至15min，制成背层涂布液；将分散均匀的背层涂布液涂于聚酰胺薄膜制成的透明基材层的下表面，然后进行烘干处理，最后进行老化处理，老化12小时至24小时形成背层；背层的厚度为最大PBMA粒子的粒径的1/2～3/4；完成水性体系抗刮伤光学扩散膜的制备。制成的水性体系抗刮伤扩散膜与发光的光源、反射片、导光板及边框和棱镜片组成一种液晶显示用背光模组。
实施例5
主扩散层涂布液的配制：
抗刮伤背层涂布液配制：
按照上述实施例5主扩散层的组成配方准备涂液原料：将配方中的水溶性树脂乳液、扩散粒子加入到分散机中分散30min至40min，然后加入树脂交联剂、分散剂10min至15min，制成主扩散层涂布液；将分散均匀的主扩散层涂布液涂于聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂薄膜制成的透明基材层的上表面，然后进行烘干处理，最后进行老化处理，老化12小时至24小时形成扩散膜的主扩散层；主扩散层的厚度为最大PBMA粒子的粒径的1/2～3/4。
按照实施例5背层的组成配方准备涂液原料：水溶性树脂乳液、扩散粒子加入到分散机中分散30min至40min，然后加入树脂交联剂、分散剂10min至15min，制成背层涂布液；将分散均匀的背层涂布液涂于聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂薄膜制成的透明基材层的下表面，然后进行烘干处理，最后进行老化处理，老化12小时至24小时形成背层；背层的厚度为最大PBMA粒子的粒径的1/2～3/4；完成水性体系抗刮伤光学扩散膜的制备。制成的水性体系抗刮伤扩散膜与发光的光源、反射片、导光板及边框和棱镜片组成一种液晶显示用背光模组。
实施例6
主扩散层涂布液的配制：
抗刮伤背层涂布液配制：
按照上述实施例6主扩散层的组成配方准备涂液原料：将配方中的水溶性树脂乳液、扩散粒子加入到分散机中分散30min至40min，然后加入树脂交联剂、分散剂10min至15min，制成主扩散层涂布液；将分散均匀的主扩散层涂布液涂于聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂薄膜制成的透明基材层的上表面，然后进行烘干处理，最后进行老化处理，老化12小时至24小时形成扩散膜的主扩散层；主扩散层的厚度为最大PBMA粒子的粒径的1/2～3/4。
按照实施例6背层的组成配方准备涂液原料：水溶性树脂乳液、扩散粒子加入到分散机中分散30min至40min，然后加入树脂交联剂、分散剂10min至15min，制成背层涂布液；将分散均匀的背层涂布液涂于聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂薄膜制成的透明基材层的下表面，然后进行烘干处理，最后进行老化处理，老化12小时至24小时形成背层；背层的厚度为最大PBMA粒子的粒径的1/2～3/4；完成水性体系抗刮伤光学扩散膜的制备。制成的水性体系抗刮伤扩散膜与发光的光源、反射片、导光板及边框和棱镜片组成一种液晶显示用背光模组。
实施例7
主扩散层涂布液的配制：
抗刮伤背层涂布液配制：
按照上述实施例7主扩散层的组成配方准备涂液原料：将配方中的水溶性树脂乳液、扩散粒子加入到分散机中分散30min至40min，然后加入树脂交联剂、分散剂10min至15min，制成主扩散层涂布液；将分散均匀的主扩散层涂布液涂于聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂薄膜制成的透明基材层的上表面，然后进行烘干处理，最后进行老化处理，老化12小时至24小时形成扩散膜的主扩散层；主扩散层的厚度为最大PBMA粒子的粒径的1/2～3/4。
按照实施例7背层的组成配方准备涂液原料：水溶性树脂乳液、扩散粒子加入到分散机中分散30min至40min，然后加入树脂交联剂、分散剂10min至15min，制成背层涂布液；将分散均匀的背层涂布液涂于聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂薄膜制成的透明基材层的下表面，然后进行烘干处理，最后进行老化处理，老化12小时至24小时形成背层；背层的厚度为最大PBMA粒子的粒径的1/2～3/4；完成水性体系抗刮伤光学扩散膜的制备。制成的水性体系抗刮伤扩散膜与发光的光源、反射片、导光板及边框和棱镜片组成一种液晶显示用背光模组。
实施例8
主扩散层涂布液的配制：
抗刮伤背层涂布液配制：
按照上述实施例8主扩散层的组成配方准备涂液原料：将配方中的水溶性树脂乳液、扩散粒子加入到分散机中分散30min至40min，然后加入树脂交联剂、分散剂10min至15min，制成主扩散层涂布液；将分散均匀的主扩散层涂布液涂于聚酰亚胺薄膜制成的透明基材层的上表面，然后进行烘干处理，最后进行老化处理，老化12小时至24小时形成扩散膜的主扩散层；主扩散层的厚度为最大PBMA粒子的粒径的1/2～3/4。
按照实施例8背层的组成配方准备涂液原料：水溶性树脂乳液、扩散粒子加入到分散机中分散30min至40min，然后加入树脂交联剂、分散剂10min至15min，制成背层涂布液；将分散均匀的背层涂布液涂于聚酰亚胺薄膜制成的透明基材层的下表面，然后进行烘干处理，最后进行老化处理，老化12小时至24小时形成背层；背层的厚度为最大PBMA粒子的粒径的1/2～3/4；完成水性体系抗刮伤光学扩散膜的制备。制成的水性体系抗刮伤扩散膜与发光的光源、反射片、导光板及边框和棱镜片组成一种液晶显示用背光模组。
对比例1
主扩散层涂布液的配制：
抗刮伤背层涂布液配制：
按照上述对比例1主扩散层的组成配方准备涂液原料：将配方中的水溶性树脂乳液、扩散粒子加入到分散机中分散30min至40min，然后加入树脂交联剂、分散剂10min至15min，制成主扩散层涂布液；将分散均匀的主扩散层涂布液涂于聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂薄膜制成的透明基材层的上表面，然后进行烘干处理，最后进行老化处理，老化12小时至24小时形成扩散膜的主扩散层。
按照对比例1背层的组成配方准备涂液原料：水溶性树脂乳液、扩散粒子加入到分散机中分散30min至40min，然后加入树脂交联剂、分散剂10min至15min，制成背层涂布液；将分散均匀的背层涂布液涂于聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂薄膜制成的透明基材层的下表面，然后进行烘干处理，最后进行老化处理，老化12小时至24小时形成背层；完成扩散膜的制备。制成的扩散膜与发光的光源、反射片、导光板及边框和棱镜片组成一种液晶显示用背光模组。
对比例2
主扩散层涂布液的配制：
背层涂布液配制：
按照上述对比例2主扩散层的组成配方准备涂液原料：将配方中的溶剂型树脂乳液、扩散粒子加入到分散机中分散30min至40min，然后加入树脂交联剂、分散剂10min至15min，制成主扩散层涂布液；将分散均匀的主扩散层涂布液涂于聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂薄膜制成的透明基材层的上表面，然后进行烘干处理，最后进行老化处理，老化12小时至24小时形成扩散膜的主扩散层。
按照对比例2背层的组成配方准备涂液原料：溶剂型树脂乳液、扩散粒子加入到分散机中分散30min至40min，然后加入树脂交联剂、分散剂10min至15min，制成背层涂布液；将分散均匀的背层涂布液涂于聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂薄膜制成的透明基材层的下表面，然后进行烘干处理，最后进行老化处理，老化12小时至24小时形成背层；完成扩散膜的制备。制成的扩散膜与发光的光源、反射片、导光板及边框和棱镜片组成一种液晶显示用背光模组。
测试结果见下表：
测试方法如下
1、雾度、透光率：用NDH～5000(日本电色)透光率雾度仪，测量实施例中光学扩散膜的全光线透光率和雾度，测试时光线从防粘层到扩散层。
2、涂层附着力测试：扩散膜涂层面用切割器切成100个断面线，每个断面线的尺寸为1mmX1mm，用2Kg的力将3M～610型专业测试胶带粘附在划格涂层上，3min后以180°角将3M胶带快速从涂层表面剥离，涂层附着力根据数出留在基材上涂层面上的断面格的数目进行评估，记为“N/％”。
3、耐磨性能测试：扩散膜涂层面用#000号钢丝绒进行往复摩擦，负重为100g/cm2,摩擦距离为5cm，观察被摩擦过的涂层面的划伤状况进行评估，以不出现细划伤的最高摩擦次数进行评估。