一种具有电磁屏蔽性能扩散层的光学复合膜及其制备方法

1.本发明属于光电材料领域，特别涉及一种具有电磁屏蔽性能扩散层的光学复合膜及其制备方法


背景技术：

2.光学薄膜是液晶显示背光模组中的重要组成，面对终端应用对液晶显示更加轻薄更加明亮的需求，光学薄膜也向着复合化、功能化、集成化方向发展。
3.液晶显示背光模组中的光学膜包括增亮膜、扩散膜和反射膜。反射膜置于背光模组的最底部，主要作用是将漏到导光板下面的光线反射回收，从而减少光损失。扩散膜起着促进光照亮度均匀化的作用，主要分为涂布粒子型和微透镜阵列型。由于涂布粒子型扩散膜具有透光率高、成品率高和易于大规模生产等优点，目前国内外企业生产的扩撒膜多数是涂布粒子型的。增亮膜是整个背光模组中最为关键的部分，最早由美国3m公司发明。
4.传统背光模组由多层光学薄膜贴合而成，这种工艺不仅会使得整体厚度较厚、重量增加，还会增加成型周期和成本，此外多层贴合的光学薄膜的机械性能受限。因此，以复合光学薄膜替代原有的两张甚至多张光学薄膜，不仅可以减少背光模组的厚度，还能减少下游组装的成本，亟需开发一种具有电磁屏蔽性能扩散层的光学复合膜应用在液晶显示背光模组中。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种具有电磁屏蔽性能扩散层的光学复合膜及其制备方法，解决传统液晶背光模组中光学薄膜难以满足目前液晶显示向更薄更亮发展的瓶颈问题。
6.本发明提供一种具有电磁屏蔽性能扩散层的光学复合膜，包括光扩散层和光增亮层，所述光扩散层为具有电磁屏蔽性能的高分子纳米复合物，所述光增亮层为表面具有微棱镜结构的光固化树脂。
7.所述具有电磁屏蔽性能扩散层中的高分子纳米复合物为高透明型高分子与无机纳米粒子的复合物。
8.进一步的，所述的高透明型高分子材料一种或多种高分子材料复合，透光率大于等于80％，雾度大于等于90％。
9.进一步的，所述的高透明型高分子材料优选聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、透明聚酰亚胺、聚苯乙烯的一种或多种。
10.所述的无机纳米粒子为一种或多种粒径大小为50-200nm金属氧化物与长度为10-50μm直径为20-50nm的一维导电纳米粒子的混合物。
11.进一步的，金属氧化物纳米粒子优选二氧化钛、氧化锆、二氧化硅的一种或多种，一维导电纳米粒子优选银纳米线、铜纳米线、金纳米线、碳纳米管的一种或多种。
12.所述光增亮层的光固化树脂为含苯环的改性丙烯酸树脂，折射率为1.50-1.57，玻璃化转变温度为120-160℃。
13.进一步的，含苯环的改性丙烯酸树脂优选含有多官能度的改性丙烯酸树脂。
14.所述的光学复合膜厚度为200-500μm。
15.所述的光学复合膜的制备方法方法包含以下步骤：
16.(1)光扩散层制备，将无机纳米粒子进行改性处理，与高透明型高分子材料复合制备得到光扩散层胶液，并将胶液涂覆在高透明型高分子薄膜的表面得到光扩散层薄膜；
17.(2)将改性丙烯酸树脂涂覆在光扩散薄膜上，采用表面具有微结构的模具对其进行模压并同时进行紫外光固化成型。
18.进一步的，所述的无机纳米粒子与高透明型高分子材料复合方法为改性纳米粒子与单体混合后聚合或直接与聚合后的高分子混合。
19.进一步的，优选无机纳米粒子与聚合物单体混合均匀后原位聚合。
20.进一步的，所述微结构为高度为10-70μm的棱镜条，棱角为80-120
°
。
21.所述的模压压力为0.1-10mpa，光固化温度为10-80℃。
22.进一步的，优选模压压力为0.5-2mpa，光固化温度为20-50℃。
23.本发明具有以下优势：
24.本发明提供的光学复合膜，不仅兼具光扩散和光增亮的效果，同时展现出优异的电磁屏蔽性能和机械性能，与传统光学薄膜相比，可以减少液晶背光模组的厚度和重量，降低了光学薄膜及下游企业成本，而且顺应未来液晶显示轻薄化、智能化的发展趋势，具有很好的应用前景。
附图说明
25.图1为本发明实施例1提供的光学复合膜的sem图；
26.图2为本发明实施例1、2和对比例1-4的光学复合膜的电磁屏蔽性能图；
具体实施方式
27.下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，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。基于本发明的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
28.实施例1：
29.将粒径为50-100nm的二氧化钛纳米颗粒置于球磨机中，加入硅烷偶联剂进行表面改性处理，加入少量银纳米线，然后与甲基丙烯酸甲酯单体混合均匀后原位聚合，得到聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化钛-银纳米线复合胶液并将该胶液涂覆在聚甲基丙烯酸甲酯薄膜上，制备得到光扩散层薄膜；将含苯环的改性丙烯酸树脂涂覆在光扩散层薄膜上采用表面具有微结构的模具对其进行模压并同时进行紫外光固化成型模压压力为1mpa，光固化温度为50℃，棱镜条的高度为40μm，棱角为90
°
，增亮层树脂玻璃化转变温度为120℃，折射率为1.57，光学复合膜厚度为200μm，电磁屏蔽性能为35.4db。
30.实施例2：
31.将粒径为100-200nm的二氧化硅纳米颗粒置于球磨机中，加入硅烷偶联剂进行表面改性处理，加入少量碳纳米管，然后与甲基丙烯酸甲酯单体混合均匀后原位聚合，得到聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅-碳纳米管复合胶液并将该胶液涂覆在聚甲基丙烯酸甲酯薄膜
上，制备得到光扩散层薄膜；将含苯环的改性丙烯酸树脂涂覆在光扩散层薄膜上采用表面具有微结构的模具对其进行模压并同时进行紫外光固化成型模压压力为0.5mpa，光固化温度为40℃，棱镜条的高度为50μm，棱角为95
°
，增亮层树脂玻璃化转变温度为150℃，折射率为1.55，光学复合膜厚度为300μm，电磁屏蔽性能为32.4db。
32.实施例3：
33.将粒径为50-150nm的氧化锆纳米颗粒置于球磨机中，加入硅烷偶联剂进行表面改性处理，加入铜纳米线，然后与对苯二甲酸和乙二醇单体混合均匀后原位聚合，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯/氧化锆-铜纳米线复合胶液并将该胶液涂覆在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上，制备得到光扩散层薄膜；将含苯环的改性丙烯酸树脂涂覆在光扩散层薄膜上采用表面具有微结构的模具对其进行模压并同时进行紫外光固化成型模压压力为0.1mpa，光固化温度为20℃，棱镜条的高度为60μm，棱角为80
°
，增亮层树脂玻璃化转变温度为130℃，折射率为1.54，光学复合膜厚度为400μm，电磁屏蔽性能为29.7db。
34.实施例4：
35.将粒径为50-200nm的二氧化钛和二氧化硅的混合纳米颗粒置于球磨机中，加入硅烷偶联剂进行表面改性处理，加入银纳米线，然后与甲基丙烯酸甲酯单体混合均匀后原位聚合，得到聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化钛/二氧化硅-银纳米线复合胶液并将该胶液涂覆在聚甲基丙烯酸甲酯薄膜上，制备得到光扩散层薄膜；将含苯环的改性丙烯酸树脂涂覆在光扩散层薄膜上采用表面具有微结构的模具对其进行模压并同时进行紫外光固化成型模压压力为2mpa，光固化温度为80℃，棱镜条的高度为70μm，棱角为100
°
，增亮层树脂玻璃化转变温度为160℃，折射率为1.50，光学复合膜厚度为500μm，电磁屏蔽性能为34.9db。
36.实施例5：
37.将粒径为50-200nm的二氧化钛和氧化锆的混合纳米颗粒置于球磨机中，加入硅烷偶联剂进行表面改性处理，加入金纳米线，然后与甲基丙烯酸甲酯单体混合均匀后原位聚合，得到聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化钛/氧化锆-金纳米线复合胶液并将该胶液涂覆在聚甲基丙烯酸甲酯薄膜上，制备得到光扩散层薄膜；将含苯环的改性丙烯酸树脂涂覆在光扩散层薄膜上采用表面具有微结构的模具对其进行模压并同时进行紫外光固化成型模压压力为10mpa，光固化温度为10℃，棱镜条的高度为10μm，棱角为120
°
，增亮层树脂玻璃化转变温度为160℃，折射率为1.50，光学复合膜厚度为500μm，电磁屏蔽性能为36.3db。
38.实施例6：
39.将粒径为100-200nm的氧化锆的纳米颗粒置于球磨机中，加入硅烷偶联剂进行表面改性处理，加入银纳米线，然后与对苯二甲酸和乙二醇单体混合均匀后原位聚合，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯/氧化锆-银纳米线复合胶液并将该胶液涂覆在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上，制备得到光扩散层薄膜；将含苯环的改性丙烯酸树脂涂覆在光扩散层薄膜上采用表面具有微结构的模具对其进行模压并同时进行紫外光固化成型模压压力为1mpa，光固化温度为80℃，棱镜条的高度为60μm，棱角为110
°
，增亮层树脂玻璃化转变温度为130℃，折射率为1.53，光学复合膜厚度为300μm，电磁屏蔽性能为32.5db。
40.实施例7：
41.将粒径为100-200nm的二氧化钛的纳米颗粒置于球磨机中，加入硅烷偶联剂进行表面改性处理，加入碳纳米管，然后与对苯二甲酸和乙二醇单体混合均匀后原位聚合，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯/氧化锆-碳纳米管复合胶液并将该胶液涂覆在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上，制备得到光扩散层薄膜；将含苯环的改性丙烯酸树脂涂覆在光扩散层薄膜上采用表面具有微结构的模具对其进行模压并同时进行紫外光固化成型模压压力为2mpa，光固化温度为50℃，棱镜条的高度为30μm，棱角为100
°
，增亮层树脂玻璃化转变温度为140℃，折射率为1.54，光学复合膜厚度为200μm，电磁屏蔽性能为31.7db。
42.实施例8：
43.将粒径为100-200nm的二氧化硅的纳米颗粒置于球磨机中，加入硅烷偶联剂进行表面改性处理，加入银纳米线，然后与对苯二甲酸和乙二醇单体混合均匀后原位聚合，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯/氧化锆复合胶液并将该胶液涂覆在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上，制备得到光扩散层薄膜；将含苯环的改性丙烯酸树脂涂覆在光扩散层薄膜上采用表面具有微结构的模具对其进行模压并同时进行紫外光固化成型模压压力为1mpa，光固化温度为40℃，棱镜条的高度为50μm，棱角为90
°
，增亮层树脂玻璃化转变温度为120℃，折射率为1.56，光学复合膜厚度为300μm，电磁屏蔽性能为33.1db。
44.对比例1和2采用传统背光模组多层光学薄膜贴合制备，制备光扩散膜和光增亮膜所用原材料及制备工艺参数与实施例1和2完全相同。对比例3和4采用传统背光模组多层光学薄膜贴合制备，制备光扩散膜仅使用金属氧化物纳米粒子，其他原材料及制备工艺参数与实施例1和2完全相同。
45.对比例1：
46.将粒径为50-100nm的二氧化钛纳米颗粒置于球磨机中，加入硅烷偶联剂进行表面改性处理，加入银纳米线，然后与甲基丙烯酸甲酯单体混合均匀后原位聚合，得到聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化钛-银纳米线复合胶液并将该胶液涂覆在聚甲基丙烯酸甲酯薄膜上，制备得到光扩散薄膜；将含苯环的改性丙烯酸树脂涂覆在聚甲基丙烯酸甲酯基体上采用表面具有微结构的模具对其进行模压并同时进行紫外光固化成型制备得到增亮膜，模压压力为1mpa，光固化温度为50℃，棱镜条的高度为40μm，棱角为90
°
，增亮膜玻璃化转变温度为120℃，折射率为1.57；通过贴合工艺将扩散膜和增亮膜进行贴合，贴合薄膜厚度为700μm，电磁屏蔽性能为34.9db。
47.对比例2：
48.将粒径为100-200nm的二氧化硅纳米颗粒置于球磨机中，加入硅烷偶联剂进行表面改性处理，加入碳纳米管，然后与甲基丙烯酸甲酯单体混合均匀后原位聚合，得到聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅-碳纳米管复合胶液并将该胶液涂覆在聚甲基丙烯酸甲酯薄膜上，制备得到光扩散薄膜；将含苯环的改性丙烯酸树脂涂覆在聚甲基丙烯酸甲酯薄膜上采用表面具有微结构的模具对其进行模压并同时进行紫外光固化成型制备得到增亮膜，模压压力为0.5mpa，光固化温度为40℃，棱镜条的高度为50μm，棱角为95
°
，增亮膜玻璃化转变温度为150℃，折射率为1.55；通过贴合工艺将扩散膜和增亮膜进行贴合，贴合薄膜厚度为800μm，电磁屏蔽性能为32.0db。
49.对比例3：
50.将粒径为50-100nm的二氧化钛纳米颗粒置于球磨机中，加入硅烷偶联剂进行表面
改性处理，然后与甲基丙烯酸甲酯单体混合均匀后原位聚合，得到聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化钛复合胶液并将该胶液涂覆在聚甲基丙烯酸甲酯薄膜上，制备得到光扩散薄膜；将含苯环的改性丙烯酸树脂涂覆在聚甲基丙烯酸甲酯基体上采用表面具有微结构的模具对其进行模压并同时进行紫外光固化成型制备得到增亮膜，模压压力为1mpa，光固化温度为50℃，棱镜条的高度为40μm，棱角为90
°
，增亮膜玻璃化转变温度为120℃，折射率为1.57；通过贴合工艺将扩散膜和增亮膜进行贴合，贴合薄膜厚度为700μm，电磁屏蔽性能为0.1db。
51.对比例4：
52.将粒径为100-200nm的二氧化硅纳米颗粒置于球磨机中，加入硅烷偶联剂进行表面改性处理，然后与甲基丙烯酸甲酯单体混合均匀后原位聚合，得到聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅复合胶液并将该胶液涂覆在聚甲基丙烯酸甲酯薄膜上，制备得到光扩散薄膜；将含苯环的改性丙烯酸树脂涂覆在聚甲基丙烯酸甲酯薄膜上采用表面具有微结构的模具对其进行模压并同时进行紫外光固化成型制备得到增亮膜，模压压力为0.5mpa，光固化温度为40℃，棱镜条的高度为50μm，棱角为95
°
，增亮膜玻璃化转变温度为150℃，折射率为1.55；通过贴合工艺将扩散膜和增亮膜进行贴合，贴合薄膜厚度为800μm，电磁屏蔽性能为0.1db。
53.实施例1-8复合光学薄膜和对比例1-4贴合光学薄膜测试结果如表1所示。在本发明及上述实施例的教导下，本领域技术人员很容易预见到，本发明所列举或例举的各原料或其等同替换物、各加工方法或其等同替换物都能实现本发明，以及各原料和加工方法的参数上下限取值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。表1

技术特征：
1.一种具有电磁屏蔽性能扩散层的光学复合膜，包括光扩散层和光增亮层，其特征在于，所述光扩散层为具有电磁屏蔽性能的高分子纳米复合物，所述光增亮层为表面具有微棱镜结构的光固化树脂。2.根据权利要求1所述的光学复合膜，所述光扩散层中的高分子纳米复合物为高透明型高分子与无机纳米粒子的复合物。3.根据权利要求2所述的高透明型高分子材料一种或多种高分子材料复合，透光率大于等于80％，雾度大于等于90％。4.根据权利要求2所述的无机纳米粒子为一种或多种粒径大小为50-200nm金属氧化物与长度为10-50μm直径为20-50nm的一维导电纳米粒子的混合物。5.根据权利要求1所述的光学复合膜，所述光增亮层微棱镜结构为间隔排列的棱柱，高度为1-80μm，间距为20-100μm。6.根据权利要求1所述的光学复合膜，所述光增亮层的光固化树脂为含苯环的改性丙烯酸树脂，折射率为1.50-1.57，玻璃化转变温度为120-160℃。7.根据权利要求1所述的光学复合膜厚度为200-500μm。8.根据权利要求1-7中任一项所述的具有电磁屏蔽性能扩散层的光学复合膜的制备方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：(1)具有电磁屏蔽性能的光扩散层制备，将无机纳米粒子进行改性处理，与高透明型高分子材料复合制备得到光扩散层胶液，并将胶液涂覆在高透明型高分子薄膜的表面得到光扩散层薄膜；(2)将改性丙烯酸树脂涂覆在光扩散薄膜上，采用表面具有微结构的模具对其进行模压并同时进行紫外光固化成型。9.根据权利要求8所述的具有电磁屏蔽性能扩散层的光学复合膜的制备方法，所述的无机纳米粒子与高透明型高分子材料复合方法为改性纳米粒子与单体混合后聚合或直接与聚合后的高分子混合。10.根据权利要求8所述的具有电磁屏蔽性能扩散层的光学复合膜的制备方法，所述的模压压力为0.1-10mpa，光固化温度为10-80℃。

技术总结
本发明公开了一种具有电磁屏蔽性能扩散层的光学复合膜及其制备方法。该复合膜包括光扩散层和光增亮层，所述光扩散层为具有电磁屏蔽性能的高分子纳米复合物，所述光增亮层为表面具有微棱镜结构的光固化树脂。所述方法包含以下步骤：(1)将无机纳米粒子进行改性处理，与高透明型高分子材料复合制备得到光扩散层胶液，并将涂覆在高透明型高分子薄膜的表面得到光扩散层薄膜；(2)将改性丙烯酸树脂涂覆在光扩散薄膜上，采用表面具有微结构的模具对其进行模压紫外光固化成型。本发明提供的光学复合膜，不仅兼具光扩散和光增亮的效果，同时展现出优异的电磁屏蔽性能和机械性能，可以减少液晶背光模组的厚度和重量，降低成本，具有很好的应用前景。的应用前景。的应用前景。


技术研发人员：柏栋予 李璐 程江 李颖 刘慧丽
受保护的技术使用者：重庆文理学院
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/10/15