本发明涉及液晶显示技术领域，特别涉及一种复合增亮膜及其制备方法。
背景技术：
增亮膜(BEF，Brightness Enhancement Film)是应用于TFT、LCD背光模块中，以改善整个背光系统发光效率为宗旨的薄膜或薄片，其广泛应用于液晶显示中。目前，增亮膜(BEF)被广泛用于发光模组，用来汇聚光源所发出的光线，尤其是监视器等显示设备中常用增亮膜(BEF)来增加显示亮度和节约显示器电池设备的能量。
增亮膜的原理是通过折射和反射将射向观察者视角之外的光线调整至观察者视角之内，从而提高正视亮度，这样就提高了光源所发出光能的利用率。
传统的棱镜结构单元的横截面为等腰三角形，观察者在垂直于棱镜伸展方向的平面内，从零角度正视移动至较大角度(大约35度)时亮度缓慢降低。在35-40度，亮度迅速降低。此现象被称之为严重的“cut-off”现象。
一般的增亮膜中棱镜结构都有尖锐的棱角，在传递和安装使用过程中很容易造成刮伤和崩裂，从而影响了光学品质。现有技术公开了一种抗刮增亮膜，其结构为在传统增亮膜棱镜阵列中增加若干顶部为圆角的棱镜柱，这些棱柱高度高于其周边的不同结构棱镜柱，从而起到抗刮作用效果。
一般建议利用一种多功能复合膜来取代两或三张光学功能膜，减少了光学膜片的使用，同时达到了增光的作用及上/下扩散的作用效果。现有技术公开了一种在棱镜结构中添加扩散粒子的增亮膜，同时达到扩散光源及聚光的功效，减少厚度。
技术实现要素：
为了解决现有增亮膜会产生“cut-off”现象，易刮伤的问题，本发明提供一种复合增亮膜及其制备方法。本发明提供的复合增亮膜能够减轻“cut-off”现象，同时还具有抗刮作用。同时，本发明提供的复合增亮膜具有扩散作用，同时集合了扩散与聚光的功能，能够减少背光模组中光学功能膜片的使用数量，从而减少了背光模组的厚度和减化了背光模组的组装程序。
为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
本发明提供一种复合增亮膜，包括透明基层和棱镜结构层；所述透明基层包括相对的第一光学面和第二光学面，所述棱镜结构层设置在第一光学面上，所述棱镜结构层包括若干个平行排布的第一棱镜单元和第二棱镜单元；所述棱镜结构层中具有扩散粒子。
进一步的，所述第一棱镜单元和第二棱镜单元中具有扩散粒子。
进一步的，在所述的复合增亮膜中，所述第一棱镜单元的横截面为三角形，所述三角形不是等腰三角形；所述第二棱镜单元的横截面为等腰三角形，所述三角形的顶角为圆角；所述第二棱镜单元高度H2大于第一棱镜单元高度H1。
进一步的，在所述的复合增亮膜中，所述第一棱镜单元被垂直棱镜伸展方向的平面所截得的横截面不是等腰三角形，所述三角形的顶角的角度为50°-130°，所述三角形的两个底角的角度分别为20°-75°。
在所述第一棱镜单元中，所述三角形的两个底角的角度不相等。
进一步的，所述第一棱镜结构单元的横截面为三角形，所述三角形不是等腰三角形(或称非等腰三角形)，所述三角形的左侧的底角角度小于右侧的底角角度。即，全部第一棱镜结构单元的左侧的底角角度小于右侧的底角角度。或者，全部第一棱镜结构单元的右侧的底角角度小于左侧的底角角度。
进一步的，在所述的复合增亮膜中，所述第二棱镜单元被垂直棱镜伸展方向的平面所截得的横截面为等腰三角形，所述三角形的顶角为圆角，所述 圆角是向外凸的光滑曲线；所述圆角的半径为R，所述R为1μm-5μm，所述顶角的两个边的夹角为50°-130°，所述等腰三角形的两个底角的角度为25°-65°。在所述第二棱镜单元中，所述等腰三角形的两个底角的角度相等。
进一步的，在所述的复合增亮膜的棱镜结构层中，第二棱镜单元分布在第一棱镜单元之间，每隔N个第一棱镜单元设置一个第二棱镜单元，N是正整数，N∈[1-20]。
进一步的，在所述的复合增亮膜中，所述透明基材的原料为高分子树脂。
所述高分子树脂选自聚酯。所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
所述透明基层使用的聚酯原料是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，所述聚酯原料重均分子量范围为16000-20000，所述聚酯原料的特性黏度值为0.55dl/g。
进一步的，所述透明基材PET的厚度为50μm-350μm之间。
进一步的，所述透明基材PET的厚度为200μm-250μm之间。
进一步的，在所述的复合增亮膜中，所述棱镜结构层的材料包括紫外光固化树脂胶水和扩散粒子；所述扩散粒子分散在紫外光固化树脂胶水内；所述紫外光固化树脂胶水选自丙烯酸酯树脂胶水、环氧树脂胶水、或聚氨酯树脂胶水中的一种；所述扩散粒子为有机扩散粒子PMMA；所述扩散粒子为球形，粒径为1μm-20μm，所述扩散粒子占棱镜结构层材料总重的10％-20％。
进一步的，所述扩散粒子为规则的球形。
进一步的，在所述的复合增亮膜中，所述第一棱镜单元高度为H1，H1为10μm-50μm；所述第二棱镜单元的高度为H2，H2为15μm-60μm。
进一步的，在所述的复合增亮膜中，所述第一棱镜单元被垂直棱镜伸展方向的平面所截得的横截面不是等腰三角形，所述三角形的顶角的角度为90°，所述三角形的两个底角的角度分别为40°和50°；所述第二棱镜单元被垂直棱镜伸展方向的平面所截得的横截面为等腰三角形，所述三角形的顶角为圆角，所述圆角是向外凸的光滑曲线；所述圆角的半径为R，所述R为2 μm-3μm，所述顶角的两个边的夹角为90°，所述等腰三角形的两个底角的角度为45°；所述第一棱镜单元高度为H1，H1为22μm-28μm；所述第二棱镜单元的高度为H2，H2为27μm-33μm；在所述棱镜结构层中，第二棱镜单元分布在第一棱镜单元之间，每隔N个第一棱镜单元设置一个第二棱镜单元，N是正整数，N∈[5-8]；所述扩散粒子为PMMA；所述扩散粒子的粒径为5μm-10μm，所述扩散粒子占棱镜结构层材料总重的15-20％。
进一步的，在制备过程中，所述棱镜结构层的原料先配制成涂布液，所述涂布液包括下紫外光固化树脂胶水，和扩散粒子。
进一步的，所述紫外光固化树脂胶水中包括紫外光固化树脂、固化剂、紫外光吸收剂、溶剂。
本发明还提供一种制备所述的复合增亮膜的方法，所述方法包括下述步骤：
(1)准备透明基材层；
(2)将紫外光固化树脂胶水与扩散粒子配制成涂布液；
(3)将涂布液涂布在透明基材的第一光学面上，通过辊轮转印技术将微结构转印到具有扩散粒子的紫外光固化树脂胶水上，紫外光固化树脂胶水固化形成棱镜结构层，即得到所述的复合增亮膜。
与现有增亮膜相比，本发明所提供的复合增亮膜具有扩散作用，具有较好的辉度增益，并且能够减轻“cut-off”现象，同时还具有抗刮作用。本发明所提供的复合增亮膜的制备方法工艺简单，易于操作。
附图说明
图1为本发明提供的复合增亮膜的剖面结构示意图。
具体实施方式
为了更易理解本发明的结构及所能达成的功能特征和优点，下文将本发 明的较佳的实施例，并配合图式做详细说明如下：
请参照图1所示，本发明提供的复合增亮膜，包括透明基层10和棱镜结构层20；所述透明基层10包括相对的第一光学面和第二光学面，所述棱镜结构层20设置在第一光学面上，所述棱镜结构层20包括若干个平行排布的第一棱镜单元202和第二棱镜单元203；所述棱镜结构层中具有扩散粒子201。所述第一棱镜单元202的横截面为三角形，所述三角形不是等腰三角形；所述第二棱镜单元203的横截面为等腰三角形，所述三角形的顶角为圆角；所述第二棱镜单元203高度大于第一棱镜单元202高度。
实施例1
本发明提供一种复合增亮膜，该复合增亮膜包括透明基层和棱镜结构层；所述透明基层包括相对的第一光学面和第二光学面，所述棱镜结构层设置在第一光学面上，所述棱镜结构层包括若干个平行排布的第一棱镜单元和第二棱镜单元；所述棱镜结构层中具有扩散粒子；所述第一棱镜单元的横截面为三角形，所述三角形不是等腰三角形；所述第二棱镜单元的横截面为等腰三角形，所述三角形的顶角为圆角；所述第二棱镜单元高度H2大于第一棱镜单元高度H1。
所述透明基层的原料是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，所述聚酯原料重均分子量范围为16000-20000，所述聚酯原料的特性黏度值为0.55dl/g。
所述透明基层厚度为50μm。
所述第一棱镜结构单元(简称为第一棱镜单元)的顶角为50°，两个底脚的角度分别为75°和55°，高度为10μm。
所述第二棱镜单元的顶角为圆角，圆角半径R为1μm，所述顶角的两侧边夹角为50°，两个底角的角度为65°，高度为15μm。
所述棱镜结构层中第二棱镜单元分布在第一棱镜单元之间，每隔N个第一棱镜单元设置一个第二棱镜单元，N是20。
在所述棱镜结构层中，所述棱镜结构由紫外光固化树脂制成，所述紫外光固化树脂为聚氨酯树脂。
所述棱镜结构层中使用的扩散粒子是球形的有机扩散粒子PMMA，扩散粒子的粒径范围为1-5μm，扩散粒子PMMA占棱镜结构层材料总重的10％。
实施例2
如实施例1提供的复合增亮膜，其中，
所述透明基层厚度为200μm。
所述第一棱镜结构单元的顶角为80°，两个底脚的角度分别为40°和60°，高度为50μm。
所述第二棱镜单元的顶角为圆角，圆角半径R为5μm，两侧边夹角为80°，两个底角的角度为50°，高度为60μm。
所述棱镜结构层中第二棱镜单元分布在第一棱镜单元之间，每隔N个第一棱镜单元设置一个第二棱镜单元，N是1。
在所述棱镜结构层中，所述棱镜结构由紫外光固化树脂制成，所述紫外光固化树脂为聚氨酯树脂。
所述棱镜结构层中使用的扩散粒子是球形的有机扩散粒子PMMA，扩散粒子的粒径为10-20μm，扩散粒子PMMA占棱镜结构层材料总重的20％。
实施例3
如实施例1提供的复合增亮膜，其中，
所述透明基层厚度为250μm。
所述第一棱镜结构单元的顶角为120°，两个底脚的角度分别为25°和35°，高度为25μm。
所述第二棱镜单元的顶角为圆角，圆角半径R为3μm，两侧边夹角为120°，两个底角的角度为30°，高度为30μm。
所述棱镜结构层中第二棱镜单元分布在第一棱镜单元之间，每隔N个第一棱镜单元设置一个第二棱镜单元，N是5。
在所述棱镜结构层中，所述棱镜结构由紫外光固化树脂制成，所述紫外光固化树脂为环氧树脂。
所述棱镜结构层中使用的扩散粒子是球形的有机扩散粒子PMMA，扩散粒子的粒径范围为5-10μm，扩散粒子PMMA占棱镜结构层材料总重的15％。
实施例4
如实施例1提供的复合增亮膜，其中，
所述透明基层厚度为350μm。
所述第一棱镜结构单元的顶角为130°，两个底脚的角度分别为20°和30°，高度为10μm。
所述第二棱镜单元的顶角为圆角，圆角半径R为2μm，两侧边夹角为130°，两个底角的角度为25°，高度为15μm。
所述棱镜结构层中第二棱镜单元分布在第一棱镜单元之间，每隔N个第一棱镜单元设置一个第二棱镜单元，N是10。
在所述棱镜结构层中，所述棱镜结构由紫外光固化树脂制成，所述紫外光固化树脂为环氧树脂。
所述棱镜结构层中使用的扩散粒子是球形的有机扩散粒子PMMA，扩散粒子的粒径范围为1-5μm，扩散粒子PMMA占棱镜结构层材料总重的10％。
实施例5
如实施例1提供的复合增亮膜，其中，
所述透明基层厚度为250μm。
所述第一棱镜结构单元的顶角为90°，两个底脚的角度分别为40°和50°，高度为20μm。
所述第二棱镜单元的顶角为圆角，圆角半径R为3μm，两侧边夹角为90°，两个底角的角度为45°，高度为25μm。
所述棱镜结构层中第二棱镜单元分布在第一棱镜单元之间，每隔N个第 一棱镜单元设置一个第二棱镜单元，N是5。
在所述棱镜结构层中，所述棱镜结构由紫外光固化树脂制成，所述紫外光固化树脂为丙烯酸酯树脂。
所述棱镜结构层中使用的扩散粒子是球形的有机扩散粒子PMMA，扩散粒子的粒径范围为5-10μm，扩散粒子PMMA占棱镜结构层材料总重的15％。
实施例6
如实施例1提供的复合增亮膜，其中，
所述透明基层厚度为250μm。
所述第一棱镜结构单元的顶角为90°，两个底脚的角度分别为40°和50°，高度为25μm。
所述第二棱镜单元的顶角为圆角，圆角半径R为2μm，两侧边夹角为90°，两个底角的角度为45°，高度为30μm。
所述棱镜结构层中第二棱镜单元分布在第一棱镜单元之间，每隔N个第一棱镜单元设置一个第二棱镜单元，N是5。
在所述棱镜结构层中，所述棱镜结构由紫外光固化树脂制成，所述紫外光固化树脂为丙烯酸酯树脂。
所述棱镜结构层中使用的扩散粒子是规则的球形的有机扩散粒子PMMA，扩散粒子的粒径范围为5-10μm，扩散粒子PMMA占棱镜结构层材料总重的15％。
实施例7
如实施例1提供的复合增亮膜，其中，
所述透明基层厚度为250μm。
所述第一棱镜结构单元的顶角为90°，两个底脚的角度分别为40°和50°，高度为30μm。
所述第二棱镜单元的顶角为圆角，圆角半径R为3μm，两侧边夹角为 90°，两个底角的角度为45°，高度为35μm。
所述棱镜结构层中第二棱镜单元分布在第一棱镜单元之间，每隔N个第一棱镜单元设置一个第二棱镜单元，N是5。
在所述棱镜结构层中，所述棱镜结构由紫外光固化树脂制成，所述紫外光固化树脂为丙烯酸酯树脂。
所述棱镜结构层中使用的扩散粒子是规则的球形的有机扩散粒子PMMA，扩散粒子的粒径范围为5-10μm，扩散粒子PMMA占棱镜结构层材料总重的15％。
实施例8
如实施例1提供的复合增亮膜，其中，
所述透明基层厚度为200μm。
所述第一棱镜结构单元的顶角为90°，两个底脚的角度分别为40°和50°，高度为22μm。
所述第二棱镜单元的顶角为圆角，圆角半径R为3μm，两侧边夹角为90°，两个底角的角度为45°，高度为27μm。
所述棱镜结构层中第二棱镜单元分布在第一棱镜单元之间，每隔N个第一棱镜单元设置一个第二棱镜单元，N是5。
在所述棱镜结构层中，所述棱镜结构由紫外光固化树脂制成，所述紫外光固化树脂为丙烯酸酯树脂。
所述棱镜结构层中使用的扩散粒子是规则的球形的有机扩散粒子PMMA，扩散粒子的粒径范围为6-8μm，扩散粒子PMMA占棱镜结构层材料总重的15％。
实施例9
如实施例1提供的复合增亮膜，其中，
所述透明基层厚度为225μm。
所述第一棱镜结构单元的顶角为90°，两个底脚的角度分别为40°和 50°，高度为25μm。
所述第二棱镜单元的顶角为圆角，圆角半径R为2μm，两侧边夹角为90°，两个底角的角度为45°，高度为30μm。
所述棱镜结构层中第二棱镜单元分布在第一棱镜单元之间，每隔N个第一棱镜单元设置一个第二棱镜单元，N是6。
在所述棱镜结构层中，所述棱镜结构由紫外光固化树脂制成，所述紫外光固化树脂为丙烯酸酯树脂。
所述棱镜结构层中使用的扩散粒子是规则的球形的有机扩散粒子PMMA，扩散粒子的粒径范围为6-8μm，扩散粒子PMMA占棱镜结构层材料总重的17％。
实施例10
如实施例1提供的复合增亮膜，其中，
所述透明基层厚度为250μm。
所述第一棱镜结构单元的顶角为90°，两个底脚的角度分别为40°和50°，高度为28μm。
所述第二棱镜单元的顶角为圆角，圆角半径R为2μm，两侧边夹角为90°，两个底角的角度为45°，高度为33μm。
所述棱镜结构层中第二棱镜单元分布在第一棱镜单元之间，每隔N个第一棱镜单元设置一个第二棱镜单元，N是8。
在所述棱镜结构层中，所述棱镜结构由紫外光固化树脂制成，所述紫外光固化树脂为丙烯酸酯树脂。
所述棱镜结构层中使用的扩散粒子是规则的球形的有机扩散粒子PMMA，扩散粒子的粒径范围为5-10μm，扩散粒子PMMA占棱镜结构层材料总重的20％。
对比例1
一种增亮膜，包括透明基层和增亮结构，增亮结构覆盖在透明基层上。 其中，
所述透明基层厚度为250μm。
所述增亮结构为棱镜结构，棱镜结构的顶角为90°，两个底脚的角度分别为40°和50°，高度为28μm。
所述棱镜结构由紫外光固化树脂制成，所述紫外光固化树脂为丙烯酸酯树脂。
所述棱镜结构内含有扩散粒子，所述扩散粒子是规则的球形的有机扩散粒子PMMA，扩散粒子的粒径范围为5-10μm，扩散粒子PMMA占棱镜结构层材料总重的20％。
对比例2
一种增亮膜，包括透明基层和增亮结构，增亮结构覆盖在透明基层上。其中，
所述透明基层厚度为250μm。
所述增亮结构为棱镜结构，棱镜结构的顶角为90°，两个底脚的角度分别为45°，高度为28μm。
所述棱镜结构由紫外光固化树脂制成，所述紫外光固化树脂为丙烯酸酯树脂。
所述棱镜结构内含有扩散粒子，所述扩散粒子是规则的球形的有机扩散粒子PMMA，扩散粒子的粒径范围为5-10μm，扩散粒子PMMA占棱镜结构层材料总重的20％。
相关性能测试方法：
(1)透光率：采用直径为5cm的圆盘样片或5cm×5cm的方片样片3片，采用型号为Color Quest XE的Hunterlab测试仪进行测试，测试结果取平均值。
(2)辉度增益：取一张32寸大小的本发明复合增亮膜，放置在32寸直下式背光模组中，用亮度仪(苏州弗士达科学仪器有限公司生产，型号：BM-7A)测量其零角度亮度，除以不放该增亮膜时所测量的零角度亮度，得 到辉度增益值。辉度增益值越高，说明放置本发明增亮膜后所测得的亮度越高，本发明提供的增亮膜的光学性能越好。
(3)防刮性能检测和评价方法，简述如下：
采用80mm(MD)×150cm(TD)的样品，在三波长荧光灯下做外观检查，用记号笔画出测试区域。使用DD-3086电动铅笔硬度计，选择钢针做耐刮测试，记录耐刮砝码的重量，结果不小于200g为合格。
(4)Cut-off现象的检测和评价方法，简述如下：
取32寸大小的本发明复合增亮膜，放置在32寸直下式背光模组中，用亮度仪(苏州弗士达科学仪器有限公司生产，型号：BM-7A)检测Cut-off现象。
观察0度视角至35度视角的亮度降低状况，和35度视角至40度视角的亮度降低状况。与0度视角至35度视角的亮度降低速度相比，如果35度视角至40度视角的亮度降低速度很快，则cut-off现象严重；如果亮度降低速度较快，则cut-off现象一般；如果亮度降低速度稍快，则cut-off现象较轻；如果亮度降低速度无明显加快，则无cut-off现象。
表1本发明实施例及对比例提供的增亮膜的主要性能测试结果
由表1的数据可以得出，本发明提供的复合增亮膜具有较好的辉度增益，同时防刮性较好，能够解决或减轻Cut-off现象。特别的，实施例6、实施例8、实施例9和实施例10提供的复合增亮膜的综合性能更好，其中，实施例9提供的复合增亮膜的综合性能最好。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡是根据本发明内容所做的均等变化与修饰，均涵盖在本发明的专利范围内。