本发明涉及一种光学用薄膜，尤其涉及一种复合增光膜及其制备方法。
背景技术：
随着数字时代的来临，液晶显示器(LCD)已经成为了当今最普遍的显示技术，LCD为非发光性的显示装置，须要借助背光源才能达到显示的功能。目前用于LCD显示设备背光模组原材料，满足了亮度、遮蔽等光学方面的需求，随着对光学膜的进一步研究，较好的规避各种缺陷。例如，美国专利(专利号为5626800)，采用具有弹性的树脂，在受到外界刮擦后，恢复原有形状。但是只设置单一方向的棱镜，只能集中与棱镜垂直方向面的光，无法更高效的提高中心辉度。
复合光学膜主要作用是将多种光学功能集中于一张光学膜上，以代替两张或者多张单一功能的光学膜。例如，申请号为200810133921.X(公布日为2010年1月20日)和申请号为201310205786.6(公布日为2014年12月17日)的中国专利申请，在增亮膜背面设置雾化层，作为一种兼具扩散功能的增亮膜，此类复合膜具有很大局限性。主要是复合效果不太明显，只能集中单一方向上的光，同时，增亮微结构容易受到刮擦等外部作用产生缺陷。
技术实现要素：
为了解决现有增亮膜只能集中单一方向上的光的问题，本发明提供一种复合增光膜及其制备方法。该复合增光膜设置两个增亮膜垂直交叉在一起，形成一张集中交叉方向的复合增光膜，能够集中相垂直的两个方向上的光；并且，增亮膜的第二微结构设置于复合膜内部，不会受到刮擦；两层复合后，挺度也 相对单层较高，使在背光中的组装过程更加简单、高效。
为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
本发明提供一种复合增光膜，所述复合增光膜包括第一增光层和第二增光层；所述第一增光层包括第一衬底、第一微结构层和第一背涂层，所述第一微结构层设置于第一衬底之上，所述第一背涂层设置于第一衬底之下；所述第二增光层包括第二衬底、第二微结构层和第二背涂层，所述第二微结构层设置于第二衬底之上，所述第二背涂层设置于第二衬底之下；第一背涂层粘结在第二微结构层上，使所述第一增光层和第二增光层复合在一起。
进一步的，所述第一微结构层包括若干个等腰直角三角形棱柱，棱柱的顶角为直角。所述第二微结构层包括若干个等腰直角三角棱柱，棱柱的顶角为直角。所述第一微结构层棱柱方向与第二微结构层棱柱方向垂直交叉。所述等腰直角三角形的高度称为等腰直角三角棱柱的高度，也称为第一微结构层或第二微结构层的高度，也简称为棱镜高度。
所述复合增光膜也称为复合增亮膜。增光层也称为增亮层。
进一步的，在所述的复合增光膜中，所述第一衬底和第二衬底的材料分别选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯醇(PVA)、聚甲醛(POM)、聚酰胺(PA6)、聚已二酸已二胺(PA66)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚偏氯乙烯(PVDF)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)中的一种或其中至少两种的混合物。
所述第一衬底和第二衬底的材料优选聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
进一步的，所述第一衬底和第二衬底的材料为PET。所述第一衬底和第二衬底的厚度分别为50-150μm。
进一步的，在所述的复合增光膜中，所述第一微结构层和第二微结构层的材料分别选自环氧丙烯酸酯类，聚氨酯丙烯酸酯聚合物，聚酯丙烯酸酯聚合物中的一种或其中至少两种的混合物。
所述第一微结构层和第二微结构层的材料优选聚氨酯丙烯酸酯聚合物。
进一步的，在所述的复合增光膜中，所述第一微结构层由若干个相互平行的等腰直角三角形棱柱组成；所述第二微结构层由若干个相互平行的等腰直角三角棱柱组成；所述第一微结构层棱柱方向与第二微结构棱柱方向垂直交叉。所述等腰直角三角(形)棱柱为横截面为等腰直角三角形的棱柱。等腰直角三角形的顶角为直角。等腰直角三角棱柱也称为等腰直角三角形棱柱。棱柱也简称为棱镜。
进一步的，在所述的复合增光膜中，所述第一微结构层的高度为12.5-35μm；所述第二微结构层高度为12.5-35μm。
进一步的，在所述的复合增光膜中，所述第一背涂层的厚度为1-3μm，所述第一背涂层包括扩散粒子和粘合树脂，第一背涂层中扩散粒子的含量为0-3％；所述第二背涂层的厚度为1-10μm，所述第二背涂层包括扩散粒子和粘合树脂，第二背涂层中扩散粒子的含量为20-25％；所述含量为重量百分含量；所述扩散粒子的含量是指扩散粒子占粘合树脂的重量百分含量。
进一步的，在所述的复合增光膜中，所述第一背涂层和第二背涂层中的扩散粒子的材料分别选自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸丁酯(PBMA)、聚氨酯(PU)、二氧化硅(SiO2)或二氧化钛(TiO2)中的一种或其中至少两种的混合物。
所述扩散粒子的材料优选聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
进一步的，在所述的复合增光膜中，所述第一背涂层和第二背涂层中的粘合树脂分别选自环氧丙烯酸酯聚合物，聚氨酯丙烯酸酯聚合物，聚酯丙烯酸酯聚合物中的一种或其中至少两种的混合物。
所述第一背涂层和第二背涂层的粘合树脂优选聚氨酯丙烯酸酯聚合物。
进一步的，在所述的复合增光膜中，所述第一微结构层的材料为聚氨酯丙烯酸酯聚合物，第一微结构层的厚度为25-35μm，所述第一背涂层中的粘合树脂的材料为UV胶水，第一背涂层的厚度为1-3μm，第一背涂层中的扩散粒子的含量为0-2％；所述第二微结构层的材料为聚氨酯丙烯酸酯聚合物，第二微结构层的厚度为25-35μm，所述第二背涂层中的粘合树脂的材料为聚氨酯丙烯酸 酯聚合物，第二背涂层的厚度为5μm，第二背涂层中的扩散粒子的含量为25％。
所述复合增光膜用于液晶显示元件的背光模组。
进一步的，所述第一衬底和第二衬底采用现有的聚酯薄膜。进一步的，所述第一衬底和第二衬底选用双轴拉伸聚酯薄膜，例如，厚度为100μm，长阳科技有限公司制备，商品名为“OSQ2”的双轴拉伸聚酯薄膜。
进一步的，在第二增亮层中，在第二背涂层中，所述扩散粒子选自PMMA粒子(综研化学(苏州)有限公司生产，产品型号为KSR-3)，所述粘合树脂为聚氨酯丙烯酸酯聚合物(日本DIC公司生产)。第二微结构层的材料为聚氨酯丙烯酸酯胶水(新光化学产业公司生产，产品型号为UB-3331)。
进一步的，在第一增亮层中，在第一背涂层中，粘合树脂的材料选自UV胶水(新光化学产业公司生产，产品型号为UB-3411)。所述第一微结构层的材料为聚氨酯丙烯酸酯聚合物胶水(新光化学产业公司生产，产品型号为UB-3211)。
本发明还提供一种所述复合增光膜的制备方法，所述方法包括下述步骤：
(1)准备透明第一衬底和第二衬底，
(2)采用离线涂布的方式，在第二衬底的一面上形成第二背涂层；采用硬模法，经UV固化，在第二衬底的另一面形成第二微结构层；
(3)同时，采用离线涂布的方式，在第一衬底上形成未固化的第一背涂层,
(4)将(2)所得的第二微结构层和(3)所得的未固化的第一背涂层贴合在一起,
(5)步骤(4)得到贴合膜层，未固化的第一背涂层经UV固化，形成第一背涂层，
(6)步骤(5)得到贴合膜层，在第一衬底的另一面涂布第一微结构层的材料，再采用硬模法，高能UV固化后，得到第一微结构层，从而得到所述复合增光膜。
与现有增光膜相比，本发明提供的复合增光膜的有益效果在于：1、垂直交叉设置棱镜微结构，可以将光源所发出的光更好的集中在显示器中心，极大的提高背光模组的辉度。2、由于将不同棱镜方向交叉设置，可以代替传统两张垂 直设置的棱镜膜，可以减少膜片的数量和简化背光膜片组装工序，同时具有较好的挺性。3、将下层棱镜微结构设置在复合膜内部，可以有效地保护第二微结构层中的棱镜结构，避免例如静电吸附、外界刮擦等缺陷产生。本发明提供的复合增光膜具有良好增光效果和遮蔽性，具有较好的剥离强度和挺性，同时，在背光模组组装时，能够减少光学膜片使用数量和简化组装过程。本发明提供的制备方法工艺简单，便于操作。
附图说明
图1为本发明提供的复合增光膜的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明提供的复合增光膜进行详细的说明。
如图1所示，本发明提供一种复合增光膜10，所述复合增光膜10包括第一增光层11和第二增光层12；所述第一增光层11包括第一衬底102、第一微结构层101和第一背涂层103，所述第一微结构层101设置于第一衬底102之上，所述第一背涂层103设置于第一衬底102之下；所述第二增光层12包括第二衬底105、第二微结构层104和第二背涂层106，所述第二微结构层104设置于第二衬底105之上，所述第二背涂层106设置于第二衬底105之下；所述第一增光层11和第二增光层12通过第一背涂层103粘结在第二微结构层104上而复合在一起。
实施例1
本发明提供一种复合增光膜，其中，
第二增光层的制备：第二衬底选用双轴拉伸聚酯薄膜(厚度100μm，长阳科技有限公司制，商品名“OSQ2”)。第二衬底的一面采用离线涂布的方式，涂布包括PMMA扩散粒子(综研化学(苏州)有限公司，产品型号为KSR-3)和聚氨酯丙烯酸酯聚合物粘合树脂(日本DIC公司生产)的涂布液，经过UV固化形成第二背涂层，成膜后，第二背涂层的厚度为1μm，扩散粒子的含量为 20％。然后，在第二衬底的另一面上涂布聚氨酯丙烯酸酯胶水(新光化学产业公司生产，产品型号为UB-3331)，经过成型辊和背压辊，同时UV固化，形成第二微结构层，第二微结构层为高度为25μm的等腰直角三角形棱镜层(即等腰直角三角棱柱)，棱镜方向记为0度。
第一增光层中的第一背涂层的制备：第一衬底选用双轴拉伸聚酯薄膜(厚度100μm，长阳科技有限公司制，商品名“OSQ2”)。在第一衬底上，涂布UV胶水(新光化学产业公司生产，产品型号为UB-3411)，经过烘箱烘干后，形成未固化的第一背涂层，背涂层厚度为1μm，扩散粒子(PMMA)含量为0％。
将第一增光层和第二增光层贴合在一起：经过两对贴合辊，将未固化的第一背涂层和第二微结构层粘结在一起，再次经过UV固化，使得第一背涂层固化。
第一增光层中的第一微结构层的制备：在第一衬底上，涂布聚氨酯丙烯酸酯聚合物胶水(新光化学产业公司生产，产品型号为UB-3211)，经过另一对成型辊和背压辊，经UV固化后形成第一微结构层，第一微结构层为高度为12.5μm的等腰直角三角形棱镜层，棱镜方向记为90度。
所得复合增光膜的光学性能和力学性能如表2所示。
实施例2
如实施例1提供的复合增光膜，其中，所述第二背涂层粒子含量为23％，所得复合增光膜的光学性能和力学性能如表2所示。
实施例3
如实施例2提供的复合增光膜，其中，所述第二背涂层粒子含量为25％，所得复合增光膜的光学性能和力学性能如表2所示。
实施例4
如实施例3提供的复合增光膜，其中，所述第二背涂层粒子含量为25％，第二背涂厚度为5μm，所得复合增光膜的光学性能和力学性能如表2所示。
实施例5
如实施例4提供的复合增光膜，其中，所述第二背涂层粒子含量为25％，第二背涂层的厚度为10μm，所得复合增光膜的光学性能和力学性能如表2所示。
实施例6
如实施例5提供的复合增光膜，其中，第一衬底和第二衬底的厚度分别为50μm，所述第二背涂层粒子含量为25％，第二背涂层的厚度为10μm，所得复合增光膜的光学性能和力学性能如表2所示。
实施例7
如实施例6提供的复合增光膜，其中，第一衬底和第二衬底的厚度分别为150μm，所述第二背涂层粒子含量为25％，第二背涂层的背涂厚度为10μm，所得复合增光膜的光学性能和力学性能如表2所示。
实施例8
如实施例7提供的复合增光膜，其中，所述第二背涂层粒子含量为25％，第二背涂层的厚度为5μm，第一微结构层高度为25μm，所得复合增光膜的光学性能和力学性能如表2所示。
实施例9
如实施例8提供的复合增光膜，其中，所述第二背涂层粒子含量为25％，所述第二背涂层的厚度为5μm，第一微结构层高度为35μm，所得复合增光膜的光学性能和力学性能如表2所示。
实施例10
如实施例9提供的复合增光膜，其中，所述第二背涂层粒子含量为25％，所述第二背涂层的厚度为5μm，第一微结构层高度为25μm，第二微结构层高度为12.5μm，所得复合增光膜的光学性能和力学性能如表2所示。
实施例11
如实施例10提供的复合增光膜，其中，所述第二背涂层粒子含量为25％，所述第二背涂层的厚度为5μm，第二微结构层高度为35μm，第一微结构层高度为25μm，所得复合增光膜的光学性能和力学性能如表2所示。
实施例12
如实施例11提供的复合增光膜，其中，所述第一背涂层厚度为2μm，第二微结构层高度为35μm，所得复合增光膜的光学性能和力学性能如表2所示。
实施例13
如实施例12提供的复合增光膜，其中，所述第一背涂层厚度为3μm，第二微结构层高度为35μm，所得复合增光膜的光学性能和力学性能如表2所示。
实施例14
如实施例13提供的复合增光膜，其中，所述第一背涂层厚度为2μm，粒子含量为2％，第二微结构层高度为35μm，所得复合增光膜的光学性能和力学性能如表2所示。
实施例15
如实施例14提供的复合增光膜，其中，所述第一背涂层厚度为2μm，粒子含量为3％，第二微结构层高度为35μm，所得复合增光膜的光学性能和力学性能如表2所示。
表1本发明实施例1-15所述技术方案中各项的数据
表2实施例1-15提供的复合增光膜的主要性能的检测结果
测试方法如下：
雾度测试和透光率测试：使用透射雾影仪加强型(德国BYK公司供售的AT-4725型)测定各实施例中复合增光膜的可见光雾度和透射率。
相对辉度测试：将32寸LCD侧入式面板的背光模块预热2小时或更久，将导光板装设于内，每次待测膜片层叠之前仅提供导光板时的亮度状态之间的差异小于0.05％，其后将各实施例的复合增光膜分别叠于其上，再采用亮度计(日本Topcon公司供售的BM-7型号)依据VESA标准来测量9个点的亮度值，并重复三次，之后将9个点的亮度值予以平均，设定未堆叠任何膜片的背光模块的辉度为100％，各实施例提供的复合增光膜辉度与其对比，记做相对辉度。
180度剥离强度测试：将各实施例的复合增光膜，裁切成宽度和长度分别为25mm和150mm的样条，将复合增光膜的第二背涂层面固定在基板上，将第一增亮层从第二增亮层上剥离下来，剥离速度为300mm/min，采用电子拉力试验机(TCS-2000，高铁检测仪器(东莞)有限公司)测试剥离力，在测试条中部取10mm读取数据，至少读取5个数据，对所读取数据值取平均值。
挺度测试：将实施例提供的高挺度反射膜裁切成5cm×40cm的长条形状膜片，将膜片的一端平行放置在水平桌边，压上重物，水平桌面上的膜片部分长度为10cm，伸出桌面的膜片部分长度为30cm，以膜片弯曲末端至桌面边缘的水平距离d(cm)，作为表征挺度的数值，挺度数值越大表明膜片的挺性越好。
由表2所示测试结果可以得出，本发明提供的复合增光膜的挺度较好、180度剥离强度高，同时，具有较高的雾度和相对辉度。其中，实施例8、9、11、12、13和14提供的综合性能更好(180度剥离强度大于100gf/25mm，挺度大于22cm，同时雾度为95％以上，相对辉度大于150％)。特别的，实施例12所得到的180度剥离强度大于130gf/25mm，挺度大于23cm，同时雾度为95％以上，相对辉度为158％，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。