专利名称：微透镜阵列薄膜及其制备方法及液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学薄膜，具体涉及一种微透镜(Microlens)阵列薄膜及其制备方法 及使用该薄膜的液晶显示装置。
背景技术：
背光模组为液晶显示装置的重要组成部分，由于液晶本身并不发光，背光模组的 重要功能即在供应充足的亮度与光线分布均勻的面光源以供液晶显示面板使用。图1为常 用的直下式液晶显示装置的剖面示意图。如图1所示，常用的液晶显示装置主要包括光源 11、光学反射薄膜12、导光板13、下扩散膜14、增亮膜(或棱镜膜)15、上扩散膜16及液晶面 板17。其中，下扩散膜14、增亮膜15及上扩散膜16组合以用于提高液晶显示装置的亮度， 但与扩散膜相比，增亮膜增亮的幅度较大，因此常用的液晶显示装置中，大多仍为扩散膜及 增亮膜的搭配使用，有的甚至需要使用两张增亮膜。采用此种构造的液晶显示装置具有较 高的亮度，但由于与其他光学薄膜相比，增亮膜的价格较高，且具有较高的厚度，因此容易 造成液晶显示装置成本高、厚度较厚的问题，不利于液晶显示器向轻、薄方向发展。
近年来，业内人士开始使用其他光学薄膜来代替增亮膜，如将两张扩散膜结合以 提高液晶显示装置的亮度，例如采用两张市售的BS912扩散膜(日本惠和株式会社)，与上 述采用增亮膜、下扩散膜及上扩散膜搭配使用的液晶显示装置相比，采用两张扩散膜的液 晶显示装置有利于降低成本、减小液晶显示装置的厚度，且有利于简化制作工序，但目前采 用此种构造的液晶显示装置亮度较低。
另外，将微透镜阵列薄膜应用于液晶显示装置取得了较好的增亮效果，使微透镜 阵列薄膜成为目前研究的热点，如采用两张市售的UTE II-7光学膜(韩国MNTECH有限公 司)的液晶显示装置具有较高的亮度，目前微透镜阵列薄膜的制作方法包括掩模成形法、 蚀刻法、光刻胶熔融冷却固化法、微透镜模转印法、冰模板法、液滴法及微机电制作法等，但 这些方法制作工艺复杂，操作困难，不利于工业应用。
因此如何开发一种制作工艺简单、成本较低且具有较高亮度的光学薄膜成为本领 域亟待解决的课题。发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种微透镜阵列薄膜及其制备方法及使用 该薄膜的液晶显示装置，其制作工艺简单、成本较低，且具有较高的亮度。
为达到上述目的，本发明提供一种微透镜阵列薄膜，该微透镜阵列薄膜包括基材， 该基材的上表面涂布增亮涂层，该增亮涂层中包含胶黏剂与有机粒子，其中，有机粒子形成 单层紧密排列的微透镜结构，该增亮涂层中胶黏剂的厚度为有机粒子粒径的1/2。
其中，所述有机粒子为球形粒子，粒径为30-60微米。
其中，所述有机粒子的粒径相同或粒径变异系数小于等于15%。
其中，所述有机粒子为聚苯乙烯、硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或其中至3少两种的混合物；
所述胶黏剂为聚氨酯胶黏剂、丙烯酸酯胶黏剂、环氧树脂胶黏剂、聚醋酸乙烯酯胶 黏剂及脲醛树脂胶黏剂中的一种。
其中，所述增亮涂层还包含助剂。
其中，所述基材的下表面涂布防粘接涂层。
本发明还提供一种微透镜阵列薄膜的制备方法，该方法包括
制备包含胶黏剂、有机粒子与溶剂的增亮涂层组合物，其中胶黏剂与有机粒子的 重量比根据胶黏剂的密度、有机粒子的密度与粒径及使增亮涂层组合物在基材表面固化 后，使有机粒子单层紧密排列在基材表面且使胶黏剂的厚度为有机粒子粒径的1/2计算得 到，该胶黏剂与有机粒子的总重量为该增亮涂层组合物总重量的30-50%，该溶剂的重量为 该增亮涂层组合物总重量的70-50% ；
将该增亮涂层组合物涂布于基材的上表面，控制该增亮涂层组合物的涂布厚度大 于有机粒子的粒径，且小于有机粒子粒径的2倍，将该增亮涂层组合物固化后得到微透镜 阵列薄膜。
其中，所述有机粒子为球形粒子，粒径为30-60微米，所述有机粒子的粒径相同或 粒径变异系数小于等于15%。
其中，所述增亮涂层组合物固化后，进一步在所述基材的下表面涂布防粘接涂层， 固化后得到微透镜阵列薄膜。
本发明还提供一种液晶显示装置，包括液晶面板、光源、导光板、光学反射薄膜及 至少一个微透镜阵列薄膜，其中，所述微透镜阵列薄膜为如上所述的微透镜阵列薄膜。
由以上技术方案可以看出，本发明将包含胶黏剂与有机粒子的组合物涂布于基材 上制备微透镜阵列薄膜，制作工艺简单、成本较低，并进一步根据有机粒子的密度、粒径及 胶黏剂的密度确定胶黏剂与有机粒子的重量比，使有机粒子在基材上形成单层紧密排列的 微透镜结构，从而有利于提高液晶显示装置的亮度，同时，本发明的微透镜阵列薄膜还具有 良好的抗刮伤性及附着性。
图1为现有技术中直下式液晶显示装置的剖面示意图2为本发明微透镜阵列薄膜的俯视图3为本发明一个实施例的微透镜阵列薄膜的剖面示意图4为本发明另一个实施例的微透镜阵列薄膜的剖面示意图5为本发明一个实施例的直下式液晶显示装置的剖面示意图6为本发明一个实施例的侧入式液晶显示装置的剖面示意图7为本发明另一个实施例的侧入式液晶显示装置的剖面示意图。
附图标记说明
100、200、500、600、700 微透镜阵列薄膜
11、510、610、710 光源
12、520、620、720 光学反射薄膜
13、530、630、730 导光板
17、570、670、770 液晶面板
110、210 基材
120、220 增亮涂层
121、221 有机粒子
122、222 胶黏剂层
230防粘接涂层
14下扩散膜
15增亮膜
16上扩散膜具体实施方式
本发明的微透镜阵列薄膜包括基材与增亮涂层，该增亮涂层涂布于该基材的上表 面，该增亮涂层中包含胶黏剂与有机粒子，其中，有机粒子形成单层紧密排列的微透镜结 构，且该增亮涂层中胶黏剂的厚度为有机粒子粒径的1/2。
本发明的有机粒子为球形粒子，粒径约为30-60微米。
本发明增亮涂层中的有机粒子可采用单一粒径，即所有有机粒子的粒径均相同； 另外本发明的有机粒子也可为粒径变异系数小于等于15%的单分散粒子。
本发明有机粒子可为聚苯乙烯(PS)、硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等中的 一种或其中至少两种的混合物。
本发明的胶黏剂可为聚氨酯胶黏剂、丙烯酸酯胶黏剂、环氧树脂胶黏剂、聚醋酸乙 烯酯胶黏剂及脲醛树脂胶黏剂等中的一种，该胶黏剂可为液体或固体粉末，具体可为双组 份聚氨酯胶黏剂、单组份聚氨酯胶黏剂、UV固化、热固化或双重固化丙烯酸酯胶黏剂、高温 固化环氧树脂胶黏剂等。其中双组份聚氨酯胶黏剂可包括聚酯多元醇主剂和固化剂，该聚 酯多元醇主剂可为聚己二酸乙二醇酯二醇(PEA)、聚己二酸乙二醇-丙二醇酯二醇、聚己二 酸一缩二乙二醇酯二醇(PDA)、聚己二酸乙二醇-一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸-1，4- 丁 二醇酯二醇(PBA)、聚己二酸乙二醇-1，4-丁二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇-1，6-己二醇 酯二醇等中的一种或其中至少两种的混合物；该固化剂可为1，6_己二异氰酸酯(HDI)、异 佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯O(DI)、甲基环己基二异氰酸酯(HTDI)、 二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)等中的一种或其中至少两种的混合物。本发明增亮涂层 组合物中的胶黏剂可使微透镜阵列薄膜的基材与增亮涂层之间保持较好的附着性。
本发明的增亮涂层可包含其他助剂，如加入分散剂，以利于涂布生产，另外还可加 入防沉剂、消泡剂等。
本发明的微透镜阵列薄膜还可进一步包括防粘接涂层，该防粘接涂层涂布于基材 的下表面，该防粘接涂层可包括胶黏剂，还可进一步加入有机粒子或助剂或两者的混合物， 该防粘接涂层中的胶黏剂、有机粒子可为常用的胶黏剂、有机粒子，也可采用与增亮涂层相 同的胶黏剂、有机粒子，该助剂可为抗静电剂，以消除静电。
本发明的微透镜阵列薄膜的基材可为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、玻璃、聚碳酸 酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚苯乙烯(PS)。
本发明还提供一种上述微透镜阵列薄膜的制备方法，具体的制备过程如下
(1)首先制备包含胶黏剂、有机粒子与溶剂的增亮涂层组合物，其中胶黏剂与有 机粒子的重量比可根据胶黏剂的密度、有机粒子的密度与粒径及使增亮涂层组合物在基 材表面固化后，使有机粒子单层紧密排列在基材表面且使胶黏剂的厚度为有机粒子粒径 的1/2计算得到，该胶黏剂与有机粒子的总重量约为该增亮涂层组合物总重量的30-50% (即该增亮涂层组合物的固含量为30-50% )，该溶剂的重量为该增亮涂层组合物总重量的 70-50%。以下详述胶黏剂、有机粒子重量的计算方法假设需要涂布的基材的表面积为S，有机粒子的半径为R，密度为P工，胶黏剂的密 度为P 2，将增亮涂层组合物涂布于基材表面固化后有η个有机粒子单层紧密排列在基材的 表面，胶黏剂的厚度为有机粒子粒径的1/2，根据nX (2R)2 = S，可计算出需要的有机粒子的数量
权利要求
1.一种微透镜阵列薄膜，包括基材，其特征在于，该基材的上表面涂布增亮涂层，该增 亮涂层中包含胶黏剂与有机粒子，其中，有机粒子形成单层紧密排列的微透镜结构，该增亮 涂层中胶黏剂的厚度为有机粒子粒径的1/2。
2.如权利要求1所述的微透镜阵列薄膜，其特征在于，所述有机粒子为球形粒子，粒径 为30-60微米。
3.如权利要求1所述的微透镜阵列薄膜，其特征在于，所述有机粒子的粒径相同或粒 径变异系数小于等于15%。
4.如权利要求1所述的微透镜阵列薄膜，其特征在于，所述有机粒子为聚苯乙烯、硅氧 烷或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或其中至少两种的混合物；所述胶黏剂为聚氨酯胶黏剂、丙烯酸酯胶黏剂、环氧树脂胶黏剂、聚醋酸乙烯酯胶黏剂 及脲醛树脂胶黏剂中的一种。
5.如权利要求1所述的微透镜阵列薄膜，其特征在于，所述增亮涂层还包含助剂。
6.如权利要求1所述的微透镜阵列薄膜，其特征在于，所述基材的下表面涂布防粘接 涂层。
7.—种微透镜阵列薄膜的制备方法，其特征在于，该方法包括制备包含胶黏剂、有机粒子与溶剂的增亮涂层组合物，其中胶黏剂与有机粒子的重量 比根据胶黏剂的密度、有机粒子的密度与粒径及使增亮涂层组合物在基材表面固化后，使 有机粒子单层紧密排列在基材表面且使胶黏剂的厚度为有机粒子粒径的1/2计算得到，该 胶黏剂与有机粒子的总重量为该增亮涂层组合物总重量的30-50%，该溶剂的重量为该增 亮涂层组合物总重量的70-50% ；将该增亮涂层组合物涂布于基材的上表面，控制该增亮涂层组合物的涂布厚度大于有 机粒子的粒径，且小于有机粒子粒径的2倍，将该增亮涂层组合物固化后得到微透镜阵列 薄膜。
8.如权利要求7所述的微透镜阵列薄膜的制备方法，其特征在于，所述有机粒子为球 形粒子，粒径为30-60微米，所述有机粒子的粒径相同或粒径变异系数小于等于15%。
9.如权利要求7所述的微透镜阵列薄膜的制备方法，其特征在于，所述增亮涂层组合 物固化后，进一步在所述基材的下表面涂布防粘接涂层，固化后得到微透镜阵列薄膜。
10.一种液晶显示装置，包括液晶面板、光源、导光板、光学反射薄膜及至少一个微透镜 阵列薄膜，其特征在于，所述微透镜阵列薄膜为权利要求1-6中任一项所述的微透镜阵列 薄膜。
全文摘要
本发明提供一种微透镜阵列薄膜及其制备方法及使用该薄膜的液晶显示装置，该微透镜阵列薄膜包括基材，该基材的上表面涂布增亮涂层，该增亮涂层中包含胶黏剂与有机粒子，其中，有机粒子形成单层紧密排列的微透镜结构，该增亮涂层中胶黏剂的厚度为有机粒子粒径的1/2。本发明将包含胶黏剂与有机粒子的组合物涂布于基材上制备微透镜阵列薄膜，制作工艺简单、成本较低，且具有较高的亮度。
文档编号G02B1/10GK102043174SQ20101053667
公开日2011年5月4日 申请日期2010年11月5日 优先权日2010年11月5日
发明者张彦, 金亚东 申请人:宁波激智新材料科技有限公司