一种高亮度的棱镜贴合膜及其制备方法
阅读说明：本技术 一种高亮度的棱镜贴合膜及其制备方法 (High-brightness prism laminating film and preparation method thereof ) 是由 翟才金 季文静 丁利明 于 2021-01-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高亮度的棱镜贴合膜及其制备方法,从下往上依次包括背涂层、PET层、第一棱镜层、第二棱镜层,第一棱镜层和第二棱镜层上均阵列设置有棱镜,第一棱镜层的棱镜的顶角插入第二棱镜层的下表面,第一棱镜层的棱镜纵向延伸方向与第二棱镜层的棱镜纵向延伸方向呈90°夹角,第一棱镜层的棱镜高度为20～44μm,第一棱镜层的各棱镜顶点的高度差为0.5～2μm,第二棱镜层的棱镜高度为20～44μm,第二棱镜层的各棱镜等高设置,背涂层的雾度为2～10％。本发明简化现有技术中的双层PET层结构,减少整个模组内的光线干涉现象,从而降低了光损失,显著提高棱镜贴合膜的辉度,又简化了制备流程及组装工序,节约成本。(The invention discloses a high-brightness prism laminating film and a preparation method thereof, and the high-brightness prism laminating film sequentially comprises a back coating, a PET (polyethylene terephthalate) layer, a first prism layer and a second prism layer from bottom to top, wherein prisms are arranged on the first prism layer and the second prism layer in an array mode, the vertex angles of the prisms of the first prism layer are inserted into the lower surface of the second prism layer, the longitudinal extension direction of the prisms of the first prism layer and the longitudinal extension direction of the prisms of the second prism layer form an included angle of 90 degrees, the height of the prisms of the first prism layer is 20-44 mu m, the height difference of the vertexes of the prisms of the first prism layer is 0.5-2 mu m, the height of the prisms of the second prism layer is 20-44 mu m, the heights of the prisms of the second prism layer are equal, and the haze of the back coating is 2-10%. The invention simplifies the double-layer PET layer structure in the prior art, reduces the light interference phenomenon in the whole module, thereby reducing the light loss, obviously improving the brightness of the prism adhesive film, simplifying the preparation process and the assembly process and saving the cost.)
技术领域
本发明涉及光学膜，尤其涉及一种高亮度的棱镜贴合膜及其制备方法。
背景技术
现有棱镜贴合膜的结构一般从下往上为第一PET层、第一棱镜层、第二PET层、第二棱镜层，第一棱镜层与第一PET层通过粘合剂贴合在一起，但由于PET的透光率仅在90％左右，故双层PET叠加结构将导致光的透过率较低，进而导致整个光学模组的亮度损失较大。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的棱镜贴合膜的双层PET叠加结构光透过率低，导致整个光学模组的亮度损失大等缺陷，提供了新的一种高亮度的棱镜贴合膜及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：
一种高亮度的棱镜贴合膜，从下往上依次包括背涂层、PET层、第一棱镜层、第二棱镜层，所述第一棱镜层和所述第二棱镜层上均阵列设置有棱镜，所述第一棱镜层的棱镜的顶角插入所述第二棱镜层的下表面，所述第一棱镜层的棱镜纵向延伸方向与所述第二棱镜层的棱镜纵向延伸方向呈90°夹角，所述第一棱镜层的棱镜高度为20～44μm，所述第一棱镜层的各棱镜顶点的高度差为0.5～2μm，所述第二棱镜层的棱镜高度为20～44μm，所述第二棱镜层的各棱镜等高设置，所述背涂层的雾度为2～10％。
本发明采用背涂层、PET层、第一棱镜层、第二棱镜层的四层复合膜结构，第一棱镜层的棱镜顶角直接接触第二棱镜层的下表面，简化现有技术中的双层PET层结构，从而降低了光损失，不仅提升了整个模组的透光率，又简化了制备流程及组装工序，节约成本。第一棱镜层的棱镜纵向延伸方向与第二棱镜层的棱镜纵向延伸方向呈90°夹角，从而减少整个模组内的光线干涉现象，显著提高棱镜贴合膜的辉度。
作为优选，上述所述的一种高亮度的棱镜贴合膜，所述第一棱镜层的各棱镜的结构间距为60～100μm，所述第二棱镜层的各棱镜的结构间距为20～50μm。
第一棱镜层的棱镜结构间距较第二棱镜层相对较大，从而能在第一棱镜层表面留下较大的空隙，为后续工序留下足够的空间。第二棱镜层的棱镜结构间距较小，能提升棱镜贴合膜的整体亮度及均匀度。
作为优选，上述所述的一种高亮度的棱镜贴合膜，所述第一棱镜层的表面呈波浪形，所述第一棱镜层的棱镜延伸方向与所述PET层收卷方向的夹角为45°～50°，所述第二棱镜层的棱镜延伸方向与所述PET层收卷方向的夹角为135°～140°。
带有波浪纹表面的第一棱镜层能提升整体棱镜贴合膜的辉度。采用上述夹角结构的棱镜，能够减少棱镜贴合膜内的干涉现象，减少摩尔纹的产生。
作为优选，上述所述的一种高亮度的棱镜贴合膜，所述第一棱镜层的各棱镜的宽度为20～100μm，所述第一棱镜层和所述第二棱镜层的棱镜顶角均为80°～100°。
采用上述参数的棱镜能使整体棱镜贴合膜获得更好的辉度效果。
作为优选，上述所述的一种高亮度的棱镜贴合膜，所述第一棱镜层和所述第二棱镜层的棱镜顶角为90°。
顶角为90°的棱镜能使整体棱镜贴合膜获得最佳的辉度效果。
作为优选，上述所述的一种高亮度的棱镜贴合膜的制备方法，其制备步骤如下：
Q1：取PET，通过电晕装置进行表面电晕处理，电晕电压为0.1～0.5KV，制得PET层；
Q2：取丙烯酸树脂、PBMA粒子、乙酸乙酯按照1:0.1:1～1:0.3:1.2的重量份比例制得混合树脂A，在所述PET层的下表面涂覆混合树脂A，经70～100℃环境下干燥2～4min，制得背涂层；
Q3：取聚氨酯丙烯酸酯树脂A、引发剂A混合后涂覆在所述PET层上，通过UV压印或高精密雕刻机雕刻成型的方式，制得第一棱镜层，其中UV能量控制在50～100mj/cm2，双键转化率控制在40～60％；
Q4：取石蜡溶液，采用挤出、流延的方式涂覆在所述第一棱镜层的表面，置于80～100℃条件下干燥，完全去除石蜡溶液中的溶剂并冷却至25℃，所述石蜡溶液固化后的高度和所述第一棱镜层的顶角等高；
Q5：取聚氨酯丙烯酸酯树脂B、引发剂B混合后涂覆在所述石蜡溶液固化后的表面上，通过UV压印或高精密雕刻机雕刻成型的方式，制得第二棱镜层，其中UV能量控制在50～100mj/cm2，双键转化率控制在40～60％，然后置于60℃的环境下烘烤，使位于所述第一棱镜层与所述第二棱镜层之间的石蜡溶液完全液化，并施加0.05～0.1MPa的气流，将液化的石蜡溶液顺着所述第一棱镜层的棱镜延伸方向完全排出，最终制得高亮度的棱镜贴合膜。
Q1步骤中，通过对PET表面进行电晕处理，增加PET的表面张力，进一步增加PET和后续涂层的附着力。
Q2步骤中，选取丙烯酸树脂、PBMA粒子、乙酸乙酯作为背涂层的原料，使制得的背涂层具有最佳的透光度及雾度，兼具优异的防粘性、抗刮性。
Q3步骤中，采用UV压印或高精密雕刻机雕刻成型的方式制备第一棱镜层，有利于第一棱镜层与PET层获得最佳的附着效果，具有成型效率高、固化效果好、工艺周期短的优点，同时降低能耗。
Q4步骤中，采用石蜡溶液填充第一棱镜层的棱镜空隙，从而得到光滑平整的表面，有利于后续贴合第二棱镜层。
Q5步骤中，先通过UV压印或高精密雕刻机雕刻成型的方式制得第二棱镜层，再将第一棱镜层空隙中石蜡溶液完全液化去除，从而得到完整的棱镜贴合膜结构，有利于棱镜贴合膜获得最佳的光线穿透性，同时制备工序中减少了中间的基材层，且石蜡溶液可循环利用，大量降低成本。
作为优选，上述所述的一种高亮度的棱镜贴合膜的制备方法，所述石蜡溶液的分子中含有20～22个碳原子，固含量为85～90％，所述石蜡溶液中的溶剂为石油醚或甲苯。
选用含有20～22个碳原子、固含量为85～90％的石蜡溶液制作基底，便于涂布第二棱镜层，同时上述石蜡溶液能够高温液化完全去除，从而得到完整的棱镜贴合膜结构。
作为优选，上述所述的一种高亮度的棱镜贴合膜的制备方法，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂A的双键密度范围为2～3mmol/g，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂A与所述引发剂A的重量份比例为98.5:1.5～98:2。
采用上述聚氨酯丙烯酸酯树脂A、引发剂A制备第一棱镜层，能加速UV固化，降低能耗，大量降低成本。
作为优选，上述所述的一种高亮度的棱镜贴合膜的制备方法，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂B的双键密度范围为3～4mmol/g，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂B与所述引发剂B的重量份比例为97:3～96:4。
采用上述聚氨酯丙烯酸酯树脂B、引发剂B制备第二棱镜层，能加速UV固化，降低能耗，大量降低成本。
取本发明最终制得的棱镜贴合膜，根据GB/T33049-2016方法测量，取百格刀和3M610胶带，将棱镜贴合膜制成A4尺寸，用百格刀在棱镜贴合膜的0°和90°方向划线，形成网格图形；将3M610胶带放在网格图形上方，用手压平后迅速撕离胶带，发现网格图形切口边缘光滑、无剥落，表明本发明最终制得的棱镜贴合膜的PET层与第一棱镜层之间100％附着、无剥落，即PET层与第一棱镜层之间的附着力为0级，第一棱镜层和PET层之间的附着力越高，则棱镜贴合膜的使用寿命越佳。
附图说明
图1为本发明的结构示意图一；
图2为本发明的结构示意图二；
图3为本发明的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图1-3和具体实施方式对本发明作进一步详细描述，但它们不是对本发明的限制：
实施例1
一种高亮度的棱镜贴合膜，从下往上依次包括背涂层1、PET层2、第一棱镜层3、第二棱镜层4，所述第一棱镜层3和所述第二棱镜层4上均阵列设置有棱镜，所述第一棱镜层3的棱镜的顶角插入所述第二棱镜层4的下表面，所述第一棱镜层3的棱镜纵向延伸方向与所述第二棱镜层4的棱镜纵向延伸方向呈90°夹角，所述第一棱镜层3的棱镜高度为20μm，所述第一棱镜层3的各棱镜顶点的高度差为0.5μm，所述第二棱镜层4的棱镜高度为20μm，所述第二棱镜层4的各棱镜等高设置，所述背涂层1的雾度为2％。
作为优选，所述第一棱镜层3的各棱镜的结构间距为60μm，所述第二棱镜层4的各棱镜的结构间距为20μm。
作为优选，所述第一棱镜层3的表面呈波浪形，所述第一棱镜层3的棱镜延伸方向与所述PET层2收卷方向的夹角为45°，所述第二棱镜层4的棱镜延伸方向与所述PET层2收卷方向的夹角为135°。
作为优选，所述第一棱镜层3的各棱镜的宽度为20μm，所述第一棱镜层3和所述第二棱镜层4的棱镜顶角均为80°。
作为优选，其制备步骤如下：
Q1：取PET，通过电晕装置进行表面电晕处理，电晕电压为0.1KV，制得PET层2；
Q2：取丙烯酸树脂、PBMA粒子、乙酸乙酯按照1:0.1:1的重量份比例制得混合树脂A，在所述PET层2的下表面涂覆混合树脂A，经70℃环境下干燥2min，制得背涂层1；
Q3：取聚氨酯丙烯酸酯树脂A、引发剂A混合后涂覆在所述PET层2上，通过UV压印或高精密雕刻机雕刻成型的方式，制得第一棱镜层3，其中UV能量控制在50mj/cm2，双键转化率控制在40％；
Q4：取石蜡溶液，采用挤出、流延的方式涂覆在所述第一棱镜层3的表面，置于80℃条件下干燥，完全去除石蜡溶液中的溶剂并冷却至25℃，所述石蜡溶液固化后的高度和所述第一棱镜层3的顶角等高；
Q5：取聚氨酯丙烯酸酯树脂B、引发剂B混合后涂覆在所述石蜡溶液固化后的表面上，通过UV压印或高精密雕刻机雕刻成型的方式，制得第二棱镜层4，其中UV能量控制在50mj/cm2，双键转化率控制在40％，然后置于60℃的环境下烘烤，使位于所述第一棱镜层3与所述第二棱镜层4之间的石蜡溶液完全液化，并施加0.05MPa的气流，将液化的石蜡溶液顺着所述第一棱镜层的棱镜延伸方向完全排出，最终制得高亮度的棱镜贴合膜。
作为优选，所述石蜡溶液的分子中含有20个碳原子，固含量为85％，所述石蜡溶液中的溶剂为石油醚或甲苯。
作为优选，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂A的双键密度范围为2mmol/g，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂A与所述引发剂A的重量份比例为98.5:1.5。
作为优选，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂B的双键密度范围为3mmol/g，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂B与所述引发剂B的重量份比例为97:3。
实施例2
一种高亮度的棱镜贴合膜，从下往上依次包括背涂层1、PET层2、第一棱镜层3、第二棱镜层4，所述第一棱镜层3和所述第二棱镜层4上均阵列设置有棱镜，所述第一棱镜层3的棱镜的顶角插入所述第二棱镜层4的下表面，所述第一棱镜层3的棱镜纵向延伸方向与所述第二棱镜层4的棱镜纵向延伸方向呈90°夹角，所述第一棱镜层3的棱镜高度为44μm，所述第一棱镜层3的各棱镜顶点的高度差为2μm，所述第二棱镜层4的棱镜高度为44μm，所述第二棱镜层4的各棱镜等高设置，所述背涂层1的雾度为10％。
作为优选，所述第一棱镜层3的各棱镜的结构间距为100μm，所述第二棱镜层4的各棱镜的结构间距为50μm。
作为优选，所述第一棱镜层3的表面呈波浪形，所述第一棱镜层3的棱镜延伸方向与所述PET层2收卷方向的夹角为50°，所述第二棱镜层4的棱镜延伸方向与所述PET层2收卷方向的夹角为140°。
作为优选，所述第一棱镜层3的各棱镜的宽度为100μm，所述第一棱镜层3和所述第二棱镜层4的棱镜顶角均为100°。
作为优选，其制备步骤如下：
Q1：取PET，通过电晕装置进行表面电晕处理，电晕电压为0.5KV，制得PET层2；
Q2：取丙烯酸树脂、PBMA粒子、乙酸乙酯按照1:0.3:1.2的重量份比例制得混合树脂A，在所述PET层2的下表面涂覆混合树脂A，经100℃环境下干燥4min，制得背涂层1；
Q3：取聚氨酯丙烯酸酯树脂A、引发剂A混合后涂覆在所述PET层2上，通过UV压印或高精密雕刻机雕刻成型的方式，制得第一棱镜层3，其中UV能量控制在100mj/cm2，双键转化率控制在60％；
Q4：取石蜡溶液，采用挤出、流延的方式涂覆在所述第一棱镜层3的表面，置于100℃条件下干燥，完全去除石蜡溶液中的溶剂并冷却至25℃，所述石蜡溶液固化后的高度和所述第一棱镜层3的顶角等高；
Q5：取聚氨酯丙烯酸酯树脂B、引发剂B混合后涂覆在所述石蜡溶液固化后的表面上，通过UV压印或高精密雕刻机雕刻成型的方式，制得第二棱镜层4，其中UV能量控制在100mj/cm2，双键转化率控制在60％，然后置于60℃的环境下烘烤，使位于所述第一棱镜层3与所述第二棱镜层4之间的石蜡溶液完全液化，并施加0.1MPa的气流，将液化的石蜡溶液顺着所述第一棱镜层的棱镜延伸方向完全排出，最终制得高亮度的棱镜贴合膜。
作为优选，所述石蜡溶液的分子中含有22个碳原子，固含量为90％，所述石蜡溶液中的溶剂为石油醚或甲苯。
作为优选，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂A的双键密度范围为3mmol/g，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂A与所述引发剂A的重量份比例为98:2。
作为优选，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂B的双键密度范围为4mmol/g，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂B与所述引发剂B的重量份比例为96:4。
实施例3
一种高亮度的棱镜贴合膜，从下往上依次包括背涂层1、PET层2、第一棱镜层3、第二棱镜层4，所述第一棱镜层3和所述第二棱镜层4上均阵列设置有棱镜，所述第一棱镜层3的棱镜的顶角插入所述第二棱镜层4的下表面，所述第一棱镜层3的棱镜纵向延伸方向与所述第二棱镜层4的棱镜纵向延伸方向呈90°夹角，所述第一棱镜层3的棱镜高度为32μm，所述第一棱镜层3的各棱镜顶点的高度差为1.3μm，所述第二棱镜层4的棱镜高度为32μm，所述第二棱镜层4的各棱镜等高设置，所述背涂层1的雾度为6％。
作为优选，所述第一棱镜层3的各棱镜的结构间距为80μm，所述第二棱镜层4的各棱镜的结构间距为35μm。
作为优选，所述第一棱镜层3的表面呈波浪形，所述第一棱镜层3的棱镜延伸方向与所述PET层2收卷方向的夹角为47°，所述第二棱镜层4的棱镜延伸方向与所述PET层2收卷方向的夹角为138°。
作为优选，所述第一棱镜层3的各棱镜的宽度为60μm，所述第一棱镜层3和所述第二棱镜层4的棱镜顶角均为90°。
作为优选，其制备步骤如下：
Q1：取PET，通过电晕装置进行表面电晕处理，电晕电压为0.3KV，制得PET层2；
Q2：取丙烯酸树脂、PBMA粒子、乙酸乙酯按照1:0.2:1.1的重量份比例制得混合树脂A，在所述PET层2的下表面涂覆混合树脂A，经85℃环境下干燥3min，制得背涂层1；
Q3：取聚氨酯丙烯酸酯树脂A、引发剂A混合后涂覆在所述PET层2上，通过UV压印或高精密雕刻机雕刻成型的方式，制得第一棱镜层3，其中UV能量控制在75mj/cm2，双键转化率控制在50％；
Q4：取石蜡溶液，采用挤出、流延的方式涂覆在所述第一棱镜层3的表面，置于90℃条件下干燥，完全去除石蜡溶液中的溶剂并冷却至25℃，所述石蜡溶液固化后的高度和所述第一棱镜层3的顶角等高；
Q5：取聚氨酯丙烯酸酯树脂B、引发剂B混合后涂覆在所述石蜡溶液固化后的表面上，通过UV压印或高精密雕刻机雕刻成型的方式，制得第二棱镜层4，其中UV能量控制在75mj/cm2，双键转化率控制在50％，然后置于60℃的环境下烘烤，使位于所述第一棱镜层3与所述第二棱镜层4之间的石蜡溶液完全液化，并施加0.08MPa的气流，将液化的石蜡溶液顺着所述第一棱镜层的棱镜延伸方向完全排出，最终制得高亮度的棱镜贴合膜。
作为优选，所述石蜡溶液的分子中含有21个碳原子，固含量为88％，所述石蜡溶液中的溶剂为石油醚或甲苯。
作为优选，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂A的双键密度范围为2.5mmol/g，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂A与所述引发剂A的重量份比例为98.2:1.8。
作为优选，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂B的双键密度范围为3.5mmol/g，所述聚氨酯丙烯酸酯树脂B与所述引发剂B的重量份比例为96.5:3.5。
实施例4
取上述各实施例得到的棱镜贴合膜，取现有的普通POP型号棱镜贴合膜作为对比例，进行厚度、辉度、透光率、附着力性能的测试，测试方法如下：
一、辉度测试：使用BM-7A辉度测试仪，取各实施例和对比例样品，制成A4尺寸，测试各实施例与对比例样片的四角与中心点的辉度，进行对比。
二、透光率测试：取各实施例和对比例样品，制成A4尺寸，将各样品依次放入透光率/雾度测试仪器中，在ISO标准下，分别进行透光率测试并记录数据。
三、剥离力测试：取各实施例和对比例样品，制成25mm×150mm样品条，使用电脑式拉力仪，把样品的两端分别夹到拉力仪的夹具上，点击开始测试，两个夹具朝反方向拉伸，测出拉力值，记录拉力值数据。
本发明各实施例得到的棱镜贴合膜和对比例性能参数参见表1：
表1
样品
辉度
透光率
剥离力
实施例1
120％
3.63％
75N
实施例2
115％
3.80％
75N
实施例3
118％
3.50％
74N
对比例
100％
3.28％
80N
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利的范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
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