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PMMA微球扩散粒子在光扩散膜中的应用

dropu 回答数2 浏览数810
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关于光扩散膜
近年来平板显示技术和产品迅速发展,平板显示行业和市场正在全球范围内快速增长。平板显示器广泛应用于电视机、电脑显示器、笔记本电脑、手机、数码相机、GPS导航仪等。背光模组作为FPD的重要组成部分,主要是由背光源、导光板、光学扩散膜、棱镜膜和反射膜组成,光学扩散膜位于导光板的上方,光线透过扩散膜后会发生许多折射、反射与散射现象,从而形成均匀面光源以达到光学扩散的效果。

随着显示器朝着功能化发展,对背光模组光学扩散膜的光学及物理性能要求日趋提高,主要集中在扩散均匀性和提高亮度上。传统的光扩散膜主要依靠扩散层中随机分散且不同尺寸的散射粒子对进入扩散涂层内的入射光线进行充分散射,从而形成均匀面光源,对扩散膜下背光模组原件的瑕疵、光斑进行遮盖;同时利用光学扩散膜本身具有一定的聚光能力,搭配一张或两张不同方向的棱镜膜,从而达到增加亮度的目的。由于高光源强度的LED灯的出现及轻薄化的趋势,具有高透光率和高遮盖率的扩散膜越来越受市场的欢迎。
把功能性扩散粒子粉体分散到成膜涂材中,可使涂层形成微米级的凹凸面,这些凹凸面可使入射光线发生折散,起到光扩散的作用,选用合适的扩散粒子对于制造雾浊小、亮度高、效果极好的光扩散薄膜至关重要。
关于PMMA微球扩散粒子
光扩散膜是液晶显示器(LCD)重要的组成部分,涂布型的光扩散膜通常以高分子微球为扩散粒子,聚甲基丙烯酸甲酯PMMA微球是在光扩散膜中应用最为广泛的微球扩散粒子之一。
PMMA微球,即聚甲基丙烯酸甲酯微球,由MMA(甲基丙烯酸甲酯)单体悬浮聚合而成的白色粉末颗粒。由于具有比表面积大、吸附性强、凝聚作用大以及表面反应能力强等特异性质,被广泛应用于化妆品,薄膜,涂料,油漆,层析法介质和光学材料等领域。
PMMA微球应用于光扩散膜的详细介绍
首先,如图所示,我们先由下图了解一下LCD显示模组示意图和光学原理:

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为了能对光线的处理达到较好的显示效果,LCD显示模组具有多层结构,构成比较复杂。光扩散膜对光源进行第一道处理,当光线透过以PET作为基材的光扩散层,会与折射率相异的介质中穿过,使得光发生许多折射、反射与散射的现象,可修正光线成均匀面光源以达到光学扩散的效果。
把PMMA微球扩散粒子分散到光扩散膜中,可使光扩散膜形成微米级的凹凸面,这些凹凸面可使入射光线发生折散,起到光扩散的作用。
光扩散膜示例图

光扩散膜生产工艺
光扩散膜主要生产工艺有两种,涂布型和螺杆挤出型。
涂布型光扩散膜主要是通过混合树脂和扩散粒子,并涂布于PET基材上,形成扩散层,该工艺对扩散粒子的耐溶胀要求高,因为树脂体系中含有大量溶剂;
螺杆挤出型,主要是在膜材挤出成型过程中加入扩散粒子,直接挤出成型,扩散粒子直接包覆于基材中,工艺流程相对简单,但对于扩散粒子的耐温和耐剪切要求高。
下面我们重点介绍一下涂布型光扩散膜生产工艺。
涂布型光扩散膜主要由三层结构组成,包括最下层的抗刮伤层、中间的透明PET基材层和最上层的扩散层。扩散膜的工作原理是,光线从最下方的抗刮伤层入射,再穿透高透明的PET基材,然后,被分散在扩散涂层中的PMMA微球扩散粒子所散射形成均匀的面光源。PMMA微球扩散粒子多数为球状,其功能类似于凸透镜,光线在经过这些粒子时被聚焦到一定的出射角度内,从而达到增强出射光亮度的功能。此外,扩散层中粒径大小不同的粒子也保证了光线不会从扩散膜中直射出去,从而起到了雾化的效果。
参考生产示意图。

影响光扩散膜亮度的因素
l PMMA微球扩散粒子添加比例:比例越高,雾度越高;
l PMMA微球扩散粒子平均粒径:粒径越小,雾度越高,粒径越大,亮度越高;
l PMMA微球扩散粒子粒径分布:分布越窄,亮度越高;
l PMMA微球扩散粒子折射率:与涂布树脂折射率越接近,亮度越高;
PMMA微球扩散粒子溶胀度对扩散膜的影响
由于由于光扩散膜所使用的树脂一般为油性树脂,里面含有大量溶剂,如苯乙烯,乙酸乙酯等,这些溶剂都会对PMMA微球扩散粒子有一定的溶胀。当PMMA微球对于某种溶剂的溶胀度过高时,会对光扩散膜的最终性能有明显影响。通常交联度越高的粒子,耐溶剂性越好,溶胀度越低,因此市面上研发出各种交联度的产品。测定扩散粒子对所使用溶剂的溶胀度非常有必要。
PMMA微球扩散粒子溶胀度测定方法:1- 溶剂与一定量扩散粒子分散混合,并倒入试管当中;2-一天后记录扩散粒子的沉积高度;3- 常温放置14天,测量扩散粒子沉积高度。两者高度区别越小,溶胀度越小,对应用更有利。
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