一种宽视角、高墨色一致性的光学胶膜及一种显示屏的制作方法

本发明涉及一种光学胶膜，尤其涉及一种兼具led直接封装和提高直显led显示屏颜色均匀性的光学胶膜及其制备方法。

背景技术：

1、2020年《mini led商用显示屏通用技术规范》团体标准发布，将显示像素间距p0.3-1.5mm定义为mini led显示模块，户内mini led显示技术得到快速发展。随着led显示芯片的发展，小间距的mini led显示模块可以具有类像素级的彩色发光效果，将成为led显示屏的主流产品。

2、小间距的mini led显示屏主要采用cob倒装方式，先在pcb基板上固定led灯珠，然后灯珠表面需要经过半透明扩散胶层进行封装固定，但一般采用点胶工艺，因灯珠间距逐渐减小，封装的对位技术要求极其严格。同时因为使用环氧的硬质固化胶层，在led芯片出现损坏需要更换时，将单颗led表面的硬质环氧涂层去除需要经过激光烧蚀清洗等多到工序，返工时工艺难度极大。

3、mini led显示屏在组装成大屏使用时，均需要进行拼接，不同批次小片led封装存在差异性会导致拼接处色差等。为了改善拼接后外观颜色不一致问题，常用的方法为将封装层再进行一次喷墨，但喷墨工艺同样会存在均一性问题。

4、最新发展起来的使用光学胶膜对裸晶led进行贴膜封装方案，在颜色层的实现上，往往通过基材表面涂黑的方案进行实现，但往往膜材存在批次内及批次间透光率及颜色不一致，色差管控困难，进而带来客户贴合灯板后出现墨色不一致的现象。也有在颜色层部分，使用黑色压敏胶的方案来实现，但在贴合灯板后黑色压敏胶会被led灯珠穿刺，当贴合后led上方黑色层厚度不均匀时，就会出现不同灯板之间墨色不一致的问题，该种方式对膜片贴合工艺的要求极高，较难具有良好稳定的量产性。

5、cn202121328005.9公开了一种led显示模组，其特征在于，包括驱动ic、pcb板、支架、led芯片、封装层和黑色半透明胶层，所述黑色半透明胶层设置于所述pcb板及封装层表。但是黑色半透明层仅填充led间隙的底部，表层未经过封装，且没有光扩散效果，led麻点和可视角效果较差。

6、cn202010668892.8公开了一种led显示模组和led显示屏，包含封装层，黑色油墨层，黑色油墨层覆盖在封装层上。黑色油墨层制备时容易出现厚度不均匀的现象，从而带来不同灯板拼接后的颜色不一致问题。

7、cn201721616277.2公开了一种双层胶led显示屏，包括电路板和贴装在所述电路板表面的led发光芯片，其特征在于，还包括覆盖在所述电路板表面的黑色胶层，所述led发光芯片间隙填充有所述黑色胶层，且led发光芯片的上表面与黑色胶层平齐，形成平整的表面。但是黑色层表面未进行微结构设计，暗态下无明确的仿眩光效果，影响外观墨色一致性。且led封装时无光扩散粒子，对led的视角优化未进行说明。

8、因此，需要开发一种透光率和颜色稳定性好的光学膜，贴合灯板后满足黑色层不变形，具有稳定的颜色l、a、b值，外观颜色一致性佳是急需解决的行业痛点。同时需要针对led进行扩散层和ag层结构优化和雾度设计，来实现良好的可视角效果。

技术实现思路

1、为了解决光学膜材贴合灯板颜色不均匀的问题，本发明提供一种光学胶膜及其制备方法及一种显示屏。该光学胶膜透光率及颜色一致性好，置于灯板上，解决了不同视角下观察灯板暗态下的颜色不均匀的问题。

2、本发明首先提供一种光学胶膜，所述光学胶膜包括一扩散封装层、基材层和表面微结构层，扩散封装层为第一光学面，透光率为10％-90％，厚度为20-500μm，所述扩散封装层的涂层配方包括环氧改性丙烯酸树脂、低温固化剂、高温固化剂、光扩散粒子和溶剂，基材层为第二光学面，透光率为10％-60％，表面微结构层为第三光学面，具有凸起或者凹陷的微结构，粗糙度ra为1.2-3.0。

3、进一步的，所述扩散封装层为白色扩散封装层，透光率优选为20％-80％，进一步优选为30％-70％，再优选为40％-60％，或者35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％，可以对led灯珠实现良好的光扩散效果。

4、进一步的，所述扩散层厚度优选为50-300μm，进一步优选为75-250μm，再优选为100-200μm，或者为80μm、100μm、120μm、150μm、180μm、200μm、220μm。目前常规mini led芯片的高度在40-150μm，胶层厚度需要能够实现对灯珠高度的有效填充。

5、进一步的，所述扩散封装层的涂层配方包括环氧改性丙烯酸树脂、低温固化剂、高温固化剂、光扩散粒子和溶剂，环氧改性丙烯酸树脂：低温固化剂：高温固化剂：光扩散粒子：溶剂的重量份数比为75-95:0.05-0.5：0.05-0.5:0.05-5:5-15。

6、进一步的，所述低温固化剂使用异氰酸酯类型，可选用hdi三聚体、tdi三聚体、hdi缩二脲、ipdi。固化剂在胶水体系(白色扩散层配方)中的重量份为0.05-0.5，或者为0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45，控制合适的添加比例可以获得良好的胶层流动性，以使得胶层能够对灯珠实现有效的填充。胶层为软质的粘性层，蠕变大，具有段差填充性。可以直接以膜材贴合使用，解决了液态胶水还要涂布和烘干的过程。

7、进一步的，所述高温固化剂使用酸酐类型，可选用邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐甘油酯，固化剂在白色扩散层配方的胶水体系中的重量份为0.05-0.5，或者为0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45，可以在高温下获得后固化，提升胶层的交联密度。

8、进一步的，所述光扩散粒子为无机粒子、有机粒子或者两者的组合。无机粒子可选用纳米二氧化钛(tio2)、纳米二氧化硅(sio2)、纳米氧化铝(al2o3)材质中的一种。有机粒子可选用聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚甲基丙烯酸丁酯(pbma)、尼龙12(pa12)、聚氨酯(pu)、有机硅、聚苯乙烯(ps)材质中的一种。

9、进一步的，所述光扩散粒子在白色扩散封装层配方体系中的重量份为0.05-5，或者为0.1、0.2、0.3、0.5、1、1.5、2、2.5、3.、3.5、4、4.5。

10、进一步的，所述溶剂是乙酸乙酯、甲苯、乙酸丁酯、甲基异丁基酮、环己酮、丁酮。所述溶剂的重量份数是5-15，或者为6、8、10、12。

11、所述环氧改性丙烯酸树脂的tg点为-5℃到-40℃，具有良好的粘弹性和低应力特性。

12、进一步的，所述扩散层采用双段固化方式固化，在第一段固化之后，白色扩散层形成带有粘性易变形的可流动层。带有粘性使白色扩散层能用于与灯板贴合、封装灯板。易变形利于白色扩散层与灯板贴合后需返工时将白色扩散层从灯板表面剥离开。

13、所述扩散层固化方式为双段固化，采用低温和高温两个阶段的固化形式。低温段固化为膜材卷材生产时进行，固化后胶层流动性较好，利于和led灯珠贴合。高温段为贴合灯板后进行后固化操作，提升胶层交联密度，增强胶层的耐湿热性能，提升对led的长期保护效果。

14、进一步的，所述基材层为黑色基材层，其作为第二光学面同时具有黑色遮光效果。

15、进一步的，所述黑色基材层的透光率为20％-50％，颜色l值为20-50，l值需要尽量低可以增加目视黑度，a值为-1到﹢2，b值为-3到﹢1。

16、进一步的，所述黑色基材层为基材在拉伸、挤出、流延时生产的黑色基材，基材主体材质选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚碳酸酯(pc)、三醋酸纤维素(tac)、环烯烃聚合物(cop)、或聚酰亚胺(pi)中的一种。

17、进一步的，为了保证基材颜色一致性，对于黑色基材的透光率需要满足±1的波动公差。

18、进一步的，所述黑色基材层厚度为25～188μm，可以为25μm、50μm、75μm、100μm、125μm、188μm。

19、进一步的，所述表面微结构层，为非规整的微结构设计方式，具有良好的光扩散效果。通过模具加工得到微结构母辊，该种设计方式较粒子涂布的雾面具有更好的表面形貌一致性和稳定性。

20、进一步的，微结构可以为凸起的微结构，也可以为凹微结构。通过粗糙的表面微结构可以减少环境光引起屏幕表面的眩光，增加屏幕对比度。

21、进一步的，表面微结构需要设计足够高的粗糙度，以粗糙度ra为0.9-2.0为佳，或者为0.9、1.2、1.5、2.0，较高的粗糙度可以有效降低不同角度下的光泽度。

22、进一步的，表面微结构的光泽度以60度角下<7，或者5，或者3，85度角下<12较佳，或者10，或者8。

23、进一步的，所述表面微结构，雾度为70-90％，或者为70％、80％、90％。

24、进一步的，所述微结构层通过uv压印进行微复制的形式实现，结构层通常选用丙烯酸树脂经过uv固化形成，胶水折射率n选自较低的折射1.40-1.50之间。较低的折射率能够降低表面反射率，进而降低整体膜片的l值。

25、所述表面微结构层作为第三光学面具有抗刮伤、防眩光和提升表面黑色外观一致性的效果。

26、本发明提供的光学胶膜可改善现有小间距led显示屏封装不易返工，拼接后墨色不均匀的问题。发明人发现，当黑色层和扩散层均使用软质胶层方案时，贴合led后会出现穿刺现象导致led芯片上方黑色层变形，黑色层厚度分布不均匀，进而对底层led的遮蔽性存在差异。往往会导致不同灯板之间拼接后出现类似“马赛克”现象的墨色不一致问题。可以通过将黑色层改为硬质的体黑色基材来解决这个问题。

27、本发明提供的白色扩散层采用双段固化方式，同时具有封装性能和可返工性能。

28、本发明提供的白色扩散层高透光率，高雾度，具有高的可视角性能。

29、本发明提供的光学胶膜将扩散层和黑色层集成一体化，实现了led封装和屏幕颜色一致性两种功能。

30、现有led灯板的常规封装为环氧硬质涂层封装，不易返工，本发明采用具有可返工的扩散层解决不易返工性。而且，本发明将黑色层与封装扩散层复合为一体，实现一次成型，减少组装工序。

31、本发明同时提供一种光学胶膜的制备方法，其特征在于，选用体黑色pet作为黑色透光层，在黑色透光层上方涂布微结构制备微结构层，在黑色基材层下方再涂布、或者贴合白色扩散封装层。

32、进一步的，所述光学胶膜的制备方法包括以下步骤：

33、1)准备表面微结构模具，通过在抛光的金属辊上通过微珠喷砂、钻石刀具雕刻和激光刻蚀等方法精密加工而得到。

34、2)利用微结构模具，通过uv压印微复制形式，以黑色pet为基材制备出含有微结构的黑色基材半成品。该黑色基材层作为支撑层，同时黑层基材层也作为黑色透光层使用。

35、3)使用具有第一放卷(一放)涂布，第二放卷(二放)复合贴膜的生产设备，在一放放置离型膜，利用狭缝涂布方式，在离型膜上制备出白色扩散封装层。在二放放置第一步的黑色基材半成品，在复合贴膜工位将黑色基材半成品与白色扩散封装层进行在线复合贴合，就可得到光学胶膜成品。

36、该光学胶膜成品的结构如图4所示。

37、应当注意，本发明黑色透光层的制备方法，可以根据不同的设备和配方进行选择，可以采用流延、单向拉伸及双向拉伸方法进行，本发明不做优选。

38、本发明提供一种光学胶膜，如图3所示方案，封装胶水包括环氧改性的丙烯酸树脂75-95％、光扩散粒子0.05-5％、低温固化剂0.05-0.5％、高温固化剂0.05-0.5％、和溶剂5-15％。所述黑色层为体黑色基材层，黑色基材层透光率为20-50％，颜色l值为20-50，a值为-1到﹢2，b值为-3到﹢1，所述基材层材质选自pet、pmma、cop、tac、pi或pc中的一种。白色扩散封装层的厚度为50-300μm，透光率为20-80％；体黑色基材层的厚度为25-188μm。所述表面微结构层粗糙度为ra 0.9-2.0，表面光泽度60度下<7、85度下<10，微结构层雾度为70-90％，微结构层的胶水折射率为1.40-1.50。

39、本发明同时提供一种显示屏，其具有所述的光学胶膜。

40、本发明同时提供所述光学胶膜在显示屏中的应用，可视角>150°，表面光泽度均匀性<2，对灯板色差遮盖度△e≤0.5。

41、与现有技术相比，本发明提供的光学胶膜，可以实现使用膜片对微型led的直接贴合封装，无需使用液态封装胶水进行填充封装，大大提升了操作工艺的便利性；封装的扩散层雾度高，封装后可视角大，视角色偏小。同时封装后具有良好的可撕除性能，具有极佳的返工效果。尤其效果显著的是，黑色层使用体黑色基材方案，在胶层对led进行填充封装后，上层的黑色层直接与表面微结构层相连接，且不存在变形问题，具有优异的黑色均匀性的优势。