一种光学胶膜及其制备方法及一种显示屏与流程

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p0.3-1.5m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、cn202010705707.8公开了一种led显示单元、led显示屏及其制作方法，该led显示单元包括电路背板、多个led芯片和黑胶层，所述黑胶层覆盖多个所述led芯片并与所述第一表面连接，所述黑胶层的边缘设有微结构。通过边缘微结构的设计来消除拼接缝的偏色，提升墨色一致性。但该方法在针对局部加工微结构，加工的稳定性和可操作性极为困难。

5、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。

6、cn201811420166.3公开一种具有多层结构的热熔光学胶膜，由三层结构组成，其中，外部两层为改性聚烯烃薄膜，内层为改性乙烯-醋酸乙烯酯共聚物薄膜。该方案热熔光学胶膜初粘性低，在贴合时需要进行加温贴合，对加工工艺要求较高，且胶膜经过交联固化后不具有撕膜重工性能。

7、因此，需要开发一种实现led易封装、具有良好画面遮蔽、小块灯板自身及拼接后颜色均匀性高，实现封装灯珠芯片和遮盖黑化一体的集成化、易贴合封装及易返工的光学胶膜，是急需解决的行业难题。

技术实现思路

1、为了解决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。该光学胶膜匀光性好，置于灯板上，解决了灯板颜色不均匀的问题，包括该光学胶膜的显示屏的出光颜色均匀。

2、本发明首先提供一种光学胶膜，所述光学胶膜包括白色扩散封装层31、黑色透光层32、基材层33，以及表面微结构层34，黑色透光层位于白色扩散封装层和基材层之间，其中白色扩散封装层为第一光学面，黑色透光层位于扩散层的上方，作为第二光学面，基材层位于黑色透光层上方，基材层上方为表面微结构层，所述白色扩散封装层透光率为20％-80％，厚度为50-300μm，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。

3、进一步的，所述白色扩散封装层的透光率优选为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，所述白色扩散层厚度优选为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，可选自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，可选自邻苯二甲酸酐、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，所述溶剂为乙酸乙酯、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，所述黑色透光层包括热固化的改性丙烯酸树脂、固化剂、纳米黑色颗粒、溶剂。

15、进一步的，所述黑色透光层中改性丙烯酸树脂、固化剂、纳米黑色颗粒、溶剂的重量份比例为70-90:0.5-2:0.05-5:5-15。

16、进一步的，所述纳米黑色颗粒为无机黑色颗粒、有机黑色颗粒或者两者的组合。无机黑色颗粒可选用纳米色素炭黑、碳纳米管、石墨烯、铁黑、铜铬黑中的一种或者多种。有机黑色颗粒可以选用颜料黑31、有机红、有机黄、有机蓝的组合搭配。

17、进一步的，所述纳米黑色颗粒在黑色透光层的胶水体系中的重量份为约0.05-5，或者0.1-4，或者0.2-2。

18、进一步的，所述固化剂使用异氰酸酯类型，可选自hdi三聚体、tdi三聚体、hdi缩二脲、ipdi中的一种。

19、进一步的，所述固化剂在黑色透光层的胶水体系中的重量份为约0.01-0.2。

20、进一步的，所述溶剂为乙酸乙酯、甲苯、乙酸丁酯、甲基异丁基酮、环己酮、丁酮的一种或者2种组合。所述溶剂在黑色透光层的胶水体系中的重量份数是5-15。

21、进一步的，所述黑色层制备方式可以为丝网印刷方式、网纹涂布方式、狭缝涂布方式、刮刀涂布方式中的一种。

22、进一步的，使用狭缝涂布方式时，在基膜上涂布黑色胶层，经过烘箱将溶剂进行烘干后即可得到黑色涂层，再进行离型膜贴合即可得到黑色透光层。使用狭缝涂布方式，厚度一致性较好。

23、进一步的，黑色层的固化方式为热固化或者uv固化方式。

24、进一步的，所述黑色透光层的透光率为10％-60％，颜色l值为20-60，a值为-1到﹢1，b值为-2到﹢1，可以实现在led屏幕熄灯时黑化的效果，并可以提升显示屏拼接后的外观颜色的均一性。

25、进一步的，所述黑色透光层的厚度为1-100μm。进一步的，所示黑色透光层为软质胶层涂布时，厚度优选为5-50μm。

26、进一步的，所述基材层为透明聚合物，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)、聚酰亚胺(pi)中的一种。进一步的，所述基体层(即基材层)厚度为25～300μm，可以为25μm、50μm、75μm、100μm、125μm、188μm、250μm、300μm。所述光学胶膜的整体透光率约5％-30％，整体表现为半透明的黑色。

27、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一致性和稳定性。

28、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。

29、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 1.2-3.0(或者1.5、2.0、2.5)为佳，较高的粗糙度可以有效降低不同角度下的光泽度。

30、进一步的表面微结构的光泽度以60度角下<7(或者6、5、4)，85度角下<12(或者10、9、7)较佳。

31、进一步的，所述表面微结构层为无粒子涂层，雾度为40-80％(或者50％、60％、70％)。

32、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固化构成，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。

33、本发明提供的光学胶膜改善了现有小间距led显示屏封装工艺复杂，不易返工，拼接后不同灯板颜色不均匀问题。

34、本发明提供的白色扩散层和黑色透光层为一体化贴合。

35、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

36、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。

37、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。

38、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。

39、本发明提供一种光学胶膜，胶膜包括白色扩散封装层、黑色透光层(简称黑色层)和基材层；白色扩散封装层由封装胶水形成；封装胶水包括环氧改性的丙烯酸树脂、低温固化剂、高温固化剂、和光扩散粒子；所述黑色透光层由黑色胶水形成；黑色胶水包括热固化的改性丙烯酸树脂、固化剂、和纳米黑色颗粒。

40、进一步的，封装胶水包括环氧改性的丙烯酸树脂、低温固化剂、高温固化剂、光扩散粒子、和溶剂；黑色胶水包括热固化的改性丙烯酸树脂、固化剂、纳米黑色颗粒、和溶剂。

41、进一步的，对于图3所示方案，封装胶水包括环氧改性的丙烯酸树脂重量份为75-95、光扩散粒子重量份为0.05-5、低温固化剂重量份为0.05-0.5、高温固化剂重量份为0.05-0.5、和溶剂重量份为5-15；所述黑色胶水包括热固化的改性丙烯酸树脂重量份为70-90、固化剂重量份为0.5-2、纳米黑色颗粒重量份为0.05-5，溶剂重量份为5-15。白色扩散封装层的厚度为50-300μm，透光率为20-80％；透明基材层的厚度为25-300μm；黑色透光层的厚度为1-100μm，透光率为10-60％。

42、进一步的，封装胶水包括环氧改性的丙烯酸树脂重量份为80-95、光扩散粒子重量份为0.1-2、低温固化剂重量份为0.1-0.4、高温固化剂重量份为0.1-0.4、和溶剂重量份为7-13；所述黑色胶水包括热固化的改性丙烯酸树脂重量份为75-90、固化剂重量份为0.5-1.5、纳米黑色颗粒重量份为0.1-4，溶剂重量份为7-13。白色扩散封装层的厚度为75-250μm，透光率为30-70％；透明基材层的厚度为50-250μm；黑色透光层的厚度为5-75μm，透光率为15-55％。

43、进一步的，封装胶水包括环氧改性的丙烯酸树脂重量份为87-92、光扩散粒子重量份为0.2-1、低温固化剂重量份为0.2-0.3、高温固化剂重量份为0.2-0.3、和溶剂重量份为8-12；所述黑色胶水包括热固化的改性丙烯酸树脂重量份为80-90、固化剂重量份为0.5-1、纳米黑色颗粒重量份为0.2-2，溶剂重量份为8-12。白色扩散封装层的厚度为100-200μm，透光率为40-60％；透明基材层的厚度为100-188μm；黑色透光层的厚度为3-5μm，透光率为25-50％。

44、本发明提供一种光学胶膜的制备方法，在基材上方涂布微结构制备微结构层，在基材的下表面通过湿法涂布制程，可以采用丝网印刷方式，或采用狭缝涂布方式实现，或采用刮刀涂布方式制备出一层黑色透光层。在黑色透光层下方，再涂布、或者贴合白色扩散封装层。

45、本发明提供一种光学胶膜的制备方法，所述光学胶膜的制备方法包括以下步骤：

46、1)将基材层作为支撑层，在基材层的下表面印刷黑色透光层，进行收卷，即可得到仅有基材层和黑层透光层的半成品；

47、2)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透光层半成品，在复合贴膜工位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。该光学胶膜成品的结构如图3所示。

48、进一步的，所述光学胶膜的制备方法包括以下步骤：

49、1)将基材层作为支撑层，在基材层的下表面使用狭缝涂布方式涂布黑色透光层，同时胶层表面贴合离型膜，得到含有基材层和黑层透光层的半成品；

50、2)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透光层半成品，将黑色层表面的离型膜撕除后，在复合贴膜工位将黑色透明层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。该光学胶膜成品的结构如图3所示。

51、进一步的，包括：(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；(2)利用微结构模具，通过uv压印微复制形式，制备出含有微结构的基材半成品，以基材半成品为支撑层进行涂布处理。

52、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涂布配方进行选择，本发明不做优选。

53、本发明同时提供一种显示屏，其具有所述的光学胶膜。

54、本发明同时提供所述光学胶膜在显示屏中的应用。

55、与现有技术相比，本发明提供的光学胶膜，即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；同时封装后具有良好的可撕除性能，具有极佳的返工效果。同时设计具有黑色半透层，对微型led灯板具有良好的遮盖效果，提升灯板的颜色均匀性和对比度。