CN105572970A - 增亮阻隔膜及具有该增亮阻隔膜的量子点膜、背光模组 - Google Patents

增亮阻隔膜及具有该增亮阻隔膜的量子点膜、背光模组 Download PDF

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CN105572970A CN201610032611.3A CN201610032611A CN105572970A CN 105572970 A CN105572970 A CN 105572970A CN 201610032611 A CN201610032611 A CN 201610032611A CN 105572970 A CN105572970 A CN 105572970A
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Abstract

本发明提供一种增亮阻隔膜及具有该增亮阻隔膜的量子点膜、背光模组，增亮阻隔膜包括基材层，依次层设在基材层顶面上的无机镀层、聚合物层，以及设置在基材层底面的增亮层，增亮层呈连续式三角棱柱结构分布。本发明所述的增亮阻隔膜层结构简单，增亮效果好，其应用到背光模组中，背光模组中可无需棱镜膜聚光增亮。

Description

增亮阻隔膜及具有该增亮阻隔膜的量子点膜、背光模组
技术领域
本发明涉及导电膜技术领域，尤其涉及一种增亮阻隔膜及具有该增亮阻隔膜的量子点膜、背光模组。
背景技术
请参阅图1，所示为用于液晶显示器背后的一种较常见的侧光式LED背光源，包括导光板1，依次层设在导光板1上的第一扩散膜2、量子点膜3、棱镜膜4与第二扩散膜5，以及设置在导光板1一侧的LED光源6。第一扩散膜2与第二扩散膜5可对透过的光线做散射处理，让光分布更加均匀，量子点膜3用于提供量子点，可以在LED发出的光的激发下发光。量子点发出的光与LED发出的光经混合可以形成白光，增强液晶显示器的显示效果。量子点膜3包括量子点层301及设置在量子点层301两侧的阻隔膜层302，量子点层301为含有量子点的聚合物层，量子点需对氧气和水密封，通过阻隔膜层302以阻隔氧气与水。目前常用的阻隔膜结构如图2所示，包括基材层201，设置在基材层201表面的SiNx层202或SiOy层202，以及设置在SiNx层202或SiOy层202上的聚合物层203，基材层201底面进一步包括一背涂层204。上述阻隔膜中采用SiNx层时，阻隔效果佳，然光线透过率低，色偏严重；上述阻隔膜中采用SiOy层时，透過率高，低色偏，然密著差。此外，由于量子点膜3的聚光性不佳，经过量子点膜3后需经过棱镜膜4聚光增亮，使得侧光式LED背光源层结构相对较复杂，且棱镜膜4的增光效果不理想。
发明内容
鉴于以上所述，本发明研发一种透过率高、低色偏、阻隔效果佳的增亮阻隔膜。
一种增亮阻隔膜，具有基材层，依次层设在基材层顶面上的无机镀层、聚合物层，以及设置在基材层底面的增亮层，所述无机镀层采用SiNx层、SiOy层交互堆叠的复合式无机层，x取值1至4/3之间，y取值1.8至2之间，增亮层呈连续式三角棱柱结构分布。
进一步地，所述SiNx层的厚度在3nm至40nm之间，SiOy层厚度在20nm至120nm之间。
进一步地，所述SiNx层厚度介于5nm-20nm，SiOy层厚度介于30nm-90nm。
进一步地，所述无机层总厚度介于5-200nm之间。
进一步地，所述聚合物层采用掺杂无机粒子的有机涂层。
进一步地，所述无机粒子选用氧化硅、氧化钛、氧化铝颗粒、氧化锆颗粒、氧化锑颗粒或氧化锌颗粒粒子。
进一步地，所述基材层顶面上形成有N层无机镀层与聚合物层组成的复合层，N≤5层，更佳地为N≤3层。
进一步地，所述基材层与无机层之间形成有一平滑涂层，平滑涂层表面粗糙度小于7nm。
进一步地，所述三角棱柱底面宽度介于12-60um之间，优选为23-55nm之间，顶角介于60-120度之间，优选为80-100度之间。
此外，本发明有必要提供一种具有所述增亮阻隔膜的量子点膜。
一种量子点膜，包括量子点层以及设置在量子点层两侧的阻隔膜，量子点层两侧阻隔膜至少一侧选用所述的增亮阻隔膜。
再有，本发明有必要提供一种具有所述增亮阻隔膜的侧光式LED背光源。
一种侧光式LED背光源，包括导光板，依次层设在导光板上的第一扩散膜、量子点膜与第二扩散膜，以及设置在导光板一侧的LED光源，所述量子点膜包括量子点层以及设置在量子点层两侧的阻隔膜，量子点层两侧阻隔膜至少一侧选用所述的增亮阻隔膜。
本发明的有益效果，增亮阻隔膜增亮阻隔膜的基材层一表面上的无机层采用SiNx层、SiOy层交互堆叠的复合式无机层，通过在基材另一表面设置增亮层，增亮层采用连续式三角棱柱结构分布，可起到聚光效果，提高了亮度。
附图说明
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，描述中的附图仅仅是对应于本发明的具体实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，在需要的时候还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有侧光式LED背光源的结构示意图；
图2为现有阻隔膜的层结构示意图；
图3为本发明提供的一种的侧光式LED背光源的结构示意图；
图4为图3所示的侧光式LED背光源的量子点膜的层结构示意图；
图5为本发明提供另一种量子点膜的层结构示意图；
图6为本发明提供第三种量子点膜的层结构示意图；
图7为本发明量子点膜的增亮层的三角棱柱结构截面图；
图8为本发明提供具有所述增亮阻隔膜的另一种的侧光式LED背光源的结构示意图；
图9为本发明提供具有所述增亮阻隔膜的第三种的侧光式LED背光源的结构示意图。
具体实施方式
为了详细阐述本发明为达成预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
请参阅图3，一种侧光式LED背光源，包括导光板10，依次层设在导光板10上的第一扩散膜20、量子点膜30、棱镜膜40、与第二扩散膜50，以及设置在导光板10一侧的LED光源60。LED光源60发出光线经过第一扩散膜20后，均匀进入量子点膜30，量子点膜30提供量子点，在LED发出的光的激发下发光，并且连同LED的光线进入棱镜膜40、棱镜膜40聚光增亮后进入第二扩散膜50，第二扩散膜50对透过的光线做散射处理，让光射出分布更加均匀。
量子点膜30包括量子点层31以及设置在量子点层31两侧的阻隔膜，其中一侧选用普通阻隔膜32，另一侧制作增亮阻隔膜33，量子点膜30的普通阻隔膜31的一侧邻接第一扩散膜20，量子点膜30的增亮阻隔膜33的一侧邻接棱镜膜40。
请参阅图4，增亮阻隔膜33的第一较佳实施例，包括基材层331、依次形成在基材层331一表面上的无机镀层332、聚合物层333，以及形成在基材层331另一表面的增亮层334。基材层331材质选用PET、PEN、PC、COP或COC任一种或几种的组合，优选PET基材层。基材层331厚度12-260um之间。
无机镀层332采用SiNx层、SiOy层交互堆叠的复合式无机层，x取值1至4/3之间，y取值1.8至2之间。无机层总厚度需介于5-200nm之间，优选10-150nm。SiNx层通过以溅镀或蒸镀方式形成在基材层331表面，N与Si的比例需控制在x＝1–4/3之间，才能达到Si与N的完整键结状态。SiNx层厚度在3nm-40nm之间，较佳地选择在3nm-20nm之间，最佳为5nm-20nm之间。SiOy层通过溅射法、真空蒸镀法、离子镀法或等离子体CVD法制作在SiNx层12表面，O与Si比例需控制在y＝1.8-2之间，若y低于1.8则会造成折射率偏高，影响整体光学设计。SiOy层厚度20nm-120nm间,较佳地选择在30nm-120nm之间，最佳为在30nm-90nm之间。
聚合物层333为有机涂层或掺杂无机粒子的有机层。有机层材料为：丙烯酸酯类树脂、有机硅氧烷树脂、丙烯酸酯改性聚氨酯、丙烯酸酯改性有机硅树脂或环氧树脂。无机粒子主要为氧化硅、氧化钛粒子。聚合物层333厚度为0.3um-10um之间，较佳地选择在0.5um-5um间。
增亮层334呈连续式三角棱柱型结构分布，请参阅图7，每一三角棱柱底面宽度L介于12-60um之间，优选为23-55nm之间，三角棱柱顶锥角α介于60-120度间，优选为80-100度之间，通过限定底层宽度以及夹角α，可得到最佳的增亮效果。增亮层334折射率需大于1.5，优选为1.53以上。增亮层334采用的材质为：丙烯酸酯类树脂、有机硅氧烷树脂、丙烯酸酯改性聚氨酯、丙烯酸酯改性有机硅树脂或环氧树脂。通过设置增亮层334，增亮层334采用连续式三角棱柱结构分布，可起到聚光效果，提高了亮度。
对阻隔膜33的各个性能指标进行检测，具体选用的实施例可参下表一。
表一
SiNx厚度 SiOy厚度 总厚度 △T 反射△Eab 耐弯折 RA密著 WVTR
nm nm nm ％ g/m2-day
实施例1 2 50 52 1.23 2.63 O 4B 0.100
实施例2 3 20 23 -0.11 0.30 O 5B 0.167
实施例3 3 30 33 0.15 0.29 O 5B 0.111
实施例4 3 90 93 2.47 5.21 O 5B 0.037
实施例5 3 180 183 1.06 2.48 X 5B 0.019
实施例6 5 40 45 0.12 0.50 O 5B 0.050
实施例7 5 70 75 1.74 4.04 O 5B 0.029
实施例8 5 120 125 2.44 6.88 O 5B 0.017
实施例9 10 70 80 1.205 4.40 O 5B 0.014
实施例10 20 70 90 0.145 6.77 O 5B 0.007
实施例11 40 90 130 0.7 7.45 O 5B 0.003
实施例12 60 90 150 0 9.86 O 5B 0.002
实施例13 80 90 170 0.82 11.70 △ 5B 0.001
具体选用的比较例可参下表二，表三。
表二
表三
SiOy厚度 △T 反射△Eab 耐弯折 RA密著 WVTR
％ g/m2-day
比较例13 10 0.08 0.18 O 1B 0.500
比较例14 20 0.33 0.70 O 2B 0.250
比较例15 40 1.14 2.44 O 3B 0.125
比较例16 60 2 4.23 O 3B 0.083
比较例17 80 2.49 5.20 O 3B 0.063
比较例18 100 2.44 5.76 O 3B 0.050
比较例19 120 2.02 6.08 O 3B 0.042
比较例20 140 1.53 5.10 O 3B 0.036
比较例21 160 1.21 2.97 △ 3B 0.031
比较例22 180 1.09 2.72 X 3B 0.028
比较例23 200 1.08 5.39 X 3B 0.025
表一，表二，表三中的符号说明，△T：镀膜前后透过率差异。(镀膜后-镀膜前)，负值表透过率下降，正值表透过率上升。
反射△Eab：镀膜前后色偏值。 ΔEab = ( L 1 - L 0 ) 2 + ( a 1 - a 0 ) 2 + ( b 1 - b 0 ) 2 色差值约低则色差越轻微，当色差值>8时，则有明显色差现象。量测基材反射Lab值：L0，a0，b0；量测度膜后反射Lab值：L1，a1，b1。
耐弯折：经弯折试验后，检视外观是否出现裂痕。将片材裁成长20cm宽10cm之大小，荷重500g，于卷径10mm的圆柱棒上绕曲一次，然后以三波段灯源观察膜面是否出先裂痕，无裂痕则判定为O，轻微裂痕△，严重裂痕X。
RA密著性：将片材置入温度85℃湿度85％的恒温恒湿设备中，放置1000小时后取出，以百格刀于表面上画出100格1mmx1mm的小格，贴上3M公司生产型号为610的测试胶带，撕除胶带后检视镀层或涂层是否出现脱落。完全未脱落则为5B；脱落5％：4B；脱落5-15％：3B；脱落15-35％:2B；脱落35-65％:1B；脱落大于65％:0B。
WVTR(阻水率)：以MOCON公司生产之测试设备，测试温度38℃湿度100％条件下，片材的阻水能力，数值越低则阻水效果越佳。
对表二中比较例中进行对比，比较例2与比较例1对比：SiNx镀层可有效改善阻隔效果，但因SiNx为高折射率材料，亦会造成透过率下降。
比较例2-12对比：SiNx镀层越厚时，阻隔效果越佳。当SiNx厚度超过10nm时，其透过率下降超过1％，影响产品整体透过率。当SiNx厚度超过20nm时，反射观测时，则出现严重的色差。
比较例10：当SiNx厚度达到160nm时，耐弯折效果便差，会出现轻微裂痕。
比较例11-12：当SiNx厚度达到180nm以上时，经耐弯折测试后出现明显裂痕。
对表三中比较例进行对比，
比较例13：SiOy相对PET基材而言唯一低折射率材料，当厚度达到10nm时，除透过率、色差皆可达到要求，亦可达到部分阻隔效果，但经过RA密著后，与基材间附著力出现问题。
比较13-20：随SiOy厚度增加，除阻隔效果更佳外，也可部分改善RA密著的效果，但最佳状态只能达到3B的水平，仍有镀层脱落的问题。
比较例21：当SiOy厚度为160nm时，与SiNx镀层相似，出现弯折测试后轻微龟裂的现象。
比较例22-23：当SiOy厚度达到180nm时，片材经耐弯折测试后出现明显裂痕。
对表一中实施例与表二、表三中的比较例进行对比，
实施例1与比较例15，16相比：于SiOy层下方多镀上SiNx层时，可将RA密著改善至4B的效果。
实施例2：当底层SiNx层厚度达到3nm以上时，可有效改善RA密著的效果，达到5B。
实施例2-5对比：SiOy厚度低于20nm时，会造成透过率些微下降，低于原基材之透过率。
实施例9-13可看出：当SiNx厚度达到60nm以上时，色差会超过8％，可观察到明显的色偏现象。因此SiNx厚度以40nm以下为佳。
实施例5，13可看出：当总镀膜厚度达到170nm时，一样出现不耐弯折的问题，因此总镀膜厚度需控制在170nm之下。
对增亮阻隔膜33进行透过率测试，由于制作结构后无法有效量测透过率，改以辉度表示量测结果。辉度：使用Topcon公司型号SR3设备,并配合使用辉度为3400nits的背光源(自行制备的标准光源)来进行测试。辉度越高表示增亮效果越佳。
实施例14：无连续式三角棱柱增亮结构的情况下，其辉度约在3441nits左右，与标准背光源3400nits差异不大，增亮效果不明显。
实施例15-16：增亮结构顶角角度为60-120度时，辉度有明显的提升，尤以角度90度时效果最佳。
实施例18-19：增亮结构宽度为12um及60um时，辉度与宽度50um时对比，仅些微下降但仍有非常明显的增亮效果。
实施例20-21：辉度增亮效果已接近无结构的状态，增亮效果不明显。
请参阅图5，本发明中增亮阻隔膜33的第二较佳实施例，相较于实施例一，在基材层331与无机镀层332之间进一步涂布一平滑涂层335，平滑涂层335用于改善PET表面细小缺陷，使表面更为平滑达到更佳之阻隔效果，其材质为：丙烯酸酯类树脂、有机硅氧烷树脂、丙烯酸酯改性聚氨酯、丙烯酸酯改性有机硅树脂或环氧树脂，表面粗糙度为7nm以下。
请参阅图6，本发明中增亮阻隔膜33的第三较佳实施例，相较于实施例一，在聚合物层333上进一步层叠无机镀层332，在无机镀层332上接着形成聚合物层333，即无机镀层332与聚合物层333成组继续交替层叠。可视为形成在基材层331上的无机镀层332与聚合物层333为第1组复合层，进而层叠第2组…至第N组复合层；N≤5层。通过设置多组复合层，可提高阻隔效果，但同时也会降低生产效率，因此复合层以5层以下为佳，更加地为3层以下。
所述增亮阻隔膜可制作多种量子点膜结构。如图8所示的侧光式LED背光源中的量子点膜包括量子点层31以及设置在量子点层31两侧的阻隔膜，两侧的阻隔膜均为增亮阻隔膜33。具备该量子点膜的侧光式LED背光源，其棱镜膜40可以省略。
如图9所示的侧光式LED背光源中的量子点膜，包括量子点层31以及设置在量子点层31两侧的阻隔膜，其中一侧选用普通阻隔膜32，另一侧制作增亮阻隔膜33，量子点膜30的普通阻隔膜31的一侧邻接第二扩散膜50，量子点膜30的增亮阻隔膜33的一侧邻接第一扩散膜20。
综上，本发明增亮阻隔膜通过在基材一表面设置增亮层，增亮层采用连续式半圆球状分布，可起到聚光效果，提高了亮度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种增亮阻隔膜(33)，具有基材层(331)，其特征在于：增亮阻隔膜(33)包括依次层设在基材层(331)顶面上的无机镀层(332)、聚合物层(333)，以及设置在基材层(331)底面的增亮层(334)，所述无机镀层(332)采用SiNx层、SiOy层交互堆叠的复合式无机层，x取值1至4/3之间，y取值1.8至2之间，增亮层(334)呈连续式三角棱柱结构分布。
2.根据权利要求1所述的增亮阻隔膜(33)，其特征在于：所述SiNx层的厚度在3nm至40nm之间，SiOy层厚度在20nm至120nm之间。
3.根据权利要求1所述的增亮阻隔膜(33)，其特征在于：所述SiNx层厚度介于5nm-20nm，SiOy层厚度介于30nm-90nm。
4.根据权利要求2所述的增亮阻隔膜(33)，其特征在于：所述无机层(332)总厚度介于5-200nm之间。
5.根据权利要求1所述的增亮阻隔膜(33)，其特征在于：所述聚合物层(333)采用掺杂无机粒子的有机涂层。
6.根据权利要求5所述的增亮阻隔膜(33)，其特征在于：所述无机粒子选用氧化硅、氧化钛、氧化铝颗粒、氧化锆颗粒、氧化锑颗粒或氧化锌颗粒粒子。
7.根据权利要求1所述的增亮阻隔膜(33)，其特征在于：所述基材层(331)顶面上形成有N层无机镀层(332)与聚合物层(333)组成的复合层，N≤5层，更佳地为N≤3层。
8.根据权利要求1或7所述的增亮阻隔膜(33)，其特征在于：所述基材层(331)与无机层(332)之间形成有一平滑涂层(335)，平滑涂层(335)表面粗糙度小于7nm。
9.根据权利要求1所述的增亮阻隔膜(33)，其特征在于：所述三角棱柱底面宽度介于12-60um之间，优选为23-55nm之间，顶角介于60-120度之间，优选为80-100度之间。
10.根据权利要求1所述的增亮阻隔膜(33)，其特征在于：所述增亮层(334)折射率大于1.5，优选为1.53以上。
11.一种量子点膜(30)，包括量子点层(31)以及设置在量子点层(31)两侧的阻隔膜，其特征在于：量子点层(31)两侧阻隔膜至少一侧选用权利要求1至10任一项所述的增亮阻隔膜(33)。
12.一种侧光式LED背光源，包括导光板(10)，依次层设在导光板(10)上的第一扩散膜(20)、量子点膜(30)与第二扩散膜(40)，以及设置在导光板(10)一侧的LED光源(50)，所述量子点膜(30)包括量子点层(31)以及设置在量子点层(31)两侧的阻隔膜，其特征在于：量子点层(31)两侧的阻隔膜至少一侧选用权利要求1至10任一项所述的增亮阻隔膜(33)。
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