CN111278643A - 柔性盖板透镜膜 - Google Patents

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Abstract

本文讨论并且提供诸如柔性盖板透镜膜的柔性显示设备。柔性盖板透镜膜具有良好的强度、弹性、光学透明度、耐磨性和热稳定性。盖板透镜膜包括：硬涂层，具有从约5μm至40μm的厚度；冲击吸收层，具有从约20μm至110μm的厚度；和基板层，具有从约10μm至175μm的厚度，并且布置于硬涂层与冲击吸收层之间。通过结合硬涂层和抗冲击层，盖板透镜膜既是柔性的又是坚固的，而具有从6H至9H的硬度。

Description

柔性盖板透镜膜
背景
领域
本文所述的实施方式总体涉及柔性显示设备，更具体而言涉及柔性盖板透镜。
相关技术的说明
电子设备通常具有显示器，诸如液晶显示器和有机发光二极管显示器。这样的显示器可能易损坏并且对湿气、压力或颗粒污染敏感。一般而言，显示设备使用若干层光学设备以彩色化、偏振和遮挡(shutter)来自照射源的光。为了避免对下面的膜的损伤，坚硬的显示盖板透镜层安装在其他层上以避免对下面的层的损伤。包括坚硬显示盖板透镜可对电子设备增加不希望的重量。可省略盖板透镜以减小设备的尺寸和重量，但是省略盖板透镜可能使得显示器遭受刮擦的损伤。
现今，对于产品的新功能和开发新并且广泛的应用的增加的需求需要具有诸如柔性的新特性的更薄且更轻的透镜基板。广泛地说，对于这些新的柔性或可折叠显示器的盖板透镜需要三个主要的特征：(1)光学性能、(2)高硬度、和(3)柔性。良好的光学性能确保良好的光透明度而具有非常少的浑浊。高硬度有关于耐刮擦和磨损性。盖板透镜中的柔性用来具有足够高的临界应力，而当反复弯曲和折叠时避免因为断裂或分层(delamination)而导致的故障。
传统上，尽管透镜已卓越地解决了前两个特征(例如光学性能和硬度)，透镜在第三特征(例如柔性)仍表现不佳，这是由于透镜脆弱的性质。为了改善这一点，先前大量的努力深入研究增大玻璃故障的临界应变，主要是通过减小玻璃的厚度或材料的化学改性。然而，已发现以玻璃作为盖板透镜的材料不足以解决柔性所寻求的曲率半径。其他材料(例如各种金属)具有高硬度、非常良好的柔性，但就使光透过而言缺少所需的光学性能。或者，存在具有非常良好光学特性和柔性的材料，但是具有差的耐磨损和刮擦性，诸如基于聚合物的膜。
因此，需要一种具有良好的硬度、冲击耐久性、光学透明度、耐磨性、热的和化学的稳定性。
发明内容
本文所述的实施方式总体涉及柔性显示设备。在一个实施方式中，公开一种具有多层膜的盖板透镜膜。盖板透镜膜包括：硬涂层，具有从约5μm至约40μm的厚度；冲击吸收层，具有从约5μm至约150μm的厚度；和基板层，在硬涂层与冲击吸收层之间。基板层具有从约10μm至约175μm的厚度。
在另一实施方式中，公开一种盖板透镜膜。盖板透镜膜包括：第一硬涂层，具有从约5μm至约40μm的厚度；第一冲击吸收层，具有从约20μm至约110μm的厚度；和第一基板层，在第一硬涂层与第一冲击吸收层之间。第一基板层具有从约10μm至约175μm的厚度。盖板透镜膜还包括：第二硬涂层，具有从约5μm至约40μm的厚度；第二冲击吸收层，具有从约20μm至约110μm的厚度；和第二基板层，在第二硬涂层与第二冲击吸收层之间。第二基板层具有从约10μm至约175μm的厚度。
在另一实施方式中，公开一种显示设备。显示设备包括显示结构和盖板透镜膜。盖板透镜膜包括硬涂层、冲击吸收层和在硬涂层与冲击吸收层之间的基板层。硬涂层具有从约5μm至约40μm的厚度。冲击吸收层具有从约20μm至约110μm的厚度。基板层具有从约10μm至约175μm的厚度。
附图简要说明
为了能够详细理解本公开内容的以上叙述的特征的方式，可通过参考实施方式获得以上简要概述的本公开内容的更具体说明，在附图中图示实施方式中的一些。然而，应注意附图仅图示本公开内容的典型实施方式，而因此不应视为对范围的限制，因为本公开内容认可其他同等有效的实施方式。
图1示出根据本文所述的一个实施方式的显示显示设备的示意性横截面图。
图2示出根据本文所述的一个实施方式的盖板透镜膜的示意性横截面图。
图3示出根据本文所述的另一实施方式的盖板透镜膜的示意性横截面图。
为了促进理解，已尽可能使用相同的参考数字来代表图中共有的相同元件。应理解一个实施方式的元件和特征可有利地并入其他实施方式中而无需进一步说明。
具体实施方式
本文所述的实施方式总体涉及柔性显示设备，更具体而言涉及具有多层膜堆叠结构的柔性盖板透镜膜代替物。
图1示出根据本文所述的一个实施方式的显示显示设备100的示意性横截面图。显示设备100可使用等离子体增强化学气相沉积、化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积、物理气相沉积、光刻、蚀刻或其他这样合适的制造工艺来制造。合适的制造设备可从美国加利福尼亚州圣克拉拉的应用材料公司(Applied Materials,Inc.)购买。
显示设备100包括盖板透镜膜(cover lens film)102、膜层104、触摸面板106、显示结构108、基板110和屏蔽层112。在图1的实施方式中，膜层104在盖板透镜膜102与触摸面板106之间。在一个实施方式中，膜层104是多功能膜层，包括偏振膜。诸如偏振膜的膜层104用来减少由于反射金属的不想要的反射，反射金属在显示设备100内构成电极线或金属结构。膜层可包括由柔性透镜膜形成的四分之一波长延迟器或线性偏振器，而具有小于0.2mm的厚度。盖板透镜膜102可以光学透明胶(OCA)结合至膜层104和触摸面板106。在一个实施方式中，OCA为基于液体的黏合剂，用来将盖板透镜膜102结合至触摸面板106。在另一实施方式中，OCA为光学透明黏合带，以将盖板透镜膜102结合至触摸面板106。触摸面板106包括触摸传感器IC板114和触摸传感器116。在一个实施方式中，触摸传感器IC板114为柔性并且金属基的印刷电路板。
在图1的实施方式中，显示结构在触摸面板106与基板110之间。在一个实施方式中，显示结构108为有机发光二极管显示器。然而，在本文中也考虑其他合适的显示设备，诸如利用盖板透镜膜的发光二极管显示器或液晶显示器。显示结构108可包括薄膜封装、有机发射层、驱动IC板和薄膜晶体管。
在一个实施方式中，基板110由聚酰亚胺材料制成。然而，可利用任何柔性塑料基板。举例而言，基板可为或包括聚醚醚酮层、透明导电聚酯层、聚碳酸酯，或者是或包括聚芳醚酮的一种或多种聚合物。在图1的实施方式中，基板110邻接于屏蔽112。在一个实施方式中，基板110为聚对苯二甲酸酯。在某些范例中，屏蔽112是或含有铜箔。诸如粘合促进层的附加层可在诸如屏蔽112的任何附加层之前沉积而邻接于基板110。
图2示出根据本文所述的一个实施方式的盖板透镜膜202的示意性横截面图。盖板透镜膜202可为图1的盖板透镜膜102。盖板透镜膜202具有从6H至9H的铅笔硬度；在反复的循环期间弯曲到高至1mm内侧曲率半径或高至4mm外侧曲率半径的柔性；通过标准落球测试测量的抗冲击性，显示阻止从a>1m高度落下高达1kg钢球的能力；通过标准钢丝绒(steelwool)测试测量的耐刮擦性而负载高达1kg，并且能够经受大量循环，例如从约20个循环至约3000个循环；在85％至95％之间的总透明度；小于1％的雾度(haze)；B*<1的黄色指数；和高的断裂韧性。在图2的实施方式中，盖板透镜膜202包括抗冲击层204、基板层206和硬涂层208。
在图2的实施方式中，基板206在抗冲击层204与硬涂层208之间。在另一实施方式中，盖板透镜膜202包括多于三个的层。在某些范例中，抗冲击层204具有从约20μm至110μm的厚度。抗冲击层204包括具有小于100μm厚度的弹性体层(elastomer layer)。在一个实施方式中，弹性体层具有小于75μm的厚度。在一个实施方式中，弹性体层是狭缝模涂布的或铸造的。抗冲击层204具有约90％至约99.99％ASTM D1003的透明度、小于1％ASTM D10003的雾度、小于0.5％ASTM D1044的砂纸磨损和大于18N Bosch的Erichsen笔刮擦性。抗冲击层204包括选自以下项的一种或多种材料：醚氨基甲酸酯(ether urethane)、酯氨基甲酸酯(ester urethanes)、脂肪族氨基甲酸酯(aliphatic urethane)、脂肪族聚氨酯(aliphaticpolyurethane)、脂肪族聚酯氨酯(aliphatic polyester urethane)或上述项的任何结合。
在一个实施方式中，基板层206具有从约10μm至175μm的厚度。基板层206包括选自以下项的一种或多种材料：聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、三醋酸纤维素、聚碳酸酯、无色聚酰亚胺或上述项的任何结合。
在一个实施方式中，硬涂层208具有从约5μm至40μm的厚度。使用各种迈耶棒(Mayer rod)施加硬涂层208，在非主动对流(non-active convection)中在从约75℃至约85℃温度的范围内加热从约100秒至约140秒的时间段，并且以从约300mJ/cm2至约500mJ/cm2的功率设定用UV灯照射从约100秒至约140秒的时间段。硬涂层208是狭缝模涂布的或铸造的。硬涂层208具有从6H至9H的铅笔硬度、从约2mm至约3mm的弯曲内侧半径、从约18mm至约20mm的弯曲外侧半径、从约90％至约92％的透射率和约-20℃至约65℃的耐热性。硬涂层208包括选自以下项的一种或多种材料：辐射可固化丙烯酸酯、脂肪族氨基甲酸酯丙烯酸酯或上述项的结合。在一个实施方式中，使用紫外线辐射固化硬涂层208。在另一实施方式中，使用电子束处理固化硬涂层208。
应理解尽管对于盖板透镜膜202示出了三层结构，但是也考虑可存在额外的层。举例而言，盖板透镜膜202的三个层可重复一次或多次，以形成含有复数个层的层堆叠结构，其中盖板透镜膜202的层的总数量为3的倍数。在另一实施方式中，抗冲击层204在基板206与硬涂层208之间。在又一实施方式中，硬涂层208在基板206与抗冲击层204之间。应考虑可存在额外的层。举例而言，另一实施方式可包括第一硬涂层、冲击层、第二硬涂层和基板。在这样的实施方式中，抗冲击层在基板与第一硬涂层之间；并且基板在抗冲击层与第二硬涂层之间。也考虑以上四个层的其他定位(orientation)。举例而言，在另一实施方式中，第一硬抗冲击层在第一硬涂层与第二硬涂层之间。基板可邻接于第一硬涂层或第二硬涂层的任一个。另一范例包括硬涂层、第一抗冲击层、基板和第二抗冲击层。在这样的实施方式中，基板在第一抗冲击层与第二抗冲击层之间，并且硬涂层邻接于第一抗冲击层。
图3示出根据本文所述的另一实施方式的盖板透镜膜302的示意性横截面图。盖板透镜膜302可为图1的盖板透镜膜102。盖板透镜膜302包括硬涂层308、基板306和抗冲击层304的重复堆叠结构。在图3的实施方式中，存在重复层的两个堆叠结构：第一硬涂层308a、第一基板层306a、第一抗冲击层304a、第二硬涂层308b、第二基板层306b和第二抗冲击层304b。硬涂层308a、308b，基板层306a、306b，和抗冲击层304a、304b大体上类似于图2的硬涂层208、基板208和抗冲击层204。在图3的实施方式中，基板层306a在硬涂层308a与抗冲击层304a之间。在图3的实施方式中，基板层306b在硬涂层308b与抗冲击层304b之间。在一个实施方式中，抗冲击层304a邻接于硬涂层308a。在另一实施方式中，抗冲击层304a邻接于抗冲击层304b。在另一实施方式中，盖板透镜膜包括额外的层，诸如粘合层。
本文所述的盖板透镜膜可在任何显示设备中使用。柔性盖板透镜膜具有良好的强度、弹性、光学透明度、耐磨性和热稳定性。通过结合硬涂层和抗冲击层，盖板透镜膜既是柔性的又是坚固的，而具有从6H至9H的硬度。
尽管前述内容针对本公开内容的实施方式，在不脱离本公开内容的基本范围的情况下，可设计其他和进一步的实施方式，并且本公开内容的范围通过所附的权利要求书确定。

Claims (15)

1.一种盖板透镜膜，包含：
硬涂层，其中所述硬涂层具有从约5μm至约40μm的厚度；
冲击吸收层，其中所述冲击吸收层具有从约20μm至约110μm的厚度；和
基板层，在所述硬涂层与所述冲击吸收层之间，其中所述基板层具有从约10μm至约175μm的厚度。
2.如权利要求1所述的盖板透镜膜，其中所述硬涂层具有从6H至9H的硬度。
3.如权利要求1所述的盖板透镜膜，其中所述基板层是选自由以下项构成的群组的材料：聚对苯二甲酸乙二酯、三醋酸纤维素、聚碳酸酯、无色聚酰亚胺和上述项的任何结合。
4.如权利要求1所述的盖板透镜膜，其中所述硬涂层是选自由以下项构成的群组的材料：辐射可固化丙烯酸酯和脂肪族氨基甲酸酯丙烯酸酯。
5.如权利要求1所述的盖板透镜膜，其中所述冲击吸收层是选自由以下项构成的群组的材料：醚氨基甲酸酯、酯氨基甲酸酯、脂肪族氨基甲酸酯、脂肪族聚氨酯、脂肪族聚酯氨酯和上述项的任何结合。
6.一种盖板透镜膜，包含：
第一硬涂层，其中所述第一硬涂层具有从约5μm至约40μm的厚度；
第一冲击吸收层，其中所述第一冲击吸收层具有从约20μm至约110μm的厚度；
第一基板层，在所述第一硬涂层与所述第一冲击吸收层之间，其中所述第一基板层具有从约10μm至约175μm的厚度；
第二硬涂层，其中所述第二硬涂层具有从约5μm至约40μm的厚度；
第二冲击吸收层，其中所述第二冲击吸收层具有从约20μm至约110μm的厚度；和
第二基板层，在所述第二硬涂层与所述第二冲击吸收层之间，其中所述第二基板层具有从约10μm至约175μm的厚度。
7.如权利要求6所述的盖板透镜膜，其中所述第一硬涂层具有从6H至9H的硬度。
8.如权利要求6所述的盖板透镜膜，其中所述第二硬涂层具有从6H至9H的硬度。
9.如权利要求6所述的盖板透镜膜，其中所述第一基板层是选自由以下项构成的群组的材料：聚对苯二甲酸乙二酯、三醋酸纤维素、聚碳酸酯、无色聚酰亚胺和上述项的任何结合。
10.如权利要求6所述的盖板透镜膜，其中所述第一硬涂层为选自由以下项构成的群组的材料：辐射可固化丙烯酸酯和脂肪族氨基甲酸酯丙烯酸酯。
11.如权利要求6所述的盖板透镜膜，其中所述第一冲击吸收层是选自由以下项构成的群组的材料：醚氨基甲酸酯、酯氨基甲酸酯、脂肪族氨基甲酸酯、脂肪族聚氨酯、脂肪族聚酯氨酯和上述项的任何结合。
12.如权利要求6所述的盖板透镜膜，其中所述第二硬涂层为选自由以下项构成的群组的材料：辐射可固化丙烯酸酯和脂肪族氨基甲酸酯丙烯酸酯。
13.如权利要求6所述的盖板透镜膜，其中所述第二冲击吸收层为选自由以下项构成的群组的材料：醚氨基甲酸酯、酯氨基甲酸酯、脂肪族氨基甲酸酯、脂肪族聚氨酯、脂肪族聚酯氨酯和上述项的任何结合。
14.一种显示设备，包含：
显示结构；和
盖板透镜膜，包含：
硬涂层，其中所述硬涂层具有从约5μm至约40μm的厚度；
冲击吸收层，其中所述冲击吸收层具有从约20μm至约110μm的厚度；和
基板层，在所述硬涂层与所述冲击吸收层之间，其中所述基板层具有从约10μm至约175μm的厚度。
15.如权利要求14所述的显示设备，其中所述显示结构包含OLED显示器或LCD显示器。
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