CN111607120A - 一种防蓝光柔性盖板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防蓝光柔性盖板，依次包括防蓝光硬化层、基材和油墨层，所述防蓝光硬化层厚度为1μm‑20μm，基材厚度为12‑100μm，油墨层厚度为10‑40μm。本发明采用以PUA树脂为主要材料的硬化涂层成功实现了同时具备防蓝光效果、超高硬度和耐弯折性，耐弯折次数可达20万次以上，同时盖板更薄，更符合工业产品需要和大众审美要求；两道制程均采用卷对卷实现，极大提高了产能，降低了成本，具有广阔的市场前景。

Description

一种防蓝光柔性盖板及其制备方法
技术领域
本发明涉及柔性显示屏技术领域，尤其涉及一种防蓝光柔性盖板及其制备方法。
背景技术
随着包括手机、电脑、液晶电视等终端市场的增长,以及新型应用市场如穿戴式产品、智能家居等的迅猛发展；我们将迎来未来智能手机形态和交互的全新变革期，比如可折叠手机的上市；这其中柔性盖板成为其中最关键的部分，相应的柔性聚合物成了折叠屏手机基板和盖板的主要材料。现有的折叠屏手机表面覆盖的并不是玻璃，而是一层塑料聚合物。因为目前可折叠显示屏的弯曲性超过了玻璃的技术要求，玻璃面板无法实现折叠屏的技术要求，所以现有的折叠屏手机表层采用的是塑料聚合物，主要的优势在于弯曲性、灵活度、可变性更高，能够满足折叠屏的要求。不过众所周知的是塑料聚合物的强度并没有玻璃高，没有玻璃坚固、耐用，并且随着时间的推移，塑料经过来回的翻折会起皱，影响观感，所以需要在塑料薄膜上硬化，现在普遍采用的是在透明聚酰亚胺膜(即CPI)上进行一层硬化处理。
蓝光是一种高能可见光，其波长介于380～495nm之间，主要有以下三大危害：1)蓝光具有高能量，能够穿透晶状体直达视网膜，引起色素上皮细胞的萎缩甚至死亡，导致视力下降；2)蓝光波长短，聚焦点会落在视网膜中心靠前一点的位置，因此想要看清需要眼球处于紧张状态，容易引起视觉疲劳；3)蓝光会抑制褪黑色素的分泌，人体内褪黑色素偏低会影响人的睡眠。日常生活中人们接触到的蓝光主要来自各种人造光源，但长时间接触到的有害蓝光主要来源于智能手机、笔记本电脑等设备的液晶屏幕。为减少蓝光对人体尤其是对眼睛的伤害，需要对显示屏发出的蓝光进行阻挡处理。
目前市场上可折叠显示屏大多没有经过防蓝光处理，例如CN110358125A公布的“一种高硬度高耐磨低收缩的透明聚酰亚胺硬化膜”，即采用透明聚酰亚胺(CPI)添加防指纹涂层的树脂实现折叠盖板的作用。透明聚酰亚胺可以阻隔380nm以下波长，具备阻隔紫外线的作用，但由于没做防蓝光处理，可能会对消费者的眼睛有一定伤害。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种防蓝光柔性盖板及其制备方法，所述防蓝光柔性盖板可有效阻挡显示屏发出的蓝光，减少对人体尤其是对眼睛的伤害。
为达到以上目的，本发明技术方案如下：
一种防蓝光柔性盖板，依次包括防蓝光硬化层、基材和油墨层，所述防蓝光硬化层厚度为1μm-20μm，基材厚度为12-100μm，油墨层厚度为10-40μm。防蓝光硬化层厚度太薄铅笔硬度测试不达标，厚度太厚会造成柔性盖板翘曲严重或者卷曲，而且容易引起龟裂，无法达到弯折20万次要求。
前述防蓝光柔性盖板，所述防蓝光硬化层对380nm-480nm蓝光阻隔率＞30％(防蓝光指数)，可见光透过率＞90％；所述防蓝光硬化层的硬度≥4H，水接触角≥105°，优选的水接触角≥110°。
前述防蓝光柔性盖板，所述基材耐弯折≥20万次，杨氏模量≥8GPa。
前述防蓝光柔性盖板，按重量份计，所述防蓝光硬化层由聚氨酯丙烯酸酯树脂(PUA)100份、蓝光吸收剂0.01-2份、无机二氧化硅(SiO2)0-30份、光引发剂0.1-1份和全氟聚醚防指纹油0-0.1份混合制成。添加蓝光吸收剂达到阻隔蓝光的作用；添加无机二氧化硅实现有机和无机杂化，以提高硬度和耐磨性；添加全氟聚醚防指纹油来提高硬化层水接触角，实现防污效果；添加光引发剂以使用UV固化。
前述防蓝光柔性盖板，所述基材为透明聚酰亚胺膜(CPI)或芳纶膜。
前述防蓝光柔性盖板，按重量份计，所述油墨层由主体树脂95份和无机填料5份混合制成，所述主体树脂由聚酯、聚丙烯酸酯、聚氨酯中的一种或几种组成，所述无机填料为颜料、炭黑、钛白粉中的一种。油墨层中无机填料用于遮光，炭黑覆盖力强，遮光效果好。
前述防蓝光柔性盖板，所述防蓝光硬化层的厚度3-8μm，基材厚度为50-80μm，油墨层厚度为15-25μm。
前述任一项防蓝光柔性盖板的制备方法，包括以下步骤：
(1)在基材一侧涂布制备防蓝光硬化层：将聚氨酯丙烯酸酯树脂100份、蓝光吸收剂0.01-2份、无机二氧化硅0-30份、光引发剂0.1-1份和全氟聚醚防指纹油0-0.1份混合均匀，通过喷涂、狭缝或凹版辊涂布方式涂布到基材一侧，干燥，UV固化，制得防蓝光硬化层；
(2)在基材另一侧印刷制备油墨层：将主体树脂和无机填料混合均匀，通过印刷方式覆盖于基材另一侧的边框，制得油墨层，即得所述防蓝光柔性盖板。油墨层起遮光作用，其位置在盖板边缘一周。制备柔性盖板两个步骤的制程均采用卷对卷工艺(一卷材料涂布完成后收卷成一个膜卷)，以改进一片一片丝印印刷的低效率涂布和印刷方式，提升生产效率，提高产能。
前述防蓝光柔性盖板的制备方法，步骤(1)中，涂布速度20m/min，干燥阶梯温度设置为：50-60-80-90-70℃,烘箱长度24m；UV强度＝300mW/cm2，UV固化能量≥300mJ/cm2，先干燥烘干溶剂，然后进行UV照射固化；步骤(2)中，所述印刷方式为丝印印刷。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的防蓝光柔性盖板，可以有效阻挡显示屏发出的蓝光，减少对人体尤其是对眼睛的伤害。本发明采用透明聚酰亚胺基材(CPI)和以聚氨酯丙烯酸酯(PUA)树脂为主要材料的硬化涂层，具有超高硬度和耐弯折性，耐弯折次数可达20万次以上，可用于折叠显示屏，同时盖板厚度更薄，更符合工业产品需要和大众审美要求。本发明防蓝光柔性盖板材料结构简单，其中防蓝光硬化层集合了防蓝光、提供硬化层和防指纹功能，避免因涂覆多个功能层导致制备过程繁复以及盖板厚而耐弯折性能达不到要求的问题，盖板薄并简化了制备过程，两道制程均采用卷对卷实现，极大提高了产能，降低了成本，具有广阔的市场应用前景。
附图说明
图1为本发明防蓝光柔性盖板结构示意图；
图2为本发明实施例1-5添加不同量蓝光吸收剂所制得防蓝光柔性盖板产品的吸收谱图。
附图中标号为：1-防蓝光硬化层；2-基材；3-油墨层；a、b、c、d、e分别对应实施例1-5中不同蓝光吸收剂添加量的防蓝光柔性盖板产品。
具体实施方式
本发明实施例中使用的蓝光吸收剂、光引发剂和防指纹油市售可得。
本发明实施例1：如图1所示，一种防蓝光柔性盖板，依次包括防蓝光硬化层、基材和油墨层，其中防蓝光硬化层厚度1μm-20μm，基材透明聚酰亚胺膜厚度50μm，油墨层厚度25μm；按重量份计，防蓝光硬化层由聚氨酯丙烯酸酯树脂100份，蓝光吸收剂0.01份，无机二氧化硅5份，光引发剂0.5份和全氟聚醚防指纹油0.05份混合制成；油墨层由聚丙烯酸酯95份和炭黑5份混合制成。
如上述防蓝光柔性盖板的制备方法，包括如下步骤：
(1)在基材一侧涂布制备防蓝光硬化层：将聚氨酯丙烯酸酯树脂100份，蓝光吸收剂0.01份，无机二氧化硅5份，光引发剂0.5份和全氟聚醚防指纹油0.05份混合均匀，通过喷涂方式涂布到基材透明聚酰亚胺膜一侧，涂布速度20m/min，干燥阶梯温度设置为：
50-60-80-90-70℃，烘箱长度24m；UV强度＝300mW/cm2，UV固化能量≥300mJ/cm2，制得防蓝光硬化层；本实施例分别制备1μm、5μm、20μm三种厚度的防蓝光硬化层；
(2)在基材另一侧印刷制备油墨层：将聚丙烯酸酯95份和炭黑5份混合均匀，通过丝印印刷方式覆盖于基材透明聚酰亚胺膜另一侧的边框，制得油墨层，即得所述防蓝光柔性盖板。
实施例2：如图1所示，一种防蓝光柔性盖板，依次包括防蓝光硬化层、基材和油墨层，其中防蓝光硬化层厚度1μm-20μm，基材芳纶膜厚度100μm，油墨层厚度10μm；按重量份计，防蓝光硬化层由聚氨酯丙烯酸酯树脂100份，蓝光吸收剂0.05份，无机二氧化硅5份，光引发剂0.5份和全氟聚醚防指纹油0.05份混合制成；油墨层由聚酯95份和炭黑5份混合制成。
防蓝光柔性盖板的制备方法同实施例1；分别制备1μm、5μm、20μm三种厚度的防蓝光硬化层。
实施例3：如图1所示，一种防蓝光柔性盖板，依次包括防蓝光硬化层、基材和油墨层，其中防蓝光硬化层厚度1μm-20μm，基材透明聚酰亚胺膜厚度80μm，油墨层厚度15μm；按重量份计，防蓝光硬化层由聚氨酯丙烯酸酯树脂100份，蓝光吸收剂0.1份，无机二氧化硅5份，光引发剂0.5份和全氟聚醚防指纹油0.05份混合制成；油墨层由聚丙烯酸酯50份、聚酯45份和钛白粉5份混合制成。
防蓝光柔性盖板的制备方法同实施例1；分别制备1μm、5μm、20μm三种厚度的防蓝光硬化层。
实施例4：如图1所示，一种防蓝光柔性盖板，依次包括防蓝光硬化层、基材和油墨层，其中防蓝光硬化层厚度1μm-20μm，基材透明聚酰亚胺膜厚度12μm，油墨层厚度40μm；按重量份计，防蓝光硬化层由聚氨酯丙烯酸酯树脂100份，蓝光吸收剂0.5份，无机二氧化硅15份，光引发剂0.5份和全氟聚醚防指纹油0.05份混合制成；油墨层由聚氨酯60份、聚酯35份和颜料5份混合制成。
防蓝光柔性盖板的制备方法同实施例1；分别制备1μm、5μm、20μm三种厚度的防蓝光硬化层。
实施例5：如图1所示，一种防蓝光柔性盖板，依次包括防蓝光硬化层、基材和油墨层，其中防蓝光硬化层厚度1μm-20μm，基材芳纶膜厚度70μm，油墨层厚度10μm；按重量份计，防蓝光硬化层由聚氨酯丙烯酸酯树脂100份，蓝光吸收剂2份，无机二氧化硅30份，光引发剂0.5份和全氟聚醚防指纹油0.05份混合制成；油墨层由聚氨酯95份和颜料5份混合制成。
防蓝光柔性盖板的制备方法同实施例1；分别制备1μm、5μm、20μm三种厚度的防蓝光硬化层。
以上实施例1-5添加不同量蓝光吸收剂所制得产品的吸收波长如图2所示，图中AU值越高，蓝光吸收剂对蓝光的吸收越多，蓝光阻隔率越高。
实施例6：如图1所示，一种防蓝光柔性盖板，依次包括防蓝光硬化层、基材和油墨层，其中防蓝光硬化层厚度1μm-20μm，基材透明聚酰亚胺膜厚度60μm，油墨层厚度20μm；按重量份计，防蓝光硬化层由聚氨酯丙烯酸酯树脂100份，蓝光吸收剂1份、光引发剂0.5份和全氟聚醚防指纹油0.05份混合制成；油墨层由聚氨酯95份和钛白粉5份混合制成。
防蓝光柔性盖板的制备方法同实施例1；分别制备3μm、8μm和10μm三种厚度的防蓝光硬化层。
为了保证本发明科学合理并且有效，发明人还进行了对比试验，制备了以下比较用柔性盖板，与上述实施例1-6产品的主要性能指标对比，得到如表1结果。
比较例1：一种柔性盖板，依次包括硬化层、基材和油墨层，其中硬化层厚度1μm-20μm，基材透明聚酰亚胺膜厚度60μm，油墨层厚度20μm；按重量份计，硬化层由聚氨酯丙烯酸酯树脂100份，光引发剂0.5份和全氟聚醚防指纹油0.05份混合制成；油墨层由聚氨酯95份和炭黑5份混合制成。
柔性盖板的制备方法同实施例1；分别制备1μm、5μm、20μm三种厚度的硬化层。
比较例2：一种防蓝光柔性盖板，依次包括防蓝光硬化层、基材和油墨层，其中防蓝光硬化层厚度1μm-20μm，基材透明聚酰亚胺膜厚度60μm，油墨层厚度20μm；按重量份计，防蓝光硬化层由聚氨酯丙烯酸酯树脂100份，蓝光吸收剂5份，无机二氧化硅50份，光引发剂0.5份和全氟聚醚防指纹油0.05份混合制成；油墨层由聚氨酯95份和炭黑5份混合制成。
防蓝光柔性盖板的制备方法同实施例1；分别制备1μm、5μm、20μm三种厚度的防蓝光硬化层。
表1实施例和对比例产品的主要性能指标
Figure BDA0002490125240000051
由上表可以看出：当防蓝光硬化层太薄(1μm)，硬度不能满足要求，太厚(20μm)则弯折很容易出现裂纹(NG)；蓝光吸收剂添加量太少达不到阻隔蓝光的目的，添加太多会导致弯折出现问题，另外，也会因成本太高而影响量产成本；无机SiO2添加量太少(5份)，硬度同样满足不了要求，添加过多(30份)则弯折出现裂纹(NG)。综上，防蓝光硬化层厚度在3μm-8μm之间；以重量份计，防蓝光硬化层由聚氨酯丙烯酸酯树脂100份、蓝光吸收剂0.5份、无机二氧化硅15份和光引发剂0.5份、全氟聚醚防指纹油0.05份混合制成时，防蓝光柔性盖板的综合性能比较优异。
实施例7：一种防蓝光柔性盖板的制备方法，包括如下步骤：
(1)在基材一侧涂布制备防蓝光硬化层：将聚氨酯丙烯酸酯树脂100份，防蓝光吸收剂0.01份，无机二氧化硅5份，光引发剂0.1份和全氟聚醚防指纹油0份混合均匀，通过狭缝涂布方式涂布到基材透明聚酰亚胺膜一侧，涂布速度20m/min，干燥阶梯温度设置为：
50-60-80-90-70℃，烘箱长度24m；UV强度＝300mW/cm2，UV固化能量≥300mJ/cm2，制得防蓝光硬化层；
(2)在基材另一侧印刷制备油墨层：将聚丙烯酸酯95份和炭黑5份混合均匀，通过印刷方式覆盖于基材透明聚酰亚胺膜另一侧的边框，制得油墨层，即得所述防蓝光柔性盖板。
实施例8：一种防蓝光柔性盖板的制备方法，包括如下步骤：
(1)在基材一侧涂布制备防蓝光硬化层：将聚氨酯丙烯酸酯树脂100份，蓝光吸收剂2份，无机二氧化硅30份，光引发剂1份和全氟聚醚防指纹油0.1份混合均匀，通过凹版辊涂布方式涂布到基材芳纶膜一侧，干燥，UV固化，制得防蓝光硬化层；
(2)在基材另一侧印刷制备油墨层：将主体树脂(如聚酯、聚丙烯酸酯、聚氨酯)和无机填料(如颜料、炭黑、钛白粉)混合均匀，通过印刷方式覆盖于基材芳纶膜另一侧的边框，制得油墨层，即得所述防蓝光柔性盖板。
本发明中涉及到的测试方法如下：
铅笔硬度：使用表面性测定仪(新东科学株式会社制的14FW)和铅笔硬度测定用铅笔(三菱铅笔株式会社制的三菱UNI)，基于JISK5600-5-4中规定的方法，测定了铅笔硬度。测定荷重设为750g，测定的速度设为30mm/min，测定距离设为5mm。测定进行5次，将合格数超过4/5的铅笔的硬度作为评价结果。
耐磨性：采用#0000钢丝绒，用1kg的力，速度40cycle/min，测试行程40mm，循环测试2500圈，在钢丝绒摩擦的区域观察有无划伤。
水接触角：将测定液3μL滴加在涂布膜上，使用自动接触角计(协和界面科学株式会社制的DM-501)测定滴加5秒后的水接触角。角度的计算应用θ/2法。
弯折测试：样品被安装在具有两个折叠台的U-tape动态折叠装置中(北京玛尔斯精密设备有限公司)，该折叠台从180度(即，样品未弯曲)旋转到0度(即，现在样品被折叠)，并以约6次循环/分钟的测试速率进行100,000次循环。由两个处于闭合状态(0度)的刚性板之间的间隙来确定3mm的弯曲半径。未使用芯轴引导曲率(即，使用自由弯曲形式)。折叠在室温下进行。
杨氏模量：采用DHR-2流变仪在常温25℃，1Hz条件下通过拉伸法测试得到。
达因值：通过德国Arcotest达因笔划一条长度约5cm左右的线条，5s内不收缩即为对应达因值。
翘曲：使用直尺测试A4样品四个角的高度，取最高值。

Claims (10)

1.一种防蓝光柔性盖板，其特征在于：依次包括防蓝光硬化层、基材和油墨层，所述防蓝光硬化层厚度为1μm-20μm，基材厚度为12-100μm，油墨层厚度为10-40μm。
2.根据权利要求1所述防蓝光柔性盖板，其特征在于：所述防蓝光硬化层对380nm-480nm蓝光阻隔率＞30％，可见光透过率＞90％；所述防蓝光硬化层的硬度≥4H，水接触角≥105°。
3.根据权利要求2所述防蓝光柔性盖板，其特征在于：所述防蓝光硬化层水接触角≥110°。
4.根据权利要求1所述防蓝光柔性盖板，其特征在于：所述基材耐弯折≥20万次，杨氏模量≥8GPa。
5.根据权利要求1-3任一项所述防蓝光柔性盖板，其特征在于：按重量份计，所述防蓝光硬化层由聚氨酯丙烯酸酯树脂100份、蓝光吸收剂0.01-2份、无机二氧化硅0-30份、光引发剂0.1-1份和全氟聚醚防指纹油0-0.1份混合制成。
6.根据权利要求1或4所述防蓝光柔性盖板，其特征在于：所述基材为透明聚酰亚胺膜或芳纶膜。
7.根据权利要求1所述防蓝光柔性盖板，其特征在于：按重量份计，所述油墨层由主体树脂95份和无机填料5份混合制成，所述主体树脂由聚酯、聚丙烯酸酯、聚氨酯中的一种或几种组成，所述无机填料为颜料、炭黑、钛白粉中的一种。
8.根据权利要求1所述防蓝光柔性盖板，其特征在于：所述防蓝光硬化层的厚度3-8μm，基材厚度为50-80μm，油墨层厚度为15-25μm。
9.如权利要求1-8任一项所述防蓝光柔性盖板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在基材一侧涂布制备防蓝光硬化层：将聚氨酯丙烯酸酯树脂100份、蓝光吸收剂0.01-2份、无机二氧化硅0-30份、光引发剂0.1-1份和全氟聚醚防指纹油0-0.1份混合均匀，通过喷涂、狭缝或凹版辊涂布方式涂布到基材一侧，干燥，UV固化，制得防蓝光硬化层；
(2)在基材另一侧印刷制备油墨层：将主体树脂和无机填料混合均匀，通过印刷方式覆盖于基材另一侧的边框，制得油墨层，即得所述防蓝光柔性盖板。
10.根据权利要求9所述防蓝光柔性盖板的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，涂布速度20m/min，干燥阶梯温度设置为：50-60-80-90-70℃，烘箱长度24m；UV强度＝300mW/cm2，UV固化能量≥300mJ/cm2；步骤(2)中，所述印刷方式为丝印印刷。
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