CN111754860B

CN111754860B - 光学膜

Info

Publication number: CN111754860B
Application number: CN201910312961.9A
Authority: CN
Inventors: 郭真宽; 黄国瑞; 郑玮昇
Original assignee: BenQ Materials Corp
Current assignee: BenQ Materials Corp
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-04-18
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2039-04-18
Also published as: US10948643B2; TW202035614A; TWI766153B; CN111754860A; US20200313121A1

Abstract

本发明是关于一种用于可挠显示屏的盖板的光学膜，其位于可挠显示屏的显示侧表面，其特征在于，所述光学膜依次包含：光学基材层，相邻于所述可挠显示屏，第一黏着层，偏光层，第二黏着层，以及表面机能膜，所述表面机能膜是为所述可挠显示屏的折迭侧，其中，通过调控光学基材层、偏光层、表面机能膜的综合弯曲模数与光学膜的总厚度比值范围，可使光学膜同时具备优异的耐弯折性及回复性。

Description

光学膜

技术领域

本发明是有关于一种用于可挠显示屏的盖板的光学膜，且所述光学膜具有良好的耐弯曲性质以及弯折后展开可维持平坦的优良回复性。

背景技术

随着手持装置朝向增加携带性发展，因有机二极管显示屏(OLED)或高分子二极管显示屏(PLED)具备可挠特性，而具有多种可挠折迭或弯曲的应用前景，但以有机二极管显示屏应用于可挠手持装置为例，仍需在显示侧额外增加光学膜作为盖板，以在不同环境下使用，并提升光学效果或耐候性，例如抗反射膜、封装膜等，因此除了有机二极管显示屏本身需具备可折迭性，所搭配采用的光学膜盖板也需要同时具备可挠性以承受多次折迭的效果。

现有的用于可挠手持装置的可挠高分子基材中，因材料需同时具备光学透光度、耐弯折特性及可挠性，甚至需具备一定的机械强度以维持显示屏的基本耐冲击性而选择较少，所以常规多为采用透明聚酰亚胺(Polyimide，PI)或改质后的聚酰亚胺类膜材作为基材，再在基材上搭配增加功能性光学层或表面涂布层，以形成多种可挠光学膜，应用于有机二极管显示屏的盖板中，但随着可挠手持装置及有机二极管显示屏的结构设计变化性增加，有机二极管显示屏的盖板所使用的复合光学膜也须相应地调整其中各膜层材料材质或不同弯曲模数的配置，以符合所需承受应力强度变化。

此外，公知的可挠手持装置依折迭方向不同可分为外折模式及内折模式，请一并参考图1A及图1B，如图1A所示，其绘示的是公知的一种适用于外折模式手持装置的盖板结构1与有机二极管显示屏2的相对位置示意图，盖板结构1设置于有机二极管显示屏2的显示侧4，并且相对较远离折迭侧3。如图1B所示，其绘示的是公知的一种适用于内折模式手持装置的盖板结构1与有机二极管显示屏2的相对位置示意图，盖板结构1设置于有机二极管显示屏2的显示侧4，并且与折迭侧3同侧。由示意图可知，外折模式与内折模式的手持装置及有机二极管显示屏2，在二模式中的厚度大致相同时，公知的盖板结构1于外折模式时，弯折处较内折模式具有较大的折迭曲率半径R1，且因有机二极管显示屏2接近折迭侧3的部分通常具有较多可容纳转轴机构的空间，因此，外折模式时的公知盖板结构1折迭处局部所受应力较小而不易产生膜材疲乏或被破坏，并可通过装置的机构设计进一步缓释分散盖板结构1所受应力。但公知的盖板结构1在内折模式时，弯折处通常较外折模式具有较小的折迭曲率半径R2，且因为公知的盖板结构1的折迭侧3与有机二极管显示屏2的显示侧4同侧，为了其不影响显示画面，所以并无法在显示侧4提供容纳转轴机构的空间，而需单纯依靠公知的盖板结构1的本身材料及复合结构承受在折迭处局部反复折迭的应力，而具有较大设计难度。

因此，本发明的发明人提出一种用于可挠显示屏的盖板的光学膜，其可通过调控复数层膜材与黏着层间的厚度与膜层综合弯曲模数比率，使该光学膜在内折膜式中获得较佳动态与静态耐弯曲应力性质，以及经多次弯折、展开使用后，仍可依靠光学膜本身的优良回复性而维持平坦。

发明内容

本发明的特征在于提出一种具备新颖性、进步性及产业利用性等专利要件的光学膜，以期克服现有产品的难点。

本发明的一个目的是公开一种光学膜，可用于可挠显示屏，且所述光学膜位于可挠显示屏的显示侧表面，所述光学膜依次包含：光学基材层，相邻于所述可挠显示屏；第一黏着层；偏光层；第二黏着层；以及表面机能膜，所述该表面机能膜是位于所述可挠显示屏的折迭侧；其中，所述光学膜满足下列关系式：

17.49×10^-3(Gpa/微米)≦E’/T≦18.77×10^-3(Gpa/微米) 式(1)

所述式(1)中，T为所述光学膜的总厚度，且所述总厚度T是介于152微米至191微米，E’为通过三点弯曲测试，并采用下列算式而得的综合弯曲模数：

E’＝L³F/4wt³d 式(2)

其中，F为三点弯曲测试中在所述光学膜所施加的应力；L为所述光学膜的量测长度；w为所述光学膜的量测宽度；d为所述光学膜受力后的形变量；t为所述光学基材层、所述偏光层及所述表面机能膜的厚度总和。

在一实施例中，所述光学膜，所述光学基材层、所述偏光层及所述表面机能膜的综合弯曲模数E’是介于2.65Gpa至3.58Gpa。

在又一实施例中，所述光学膜，所述第一黏着层的第一厚度t1是介于5微米至12微米，所述第二黏着层的第二厚度t2是介于5微米至12微米。

在另一实施例中，所述光学膜，所述第一黏着层的第一厚度t1相对所述光学膜中的总厚度T占比是介于6.28％至7.32％，且所述第二黏着层的第二厚度t2相对所述光学膜中的总厚度T占比是介于3.05％至7.02％。

在另一实施例中，如上所述的光学膜，所述第一黏着层的第一厚度t1是大于或等于所述第二黏着层的第二厚度t2。

在另一实施例中，如上所述的光学膜，所述第二黏着层的储存模数G’是大于所述第一黏着层的储存模数G’。

在另一实施例中，如上所述的光学膜，所述第一黏着层是为储存模数G’介于0.5×10⁵Pa至1.5×10⁵Pa的压克力系感压胶，所述第二黏着层是为储存模数G’介于3×10⁵Pa至4×10⁵Pa的压克力系感压胶。

在另一实施例中，如上所述的光学膜，所述光学基材层的厚度是介于38微米至57微米，所述偏光层的厚度是介于38微米至57微米，所述表面机能膜的厚度是介于43微米至67微米。

在另一实施例中，如上所述的光学膜，所述光学基材层、所述偏光层及所述表面机能膜的厚度总和相对所述光学膜中的总厚度T占比是介于85.96％至89.63％。

在另一实施例中，如上所述的光学膜，在所述光学基材层与可挠显示屏之间间进一步包含第三黏着层，以将所述光学膜直接贴附于所述可挠显示屏上。

在另一实施例中，如上所述的光学膜，所述光学基材层、所述偏光层及所述表面机能膜的材料是选自聚酰亚胺、对苯二甲酸乙二酯聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯聚合物、环氧树脂聚合物、聚硅氧烷聚合物或醋酸纤维聚合物中的任一种或其组合。

在另一实施例中，如上所述的光学膜，所述光学基材层包含涂布型相位差膜、延伸型相位差膜或微结构型相位差膜。

在另一实施例中，如上所述的光学膜，所述偏光层包含延伸型偏光片或涂布型偏光片。

在另一实施例中，如上所述的光学膜，所述表面机能膜包含抗眩膜、硬镀膜、抗污膜、阻隔膜中的任一个或其组合。

附图说明

图1A绘示了现有技术中公知一种适用于外折模式手持装置的盖板结构与有机二极管显示屏的相对位置示意图。

图1B绘示了现有技术中公知的一种适用于内折模式手持装置的盖板结构与有机二极管显示屏的相对位置示意图。

图2绘示了根据本发明一实施例的可用于可挠显示屏的光学膜示意图。

图3绘示了根据本发明所采用的三点弯曲测试方式示意图。

图4绘示了根据本发明所采用的量测光学膜经过折迭测试后的翘曲角度方式的示意图。

图5绘示了本发明的实施例与比较例的综合弯曲模数与总厚度比值的分布图。

图6绘示了根据本发明另一实施例的可用于可挠显示屏的光学膜示意图。

其中，附图中符号的简单说明如下：

1：公知的盖板结构 9：第三黏着层

2：有机二极管显示屏 T：总厚度

3：折迭侧 t1：第一厚度

4、7a：显示侧 t2：第二厚度

5、8：光学膜 t3：第三厚度

51：光学基材层 t4：第四厚度

52：偏光层 t5：第五厚度

53：表面机能膜 w：量测宽度

61：第一黏着层 F：应力

62：第二黏着层 R1、R2：折迭曲率半径

7：可挠显示屏 θ：翘曲角度

具体实施方式

为使本发明的发明特征、内容与优点及其所能实现的功效更易了解，将本发明内容结合附图，并以实施例的表达形式详细说明如下，而其中所使用的图式，其目的仅为示意及辅助说明使用，并不是本发明实施后的真实比例与精准配置，所以，仅是结合说明，不应就附图的比例与配置关系解读、限制本发明在实际使用的权利范围。

<实施例>

以下将参照相关附图，说明根据本发明的光学膜的实施例，为便于理解，下述实施例中的相同组件以相同的符号标示来说明。

请配合参看图2所示，其为本发明所提出的一种用于可挠显示屏的光学膜5，其位于可挠显示屏7的显示侧7a表面，并依次包含：光学基材层51相邻于该可挠显示屏7，第一黏着层61，偏光层52，第二黏着层62，以及表面机能膜53，该表面机能膜53位于该可挠显示屏7的折迭侧，其中，该第一黏着层61具有第一厚度t1，该第二黏着层62具有第二厚度t2，该光学基材层51具有第三厚度t3，该偏光层52具有第四厚度t4，该表面机能膜53具有第五厚度t5，且该光学膜5满足下列关系式：

17.49×10^-3(Gpa/微米)≦E’/T≦18.77×10^-3(Gpa/微米) 式(1)

请再一并参看图3，其为适用于长方型板材理论模型的三点弯曲测试方式示意图，上述式(1)中，T为该光学膜5的总厚度，即(t1+t2+t3+t4+t5)，且该总厚度T是介于152微米至191微米，通过总厚度的改变可一并影响光学膜5中各膜层的应力分布及弯折时厚度方向的最大负荷应力，E’则为通过上述三点弯曲测试并采用下列算式计算的综合弯曲模数：

E’＝L³F/4wt³d 式(2)

其中，F为三点弯曲测试中所施加在该光学膜5的应力，L为光学膜5的量测长度，w为光学膜5的量测宽度，d为光学膜5受力后的形变量，t为该光学基材层51、该偏光层52及该表面机能膜53的厚度总和，即(t3+t4+t5)，因本发明所采用压克力系感压胶的单一黏着层在不搭配任何基材时，在上述三点弯曲测试的相同测试条件且不施加应力F的情况下，黏着层已受自身重力而垂膜弯曲无法测量获得应力与形变量相对数值，可知其厚度方向的弯曲模数远小于光学基材层51、偏光层52及表面机能膜53等基材，因而可忽略，所以考虑实质上可对光学膜5提供回复力的来源，仅采集光学基材层51、偏光层52及表面机能膜53所提供的综合弯曲模数。

请配合参看图4所示，其是本发明所提出的光学膜5经过动态折迭测试及静态折迭测试后，因不同膜层间所产生不一致的形变量，而测量获得的变形翘曲角度，通过量测折迭测试后各阶段的翘曲角度以获得光学膜5受力情况，例如经折迭测试后的初始翘曲角度可代表折迭应力于光学膜5中的残余程度，释放折迭应力后自然恢复的经时翘曲角度，则可得知残余应力是否可被光学膜5本身的回复力抵消而非累积于光学膜5中，以作为判断光学膜5是否足以应用于可挠显示屏的盖板，避免因局部无法承受折迭时过大的应力，或光学膜5自身回复力不佳，经长时间反复折迭应力累积后永久形变，无法恢复原平坦状而在折迭接口产生缺陷。

请参看下表1，其为本发明光学膜5的实施例与比较例中，各膜层及黏着层的不同结构厚度配置，和以上述三点弯曲测试方式所量测计算而得膜层的综合弯曲模数，及以本发明式(1)所计算而得的综合弯曲模数与总厚度比值(E’/T)，其中，光学基材层51、偏光层52及表面机能膜53个别都统一采用单一膜层弯曲模数介于5Gpa至6Gpa的透明性聚酰亚胺作为基材，第一黏着层61为采用储存模数G’介于0.5×10⁵Pa至1.5×10⁵Pa的压克力系感压胶，第二黏着层62为储存模数G’介于3×10⁵Pa至4×10⁵Pa的压克力系感压胶，该第二黏着层62的储存模数G’是大于该第一黏着层61的储存模数G’，且第一黏着层61的黏着力数值是介于600g/mm至800g/mm，第二黏着层62黏着力数值是介于400g/mm至500g/mm，以兼具足够的接口黏着力，使复合膜层间不致产生剥离而可良好地传递所受应力。

表1

本发明光学膜的测试方法及条件如下:

1.动态折迭测试：

采用动态折迭试验机(制造商:YUASA SYSTEM CO.,LTD型号:DLDM111LHB)进行测试，光学膜被裁切为尺寸120mm×10mm的测试样品，在室温下(25℃)以频率1Hz，最小折迭曲率半径3mm进行反复折迭测试，并持续20万次，分别量测折迭测试后的初始翘曲角度、24小时经时翘曲角度以及以平板玻璃加压24小时后再释放压力量测的加压翘曲角度。

2.静态折迭测试：

光学膜裁切为尺寸120mm×10mm的测试样品，于室温下(25℃)使测试样品维持曲率半径3mm折迭于平行的二平板间，二平板夹具固定间距为二倍曲率半径6mm，并静置24小时使弯曲应力持续作用于测试样品中，再分别量测折迭测试后的初始翘曲角度、24小时经时翘曲角度以及以平板玻璃加压24小时后再释放压力量测的加压翘曲角度。

表2及表3分别为动态折迭测试结果与静态折迭测试结果。

表2

表3

由表1的测试结果，可看出该光学基材层、该偏光层及该表面机能膜采用大致相同模数级别的基材与数组厚度组合下，通过改变光学膜间的第一黏着层及第二黏着层的厚度比例，以改变光学膜的总厚度及影响该光学基材层、该偏光层及该表面机能膜于该光学膜中的厚度占比后，即足以改变该光学基材层、该偏光层及该表面机能膜在三点弯曲测试中所贡献的膜层综合弯曲模数E’，并进而影响后续折迭测试的结果。

请一并参看表2、表3及图5，由弯曲测试数据可得到本发明的实施例1至实施例3的光学膜在满足式17.49×10^-3(Gpa/微米)≦E’/T≦18.77×10^-3(Gpa/微米)关系式时，在代表实施例的光学膜5中，由光学基材层51、偏光层52及表面机能膜53所提供的回复力，相对于光学膜5因总厚度增加所造成弯曲应力大幅增加的承受度两者可达到较佳平衡性，所以不论动态折迭测试与静态折迭测试，都可具有较小的初始翘曲角度(<40°)，代表实施例的光学膜5经过至少为3mm曲率半径的折迭测试下，因多层复合结构厚度增加的应力已可被均衡分散，使复合膜层中残余应力最小。经时翘曲角度也可大幅地降低(都<10°)，显见光学膜5折迭后的回复率优异，光学膜5本身所具的回复力足以克服因多层复合结构厚度增加造成的弯曲应力，因此，在未施加任何外力的情况下，仅依靠光学膜5本身的回复性即可大幅抵消折迭后的残留应力，使残留应力经时后不致于累积在光学膜中，而且不因反复的动态折迭测试使材料疲乏，或不因长时间静态折迭而产生不可逆的蠕变。此外，通过加压翘曲角度数值(皆≤3°)，可看出经过平板加压一段时间再释放压力后，因经过进一步外加回复力，还可更加地减少形变与翘曲角度，所以实际应用中，当光学膜5长期直接设置于有机二极管显示屏等可挠显示屏表面作为盖板时，还可受到手持装置的展开应力而增加回复性，所以不论经过动态折迭使用或静态折迭存放，本发明的光学膜5本身在复合结构中几乎不累积残留折迭应力。

在一实施例的光学膜中，该光学基材层51、该偏光层52及该表面机能膜53的综合弯曲模数E’是介于2.65Gpa至3.58Gpa，较佳地是介于3.07Gpa至3.34Gpa。其中，该光学基材层51、该偏光层52及该表面机能膜53的材料包括但不限于聚酰亚胺、对苯二甲酸乙二酯聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯聚合物、环氧树脂聚合物、聚硅氧烷聚合物或醋酸纤维聚合物，可视光学膜5所需厚度的设计及光学特性或耐候性需求，选择使复合后的光学膜5的综合弯曲模数E’符合上述范围即可。

请再参看图5，当该光学基材层51、该偏光层52及该表面机能膜53的综合弯曲模数E’过大，使得E’/T比值过高而远离较佳区间范围，例如比较例1、比较例5、比较例6等，则还需适度增加光学膜5的总厚度T，并调控第一黏着层61或第二黏着层62的厚度，使综合弯曲模数E’一并减少，光学膜本身回复力与折迭时的挤压、拉伸应力之间方可达成平衡，但这与现行手持装置朝向轻薄化发展的趋势不一致。

在又一实施例的光学膜中，在该光学基材层51、该偏光层52及该表面机能膜53有限的厚度组合下，通过调控光学膜5间的该第一黏着层61的第一厚度t1与该第二黏着层62的第二厚度t2，即可相应地调控该光学基材层51、该偏光层52及该表面机能膜53的综合弯曲模数E’与光学膜5中的总厚度T比值，因此，也相应地增加了可选膜层材料种类的选择性。其中，该第一黏着层61的第一厚度t1是介于5微米至12微米，相对该光学膜5中的总厚度T占比较佳地是介于6.28％至7.32％，且该第二黏着层62的第二厚度t2是介于5微米至12微米，相对该光学膜5中的总厚度T占比较佳是介于3.05％至7.02％，且更佳地，该第一黏着层61的第一厚度t1是大于或等于该第二黏着层62的第二厚度t2，可获得较适当的综合弯曲模数E’调节效果。

在另一实施例的光学膜中，该光学基材层51的厚度是介于38微米至57微米，该偏光层52的厚度是介于38微米至57微米，该表面机能膜53的厚度是介于43微米至67微米，通过调控光学膜5间的该第一黏着层61的第一厚度t1与该第二黏着层62的第二厚度t2，可使该光学基材层51、该偏光层52及该表面机能膜53的厚度总和相对该光学膜中的总厚度T占比相应地介于85.96％至89.63％，而具有较佳的足够回复力，且不致于弯曲时产生过大的应力。

请参看图6，图6为本发明在另一实施例的光学膜8示意图，该光学基材层51与可挠显示屏7之间进一步包含第三黏着层9，以将该光学膜8直接贴附于该可挠显示屏7上，使可挠显示屏7与作为盖板的光学膜8之间不具有空气接口，而且有较佳的光学特性，且在光学膜8本身可承受的回复力范围内，还可负担部分经由可挠显示屏7传递而来的应力，使采用本发明的可挠手持装置对于结构应力设计自由度更佳。

在另一实施例的光学膜中，该光学基材层51包含涂布型相位差膜、延伸型相位差膜或微结构型相位差膜。

在另一实施例的光学膜中，该偏光层52包含延伸型偏光片或涂布型偏光片。

在另一实施例的光学膜中，该表面机能膜53包含抗眩膜、硬镀膜、抗污膜、阻隔膜或其组合。

在另一实施例的光学膜中，该偏光层52为整合的圆偏光板，该光学基材层51为整合的色差调整膜，采用本发明的光学膜的可挠显示屏7在不同视角及不同弯曲折迭状态下都具有优异的显示效果。

以上所述仅为本发明较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和保护范围的情况下，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此，本发明的保护范围应当以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种光学膜，可用于可挠显示屏，且所述光学膜位于可挠显示屏的显示侧表面，其特征在于，所述光学膜依次包含：

光学基材层，相邻于所述可挠显示屏；

第一黏着层；

偏光层；

第二黏着层；以及

表面机能膜，所述该表面机能膜是位于所述可挠显示屏的折迭侧；

其中，所述光学膜满足下列关系式：

17.49×10^-3(Gpa/微米)≦E’/T≦18.77×10^-3(Gpa/微米)式(1)

E’＝L³F/4wt³d 式(2)

其中，

F为三点弯曲测试中于所述光学膜所施加的应力；

L为所述光学膜的量测长度；

w为所述光学膜的量测宽度；

d为所述光学膜受力后的形变量；

t为所述光学基材层、所述偏光层及所述表面机能膜的厚度总和；

其中：所述光学基材层、所述偏光层及所述表面机能膜的综合弯曲模数E’是介于2.65Gpa至3.58Gpa；

所述第一黏着层的第一厚度t1是介于5微米至12微米，所述第二黏着层的第二厚度t2是介于5微米至12微米；

所述第二黏着层的储存模数G’是大于所述第一黏着层的储存模数G’；

所述第一黏着层是为储存模数G’介于0.5×10⁵Pa至1.5×10⁵Pa的压克力系感压胶，所述第二黏着层是为储存模数G’介于3×10⁵Pa至4×10⁵Pa的压克力系感压胶；

所述光学基材层的厚度是介于38微米至57微米，所述偏光层的厚度是介于38微米至57微米，所述表面机能膜的厚度是介于43微米至67微米。

2.如权利要求1所述的光学膜，其特征在于，所述第一黏着层的第一厚度t1相对所述光学膜中的总厚度T占比是介于6.28％至7.32％，且所述第二黏着层的第二厚度t2相对所述光学膜中的总厚度T占比是介于3.05％至7.02％。

3.如权利要求2所述的光学膜，其特征在于，所述第一黏着层的第一厚度t1是大于或等于所述第二黏着层的第二厚度t2。

4.如权利要求1所述的光学膜，其特征在于，所述光学基材层、所述偏光层及所述表面机能膜的厚度总和相对所述光学膜中的总厚度T占比是介于85.96％至89.63％。

5.如权利要求1所述的光学膜，其特征在于，所述光学基材层与可挠显示屏的间进一步包含第三黏着层，以将所述光学膜直接贴附于所述可挠显示屏上。

6.如权利要求1所述的光学膜，其特征在于，所述光学基材层、所述偏光层及所述表面机能膜的材料是选自聚酰亚胺、对苯二甲酸乙二酯聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯聚合物、环氧树脂聚合物、聚硅氧烷聚合物或醋酸纤维聚合物。

7.如权利要求1所述的光学膜，其特征在于，所述光学基材层包含涂布型相位差膜、延伸型相位差膜或微结构型相位差膜。

8.如权利要求1所述的光学膜，其特征在于，所述偏光层包含延伸型偏光片或涂布型偏光片。

9.如权利要求1所述的光学膜，其特征在于，所述表面机能膜包含抗眩膜、硬镀膜、抗污膜、阻隔膜中的任一个或其组合。