CN115437050A - 一种银反射片及其制备方法及一种背光模组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及背光源LCD反射片材料技术领域，尤其涉及一种银反射片及其制备方法及一种背光模组。为了实现背光模组厚度更薄的目的，本发明提供一种银反射片及其制备方法及一种背光模组。本发明提供的银反射片自下向上依次包括基片、平坦层、过渡层、反射层和保护层。本发明提供的背光模组不包括独立的反射膜，厚度更薄。

Description

一种银反射片及其制备方法及一种背光模组
技术领域
本发明涉及背光源LCD反射片材料技术领域，同时也涵盖需要类似反射片的领域，尤其涉及一种银反射片及其制备方法及一种背光模组。
技术背景
TFT-LCD为非自身发光的显示技术装置，需要有背光源的存在才能驱动显示影像。背光源的发展将在很大程度上提升显示器的显示质量，获得高性能的视觉品质。将来液晶显示器将向着轻薄化、高辉度和广色域的方向发展，进一步要求背光模组也向着更轻、更薄和更高亮度的方向发展。
背光模组主要有金属框、LED灯条、灯罩、反射膜、导光板、扩散膜、增光膜等组成。其中，LED灯条的线光源将通过导光板的作用转化为面光源，同时一部分光线将从导光板的底部逸出，反射膜把这部分光线高效率和低损耗地反射回背光模组中，从而减少光损耗，提升背光模组的亮度。背光模组亮度的提高，将在很大程度上降低对电能的消耗和提升显示器的光饱和度。反射膜在其中的作用至关重要。传统的反射膜是存在于背光模组中单独的一张膜片，其材质一般是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或其他类似的柔性基材，其缺点是需要单独组装在背光模组中，在信赖性高温高湿环境下容易发生褶皱、鼓包、收缩和翘边等不良现象，影响背光模组的正常使用并增加使用成本。
目前，所使用的银反射膜都使用两层薄膜贴合工艺制备，由于其加工制程的限制，厚度一般在75μm以上，这与未来液晶显示器的轻薄化设计方向相悖，不符合市场的需求。
发明内容
为了实现背光模组厚度更薄的目的，本发明提供一种银反射片及其制备方法及一种背光模组。本发明提供的银反射片中的反射层是附着在背光模组的金属框上。本发明提供的背光模组不包括独立的反射膜，厚度更薄。
为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案。
本发明提供一种银反射片，所述银反射片自下向上依次包括基片、平坦层、过渡层、反射层和保护层。
所述基片是背光模组中的金属框。该金属框的主要作用是用来承载灯条、灯罩、导光板、扩散膜和增亮膜。
进一步的，所述基片是指背光模组中的金属框的置于导光板下面的那部分金属板。
本发明中，背光模组不再使用反射膜，在金属框表面镀银形成反射层，另外在镀银之前首先在金属框表面制备一层平坦层，解决金属框表面粗糙问题，解决由于抛光产生的抛光痕，抛光痕会引起干涉条纹。
所述金属框的材质为不锈钢片或铝合金片，厚度为12-75μm。
所述平坦层是有机涂液经涂布、干燥、及UV固化后形成，厚度为0.5μm-1μm。
所述有机涂液包括主剂、光引发剂、助剂、添加剂和有机溶剂。
所述主剂选自聚氨酯、丙烯酸树脂、或环氧树脂中的一种或至少两种的混合物。
所述光引发剂选自2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮(1173)、1-羟基环己基苯基甲酮(184)、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)或2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯(TPO-L)中的一种或至少两种的混合物。
所述助剂包括流平剂和消泡剂。
所述添加剂包括纳米氧化铝分散液或纳米氧化锌分散液。
所述有机溶剂选自乙酸乙酯、丁脂、或环己酮中的一种或至少两种的混合物。
所述有机涂液包括主剂40-50份，光引发剂1-3份，助剂1-2份，添加剂1-5份，和有机溶剂。所述有机溶剂与上述主剂、光引发剂、助剂、添加剂共100份，所述份数为重量份。
进一步的，所述有机涂液包括主剂聚氨酯40份、光引发剂TPO 2.4份、光引发剂1173 0.6份、流平剂和消泡剂共0.8份、纳米氧化铝分散液1.2份、有机溶剂乙酸乙酯44份、有机溶剂丁脂11份，上述均为重量份。
所述平坦层的厚度为900nm，所述平坦层表面十分平整，使得所述反射层沉积在平坦层表面后其镜面反射率显著提升。有效地改善了所述不锈钢片或铝合金片表面粗糙的情况，解决了由于表面粗糙而导致漫反射强，反射光强衰减的问题。
所述添加剂纳米氧化铝或纳米氧化锌的存在，可以与不锈钢表面或铝合金表面的金属原子在等离子体轰击后发生化学键合，从而提高所述平坦层与所述基片之间的附着力。
所述过渡层是介于平坦层与反射层之间的镀层，目的主要在于提高反射层与平坦层之间的附着力，从而增加使用过程中的可靠性，所述过渡层厚度为8-15nm。所述过渡层为金属氧化物镀层。所述过渡层厚度为10nm。
所述过渡层的制备使用靶材材质包括氧化钛或氧化铌中的一种。
所述过渡层使用的靶材包括平面靶、圆靶和旋转柱靶。
所述反射层是介于过渡层与保护层之间的镀层，目的主要是高效低损耗地反射从导光板逸出的光线，提高光的利用率，所述反射层厚度为80-160nm。所述反射层为银镀层。进一步的，所述反射层的厚度为120nm。
所述反射层的制备使用靶材材质为银。
所述反射层使用的靶材包括平面靶、圆靶和旋转柱靶。
所述保护层是基于反射层之上的镀层，目的在于保护反射层不被外力破坏，所述保护层厚度为110-200nm。进一步的，所述保护层厚度为160nm。所述保护层的材质选自氧化铌、氧化锌、氧化铝、氧化钛、或氟化镁中的一种或至少两种组合。
所述保护层的制备使用靶材材质包括氧化铌、氧化锌、氧化铝、氧化钛、氟化镁中的一种或至少两种的组合。
所述保护层使用的靶材包括平面靶、圆靶和旋转柱靶。
本发明还提供一种背光模组，自下向上依次包括本发明提供的反射片、导光板、扩散膜和增光膜。所述背光模组不包括反射膜。
本发明还提供一种银反射片的制备方法，所述方法包括下述步骤：
(1)依次在无水乙醇和丙酮中超声清洗基片15-20min；
(2)氩(Ar)等离子体轰击清洗上述基片10-15min；
(3)涂布有机涂液后在100℃下干燥3-5min，氮气保护下UV固化后获得平坦层；
(4)利用高真空中频磁控溅射在上述平坦层上沉积过渡层；
(5)利用高真空直流磁控溅射在上述过渡层上沉积反射层；
(6)利用高真空中频磁控溅射在上述反射层上沉积保护层；
经过上述步骤依次溅射沉积相应的镀层，获得一种银反射片，该反射片具有较高的反射率。
与传统反射膜相比，本发明提供的银反射片获得以下优异效果：
(1)完全去除了传统的反射膜，将金属框与反射层结合在一起，既保留了金属框的承载作用，还发挥了反射膜的作用，背光模组整体厚度显著下降，符合市场对超薄背光的需求。在高温和高温高湿等严苛的信赖性测试中，本发明的反射片由于金属材质的挺性好，不存在翘曲、鼓包和收缩等不良现象，显著提升产品良率和节省了成本；
(2)由于金属框自身表面粗糙度较大，直接沉积反射层后由于表面不平整导致漫反射严重，反射率低于传统反射膜。并且在金属框的抛光工艺中产生的抛光痕会引起干涉，背光模组出现摩尔纹。平坦层的使用巧妙地解决了上述问题，使得金属框表面更加平整，填充了抛光产生的磨痕，沉积反射层后镜面反射加强，反射率显著提高；
(3)平坦层中纳米氧化铝的添加提升了平坦层与金属框之间的附着力。同时，所述过渡层能够提高反射层与平坦层之间结合力，原因是通过控制氧气流量，使获得的金属氧化物镀层介于金属态与氧化态之间，即获得的金属氧化物不符合其化学计量比，例如沉积的氧化钛，Ti:O的摩尔比不等于1:2，若要获得较多的未成对电子，可适量增加氧气流量，使得金属氧化物中含有较多的氧原子，此时游离的未成对电子也较多，才能和接触的物质间发生键合，形成化学键，提高结合力。这种状态下，过渡层中未成对的电子与反射层中金属原子间形成共价键；同时，过渡层中未成对的电子与平坦层表面活性基团形成化学键，因此界面间不仅是范德华力发挥作用，化学键的存在也大幅度提高了结合力。
与现有背光模组相比，本发明提供的背光模组因为不使用反射膜，厚度变薄，且亮度高。
附图说明
图1为本发明提供的一种超薄银反射片的结构示意图；
图2为本发明提供的一种背光模组的结构示意图。
具体实施方式
下述将结合参考附图与实施例详细说明本发明。
如图1所示，本发明提供的反射片结构，包括基片10、平坦层20、过渡层30、反射层40和保护层50。
如图2所示，本发明提供的反射片应用于背光模组的情况，包括反射片60、导光板70、扩散膜80和下增光膜90和上增光膜100。
实施例1
本发明提供一种银反射片，所述银反射片自下向上依次包括基片、平坦层、过渡层、反射层和保护层。制备方法如下：
(1)依次在无水乙醇和丙酮中超声清洗铝合金基片15min；
(2)腔室镀膜压力为0.4Pa，氩气流量为80sccm，负偏压电源电压为700V，等离子体轰击清洗铝合金基片10min。
(3)平坦层的有机涂液的配置：主剂聚氨酯40份、光引发剂TPO 2.4份、光引发剂1173 0.6份、流平剂和消泡剂共0.8份、纳米氧化铝分散液1.2份、有机溶剂乙酸乙酯44份、有机溶剂丁脂11份，上述均为重量份。将上述涂液充分搅拌混合后，涂布在等离子体处理完的铝合金基片表面，100℃烘箱干燥3-5min，氮气保护下UV固化，固化能量400-430mJ/cm2；形成厚度为900nm的平坦层；
(4)上述铝合金基片进入过渡层镀膜腔室，腔室镀膜压力0.4Pa，氩气流量120sccm，氩氧混合气体流量100sccm，开启加载于氧化钛靶的电源，功率为8kW，沉积氧化钛过渡层，厚度10nm；
(5)上述铝合金基片进入反射层镀膜腔室，腔室镀膜压力0.4Pa，氩气流量220sccm，开启加载于银靶的电源，功率为19kW，沉积银反射层，厚度120nm；
(6)上述铝合金基片进入保护层镀膜腔室，腔室镀膜压力0.4Pa，氩气流量120sccm，氩氧混合气体流量100sccm，开启加载于氧化铌靶的电源，功率为22kW，沉积氧化铌保护层，厚度160nm；得到反射片。
对比例1
(1)依次在无水乙醇和丙酮中超声清洗铝合金基片15min；
(2)腔室镀膜压力为0.4Pa，氩气流量为80sccm，负偏压电源电压为700V，等离子体轰击清洗铝合金基片10min。
(3)上述铝合金基片进入过渡层镀膜腔室，腔室镀膜压力0.4Pa，氩气流量120sccm，氩氧混合气体流量100sccm，开启加载于氧化钛靶的电源，功率为8kW，沉积氧化钛过渡层，厚度10nm；
(4)上述铝合金基片进入反射层镀膜腔室，腔室镀膜压力0.4Pa，氩气流量220sccm，开启加载于银靶的电源，功率为19kW，沉积银反射层，厚度120nm；
(5)上述铝合金基片进入保护层镀膜腔室，腔室镀膜压力0.4Pa，氩气流量120sccm，氩氧混合气体流量100sccm，开启加载于氧化铌靶的电源，功率为22kW，沉积氧化铌保护层，厚度160nm；
对比例1提供的反射片不含平坦层。
对比例2
(1)依次在无水乙醇和丙酮中超声清洗铝合金基片15min；
(2)腔室镀膜压力为0.4Pa，氩气流量为80sccm，负偏压电源电压为700V，等离子体轰击清洗铝合金基片10min。
(3)平坦层的有机涂液的配置：主剂聚氨酯40份、光引发剂TPO 2.4份、光引发剂1173 0.6份、流平剂和消泡剂共0.8份、纳米氧化铝分散液1.2份、有机溶剂乙酸乙酯44份、有机溶剂丁脂11份，上述均为重量份。将上述涂液充分搅拌混合后，涂布在等离子体处理完的铝合金基片表面，100℃烘箱干燥3-5min，氮气保护下UV固化，固化能量400-430mJ/cm2；厚度为900nm的；
(4)上述铝合金基片进入反射层镀膜腔室，腔室镀膜压力0.4Pa，氩气流量220sccm，开启加载于银靶的电源，功率为19kW，沉积银反射层，厚度120nm；
(5)上述铝合金基片进入保护层镀膜腔室，腔室镀膜压力0.4Pa，氩气流量120sccm，氩氧混合气体流量100sccm，开启加载于氧化铌靶的电源，功率为22kW，沉积氧化铌保护层，厚度160nm；
对比例2提供的反射片不含过渡层。
对比例3
(1)依次在无水乙醇和丙酮中超声清洗铝合金基片15min；
(2)腔室镀膜压力为0.4Pa，氩气流量为80sccm，负偏压电源电压为700V，等离子体轰击清洗铝合金基片10min。
(3)平坦层的有机涂液的配置：主剂聚氨酯40份、光引发剂TPO 2.4份、光引发剂1173 0.6份、流平剂和消泡剂共0.8份、纳米氧化铝分散液1.2份、有机溶剂乙酸乙酯44份、有机溶剂丁脂11份，上述均为重量份。将上述涂液充分搅拌混合后，涂布在等离子体处理完的铝合金基片表面，100℃烘箱干燥3-5min，氮气保护下UV固化，固化能量400-430mJ/cm2；
(4)上述铝合金基片进入过渡层镀膜腔室，腔室镀膜压力0.4Pa，氩气流量120sccm，氩氧混合气体流量100sccm，开启加载于氧化钛靶的电源，功率为8kW，沉积氧化钛过渡层，厚度10nm；
(5)上述铝合金基片进入反射层镀膜腔室，腔室镀膜压力0.4Pa，氩气流量220sccm，开启加载于银靶的电源，功率为19kW，沉积银反射层，厚度120nm；
对比例3提供的反射片不含保护层。
对比例4
传统常用的复合型反射膜。
对比列5
提供一种银反射片，所述银反射片从下向上依次包括基片、平坦层、过渡层、反射层和保护层。制备方法如下：
(1)依次在无水乙醇和丙酮中超声清洗铝合金基片15min；
(2)腔室镀膜压力为0.4Pa，氩气流量为80sccm，负偏压电源电压为700V，等离子体轰击清洗铝合金基片10min。
(3)平坦层的有机涂液的配置：主剂聚氨酯40份、光引发剂TPO 2.4份、光引发剂1173 0.6份、流平剂和消泡剂共0.8份、纳米氧化铝分散液1.2份、有机溶剂乙酸乙酯44份、有机溶剂丁脂11份，上述均为重量份。将上述涂液充分搅拌混合后，涂布在等离子体处理完的铝合金基片表面，100℃烘箱干燥3-5min，氮气保护下UV固化，固化能量400-430mJ/cm2，形成厚度为900nm的平坦层；
(4)上述铝合金基片进入过渡层镀膜腔室，腔室镀膜压力0.4Pa，氩气流量120sccm，氩氧混合气体流量100sccm，开启加载于氧化钛靶的电源，功率为8kW，沉积氧化钛过渡层，厚度10nm；
(5)上述铝合金基片进入反射层镀膜腔室，腔室镀膜压力0.4Pa，氩气流量220sccm，开启加载于银靶的电源，功率为19kW，沉积银反射层，厚度120nm；
(6)上述铝合金基片进入保护层镀膜腔室，腔室镀膜压力0.4Pa，氩气流量100sccm，氧气流量由自动控制器控制，开启加载于硅靶的电源，功率为18kW，沉积氧化硅保护层，厚度160nm。
实施例和对比例提供的反射片按照以下方式进行性能测试：
反射率测试：按照NIST 2054的标准，利用Agilent Carry5000紫外可见近红外分光光度计测试380nm-780nm波长反射率。取380nm-780nm波长反射率平均值，若平均值越大，则使用该反射片的背光模组亮度越高。
附着力测试：按照GB 1720-1979《漆膜附着力测定法》的标准，测试涂层的附着力，其中100/100代表不脱膜，60/100代表脱落40％。
信赖性后翘曲测试：将反射片置于65℃，相对湿度95％的条件下平铺放置500h后进行测试，翘曲测试的样品规格为6cm×12cm，翘曲高度测试使用直尺和塞规，高度数值越大代表翘曲越严重。
信赖性后腐蚀测试：将反射片置于65℃，相对湿度95％的条件下平铺放置500h后进行测试，腐蚀测试的样品规格为6cm×12cm。通过台灯照射后肉眼观察，评判标准为良好＞轻微＞严重。良好是指反射片表面光洁无明显可见的泛白斑点，轻微是指反射片表面光洁但有小于0.2mm的泛白斑点，严重是指反射片表面粗糙且有大于0.2mm的泛白斑点。
表1是对比例和实施例提供的反射片的性能测试结果：
Figure BDA0003101713640000101
表1性能测试结果中，对比例1与实施1相比缺失了平坦层，因此铝合金基片的表面十分粗糙，沉积反射层后，表面反射主要以漫反射为主，因此反射率仅有87％，由此来看平坦层的存在十分必要，平坦层可显著地提升反射率，从而提高背光的亮度。另外由于没有平坦层，过渡层氧化钛与铝合金表面接触，因此附着力并不是最好，测试面积中有10％脱落。对比例1为本发明的不合格品。
表1性能测试结果中，对比例2与实施例1相比缺失了过渡层，由于没有过渡层氧化钛的存在，使得银反射层与平坦层直接接触，两者间只依靠范德华力维持，因此附着力差，测试面积中有80％的脱落。对比例2为本发明的不合格品。
表1性能测试结果中，对比例3与实施例1相比缺失了保护层，由于银对水汽的敏感性非常强，没有适当厚度的无机物镀层保护下，银层的氧化十分严重，导致信赖性后的表现为严重等级，由此看见，适当厚度的无机物镀层作为银层的保护层是十分必要的。对比例3为本发明的不合格品。
表1性能测试结果中，对比例5与实施例1相比保护层为氧化硅层，由于反应溅射沉积的氧化硅层压应力极大，使得氧化硅镀层无法承受自身的应力产生龟裂，在显微镜下可见“树杈状”的龟裂纹，这些裂纹的存在使得水汽可以透过氧化硅保护层，进一步腐蚀银层，因此在信赖性表现中腐蚀情况为严重。对比例5为本发明的不合格品。
表1性能测试结果中，实施例1符合本发明的设计思路和目的，其测试性能均达到本发明的设计要求。
本发明的银反射片厚度典型值为76μm，与使用传统复合银反射膜的背光模组相比，使用本发明银反射片的背光模组不使用独立的反射膜，综合厚度减少了80μm。本发明的超薄银反射片更加符合市场对背光模组厚度薄且轻量化的需求。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡是根据本发明内容所做的均等变化与修饰，均涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (10)

1.一种银反射片，其特征在于，所述银反射片自下向上依次包括基片、平坦层、过渡层、反射层和保护层。
2.根据权利要求1所述的银反射片，其特征在于，所述基片是背光模组中的金属框。
3.根据权利要求2所述的银反射片，其特征在于，在金属框表面制备所述平坦层。
4.根据权利要求2所述的银反射片，其特征在于，所述平坦层是有机涂液经涂布、干燥、及UV固化后形成。
5.根据权利要求4所述的银反射片，其特征在于，所述有机涂液包括主剂、光引发剂、助剂、添加剂和有机溶剂。
6.根据权利要求4所述的银反射片，其特征在于，所述有机涂液包括主剂40-50份，光引发剂1-3份，助剂1-2份，添加剂1-5份，和有机溶剂；所述有机溶剂与上述主剂、光引发剂、助剂、添加剂共100份，所述份数为重量份。
7.根据权利要求4所述的银反射片，其特征在于，所述有机涂液包括主剂聚氨酯40份、光引发剂TPO 2.4份、光引发剂1173 0.6份、流平剂和消泡剂共0.8份、纳米氧化铝分散液1.2份、有机溶剂乙酸乙酯44份、有机溶剂丁脂11份，上述均为重量份。
8.根据权利要求2所述的银反射片，其特征在于，所述平坦层的厚度为900nm；所述过渡层为金属氧化物镀层，所述反射层为银镀层，所述保护层的材质选自氧化铌、氧化锌、氧化铝、氧化钛、或氟化镁中的一种或至少两种的组合。
9.一种背光模组，其特征在于，所述背光模组自下向上依次包括权利要求1-8中任一项所述的反射片、导光板、扩散膜和增光膜；所述背光模组不包括反射膜。
10.一种根据权利要求1-8中任一项所述的银反射片的制备方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
(1)依次在无水乙醇和丙酮中超声清洗基片15-20min；
(2)氩等离子体轰击清洗上述基片10-15min；
(3)涂布有机涂液后在100℃下干燥3-5min，氮气保护下UV固化后获得平坦层；
(4)利用高真空中频磁控溅射在上述平坦层上沉积过渡层；
(5)利用高真空直流磁控溅射在上述过渡层上沉积反射层；
(6)利用高真空中频磁控溅射在上述反射层上沉积保护层。
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