一种低彩虹纹屏幕保护膜的制作方法

1.本发明涉及保护膜技术领域，具体涉及到一种低彩虹纹屏幕保护膜。


背景技术：

2.近年来，显示技术有着飞速的发展，一方面显示屏幕的尺寸逐渐增大，同时显示清晰度也明显提升。从早期较低的分辨率发展到480p分辨率，然后到720p分辨率，再到1080p分辨率，乃至如今的4k甚至8k分辨率。而随着显示技术的提升，人们对于显示效果的要求也逐渐提高。
3.屏幕保护膜贴于手机、平板等显示设备的表面，起到保护屏幕的作用。但由于屏幕保护膜和原生显示屏幕的光学性能不同，屏幕保护膜会对显示效果产生一定影响。因而为了体现出显示屏幕的质量与效果，需要屏幕保护膜具有高清晰度与低彩虹纹。
4.目前，屏幕保护膜的主要材质为pet。半结晶性的bopet膜经由双向拉伸的工艺，分子链在不同的方向上取向产生彩虹纹现象，进而导致透光性降低影响显示效果。除此之外，在pet膜上涂覆硬化层后，由于硬化层的结构单一且折射率偏低，与基膜的折射率不匹配，光在透过不同折射率的介质时产生的反射光发生干涉，会进一步加深薄膜的彩虹纹现象。


技术实现要素：

5.为了解决现有显示设备在表面贴有屏幕保护膜后，从不同方向观看时，观察到彩虹纹而影响观看效果的问题，本发明提供了一种低彩虹纹屏幕保护膜。本发明提供的低彩虹纹屏幕保护膜具有透光性高，低彩虹纹的特性，能最大程度降低对显示设备的显示效果的影响。
6.为实现上述目的，本方面提供如下技术方案：
7.一种低彩虹纹屏幕保护膜，所述低彩虹纹屏幕保护膜从上至下依次为光学匹配硬化层、基材层、压敏硅胶层和离型保护层。
8.进一步的，所述光学匹配硬化层从上至下依次为低折射硬化层和高折射硬化层。
9.进一步的，所述基材层采用具有延迟量5000nm～20000nm的聚酯膜。
10.本发明所采用的基材层为双轴拉伸的聚酯膜。
11.进一步的，由于双轴拉伸膜在沿移动方向、宽度方向和厚度方向具有不同的折射率，因此在斜向观察时，有时会产生同心圆状的彩虹纹色斑而影响观察效果。
12.因此，通过控制聚酯膜的延迟量，减弱基于观察角度的双折射效应，实现在视角范围内观察不到彩虹纹。
13.进一步的，所述基材层的延迟量为5000nm～20000nm。
14.进一步的，所述基材层的延迟量优选为6000nm～17000nm。
15.进一步的，所述基材层的延迟量最优为8000nm～15000nm。
16.进一步的，所述基材层的材质选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯的一种或者两者的共聚组合。这些树脂具有优异的光学性能和机械性能。
17.进一步的，所述基材层的材质优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯。其固有的双折射效应大，更容易实现对延迟量的控制。
18.进一步的，所述基材层的厚度为40μm～188μm。
19.进一步的，所述基材层的透光率为88％～92％。
20.进一步的，所述基材层的透光率优选为89％～92％。
21.进一步的，所述基材层的透光率最优选为90％～92％。
22.进一步的，所述基材层的雾度为0.2％～3.0％。
23.进一步的，所述基材层的雾度优选为0.2％～2.0％。
24.进一步的，所述基材层的雾度最优选为0.2％～1.0％。
25.进一步的，所述基材层的上表面和下表面进行电晕处理或底涂处理。
26.进一步的，所述基材层的上表面和下表面处理优选通过电晕的方式处理。可以提高光学匹配硬化层和基材层的附着力。
27.本发明应用光学中的薄膜干涉原理，通过在基材层上表面设置低折射硬化层和高折射硬化层，并控制硬化层的厚度，实现了减反增透的效果，有效的减少光的反射，提高光的透过率，大幅度改善并提高保护膜的透光率、最大限度降低彩虹纹现象。
28.进一步的，所述硬化层的硬化液为水性聚氨酯系列、丙烯酸酯系列或环氧聚酯系列中的一种或几种的混合物。优选为水性聚氨酯系列。
29.进一步的，所述低折射硬化层的折射率为1.36～1.48。
30.进一步的，所述低折射硬化层的折射率优选为1.38～1.47。
31.进一步的，所述低折射硬化层的折射率最优选为1.39～1.45。
32.进一步的，所述低折射硬化层的厚度为500nm～5μm。
33.进一步的，所述低折射硬化层的厚度优选为1μm～3μm。
34.进一步的，所述低折射硬化层位于屏幕保护膜的最外层，需要具有足够的抗刮性能，其硬度为2h～3h，优选为3h。
35.进一步的，所述高折射硬化层的折射率为1.50～1.64。
36.进一步的，所述高折射硬化层的折射率优选为1.51～1.60。
37.进一步的，所述高折射硬化层的折射率最优选为1.52～1.58。
38.进一步的，所述高折射硬化层的厚度为100nm～5μm。
39.进一步的，所述高折射硬化层的厚度优选为500μm～3μm。
40.本发明所述压敏硅胶层涂覆与基材层下表面，再将离型保护层贴合在所述压敏硅胶层上。所述压敏硅胶层具有自动排气快、吸附性好、透光率高、使用寿命长等特点，能快速平整的贴合于显示设备的屏幕上。
41.进一步的，所述压敏硅胶层的厚度为10μm～40μm。
42.进一步的，所述压敏硅胶层的厚度优选为20μm～30μm。
43.进一步的，所述压敏硅胶层的材质选自硅胶、亚克力胶、聚乙烯醇胶等，
44.进一步的，所述压敏硅胶层的材质优选为硅胶。
45.进一步的，所述压敏硅胶层的原料包括且不限于有机聚硅氧烷，硅烷偶联剂，有机氢聚硅氧烷、铂金络合物催化剂。
46.进一步的，所述压敏硅胶层与显示设备屏幕的贴合撕离力大于15g，剥离力为50～
300g。
47.进一步的，所述压敏硅胶层的透光率为85％～93％。
48.进一步的，所述压敏硅胶层的透光率优选为88％～93％。
49.进一步的，所述压敏硅胶层的透光率最优选为90％～93％。
50.进一步的，所述压敏硅胶层的雾度为0.2％～3.0％。
51.进一步的，所述压敏硅胶层的雾度优选为0.2％～2.5％。
52.进一步的，所述压敏硅胶层的雾度最优选为0.2％～2.0％。
53.进一步的，所述离型保护层的厚度为30μm～100μm。
54.进一步的，所述离型保护层的厚度优选30μm～50μm。
55.进一步的，所述离型保护层的材质选自pet，pc，pmma、cop等，优选为pet。
56.进一步的，所述离型保护层在150℃环境下热收缩率小于1％。
57.进一步的，所述离型保护层在150℃环境下热收缩率优选小于0.5％。
58.进一步的，所述离型保护层在150℃环境下热收缩率最优选小于0.3％。
59.一种低彩虹纹屏幕保护膜的制备方法包括以下步骤：
60.(1)将膜级聚酯切片熔融挤出后铸片，再经过纵向拉伸、横向拉伸、热定型后得到基材层所用聚酯膜；
61.(2)将高折射硬化层所用水性聚氨酯涂料与高折射纳米粒子混合制备高折射硬化层用涂布液，再将涂布液在步骤(1)所得基材层上涂布，交联热固化形成高折射硬化层；
62.(3)将低折射硬化层所用水性聚氨酯涂料与低折射纳米粒子混合制备低折射硬化层用涂布液，再将涂布液在步骤(2)所得高折射硬化层上涂布，交联热固化形成低折射硬化层；
63.(4)在步骤(3)中基材层下方涂布硅胶层，经熟化形成压敏硅胶层。
64.(5)在步骤(4)所得压敏硅胶层下方贴合离型保护层，形成本发明所述低彩虹纹屏幕保护膜。
65.进一步的，所述(1)基材层所用聚酯膜为了将延迟量控制在相应的范围内，优选控制纵向拉伸和横向拉伸的倍率。
66.进一步的，所述通过增大纵向拉伸和横向拉伸倍率的差值，可以有效的提高延迟量。具体而言，纵向拉伸的倍率为1.0～2.5倍，优选为1.0～2.0倍。更优选为1.0～1.5倍；横向拉伸的倍率为3.0～5.0倍，优选为3.5～4.5倍，更优选为3.8～4.3倍。
67.进一步的，所述为了抑制聚酯膜延迟量的变化，优选控制聚酯膜的均匀度。本发明所述作为基材层的聚酯膜的厚度不均匀小于5％，优选小于4％，更优选小于3％。为了实现聚酯膜厚度的均匀性，优选控制纵向拉伸和横向拉伸时的温度。具体而言，纵向拉伸温度为80～120℃，优选为90～115℃；横向拉伸温度为100～140℃，优选为110～130℃。
68.进一步的，所述增大将纵向拉伸和横向拉伸倍率的差值后，聚酯膜在纵向的机械强度会有所下降。为了满足后续的收卷及加工要求，本发明所述作为基材层的聚酯膜的纵向拉伸模量为100～150mpa，横向拉伸模量为200～280mpa。纵向拉伸强度与横向拉伸强度之比为0.36～0.75。
69.进一步的，所述为了提高聚酯膜的机械强度，优选控制聚酯膜的拉伸速度。具体而言，横向拉伸速度为300％/分钟～700％/分钟，优选350％/分钟～650％/分钟。此外，通过
提高热处理温度，使聚酯膜部分结晶，也能提高膜的机械强度。具体而言，连续热处理温度为160～240℃，优选为180～230℃。
70.进一步的，为了增加作为基材层的聚酯膜的附着力，在基材层的上表面和下表面进行电晕处理或底涂处理，优选通过电晕的方式提高光学匹配硬化层和基材层的附着力。
71.本发明所述光学匹配硬化层从上至下依次为低折射硬化层和高折射硬化层。本发明所述光学匹配硬化层通过涂布的方法涂覆于作为基材层的聚酯膜的上表面。具体而言，使用公知的涂布硬化液的方法，包括但不限于：逆转辊涂布法、凹版涂布法、吻合涂布法、气刀涂布法、金属丝棒涂法、管子刮刀法等，可以单独或组合使用上述方法。
72.进一步的，所述硬化层的硬化液为水性聚氨酯系列、丙烯酸酯系列或环氧聚酯系列中的一种或几种的混合物。优选为水性聚氨酯系列。
73.进一步的，低折射硬化层的折射率为1.36～1.48。为了分别将低折射硬化层的折射率控制在上述范围内，在低折射硬化层用硬化液中加入低折射纳米粒子。在不影响低折射硬化层透光性能的情况下，添加低折射纳米粒子可以有效降低低折射硬化层的折射率。具体而言，低折射纳米粒子为二氟化镁、二氧化硅中的一种或两种。所用低折射纳米粒子的粒径为5nm～100nm，优选为5nm～40nm。所用低折射纳米粒子的添加量为1％～15％。
74.进一步的，高折射硬化层的折射率为1.50～1.64。为了分别将高折射硬化层的折射率控制在上述范围内，在高折射硬化层用硬化液中加入高折射纳米粒子。在不影响高折射硬化层透光性能的情况下，添加高折射纳米粒子可以有效提高高折射硬化层的折射率。具体而言，高折射纳米粒子为二氧化锆、三氧化二铝、二氧化钛、氧化锌与氧化锑中的一种或多种。所用高折射纳米粒子的粒径为5nm～100nm，优选为5nm～40nm。所用高折射纳米粒子的添加量为1％～15％。
75.本发明所述压敏硅胶层涂覆与基材层下表面。为了便于本发明所述低彩虹纹屏幕保护膜在显示设备屏幕上的安装和替换，需要将压敏硅胶层的粘力控制在合适的范围内。粘力过小，则难以保证在长时间使用后不发生脱落。粘力过大，则在更换屏幕保护膜时难以撕离。具体而言，所述压敏硅胶层与显示设备屏幕的贴合撕离力大于15g，剥离力为50～300g。
76.进一步的，所述压敏硅胶层的成分包括且不限于有机聚硅氧烷，硅烷偶联剂，有机氢聚硅氧烷、铂金络合物催化剂。具体而言，所用压敏硅胶层中各成分的重量含量如下：有机聚硅氧烷80～100份，硅烷偶联剂0.5～1份，有机氢聚硅氧烷0～1.5份，铂金络合物催化剂0.5～1.5份。
77.本发明所述离型保护层贴合在所述压敏硅胶层上，起到与压敏硅胶层保持防粘隔离的作用。为了便于本发明所述低彩虹纹屏幕保护膜在显示设备屏幕上的安装，本发明所述离型保护层具有良好的剥离性，且剥离后不会对压敏硅胶层造成破坏。进一步的，所述离型保护层的材质选自pet，pc，pmma、cop等，优选为pet。
78.与现有技术相比:本发明提供的低彩虹纹屏幕保护膜同时解决了pet基材本身的彩虹纹现象，以及涂布硬化层后的光学不匹配带来的彩虹纹加深。本发明采用了高延迟量的聚酯膜作为基材层。通过提高pet的延迟量，增大pet的面内双折射，减弱了基于观察角度的延迟变化，使得在可视角度内观察不到彩虹纹的出现，有效的减少了pet基材本身的彩虹纹现象。
79.本发明在基材层上涂布了光学匹配硬化层。本发明所述光学匹配硬化层从上至下依次为低折射硬化层和高折射硬化层。当光线照射在本发明所述的最外层的低折射硬化层上时，由于低折射硬化层、高折射硬化层和基材层三者的折射率相匹配，使得反射光发生干涉相消，实现了减反增透的效果，有效的降低了涂布硬化层后引起的彩虹纹现象。
附图说明
80.图1为本发明提供的低彩虹纹屏幕保护膜的结构示意图。
81.其中，附图标记：11基材层、12光学匹配硬化层，13压敏硅胶层、14离型保护层、121低折射硬化层、122高折射硬化层。
具体实施方式
82.根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
83.如图1所示，本发明提供一种低彩虹纹屏幕保护膜，所述低彩虹纹屏幕保护膜从上至下依次为光学匹配硬化层(12)、基材层(11)、压敏硅胶层(13)和离型保护层(14)。所述光学匹配硬化层从上至下依次为低折射硬化层(121)和高折射硬化层(122)。所述基材层采用具有延迟量5000nm～20000nm的聚酯膜。
84.本发明提供的低彩虹纹屏幕保护膜的制备方法包括以下步骤：
85.(1)将膜级聚酯切片熔融挤出后铸片，再经过纵向拉伸、横向拉伸、热定型后得到基材层所用聚酯膜；
86.(2)将高折射硬化层所用水性聚氨酯涂料与高折射纳米粒子混合制备高折射硬化层用涂布液，再将涂布液在步骤(1)所得基材层上涂布，交联热固化形成高折射硬化层；
87.(3)将低折射硬化层所用水性聚氨酯涂料与低折射纳米粒子混合制备低折射硬化层用涂布液，再将涂布液在步骤(2)所得高折射硬化层上涂布，交联热固化形成低折射硬化层；
88.(4)在步骤(3)中基材层下方涂布硅胶层，经熟化形成压敏硅胶层。
89.(5)在步骤(4)所得压敏硅胶层下方贴合离型保护层，形成本发明所述低彩虹纹屏幕保护膜。
90.本发明制备得到的低彩虹纹屏幕保护膜裁切成5cm
×
5cm尺寸的结构，进行各项光学性能的测试和力学性能的测试。测试项目如下：
91.(1)折射率和平均厚度
92.采用美国filmetrics公司，型号为f20的薄膜分析仪进行测试。
93.(2)透光率和雾度
94.采用美国的hunterlab分光测色仪colorquest xe分光测色仪进行反射率和透光率的测试。反射率越低越好。透光率越高越好。
95.(3)延迟量
96.采用日本爱宕社制阿贝折射仪-m1测试基材层所用聚酯膜的面内正交双轴折射率nx和ny。利用前述双轴折射率差的绝对值|nx-ny|和膜厚度的乘积得到延迟量。
97.(4)彩虹纹观测
98.在黑色玻璃上铺满一层蒸馏水，将本发明所述屏幕保护膜紧贴在玻璃上，放在阳光下或者在d65光源照射下，从正面及斜向方向目视观察，记录如下几个等级：
99.0级：从任一方向均观察不到彩虹纹；
100.1级：从斜向方向观察到极淡的彩虹纹；
101.2级：从斜向方向观察到明显的彩虹纹。
102.(5)铅笔硬度
103.采用dd-3086电动铅笔硬度计进行测试涂层的机械强度的大，hg/t4249-2012《光学功能膜表面硬化膜硬度测试方法》标准。铅笔硬度：型号6b是最软的，型号6h是最硬的，即1b—6b硬度依次降低，1h—6h硬度依次递增。
104.实施例1
105.将作为基材层用的聚酯膜的原料在130℃下真空干燥后，于挤出机中280℃熔融。依据设定的厚度为，经计量泵精确计量后，再从唇口模头挤出，在40℃的冷却辊上铸片，得到未拉伸膜。将未拉伸膜利用加热的辊组及红外线加热器加热到80～120℃，利用存在圆周速度差的辊组沿纵向拉伸1.5倍。之后，将纵拉后的膜导入拉幅机拉，一边用夹钳把持膜的端部，一边导入温度100～140℃的预热箱，横向拉伸为4.0倍。再于160～240℃的温度下热处理，冷却收卷得到基材层用的聚酯膜，厚度为100μm。
106.将90份的水性聚氨酯涂料与10份的高折射纳米粒子混合均匀，形成高折射硬化层用涂布液，再将涂布液涂布在基材层上表面，并在干燥箱(80～110℃)中烘干，冷却到室温，得到高折射率硬化层的涂层。所得高折射率硬化层的折射率为1.53，厚度为3μm。
107.将90份的水性聚氨酯涂料与10份的低折射纳米粒子混合均匀，形成低折射硬化层用涂布液，再将涂布液涂布在高折射率硬化层上表面，并在干燥箱(80～110℃)中烘干，冷却到室温，得到低折射率硬化层的涂层。所得低折射率硬化层的折射率为1.38，厚度为3μm。
108.将80份的有机聚硅氧烷，0.5份的硅烷偶联剂，0.5份的有机氢聚硅氧烷，0.5份的铂金络合物催化剂溶解于溶剂中，混合均匀形成涂布液。再将涂布液涂布在基材层下表面，并在干燥箱(80～110℃)中烘干，冷却到室温，得到压敏硅胶层。
109.将厚度为50μm的离型保护膜贴合与压敏硅胶层，得到本实施例1中所述屏幕保护膜。
110.实施例2
111.用与实施例1相同的方法，不同之处在于，通过变更基材层所用未拉伸膜的厚度，得到基材层的厚度为50μm。
112.实施例3
113.用与实施例1相同的方法，不同之处在于，通过变更基材层所用未拉伸膜的厚度，得到基材层的厚度为150μm。
114.实施例4
115.用与实施例1相同的方法，不同之处在于，将基材层所用未拉伸膜沿纵向拉伸2.0倍，沿横向拉伸4.0倍，得到基材层的厚度为100μm。
116.实施例5
117.用与实施例1相同的方法，不同之处在于，将基材层所用未拉伸膜沿纵向拉伸3.0
倍，沿横向拉伸4.0倍，得到基材层的厚度为100μm。
118.实施例6
119.用与实施例1相同的方法，不同之处在于，高折射率硬化层所用硬化液为80份的水性聚氨酯涂料与20份的高折射纳米粒子混合均匀。
120.实施例7
121.用与实施例1相同的方法，不同之处在于，低折射率硬化层所用硬化液为80份的水性聚氨酯涂料与20份的低折射纳米粒子混合均匀。
122.实施例8
123.用与实施例4相同的方法，不同之处在于，高折射率硬化层所用硬化液为80份的水性聚氨酯涂料与20份的高折射纳米粒子混合均匀。
124.对比例1
125.用与实施例1相同的方法，不同之处在于，仅仅在基材层上涂布高折射率硬化层，不在高折射率硬化层上涂布低折射率硬化层。
126.对比例2
127.用与实施例1相同的方法，不同之处在于，直接在基材层上涂布低折射率硬化层，不需要在基材层与低折射率硬化层之间涂布高折射率硬化层。
128.上述实施例1～8及对比例1～2制备的屏幕保护膜，将彩虹纹的观察结果示于以下的表1。
129.表1实施例1～8及比较例1～2的屏幕保护膜的彩虹纹观察结果
[0130][0131]
从表1所示的实施例及对比例的测试结果可以得出，本发明提供的低彩虹纹屏幕保护膜具有优良的减少彩虹纹的效果。与现有技术相比，本发明采用了高延迟量的聚酯膜作为基材层，通过提高pet的延迟量，增大pet的面内双折射，使得在可视角度内观察不到彩虹纹的出现，有效的减少了pet基材本身的彩虹纹现象。
[0132]
本发明在基材层上涂布的光学匹配硬化层，使得反射光发生干涉相消，实现了减反增透的效果，有效的降低了涂布硬化层后引起的彩虹纹现象。
[0133]
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。