一种高折射率的光扩散板及其合成方法与流程

1.本发明涉及光电材料领域，较为具体的，涉及一种高折射率的光扩散板及其合成方法。


背景技术：

2.光扩散板目前已经广泛应用在液晶显示、led照明以及成像等系统中，使入射光充分散射，实现更柔和、均匀的照射效果。光扩散板是在生产实心板的时候，在原料中添加光扩散剂而形成的。扩散剂通过均匀分布在板材内，使得光线经过板材时，碰到扩散剂颗粒发生反射、折射、散射的效果，从而是光线能够均匀得透过板材但又不会露出光源，达到从点光源到面光源的变化。适用于直下式led电视机背光模组、led照明，具有高辉度、高扩散性，提高背光源的发光分布均匀的扩散效果。
3.光扩散板是光线通过以pmma/pc/pe/ps等为塑料基材的扩散层，遇到与其折射率相异的扩散粒子时，会发生多方向、多角度的折射、反射以及散射现象，以此获得光学扩散效果，现有的光学级聚苯乙烯的折射率为1.51～1.52；有机硅粒子的折射率为1.42
‑
1.45，pmma粒子的折射率为1.45
‑
1.49，二氧化钛粒子的折射率为1.42
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1.45，能否找到一种现有的成本低的材料且与上述材料的折射率不同，从而使得光通过不同的材料，折射的角度不同，从而改变光的方向，使得光源通过光扩散板时透光率大大增加成了当下需要解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提出一种高折射率的光扩散板及其合成方法，其主要包括三层，分别为第一外表面层、第二外表面层和中间层，其中以上所述的三层扩散板的基材相同，而第一外表面层和第二外表面层中的功能型微粒相同，其用来提升表面层的特殊功能，例如抗uv、抗静电、发泡等功能；本发明的创新点在于在第一外表面层、第二外表面层和中间层中均加入质量百分比为1％
‑
2％的中空微球，中空微球的主要成分为有机硅，中空微球的折射率为1，通过引入低折射率角度的光扩散剂，丰富了光的折射角度，增加了光通过不同的材料的折射角度的可能性，更多的改变光的方向，使得光源通过光扩散板时混光效果更好，透光率大大增加，可以满足大部分的市场需求，符合tft
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lcd产品的需求和发展。
5.一种高折射率的光扩散板，其包括：第一外表面层、中间层、第二外表面层，所述的第一外表面层分为上表面和下表面，所述的中间层分为上表面和下表面，所述的第二外表面层分为上表面和下表面，所述的中间层的上表面与第一外表面层的下表面结合，所述的中间层的下表面与第二外表面层的上表面结合；所述的第一外表面层、中间层和第二外表面层的基材相同，其特征在于：第一外表面层、中间层和第二外表面层均添加了有机硅粒子、二氧化钛粒子、中空微球，第一外表面层和第二外表面层中添加抗uv剂、抗静电剂中的一种或多种，中空微球的主要成分为有机硅。
6.进一步的，第一外表面层、中间层和第二外表面层每层中的有机硅粒子、二氧化钛
粒子、二氧化碳粒子和中空微球的重量份数配比相同，分别为：90％～95％光学级聚苯乙烯或者pmma粒子,1％～2％有机硅粒子，1％～2％二氧化钛粒子，1％～2％二氧化碳粒子，1％～2％中空微球。
7.进一步的，光学级聚苯乙烯的折射率为1.51～1.52；有机硅粒子的折射率为1.42
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1.45，pmma粒子的折射率为1.45
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1.49，二氧化钛粒子的折射率为1.42
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1.45，中空微球的折射率为1.0
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1.02。
8.进一步的，中空微球的平均粒径为1～20um，孔径不宜过大也不宜过小，通过孔径范围的设置可以使得光可以均匀的与中空微球接触。
9.进一步的，第一外表面层和第二外表面层中包含具有抗uv、抗静电等功能材料中的一种或多种。通常情况下，在基材中加入抗uv剂，可以使得光扩散板具有抗uv的效果，使得产品抗黄化的效果增加；在基材中加入抗静电剂，可以使得光扩散板具有抗静电的作用，使得产品上不易沾染灰尘。
10.进一步的，第一外表层和第二外表层中含有抗uv剂，所述的抗uv剂为含苯甲酸类、二苯甲酮类、苯并三唑类、或部分受阻胺类中的至少一种，且均匀分散在第一外表层和第二外表层中，其中抗uv剂占第一外表层和第二外表层总质量的3％～5％。
11.进一步的，第一外表层和第二外表层中含有抗静电剂，所述的抗静电剂为包含硫酸衍生物、磷酸衍生物、胺类、季铵盐、咪唑类以及环氧乙烷衍生物中的至少一种，且均匀分散在第一外表层和第二外表层中，其中抗静电剂占第一外表层和第二外表层总质量的2％～6％。
12.本发明还公开了所述的高折射率的光扩散板的合成方法，包括如下步骤：
13.(1)准备基材步骤：选用光学级聚苯乙烯颗粒或者pmma粒子作为基材；
14.(2)制作光学母粒步骤：
15.从准备的基材中选取：选取两个加料仓，分别为第一加料仓和第二加料仓，在第一加料仓中添加质量百分比为95％光学级聚苯乙烯、1％有机硅粒子、1％pmma粒子、1％二氧化钛粒子、1％二氧化碳粒子、1％中空微球4和粉剂的混合物均匀搅拌混合后投入第一螺杆造粒机中，将其融化为浆状；
16.在第二加料仓中添加质量百分比为95％光学级聚苯乙烯、1％有机硅粒子、1％pmma粒子、1％二氧化钛粒子、1％二氧化碳粒子、1％中空微球4和粉剂的混合物均匀搅拌混合后投入第二螺杆造粒机中，将其融化为浆状；
17.所述粉剂包括扩散剂、抗uv剂、氧化剂、光稳定剂和润滑分散剂中的一种或多种；
18.(3)挤出成型步骤：
19.将第一螺杆造粒机的机头挤出的浆状熔融物通过分配器后分别输送给三层叠加模头的上层和下层，将第二螺杆造粒机的机头挤出的浆状熔融物输送给三层叠加模头的中间层，通过控制第一螺杆造粒机和第二螺杆造粒机的挤出速率和分配器的分配比例可以一次调节三层叠加模头上层、中间层、下层厚度，通过调节三层叠加摸头的间隙可以二次调节三层叠加摸头上层、中间层、下层厚度，三层叠加模头的上层模头的吐出物形成扩散板的第一外表面层，中间层模头的吐出物形成扩散板的中间层，下层模头的吐出物形成扩散板的第二外表面，扩散板的第一外表面、中间层和第二外表面通过三辊延压冷却成型形成扩散板成品。
20.(4)冷却裁切步骤：
21.经过三辊延压后的扩散板通过传送带向前输送，在输送过程中自然冷却或通过冷却液进行冷却至室温后，裁切至适当的成品尺寸。
22.进一步的，所述制作光学母粒步骤中，所述双螺杆造粒机中的造粒温度在160度至220度之间，造粒压力在4.5mpa至13.5mpa之间。
23.进一步的，挤出成型步骤中，所述挤出成型机中的板材成型温度在170度至230度之间，板材成型压力在4.5mpa至13.5mpa之间。
24.与现有技术相比，本发明的高雾度、高透光率的光扩散板使用的材料简单，都是较为容易获得的原料，且用量相对较少，故原材料成本相对较低。另外，由于本发明中中间层中有机硅的中空微球的折射率为1.0
‑
1.02，光学级聚苯乙烯的的折射率为1.51～1.52，光学级聚苯乙烯的折射率为1.51～1.52；有机硅粒子的折射率为1.42
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1.45，pmma粒子的折射率为1.45
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1.49，二氧化钛粒子的折射率为1.42
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1.45，光通过不同的材料，折射的角度不同，从而改变光的方向，使得光源通过光扩散板时透光率大大增加可以满足大部分的市场需求，符合节能产业的增生需求和发展。
附图说明
25.图1为具体实施方式的高折射率的光扩散板的结构示意图。
26.主要元器件说明:
27.第一外表面层1中间层2第二外表面层3中空微球4
28.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
29.如图1所示，为高折射率的光扩散板的结构示意图。
30.具体实施例1
31.一种高折射率的光扩散板，其包括：第一外表面层1、中间层2、第二外表面层3，所述的第一外表面层1分为上表面和下表面，所述的中间层2分为上表面和下表面，所述的第二外表面层3分为上表面和下表面，所述的中间层2的上表面与第一外表面层1的下表面结合，所述的中间层2的下表面与第二外表面层3的上表面结合；所述的第一外表面层1、中间层2和第二外表面层3的基材相同，其特征在于：第一外表面层1、中间层2和第二外表面层3均添加了有机硅粒子、二氧化钛粒子、中空微球4，第一外表面层1和第二外表面层3中添加抗uv剂、抗静电剂中的一种或多种，中空微球4的主要成分为有机硅。
32.所述第一外表面层1、中间层2和第二外表面层3每层中的有机硅粒子、二氧化钛粒子、二氧化碳粒子和中空微球4的重量份数配比相同，分别为：90％～95％光学级聚苯乙烯或者pmma粒子,1％～2％有机硅粒子，1％～2％二氧化钛粒子，1％～2％二氧化碳粒子，1％～2％中空微球4。
33.所述光学级聚苯乙烯的折射率为1.51；有机硅粒子的折射率为1.42，pmma粒子的
折射率为1.45，二氧化钛粒子的折射率为1.42，中空微球4的折射率为1.0。
34.所述中空微球4的平均粒径为1～20um，孔径不宜过大也不宜过小，通过孔径范围的设置可以使得光可以均匀的与中空微球4接触。
35.所述第一外表面层1和第二外表面层3中包含具有抗uv、抗静电等功能材料中的一种或多种。通常情况下，在基材中加入抗uv剂，可以使得光扩散板具有抗uv的效果，使得产品抗黄化的效果增加；在基材中加入抗静电剂，可以使得光扩散板具有抗静电的作用，使得产品上不易沾染灰尘。
36.所述第一外表层和第二外表层中含有抗uv剂，所述的抗uv剂为含苯甲酸类、二苯甲酮类、苯并三唑类、或部分受阻胺类中的至少一种，且均匀分散在第一外表层和第二外表层中，其中抗uv剂占第一外表层和第二外表层总质量的3％～5％。
37.所述第一外表层和第二外表层中含有抗静电剂，所述的抗静电剂为包含硫酸衍生物、磷酸衍生物、胺类、季铵盐、咪唑类以及环氧乙烷衍生物中的至少一种，且均匀分散在第一外表层和第二外表层中，其中抗静电剂占第一外表层和第二外表层总质量的2％～6％。
38.本发明还公开了所述的高折射率的光扩散板的合成方法，包括如下步骤：
39.(1)准备基材步骤：选用光学级聚苯乙烯颗粒或者pmma粒子作为基材；
40.(2)制作光学母粒步骤：
41.从准备的基材中选取：选取两个加料仓，分别为第一加料仓和第二加料仓，在第一加料仓中添加质量百分比为95％光学级聚苯乙烯、1％有机硅粒子、1％pmma粒子、1％二氧化钛粒子、1％二氧化碳粒子、1％中空微球4和粉剂的混合物均匀搅拌混合后投入第一螺杆造粒机中，将其融化为浆状；
42.在第二加料仓中添加质量百分比为95％光学级聚苯乙烯、1％有机硅粒子、1％pmma粒子、1％二氧化钛粒子、1％二氧化碳粒子、1％中空微球4和粉剂的混合物均匀搅拌混合后投入第二螺杆造粒机中，将其融化为浆状；
43.所述粉剂包括扩散剂、抗uv剂、氧化剂、光稳定剂和润滑分散剂中的一种或多种；
44.(3)挤出成型步骤：
45.将第一螺杆造粒机的机头挤出的浆状熔融物通过分配器后分别输送给三层叠加模头的上层和下层，将第二螺杆造粒机的机头挤出的浆状熔融物输送给三层叠加模头的中间层，通过控制第一螺杆造粒机和第二螺杆造粒机的挤出速率和分配器的分配比例可以一次调节三层叠加模头上层、中间层、下层厚度，通过调节三层叠加摸头的间隙可以二次调节三层叠加摸头上层、中间层、下层厚度，三层叠加模头的上层模头的吐出物形成扩散板的第一外表面层，中间层模头的吐出物形成扩散板的中间层，下层模头的吐出物形成扩散板的第二外表面，扩散板的第一外表面、中间层和第二外表面通过三辊延压冷却成型形成扩散板成品。
46.(4)冷却裁切步骤：
47.经过三辊延压后的扩散板通过传送带向前输送，在输送过程中自然冷却或通过冷却液进行冷却至室温后，裁切至适当的成品尺寸。
48.所述制作光学母粒步骤中，所述双螺杆造粒机中的造粒温度在160度至220度之间，造粒压力在4.5mpa至13.5mpa之间。
49.所述挤出成型步骤中，所述挤出成型机中的板材成型温度在170度至230度之间，
板材成型压力在4.5mpa至13.5mpa之间。
50.具体实施例2
51.一种高折射率的光扩散板，其包括：第一外表面层1、中间层2、第二外表面层3，所述的第一外表面层1分为上表面和下表面，所述的中间层2分为上表面和下表面，所述的第二外表面层3分为上表面和下表面，所述的中间层2的上表面与第一外表面层1的下表面结合，所述的中间层2的下表面与第二外表面层3的上表面结合；所述的第一外表面层1、中间层2和第二外表面层3的基材相同，其特征在于：第一外表面层1、中间层2和第二外表面层3均添加了有机硅粒子、二氧化钛粒子、中空微球4，第一外表面层1和第二外表面层3中添加抗uv剂、抗静电剂中的一种或多种，中空微球4的主要成分为有机硅。
52.所述第一外表面层1、中间层2和第二外表面层3每层中的光学级聚苯乙烯、有机硅粒子、pmma粒子、二氧化钛粒子、二氧化碳粒子和中空微球4的重量份数配比相同，分别为：90％光学级聚苯乙烯,2％有机硅粒子，1％～2％pmma粒子，2％二氧化钛粒子，2％二氧化碳粒子，2％中空微球4。
53.进一步的，光学级聚苯乙烯的折射率为1.52；有机硅粒子的折射率为1.45，pmma粒子的折射率为1.49，二氧化钛粒子的折射率为1.45，中空微球4的折射率为1.02。
54.所述中空微球4的平均粒径为1～20um，孔径不宜过大也不宜过小，通过孔径范围的设置可以使得光可以均匀的与中空微球4接触。
55.所述第一外表面层1和第二外表面层3中包含具有抗uv、抗静电等功能材料中的一种或多种。通常情况下，在基材中加入抗uv剂，可以使得光扩散板具有抗uv的效果，使得产品抗黄化的效果增加；在基材中加入抗静电剂，可以使得光扩散板具有抗静电的作用，使得产品上不易沾染灰尘。
56.所述第一外表层和第二外表层中含有抗uv剂，所述的抗uv剂为含苯甲酸类、二苯甲酮类、苯并三唑类、或部分受阻胺类中的至少一种，且均匀分散在第一外表层和第二外表层中，其中抗uv剂占第一外表层和第二外表层总质量的3％～5％。
57.所述第一外表层和第二外表层中含有抗静电剂，所述的抗静电剂为包含硫酸衍生物、磷酸衍生物、胺类、季铵盐、咪唑类以及环氧乙烷衍生物中的至少一种，且均匀分散在第一外表层和第二外表层中，其中抗静电剂占第一外表层和第二外表层总质量的2％～6％。
58.本发明还公开了所述的高折射率的光扩散板的合成方法，包括如下步骤：
59.(1)准备基材步骤：选用光学级聚苯乙烯颗粒或者pmma粒子作为基材；
60.(2)制作光学母粒步骤：
61.从准备的基材中选取：选取两个加料仓，分别为第一加料仓和第二加料仓，在第一加料仓中添加质量百分比为95％光学级聚苯乙烯、1％有机硅粒子、1％pmma粒子、1％二氧化钛粒子、1％二氧化碳粒子、1％中空微球4和粉剂的混合物均匀搅拌混合后投入第一螺杆造粒机中，将其融化为浆状；
62.在第二加料仓中添加质量百分比为95％光学级聚苯乙烯、1％有机硅粒子、1％pmma粒子、1％二氧化钛粒子、1％二氧化碳粒子、1％中空微球4和粉剂的混合物均匀搅拌混合后投入第二螺杆造粒机中，将其融化为浆状；
63.所述粉剂包括扩散剂、抗uv剂、氧化剂、光稳定剂和润滑分散剂中的一种或多种；
64.(3)挤出成型步骤：
65.将第一螺杆造粒机的机头挤出的浆状熔融物通过分配器后分别输送给三层叠加模头的上层和下层，将第二螺杆造粒机的机头挤出的浆状熔融物输送给三层叠加模头的中间层，通过控制第一螺杆造粒机和第二螺杆造粒机的挤出速率和分配器的分配比例可以一次调节三层叠加模头上层、中间层、下层厚度，通过调节三层叠加摸头的间隙可以二次调节三层叠加摸头上层、中间层、下层厚度，三层叠加模头的上层模头的吐出物形成扩散板的第一外表面层，中间层模头的吐出物形成扩散板的中间层，下层模头的吐出物形成扩散板的第二外表面，扩散板的第一外表面、中间层和第二外表面通过三辊延压冷却成型形成扩散板成品。
66.(4)冷却裁切步骤：
67.经过三辊延压后的扩散板通过传送带向前输送，在输送过程中自然冷却或通过冷却液进行冷却至室温后，裁切至适当的成品尺寸。
68.所述制作光学母粒步骤中，所述双螺杆造粒机中的造粒温度在160度至220度之间，造粒压力在4.5mpa至13.5mpa之间。
69.所述挤出成型步骤中，所述挤出成型机中的板材成型温度在170度至230度之间，板材成型压力在4.5mpa至13.5mpa之间。
70.与现有技术相比，本发明的高雾度、高透光率的光扩散板使用的材料简单，都是较为容易获得的原料，且用量相对较少，故原材料成本相对较低。另外，由于本发明中中间层2中有机硅的中空微球4的折射率为1.02，光学级聚苯乙烯的的折射率为1.52，光学级聚苯乙烯的折射率为1.52；有机硅粒子的折射率为1.45，pmma粒子的折射率为1.49，二氧化钛粒子的折射率为1.45，通过引入低折射率角度的光扩散剂，丰富了光的折射角度，增加了光通过不同的材料的折射角度的可能性，更多的改变光的方向，使得光源通过光扩散板时混光效果更好，透光率大大增加，可以满足大部分的市场需求，符合tft
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lcd产品的需求和发展。
71.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。