发明内容
本发明为解决现有技术的电子产品导光装置结构复杂、导光不够均匀的问题,提供了一种结构简单且能够均匀导光的光学塑胶片材。
本发明采用的技术方案如下:
一种光学塑胶片材,包括光学级塑胶基材,还包括附着在塑胶基材表面的油墨层,所述油墨层的材料包括树脂基体以及均匀分布在树脂基体中的纳米导光微粒,所述导光微粒的直径为10-100纳米,所述塑胶基材折射率为1.05-1.3,所述导光微粒的折射率为1.4-1.85。
作为本发明的优选,进一步的,
所述塑胶基材材料选自聚氨酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种,其透光率为95%-100%。
所述塑胶基材的拉伸强度为60-80Mpa,弯曲强度为80-100Mpa。
所述树脂基体选自聚酯树脂、聚酯多元醇、羟基丙稀酸树脂、热塑性丙稀酸树脂中的一种或多种组成。
所述导光微粒选自氧化钛、二氧化硅、氧化锆、三氧化二铝、玻璃中的任一种或尼龙、丙稀酸树脂中的任一种。
所述油墨层材料组份包含100重量份的树脂基体,60-80重量份的纳米导光微粒。
所述油墨层材料组份按质量还包括1-25份的溶剂,0.1-1份的分散剂,20-40份的连接剂。
塑胶基材的厚度为0.05-1毫米,所述油墨层的厚度为5-50微米。
本发明还提供了一种光学塑胶片材的制作方法,包括如下步骤:提供折射率为1.05-1.3光学级塑胶基材;将折射率为1.4-1.85的纳米导光微粒和树脂基体混合制得油墨混合物;将油墨混合物涂敷在塑胶基材表面形成油墨层,上述混合的方法为高速旋转分散混合,所述高速旋转分散的分散速度为2000-6000转/分钟。
进一步的,
所述油墨混合物中还包括溶剂、分散剂和连接剂,所述混合的步骤包括:第一步,将纳米导光微粒、分散剂和溶剂混合进行旋转分散,所述旋转分散的速度为2000-3000转/分钟,分散时间为20-40分钟;第二步,进行进一步旋转分散,所述旋转分散的速度为5000-6000转/分钟,分散时间为2-5小时;第三步,将第二步制得产品混入连接剂、树脂基体得到粘度为6000-10000CP混合物,然后进行旋转分散,所述旋转分散的速度为5000-6000转/分钟,分散时间为1-2小时。
本发明是将纳米导光颗粒均匀分散在油墨中,然后设置在光学级的塑胶基材上任一面或两面,因为纳米导光颗粒和塑胶基材具有不同的折射率,同时均匀分散在连接剂层中纳米粒子有很好的散射作用,而形成均匀的导光效果。
本发明的光学片材结构简单,性能良好,可独立承担背光模组的功能,不需要附加其他的如反射层之类的结构。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
根据本发明实施例提供的光学塑胶片材,包括光学级塑胶基材,还包括附着在塑胶基材表面的油墨层,所述油墨层的材料包括树脂基体以及均匀分布在树脂基体中的纳米导光微粒,所述纳米导光微粒的直径为10-100nm。
所述光学级的塑胶基材是指透光率很好的材料。根据本发明,透光率为95%-100%,折射率为1.05-1.3,其材料为聚氨酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种。
塑胶基材的厚度为优选为0.05mm-1mm,进一步优选为0.05mm-0.25mm,所述塑胶基材的拉伸强度为60-80Mpa,该数据为采用ISO 527方法测得,弯曲强度为80-100Mpa,该数据采用ISO178方法测得,热变型温度为大于100℃,选择合适的拉伸强度、弯曲强度、热变形温度是保证光学塑胶片材作为导光板有良好的使用寿命及耐高温高湿、温度冲击性能。所述片材可通过商购得到,如Sabic 8010聚碳酸酯片材。
所述纳米导光微粒选自氧化钛、二氧化硅、氧化锆、三氧化二铝、玻璃等无机球形粉体或尼龙、丙稀酸树脂等有机球形粉体,纳米级的材料比表面积大,使得光也能得到充分的散射,其折射率为1.4-1.85。选用与塑胶基材不同的折射率,可以有效的提高导光性,一般来说,两者折射率差距越大,导光性越好。
所述油墨层主要起散射光线的作用,所述油墨层材料的组份按质量以100份的树脂基体为基础,还包含60-80份的纳米导光微粒。
根据本发明的优选,所述油墨层材料还包括1-25质量份的溶剂,所述溶剂主要作为稀释剂,为苯、酯、酮中的一种或几种,如水、醇酯十二、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚、乙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或几种,主要目的是调整合适的粘度和挥发速度,以适应不同的涂敷方法,以及得到较好的表面流平效果。
根据本发明的优选,所述油墨层材料还包括20-40质量份的连接剂,所述连接剂用以调节油墨的粘结性,使得其可以跟塑胶基体很好的结合。可采用行业内常用的连接剂,如光油。
其还包括0.1-1质量份的分散剂,主要作用是降低两相的表面张力,使得纳米材料更好的稳定的分散在油墨体系中。
进一步的,其还可包括固化剂,所述固化剂为常用的六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、4,4`-二苯基甲烷二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯中的一种或多种。
所述光学塑胶片材油墨层的材料通过高速旋转分散混合,可有效解决纳米材料的团聚问题。
若所述混合物中还包括溶剂、分散剂和连接剂。所述混合的步骤包括:第一步,将纳米导光微粒、树脂、分散剂和溶剂混合进行旋转分散,所述旋转分散的速度为2000-3000转/分钟,分散时间为20-40分钟;第二步,进行进一步旋转分散,所述旋转分散的速度为5000-6000转/分钟,分散时间为2-5小时;第三步,将第二步制得产品混入连接剂,混入连接剂后粘度为6000-10000CP,然后进行旋转分散,所述旋转分散的速度为5000-6000转/分钟,分散时间为1-2小时。
按照本发明实施例,先把二氧化硅导光粉、溶剂(宝龙公司HTR-097/003产品)按1∶3质量份混合,然后再添加0.5%-3%油墨总质量份的分散剂(如 TEGO Disper 750W产品),在高速分散机设备2000-3000转/min的条件下,分散30min,使得溶剂充分润湿导光粉;
然后把混合液加入到特殊的高效混合研磨设备里,充分分散2-5小时,此种特殊设备为涡轮高压增速研磨分散设备(如华尔宝公司的DYNO-MILLNPM新型纳米级珠磨机),其经过高压、增速的方法使得研磨具有高剪切力,从而打散了纳米材料的团聚,均匀的分散在溶剂里,制得纳米分散液,分散速度为5000-6000转/min;
然后把制得的纳米分散液加入到透明光油里(D57-70树脂),该光油可同时作为连接剂和树脂基体,若需要固化剂时,把所需固化剂按一定量加入即可,如N3390固化剂,同时控制粘度在6000-10000CP(使用旋转式粘度计进行测试,余姚市银环流量仪表有限公司NDJ-79型旋转式粘度计),然后使用高速分散机在5000-6000转/min的条件下分散1-2小时,即制得油墨。
然后把制备得到的油墨,设置在塑胶基体上,可采用印刷、喷涂、浸涂等方法。本实施例使用丝网印刷机在光学级片材一面或两面进行印刷,然后把片材在60-80℃条件下烘烤30-45分钟,便可根据需求的图形进行裁减得到导光板,印刷的网版为聚酯网版或尼龙网版或钢丝网版,印刷目数为150目-420目。
便可制得本发明的光学塑胶片材,所述油墨层的厚度为5-50微米。
将上述光学塑胶片材进行性能测试:
1、导光均匀性测试,将上述光学塑胶片材裁成6cm×6cm的板材,平放,使用两个光强度为4500cd/m2的LED灯,架在左边线边的三等分处,然后在板材上均匀等取9个成矩阵状的点使用LCD辉度自动测试仪(上海研德仪器有限公司)进行光强度的测试,然后测出各点的光强度平均值,进行最大光强度与最小光强度的误差测试,误差在10%以内为光分布均匀。测得最大光强为1925cd/m2,最小光强为1623cd/m2,平均光强为1782cd/m2,最大光 强误差8.02%,小于10%,最小光强误差8.92%,小于10%,说明该光学塑胶片材导光均匀。
2、漆膜柔韧性测试,测试方法:GB/T1331-93。测试后无网纹、裂纹及剥落现象,说明光学塑胶片材的油墨层柔韧性良好。
3、寿命测试:将导光板放于按键结构里,制成成品按键,然后使用按键寿命测试仪(东莞市嘉品仪器有限公司JP-107)进行测试,下重500±50g,30次/分钟的速度反复按压50万次,试验后样品没有变形和破损等不良现象,发光亮度不低于原来的90%为合格。测试后,光学塑胶片材没有变形和破损等现象,平均光强为1655cd/m,为原来的92.8%,合格。
4、盐雾试验,测试方法:GB/T2423.17。测试后光学塑胶片材无涂层开裂、脱落、起泡、变色等异常现象,合格。
5、高温高湿测试,测试方法:GB/T2423.3-89。测试后光学塑胶片材无涂层开裂、脱落、起泡、变色等异常现象,合格。
6、耐化学品测试,测试方法:GB/T1769-79。测试后光学塑胶片材无涂层开裂、脱落、起泡、变色等异常现象,合格。
7、温度冲击测试,测试方法:将样品在-40℃和85℃每个温度下各放置2小时,为一个周期,转换时间小于10秒,恢复时间小于5分钟,共10个周期,测试完成后在室温下恢复2小时。测试后光学塑胶片材无涂层开裂、脱落、起泡、变色等异常现象,合格。
由漆膜柔韧性测试、按键寿命测试、光均匀性测试结果,可以看到,本发明导光板具有良好的韧性和导光均匀性;由盐雾试验、高温高湿测试、耐化学品测试、温度冲击测试可以看到,本发明导光板具有良好的性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。