CN108037554A - 一种高雾度、高透光率光扩散板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种高雾度、高透光率的光扩散板,其主要以光学级聚苯乙烯为主材,采用二氧化钛为光扩散剂。其中,光学级聚苯乙烯96%~99.9%、二氧化钛0.1%~4%,其通过(1)按比例称取材料,放入容器;(2)将容器内的材料均匀搅拌,形成混合料;将步骤(2)获得的混合料抽入干燥机,烘干备用;将步骤(3)获得的烘干料输入加温管道,将其融化为浆状;将步骤(4)获得的浆状混合物输送至可调整的模头,并经冷却成型形成成品,所得成品的雾度可以达到≥99.5%,且透光率达到≥80%。
Description
技术领域
本发明涉及光电材料领域,具体的涉及一种高雾度、高透光率的光扩散板及其制备方法。
背景技术
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。
目前,PS光扩散板生产制造技术以PS(聚苯乙烯)为基材,添加二氧化钛,挤出成型,通过二氧化钛粒子分布在PS分子中,使LED光线产生折射而起扩散作用。二氧化钛的折射率为2.55~2.76,它分布在PS分子中起折射作用的同时,对紫外线也有一定的遮蔽作用,随着LED光源的发展,单颗LED芯片的功率,亮度越来越高,就要求扩散板的雾度越来越高,而且光效也越高。聚苯乙烯的英文名称为Polystyrene,简称PS。PS是一种热塑性非结晶性的树脂,主要分为通用级聚苯乙烯(GPPS、俗称透苯)、抗冲击级聚苯乙烯(HIPS、俗称改苯)和发泡级聚苯乙烯(EPS)。通用级聚苯乙烯(GPPS)是聚苯乙烯(PS)由苯乙烯单体(SM)聚合而成的,可由多种合成方法聚合而成,光学性能好,透明且具有优良的刚性、电气性能和印刷性能,广泛应用于灯罩、光学零件、透明模型的制作。
光源经过光扩散板后由点光源变成面光源的原理如下:当点光源经过含有光扩散剂的PS光扩散板时,如果光散射剂的光折射率过分的高于或者低于PS的光线折射率时,会造成大量的反射,影响透光率,而接近PS折射率时,则会减少光散射的路径,透明度下降减少,无法有效的避光,故透光与散射必须基于实际需要达到一个平衡,因此光的散射必须控制在一个合理范围内,因此对于连续介质PS中的不均匀成分,即光散射剂的折射率、球度、颗粒表面规整度、粒径大小和浓度等参数有着一定的要求与限定。因此,作为光扩散剂,折射率不但要比PS小,而且与PS不能相差太大。因为折射率差越大,散射作用越强,而PS与光散射剂颗粒折射率差异过大将导致全发射发生,将光线反射回内部而无法有效导出。
专利申请号为98805376.4的专利公开了一种扩散板,其通过在主材中添加包覆在云母表面上的钛系复合氧化物、或者钛系复合氧化物和二氧化钛的有色珍珠光泽颜料的扩散粒子,其中这些扩散粒子的粒径较大,使得扩散板的雾度很高,但是透光性却很差。
专利申请号为201410432692.7的专利公开了一种PS漫反射型光扩散板,其主要通过以光学级GPPS分子为主材,有机硅粒子和二氧化钛粒子为光扩散剂,提升产品的穿透率,使光在产品中更好的发生折射、反射、散射等功能。但是,此公开技术中,有机硅粒子的折射率为1.45左右,由此可知,其有机硅粒子为改性后的有机硅粒子,通常改性后的有机硅粒子的价格比普通的有机硅粒子的价格贵很多,而且有机硅粒子的质量百分比为3%,二氧化硅的质量百分比为2%,故成本相对来说较高。且该专利中使用的光扩散剂的总含量为5%,最终达成的技术效果高雾度和高透光性也没有数据明确显示。
发明内容
有鉴于此,本发明提出一种高雾度、高透光率的光扩散板,其主要以光学级聚苯乙烯为主材,采用二氧化钛为光扩散剂,其中,光扩散剂的二氧化钛粒子的含量低于申请号为201410432692.7的发明专利中的有机硅粒子含量和二氧化钛粒子的总含量,但是本发明的光扩散板的雾度可以达到≥99.5%,且透光率达到≥80%。同时,本发明还提供该高雾度、高透光率的光扩散板的制备方法。
一种高雾度、高透光率的光扩散板,其特征在于,包括如下质量分数的成分组成:
光学级聚苯乙烯96%~99.9%;
二氧化钛0.1%~4%。
其中,光学级聚苯乙烯的折射率为1.51~1.52;二氧化钛粒子采用金红石型晶体结构,且折射率为2.52~2.7。
本发明还公开了所述的高雾度、高透光率的光扩散板的制备方法,包括如下步骤:
(1)按比例称取材料,放入容器;
(2)将容器内的材料均匀搅拌,形成混合料;
(3)将步骤(2)获得的混合料抽入干燥机,烘干备用;
(4)将步骤(3)获得的烘干料输入加温管道,将其融化为浆状;
(5)将步骤(4)获得的浆状混合物输送至可调整的模头,并经三辊延压冷却成型形成成品。
进一步的,步骤(1)中所述材料和重量比例如下:
光学级聚苯乙烯96%~99.9%,二氧化钛0.1%~4%,且光学级聚苯乙烯的折射率为1.51~1.52;二氧化钛粒子采用金红石型晶体结构,且折射率为2.52~2.7。
进一步的,步骤(2)中所述干燥机烘干温度为70℃~90℃,烘干时间为2~5小时。
进一步的,步骤(4)中所述加温管道加热温度为170℃~250℃。
进一步的,所述的高雾度、高透光率的光扩散板的制作方法,还包括如下步骤:
(6)将已经成型的成品光扩散板进行检测,符合产品要求的入库。
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,本发明中使用的原材料种类相对较少,故制备的过程中需要使用的人工和设备也相对较少,进一步降低了生产成本。
另外,由于本发明中二氧化钛的折射率为2.52~2.7,光学级聚苯乙烯的的折射率为1.51~1.52,则有机硅和光学级聚苯乙烯的折射率差为1~1.19,两种材料的折射率差较大,故光源在含有二氧化体的光学级聚苯乙烯中碰到二氧化钛时发生反射,使得光源的透光率损失,但是由于本发明使用的二氧化钛的含量较低,故其透光效果下降尚在能够接受的范围内。另外,少量的二氧化钛在光学级聚苯乙烯连续相中的均匀分散,使得光扩散板能够产生雾蒙蒙的感觉,有利于提升光扩散板的雾度。
本发明在使用原料种类相对较少,且光扩散剂的用量相对较少的情况下,选用光学级聚苯乙烯和少量的二氧化钛,使得最终的光扩散可以实现≥99.5%的雾度,≥80%的透光率,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:
图1是本发明的光扩散板的示意图。
图2是本发明的光扩散板的制备流程示意图。
主要结构序号说明:
光扩散板 | 1 |
光学级聚苯乙烯连续相 | 11 |
二氧化钛 | 12 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施案例
具体实施案例1:
一种高雾度、高透光率的光扩散板,其特征在于,包括如下质量分数的成分组成:光学级聚苯乙烯99.8%,二氧化钛0.2%,其中,光学级聚苯乙烯的折射率为1.51~1.52;二氧化钛粒子采用金红石型晶体结构,且折射率为2.52~2.7。该扩散板的雾度为99.5%,透光率为82%。
如上所述的高雾度、高透光率的光扩散板的制备方法,包括如下步骤:
(1)按比例称取材料,放入容器;
(2)将容器内的材料均匀搅拌,形成混合料;
(3)将步骤(2)获得的混合料抽入干燥机,调节烘干温度为74℃,烘干时间为4小时;
(4)将步骤(3)获得的烘干料输入加温管道,加温管道的温度为170℃~230℃,且采用分段加热方式进行加热,将其融化为浆状;
(5)将步骤(4)获得的浆状混合物输送至可调整的模头,并经三辊延压冷却成型形成成品。
(6)将已经成型的成品光扩散板进行检测,符合产品要求的入库。
具体实施案例2:
一种高雾度、高透光率的光扩散板,其特征在于,包括如下质量分数的成分组成:光学级聚苯乙烯96.2%,二氧化钛3.8%,其中,光学级聚苯乙烯的折射率为1.51~1.52;二氧化钛粒子采用金红石型晶体结构,且折射率为2.52~2.7。该扩散板的雾度为100%,透光率为80%。
如上所述的高雾度、高透光率的光扩散板的制备方法,包括如下步骤:
(1)按比例称取材料,放入容器;
(2)将容器内的材料均匀搅拌,形成混合料;
(3)将步骤(2)获得的混合料抽入干燥机,调节烘干温度为88℃,烘干时间为2小时;
(4)将步骤(3)获得的烘干料输入加温管道,加温管道的温度为175℃~245℃,且采用分段加热方式进行加热,将其融化为浆状;
(5)将步骤(4)获得的浆状混合物输送至可调整的模头,并经三辊延压冷却成型形成成品。
(6)将已经成型的成品光扩散板进行检测,符合产品要求的入库。
具体实施案例3:
一种高雾度、高透光率的光扩散板,其特征在于,包括如下质量分数的成分组成:光学级聚苯乙烯98%,二氧化钛2%,其中,光学级聚苯乙烯的折射率为1.51~1.52;二氧化钛粒子采用金红石型晶体结构,且折射率为2.52~2.7。该扩散板的雾度为99.8%,透光率为81%。
如上所述的高雾度、高透光率的光扩散板的制备方法,包括如下步骤:(1)按比例称取材料,放入容器;
(2)将容器内的材料均匀搅拌,形成混合料;
(3)将步骤(2)获得的混合料抽入干燥机,调节烘干温度为70℃~90℃,烘干时间为1小时;
(4)将步骤(3)获得的烘干料输入加温管道,加温管道的温度为170℃~250,将其融化为浆状;
(5)将步骤(4)获得的浆状混合物输送至可调整的模头,并经三辊压延冷却成型形成成品。
(6)将已经成型的成品光扩散板进行检测,符合产品要求的入库。
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。
Claims (5)
1.一种高雾度、高透光率的光扩散板,其包括如下质量分数的成分组成:
光学级聚苯乙烯96%~99.9%,二氧化钛0.1%~4%;其中,光学级聚苯乙烯的折射率为1.51~1.52;二氧化钛粒子采用金红石型晶体结构,且折射率为2.52~2.7。
2.如权利要求1所述的高雾度、高透光率的光扩散板的制备方法如下:
(1)按比例称取材料,放入容器;
(2)将容器内的材料均匀搅拌,形成混合料;
(3)将步骤(2)获得的混合料抽入干燥机,烘干备用;
(4)将步骤(3)获得的烘干料输入加温管道,将其融化为浆状;
(5)将步骤(4)获得的浆状混合物输送至可调整的模头,并经三辊压延冷却成型形成成品。
3.如权利要求2所述的高雾度、高透光率的光扩散板的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述材料和重量比例如下:光学级聚苯乙烯96%~99.9%,二氧化钛0.1%~4%,其中,光学级聚苯乙烯的折射率为1.51~1.52;二氧化钛粒子采用金红石型晶体结构,且折射率为2.52~2.7。
4.如权利要求3所述的高雾度、高透光率的光扩散板的制备方法,其特征在于:步骤(2)中所述干燥机烘干温度为70℃~90℃,烘干时间为1小时,步骤(4)中所述加温管道加热温度为170℃~250℃。
5.如权利要求2所述的高雾度、高透光率的光扩散板的制备方法,其特征在于:其还包括如下步骤:(6)将已经成型的成品光扩散板进行检测,符合产品要求的入库。
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