CN112363260A - 一种一体式光转换玻璃扩散板及其制备方法 - Google Patents

一种一体式光转换玻璃扩散板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种一体式光转换玻璃扩散板及其制备方法。包括玻璃基板、扩散层、量子点光转换层、粘接层和光学膜；扩散层设置在玻璃基板的出光面上，量子点光转换层附着于扩散层上，光学膜通过粘接层粘接在量子点光转换层上；扩散层是由光扩散材料涂覆在玻璃基板上固化形成；光扩散材料包括如下重量百分比的组分：树脂45‑55％、扩散粒子30‑40％、稀释剂10‑15％和硅烷偶联剂1‑5％；量子点光转换层是由量子点分散于硅胶油墨或UV胶中并涂覆于扩散层上经固化形成。本发明的一体式光转换玻璃扩散板，将量子点一体式嵌入玻璃扩散板内部，减少量子膜的使用，降低了成本，产品厚度更薄。本发明的一体式光转换玻璃扩散板，色域高，嵌入量子点光转换层提高色域30％，使用寿命长。

Description

一种一体式光转换玻璃扩散板及其制备方法
技术领域
本发明涉及扩散板制备技术领域，具体涉及一种一体式光转换玻璃扩散板及其制备方法。
背景技术
传统的扩散板通常采用PMMA、PC、PS、PP等基材中添加无机或有机光扩散剂作为散射粒子，使光线在经过散射层时不断地在两个折射率相异的介质中发生折射、反射与散射，从而改变光的行进路线，实现入射光充分散射以此产生光学扩散的效果。但PMMA、PC、PS、PP等塑胶材料，他们都有吸湿膨胀、受热弯曲、受冷收缩的共性，尺寸较小的扩散板变化不大，但大尺寸的扩散板变化明显，单独支撑使用时，材质较软，支撑力不够容易产生前拱后翘。
扩散板的光源一般是白光或蓝光，蓝光需要激发红色与绿色光转换单元，并与蓝光混合后形成白光，蓝光作为光源的扩散板相对白光作为光源的扩散板的色域更高，但需要引入光转换单元。目前使用最多的光转换单元主要有量子点和荧光粉，量子点是一种纳米级晶体，由半导体材料组成。相较于荧光粒子，量子点纳米材料有很多优势，如量子点在较窄的波长带能产生更密集的光且稳定性高，具有优良的可见光区荧光发射性质，激发谱连续分布、荧光峰位置可随其物理尺寸进行调控等。一般扩散板需要搭配量子点膜片来实现，量子点膜片增加扩散板厚度，且增加扩散板组装工序。
发明内容
本发明目的在于针对塑料扩散板耐候性较差，常规量子点膜片增加扩散板厚度，且增加加工成本，提出了一种一体式光转换玻璃扩散板；本发明的一体式光转换玻璃扩散板，色域更高，色彩表现力更佳，厚度更薄，加工成本更低；本发明的另一目的在于提供一种简单的一体式光转换玻璃扩散板的制备方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种一体式光转换玻璃扩散板，其特征在于，包括玻璃基板、扩散层、量子点光转换层、粘接层和光学膜；所述的扩散层设置在所述玻璃基板的出光面上，所述的量子点光转换层附着于所述扩散层上，所述的光学膜通过所述粘接层粘接在所述量子点光转换层上；所述的扩散层是由光扩散材料涂覆在所述玻璃基板上固化形成；所述的光扩散材料包括如下重量百分比的组分：树脂45-55％、扩散粒子30-40％、稀释剂10-15％和硅烷偶联剂1-5％；所述的量子点光转换层是由量子点分散于硅胶油墨或UV胶中并涂覆于所述扩散层上经固化形成。本发明将量子点一体式嵌入玻璃扩散板的内部，减少量子膜的使用，降低了成本，且由于减少了量子膜的使用，使得本发明的一体式光转换玻璃扩散板的厚度大幅减少。另外，本发明的一体式光转换玻璃扩散板通过设置所述粘接层，即起到了粘接所述光学膜的作用，同时还起到了隔绝水分与氧气的作用，进一步提高了所述量子点的稳定性，解决了量子点怕水氧的问题。所述的光扩散材料附着于所述玻璃基板的出光面上，经固化后增加与所述玻璃基板之间的粘接力，同时所述的光扩散材料中添加了扩散粒子可以对入射光线进行散射，使得出光更均匀。另外硅胶油墨或UV胶与玻璃基板的粘接力不够，光扩散材料可以作为介质提高与玻璃基板的粘接力，提高使用寿命。
进一步地，所述玻璃基板的入光面上设置有用于增加光散射效果的散射花纹。优选地，所述的玻璃基板可以是平板玻璃，也可以是花纹玻璃。优选地，在所述玻璃基板的入光面上设置散射花纹，可以进一步提高入射光线的散射效果，使出光更均匀。具体的，所述的散射花纹设置在所述玻璃基板上背离所述扩散层的一侧。
进一步地，所述的扩散层的厚度为30-80μm；所述的量子点光转换层的厚度为5-40μm。
进一步地，所述的粘接层的材质为光学胶。优选地，所述光学胶的透光率高，且粘结强度较好，可在室温下固化成型。
进一步地，所述的树脂为丙烯酸树脂；所述的扩散粒子为二氧化钛或二氧化硅颗粒；所述的稀释剂为二价酸酯和异佛尔酮的混合物；所述的硅烷偶联剂为KH570。
进一步地，所述的二氧化钛或二氧化硅颗粒的粒径为5-10微米；所述的二价酸酯与所述异佛尔酮的体积比为(1-2)：(1-2)。
一种一体式光转换玻璃扩散板的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1、将树脂、扩散粒子和硅烷偶联剂加入稀释剂中并搅拌均匀，即得到光扩散材料；将所述的光扩散材料涂覆在所述玻璃基板的出光面上，并在200-260℃下固化30-60分钟，即形成所述扩散层；
S2、将量子点分散于硅胶油墨中，得到量子点光转换胶A；或者将所述量子点分散于UV胶中，得到量子点光转换胶B；
S3、将所述的量子点光转换胶A涂覆于所述扩散层上，并在80-120℃下固化20-40分钟，形成所述量子点光转换层；或者将所述的量子点光转换胶B涂覆于所述扩散层上，并在100-200W/cm2紫外光照射下紫外光固化15-45s，形成所述量子点光转换层
S4、然后在所述量子点光转换层上涂覆光学胶形成所述粘接层；
S5、最后将所述光学膜附着于所述粘接层上，即得到一体式光转换玻璃扩散板。本发明提供了一种简单的一体式光转换玻璃扩散板的制备方法，制备工艺简单，成本低。
进一步地，步骤S1所述的光扩散材料通过丝网印刷的方式涂覆在所述玻璃基板的出光面上。
进一步地，步骤S2中所述的量子点与所述硅胶油墨或UV胶的质量比为(5-40)：(60-95)；所述的量子点包括红光量子点和绿光量子点，且所述红光量子点与所述绿光量子点的质量比为1：1；所述的红光量子点的波长为620-630nm，所述的绿光量子点的波长为520-530nm。
本发明的有益效果：
(1)本发明的一体式光转换玻璃扩散板，将量子点一体式嵌入玻璃扩散板的内部，减少量子膜的使用，降低了成本，且由于减少了量子膜的使用，使得产品厚度大幅减少。本发明通过光学胶，既起到了将光学膜粘接在量子点光转换层上的作用，同时还起到了隔绝水分与氧气的作用，进一步提高了量子点的稳定性，解决了量子点怕水氧的问题。本发明中的光扩散材料附着于玻璃基板的出光面上，经固化后增加与玻璃基板之间的粘接力，且光扩散材料中添加了扩散粒子可以进一步对入射光线进行散射，使得出光更加均匀。另外硅胶油墨或UV胶与玻璃基板的粘接力不够，光扩散材料可以作为介质提高与玻璃基板的粘接力，提高使用寿命。
(2)本发明的一体式光转换玻璃扩散板，其色域更高(嵌入量子点光转换层可以提高色域30％)，色彩表现力更佳，厚度更薄，加工成本低，使用寿命长；本发明的一体式光转换玻璃扩散板的制备方法，其制备工艺简单，且成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明一体式光转换玻璃扩散板的结构示意图。
图中：1玻璃基板、2扩散层、3量子点光转换层、4粘接层、5光学膜、6散射花纹、21扩散粒子、31量子点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种一体式光转换玻璃扩散板，包括玻璃基板1、扩散层2、量子点光转换层3、粘接层4和光学膜5；所述的扩散层2设置在所述玻璃基板1的出光面上，所述的量子点光转换层3附着于所述扩散层2上，所述的光学膜5通过所述粘接层4粘接在所述量子点光转换层3上(所述的粘接层4的材质是光学胶)；所述的扩散层2是由光扩散材料涂覆在所述玻璃基板1上固化形成；所述的光扩散材料包括如下重量百分比的组分：树脂50％、扩散粒子35％、硅烷偶联剂5％和稀释剂10％；所述的量子点光转换层3是由量子点31分散于UV胶中并涂覆于所述扩散层2上经固化形成的。
作为优选，所述的玻璃基板1的入光面上设置有散射花纹6，所述的散射花纹6用于增加入射光的散射效果。优选地，上述扩散层2的厚度设置为60μm、量子点光转换层3的厚度设置为20μm。
上述一体式光转换玻璃扩散板的制备方法，包括如下步骤：
S1、将所述的树脂、所述扩散粒子21和硅烷偶联剂加入所述稀释剂中并搅拌均匀，即得到光扩散材料；然后将所述的光扩散材料通过丝网印刷的方式涂覆在所述玻璃基板1的出光面上，并在200℃下固化30分钟，形成所述扩散层2(扩散层2厚度设置为60为μm)；其中：所述的树脂为丙烯酸树脂；所述的扩散粒子21为二氧化钛颗粒，所述二氧化钛颗粒的粒径为8μm；所述的硅烷偶联剂为KH570；所述的稀释剂为体积比1：1的二价酸酯和异佛尔酮的混合物；
S2、将量子点31与UV胶混合，得到量子点光转换胶B；其中：所述的量子点31包括红光量子点和绿光量子点，且所述红光量子点与所述绿光量子点的质量比为1：1；所述的红光量子点的波长为625nm，所述的绿光量子点的波长为520nm；所述红光量子点、所述绿光量子点和所述UV胶的质量比为20：20：60；
S3、将所述的量子点光转换胶B涂覆于所述扩散层2上，并在150W/cm2紫外光照射下紫外光固化20s，形成所述量子点光转换层3(量子点光转换层3的厚度设置为20μm)；
S4、然后在所述量子点光转换层3上涂覆光学胶形成粘接层4；
S5、最后将所述光学膜5贴于所述粘接层4上，即得到一体式光转换玻璃扩散板。
采用蓝色光源测试实施例1所制得的一体式光转换玻璃扩散板色域(sRGB)和使用寿命，具体见表1。
实施例2
一种一体式光转换玻璃扩散板，包括玻璃基板1、扩散层2、量子点光转换层3、粘接层4和光学膜5；所述的扩散层2设置在所述玻璃基板1的出光面上，所述的量子点光转换层3附着于所述扩散层2上，所述的光学膜5通过所述粘接层4粘接在所述量子点光转换层3上(所述的粘接层4的材质是光学胶)；所述的扩散层2是由光扩散材料涂覆在所述玻璃基板1上固化形成；所述的光扩散材料包括如下重量百分比的组分：树脂45％、扩散粒子40％、稀释剂12％和硅烷偶联剂3％；所述的量子点光转换层3是由量子点31分散于硅胶油墨中并涂覆于所述扩散层2上经固化形成的。
作为优选，所述的玻璃基板1的入光面上设置有散射花纹6，所述的散射花纹6用于增加入射光的散射效果。优选地，上述扩散层2的厚度设置为30μm、量子点光转换层3的厚度设置为5μm。
上述一体式光转换玻璃扩散板的制备方法，包括如下步骤：
S1、将所述的树脂、硅烷偶联剂和所述扩散粒子21加入所述稀释剂中并搅拌均匀，即得到光扩散材料；然后将所述的光扩散材料通过丝网印刷的方式涂覆在所述玻璃基板1的出光面上，并在260℃下固化40分钟，形成所述扩散层2(扩散层2厚度设置为30为μm)；其中：所述的树脂为丙烯酸树脂；所述的扩散粒子21为二氧化硅颗粒，所述二氧化硅颗粒的粒径为5μm；所述的硅烷偶联剂为KH570；所述的稀释剂为体积比1：2的二价酸酯和异佛尔酮的混合物；
S2、将量子点31与硅胶油墨混合，得到量子点光转换胶A；其中：所述的量子点31包括红光量子点和绿光量子点，且所述红光量子点与所述绿光量子点的质量比为1：1；所述的红光量子点的波长为620nm，所述的绿光量子点的波长为530nm；所述红光量子点、所述绿光量子点和所述UV胶的质量比为10：10：80；
S3、将所述的量子点光转换胶A涂覆于所述扩散层2上，并在80℃下固化40分钟，形成所述量子点光转换层3(量子点光转换层3的厚度设置为5μm)；
S4、然后在所述量子点光转换层3上涂覆光学胶形成粘接层4；
S5、最后将所述光学膜5贴于所述粘接层4上，即得到一体式光转换玻璃扩散板。
采用蓝色光源测试实施例2所制得的一体式光转换玻璃扩散板色域(sRGB)和使用寿命，具体见表1。
实施例3
一种一体式光转换玻璃扩散板，包括玻璃基板1、扩散层2、量子点光转换层3、粘接层4和光学膜5；所述的扩散层2设置在所述玻璃基板1的出光面上，所述的量子点光转换层3附着于所述扩散层2上，所述的光学膜5通过所述粘接层4粘接在所述量子点光转换层3上(所述的粘接层4的材质是光学胶)；所述的扩散层2是由光扩散材料涂覆在所述玻璃基板1上固化形成；所述的光扩散材料包括如下重量百分比的组分：树脂54％、扩散粒子30％、硅烷偶联剂1％和稀释剂15％；所述的量子点光转换层3是由量子点31分散于硅胶油墨中并涂覆于所述扩散层2上经固化形成的。
作为优选，所述的玻璃基板1的入光面上设置有散射花纹6，所述的散射花纹6用于增加入射光的散射效果。优选地，上述扩散层2的厚度设置为80μm、量子点光转换层3的厚度设置为40μm。
上述一体式光转换玻璃扩散板的制备方法，包括如下步骤：
S1、将所述的树脂、所述硅烷偶联剂和所述扩散粒子21加入所述稀释剂中并搅拌均匀，即得到光扩散材料；然后将所述的光扩散材料通过丝网印刷的方式涂覆在所述玻璃基板1的出光面上，并在230℃下固化60分钟，形成扩散层2(扩散层2厚度设置为80为μm)；其中：所述的树脂为丙烯酸树脂；所述的扩散粒子21为二氧化钛颗粒，所述二氧化钛颗粒的粒径为10μm；所述的硅烷偶联剂为KH570；所述的稀释剂为体积比2：1的二价酸酯和异佛尔酮的混合物；
S2、将量子点31与硅胶油墨，得到量子点光转换胶A；其中：所述的量子点31包括红光量子点和绿光量子点，且所述红光量子点与所述绿光量子点的质量比为1：1；所述的红光量子点的波长为630nm，所述的绿光量子点的波长为525nm；所述红光量子点、所述绿光量子点和所述UV胶的质量比为2.5：2.5：95；
S3、将所述的量子点光转换胶A涂覆于扩散层2上，并在100℃下固化20分钟，形成所述量子点光转换层3(量子点光转换层3的厚度设置为40μm)；
S4、然后在所述量子点光转换层3上涂覆光学胶形成粘接层4；
S5、最后将所述光学膜5贴于所述粘接层4上，即得到一体式光转换玻璃扩散板。
采用蓝色光源测试实施例3所制得的一体式光转换玻璃扩散板色域(sRGB)和使用寿命，具体见表1。
对比例1
一种一体式光转换玻璃扩散板，包括玻璃基板1、量子点光转换层3、粘接层4和光学膜5；所述的量子点光转换层3直接设置在所述玻璃基板1的出光面上，所述的光学膜5通过所述粘接层4粘接在所述量子点光转换层3上(所述的粘接层4的材质是光学胶)；所述的量子点光转换层3是由量子点31分散于UV胶中并涂覆于所述扩散层2上经固化形成的。作为优选，所述的玻璃基板1的入光面上设置有散射花纹6，且散射花纹6用于增加入射光的散射效果；上述量子点光转换层3的厚度设置为20μm。
对比例1与实施例1的区别在于，对比例1中没有设置所述的扩散层2，对比例1是直接将所述的量子点光转换层3设置在所述玻璃基板1的出光面上，其余均与实施例1相同。
采用蓝色光源测试所制得的扩散板色域和使用寿命，具体见表2。
对比例2
一种一体式光转换玻璃扩散板，包括玻璃基板1、扩散层2和光学膜5；所述的扩散层2设置在所述玻璃基板1的出光面上，所述的光学膜5直接贴合在所述扩散层2上；所述的扩散层2是由光扩散材料涂覆在所述玻璃基板1上固化形成；且所述的光扩散材料包括如下重量百分比的组分：树脂50％、扩散粒子35％、硅烷偶联剂5％和稀释剂10％。
对比例2与实施例1的区别在于，对比例2中没有设置量子点光转换层3和粘接层4，对比例2是直接将光学膜5贴合在扩散层2上，其余均与实施例1相同。
采用白色光源测试所制得的扩散板色域和使用寿命，具体见表2。
表1本发明实施例1-3制得的一体式光转换玻璃扩散板的性能参数
Figure BDA0002809675900000111
Figure BDA0002809675900000121
表2对比例1-2制得的扩散板的性能参数
对比例 色域sRGB 使用寿命/h
对比例1 ＞130％ 不合格
对比例2 100％ 合格
由上述对比例1及测试数据可以看出，将量子点光转换层3直接涂覆于玻璃基材1的表面其附着力差，大大影响扩散板的使用寿命，其使用寿命不合格；由上述对比例2及表1和表2的测试数据可以看出，嵌入量子点光转换层3可以提高扩散板色域30％。
上述为本发明的较佳实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。凡由本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种一体式光转换玻璃扩散板，其特征在于，包括玻璃基板(1)、扩散层(2)、量子点光转换层(3)、粘接层(4)和光学膜(5)；所述的扩散层(2)设置在所述玻璃基板(1)的出光面上，所述的量子点光转换层(3)附着于所述扩散层(2)上，所述的光学膜(5)通过所述粘接层(4)粘接在所述量子点光转换层(3)上；所述的扩散层(2)是由光扩散材料涂覆在所述玻璃基板(1)上固化形成；所述的光扩散材料包括如下重量百分比的组分：树脂45-55％、扩散粒子30-40％、稀释剂10-15％和硅烷偶联剂1-5％；所述的量子点光转换层(3)是由量子点分散于硅胶油墨或UV胶中并涂覆于所述扩散层(2)上经固化形成。
2.根据权利要求1所述的一种一体式光转换玻璃扩散板，其特征在于，所述玻璃基板(1)的入光面上设置有用于增加光散射效果的散射花纹(6)。
3.根据权利要求1所述的一种一体式光转换玻璃扩散板，其特征在于，所述的扩散层(2)的厚度为30-80μm；所述的量子点光转换层(3)的厚度为5-40μm。
4.根据权利要求1所述的一种一体式光转换玻璃扩散板，其特征在于，所述的粘接层(4)的材质为光学胶。
5.根据权利要求1所述的一种一体式光转换玻璃扩散板，其特征在于，所述的树脂为丙烯酸树脂；所述的扩散粒子为二氧化钛或二氧化硅颗粒；所述的稀释剂为二价酸酯和异佛尔酮的混合物；所述的硅烷偶联剂为KH570。
6.根据权利要求5所述的一种一体式光转换玻璃扩散板，其特征在于，所述的二氧化钛或二氧化硅颗粒的粒径为5-10微米；所述的二价酸酯与所述异佛尔酮的体积比为(1-2)：(1-2)。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种一体式光转换玻璃扩散板的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1、将树脂、扩散粒子和硅烷偶联剂加入稀释剂中并搅拌均匀，即得到光扩散材料；将所述光扩散材料涂覆在所述玻璃基板(1)的出光面上，并在200-260℃下固化30-60分钟，形成所述扩散层(2)；
S2、将量子点分散于硅胶油墨中，得到量子点光转换胶A；或者将所述量子点分散于UV胶中，得到量子点光转换胶B；
S3、将所述的量子点光转换胶A涂覆于所述扩散层(2)上，并在80-120℃下固化20-40分钟，形成所述量子点光转换层(3)；或者将所述的量子点光转换胶B涂覆于所述扩散层(2)上，并在100-200W/cm2紫外光照射下紫外光固化15-45s，形成所述量子点光转换层(3)；
S4、然后在所述量子点光转换层(3)上涂覆光学胶形成所述粘接层(4)；
S5、最后将所述光学膜(5)附着于所述粘接层(4)上。
8.根据权利要求7所述的一种一体式光转换玻璃扩散板的制备方法，其特征在于，步骤S1所述的光扩散材料通过丝网印刷的方式涂覆在所述玻璃基板(1)的出光面上。
9.根据权利要求7所述的一种一体式光转换玻璃扩散板的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述量子点与所述硅胶油墨或UV胶的质量比为(5-40)：(60-95)；所述量子点包括红光量子点和绿光量子点，所述红光量子点与所述绿光量子点的质量比为1：1；所述红光量子点的波长为620-630nm，所述绿光量子点的波长为520-530nm。
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