CN113376722A - 光扩散膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种光扩散膜及其制备方法，该光扩散膜，包括：成膜基体，为透明的塑料或树脂；以及光扩散剂，为有机微粒或无机微粒；其中，以所述成膜基体作为连续相，以所述光扩散剂作为分散相而均匀地分布于所述连续相中。本发明的光扩散膜通过膜层内部的散射粒子实现光强的均匀分布，同时粒子的良好相容掺杂可以为薄膜的长时使用和环境稳定性提供有力保障。
Description
技术领域
本发明涉及一种光扩散膜及其制备方法，可应用于照明灯具和液晶显示等领域。
背景技术
随着社会的飞速发展，各种LED应用，如照明灯具、液晶显示、有机发光显示等多种新型显示技术，得到了蓬勃发展。LED灯具有环保、长寿命、高转换效率等优点，但是其自身是一种点光源，直视或长时间目视会产生眩光，进而造成人眼疲劳等问题，因此光扩散膜的应用与研究也呈现快速发展的趋势。
光扩散膜可以将点状或者线状光源转变为均匀的面光源，起到使光强均匀分布的效果，其主要原理是当光线穿过两个具有不同折射率材的材料时，在两相界面将产生折射、散射和反射等光学现象，从而使膜层具有光扩散功能，实现光强的均匀、饱满、柔和分布。
目前市场上广泛使用的是在膜层内部将不同折射率的板状聚合物薄膜沿某一方向交替排列而成的百叶窗结构光扩散膜，或者在低折射率的成膜基体中弥散分布柱状高折射率物相而成的柱结构光扩散膜。此类光扩散膜仅能使特定方向的光束沿特定方向发生扩散，而且加工过程中为了得到散射质量更高的光扩散膜，膜层内部物相结构清晰明确，聚合物之间需要有良好的相分离，但是明显的微相分离又会导致膜层的耐久性较差，使用寿命低等问题。
为了解决如何扩大光扩散膜视角以及延长光扩散膜的使用寿命的问题，尚且需要提供一种新的光扩散膜。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供了一种光扩散膜及其制备方法，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
作为本发明的一个方面，提供了一种光扩散膜，包括：成膜基体，为透明的塑料或树脂；以及光扩散剂，为有机微粒或无机微粒；其中，以所述成膜基体作为连续相，以所述光扩散剂作为分散相而均匀地分布于所述连续相中。
作为本发明的另一个方面，提供了一种上述光扩散膜的制备方法，包括以下步骤：将光扩散剂和成膜基体均匀地混合；使所得混合物成膜，得到所述光扩散膜。
基于上述技术方案，本发明的光扩散膜及其制备方法具有如下优点：
(1)将微粒形态的光扩散剂分散于透明的成膜基体内，在光扩散剂的散射作用下实现光强的各向同性地均匀分布，扩大了光散射膜视角，且光强分布均匀性得以显著提高；
(2)通过调控光扩散剂粒子的含量，可使光扩散膜的透光率在70％～99％范围内进行调节，雾度在10％～99％范围内进行调节；
(3)基于光扩散剂和成膜基体之间的相容性和协同性，使得膜层具有良好的耐蚀性、抗强酸稳定性、机械稳定性、化学稳定性和热稳定性，显著地提高了膜层的环境稳定性。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供了一种光扩散膜及其制备方法，该光扩散膜可以通过膜层内部的散射粒子实现光强的均匀分布，同时粒子的良好相容掺杂可以为薄膜的长时使用和环境稳定性提供有力保障。
具体而言，根据本发明的一些实施例，提供了一种光扩散膜，包括：成膜基体，为透明的塑料或树脂；以及光扩散剂，为有机微粒或无机微粒；其中，以成膜基体作为连续相，以光扩散剂作为分散相而均匀地分布于连续相中。
在一些实施例中，塑料选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、共聚聚酯(PETG)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚丙烯(PP)中的一种或多种；树脂选自丙烯酸树脂或AB胶。前述材料作为成膜基体，具有良好的加工性能和高的透明度。
在一些实施例中，无机微粒选自CaCO3、玻璃微珠、BaSO4、SiO2、TiO2中的一种或多种，将前述无机微粒作为光扩散剂，具有较高的热稳定性等优势；有机微粒选自聚苯乙烯(PS)微球、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球、有机硅氧烷微球中的一种或多种，将前述有机微粒作为光扩散剂，透光率较高，且与成膜基体具有良好的相容性。
在一些实施例中，以光扩散膜的质量为100％，成膜基体的质量分数为80％～99.99％，更优选为90％～99.9％，起到光扩散剂的载体支撑作用；光扩散剂的质量分数为0.01％～20％，更优选为0.1％～10％，可以有效促进膜层内部光线的多次折反射作用，实现光线的均匀化效果。光扩散剂的含量将显著影响光扩散膜膜层的透光率和雾度，若含量过低难以起到均匀散射光线的效果，含量过高易导致透光率的急剧降低而雾度几乎无明显提升，不利于膜层的综合性能。
在一些实施例中，光扩散剂的粒径范围为5nm～10μm，优选为100nm～5μm，例如可以是200nm、500nm、1μm、2μm、3μm、4μm等，光扩散剂的粒径也将显著影响光扩散膜膜层的透光率和雾度。
在一些实施例中，光扩散膜还包括少量添加剂，如固化剂、增塑剂、紫外吸收剂等，添加剂的质量分数为0～10％，可以提高膜层包括抗紫外降解性能、酸碱稳定性、湿热稳定性、耐蚀性能等在内的综合性能。
在此基础上，通过选择合适的成膜基体和光扩散剂，本发明的光扩散膜的透光率可在50％～95％范围内进行调节，雾度在10％～99％范围内进行调节。
根据本发明的实施例，还提供了如上所述的光扩散膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将光扩散剂和成膜基体均匀地混合。
本步骤中的混合方式并无特殊限制，可以根据所选择材料而确定合适的混合方式，例如溶解搅拌等。
(2)将步骤(1)所得混合物成膜，得到光扩散膜。
更具体地，本步骤包括：将所得混合物以溶液态或熔融态的形式涂布于透明基材上，在外加的温度、压力或光照下固化成膜。此处的涂布方式包括但不限于滴涂、喷涂、浇筑等方式。
或者，本步骤包括：在不使用透明基材的情况下，将所得混合物以流延成型等方式直接成膜。
本发明的光扩散膜的成膜方式多样，不受特定的制备设施限制，既可采用滴涂、流延成型等方式获得光滑平整的膜层，还可采用喷涂等工艺获得具有表面显微结构的膜层，实现散射粒子与显微结构的协同作用，提高膜层的光学性能。
以下通过对比例、实施例和相关测试实验来进一步说明本发明。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。而且，在不冲突的情况下，以下各实施例中的细节可以任意组合为其它可行实施例。
性能测试：
透光率和雾度：均采用雾度仪测试。
实施例1：
取平均粒径为200nm的有机硅氧烷微球作为光扩散剂，将0.1％的光扩散剂和0.2％的增塑剂DEHP与99.7％的PET充分均匀混合后，用双螺杆挤出机挤出造粒。粒料经单螺杆挤出机组流延成膜，最后经过薄膜静态双向拉伸试验机拉伸，制备成所需光扩散膜。
经测试，所得膜层的透光率为95％，雾度为35％。
实施例2：
以载玻片为基板，取平均粒径为100nm的SiO2粒子作为光扩散剂。粒子经充分超声分散后加入丙烯酸树脂，控制粒子含量为0.5％，丙烯酸树脂含量为99.2％，再添加0.3％的六亚甲基二异氰酸酯三聚物交联剂，将充分混合的复合涂料喷涂在基板表面，80℃下固化6小时即得所述光扩散膜。
经测试，所得膜层的透光率为75％，雾度为78％。
实施例3：
以透明PET为基板，取平均粒径为1μm的有机硅粉体作为光扩散剂。将PMMA在加热下溶解在少量乙酸乙酯中，接着加入光扩散剂和紫外线吸收剂UV-9，控制光扩散剂含量为10％，PMMA含量为89.8％，紫外线吸收剂含量为0.2％，通过在基板上浇铸冷却成膜，24小时后即得所述光扩散膜。
经测试，所得膜层的透光率为55％，雾度为98％。
实施例4：
取平均粒径为200nm的BaSO4作为光扩散剂，将0.1％的光扩散剂和0.2％的增塑剂DEHP与99.7％的PET充分均匀混合后，用双螺杆挤出机挤出造粒。粒料经单螺杆挤出机组流延成膜，最后经过薄膜静态双向拉伸试验机拉伸，制备成所需光扩散膜。
经测试，所得膜层的透光率为88％，雾度为33％。
实施例5：
以载玻片为基板，取平均粒径为100nm的PS微球作为光扩散剂。粒子经充分超声分散后加入丙烯酸树脂，控制粒子含量为0.5％，丙烯酸树脂含量为99.2％，再添加0.3％的六亚甲基二异氰酸酯三聚物交联剂，将充分混合的复合涂料喷涂在基板表面，80℃下固化6小时即得所述光扩散膜。
经测试，所得膜层的透光率为88％，雾度为93％。
从上述各实施例可以看出，通过有机微粒或无机微粒在透明的成膜基体中的分散可以得到不同透光率和雾度的光扩散膜，可以满足光扩散膜在不同应用场合如灯具或显示器等的不同需求。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种光扩散膜，包括：
成膜基体，为透明的塑料或树脂；以及
光扩散剂，为有机微粒或无机微粒；
其中，以所述成膜基体作为连续相，以所述光扩散剂作为分散相而均匀地分布于所述连续相中。
2.根据权利要求1所述的光扩散膜，其特征在于，所述塑料选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、共聚聚酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯中的一种或多种；所述树脂选自丙烯酸树脂或AB胶。
3.根据权利要求1所述的光扩散膜，其特征在于，所述无机微粒选自CaCO3、玻璃微珠、BaSO4、SiO2、TiO2中的一种或多种；所述有机微粒选自聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球、有机硅氧烷微球中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的光扩散膜，其特征在于，所述光扩散剂的粒径范围为5nm～10μm。
5.根据权利要求1所述的光扩散膜，其特征在于，以光扩散膜的质量为100％，所述成膜基体的质量含量为80％～99.99％，所述光扩散剂的质量含量为0.01％～20％。
6.根据权利要求5所述的光扩散膜，其特征在于，所述光扩散膜还包括0～10％的添加剂。
7.根据权利要求6所述的光扩散膜，其特征在于，所述添加剂选自固化剂、增塑剂、紫外吸收剂中的一种或多种。
8.一种如权利要求1至7中任一项所述的光扩散膜的制备方法，包括以下步骤：
将光扩散剂和成膜基体均匀地混合；
使所得混合物成膜，得到所述光扩散膜。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述使所得混合物成膜包括：将所得混合物以溶液态或熔融态的形式涂布于透明基材上，在外加的温度、压力或光照下固化成膜；或者
所述使所得混合物成膜包括：在不使用透明基材的情况下，将所得混合物以流延成型的方式直接成膜。
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| CN202110688508.5A CN113376722A (zh) | 2021-06-21 | 2021-06-21 | 光扩散膜及其制备方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114106523A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-01 | 四川长虹电器股份有限公司 | 一种高亮度高对比度高还原性显示膜片及其制备方法 |
| CN114539661A (zh) * | 2022-03-03 | 2022-05-27 | 科伦塑业集团股份有限公司 | 一种高透光漫散射农用膜及其制备方法 |
Citations (5)
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| CN101812220A (zh) * | 2010-03-02 | 2010-08-25 | 江苏工业学院 | 一种光扩散薄膜用光扩散剂母料及其制备方法和应用 |
| CN103467962A (zh) * | 2013-09-11 | 2013-12-25 | 上海大学 | 一种光扩散薄膜及其制备方法 |
| CN105572774A (zh) * | 2014-10-13 | 2016-05-11 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 扩散膜及其制备方法、及背光模组、显示装置和电子装置 |
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2021
- 2021-06-21 CN CN202110688508.5A patent/CN113376722A/zh active Pending
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