[發明專利]一種各向異性可調控的聚合物基光擴散膜及其制備方法

無效

• 申請號: 201110279806.5
• 申請日: 2011-09-20
• 公開（公告）號: CN102331591A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 郭少云;熊英;郭梅;董現明
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G02B5/02
• 分類號: G02B5/02;G02B1/04;B29C69/02
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技術領域

本發明涉及各向異性可調控的聚合物基光擴散膜及其制備方法，特別是涉及一種可根據實際需求制備在X方向和Y方向光擴散程度可調控的各向異性光擴散膜及其制備方法。

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背景技術

隨著人類科技的快速發展，照明與顯示領域得到了長足的進步，如何在現有的基礎上制得高效、低損、高均勻性與完美視覺相結合的照明與顯示系統，成為這一領域所要解決的重要問題之一。借助光擴散材料實現高功效與視覺均勻性相統一是行之有效的解決途徑。

光擴散材料是指既能使光通過同時又能有效的擴散光的一類材料，具有一定的透明度和較強的光擴散性，是一種較好的背光源材料，常用的是膜狀材料，稱為光擴散膜。它質輕，對光線的散射角大，導光性好，透射光均勻，能夠將點、線光源轉化成線、面光源，可廣泛與LED等光源相結合，作為面光源材料應用于照明、指示標牌、投影壁墻、展示櫥窗等，使照明與顯示系統達到高功效與視覺均勻性相統一，并可以和液晶元件復合后制備高分子分散型擴散器件，成功解決液晶顯示器固有的視角不對稱性問題，成為材料領域研究的熱點之一。

根據對光在各方向擴散程度的不同，可將光擴散膜分為各方向光擴散能力相同的各向同性光擴散膜和各方向光擴散能力不同的各向異性光擴散膜。一般情況下，我們只需擴大光的照射面積，使點光源變成面光源時，可采用各向同性光擴散膜，但是在某些特殊場合，往往需要選擇性地對某一方向或角度加強擴散作用，例如當我們本著節能環保的目的，僅需沿某一方向進行光照時；或需要將線光源變成面光源，使其各方向照明程度得到均一化；或液晶顯示時，從擴大視角和節省能源的方面考慮，我們需要弱化垂直方向的照明范圍，擴大水平方向的照明區域，以增大視角；這時候我們就需要X方向的擴散能力優于Y方向的光擴散膜。

各向異性光擴散膜包括面擴散膜和體擴散膜兩類：

????面擴散膜是通過機械方法（打磨、涂層或將其成型模具的相應面做噴砂或刻痕處理）或化學方法（溶解表面的某種成分或直接在表面進行定向合成）將制品的一個表面沿某一方向制備成凹凸不平的表面，利用其粗糙表面來產生光擴散。其顯著缺點是：（1）擴散光量取決于刻痕、劃痕等凹凸痕跡的數量分布，擴散不均勻；（2）若表面受到刮擦或損害，擴散效果將會受到很大影響，這給大尺寸制品的制備和保養帶來困難。

體擴散膜是指在透明基體中均勻且定向分散有橢球形、梭形或纖維狀等長徑比＞1的散射體的光擴散膜，通過散射體和基體間對光的折射率的差異來產生光擴散，這種材料很好地克服面擴散膜所固有的弱點，制品具有高的光擴散性、較好的透明性及優異的綜合性能。制備各向異性體散射膜的關鍵是使各向異性的散射體均勻且沿同一方向分布在基體中，而不可變形的無機材料（如玻璃纖維等）在基體中很難實現完全沿同一方向分布，且其形態結構是固定的，不能對X方向和Y方向的擴散程度進行調控。而聚合物加工溫度下可變形的高分子材料或非高分子材料，在熔融過程中，由于與基體之間的粘度存在差異，若對其施加一拉伸作用，則可在共混物中可呈多種形態，如橢球形、棒狀、帶狀、纖維狀等形態，并沿同一方向分布；且可通過對拉伸作用的調控，控制可變形高分子材料或非高分子材料的變形程度，即可對散射體的長徑比進行調控，從而實現對X方向和Y方向光擴散程度的調控，彌補現有各向異性光擴散材料制備方法復雜，且對光擴散各向異性程度不可控的缺點，具有重要的理論意義和應用價值。

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發明內容

針對各向異性體擴散材料的研究現狀，本發明的目的是在制備各向異性光擴散材料的同時提供一種簡單易行且可有效調控光擴散各向異性程度的方法。

本發明的基本思想是采用擠出—熱拉伸的方法，利用高分子材料或在聚合物加工溫度下可變形的非高分子材料在擠出成型加工過程中，熔體沿同一方向流動，若基體樹脂與分散相間存在粘度差異，則分散相在基體中被拉伸的程度將可調控，即可被拉伸為橢球形、梭形甚至纖維狀的形態結構，從而可制備得到各向異性光擴散材料；并通過對分散相形態結構的調控，達到對光擴散各向異性程度調控的目的。

本發明以如下技術方案實現：

????本發明公開的調控光擴散膜的各向異性程度的方法，是針對于具有不同折射率的共混復合體系，通過調控分散相的形態來實現光的各向異性擴散。該復合材料的基體選用透明或半透明的高分子材料；分散相可以是透明材料，也可以是非透明材料；可以是有機高分子材料，也可以是聚合物加工溫度下可變形的非高分子材料，優選透明或半透明的有機高分子材料。