[发明专利]光散射导光板的制造方法及其制得的导光板

说明书

技术领域

本发明涉及光功能材料技术领域，且特别涉及光散射导光板的制造方法及其制得的导光板。

背景技术

导光板是将点光源或线光源转变成面光源的光学元件，应用于液晶显示、仪器仪表、广告、照明等领域。

传统的导光板根据制造工艺的不同可分为雕刻型，印刷型和注射型三类。

雕刻型导光板是在透明有机玻璃板材的表面雕刻出网状的格槽。入射光从导光板的侧面入射，当光线入射到导光板背面时，在格槽处由于全反射条件遭到破坏，使光线由导光板的背面射出，背面射出的光通过添加反射膜使光线从导光板的正面射出，形成面光源。雕刻型导光板具有制作成本高，生产效率低，亮度低且视角较窄的缺点。

印刷型导光板是在有机玻璃板材的底面印刷出高反射率的白色网点，网点的主要成分为二氧化钛和硫酸钡等高反射率物质的混合物。入射光线由于底面网点的反射从正面射出。散射光的强弱取决于网点的直径和分布密度。靠近光源的部分网点直径较小，分布密度较小，远端的网点直径较大，分布密度也较大。印刷型导光板的缺点主要表现在亮度低、视角窄，以及长期使用过程中油墨容易老化而脱落，从而影响表面亮度。

注射型导光板是通过精密加工技术，将注射成型的模具表面加工成微小的网点，然后一次注射成型。根据导光机理的不同又分为散射型、反射型和折射型。注射型导光板虽然简化了导光板的制作工艺，但是需要设计和制造精密的注射模具，因此，需要很高的制作成本。另外，射出成型导光板在应用时同样需要精密的技术，任何细微的损坏都将影响导光板的使用性能。，由于模具尺寸的限制，射出成型不能生产大尺寸的导光板，目前只用于生产17英寸以下导光板。

实际上，无论是雕刻型导光板、印刷型导光板和注射型导光板，都存在着制作成本高，亮度低，均匀性差，辉度低和视角小的缺点。这些缺点导致了应用时产品的耗电量增加，尺寸和重量增加等不利因素。由于导光板的尺寸、结构和形状大都是根据应用产品的参数而设计，一旦成型后，导光板的尺寸和形状就不能任意更改，这在很大程度上也限制了导光板的广泛应用。

单纯从液晶显示器方面的应用来说，随着液晶显示器制造技术的提升，大尺寸及低价格的趋势下，背光模块在考虑轻量化、薄型化、低消费电力、高亮度及降低成本的市场要求，为保持在未来市场的竞争力，  开发、设计新型的背光模块及导光板成型的新制作技术，就显得非常重要。

发明内容

基于上述原因，一种新型的光散射聚合物导光板一直是该领域内的研究热点。根据光传输理论，光线在折射率不同的两种材料的界面传输时会发生折射现象。因此，在密度均匀的基体材料中添加折射率与基体材料不同第二相材料，光在其中传输时就会形成光散射。基体材料为透明的聚合物材料，如PMMA，PS，或PC等，第二相材料可以为无机材料(如二氧化硅或二氧化钛等)、与基体聚合物不同的高分子材料(如聚酰胺等)，或者液晶材料。优异的光散射效果可以通过控制两相的相对折射率(Δn＝n1-n2)，散射单元的尺寸和间隔距离来获得。所谓的光散射聚合物导光板是在聚合物基体内形成微观不均一结构，使聚合物导光板同时具备光导波与散射光线的功能，进而获得高辉度照明用光散射效应。换言之光散射聚合物导光板是控制可散射光线的微观结构的相对折射率与及其大小，获得多重光散射效果，使光线在没有损耗的环境下均匀且朝特定方向扩散射出。研究表明，一般它的辉度比传统背光照明单元高二倍左右。

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)由于其优异的透光性、抗老化性能和加工性能而被称为有机玻璃，是制备导光板的主要材料。本发明主要提供一种基于聚甲基丙烯酸甲酯的导光板的制造方法及其制得的导光板，通过该方法制得的导光板具有亮度高、均匀性好、耐温性能好、寿命长等特点，解决了直接以纳米二氧化硅与甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体混合或纳米二氧化硅与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)共混来生产光散射导光板工艺中易形成的分散不均匀从而导致不均匀散射的困难。

本发明的光散射导光板的制造方法主要包括以下两个步骤：

步骤1.光散射复合材料的合成

一种基于SiO₂/PMMA的光散射复合材料的合成方法，其是在PMMA聚合过程中，将SiO₂前驱体溶解到PMMA基材中，然后将含SiO₂前驱体的PMMA基材在溶液中溶胀，使溶液中的水分子通过高分子链间的空隙扩散到PMMA基材内部，与SiO₂前驱体发生水解反应，原位生成SiO₂微晶，SiO₂与PMMA基材通过化学键相连。