專利名稱：一種具有中孔洞的光學(xué)擴(kuò)散膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)擴(kuò)散膜的制備方法。
背景技術(shù)：
液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)是當(dāng)今最普遍的顯示技術(shù)，并且在未 來的20-30年內(nèi)，也將是顯示的主流技術(shù)。液晶是一種介于固態(tài)與液態(tài)之間的物質(zhì)，本身是 不能發(fā)光的，必須要借助背光源才能達(dá)到顯示的功能。背光源性能的好壞會(huì)直接影響LCD 顯像質(zhì)量，特別是背光源的亮度，將直接影響到LCD表面的亮度。液晶背光源體系主要由光源、導(dǎo)光板、各類光學(xué)膜片組成，好的液晶背光源體系需 具備有亮度高，壽命長、發(fā)光均勻等特點(diǎn)。目前光源主要有EL、CCFL及LED三種背光源類 型，依光源分布位置不同則可分為側(cè)光式和直下式兩種。隨著液晶模組不斷向更亮、更輕、 更薄方向發(fā)展，LED背光源未來可望成為目前背光源發(fā)展的主流，目前幾乎所有的筆記本背 光源皆采用LED背光源。液晶背光源體系之中的主要光學(xué)膜片有擴(kuò)散膜、增亮膜和反射膜三種。擴(kuò)散膜的 主要作用是將從導(dǎo)光板放射出的光，透過擴(kuò)散粒子來達(dá)到霧化光源的效果。當(dāng)光線在經(jīng)過 擴(kuò)散層時(shí)，會(huì)于折射率相異的介質(zhì)中穿過，此不同折射率以及入射光角度不同就會(huì)使得光 發(fā)生許多折射、反射與散射的現(xiàn)象，可修正光線成均勻面光源以造成了光學(xué)擴(kuò)散的效果。目 前的擴(kuò)散膜的結(jié)構(gòu)一般為雙層或三層結(jié)構(gòu)包括芯層和擴(kuò)散層，中心為芯層，其材料為芳香 族飽和聚酯，上下兩層為擴(kuò)散層，其主要材料為帶有丙烯酸酯的膠水，在擴(kuò)散層內(nèi)再均勻分 布具有可對(duì)光線進(jìn)行折射、反射與散射等功能的擴(kuò)散粒子，而芯層復(fù)合在所述的擴(kuò)散層的 中間。高分子薄膜可應(yīng)用在光電、醫(yī)藥，化學(xué)組件以及近年來相當(dāng)熱門的主動(dòng)或被動(dòng)式 生化分離組件之中。針對(duì)擴(kuò)散膜而言，目前制作的方法主要是溶劑涂布型以及紫外光UV交 聯(lián)型兩種。溶劑涂布型的作法比較省成本，但是有機(jī)溶劑畢竟對(duì)環(huán)境以及從業(yè)人員還是有 一定程度的傷害。再者，紫外光交聯(lián)型制程相當(dāng)耗電，紫外光對(duì)于從業(yè)人員可能會(huì)引起的身 體隱患，如紫外線所起的自由基以及癌癥，都是值得注意的課題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有制備光學(xué)擴(kuò)散膜涂布技術(shù)過程中，大量使用有機(jī)溶劑涂布、 使用紫外光之較不環(huán)保之現(xiàn)象，本發(fā)明提供一種新穎的、環(huán)保的、快速的制備擴(kuò)散膜 的方法，這種擴(kuò)散膜上面帶有中孔洞的微結(jié)構(gòu)，以高分子聚對(duì)苯二甲酸二乙酯(PET， Polyethylene-terephthalate)做為基材底層，加入中性的界面活性劑與TEOS作為有機(jī)模 版，在酸性的環(huán)境中，以溶膠_凝膠法合成出具有高度規(guī)則性的復(fù)合中孔洞，并置入同性質(zhì) 的擴(kuò)散粒子，如二氧化硅(SiO2),其粒徑約為15nm左右。經(jīng)由溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝現(xiàn)象之 后，擴(kuò)散粒子將可均勻規(guī)則的被束縛在六角形中孔洞之中，以達(dá)到透光性好，霧度高的高功 能性擴(kuò)散膜。
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本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種具有中孔洞的光學(xué)擴(kuò)散膜的制備方 法，包括下列步驟A.將PET進(jìn)行羥基化處理將PET薄膜表面以進(jìn)行水解反應(yīng)五小時(shí)，建議使用2N 氫氯酸(HCl)或者氫氧化鈉(NaOH)對(duì)酯基進(jìn)行水解。官能化后的PET將可與之后的硅材 做緊密的結(jié)合，使其可以與接下來要涂布的上層中孔洞復(fù)合材料有良好化學(xué)鍵結(jié)，達(dá)到兩 層材料復(fù)合在一起的目的。B.制備擴(kuò)散層涂料制備一恒溫40°C水浴，依照當(dāng)量比TEOS THF H2O HCl 擴(kuò)散粒子=1 30 5 0. 1 3調(diào)配好每一反應(yīng)物的計(jì)量，在200mL四氫呋喃(THF)之 中加入擴(kuò)散粒子，并加入預(yù)先以去離子水配好的2當(dāng)量濃度的HC1，最后滴入TE0S(正硅酸 乙酯)，攪拌2 5小時(shí)即可結(jié)束反應(yīng)；接下來利用滾輪涂布的方式將其涂布在羥基化后 的PET之上，進(jìn)入溫度約為65 75°C的烘箱之中靜置，直至溶劑全面揮發(fā)為止。由于溶劑 四氫呋喃(THF)會(huì)逐漸的揮發(fā)并導(dǎo)致溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝(SelfAssembly)現(xiàn)象，有機(jī)模 版(PET)與TEOS之間將可通過分子間作用力而變成規(guī)則狀的六角柱堆積，此時(shí)無機(jī)硅材 (TEOS)中孔洞薄膜將會(huì)形成，孔徑約為20nm左右，帶有擴(kuò)散粒子的無機(jī)硅材薄膜，將可均 勻的借由溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝的方式成長于PET基材之上，而擴(kuò)散粒子在這過程中，將會(huì) 規(guī)則的被束縛在中孔洞之中，以形成上述納米中孔洞擴(kuò)散膜結(jié)構(gòu)。由于中孔洞的粒徑相當(dāng)， 因此每一個(gè)中孔洞內(nèi)所包覆的擴(kuò)散粒子基本上相當(dāng)?shù)囊恢?，不?huì)有差距過多的現(xiàn)象，這些 中孔洞將可以有效的區(qū)隔擴(kuò)散粒子，促使其規(guī)則的排列在硅材薄膜之間。推薦在步驟B中，所述的擴(kuò)散粒子為直徑為15nm的二氧化硅(SiO2)顆粒。推薦在步驟B中，膜片在烘箱中的靜置時(shí)間為2 4小時(shí)，以讓有機(jī)溶劑充分的揮 發(fā)完畢。當(dāng)材料介于納米尺寸時(shí)，其光學(xué)特性基本上與其在塊材時(shí)大不相同。擴(kuò)散粒子在 中孔洞硅材中所處的的三維空間結(jié)構(gòu)之中，每一個(gè)擴(kuò)散粒子都被均勻規(guī)則地被彼此之間的 的中孔洞隔開，將可明顯的減少了分子之間的n-n吸引力，進(jìn)而增強(qiáng)透光強(qiáng)度、提高量子 效率，并達(dá)到均勻一致的高霧度擴(kuò)散膜。本發(fā)明的有益效果在于第一，大大的縮短了將薄膜置入烘箱的時(shí)間，以達(dá)到將有 機(jī)溶劑揮發(fā)的目的，將原本的48小時(shí)的制程縮短到將近4小時(shí)，更符合經(jīng)濟(jì)效益；第二， 在整個(gè)形成中孔洞材料的過程之中，溶劑可采用對(duì)于環(huán)境較為環(huán)保的極性溶劑(如四氫呋 喃，水等)，對(duì)于材料操作人員以及整體大環(huán)境都相對(duì)來得健康環(huán)保；第三，球狀粒子在自 組裝形成薄膜的過程之中，將其規(guī)則的固定在于中孔洞的六角硅材薄膜之間，且擴(kuò)散粒子 與粒子之間彼此被中孔洞材質(zhì)區(qū)隔開，此舉將可達(dá)到更有效的將光線散射的目的，光線透 過此擴(kuò)散膜之后，將可達(dá)到透光性高，霧度高的優(yōu)點(diǎn)；第四，擴(kuò)散粒子在整個(gè)架構(gòu)之中，是經(jīng) 由納米硅材在形成膜材的過程，被牢固的被束縛在中孔洞，這樣的化學(xué)鍵結(jié)將更為強(qiáng)韌，更 不易斷裂，相較于原本溶液制成采用的膠水(如丙烯酸酯)來固定擴(kuò)散粒子的方法而言，所 制備的擴(kuò)散膜，將可達(dá)到不易掉粉掉粒的優(yōu)點(diǎn)，強(qiáng)化了擴(kuò)散膜本身的功能性。


圖1是本發(fā)明制備的光學(xué)擴(kuò)散膜的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。一種具有中孔洞的光學(xué)擴(kuò)散膜的制備方法，該種具有中孔洞的光學(xué)擴(kuò)散膜以高分 子聚對(duì)苯二甲酸二乙酯(PET，Polyethylene-ter印hthalate)做為基材底層1，加入中性的 界面活性劑與TEOS作為有機(jī)模版，在酸性的環(huán)境中，以溶膠-凝膠法合成出具有高度規(guī)則 性的六角形中孔洞2，并置入同性質(zhì)的擴(kuò)散粒子3，如二氧化硅(SiO2),其粒徑約為15nm左 右。經(jīng)由溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝現(xiàn)象之后，擴(kuò)散粒子3將可均勻規(guī)則的被束縛在六角形中孔 洞2之中，以達(dá)到透光性好，霧度高的高功能性擴(kuò)散膜。其制備方法包括下列步驟A.將PET進(jìn)行羥基化處理。B.制備擴(kuò)散層涂料制備一恒溫40°C水浴，依照當(dāng)量比TEOS THF H2O HCl 擴(kuò)散粒子=1 30 5 0. 1 3調(diào)配好每一反應(yīng)物的計(jì)量，在200mL四氫呋喃(THF)之 中加入擴(kuò)散粒子，并加入預(yù)先以去離子水配好的2當(dāng)量濃度的HC1，后滴入硅源TE0S，攪拌 2 5小時(shí)即可結(jié)束反應(yīng)。本實(shí)施例中擴(kuò)散粒子為直徑為15nm的二氧化硅顆粒；接下來利 用滾輪涂布的方式將其涂布在羥基化后的PET之上，進(jìn)入溫度約為65 75°C的烘箱之中 靜置，直至溶劑全面揮發(fā)為止。膜片在烘箱中的靜置時(shí)間為2 4小時(shí)，以讓有機(jī)溶劑充分 的揮發(fā)完畢。由于溶劑四氫呋喃(THF)會(huì)逐漸的揮發(fā)并導(dǎo)致溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝現(xiàn)象，有 機(jī)模版(PET)與TEOS之間將可通過分子間作用力而變成規(guī)則狀的六角柱堆積，此時(shí)無機(jī)硅 材(TEOS)中孔洞薄膜將會(huì)形成，孔徑約為20nm左右，帶有擴(kuò)散粒子的無機(jī)硅材薄膜，將可 均勻的借由溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝的方式成長于PET基材之上，而擴(kuò)散粒子在這過程中，將 會(huì)規(guī)則的被束縛在中孔洞之中，以形成上述納米中孔洞擴(kuò)散膜結(jié)構(gòu)。由于中孔洞的粒徑相 當(dāng)，因此每一個(gè)中孔洞內(nèi)所包覆的擴(kuò)散粒子基本上相當(dāng)?shù)囊恢?，不?huì)有差距過多的現(xiàn)象，這 些中孔洞將可以有效的區(qū)隔擴(kuò)散粒子，促使其規(guī)則的排列在硅材薄膜之間。
權(quán)利要求
1.一種具有中孔洞的光學(xué)擴(kuò)散膜的制備方法，其特征在于包括下列步驟A.將PET進(jìn)行羥基化處理B.制備擴(kuò)散層涂料制備一恒溫40°C水浴，依照當(dāng)量比TEOS THF H2O HCl 擴(kuò) 散粒子=1 30 5 0. 1 3調(diào)配好每一反應(yīng)物的計(jì)量，在200mL四氫呋喃之中加入擴(kuò) 散粒子，并加入預(yù)先以去離子水配好的2當(dāng)量濃度的HC1，最后滴入TE0S，攪拌2 5小時(shí) 即可結(jié)束反應(yīng)；接下來利用滾輪涂布的方式將其涂布在羥基化后的PET之上，進(jìn)入溫度約 為65 75°C的烘箱之中靜置，直至溶劑全面揮發(fā)為止。
2.如權(quán)利要求1所述的具有中孔洞的光學(xué)擴(kuò)散膜的制備方法，其特征在于在步驟B 中，所述的擴(kuò)散粒子為直徑為15nm的二氧化硅或者聚甲基丙烯酸甲酯顆粒。
3.如權(quán)利要求1或2所述的具有中孔洞的光學(xué)擴(kuò)散膜的制備方法，其特征在于在步 驟B中，膜片在烘箱中的靜置時(shí)間為2 4小時(shí)，以讓有機(jī)溶劑充分的揮發(fā)完畢。
全文摘要
一種具有中孔洞的光學(xué)擴(kuò)散膜的制備方法，包括下列步驟A.將PET進(jìn)行羥基化處理B.制備擴(kuò)散層涂料制備一恒溫40℃水浴，依照當(dāng)量比TEOS∶THF∶H2O∶HCl∶擴(kuò)散粒子＝1∶30∶5∶0.1∶3調(diào)配好每一反應(yīng)物的計(jì)量，在200ml四氫呋喃之中加入擴(kuò)散粒子，并加入預(yù)先以去離子水配好的2當(dāng)量濃度的HCl，最后滴入TEOS，攪拌2～5小時(shí)即可結(jié)束反應(yīng)；接下來利用滾輪涂布的方式將其涂布在羥基化后的PET之上，進(jìn)入溫度約為65～75℃的烘箱之中靜置，直至溶劑全面揮發(fā)為止。本發(fā)明在整個(gè)形成中孔洞材料的過程之中，溶劑可采用對(duì)于環(huán)境較為環(huán)保的極性溶劑(如四氫呋喃，水等)，對(duì)于材料操作人員以及整體大環(huán)境都相對(duì)來得健康環(huán)保。
文檔編號(hào)G02B5/02GK102115545SQ20111003648
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者楊衷核, 羅培棟 申請(qǐng)人:寧波東旭成化學(xué)有限公司