Comment choisir l'agent de diffusion de la lumière approprié pour la plaque de diffusion/la feuille de diffusion ?

• Résumé :
• Actuellement, la plaque de diffusion est un élément de diffusion optique important à l'intérieur du téléviseur, qui peut distribuer uniformément la lumière émise par la LED dans le téléviseur. Elle permet de répartir uniformément la lumière émise par les DEL dans le téléviseur. Dans cet article, la transmittance (T.T.), les degrés de brouillard (HAZE) et la luminosité (Lv) trois aspects ont été étudiés, les matériaux principaux et auxiliaires, y compris le GPPS, l'agent de diffusion de la lumière au silicium organique, l'agent de diffusion optique inorganique et l'agent anti-âge ont été analysés, et plusieurs types d'agents de diffusion optique organiques et inorganiques ont été comparés et analysés. Les résultats ont montré que lorsque le dosage de l'agent de diffusion de la lumière au silicium organique était de 0,6%~0,8%, l'agent de diffusion optique inorganique était de 0,15%, la transmittance atteignait (43±3) %, le degré de brouillard était jusqu'à 99,4%.

Mots clés: GPPS ; Diffuseur de lumière en silicium organique ; Diffuseur de lumière inorganique ; Aides anti-âge ; Transmittance ; Degré de brouillard

L'utilisation des plaques de diffusion optique LED augmente rapidement, la livraison totale de cristaux liquides sphériques a atteint plus de 210 millions d'ensembles en 2017, et la demande de plaques de diffusion est énorme, il est donc très important d'étudier la plaque de diffusion spécifique qui convient aux clients. Les deux principaux indices permettant d'évaluer les propriétés optiques des plaques de diffusion optique sont la transmission de la lumière et le voile. La plaque de diffusion de la lumière est principalement composée de GPPS, MS, PMMA, PC, etc., auxquels sont ajoutés des diffuseurs de lumière organiques et/ou inorganiques et d'autres agents de durcissement, auxiliaires anti-âge, etc., qui sont entièrement mélangés et extrudés dans une extrudeuse, puis extrudés dans une plaque d'une certaine épaisseur à l'aide d'une filière spécifique, et ensuite découpés à la taille requise du module de rétroéclairage dans le téléviseur par CNC. Les effets du mécanisme de diffusion de la lumière et de la taille des particules du diffuseur de lumière sur la transmission de la lumière (T.T.) et la brume (HAZE) du diffuseur de lumière en PC ont été analysés. Les résultats montrent que lorsque la taille des particules du diffuseur de lumière est de 20 μ m, la transmittance de la lumière de la plaque de diffusion de lumière PC est plus élevée, et lorsque la taille des particules du diffuseur de lumière est de 1,8 μ m, la taille des particules du diffuseur de lumière augmente, la transmittance de la lumière augmente et la brume diminue.

En outre, les panneaux de diffusion de la lumière sont également utilisés dans l'éclairage, mais la plupart d'entre eux exigent une transmittance élevée, avec un trouble de 80% à 90%. Toutefois, dans l'industrie de la télévision, le facteur de transmission de la demande générale ne dépasse pas 60%, et le facteur de transmission des clients est d'environ 43%. La transmittance de la demande d'autres clients est de 55%, etc. L'analyse d'un grand nombre de données expérimentales a permis de conclure que lorsque le seul diffuseur de lumière organique est utilisé pour obtenir une faible transmittance, d'une part, le coût du diffuseur de lumière organique est assez élevé, d'autre part, la quantité de diffuseur de lumière organique est relativement importante, et le taux de contribution à la transmittance est relativement faible lorsque le dosage est supérieur à 1%. Il n'est pas économique d'utiliser un diffuseur de lumière organique uniquement pour produire des plaques de diffusion de la lumière dont la transmittance est inférieure à 60%. Diffuseur de lumière organique. Il comprend les diffuseurs de lumière en résine de silicone (indice de réfraction de 1,43), les diffuseurs de lumière de type phényléthène (indice de réfraction de 1,55), les diffuseurs de lumière de type force de pression (indice de réfraction de 1,5), etc.

L'agent de diffusion de la lumière à base de silicone est un polymère organosilicié. Le polymère de silicone est un polymère dont la structure moléculaire comporte un élément de silicium et des groupes fonctionnels organiques liés aux atomes de silicium. Les microsphères de polysilsesquioxane ont été préparées à partir d'alcoxysilane (comme le méthyl triméthoxysilane, le phényl triméthoxysilane, etc.) par hydrolyse, condensation et réaction de réticulation. La distribution de la taille des particules est comprise entre 1 μ m et 8 μ m, et la taille moyenne des particules est de 2 μ m [5]. Parmi eux, l'agent de diffusion de la lumière en silicone a la meilleure résistance à la chaleur et à la haute température, une grande efficacité de diffusion, une bonne compatibilité avec la résine de la matrice, une faible densité, une bonne dispersion, un meilleur équilibre entre la transmission de la lumière et l'uniformité, et l'agent de diffusion de la lumière en résine de silicone organique est le premier choix. Le diffuseur optique inorganique comprend le dioxyde de titane, l'oxyde de silicium, le carbonate de calcium, l'hydroxyde d'aluminium, l'oxyde de zinc, les billes de verre, etc. [6]. Parmi eux, l'indice de réfraction du dioxyde de titane est le plus élevé, l'indice de réfraction du dioxyde de titane rutile est d'environ 2,73, celui du dioxyde de titane anatase est d'environ 2,55 ; l'indice de réfraction du sulfure de zinc est de 2,37, l'indice de réfraction du blanc de baryum de zinc est de 1,84, l'indice de réfraction de l'oxyde de zinc est de 2,02, et l'indice de réfraction du dioxyde de silicium est d'environ 1,45. Du seul point de vue de l'indice de réfraction, le dioxyde de titane rutile peut réduire plus efficacement la transmittance et jouer un rôle de blindage élevé. Le dioxyde de titane rutile présente également une bonne résistance à l'oxydation et aux intempéries. Par conséquent, le dioxyde de titane rutile est le diffuseur de lumière inorganique préféré dans les plaques de diffusion à faible transmittance.

1 Partie expérimentale.
1.1 Matériel expérimental.
1) Extrudeuse à double vis.
2) machine de moulage par injection.
3) Analyseur de couleurs CA210.
4) Testeur de brume NDH7000.
5) Module de rétroéclairage LED-TV.
6) des ensembles complets d'équipements pour le formage des tôles.
7) Machine de découpe CNC.
8) microscope électronique à balayage (MEB) à émission hors site :
Type QUANTA200, société américaine FEI.

1.2 Matériel expérimental.
GPPS de qualité optique ; diffuseur de lumière en silicone : WD-101 avec une taille de particule de 1 μ m, WD-102 ; diffuseur de lumière inorganique avec une taille de particule de 2 μ m, dioxyde de titane rutile (R103 et R930) avec la taille de particule d'environ 230nm, stabilisateur de lumière : LS770 ; absorbeur d'ultraviolets : UV329 ; antioxydant : 215, huile blanche.

2 Analyse de l'influence du diffuseur de lumière.
2.1 étude sur le coefficient de transmission du diffuseur en silicone seul.
La figure 1 montre que la transmittance (T.T.) de 1 μ m WD-101, 2 μ m WD-102, WD-101 et WD-102 augmente avec le dosage. Elle diminue en conséquence, mais lorsque la diminution est inférieure à 0,5%, le changement de transmittance est très évident, et il y a une diminution linéaire entre 0,5% et 1,0%. Lorsque le dosage est supérieur à 1,0%, et que l'on augmente ensuite le dosage, l'effet sur la transmittance est réduit, c'est pourquoi le dosage du diffuseur en silicone ne dépasse généralement pas 1%. L'expérience montre que lorsque le dosage de DF10A0 est de 0,5%, la brume (HAZE) atteint 99%. L'effet de la taille des particules de 1 μ m sur la transmittance est plus important que celui de 2 μm car plus la taille des particules est petite avec la même quantité de diffuseur.

Plus le nombre de particules sphériques effectives est élevé, plus la probabilité de diffusion est grande, et la lumière transmise sera réduite en conséquence, de sorte que le facteur de transmission de la plaque de diffusion sera d'autant plus faible que la taille des particules est petite. Elle est affectée non seulement par la taille des particules, mais aussi par la sphéricité, la régularité de la surface des particules, la concentration, la distribution de la taille des particules, etc.

2.2 La répartition de l'agent de diffusion de la lumière organo-silicone dans le matériau de base.
La figure 2 du microscope électronique à balayage montre que l'agent de diffusion siliconé est une petite microsphère ronde. Au microscope, le matériau est une sphère transparente, ce qui lui permet d'assurer une transmission supérieure de la lumière et d'avoir un indice de réfraction très faible par rapport à l'acide acrylique et au styrène, de sorte qu'il présente une grande différence par rapport à l'indice de réfraction du substrat GPPS, ce qui assurera simultanément la transmission de la lumière à l'agent de diffusion de la lumière. Il confère également au matériau un voile important. Lorsque la ligne lumineuse traverse la surface de la microsphère, une partie de la lumière est diffusée par la différence d'indice de réfraction entre le diffuseur et le matériau principal, et une partie de la lumière traverse la microsphère, et la lumière incidente est finalement décomposée en lignes lumineuses dans de nombreuses directions, ce qui permet d'obtenir un effet confortable de transmission de la lumière et d'opacité.

2.3 Etude sur la transmittance d'un diffuseur de lumière inorganique.
La figure 3 montre que le dioxyde de titane rutile a la plus grande influence sur la transmittance. La raison principale est que l'indice de réfraction du dioxyde de titane rutile est le plus élevé. La taille des particules de dioxyde de titane couramment utilisées dans les plastiques est généralement comprise entre 0,15 et 0,3 μ m. Cette plage permet d'obtenir la meilleure blancheur, et la phase de fond bleue peut être obtenue, ce qui peut masquer la phase jaune. Le dioxyde de titane rutile possède une forte capacité anti-ultraviolets et peut disperser efficacement les rayons ultraviolets dans la zone UVA. Par conséquent, lorsque le dosage de dioxyde de titane est de 0,15% et que l'épaisseur est de 1,2 mm, la transmittance est d'environ 43%, ce qui résulte principalement de la réflexion de la lumière. Cependant, lorsque seul le dioxyde de titane est utilisé comme diffuseur, l'uniformité de la plaque de diffusion est relativement faible, ce qui peut être attribué à la faible quantité de dioxyde de titane et à la densité élevée (4,1 g/cm3), ce qui rend le contenu effectif du substrat faible. L'expérience montre que la lumière proche de la perle de la lampe passe davantage, mais que la lumière est clairement visible ; la lumière éloignée de la perle de la lampe est plus faible, et la lumière qui passe naturellement est aussi relativement plus faible, ce qui se traduit par un faible Lv. Pour améliorer ce phénomène, on utilise normalement un diffuseur en silicone.

2.4 étude sur l'utilisation combinée d'un diffuseur organique et d'un diffuseur inorganique.
La tendance de la figure 4 est que le dosage massique de WD-101 est de 0,6%. L'expérience avec le WD-101 seul montre que lorsque le dosage du WD-101 atteint 0,6%, il est possible d'obtenir un bon voile (environ 99,4%). Grâce à l'analyse comparative de deux types de dioxyde de titane rutile R930 et R103 avec une taille de particule de 0,23 μ m et 0,25 μ m, on constate qu'il existe certaines différences dans le TIO2 du même type et de la même taille de particule, en particulier lors de l'utilisation de 0,2%. Ceci est principalement dû au fait que le R103 est produit par un processus de chloration, la méthode de traitement est l'alumine et le traitement des matières organiques, le R930 est produit par un processus d'acide sulfurique, et le mode de traitement est l'alumine et le traitement SIO2. Par conséquent, il est également très important de choisir un dioxyde de titane approprié.

2.5 Étude sur l'utilisation combinée d'un diffuseur organique et d'un diffuseur inorganique.
La figure 5 du microscope électronique à balayage montre que le diffuseur de lumière en silicone organique peut combler efficacement l'espace du dioxyde de titane. La différence d'indice de réfraction entre le diffuseur en silicone et le substrat en résine GPPS permet de disperser complètement la source de lumière et de disperser à nouveau la lumière réfléchie par le dioxyde de titane, de sorte que la lumière peut être dispersée plus uniformément. En testant la luminosité de 9 points, on constate que la lumière réfléchie par le dioxyde de titane peut être à nouveau diffusée. L'uniformité de la plaque de diffusion est manifestement meilleure que celle du diffuseur inorganique seul, et le mauvais phénomène d'uniformité lié à l'utilisation du seul dioxyde de titane est nettement amélioré.

2.6 L'influence de l'épaisseur sur la transmission.
La figure 6 montre que la teneur en WD-101 est de 0,6%. L'analyse comparative des trois épaisseurs de 1,0 et 1,2 mm avec différentes teneurs en dioxyde de titane montre, d'après la figure 5, que plus la plaque de diffusion est épaisse, plus l'effet sur la transmittance est important, car plus la plaque de diffusion est épaisse, plus la dose de diffusion d'une plaque de diffusion de même taille est importante. Lorsque la lumière est désuète, les possibilités de diffusion et de réflexion sont plus nombreuses, de sorte que plus l'uniformité de la lumière de la plaque de diffusion est bonne, plus le facteur de transmission de la plaque de diffusion est faible.

3 conclusion.
Par rapport à différentes tailles de particules et différents dosages de diffuseurs en silicone. l'analyse des données expérimentales est la suivante : l'effet du diamètre des particules de 1 μ m sur la transmittance est plus important que celui de 2 μ m, car pour une même quantité de diffuseur en silicone, plus la taille des particules est petite, plus les particules sphériques sont contenues efficacement, et plus la probabilité de diffusion est grande, moins la lumière transmise sera importante. La transmittance de la plaque de diffusion sera donc plus faible lorsque la taille des particules est plus petite. Lorsque le dosage est inférieur à 1,0%, l'effet de l'augmentation du dosage sur la transmittance est plus évident, et lorsque le dosage est supérieur à 1,0%, l'effet sur la transmittance est réduit par l'augmentation du dosage. Lorsque le diffuseur en silicone est utilisé seul, il faut une plus grande quantité pour obtenir une transmittance inférieure à 50%, et il n'y a pas d'avantage en termes de coût.

Analyse de la sélection du type et du dosage du diffuseur inorganique de dioxyde de titane. On peut constater que lorsque le diffuseur inorganique est utilisé seul, l'uniformité de la transmission de la lumière de la plaque de diffusion n'est pas bonne. L'analyse montre que l'effet du dioxyde de titane rutile est le meilleur. L'effet de production du dioxyde de titane rutile par la méthode de chloration est meilleur que celui de la méthode de l'acide sulfurique, et la modification du dioxyde de titane est également l'un des points clés de la sélection du type. Il est particulièrement important de choisir un diffuseur inorganique approprié.

Enfin, nous avons comparé les résultats de la combinaison de diffuseurs organiques et inorganiques.
L'analyse nous permet de constater que l'utilisation finale du diffuseur en silicium organique et du diffuseur inorganique en dioxyde de titane rutile, en fonction de l'épaisseur différente, en utilisant une formule différente, a permis d'obtenir l'effet idéal. Les résultats montrent que lorsque le dosage du diffuseur de lumière au silicium organique est de 0,6%-0,8%, et que la quantité de dioxyde de titane rutile est de 0,15%, l'épaisseur est de 1,2 mm, la transmittance peut atteindre (43 ±3)%, et le haze peut atteindre 99,4%.

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