[发明专利]平板显示用上转换光扩散微球及其制备方法

说明书

本发明公开一种平板显示用上转换光扩散微球及其制备方法，该光扩散微球为多壳层结构，微观上表现为“三明治”结构，最内层为铒镁双金属复合氧化物Er₂O₃‑MgO微球，其平均直径为2～4μm，中间层为多孔g‑C₃N₄，层厚为100～200nm，最外层为聚硅氧烷缩聚物，层厚为400～600nm；该光扩散微球是通过先在Er₂O₃‑MgO微球上原位生长一层多孔g‑C₃N₄制得多孔g‑C₃N₄/Er₂O₃‑MgO复合微球，再在该复合微球上原位水解缩聚硅氧烷单体制得，具有上转换发光现象，在980nm激光器激发下呈现绿光；由其紫外光固化制备的光扩散膜具有较佳的光扩散效果，光扩散膜的可见光透过率为90％～95％、雾度为80％～88％，同时具有上转换发光性能、良好的机械性能、耐老化性能和阻燃特性，实现了光扩散膜的多功能化，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种平板显示用上转换光扩散微球及其制备方法，属于光电功能材料技术领域，可应用于光扩散和上转换发光二合一光学膜的制备。

背景技术

LED作为新型发光材料，广泛应用于汽车照明、信号指示灯、户外显示屏以及室内外照明等领域，但由于LED本身是点光源，会产生眩目、照明面积狭窄等问题，目前主要通过在透明树脂中加入光扩散材料来解决。光扩散材料是指兼具一定透光率和雾度的光学材料，通过自身折射率与基体树脂的不同，实现将点光源和线光源转换成线光源和面光源，达到使入射光强均匀分布的效果。光扩散材料主要包括无机型光扩散剂和有机型光扩散剂，例如纳米硫酸钡、碳酸钙、二氧化硅、聚甲基丙烯酸甲酯型、苯乙烯型微球等。此外，随着人们生活水平的不断提高，对于光扩散剂的要求也越来越具有多元化，因此制备多功能光扩散剂具有其现实意义。

中国专利201310101155.X公布了一种亚克力光扩散板用的光扩散剂及其制备方法，该光扩散剂为苯乙烯与甲基丙烯酰氧丙基异丁基笼型低聚倍半硅氧烷的无规共聚物，但是聚合反应难以控制，所得光扩散剂形貌大小不可控，造成光扩散板扩散效果不佳；中国专利201510628802.1公布了一种苯乙烯系光扩散剂的制备方法，通过乳液聚合，将苯乙烯、二乙烯基苯、乙酞乙酸甲基丙烯酸乙二醇醋、甲基丙烯酸三甲基硅、三氟氯乙烯进行聚合反应，得到了苯乙烯系光扩散剂，该发明虽然实现了光扩散剂的均匀分散，但所制备的光扩散膜机械性能和阻燃性能较差；中国专利201610019716.5公布了一种改性氨基树脂光扩散剂及其制备方法，将氨基树脂微球与封端剂反应消除表面基团后，包覆折射率调节剂，该专利虽有折射率可调的优点，但该扩散剂结构单一，折射率调节范围狭窄，无法实现光扩散膜的多功能化。

上转换发光材料是一种将红外光转化为可见光的材料，其特点是发射的光子能量大于吸收的光子能量，减少了光的损失，有利于光的充分利用。上转换发光材料在夜视系统材料、红外量子计算器、发光二极管、三维立体显示、生物荧光标记材料、防伪等方面有广泛的应用前景。目前，Er³⁺作为一种应用于上转换材料的稀土元素，具有声子能力低、无辐射跃迁损失少、上转换效率高、稳定性好等特点。而g-C₃N₄作为一种新型的类石墨二维层状结构材料，具有超高的氮含量、高稳定性、可调控等特点，广泛应用于电催化和光电催化领域。近年来，将g-C₃N₄作为复合材料增强体，具有耐高温、阻燃、良好的力学性能等优点。

当前对于上转换材料和g-C₃N₄研究都集中在各自的研究领域内，而将两者复合后作为光扩散剂的报道从未见过。

发明内容