CN1846153A - 漫射结构 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，所述漫射结构包括用于使光源均匀的漫射层的漫射结构，以及包括至少一个能滤除一部分所述光源电磁波谱的热塑性薄板。本发明还涉及所述漫射结构在背面照明系统和/或投影系统和/或平面灯系统中的用途。

Description

漫射结构
本发明涉及为使光源均匀并滤光而对漫射结构(structurediffusante)所作的改进。
尽管它不限于这样一些应用，但参考使从背面照明(rétro-éclairage)系统发出的光均匀而使用的漫射结构将更具体地描述本发明。
特别地，这样一种系统可以是一种主要用作液晶荧光屏背面照明光源的光源或“背面照明(back-light)”。
涉及使来自建筑物平面灯，例如在天花板、地板或墙上使用的这些灯的光均匀时，也可以采用本发明。还涉及市政用的平面灯，例如广告牌灯或可以构成陈列架或陈列窗背景的灯。
在这些背面照明系统中使用的光源主要是通常称之CCFL(冷阴极荧光灯)、HCFL(热阴极荧光灯)或DBDFL(电介质阻挡层放电荧光灯)的放电灯或放电管。
现有技术的某些LCD荧光屏加入：
-一般用PMMA或聚碳酸酯制成的厚(约2mm)塑料漫射器，
-履行光均匀或光成形或漫射功能的各种光学塑料薄膜，
-以及一种反射偏振器。
人们看到，漫射器快速变成微黄色，因此不再满足希望的透明标准。
因此，本发明的目的是提出一种漫射结构克服这些缺陷，该结构具有很长的寿命和良好的光学性能。
为此，本发明提供一种漫射结构，它包括一层用于使光源均匀的漫射层，和包括至少一个热塑性薄板，该板能滤除一部分所述光源的电磁波谱。
本申请人观察到，这个电磁波谱是高能量波段，更具体地是紫外波段，该紫外波段易于损坏光学塑料薄膜，因此使其性能降低。
另外，本发明的热塑性薄板有效地防止所有敏感元件，特别是光学元件(一种或多种漫射塑料薄膜、反射偏振器等)受到有害辐射的作用，另外，这种薄板不泛黄。
因此，本发明的漫射结构是一种特别诱人的滤光漫射结构。
在光源的电磁辐射通过玻璃基材(对紫外线类辐射不太敏感)前或后，该热塑性薄板可能吸收该光源电磁辐射，其玻璃基材带有例如基本无机漫射层(对紫外线类辐射也不太敏感)和/或带有一个或多个保护塑料薄膜，它们用作附加漫射层或该基本无机漫射层的替代层。
根据荧光屏的结构，这种热塑性薄板还可能直接或通过波导管(biais de guide onde)吸收光源的电磁辐射。
另外，优选地选择这种热塑性薄板，使其不会显著地改变这种结构在可见光区的光学特性。
有利地，这种热塑性薄板可能适合于滤除波长范围0.28μm-0.40μm的电磁波。
在一个优选实施方式中，这种结构包括至少一个基本无机元件，优选地一种玻璃基材和/或所述的漫射层。
这种无机元件对紫外线不太敏感，因此，它与这种滤光热塑性薄板结合时允许构成该结构的叠层(漫射层、一个或多个聚合物光学薄膜等)范围比一种“全有机”解决办法宽得多。
一种玻璃基材有高的机械稳定性，特别是对光源发出的热量有耐热性。
另外，对于对角线大于10″的大尺寸荧光屏(在这种情况下对角线是荧光屏的一个特性尺寸)，这些光源位于外壳内，至多接近于该漫射部分(“直射光”类的结构)，一般而言，小尺寸荧光屏(对角线小于10′)就不是这种情况，而这些荧光屏的光源顺着外壳侧边安放(边缘照明类结构)，其光通过波导管输送到漫射层。因此，释放热量是特别灵敏的。
对于这些大尺寸的荧光屏，释放的这种热量可能导致通常的塑料漫射层发生结构变形，其结构变形体现在投射到荧光屏上的图像亮度不均匀。
一种与玻璃基材结合的无机漫射层是特别耐热的。
这种热塑性薄板优选地是PVB基的板。
在本发明的优选实施方式中，还可以任选地采用一种和/或另一种下述设计：
-这种漫射结构还包括一个双折射多层类、分散双折射相类、胆甾醇型液晶类或线栅类的反射偏振器(polariseur réflectif de typewire-grid)，
-这种漫射结构还包括一个涂敷一层透明金属氧化物的塑料薄板，
-这种漫射结构包括一个能够控制视角或光成形的CH27或BEF类塑料薄板，
-这种漫射结构包括LCD基质部件(ensemble de la matriceLCD)。
在一个有利的实施方式中，这种热塑性薄板是层压夹层。
这样，有可能生产一种不太厚的层压滤光漫射结构，特别地采用热压延方法生产这种结构，它例如包括：
-一种玻璃基材，
-这种热塑性薄板，优选地用PVB制成的热塑性薄板，
-一个或多个光学塑料薄膜(漫射等)，
-任选地一种反射偏振器，
或：
-一个无机漫射层，
-一种玻璃基材，
-这种热塑性薄板，优选地用PVB制成的热塑性薄板，
-一个反射偏振器，
或：
-一个无机漫射层，
-一种玻璃基材，
-这种热塑性薄板，优选地用PVB制成的热塑性薄板，
-一个或多个光学塑料薄膜(漫射等)，
-一个反射偏振器。
在一个优选的实施方式中，这种漫射结构加入一种基材，这种漫射层放在所述基材的其中一个面上，而这种热塑性薄板放在所述基材的相反面上。
这种漫射层可以包括一个漫射塑料薄膜，例如用PET制成的漫射塑料薄膜，优选地是薄的漫射塑料薄膜，例如小于400μm，更优选地约100μm的漫射塑料薄膜。
在一个实施方式中，这种漫射层还可以包括一个由含有微粒和粘合剂的元素组成的漫射层，这种粘合剂能够将这些微粒彼此聚集起来。
在这后一种方式中：
-这些微粒可以是金属或金属氧化物的，
-这些微粒大小可以是50nm-1μm，
-优选地，这种粘合剂可以是耐热的无机粘合剂。
根据本发明的一个特征，这种漫射结构的厚度基本上是0.5-3mm。
例如，选择一个约10μm无机漫射层、一个约2mm玻璃基材、约500μm这种热塑性薄板和约100μm漫射塑料薄膜或偏振器。
这种漫射结构可以加入一种具有除了滤除所述光源发射的一部分电磁波谱外的其它功能性的涂层，特别是具有低发射功能、抗静电功能、防水汽、防污功能的涂层。
在第一个实施方式中，该结构包括一种其上有这种漫射层和所述薄板的玻璃基材，玻璃基材的光透射率TL高于或等于90％，优选地高于或等于91.5％(称之额外透明玻璃)。
有关这种玻璃组合物和额外透明玻璃的优点(重复利用等)可以参看专利申请WO 04/025334。
在第二个实施方式中，这种结构包括一种其上有这种漫射层和所述薄板的聚合物基透明基材，即例如用聚碳酸酯或PMMA制成的基材。
于是用本发明的热塑性薄板保护这种基材。
在第三个实施方式中，这种热塑性薄板是一种其上有这种漫射层的透明基材。
根据本发明的另一个方面，本发明涉及例如前面描述的漫射结构在背面照明或投影系统中的用途。
在本发明的优选实施方式中，还可以任选地采用一种和/或另一种下述设计：
-这种基材是构成背面照明和/或平面灯系统的其中一种玻璃板，
-这种基材具有适合在“直射光”应用的特性尺寸。
通过下面的详细描述将体会到本发明的其它优点和特点。
在本发明的意义上，漫射层应该理解是不管其结构如何，但在功能上适合于使光漫射的任何层。
根据本发明的第一个实施方式，这种漫射层是由用一种粘合剂聚集的微粒构成的，所述微粒的平均直径是0.3-2微米，所述粘合剂的比例是10-40体积％，构成聚集体的微粒的尺寸是0.5-5微米，所述层的对比度衰减高于40％，优选地高于50％。
专利申请WO 0 190 787特别描述了这个优选漫射层。
这些微粒选自半透明的微粒，优选地选自无机微粒，例如氧化物、氮化物、碳化物。
这些微粒优选地选自二氧化硅、氧化铝、氧化锆、钛氧化物、铈氧化物或这些氧化物中至少两种氧化物的混合物。
采用本技术领域的技术人员已知的任何办法，特别地采用沉淀或采用热解方法，可以得到这样一些微粒。这些微粒的粒度例如是至少50％微粒小于50％平均直径。
如果在装配灯之前，特别是在密封其灯之前生产该层，这种粘合剂的耐温性足以耐操作温度和/或耐灯密封温度。
该层处在外部位置时，还选择其耐磨损性足以经受住背面照明系统的任何操作而没有损伤的粘合剂，例如安装平面荧光屏时尤其如此。
根据需要，可以选择这种粘合剂是无机粘合剂，例如有利于该层耐温性的无机粘合剂，或是有机粘合剂，主要是简化生产所述层的有机粘合剂，它可以简单地达到交联，例如冷时达到交联。选择耐温性高的无机粘合剂，特别有可能生产非常长寿命的背面照明，没有例如由于荧光管放出大量热而出现该层变坏的任何危险。
这种粘合剂的指数与微粒的不同，这两个指数之差优选地是至少0.1。微粒指数高于1.7，而粘合剂指数优选地低于1.6。
这种粘合剂选自硅酸钾、硅酸钠，硅酸锂、磷酸铝、聚乙烯醇类聚合物、热固性树脂、丙烯酸类树脂等。
为了有利于形成具有希望尺寸的聚集体，本发明考虑添加至少一种添加剂，使微粒在粘合剂中达到随机分布。优选地，这种添加剂或分散剂选自下述的剂、酸、碱或低分子量的离子聚合物，特别是低于50000g/mol的离子聚合物。
为了提供大规模均匀层，还可能添加其它的剂，例如润湿剂，像非离子、阴离子或阳离子表面活性剂。
还可能添加流变学改进剂，例如纤维素醚。
如此确定的层可以按照厚度1-20微米沉积。这样层的沉积方法可以是本技术领域的技术人员已知的任何方法，例如采用丝网印刷、涂布油漆、“蘸涂”、“旋涂”、“流涂”、喷洒等方法沉积。
沉积层的理想厚度高于2微米时，采用丝网印刷类的沉积方法。
该层厚度小于4微米时，优选地采用流涂或采用喷洒方法进行沉积。
还考虑生产其厚度随该表面上覆盖区域而改变的层；这样一种生产方法可以允许修正光源固有的不均匀性。例如，可能以这种方式修正光源沿其长度的照明变化。根据另一种能基本达到修正光源固有不均匀性同样效果的实施方式，考虑生产其覆盖密度随沉积表面而改变的层；例如涉及采用丝网印刷方法进行的沉积，其点密度可以从整个覆盖区域改变到分散点区域，其转变是渐进或非渐进的。
根据另一个实施方式，这种漫射层可以用已进行表面处理的玻璃基材得到。例如可以涉及一种喷砂基材、由法国Saint Gobain Glass以商品名“Satinovo”TM销售的受到酸浸蚀的基材，或由法国SaintGobain Glass以商品名“Emalit”TM或“Opalit”TM销售的涂布釉彩层的基材。
根据另一个实施方式，这种漫射层可以包括薄的漫射塑料薄膜。例如可以涉及由3MTM公司以参考号3635-30或3635-70销售的漫射薄膜。
不论漫射层的实施方式怎样，它都与至少一个能滤除所述光源的一部分电磁波谱的合适热塑性薄板结合。使用这种热塑性薄板以便对由光源发射的电磁波谱进行一种选择。
在这种应用中，选择波长范围为紫外线范围，即0.28-0.40μm。
这种热塑性薄板或薄膜可以是透明的PVB，例如Solutia公司以商品名Saflex销售的产品或一种等效薄膜。
这种滤光设备优选地尽可能位于靠近漫射层。
这种热塑性薄膜因此与一个漫射层结合，而其整个与一种基材结合，特别是与用玻璃或聚合物(PMMA、聚碳酸酯)制成的基材结合，得到一种滤光漫射结构。
这种与基材结合可以有多种实现方式：
-这种漫射层覆盖基材的其中一个面，这种热塑性薄膜本身覆盖另一个面，
-这种漫射层覆盖基材的其中一个面，在整个没有覆盖基材的另一个面之前，将这种热塑性薄膜与至少一种可为系统提供其它功能性的其它薄膜结合，而这种热塑性薄膜可以直接或间接地与全部或部分的其它下述薄膜结合：
-双折射多层类反射偏振器(聚邻苯二甲酸乙二酯或PEN基的(例如3M公司销售的DBEF薄膜)，
-分散双折射相类反射偏振器，
-胆甾醇型液晶类反射偏振器(例如Merck、3M、Nitto Denko或Wacker公司销售的其反射偏振器)，
-线栅类反射偏振器(例如Moxtek公司销售的反射偏振器)，
-涂敷一层透明金属氧化物的塑料薄板(例如沉积在用PET制成的基材上的ITO(铟锡氧化物)层)，
-使光成形或能够控制视角的塑料薄板(例如3M公司以商标BEF销售的这种塑料薄板，或SKC公司以商标CH27销售的这种塑料薄板)。
不管由这种基材构成的结合构型怎样，与能滤除一部分电磁波谱的热塑性薄膜结合的漫射层，或同时与能滤除一部分电磁波谱的热塑性薄膜和至少一种提供其它功能性的其它薄膜结合的漫射层，这种滤光漫射结构的光透射率TL是至少20％，优选地高于50％，光吸收AL低于15％。如此形成的漫射结构厚度基本上是0.5-3mm。
可以与上述滤光漫射结构实施方式结合的一种实施方案，是加入一层具有其它功能性的涂层。可以涉及具有阻断红外光区波长辐射的功能的涂层(例如使用一个或多个银层，它们被多个用电介质制成的层包围，或被多个用氮化物，像TiN或ZrN制成的层，或用金属氧化物或钢或Ni-Cr合金制成的层包围)，具有低发射功能的涂层(例如用掺杂金属氧化物制成的层，像SnO2:F或掺杂锡的铟氧化物ITO或一个或多个银层)、加热层(掺杂金属氧化物，例如Cu、Ag氧化物)或加热丝网(用导电银膏丝网印刷的铜丝或带)、防雾(使用亲水层)、防污(含有至少部分以锐钛矿结晶的TiO2的光催化涂层)功能的涂层。
本发明所考虑的应用特别是背面照明系统，例如液晶荧光屏照明使用的背面照明系统，或建筑物照明或市政照明使用的平面灯，或更一般地，在加入能产生电磁干扰的光源的任何系统中使用的平面灯。在专利申请WO 2004/015739中描述了这样一种平面灯。
根据在生产背面照明系统中涉及使用本发明改进漫射结构的一种实施方案，这种漫射层和其它薄膜沉积在透明或半透明基材上，这与构成背面照明系统结构的玻璃板无关。
这样一种实施方式在于在与背面照明系统前这个面保持适当距离的玻璃基材上沉积其层组合；这种实施方式按照物理学定律还能够改善其层组合的漫射效果。然而，这样一种实施方式增加了体积或尺寸，但这些光学性能随着时间推移还更持久。
因此，根据本发明进行如此改进的滤光漫射结构能够生产一些背面照明系统，这些系统例如用于液晶荧光屏的照明。
对于一定的亮度、发光度和寿命性能而言，本发明的滤光漫射结构可以允许降低背面照明系统的尺寸。
在实施的另一个实例中，这种滤光漫射结构相继地由沉积在额外透明玻璃基材上的无机漫射层组成，其玻璃基材层压了热塑性薄板，而在热塑性薄板上层压了反射偏振器或如前面描述的漫射薄膜。
在实施的另一个实例中，这种滤光漫射结构相继地由额外透明的玻璃基材组成，其玻璃基材层压了本发明的热塑性薄板，而在热塑性薄板上层压了如前面描述的漫射塑料薄膜。
可以选择Saint-Gobain的Satinovo范围的额外透明玻璃。

Claims (23)

1.包括至少一层用于使光源均匀的漫射层的漫射结构，其特征在于它包括至少一个能滤除一部分所述光源电磁波谱的热塑性薄板。
2.根据权利要求1所述的漫射结构，其特征在于所述热塑性薄板适合滤除波长范围0.28μm-0.40μm的电磁波。
3.根据权利要求1或2中任一权利要求所述的漫射结构，它包括至少一个基本无机元件，优选地玻璃基材和/或所述的漫射层。
4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的漫射结构，它包括PVB基热塑性薄板。
5.根据权利要求1或4中任一权利要求所述的漫射结构，其特征在于它还包括选自双折射多层、分散双折射相、胆甾醇型液晶的反射偏振器。
6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的漫射结构，其特征在于它还包括线栅类反射偏振器。
7.根据权利要求1-6中任一权利要求所述的漫射结构，其特征在于它还包括涂敷透明金属氧化物层的塑料薄板。
8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的漫射结构，其特征在于它还包括能够控制视角或使光成形的塑料薄板。
9.根据权利要求1-8中任一权利要求所述的漫射结构，其特征在于所述热塑性薄板是层压夹层。
10.根据权利要求1-9中任一权利要求所述的漫射结构，其特征在于它还包括LCD基质部件。
11.根据权利要求1-10中任一权利要求所述的漫射结构，其特征在于它加入基材，所述漫射层放置在所述基材的其中一个面上，而所述热塑性薄板放置在所述基材的相反面上。
12.根据权利要求1-11中任一权利要求所述的漫射结构，其特征在于所述漫射层包括漫射塑料薄膜，优选地厚度小于或等于400μm的漫射塑料薄膜。
13.根据权利要求1-12中任一权利要求所述的漫射结构，其特征在于所述漫射层包括由多个含有微粒和粘合剂的元件组成的漫射层，所述粘合剂能够使这些微粒彼此聚集起来。
14.根据权利要求13所述的漫射结构，其特征在于这些微粒是金属或金属氧化物的。
15.根据权利要求13或14中任一权利要求所述的漫射结构，其特征在于这些微粒尺寸是50nm-1μm，所述粘合剂是无机的。
16.根据权利要求13-15中任一权利要求所述的漫射结构，其特征在于所述粘合剂是无机的。
17.根据权利要求1-16中任一权利要求所述的漫射结构，其特征在于它的厚度基本上是0.5-3mm。
18.根据权利要求1-17中任一权利要求所述的漫射结构，其特征在于它加入具有除了滤除由所述光源发射的一部分电磁波谱的功能之外的其它功能性的涂层，特别是选自具有低发射功能、抗静电功能、防雾功能、防污功能的涂层。
19.根据权利要求1-18中任一权利要求所述的漫射结构，其特征在于它包括玻璃基材，其上有漫射层和所述的薄板，所述玻璃基材的光透射率TL高于或等于90％，优选地高于或等于91.5％。
20.如根据权利要求1-19中任一权利要求所述的漫射结构在有光源系统中的用途。
21.如根据权利要求1-19中任一权利要求所述的漫射结构在背面照明系统或投影系统中的用途。
22.如根据权利要求1-19中任一权利要求所述漫射结构的用途，其特征在于所述基材是构成背面照明或平面灯系统的其中一种玻璃薄板。
23.如根据权利要求21或22中任一权利要求所述漫射结构的用途，其特征在于所述基材具有适合于“直射光”应用的特征尺寸。
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