DE102007062447A1 - Doppelseitiges Haftklebeband für Flüssigkristallanzeigesysteme - Google Patents

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Abstract

Beschrieben ist ein haftklebriges Flächenelement zur Herstellung von Flüssigkristallanzeigesystemen, wobei das Flächenelement die folgende Abfolge an Schichtungen umfasst: erste Klebeschichtung, Träger, Metallierungsschichtung, Schwärzungsschichtung, zweite Klebeschichtung, und wobei die Schwärzungsschichtung eine Schichtung mit einem bei Raumtemperatur nicht haftklebrigen schwarzen Farblack und/oder Primer ist und die erste Klebeschichtung über ihre gesamte Dicke durchscheinend weiß gefärbt ist. Ferner ist die Verwendung eines derartigen Flächenelements zur Herstellung und/oder zur Verklebung von Flüssigkristallanzeigesystemen beschrieben, wobei die erste Klebemasse mit der Oberfläche eines Flüssigkristallanzeigeelements verklebt wird, sowie ein Flüssigkristallanzeigesystem mit einem Flüssigkristallanzeigeelement, einem Schutzelement und einem Rahmenelement, wobei zumindest zwei dieser Elemente über das obige Flächenelement verbunden sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein haftklebriges Flächenelement zur Herstellung von Flüssigkristallanzeigesystemen mit der folgenden Abfolge an Schichtungen: erste Klebeschichtung, Träger, Metallierungsschichtung, Schwärzungsschichtung, zweite Klebeschichtung, wobei die Schwärzungsschichtung eine Schichtung mit einem bei Raumtemperatur nicht haftklebrigen schwarzen Farblack und/oder Primer ist, sowie ein Flüssigkristallanzeigesystem.
  • Zur positionsgenauen Verklebung einzelner Komponenten in elektronischen Geräten gelangen heutzutage Haftklebebänder zum Einsatz. Dies ist ebenfalls bei Flüssigkristallanzeigesystemen der Fall, in denen unterschiedliche Komponenten miteinander verklebt werden, beispielsweise eine Flüssigkristallanzeigeeinheit (ein so genanntes LCD-Panel) mit einer Scheibe als Splitterschutz und einem Gehäuse.
  • Im Unterschied zu selbstleuchtenden Anzeigesystemen wie etwa solchen auf der Basis von Kathodenstrahlröhren (CRT) oder Leuchtdioden (LED) benötigen Flüssigkristallanzeigeeinheiten eine separate Beleuchtung. Im einfachsten Fall wird ein Flüssigkristallanzeigesystem in Reflexion betrieben, so dass das Flüssigkristallanzeigesystem keine eigene Beleuchtungseinheit aufweisen muss, sondern lediglich von außen eingestrahltes Licht reflektiert. Derartige Systeme sind jedoch nur in hellen Umgebungen einsetzbar. Universell einsetzbare Flüssigkristallanzeigesysteme erfordern daher eine eigene Beleuchtungseinheit, ein so genanntes „Backlight". Mit Hilfe einer solchen Beleuchtungseinheit wird die Flüssigkristallanzeigeeinheit von der Rückseite her im Durchlichtbetrieb beleuchtet.
  • Bei üblichen Flüssigkristallanzeigesystemen werden als Lichtquelle der Beleuchtungseinheit häufig Leuchtdiodensysteme mit weißer Abstrahlcharakteristik eingesetzt. Um Anzeigesysteme geringer Bautiefe zu realisieren, werden die Leuchtdioden nicht unmittelbar hinter der Flüssigkristallanzeigeeinheit angeordnet, sondern in einer Ebene hinter der Anzeigeeinheit seitlich gegenüber der Anzeigeeinheit versetzt. In einer derartigen Anordnung wird das emittierte Licht über einen Lichtleiter der Beleuchtungseinheit zu der Flüssigkristallanzeigeeinheit geleitet.
  • Im Interesse eines möglichst hohen Darstellungskontrastes ist sicherzustellen, dass das Licht ausschließlich durch die Anzeigefläche der Flüssigkristallanzeigeeinheit hindurch zum Betrachter gelangen kann. Daher ist der äußere Rand der Anzeigefläche üblicherweise von einem rahmenartigen lichtundurchlässigen Begrenzungselement abgedeckt, das verhindert, dass das von den Leuchtdioden emittierte Licht an der Anzeigeeinheit vorbei zum Betrachter gelangen kann und von diesem in Form von störenden hellen Lichtpunkten wahrgenommen wird.
  • Zusätzlich zu der lichtundurchlässigen Ausbildung an der Unterseite des Begrenzungselements sollte dessen Oberseite eine möglichst geringe Lichtreflexion zeigen. Auf diese Weise werden störende Lichtreflexe an der Oberseite des Begrenzungselements vermieden, die etwa infolge äußerer Lichtquellen entstehen können oder bei einer unerwünschten Reflexion des durch die Anzeigefläche durchtretenden Lichts an der Innenseite des Gehäuses, was insbesondere für von der Senkrechten stark abweichende Betrachtungswinkel störend ist.
  • Aus praktischen Gründen ist es sinnvoll, ein derartiges Begrenzungselement als farbigen Bereich in ein doppelseitiges Klebeband zu integrieren. Mit dem Klebeband wird die Oberseite der Flüssigkristallanzeigeeinheit etwa mit der Beleuchtungseinheit, mit einer Schutzscheibe oder mit dem Gehäuse des elektronischen Gerätes verbunden. Durch die Verwendung eines kombinierten Klebeelements und Begrenzungselements kann die Bautiefe des gesamten Anzeigesystems reduziert werden.
  • Um eine möglichst große Absorption für Licht aus der Beleuchtungseinheit und eine möglichst geringe Reflexion für Umgebungslicht zu erhalten, hat sich für das Begrenzungselement unter anderem die Verwendung einer schwarzen Färbung als vorteilhaft erwiesen, insbesondere einer mattschwarzen Färbung. Zur Verklebung von Flüssigkristallanzeigeeinheiten sind eine Vielzahl an unterschiedlichen Realisierungen solcher doppelseitigen Klebebänder mit geschwärzten Teilbereichen bekannt.
  • So werden beispielsweise in der Elektronikindustrie bevorzugt doppelseitige Haftklebebänder mit Trägern aus Polyesterfilmen wie etwa solche aus Polyethylenterephthalat (PET) eingesetzt, da dermaßen aufgebaute Haftklebebänder besonders gut stanzbar sind. Solche Polyesterträger sind mit Farbpartikeln wie etwa Ruß oder anderen schwarzen Farbpigmenten eingefärbt. Die Träger eines derartigen Haftklebebands lassen sich jedoch nicht beliebig dick ausbilden, da dies die Flexibilität der Klebebänder nachteilig verringern würde. Die maximale Menge an Farbpartikeln, die insgesamt in die Trägerschicht eingebracht werden können, ist also begrenzt, da größere Mengen an Farbpartikeln dickere Trägerfolien erfordern würden, was die Flexibilität des Klebebands beeinträchtigen würde. Daher absorbieren solche Haftklebebänder das Licht nicht vollständig, sondern lassen einen geringen Teil des Lichts durch, was insbesondere bei intensiven Lichtquellen störend ist, das heißt bei Lichtquellen mit einer Lichtstärke von mehr als 600 Cd.
  • Eine höhere Lichtabsorption lässt sich mit Haftklebebandsystemen erreichen, die einen zweilagigen Träger enthalten (im folgenden werden die verkürzten Begriffe Absorption und Transmission verwendet, um die Absorption und Transmission von Licht aus dem sichtbaren Bereich des Spektrums zu beschreiben). Zweilagige Träger werden üblicherweise im Rahmen einer Coextrusion hergestellt, bei der das eigentliche Trägermaterial zum Erreichen der gewünschten mechanischen Stabilität und das geschwärzte Material zum Erreichen der optischen Absorption gleichzeitig extrudiert werden und so der zweilagige Träger erzeugt wird. Bei einer derartigen Coextrusion ist es jedoch erforderlich, Additive einzusetzen, die ein Verkleben des extrudierten Materials aneinander verhindern (so genannte „Antiblockmittel"). Diese Additive können jedoch aufgrund ihrer haftungsvermindernden Wirkung Löcher in der gefärbten Schicht zur Folge haben, so genannte „Pinholes". Diese wirken als optische Störstellen, da durch die Löcher das Licht hindurchtreten kann, so dass auch diese Systeme keine vollflächige Absorption bieten.
  • Zudem ist bei derartigen coextrudierten Trägern problematisch, dass die beiden Lagen zunächst separat im Düsenkopf des Extruders ausgeformt werden und erst danach verbunden werden. Jede Schicht muss also von sich aus eine gewisse Stärke aufweisen, damit diese die gewünschte mechanische Stabilität des Klebebandes gewährleistet bzw. das Licht vollständig absorbiert. Daher lassen sich mittels Coextrusion nur relativ dicke Doppelträger realisieren, so dass das Klebeband letzten Endes eine geringe Flexibilität aufweist und sich daher nur schlecht an die Oberflächenform der miteinander zu verklebenden Flächen anpassen kann. Ein weiterer Nachteil des Doppelträgers besteht darin, dass die jeweils verwendeten Klebemassen an den unterschiedlichen Oberseiten des coextrudierten Trägers unterschiedlich stark haften, so dass die doppelseitigen Klebebänder in der Regel eine unerwünschte, mechanisch weniger belastbare Schwachstelle besitzen, nämlich die Verbindungsfläche zwischen dem Träger und einer Klebemasse, da bei dieser die Verankerung der Klebemasse auf dem Träger schlechter ist.
  • Bei einem weiteren Aufbau für ein Haftklebeband, das von außen eingestrahltes Licht vollständig absorbieren kann, ist auf einer Seitenfläche oder auf beiden Seitenflächen des Trägers eine schwarze Farblackschicht aufgetragen. Diese Systeme vereinen die Vor- und Nachteile der beiden zuvor beschriebenen Systeme: So kann es hierbei einerseits leicht zum Auftreten von Löchern in der Schwärzung kommen („Pinholes"), die infolge der Verwendung von Antiblockmitteln während der Extrusion der Folien erzeugt werden. Zum anderen ist die Lichtabsorption in der Regel nicht vollständig, da nur relativ dünne Lackschichten aufgetragen werden können, um die mechanischen Eigenschaften des Klebebands nicht insgesamt nachteilig zu ändern. Daher kann auch mit diesem Verfahren keine vollständige vollflächige Lichtabsorption gewährleistet werden.
  • Hinzu kommt, dass ferner der allgemeinen technischen Entwicklung von Flüssigkristallanzeigen Sorge zu tragen ist. So besteht vermehrt Bedarf an größeren Anzeigeflächen mit höheren Auflösungen, wobei die Anzeigesysteme selbst leichter und flacher werden sollen. Dies führt zu drastischen Änderungen bei der technischen Ausgestaltung derartiger Anzeigesysteme. So ist es erforderlich, dass der Abstand zwischen der Lichtquelle und der Flüssigkristallanzeigeeinheit geringer wird. Dadurch wird jedoch ebenfalls mehr Licht in den abgeschatteten Bereich eingestrahlt. Dieses Licht durch die Abschattung hindurch aus dem Gerät gelangen. Um dies zu verhindern, sind Klebebänder mit einer höheren Absorption erforderlich. Diese müssen zudem aufgrund der größeren Abmessungen der Anzeigesysteme über eine höhere mechanische Stabilität verfügen.
  • Um die Lichtverluste insgesamt zu minimieren und damit den Darstellungskontrast zu erhöhen, ist es ferner sinnvoll, wenn die Seite des Klebebands, die zu der Beleuchtungseinheit hin gerichtet ist, hochreflektierend ausgerüstet ist. Auch bei den hochreflektierenden Beschichtungen ergibt sich das Problem, dass die üblicherweise eingesetzten Antiblockmittel der Trägerschicht Löcher in der hochreflektierenden Beschichtung zur Folge haben, woraus Inhomogenitäten im Reflexionsbild resultieren.
  • In aktuellen Anzeigesystemen sind zwei unterschiedliche Ausbildungen einer hochreflektierenden Beschichtung zu finden: Die Seitenfläche des Klebebands kann eine weiße Färbung aufweisen oder aber metallisch-reflektierend ausgebildet sein. Beide Systeme weisen Vorteile und Nachteile auf.
  • Bei Verwendung einer weißen Färbung kommt es zu einer diffusen Streuung des eingestrahlten Lichtes innerhalb der weißen Farbschicht. Der Vorteil einer solchen weißen Farbschicht besteht darin, dass sie auf prozesstechnisch einfache Weise in einem Klebeband realisiert werden kann. So kann die weiße Farbschicht etwa eine zusätzliche weiße Lackschicht auf einer Seitenfläche des Trägers sein. Als weiße Farbschicht kann aber auch die Klebeschichtung selber dienen, wenn diese durch Zusatz entsprechender Farbpartikel weiß gefärbt ist.
  • Sofern die Farbschicht ausschließlich weiße Farbpigmente enthält, treten keine Absorptionsprozesse auf, und die Intensität des von der weißen Schicht gestreuten Lichts entspricht der des eingestrahlten Lichtes. Da jedoch das Ausmaß der Streuung von der Wellenlänge des gestreuten Lichts abhängig ist, erfahren die Anteile im weißen Licht, die eine kürzere Wellenlänge besitzen (etwa blaues Licht), eine stärkere Streuung als die Anteile mit längeren Wellenlängen (etwa rotes Licht). Dieser als Rayleigh-Streuung bekannte Effekt hat für bestimmte Blickwinkel einen schwachen Gelbstich bei dem gestreuten weißen Licht zur Folge, da blaue Anteile des Lichts stärker gestreut werden. Hieraus ergeben sich lokale Unterschiede in der Farbintensität des reflektierten Lichts und somit auch farbliche Inhomogenitäten im Reflexionsbild.
  • Eine metallisch-reflektierende Schicht bietet den Vorteil einer direkten Reflexion des eingestrahlten Lichts, bei der keine blickwinkelabhängige Dispersion des Streulichts auftritt. Jedoch sind derartige Systeme anfällig gegenüber Knickstellen, die im Verlauf der Lagerung, des Transports, der Verarbeitung, der Positionierung oder der Verklebung solcher Klebebänder leicht entstehen können und eine inhomogene Helligkeitsverteilung im Reflexionsbild zur Folge haben.
  • Ein Beispiel für ein Flüssigkristallanzeigesystem mit einem doppelseitigen Klebeband, dessen eine Seite hochreflektierend und dessen andere Seite lichtundurchlässig ausgebildet ist, ist in 1 schematisch dargestellt.
  • Die von einer Lichtquelle 4 ausgehenden Lichtstrahlen 5 werden in einem Lichtleiter 7 umgelenkt, treten durch die Flüssigkristallanzeigeeinheit 1 hindurch und gelangen schließlich aus dem Gehäuse 9 des elektronischen Gerätes hinaus zum Betrachter. Zur Erhöhung der Lichtausbeute der Lichtquelle 4 ist an der rückseitigen Innenwand des Gehäuses 9 eine Reflexionsfolie 8 mittels einer Klebeschichtung 6 befestigt.
  • Der Lichtleiter 7 der Beleuchtungseinheit ist über ein doppelseitiges Klebeband mit der Flüssigkristallanzeigeeinheit 1 verbunden. Das doppelseitige Klebeband besteht aus einer schwarz eingefärbten lichtundurchlässigen Trägerfolie 10, deren Unterseite eine metallische reflektierende Schicht 2 aufweist und die über die beiden Klebeschichten 3 mit der Oberseite des Lichtleiters 7 und der Unterseite der Flüssigkristallanzeigeeinheit 1 verklebt ist.
  • Das doppelseitige Klebeband ist als rahmenartiger Stanzling ausgebildet, der durch die schwarze Färbung und die metallische Ausgestaltung die Gesamtfläche der Flüssigkristallanzeigeeinheit 1 in einen sichtbaren Bereich B und einen abgeschatteten Bereich A unterteilt und so als Begrenzungselement wirkt.
  • Etliche Ausführungen von gefärbten und/oder metallierten Klebebändern sind in der Literatur für die Verklebung von Anzeigeeinrichtungen beschrieben. So offenbart JP 2002-350612 doppelseitige reflektierende Klebebänder für Flüssigkristallanzeigesysteme. Die Klebebänder umfassen Träger, die einseitig oder beidseitig mit einem Metallfilm beschichtet sind, wobei die Träger zusätzlich noch eingefärbt sein können. Derartige Klebebänder weisen aber ausschließlich reflektierende Eigenschaften auf, so dass eine das Licht vollständig vollflächige absorbierende und gleichzeitig nicht reflektierende Seitenfläche nicht realisiert ist.
  • Aus WO 2006/058910 und aus WO 2006/058911 ist die Verwendung von doppelseitigen Klebebändern bekannt, die aus einem Träger bestehen, der einseitig von einer metallischen Schicht bedeckt ist, auf der eine schwarz eingefärbte Haftklebemasseschichtung angeordnet ist und der an dieser schwarzen Haftklebemasseschichtung eine transparente Haftklebemasseschichtung aufweist. An der nicht metallisch beschichteten Seite des Trägers sind die Klebebänder mit einer weiteren Haftklebemasseschichtung ausgerüstet. Bei dem in WO 2006/058910 beschriebenen System ist die Klebemasse weiß, bei dem in WO 2006/058911 beschriebenen System hingegen ist die Klebemasse transparent und der Träger weiß.
  • Weiterhin ist aus WO 2006/133745 die Verwendung eines doppelseitigen Klebebands bekannt, das aus einem transparenten Träger besteht, der einseitig von einer metallischen Schicht bedeckt ist, auf der eine schwarz eingefärbte Haftklebemasseschichtung und an dieser eine transparente Haftklebemasseschichtung angeordnet ist. An der nicht metallisch beschichteten Seite des Trägers weist das Klebeband eine weiße Haftklebemasseschichtung auf, an der ebenfalls eine transparente Haftklebemasseschichtung angeordnet ist.
  • Zusätzlich zu den zuvor dargestellten Problemen bei der Intensitätsverteilung weisen Klebebänder, bei denen die hochreflektierende Schicht im optischen Weg hinter einer transparenten Klebeschichtung angeordnet ist, Lichtverluste aufgrund von die parallel-reflektiertem Licht auf.
  • Parallel-reflektiertes Licht entsteht, wenn Licht von außen in die Klebemasse flach eintritt, also unter einem geringen Einfallswinkel, der stark vom Lot abweicht. Weist die Klebemasse – wie normalerweise üblich – eine geringere Brechzahl als der Lichtleiter auf, aus dem das Licht austritt, so erfolgt beim Übergang in die Klebemasse eine Brechung des Lichts vom Lot weg, so dass das Licht unter einem Winkel in die Klebeschichtung eintritt, der geringer ist als der Winkel, unter den es den Lichtleiter verlassen hat. Daher trifft auch das an einer metallisch-reflektierenden Schichtung reflektierte Licht unter einem geringeren Winkel auf die Grenzfläche zwischen der Klebemasse und dem Lichtleiter als dies beim Eintritt in die Klebemasse der Fall war.
  • Da der Einfallswinkel ohnehin klein war, kann die weitere Verringerung des Winkels dazu führen, dass dieser kleiner wird als der Grenzwinkel der Totalreflexion, so dass das Licht an der Grenzfläche reflektiert wird. Das reflektierte Licht kann die Klebeschichtung also nicht wieder verlassen und wird zwischen den beiden Grenzflächen als parallel-reflektiertes Licht parallel zur Hauptausdehnung der Schichtung reflektiert. Da das parallel-reflektierte Licht das Flächenelement nicht mehr durch die Grenzfläche zwischen Klebemasse und Lichtleiter verlassen kann, sondern lediglich an den Stirnseiten der Klebeschichtung, führt dies insgesamt zu einer Verringerung der Lichtausbeute der Anzeigeeinrichtung.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein doppelseitig verklebbares Flächenelement mit einer nicht reflektierenden und gleichzeitig das Licht vollflächig absorbierenden Seitenfläche und einer hochreflektierenden Seitenfläche zur Verfügung zu stellen, das die zuvor geschilderten Nachteile beseitigt, das insbesondere eine homogene Intensitätsverteilung des reflektierten Lichtes bei insgesamt hoher Intensität aufweist, ohne dass Verarbeitbarkeit und Verklebbarkeit des Flächenelements insgesamt beeinträchtigt sind.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Flächenelement der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die erste Klebeschichtung über ihre gesamte Dicke Weißpigmente zu einem Massenanteil aus einem Bereich von mindestens 2 Gew.-% und höchstens 10 Gew.-% aufweist, vorzugsweise von mindestens 4 Gew.-% und höchstens 8 Gew.-%. Eine derartige Klebemasse ist weder vollständig transparent noch vollständig weiß, sondern vielmehr schwach durchscheinend-weiß ausgebildet.
  • Infolge der Verwendung einer Kombination beider Reflexionssysteme, einer metallisch-reflektierenden Metallierungsschichtung und einer durchscheinend-weißen Klebeschichtung, werden die Vorteile des jeweils einen Reflexionssystems zum Ausgleichen der Nachteile jeweils anderen Reflexionssystems eingesetzt, so dass aufgrund dieses synergistisch wechselseitigen Effekts eine hochreflektierende Beschichtung erhalten wird, die eine blickwinkelunabhängige homogene Intensitätsverteilung aufweist.
  • Die Verwendung einer weiß durchscheinenden Klebeschichtung bietet gegenüber einer weißen Klebeschichtung (das heißt einer Klebeschichtung, die aufgrund der darin enthaltenen weißen Farbpartikel bei der konkreten Dicke der Schichtung weniger als 1% des eingestrahlten Lichts hindurchlässt) den Vorteil, dass wellenlängenabhängige Streuprozesse weniger häufig sind und daher auch bei geringen Blickwinkeln das Auftreten von Farbverfälschungen (insbesondere eines Gelbstichs) aufgrund von Streuprozessen sichtbar verringert wird.
  • Ferner bietet die Verwendung einer weiß durchscheinenden Klebemasse gegenüber einer transparenten Klebemasse den Vorteil, dass das eingestrahlte Licht die Klebemasse durchdringt, an der Metallierungsschichtung wellenlängenunabhängig reflektiert wird und wieder aus dem Flächenelement austritt. Dieses Licht wird in der geringfügig eingetrübten Klebeschichtung nur schwach gestreut, so dass dadurch lokale Inhomogenitäten der Beleuchtungsintensität ausgeglichen werden (Diffusoranordnung), etwa solche, die bei Knickstellen in der Metallierungsschichtung entstehen können.
  • Hinzu kommt, dass die Kombination beider Reflexionssysteme die insgesamt erzielbare Lichtausbeute erhöht, da der Anteil des parallel-reflektierten Lichts in dem insgesamt reflektierten Licht verringert wird. Infolge der schwach streuenden Ausbildung der Klebemasse wird bei dem erfindungsgemäßen Flächenelement das parallel-reflektierte Licht teilweise an den Streuzentren diffus abgelenkt, trifft somit (auch) unter Winkeln auf die Grenzfläche auf, die größer sind als der Winkel der Totalreflexion, und kann die Klebemasse daher verlassen, was insgesamt zu einer Erhöhung der Lichtintensität (Lichtausbeute) führt.
  • Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Flächenelements bietet zudem den Vorteil, dass eine derartige durchscheinend-weiße Klebemasse auch von Licht mit Wellenlängen aus dem Spektralbereich ultravioletten Lichts (UV) homogen durchleuchtet werden kann. Dadurch, dass die durchscheinend-weiße Klebemasse zumindest einen Teil des eingestrahlten UV-Lichts hindurchlässt, ist es möglich, bei der Fertigung der Flächenelemente nach dem Auftragen der Klebemasse auf den Träger die Viskosität der Klebemasse in einer UV-Nachvernetzung zu erhöhen, was bei einer weißen Klebemasse insbesondere aufgrund der bei kurzwelligem UV-Licht besonders großen Streuung nicht über das gesamte Volumen der Klebemasse möglich ist.
  • Jedoch ergeben sich vorteilhafte Effekte nicht bloß aus der Kombination zweier Funktionsschichten an der hochreflektierenden Seitenfläche, sondern ebenfalls aus der Kombination zweier Funktionsschichten in Bezug auf das stark absorbierende System: Infolge der Verwendung einer Kombination einer Schwärzungsschichtung und einer Metallierungsschichtung wird eine vollflächig vollständige Absorption des Flächenelements sichergestellt. Die optischen Fehlstellen sind in dem Flächenelement in einer geringen Flächendichte statistisch verteilt. Licht, das bei einer optischen Fehlstelle in einer der Schichtungen durch diese Schichtung hindurchtritt, kann daher nicht insgesamt durch das Flächenelement hindurch gelangen, da die Wahrscheinlichkeit dafür, dass ebenfalls die andere Schichtung an derselben Stelle ein Loch aufweist, wo die eine Schichtung ein Loch besitzt, gering ist.
  • Die spezielle Anordnung stellt zudem sicher, dass auf der Seite des Flächenelements, auf der sehr hohe Lichtintensitäten auftreten, der größte Teil des Lichts reflektiert wird und allenfalls ein sehr geringer Anteil absorbiert wird, so dass eine signifikante Erwärmung der Schwärzungsschichtung infolge der Lichtabsorption vermieden wird, die zu einer thermischen Beeinträchtigung der Verklebung führen könnte, etwa zu Spannungen zwischen den einzelnen Lagen des Flächenelements infolge unterschiedlicher Temperaturausdehnungskoeffizienten oder eine Erweichung oder thermische Zersetzung der Schwärzungsschichtung.
  • Die Verwendung einer Schwärzungsschichtung erlaubt ein einheitliches äußeres Erscheinungsbild und ermöglicht gleichzeitig ein Verringern des reflektierten Umgebungslichts. Zugleich wird – da eine Schwärzungsschichtung und nicht etwa eine schwarz gefärbte Klebeschichtung verwendet wird – verhindert, dass die Klebemasse sich bei hohen Umgebungslichtintensitäten aufgrund der Absorption signifikant erwärmt und infolge der temperaturbedingten Abnahme der Viskosität der Klebemasse an Kohäsion verliert, was die Festigkeit der Verklebung insgesamt beeinträchtigen würde.
  • Günstig ist es, wenn das Flächenelement als Schwärzungsschichtung eine ausgehärtete Polymermatrix aufweist, die Rußpartikel und/oder Graphitpartikel enthält. Infolge der Verwendung einer ausgehärteten Polymermatrix wird ein mechanisch hochstabiles Flächenelement erhalten, dessen Schwärzungsschichtung eine hohe Lichtabsorption aufweist. Insbesondere wird durch die Polymermatrix eine belastbare Verbindung zwischen der Schwärzungsschichtung und dem Träger und gleichzeitig auch zwischen der Schwärzungsschichtung und der Klebemasse realisiert. Durch die konkrete Wahl von zumindest im wesentlichen aus Kohlenstoff bestehenden Partikeln als die für die Schwärzung eingesetzte Farbpartikel ergeben sich weitere Vorteile. So sind diese nicht nur ungiftig und hochbeständig gegenüber vielen korrosiven Prozessen, die bei der Herstellung und Verwendung derartiger Flächenelemente auftreten können (etwa infolge einer Einwirkung von Lösemitteln, Licht, Feuchtigkeit, Luft und dergleichen), sondern können darüber hinaus auch mit der Polymermatrix kompatibel sein, so dass die Schwärzungsschichtung selbst auch eine hohe innere Stabilität aufweist.
  • Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Schwärzungsschichtung in dem Wellenlängenbereich von 300 nm bis 800 nm eine Transmission von weniger als 0,5% aufweist, bevorzugt von weniger als 0,1%, besonders bevorzugt von weniger als 0,01%. Hierdurch wird eine Schwärzungsschichtung mit einer besonders hohen Lichtabsorption erhalten. Bei Verwendung von Rußpartikeln und/oder Graphitpartikeln in einer Polymermatrix als Schwärzungsschichtung können die Farbpartikel zudem zu einem Massenanteil von mehr als 20 Gew.-% in der Polymermatrix vorliegen. Auf diese Weise wird unabhängig von Teilchengröße und Extinktionskoeffizienten des jeweils eingesetzten Rußes und/oder Graphits eine hinreichend hohe Lichtabsorption sichergestellt.
  • Der Träger kann günstigerweise eine PET-Folie sein. Dieses Material ist aufgrund seiner hervorragenden Verarbeitbarkeit und Beständigkeit sowie seiner hohen optischen Transparenz (beispielsweise bei Verklebungen innerhalb des sichtbaren Bereichs) besonders für Anzeigeeinrichtungen geeignet.
  • Vorteilhafterweise weist zudem die mit der Metallierungsschichtung in Kontakt stehende Oberseite des Trägers einen Gehalt an Antiblockmitteln von weniger als 4.000 ppm auf, bevorzugt von weniger als 500 ppm. Auf diese Weise kann das Auftreten von etwaigen optischen Fehlstellen (Pinholes) weiter verringert werden. Hierbei werden besonders hochwertige Flächenelemente erhalten, wenn die mit der Metallierungsschichtung in Kontakt stehende Oberseite der PET-Folie eine Strukturierung mit Erhebungen von maximal 400 nm Höhe aufweist. Infolge dieser besonderen Ausbildung der Oberseite des Trägers kann auf dieser Seitenfläche des Trägers vollständig auf Additive als Antiblockmittel verzichtet werden, da bereits die räumliche Strukturierung ein Verblocken des Materials wirkungsvoll verhindert.
  • Außerdem kann die Metallierungsschichtung eine Metalllackschicht und/oder eine metallische Schicht aus Aluminium oder Silber umfassen. Durch die Ausbildung als Metalllackschicht oder metallische Schicht ist es möglich, eine hochreflektierende Beschichtung zu erhalten, die mittels herkömmlicher Prozessmittel hergestellt werden kann. Als Material für diese Metallierungsschichtung sind besonders Silber und Aluminium geeignet, da beide Materialien hochbeständig sind und darüber hinaus Licht aus dem sichtbaren Bereich des Lichtspektrums stark reflektieren, ohne dass eine signifikante Wellenlängenabhängigkeit der Absorption in diesem Wellenlängenbereich auftritt. So zeigt Aluminium dort beispielsweise eine Reflexion von mehr als 90%, Silber weist mit mehr als 99,5% sogar die größte Lichtreflexion von allen Metallen auf.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, ein Flüssigkristallanzeigesystem umfassend ein Flüssigkristallanzeigeelement, ein Schutzelement und ein Rahmenelement zur Verfügung zu stellen, das über eine besonders gleichmäßige und lichtstarke Darstellung verfügt. Dies lässt sich infolge einer Verwendung des erfindungsgemäßen Flächenelements zur Verklebung von zumindest zweier dieser Elemente realisieren.
  • Schließlich sollte die vorliegende Erfindung eine kostengünstige Herstellung eines Flüssigkristallanzeigesystems mit hohem Kontrast ermöglichen. Dies wird durch Verwendung des erfindungsgemäßen Flächenelements möglich, wenn die zweite Klebemasse mit der Oberfläche eines Flüssigkristallanzeigeelements verklebt wird. Demzufolge wird die zweite Klebemasse mit einem weiteren Element des Flüssigkristallanzeigesystems verklebt, beispielsweise einem Schutzelement, einem Rahmenelement oder einem Gehäuseelement.
  • Die Erfindung betrifft somit also ein haftklebriges Flächenelement. Als Flächenelement im Sinne dieser Anmeldung gelten alle üblichen und geeigneten Gebilde mit im wesentlichen flächenförmiger Ausdehnung. Diese ermöglichen eine Verklebung und können dabei verschieden ausgestaltet sein, insbesondere flexibel, als Klebefolie, Klebeband, Klebeetikett oder als Formstanzling. Bei haftklebrigen Flächenelementen handelt es sich um Flächenelemente, die bereits unter leichtem Anpressdruck verklebbar sind und vom Klebgrund rückstandsfrei wiederabgelöst werden können. Zu diesem Zweck ist das Flächenelement beidseitig mit Klebemassen ausgerüstet, wobei die Klebemassen identisch oder unterschiedlich sein können.
  • Das Flächenelement weist vorliegend einen Träger auf. Jedoch lassen sich die erfindungsgemäßen Maßnahmen auch auf Flächenelemente überfragen, die keinen Träger aufweisen, ohne dabei von der erfinderischen Idee abzuweichen. Derartige trägerfreie Flächenelemente gelten somit als in erfinderischer Hinsicht gleichwertig.
  • Das erfindungsgemäße Flächenelement dient zur Herstellung von Flüssigkristallanzeigesystemen, insbesondere zum Verkleben von Flüssigkristallanzeigeelementen, von Schutzelementen und von Rahmenelementen.
  • Ein Flüssigkristallanzeigesystem ist eine funktionale Einrichtung, die zur Anzeige der Informationen dient und dazu als Anzeigemodul ein Flüssigkristallanzeigeelement aufweist. Dabei kann das Anzeigesystem ein untergeordneter Teil eines Geräts sein oder als eigenständiges Gerät ausgebildet sein.
  • Ein Flüssigkristallanzeigeelement ist eine funktionale Einheit, die einen Anzeigebereich umfasst, auf dem bestimmte Informationen angezeigt werden, etwa Messwerte, Betriebszustände, gespeicherte oder empfangene Daten oder dergleichen. Die Anzeige auf dem zumeist als Anzeigefläche ausgebildeten Anzeigebereich erfolgt auf der Grundlage von Flüssigkristallen (LCD).
  • Zum Schutz gegenüber äußeren Einwirkungen ist die Anzeigefläche in der Regel von einem transparenten Schutzelement als Splitterschutz bedeckt und häufig sogar mit diesem verklebt. Darüber hinaus verleihen Rahmenelemente dem Flüssigkristallanzeigeelement mechanische Stabilität; diese können ebenfalls zum Einbau des Flüssigkristallanzeigeelements in ein entsprechendes Gehäuse dienen. Neben den Flüssigkristallanzeigeelementen, Schutzelementen und Rahmenelementen kann ein erfindungsgemäßes Anzeigesystem weitere Komponenten umfassen, etwa Gehäuseelemente und solche zur Regelung und Steuerung der Anzeigefunktion.
  • Das erfindungsgemäße Flächenelement weist eine bestimmte definierte Abfolge an Einzelschichten auf. Das Flächenelement hat einen Träger, der an einer seiner Seitenflächen eine erste Klebeschichtung aufweist und an der zweiten Seitenfläche eine Metallierungsschichtung. An der Metallierungsschichtung ist eine Schwärzungsschichtung angeordnet, und an dieser Schwärzungsschichtung eine zweite Klebeschichtung. Als Schichtung wird vorliegend jede zumindest im wesentlichen flächenförmig ausgebreitete Anordnung verstanden, die zumindest in etwa parallel zu der Hauptausdehnungsrichtung des Flächenelements ausgerichtet ist.
  • Zusätzlich zu den hier beschriebenen Schichtungen kann die Struktur des Flächenelements weitere Bestandteile aufweisen; so ist es möglich, dass an oder zwischen den zuvor beschriebenen Schichtungen weitere Schichtungen angeordnet sind, die etwa entsprechend dem jeweiligen Anforderungsprofil des Flächenelements weitere Funktionalitäten bieten können. Dies können beispielsweise Haftungsvermittler, Grundierungen, leitfähige oder isolierende Schichten, weitere Farbschichten, Schutzschichten und dergleichen sein. Im Hinblick auf die Erfindung ist jedoch wichtig, dass die relative Abfolge der Schichtungen zueinander insgesamt in der beschriebenen Form erhalten bleibt, um die erfinderische Wirkung des Flächenelements gewährleisten zu können.
  • Darüber hinaus ist es ebenfalls möglich, dass ein erfindungsgemäßes Flächenelement zusätzlich zu dem hier beschriebenen Aufbau auch einzelne Teilbereiche aufweist, in denen eine von diesem konkreten Aufbau abweichende Schichtungsanordnung gegeben ist, in der sogar einige Schichtungen fehlen können. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn das erfindungsgemäße Flächenelement nicht in Form eines Rahmens ausgebildet ist, der das Anzeigeelement lediglich in dem abgeschatteten Bereich der Anzeigefläche mit einer Schutzscheibe verklebt, sondern vielmehr für eine vollflächige Verklebung des Anzeigeelements mit einer Schutzscheibe über die gesamte Anzeigefläche konzipiert ist, also sowohl im abgeschatteten Bereich wie auch im sichtbaren Bereich des Anzeigeelements. Hierfür kann ein Flächenelement eingesetzt werden, das lediglich in dem Teilbereich, der in der Verklebung an dem abgeschatteten Bereich angeordnet ist, den zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Aufbau aufweist, wohingegen das Flächenelement in dem Teilbereich, der in der Verklebung in dem sichtbaren Bereich der Anzeigefläche angeordnet ist (über dem eigentlichen Anzeigefeld), vollständig transparent ausgebildet ist, also weder eine Metallierungsschichtung noch eine Schwärzungsschichtung aufweist, und bei dem zusätzlich weder Träger noch Klebemassen gefärbt sind. Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Idee ist bei einem solchen Flächenelement jedoch wichtig, dass der erfindungsgemäße Aufbau auf jeden Fall in dem abgeschatteten Bereich der Anzeigefläche realisiert ist, der in der Regel am Rand der Anzeigefläche in Form eines Rahmens angeordnet ist.
  • Unter einem Träger wird vorliegend eine im wesentlichen flächenförmige Folie verstanden, die als mechanische Unterstützung der eingesetzten Klebemassen dem Flächenelement mechanische Stabilität verleiht. Ein Träger kann aus allen dem Fachmann geläufigen Folienmaterialien bestehen, die transparent sind oder gefärbt werden können, beispielsweise aus Polymeren wie Polyester, Polyethylen, Polypropylen, Polyamid, Polyimid, Polymethacrylat, Polyvinylchlorid oder fluorierten Polymere. Neben der Verwendung herkömmlicher Polymerfolien ist es auch möglich, solche Polymerfolien einzusetzen, die eine oder mehrere Vorzugsrichtungen aufweisen; diese lassen sich etwa durch Reckung in einer oder in zwei Richtungen herstellen, beispielsweise biaxial orientiertes Polypropylen (BOPP). Aufgrund der hervorragenden Stanzbarkeit eignen sich ferner in besonderem Maß Polyesterfolien, etwa solche aus Polyethylenterephthalat (PET) oder Polybutylenterephthalat. Der Träger kann die Polymerfolie jeweils einzeln oder aber in Kombination aufweisen, beispielsweise als mehrschichtig laminierte Folie.
  • Die Trägerfolien weisen herstellungsbedingt in der Regel Additive auf, die ein Zusammenbacken (Verblocken) der flächigen Polymerfolien unter Druck und Temperatur verhindern und damit einem Verkleben mehrerer Folienbahnen zu Blöcken entgegenwirken sollen. Derartige Additive werden als Antiblockmittel bezeichnet. Diese werden herkömmlicherweise etwa in das thermoplastische Polymer eingearbeitet oder auf dieses aufgetragen und wirken dort als nicht anhaftende und somit haftungsvermindernde Abstandshalter. So werden etwa für den Herstellungsprozess von PET-Folien Siliziumdioxid, Zeolithe und Kieselkreide oder Kreide als Antiblockmittel eingesetzt.
  • Für die erfinderischen Flächenelemente lassen sich aber auch Träger einsetzen, die keine Antiblockmittel oder – wenn überhaupt – diese nur zu einem sehr geringen Anteil enthalten. Um dennoch ein Verblocken der Folienbahnen verhindern zu können, sind weitere Maßnahmen erforderlich. So können beispielsweise unmittelbar nach der Fertigung die thermisch verformbaren (thermoplastischen) Folien auf temporäre Träger oder Prozessfolien aufgebracht werden, die selber nicht thermisch verformbar sind und auf denen die thermoplastischen Folien vor dem Aufwickeln abkühlen können. Auf diese Weise wird verhindert, dass während des Abkühlprozesses zwei thermoplastische Folienlagen in unmittelbarem Kontakt zueinander stehen. Daher kann das thermoplastische Folienmaterial nicht verblocken. Derartige temporären Trägerfolien können beim Aufwickeln der thermoplastischen Folienmaterialien mitgewickelt werden.
  • Eine weitere Möglichkeit, ein Verblocken der Folien zu verhindern, besteht beispielsweise darin, die Oberseiten der Folien einseitig oder beidseitig mit einer Strukturierung zu versehen. Diese kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass ihre vertikalen Abmessungen im Bereich einiger Nanometer liegen, üblicherweise maximal eine Höhe von 400 nm aufweisen. Diese nanometergroßen Strukturen lassen sich mit üblichen Formgebungsverfahren aufbringen, beispielsweise mittels Prägen. Mit Hilfe dieser Nanostrukturen wird gezielt eine definierte Rauhigkeit der Oberseite der Trägerfolien erhalten, die ein Verblocken der Folien verhindert, deren optische Eigenschaften wie etwa Transparenz aber nicht beeinträchtigt. Eine derartige Strukturierung kann auf dem Träger vollflächig vorgesehen sein oder lediglich lokal, also an einzelnen Stellen der Trägeroberfläche. Anstelle einer Nanostrukturierung können auch beliebige andere Maßnahmen getroffen werden, mittels derer gezielt die Rauhigkeit der Folienoberfläche erhöht wird. So kann beispielsweise der Folienträger in einem Randabschnitt perforiert sein (mikroskopisch oder sogar makroskopisch). Dadurch ist es möglich, den Träger mit den perforierten Abschnitten zu lagern, wobei dieser aufgrund der Perforation nicht verblockt. Nach dem Abspulen der Trägerfolie kann dieser Bereich abgetrennt werden, so dass das Endprodukt keine Perforation aufweist.
  • Um ein Auftreten von optischen Fehlstellen zu verhindern, darf der Träger einen allenfalls sehr geringen Gehalt an Antiblockmitteln an derjenigen Seite aufweisen, auf der sich eine absorbierende und/oder reflektierende Schichtung an dem Träger befindet. Im vorliegenden Fall ist dies etwa die Metallierungsschichtung und die Schwärzungsschichtung. Daher darf der Träger an seiner mit der Metallierungsschichtung in Kontakt stehenden Oberseite einen Gehalt an Antiblockmitteln von höchstens 4.000 ppm aufweisen, sinnvollerweise von weniger als 500 ppm oder sogar überhaupt kein Antiblockmittel. Um auf dieser Seite auf Antiblockmittel verzichten zu können und so die Anzahl an potenziellen optischen Fehlstellen zu verringern, weist die Oberseite des Trägers vorzugsweise hier eine Nanoprägung auf.
  • Als Träger werden üblicherweise Folien mit einer Stärke aus einem Bereich von 5 μm bis 250 μm eingesetzt, bevorzugt aus einem Bereich von 8 μm bis 50 μm oder sogar nur aus einem Bereich von 12 μmm bis 36 μm. Im Hinblick auf die klebtechnischen Eigenschaften werden sehr dünne PET-Folien bevorzugt, also Folien mit einer Stärke von maximal 12 μm. Diese erlauben die Herstellung eines sehr flexiblen Flächenelements, das sich hervorragend der Oberflächenstruktur und Oberflächenrauhigkeit der zu verklebenden Substrate anpasst und somit eine stabile Verbindung ermöglicht. Mit einem derartigen Träger lassen sich beispielsweise Flächenelemente mit einer Gesamtstärke von etwa 50 μm herstellen.
  • Zur Verbesserung der Verankerung von Lackschichtungen oder metallischen Schichtungen auf der Trägerfolie können die Oberseiten der Folien vorbehandelt werden. Hierfür sind grundsätzlich alle üblichen und geeigneten Verfahren zur Verbesserung der Haftung einsetzbar, beispielsweise ein Ätzen der Oberseite der Folien, etwa mit Trichloressigäure oder Trifluoressigsäure, ein elektrostatisches Vorbehandeln, etwa im Rahmen einer Coronabehandlung oder Plasmabehandlung, oder mit einer Grundierung versehen sein, einem so genannten „Primer", etwa mit Saran.
  • Die Trägerfolien können transparent sein oder eine Färbung besitzen, etwa indem den Folienmaterialien Farbstoffe oder Farbpigmente als Additive hinzugesetzt sind. Grundsätzlich eignen sich alle dem Fachmann geläufigen Pigmente oder Partikel, beispielsweise Titandioxidpartikel oder Bariumsulfatpartikel zur Weißfärbung oder Ruß zur Schwarzfärbung. Um eine optimale Festigkeit des Flächenelements zu gewährleisten, sollten die Abmessungen der Partikel jedoch geringer sein als die Stärke der Trägerfolie. Optimale Einfärbungen lassen sich mit 5 bis 40 Gew.-% Partikelanteilen erreichen, bezogen auf die Masse des Folienmaterials. Jedoch ist es insbesondere bei den oben genannten sehr dünnen PET-Folien nicht möglich, in einer derartigen kurzen optischen Weglänge eine hinreichend große Menge Farbstoffmoleküle oder Farbstoffpigmente in den Polyester einzubetten, um eine hohe Lichtabsorption zu realisieren. Diese lässt sich nur erzielen, wenn die dünnen PET-Folien einseitig oder beidseitig mit einer Metallierungsschichtung versehen sind.
  • Als Metallierungsschichtung wird vorliegend eine Schichtung bezeichnet, die metallisch glänzend ist (also das eingestrahlte Licht reflektiert) und die gleichzeitig etwaige Unebenheiten oder Oberflächenrauhigkeiten der Trägerfolie kompensiert. Infolge der Verwendung einer Metallierungsschichtung an dem Träger des Flächenelements wird die Menge des insgesamt vom Flächenelement nicht transmittierten (hindurchgelassenen) Lichts verringert. Der Träger kann einseitig oder beidseitig eine Metallierungsschichtung aufweisen. Erfindungsgemäß ist die Metallierungsschichtung an der Seite des Trägers vorgesehen, die ebenfalls die Schwärzungsschichtung aufweist. In einer gleichwertigen Ausbildung ist die Metallierungsschichtung auch oder ausschließlich auf der Seite des Trägers angeordnet, die der Schwärzungsschichtung gegenüber liegt, so dass die Metallierungsschichtung zwischen der durchscheinend-weißen Klebemasse und dem Träger angeordnet ist. Üblicherweise liegen die so erzielten Schichtdicken einer Metallierungsschichtung in einem Bereich zwischen 5 nm und 200 nm.
  • Eine Metallierungsschichtung kann auf jede übliche und geeignete Weise aufgebaut sein; häufig wird als Metallierungsschichtung eine Schicht verwendet, die aus einem Metalllack oder einer metallischen Schicht besteht. Zur Vermeidung einer im sichtbaren Bereich des Lichts wellenlängenabhängigen Reflexion wird hierfür normalerweise ein silbernes oder weißsilbernes Material eingesetzt. Als Metalllack wird häufig eine Bindermatrix verwendet, die mit silbernen Farbpigmenten oder Silberpartikeln abgemischt ist. Als Bindermatrix eignen sich etwa Polyurethane oder Polyester, die einen hohen Brechungsindex und eine hohe Transparenz aufweisen. Die Farbpigmente können aber auch in einer Polyacrylatmatrix oder Polymethacrylatmatrix eingesetzt und dann als Lack ausgehärtet werden. Zur Erhöhung der Reflexion können derartige Lackschichten nach dem Auftragen und Aushärten poliert werden.
  • Als metallische Schicht wird häufig ein auf die Folienoberseite aufgedampftes Metall eingesetzt, etwa Aluminium oder Silber, das beispielsweise mittels Sputtern aufgebracht wird, jedoch lassen sich hierfür selbstverständlich auch alle anderen Metalle einsetzen, die hinsichtlich ihrer Korrosionsbeständigkeit und ihres Reflexionsvermögens geeignet sind. Soll eine optisch besonders hochwertige Metallierungsschichtung erhalten werden, so ist die Prozessführung bei der Bedampfung so zu auszurichten, dass das Metall in einer äußerst homogenen ebenen Schichtung abgeschieden wird. Eine derartige gleichmäßige Schichtung lässt sich erfindungsgemäß etwa erreichen, wenn ein Trägermaterial eingesetzt wird, dessen zu metallisierende Oberseite keine oder allenfalls wenige Antiblockmittel aufweist. Hierzu kann etwa eine Plasma-vorbehandelte PET-Folie in einem Arbeitsschritt mit Aluminium bedampft werden.
  • Die Schwärzungsschichtung umfasst einen bei Raumtemperatur nicht haftklebrigen schwarzen Farblack und/oder einen bei Raumtemperatur nicht haftklebrigen schwarzen Primer. Unter einer Schwärzungsschichtung wird vorliegend jede Schichtung verstanden, die – auf einen Untergrund aufgebracht – diesen Untergrund schwarz erscheinen lässt, so dass das Licht nahezu vollständig oder zumindest zu einem großen Anteil darin absorbiert wird. Da die Schwärzungsschichtung in den fertigen elektronischen Geräten nach außen gerichtet eingesetzt wird, dient diese erfindungsgemäß zum Absorbieren des Umgebungslichts.
  • Die Schwärzungsschichtung ist erfindungsgemäß auf der Metallierungsschichtung aufgetragen und verbindet somit die Metallierungsschichtung mit der zweiten Klebemasse. Gleichwertig hierzu ist jedoch auch eine Anordnung, bei der die Schwärzungsschichtung direkt auf den Träger aufgetragen wird und diesen direkt mit der zweiten Klebemasse verbindet. Die Schwärzungsschichtung kann einteilig aufgebaut sein oder mehrere einzelne Schichten aufweisen. Typischerweise beträgt die Dicke einer derartigen Schwärzungsschichtung zwischen 1 und 25 μm.
  • Bei Verwendung einer derartigen Schwärzungsschichtung sollte daher die Transmission des doppelseitig verklebbaren Flächenelements im Wellenlängenbereich zwischen 300 nm und 800 nm weniger als 0,5% betragen, bevorzugt weniger als 0,1%, und besonders bevorzugt weniger als 0,01%. Da die Absorptionseigenschaften des Flächenelements in erster Linie von der Schwärzungsschichtung bestimmt werden, sollte die Schwärzungsschichtung also über eine entsprechende Transmission verfügen.
  • Bei der Schwärzungsschichtung handelt es sich üblicherweise um zumindest eine farbtragende Lackschicht oder eine Grundierungsschicht, einen so genannten „Primer". Eine schwarze Lackschicht weist als Lackmatrix eine aushärtende Bindermatrix auf, die beispielsweise ein thermisch aushärtendes oder strahlenhärtendes System sein kann, in das schwarze Farbpigmente eingemischt sind. Übliche Lackmatrices sind etwa Polyester, Polyurethane, Polyacrylate oder Polymethacrylate. Diese können entsprechend dem Anforderungsprofil des jeweiligen Lacks weitere Additive aufweisen. Erfindungsgemäß kann ohne Einschränkung als Farblack jeder geeignete Farblack eingesetzt werden.
  • Statt eines Farblacks kann die Schwärzungsschichtung auch ein schwarz gefärbter Primer sein, der dazu dient, die Haftung der Klebemasse auf der Trägerfolie zu erhöhen. Optional ist es auch möglich, einen Farblack einzusetzen, der zusätzlich als Grundierung dient. So kann demnach durch Verwendung einer Schwärzungsschichtung, die selber nicht haftklebrig ist und daher nicht als Klebemasse eingesetzt werden kann, die Verankerung einer Klebemasse an dem Flächenelement insgesamt verbessert werden.
  • Als farbtragende Partikel enthält die Schwärzungsschichtung – also der Farblack oder der Primer – schwarze Farbpigmente; günstigerweise sind dies Rußpartikel oder Graphitpartikel. Weist die Schwärzungsschichtung zum Erreichen einer möglichst niedrigen optischen Transmission einen Gehalt an derartigen farbtragenden Partikeln von mehr als 20 Gew.-% auf, so kann dies zusätzlich eine elektrische Leitfähigkeit parallel zur Hauptrichtung des Flächenelements zur Folge haben, insbesondere bei Verwendung von Ruß oder Graphit. Auf diese Weise werden Flächenelemente mit antistatischen Eigenschaften erhalten, die einen Spannungsdurchschlag in der Elektronik oder der flüssigkristallin schaltenden Zelle auf Grund von statischen Aufladungen und somit eine Beschädigung des elektronischen Gerätes verhindern kann.
  • Erfindungsgemäß weist das Flächenelement eine erste Klebeschichtung und eine zweite Klebeschichtung auf. Die erste Klebeschichtung ist eine Schichtung, die eine erste Klebemasse umfasst. Die zweite Klebeschichtung ist eine Schichtung, die eine zweite Klebemasse umfasst. Der Grundaufbau und Grundzusammensetzung der ersten Klebemasse und der zweiten Klebemasse können dabei unterschiedlich sein oder – als Ausnahme – auch identisch.
  • Als erfindungswesentliches Merkmal weist die erste Klebemasse über ihre gesamte Dicke Farbpigmente auf, die ihr eine durchscheinend-weiße Färbung verleihen; dies wird dadurch erreicht, dass Weißpigmente in der Klebemasse zu einem Massenanteil von mindestens 2 Gew.-% und höchstens 10 Gew.-% vorhanden sind, vorzugsweise von mindestens 4 Gew.-% und höchstens 8 Gew.-%. Für Spezialanwendungen kann die erste Klebemasse zusätzlich noch weitere Farbpigmente enthalten; diese dürfen jedoch nicht dazu führen, dass die aus der ersten Klebemasse aufgebaute erste Klebeschichtung ihren durchscheinenden Eindruck verliert. Die zweite Klebemasse weist üblicherweise keine Farbpigmente auf, kann aber für Spezialanwendungen beliebige Farbpigmente aufweisen, etwa, um dem elektronischen Gerät ein besonderes äußeres Erscheinungsbild zu verleihen.
  • Die erste Klebeschichtung ist üblicherweise direkt auf den Träger aufgetragen; gleichwertig hierzu – insbesondere bei Verwendung von zwei Metallierungsschichtung, je einer auf einer Seitenfläche des Trägers – ist eine Anordnung, bei der die erste Klebemasse auf die Oberfläche einer Metallierungsschichtung aufgetragen ist. Die zweite Klebeschichtung ist direkt auf die Schwärzungsschichtung aufgetragen. Erfindungsgemäß ist auszuschließen, dass die zweite Klebeschichtung direkt auf der Metallierungsschichtung oder sogar direkt auf den Träger aufgetragen ist.
  • Die erste Klebeschichtung und die zweite Klebeschichtung weisen üblicherweise Schichtdicken aus einem Bereich von 5 μm bis 250 μm. Die erste Klebeschichtung und die zweite Klebeschichtung können weiterhin im Hinblick auf ihre Schichtdicke identisch ausgebildet sein oder aber sich unterscheiden.
  • Die erste und die zweite Klebemasse sind jeweils Haftklebemassen. Als Haftklebemassen werden Klebemassen bezeichnet, die bereits unter relativ schwachem Andruck eine dauerhafte Verklebung mit dem Haftgrund (dem Klebgrund oder Substrat) erlauben und nach Gebrauch im wesentlichen rückstandsfrei vom Substrat wieder abgelöst werden können. Die Verklebbarkeit der Klebemassen beruht auf ihren adhäsiven Eigenschaften und die Wiederablösbarkeit auf ihren kohäsiven Eigenschaften. Grundsätzlich sind erfindungsgemäß alle üblichen und geeigneten Haltklebemassensysteme einsetzbar.
  • Als erste Klebemasse und als zweite Klebemasse werden bevorzugt Haftklebemassen auf der Basis von Naturkautschuken, Synthesekautschuken, Silikonen oder Acrylaten eingesetzt. Natürlich lassen sich aber auch alle weiteren, dem Fachmann bekannten Haftklebemassen einsetzen, wie sie beispielsweise im "Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology" von Donatas Satas (van Nostrand, New York 1989) aufgeführt sind.
  • Für Naturkautschukklebemassen kann der jeweils eingesetzte Naturkautschuk zerkleinert und additiviert werden. So kann ein Naturkautschuk etwa zermahlen werden, wobei dies höchstens bis zu einem Molekulargewicht (Gewichtsmittel) von 100.000 Dalton erfolgen sollte, bevorzugt jedoch von nicht weniger als 500.000 Dalton.
  • Bei Kautschuken oder Synthesekautschuken als Ausgangsmaterial für die Klebemasse kann auf eine Vielzahl an unterschiedlichen Systemen zurückgegriffen werden. So lassen sich etwa Naturkautschuke oder Synthesekautschuke oder beliebige Mischungen (Elends) aus Naturkautschuken und/oder Synthesekautschuken einsetzen. Naturkautschuk lässt sich grundsätzlich aus allen erhältlichen Typen und Qualitäten wählen, zum Beispiel Crepe-, RSS-, ADS-, TSR- oder CV-Typen, wobei eine Auswahl üblicherweise nach dem Anforderungsprofil der Klebemasse im Hinblick auf die erforderliche Reinheit und Viskosität getroffen wird.
  • Ebenso lassen sich auch beliebige Synthesekautschuke einsetzen, wobei aus praktischen Erwägungen die Synthesekautschuke aus der Gruppe der statistisch copolymerisierten Styrol-Butadien-Kautschuke (SBR), der Butadien-Kautschuke (BR), der synthetischen Polyisoprene (IR), der Butyl-Kautschuke (IIR), der halogenierten Butyl-Kautschuke (XIIR), der Acrylatkautschuke (ACM), der Ethylen-Vinylacetat-Copolymere (EVA) und der Polyurethane (jeweils einzeln sowie in Mischungen) als besonders günstig herausgestellt haben.
  • Zur gezielten Steuerung der Eigenschaften derartiger Kautschuk können diesen Additive zugesetzt werden, beispielsweise thermoplastische Elastomere zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit, die dann zu einem Gewichtsanteil von etwa 10 Gew.-% bis 50 Gew.-% in der Klebemasse vorhanden sein können, bezogen auf den Gesamtelastomeranteil. Rein exemplarisch wird in diesem Zusammenhang auf die besonders verträglichen Styrol-Isopren-Styrol-Typen (SIS) und auf die Styrol-Butadien-Styrol-Typen (SBS) verwiesen.
  • Bevorzugt gelangen jedoch Haftklebemassen auf Acrylatbasis zum Einsatz. Derartige Klebemassen sind aus acrylatartigen Monomeren aufgebaut. Die Gruppe der acrylatartigen Monomere besteht aus sämtlichen Verbindungen mit einer Struktur, die sich von der Struktur unsubstituierter oder substituierter Acrylsäure oder Methacrylsäure oder aber aus Estern dieser Verbindungen herleiten lässt (diese Optionen werden mit dem Begriff „(Meth)Acrylate" zusammenfassend benannt). Diese Monomere lassen sich durch die allgemeine Formel CH2=C(R')(COOR'') beschreiben, wobei der Rest R' ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe sein kann und der Rest R'' ein Wasserstoffatom sein kann oder aber aus der Gruppe der gesättigten, unverzweigten oder verzweigten, substituierten oder unsubstituierten C1- bis C30-Alkylgruppen gewählt ist.
  • Die (Meth)Acrylat-basierenden Polymere dieser Haftklebemassen sind etwa durch radikalische Polymerisation erhältlich, wobei das Polymer häufig einen Gehalt an acrylatartigen Monomeren von 50 Gew.-% oder mehr aufweist.
  • Die Monomere werden dabei üblicherweise dermaßen gewählt, dass die resultierenden Polymermassen bei Raumtemperatur oder höheren Temperaturen als Haftklebemassen eingesetzt werden können, wobei diese haftklebende Eigenschaften entsprechend dem „Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology" von Donatas Satas (van Nostrand, New York 1989) besitzen.
  • (Meth)Acrylathaftklebemassen lassen sich dabei bevorzugt durch Polymerisation einer Monomermischung gewinnen, die Acrylsäureester und/oder Methacrylsäureester und/oder deren freien Säuren mit der Formel CH2=C(R')(COOR'') umfasst, wobei R' = H oder CH3 und R''' H oder eine Alkylkette mit 1-20 C-Atomen ist. Die Poly(meth)acrylate weisen üblicherweise Molekulargewichte (Molmassen) MW von mehr als 200.000 g/mol auf.
  • Als Monomere können etwa Acrylmomonere oder Methacrylmonomere eingesetzt werden, die Acryl- und Methacrylsäureester mit Alkylgruppen aus 4 bis 14 C-Atomen umfassen, üblicherweise aus 4 bis 9 C-Atomen. Spezifische Beispiele, ohne sich durch diese Aufzählung einschränken zu wollen, sind Methylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, n-Butylmethacrylat, n-Pentylacrylat, n-Hexylacrylat, n-Heptylacrylat, n-Octylacrylat, n-Octylmethacrylat, n-Nonylacrylat, Laurylacrylat, Stearylacrylat, Behenylacrylat sowie deren verzweigten Isomere wie etwa Isobutylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Isooctylacrylat oder Isooctylmethacrylat.
  • Weitere einsetzbare Monomere sind monofunktionelle Acrylate bzw. Methacrylate von überbrückten Cycloalkylalkoholen, bestehend aus zumindest 6 C-Atomen. Die Cycloalkylalkohole können auch substituiert sein, zum Beispiel durch C1- bis C6-Alkylgruppen, Halogenatome oder Cyanogruppen. Spezifische Beispiele sind Cyclohexylmethacrylat, Isobornylacrylat, Isobornylmethacrylat und 3,5-Dimethyladamantylacrylat.
  • Ferner können Monomere eingesetzt werden, die polare Gruppen aufweisen wie beispielsweise Carboxylreste, Sulfonsäure-, Phosphonsäure-, Hydroxy-, Lactam-, Lacton-, N-substituierte Amid-, N-substituierte Amin-, Carbamat-, Epoxy-, Thiol-, Alkoxy- oder Cyanreste sowie Ethergruppen oder dergleichen.
  • Als mäßig basische Monomere geeignet sind beispielsweise einfach oder zweifach N-alkylsubstituierte Amide, insbesondere Acrylamide. Spezifische Beispiele sind N,N-Dimethylacrylamid, N,N-Dimethylmethacrylamid, N-tert-Butylacrylamid, N-Vinylpyrrolidon, N-Vinyllactam, Dimethylaminoethylacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat, Diethylaminoethylacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat, N-Methylolacrylamid, N-Methylolmethacrylamid, N-(Butoxymethyl)methacrylamid, N-(Ethoxymethyl)acrylamid, N-Isopropylacrylamid, wobei diese Aufzählung nicht abschließend ist.
  • Weitere Beispiele für Monomere werden aufgrund ihrer für eine Vernetzung nutzbaren funktionellen Gruppen ausgewählt, etwa Hydroxyethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Allylalkohol, Maleinsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid, Itaconsäure, Glyceridylmethacrylat, Phenoxyethylacrylat, Phenoxyethylmethacrylat, 2-Butoxyethylacrylat, 2-Butoxyethylmethacrylat, Cyanoethylacrylat, Cyanoethylmethacrylat, Glycerylmethacrylat, 6-Hydroxyhexylmethacrylat, Vinylessigsäure, Tetrahydrofurfurylacrylat, β-Acryloyloxypropionsäure, Trichloracrylsäure, Fumarsäure, Crotonsäure, Aconitsäure, Dimethylacrylsäure, wobei diese Aufzählung nicht abschließend ist.
  • Ferner kommen als Monomere Vinylverbindungen in Frage, insbesondere Vinylester, Vinylether, Vinylhalogenide, Vinylidenhalogenide, Vinylverbindungen mit aromatischen Cyclen und Heterocyclen in α-Stellung. Auch hier seien nicht ausschließend einige Beispiele genannt, wie Vinylacetat, Vinylformamid, Vinylpyridin, Ethylvinylether, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid und Acrylnitril.
  • Die Comonomer-Zusammensetzungen lassen sich dabei auch derart wählen, dass die Haftklebemassen als Hitze-aktivierbare Haftklebemassen einsetzbar sind, die erst unter Temperatureinwirkung und optionalem Druck haftklebrig werden und nach Verklebung und Abkühlen infolge der Verfestigung eine hohe Klebkraft zum Haftgrund aufbauen. Derartige Systeme weisen Glasübergangstemperaturen TG von 25°C oder mehr auf.
  • Weitere Beispiele für Monomere können Photoinitiatoren mit einer copolymerisierbaren Doppelbindung sein, insbesondere solche, die aus der Gruppe enthaltend Norrish-I- oder Norrish-II-Photoinitiatoren, etwa Benzoinacrylate oder acrylierte Benzophenone (unter der Bezeichnung Ebecryl P 36® von der Firma UCB im Handel) ausgewählt werden. Grundsätzlich sind alle dem Fachmann bekannten Photoinitiatoren einsetzbar, die bei Bestrahlung mit UV-Licht im Polymer über einen radikalischen Mechanismus eine Vernetzung bewirken. Einen allgemeinen Überblick über verwendbare Photoinitiatoren, die dann mit zumindest einer Doppelbindung funktionalisiert werden können, bietet Fouassier in "Photoinitiation, Photopolymerization and Photocuring: Fundamentals and Applications" (Hanser-Verlag, München 1995), sowie – ergänzend – Carroy et al. in „Chemistry and Technology of UV and EB Formulation for Coatings, Inks and Paints" (Oldring (Hrsg.), 1994, SITA, London).
  • Überdies können zu den zuvor beschriebenen Comonomeren weitere Monomere hinzugefügt werden, deren Homopolymer eine höhere Glasübergangstemperatur besitzt. Als derartige Komponenten eigenen sich aromatische Vinylverbindungen wie etwa Styrol, wobei die aromatischen Teilbereiche bevorzugt einen aromatischen Kern aus C4- bis C18-Bausteinen aufweisen und optional auch Heteroatome enthalten können. Beispiele hierfür sind etwa 4-Vinylpyridin, N-Vinylphthalimid, Methylstyrol, 3,4-Dimethoxystyrol, 4-Vinylbenzoesäure, Benzylacrylat, Benzylmethacrylat, Phenylacrylat, Phenylmethacrylat, t-Butylphenylacrylat, t-Butylphenylmethacrylat, 4-Biphenylacrylat, 4-Biphenylmethacrylat, 2-Naphthylacrylat, 2-Naphthylmethacrylat sowie Mischungen aus diesen Monomeren, wobei diese Aufzählung nicht abschließend ist.
  • Insgesamt können die Zusammensetzungen für die Klebemassen durch Veränderung von Art und Anteil der Edukte in weiten Rahmen variiert werden. Ebenso können weitere Produkteigenschaften wie beispielsweise thermische oder elektrische Leitfähigkeit durch Zusatz von Hilfsstoffen gezielt gesteuert werden. Dazu kann eine Klebemasse weitere Rezeptierungsbestandteile und/oder Hilfsstoffe umfassen wie zum Beispiel Weichmacher (Plastifizierungsmittel), Füllstoffe (wie zum Beispiel Fasern, Voll- oder Hohlglaskugeln, Mikrokugeln aus anderen Materialien, Kieselsäure, Silikate), Keimbildner, elektrisch leitfähige Materialien (etwa undotierte oder dotierte konjugierte Polymere oder Metallsalze), Blähmittel, Compoundierungsmittel und/oder Alterungsschutzmittel (etwa primäre oder sekundäre Antioxidantien) oder Lichtschutzmittel. Die Rezeptierung der Klebemasse mit derartigen weiteren Bestandteilen wie zum Beispiel Füllstoffen und Weichmachern, ist ebenfalls Stand der Technik.
  • Um die konkreten klebtechnischen Eigenschaften der Klebemasse der jeweiligen Anwendung anzupassen, können den Haftklebemassen klebkraftsteigernde oder klebrigmachende Harze beigemischt sein. Als derartige Harze – so genannte Klebharze – sind ausnahmslos alle bekannten und in der Literatur beschriebenen Klebharze einsetzbar. Übliche Klebharze sind etwa Pinenharze, Indenharze und Kolophoniumharze, deren disproportionierte, hydrierte, polymerisierte und veresterte Derivate und Salze, die aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffharze, Terpenharze und Terpenphenolharze sowie C5-, C9- sowie andere Kohlenwasserstoffharze. Diese und weitere Harze können einzeln oder in beliebigen Kombinationen eingesetzt werden, um die Eigenschaften der resultierenden Klebemasse anwendungsgemäß einzustellen. Im allgemeinen lassen sich alle mit dem entsprechenden thermoplastischen Material kompatiblen (löslichen) Harze einsetzen, insbesondere aliphatische, aromatische oder alkylaromatische Kohlenwasserstoffharze, Kohlenwasserstoffharze auf Basis reiner Monomere, hydrierte Kohlenwasserstoffharze, funktionelle Kohlenwasserstoffharze sowie Naturharze. Auf die Darstellung des Wissensstandes im „Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology" von Donatas Satas (van Nostrand, 1989) sei ausdrücklich hingewiesen.
  • Hierbei ist zu beachten, dass sinnvollerweise sehr gut mit dem Polymer verträgliche und im wesentlichen transparente Harze eingesetzt werden. Diese Anforderungen erfüllen unter anderem einige hydrierte oder teilhydrierte Harze.
  • Ferner können zusätzlich Vernetzer sowie Promotoren zur Vernetzung beigemischt werden. Geeignete Vernetzer für die Elektronenstrahlvernetzung und UV-Vernetzung sind beispielsweise bi- oder multifunktionelle Acrylate, bi- oder multifunktionelle Isocyanate (auch in blockierter Form) oder bi- oder multifunktionelle Epoxide. Weiterhin können auch thermisch aktivierbare Vernetzer der Reaktionsmischung hinzugesetzt sein, etwa Lewis-Säuren, Metallchelate oder multifunktionelle Isocyanate.
  • Für eine optionale Vernetzung der Klebemassen können diesen beliebige geeignete Initiatoren und/oder Vernetzer zugesetzt werden. So können die Klebemassen beispielsweise für eine spätere Vernetzung während Bestrahlung mit ultraviolettem Licht (UV) UV-absorbierende Photoinitiatoren enthalten. Beispiele für geeignete Photoinitiatoren sind Benzoinether wie etwa Benzoinmethylether oder Benzoinisopropylether, substituierte Acetophenone wie etwa Dimethoxyhydroxyacetophenon oder 2,2-Diethoxyacetophenon (erhältlich als Irgacure 651® von Ciba Geigy), 2,2-Dimethoxy-2-phenyl-1-phenylethanon, substituierte α-Ketole wie etwa 2-Methoxy-2-hydroxypropiophenon, aromatische Sulfonylchloride wie etwa 2-Naphthylsulfonylchlorid und photoaktive Oxime wie etwa 1-Phenyl-1,2-propandion-2-(O-ethoxycarbonyl)oxim.
  • Die einsetzbaren Photoinitiatoren und andere Initiatoren vom Typ Norrish I oder Norrish II können auch substituiert vorliegen und beliebige geeignete Reste aufweisen, beispielsweise Benzophenon-, Acetophenon-, Benzil-, Benzoin-, Hydroxyalkylphenon-, Phenylcyclohexylketon-, Anthrachinon-, Trimethylbenzoylphosphinoxid-, Methylthiophenylmorpholinketon-, Aminoketon-, Azobenzoin-, Thioxanthon-, Hexarylbisimidazol-, Triazin- oder Fluorenonreste, wobei diese Reste natürlich ihrerseits substituiert sein können, etwa mit einem oder mehreren Halogenatomen, Alkyloxygruppen, Aminogruppen und/oder Hydroxygruppen. Einen repräsentativen Überblick bietet hierzu Fouassier in "Photoinititation, Photopolymerization and Photocuring: Fundamentals and Applications" (Hanser-Verlag, München 1995) und – ergänzend – Carroy et al. in "Chemistry and Technology of UV and EB Formulation for Coatings, Inks and Paints" (Oldring (Hrsg.), 1994, SITA, London).
  • Zur Polymerisation werden die Monomere so ausgewählt, dass die resultierenden verklebbaren Polymere bei Raumtemperatur oder höheren Temperaturen als Haftklebemassen (und gegebenenfalls auch als Hitze-aktivierbare Klebemassen) eingesetzt werden können, insbesondere, dass die resultierenden Basispolymere haftklebende Eigenschaften im Sinne des „Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology" von Donatas Satas (van Nostrand, New York 1989) aufweisen. Eine gezielte Steuerung der Glasübergangstemperatur lässt sich hierzu etwa über die Zusammenstellung der Monomermischung steuern, die der Polymerisation zugrunde liegt.
  • Zur Erzielung einer Glasübergangstemperatur TG der Polymere von TG ≤ 25°C für Haftklebemassen werden die Monomere etwa derart ausgesucht und die mengenmäßige Zusammensetzung der Monomermischung so gewählt, dass sich der gewünschte Wert der Glasübergangstemperatur TG für das Polymer nach Gleichung (G1) in Analogie zu der von Fox vorgestellten Gleichung (vgl. T. G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc. 1 (1956) 123) wie folgt ergibt:
    Figure 00270001
  • Hierin stellt n die Laufzahl über die eingesetzten Monomere dar, wn den Massenanteil des jeweiligen Monomers n (in Gew.-%) und TG,n die jeweilige Glasübergangstemperatur des Homopolymers aus dem jeweiligen Monomer n (in K).
  • Die Herstellung der Poly(meth)acrylathaftklebemassen kann in den üblichen Syntheseverfahren für derartige Polymere erfolgen, zum Beispiel in konventionellen radikalischen Polymerisationen oder in kontrollierten radikalischen Polymerisationen.
  • Für die radikalisch verlaufenden Polymerisationen werden Initiatorsysteme eingesetzt, die weitere radikalische Initiatoren zur Polymerisation enthalten, insbesondere thermisch zerfallende radikalbildende Azo- oder Peroxo-Initiatoren. Prinzipiell eignen sich jedoch alle dem Fachmann geläufigen für Acrylate üblichen Initiatoren. Die Erzeugung von C-zentrierten Radikalen ist etwa im Houben-Weyl „Methoden der Organischen Chemie" (Vol. E 19a, S. 60–147) beschrieben. Diese Methoden können unter anderem in analoger Weise angewendet werden.
  • Beispiele für Radikalquellen von geeigneten Radikalinitiatorsystemen sind etwa Peroxide, Hydroperoxide und Azoverbindungen, etwa Kaliumperoxodisulfat, Dibenzoylperoxid, Cumolhydroperoxid, Cyclohexanonperoxid, Di-t-Butylperoxid, Azodiisobutyronitril (AIBN), Cyclohexylsulfonylacetylperoxid, Diisopropylpercarbonat, t-Butylperoctoat, Benzpinacol und dergleichen. So kann beispielsweise als radikalischer Initiator 1,1'-Azo-bis-(cyclohexancarbonsäurenitril) eingesetzt werden, der unter der Bezeichnung Vazo 88TM von der Firma DuPont im Handel erhältlich ist.
  • Die zahlengemittelten mittleren Molekulargewichte Mn der bei der radikalischen Polymerisation entstehenden Klebemassen werden zum Beispiel so gewählt, dass sie in einem Bereich von 200.000 bis 4.000.000 g/mol liegen; speziell für eine Verwendung als Schmelzhaftkleber werden Haftklebemassen mit mittleren Molekulargewichten Mn von 400.000 bis 1.400.000 g/mol hergestellt. Die Bestimmung des mittleren Molekulargewichtes erfolgt über Größenausschlusschromatographie (SEC oder GPC) oder Matrix-unterstützte Laser-Desorption/Ionisations-Massenspektrometrie (MALDIMS).
  • Die Polymerisation kann in Substanz, in Gegenwart eines oder mehrerer organischer Lösungsmittel, in Gegenwart von Wasser oder in Gemischen aus organischen Lösungsmitteln und Wasser durchgeführt werden. Üblicherweise soll dabei die verwendete Lösungsmittelmenge so gering wie möglich gehalten werden. Geeignete organische Lösungsmittel sind etwa reine Alkane (beispielsweise Hexan, Heptan, Octan, Isooctan), aromatische Kohlenwasserstoffe (beispielsweise Benzol, Toluol, Xylol), Ester (beispielsweise Essigsäureethylester, Essigsäurepropylester, Essigsäurebutylester oder Essigsäurehexylester), halogenierte Kohlenwasserstoffe (beispielsweise Chlorbenzol), Alkanole (wie beispielsweise Methanol, Ethanol, Ethylenglykol, Ethylenglykolmonomethylether) und Ether (beispielsweise Diethylether, Dibutylether) sowie Gemische davon. Wässrige Polymerisationsreaktionen können mit einem mit Wasser mischbaren oder hydrophilen Colösungsmittel versetzt werden, um sicherzustellen, dass das Reaktionsgemisch während des Monomerumsatzes als homogene Phase vorliegt. Verwendbar sind zum Beispiel Colösungsmittel aus der Gruppe, bestehend aus aliphatischen Alkoholen, Glykolen, Ethern, Glykolethern, Pyrrolidinen, N-Alkylpyrrolidinonen, N-Alkylpyrrolidonen, Polyethylenglykolen, Polypropylenglykolen, Amiden, Carbonsäuren und Salzen davon, Estern, Organosulfiden, Sulfoxiden, Sulfonen, Alkoholderivaten, Hydroxyetherderivaten, Aminoalkoholen, Ketonen und dergleichen sowie Derivaten und Gemischen davon.
  • Die Polymerisationsdauer kann – je nach Umsatz und Temperatur – zwischen 2 und 72 Stunden betragen. Je höher die Reaktionstemperatur gewählt werden kann (das heißt, je höher die thermische Stabilität des Reaktionsgemisches ist), desto kürzer kann die Reaktionsdauer ausfallen.
  • Ferner ist es möglich, die Polymerisation der (Meth)Acrylathaftklebemassen in der Substanz durchzuführen, ohne Zusatz von Lösemitteln. Dies kann nach üblichen Methoden geschehen, etwa mittels einer Präpolymerisation. Dabei wird die Polymerisation mit Licht aus dem UV-Bereich des Spektrums initiiert und die Reaktion bis zu einem geringen Umsatz von etwa 10–30% fortgesetzt. Die so erhaltene hochviskose Präpolymermasse kann anschließend als Polymersirup weiterverarbeitet werden, wobei es beispielsweise möglich ist, das Reaktionsgemisch zunächst in Folien eingeschweißt zu lagern – etwa in Eiswürfelschläuchen – und schließlich in Wasser zu einem hohem Endumsatz zu polymerisieren.
  • Die so erhaltenen Pellets lassen sich etwa als Acrylatschmelzkleber (Hot-melt) einsetzen, wobei das Aufschmelzen dann auf solchen Folienmaterialien durchgeführt wird, die mit dem erhaltenen Polyacrylatprodukt kompatibel sind.
  • Weiterhin kann ein Polymer für eine Poly(meth)acrylathaftklebemasse in einer lebenden Polymerisation hergestellt werden, beispielsweise in einer anionischen Polymerisation, wozu als Reaktionsmedium üblicherweise inerte Lösungsmittel zum Einsatz kommen, etwa aliphatische und cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe oder aromatische Kohlenwasserstoffe.
  • Das lebende Polymer wird dabei üblicherweise mit der allgemeinen Formel PL(A)-Me dargestellt, wobei Me ein Metall der Gruppe I des Periodensystems ist (beispielsweise Lithium, Natrium oder Kalium) und PL(A) ein wachsender Polymerblock aus den Acrylatmonomeren ist. Das Molekulargewicht des Polymers wird durch das Verhältnis von Initiatorkonzentration zu Monomerkonzentration vorgegeben.
  • Als Polymerisationsinitiatoren hierfür eignen sich etwa n-Propyllithium, n-Butyllithium, sec-Butyllithium, 2-Naphthyllithium, Cyclohexyllithium oder Octyllithium, wobei diese Aufzählung nicht den Anspruch auf Vollständigkeit besitzt. Ferner sind Initiatoren auf Basis von Samarium-Komplexen zur Polymerisation von Acrylaten bekannt (Macromolecules, 1995, 28, 7886) und auch einsetzbar.
  • Weiterhin lassen sich auch difunktionelle Initiatoren einsetzen wie beispielsweise 1,1,4,4-Tetraphenyl-1,4-dilithiumbutan oder 1,1,4,4-Tetraphenyl-1,4-dilithiumisobutan. Ebenfalls verwendet werden können Coinitiatoren wie zum Beispiel Lithiumhalogenide, Alkalimetallalkoxide oder Alkylaluminium-Verbindungen. So können etwa die Liganden und Coinitiatoren so gewählt sein, dass Acrylatmonomere wie zum Beispiel n-Butylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat direkt polymerisiert werden können und nicht im Polymer durch Umesterung mit dem entsprechenden Alkohol generiert werden müssen.
  • Zur Initiierung einer herkömmlichen Polymerisation ist für thermisch zerfallende Initiatoren die Zufuhr von Wärme wesentlich. Die Polymerisation kann – je nach Initiatortyp – für solche thermisch zerfallenden Initiatoren durch Erwärmen auf 50°C bis 160°C gestartet werden. Eingesetzt werden können alle geeigneten Katalysatoren.
  • Um Poly(meth)acrylathaftklebemassen mit besonders engen Molekulargewichtsverteilungen zu erhalten, werden auch kontrollierte radikalische Polymerisationen durchgeführt. Zur Polymerisation wird dann bevorzugt ein Kontrollreagenz mit der folgenden allgemeinen Formel eingesetzt:
    Figure 00300001
    Figure 00310001
    R$1 und R$2 können hierfür gleich oder unabhängig voneinander gewählt werden und R$3 gegebenenfalls zu einer oder beiden Gruppen R$1 und R$2 identisch oder unterschiedlich gewählt werden. Die Reste werden dabei sinnvollerweise aus einer der folgenden Gruppen gewählt:
    • – C1- bis C18-Alkylreste, C3- bis C18-Alkenylreste und C3- bis C18-Alkinylreste, jeweils linear oder verzweigt;
    • – C1- bis C18-Alkoxyreste;
    • – C1- bis C18-Alkylreste, C3- bis C18-Alkenylreste und C3- bis C18-Alkinylreste, jeweils durch zumindest eine OH-Gruppe oder ein Halogenatom oder einen Silylether substituiert;
    • – C2- bis C18-Hetero-Alkylreste mit mindestens einem O-Atom und/oder einer NR*-Gruppe in der Kohlenstoffkette, wobei R* ein beliebiger Rest ist, insbesondere ein organischer Rest;
    • – C1- bis C18-Alkylreste, C3- bis C18-Alkenylreste und C3- bis C18-Alkinylreste, jeweils mit zumindest einer Estergruppe, Amingruppe, Carbonatgruppe, Cyanogruppe, Isocyanogruppe und/oder Epoxidgruppe und/oder mit Schwefel substituiert;
    • – C3- bis C12-Cycloalkylreste;
    • – C6- bis C18-Arylreste und C6- bis C18-Benzylreste;
    • – Wasserstoff.
  • Kontrollreagenzien des Typs TTC I stammen dabei üblicherweise aus Verbindungsklassen der vorstehend aufgelisteten Typen, die im folgenden zusätzlich spezifiziert sind:
    Die jeweiligen Halogenatome sind Chlor und/oder Brom und/oder gegebenenfalls auch Fluor und/oder Jod.
  • Die Alkyl-, Alkenyl- und Alkinylreste in den verschiedenen Substituenten weisen lineare und/oder verzweigte Ketten auf.
  • Beispiele für Alkylreste, die 1 bis 18 Kohlenstoffatome enthalten, sind Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, t-Butyl, Pentyl, 2-Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, 2-Ethylhexyl, t-Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Hexadecyl und Octadecyl.
  • Beispiele für Alkenylreste mit 3 bis 18 Kohlenstoffatomen sind Propenyl, 2-Butenyl, 3-Butenyl, Isobutenyl, n-2,4-Pentadienyl, 3-Methyl-2-butenyl, n-2-Octenyl, n-2-Dodecenyl, Isododecenyl und Oleyl.
  • Beispiele für Alkinyl mit 3 bis 18 Kohlenstoffatomen sind Propinyl, 2-Butinyl, 3-Butinyl, n-2-Octinyl und n-2-Octadecinyl.
  • Beispiele für Hydroxy-substituierte Alkylreste sind Hydroxypropyl, Hydroxybutyl und Hydroxyhexyl.
  • Beispiele für Halogen-substituierte Alkylreste sind Dichlorbutyl, Monobrombutyl und Trichlorhexyl.
  • Ein üblicher C2- bis C18-Hetero-Alkylrest mit mindestens einem O-Atom in der Kohlenstoffkette ist beispielsweise -CH2-CH2-O-CH2-CH3.
  • Als C3- bis C12-Cycloalkylreste dienen beispielsweise Cyclopropyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl und Trimethylcyclohexyl.
  • Als C6- bis C18-Arylreste dienen beispielsweise Phenyl, Naphthyl, Benzyl, 4-tert-Butylbenzyl oder andere substituierte Phenyle wie etwa solche, die mit einer Ethylgruppe und/oder mit Toluol, Xylol, Mesitylen, Isopropylbenzol, Dichlorbenzol oder Bromtoluol substituiert sind.
  • Die vorstehende Auflistung bietet hierbei lediglich Beispiele für die jeweiligen Verbindungsklassen und ist daher nicht vollständig.
  • Als weiterer geeigneter Herstellprozess sei auf eine Variante der RAFT-Polymerisation (reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization) hingewiesen. Ein derartiger Polymerisationsprozess ist zum Beispiel in WO 98/01478 A1 ausführlich beschrieben. Hierbei wird üblicherweise nur bis zu geringen Umsätzen polymerisiert, um möglichst enge Molekulargewichtsverteilungen zu realisieren. Durch die geringen Umsätze lassen sich diese Polymere aber nicht als Haftklebemassen und insbesondere nicht als Schmelzhaftkleber einsetzen, da der hohe Anteil an Restmonomeren die klebtechnischen Eigenschaften negativ beeinflussen würde, die Restmonomere beim Aufkonzentrieren das Lösemittelrecyclat verunreinigen und die damit gefertigten Selbstklebebänder ein starkes Ausgasungsverhalten zeigen würden. Um den Nachteil niedriger Umsätze zu umgehen, kann die Polymerisation mehrfach initiiert werden.
  • Als weitere kontrollierte radikalische Polymerisationsmethode können Nitroxidgesteuerte Polymerisationen durchgeführt werden. Zur Radikalstabilisierung können dabei übliche Radikalstabilisatoren eingesetzt werden, etwa Nitroxide des Typs (NIT 1) oder (NIT 2) eingesetzt:
    Figure 00330001
    wobei R#1, R#2, R#3, R#4, R#5, R#6, R#7, R#8 unabhängig voneinander folgende Atome oder Gruppen darstellen können:
    • i) Halogenide wie zum Beispiel Chlor, Brom oder Jod,
    • ii) lineare, verzweigte, cyclische und heterocyclische Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, die gesättigt, ungesättigt oder aromatisch sein können,
    • iii) Ester -COOR#9, Alkoxide -OR#10 und/oder Phosphonate -PO(OR#11)2, wobei R#9, R#10 und/oder R#11 Reste aus der obigen Gruppe ii) darstellen.
  • Verbindungen der Struktur (NIT 1) oder (NIT 2) können auch an Polymerketten jeglicher Art gebunden sein (vorrangig in dem Sinne, dass zumindest einer der oben genannten Reste eine derartige Polymerkette darstellt) und somit beim Aufbau von Blockcopolymeren als Makroradikale oder Makroregler genutzt werden. Als kontrollierte Regler für die Polymerisation können ebenfalls Verbindungen der folgenden Typen eingesetzt werden:
    • – 2,2,5,5-Tetramethyl-1-pyrrolidinyloxyl (PROXYL), 3-Carbamoyl-PROXYL, 2,2-Dimethyl-4,5-cyclohexyl-PROXYL, 3-oxo-PROXYL, 3-Hydroxylimin-PROXYL, 3-Aminomethyl-PROXYL, 3-Methoxy-PROXYL, 3-t-Butyl-PROXYL, 3,4-Di-t-butyl-PROXYL
    • – 2,2,6,6-Tetramethyl-1-piperidinyloxyl (TEMPO), 4-Benzoyloxy-TEMPO, 4-Methoxy-TEMPO, 4-Chloro-TEMPO, 4-Hydroxy-TEMPO, 4-Oxo-TEMPO, 4-Amino-TEMPO, 2,2,6,6,-Tetraethyl-1-piperidinyloxyl, 2,2,6-Trimethyl-6-ethyl-1-piperidinyloxyl
    • – N-tert-Butyl-1-phenyl-2-methylpropylnitroxid
    • – N-tert-Butyl-1-(2-naphthyl)-2-methylpropylnitroxid
    • – N-tert-Butyl-1-diethylphosphono-2,2-dimethylpropylnitroxid
    • – N-tert-Butyl-1-dibenzylphosphono-2,2-dimethylpropylnitroxid
    • – N-(1-Phenyl-2-methylpropyl)-1-diethylphosphono-1-methylethylnitroxid
    • – Di-t-Butylnitroxid
    • – Diphenylnitroxid
    • – t-Butyl-t-amylnitroxid
  • Eine Reihe weiterer Polymerisationsmethoden, nach denen Klebemassen in alternativer Vorgehensweise hergestellt werden können, lassen sich aus dem Stand der Technik wählen:
    So offenbart US 4,581,429 A ein kontrolliert radikalisches Polymerisationsverfahren, das als Initiator eine Verbindung der allgemeinen Formel R'R''N-O-Y anwendet, worin Y eine freie radikalische Spezies ist, die ungesättigte Monomere polymerisieren kann. Die Reaktionen weisen aber im allgemeinen geringe Umsätze auf. Besonders problematisch ist die Polymerisation von Acrylaten, die nur zu sehr geringen Ausbeuten und bei geringen Molekularmassen abläuft. WO 98/13392 A1 beschreibt offenkettige Alkoxyaminverbindungen, die ein symmetrisches Substitutionsmuster aufweisen. EP 735 052 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung thermoplastischer Elastomere mit engen Molekulargewichtverteilungen. WO 96/24620 A1 beschreibt ein Polymerisationsverfahren, bei dem spezielle Radikalverbindungen wie zum Beispiel phosphorhaltige, auf Imidazolidin basierende Nitroxide eingesetzt werden. WO 98/44008 A1 offenbart spezielle Nitroxyle, die auf Morpholinen, Piperazinonen und Piperazindionen basieren. DE 199 49 352 A1 beschreibt heterocyclische Alkoxyamine als Regulatoren in kontrolliert radikalischen Polymerisationen. Ferner können entsprechende Weiterentwicklungen der Alkoxyamine und der korrespondierenden freien Nitroxide die Effizienz zur Herstellung von Polyacrylaten verbessern.
  • Als weitere kontrollierte Polymerisationsmethode lässt sich zur Synthese der Copolymere eine "Atom Transfer Radical Polymerization" (ATRP) einsetzen, wobei als Initiator üblicherweise monofunktionelle oder difunktionelle sekundäre oder tertiäre Halogenide und zur Abstraktion des Halogenids bzw. der Halogenide Cu-, Ni-, Fe-, Pd-, Pt-, Ru-, Os-, Rh-, Co-, Ir-, Ag- oder Au-Komplexe (vgl. etwa EP 824 110 A1 , EP 0 824 111 A1 , EP 826 698 A1 , EP 841 346 A1 oder EP 850 957 A1 ) eingesetzt werden. Unterschiedliche Möglichkeiten der ATRP sind ferner in US 5,945,491 A , US 5,854,364 A und US 5,789,487 A beschrieben.
  • Wie bereits ausgeführt, kann der Grundaufbau der ersten Klebemasse und der zweiten Klebemasse identisch oder unterschiedlich sein. Hierbei ist zu beachten, dass einige Zusammensetzungen jeweils nur für eine der beiden Klebemassen verwendet werden können. So können Füllstoffe, die als schwarze Farbpigmente dienen, beispielsweise Graphit oder Ruß, ausschließlich in der zweiten Klebemasse vorhanden sein, wenngleich diese üblicherweise hochtransparent gewählt wird.
  • Darüber hinaus muss die erste Klebemasse erfindungsgemäß ein Weißpigment aufweisen. Weißpigmente werden den polymeren Bestandteilen der Klebemasse in Form von weißen farbtragenden Partikeln beigemischt. Als Weißpigment können alle üblichen weißen Pigmente dienen, beispielsweise Titandioxid, Zinkoxid oder Bariumsulfat. Bereits im Bereich mittlerer Zugabemengen (etwa oberhalb eines Additivierungsgehalts von 10 Gew.-%) kann zusätzlich zu einer diffusen Streuung eine gerichtete Reflexion hoher Lichtintensitäten auftreten. Daher ist erfindungsgemäß die Additivierung geringer als 10 Gew.-% zu wählen.
  • Für die optimale Einfärbung der Haftklebemassenschichten ist die Partikelgrößenverteilung der weißen Farbpigmente von großer Bedeutung. So sollte nicht bloß der mittlere Partikeldurchmesser, sondern ebenfalls der maximale Partikeldurchmesser geringer sein als die Gesamtdicke der Klebeschichtung. Sinnvollerweise gelangen Partikel mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser aus einem Bereich von 50 nm bis 5 μm zum Einsatz, bevorzugt von 100 nm bis 3 μm oder sogar nur von 200 nm bis 1 μm. Derartige Partikelgrößen lassen sich in einem so genannten Top-down-Ansatz durch Zerkleinern makroskopischen Materials in Kugelmühlen mit anschließender Siebfraktionierung erzielen oder aber in einem so genannten Bottom-up-Ansatz durch gezieltes Teilchenwachstum in der Lösung nasschemisch herstellen.
  • Die Qualität einer dermaßen erhaltenen Einfärbung wird weiterhin von der homogenen Verteilung der Farbpartikel in der Haftklebemasse bestimmt. Zur Erzielung optimaler Ergebnisse können die Farbpartikel in der Klebemasse einem intensiven Mischungsprozess ausgesetzt werden, etwa unter Verwendung eines Hochleistungsdispergiergeräts, zum Beispiel ein Gerät vom Typ UltraturraxTM, wodurch die Farbpartikel noch weiter aufgeschlossen und homogen in der Haftklebemassenmatrix verteilt werden.
  • Die so erhaltenen Klebemassen können als erste Klebemasse und als zweite Klebemasse auf das Flächenelement aufgetragen werden, nachdem das Flächenelement zuvor mit der Metallierungsschichtung und der Schwärzungsschichtung versehen worden ist. Zur Steigerung der Verankerung der Klebemasse auf dem jeweiligen Auftragungsgrund – also dem Träger, der Metallierungsschichtung oder der Schwärzungsschichtung -kann der Auftragungsgrund vor dem Auftrag der Klebemasse einer Vorbehandlung unterzogen werden, beispielsweise einer Coronabehandlung oder Plasmabehandlung, der Auftragung einer Grundierung (Primer) aus Schmelze oder Lösung oder aber einem chemischen Ätzen. Insbesondere bei der Vorbehandlung einer schwarzen Lackschicht ist es bei einer Coronabehandlung jedoch sinnvoll, die Corona-Leistung möglichst gering zu wählen, um zu verhindern, dass in den Lack Löcher (Pinholes) eingebrannt werden.
  • Als Auftragungsverfahren kommen alle üblichen und geeigneten Auftragungsverfahren in Frage. So kann die Klebemasse beispielsweise aus der Lösung aufgetragen werden, wobei in der Klebemasse verbliebenes Lösemittel mittels Wärmezufuhr entfernt werden kann, beispielsweise in einem Trockenkanal. Unter derartigen Bedingungen kann zugleich auch eine thermische Nachvernetzung initiiert werden.
  • Ferner ist es möglich, die Klebemassen als Heißschmelzsysteme auszugestalten (so genannte Hotmelts), so dass die Klebemasse aus der Schmelze aufgetragen werden kann. Auch kann es erforderlich sein, das Lösemittel aus der Klebemasse zu entfernen, wozu grundsätzlich alle dem Fachmann bekannten Verfahren eingesetzt werden. Bevorzugt kann etwa eine Aufkonzentration in einem Extruder durchgeführt werden, beispielsweise einem Ein- oder Doppelschneckenextruder. Der Doppelschneckenextruder kann gleichläufig oder gegenläufig betrieben werden. Das Lösemittel und/oder gegebenenfalls Wasser wird bevorzugt über mehrere Vakuumstufen abdestilliert. Zudem kann je nach Destillationstemperatur des Lösemittels gegengeheizt werden. Günstigerweise werden für das Flächenelement Klebemassen eingesetzt, deren Restlösemittelanteile weniger als 1% betragen, bevorzugt weniger als 0,5% oder sogar weniger als 0,2%. Die heißschmelzbare Klebemasse wird aus der Schmelze weiterverarbeitet.
  • Die Beschichtung mit einer derartigen heißschmelzbaren Klebemasse kann nach beliebigen geeigneten Verfahren durchgeführt werden. So ist es beispielsweise möglich, derartige Klebemassen über ein Walzenbeschichtungsverfahren aufzutragen.
  • Unterschiedliche Walzenbeschichtungsverfahren sind im "Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology" von Donatas Satas (van Nostrand, New York 1989) zusammenfassend beschrieben. Gleichsam ist es auch möglich, die Klebemasse auf das Flächenelement über eine Schmelzdüse oder mittels eines Extruders aufzubringen. Eine Extrusionsbeschichtung wird bevorzugt unter Verwendung einer besonders ausgestalteten Extrusionsdüse durchgeführt, etwa einer T-Düse, einer Fischschwanz-Düse oder einer Bügel-Düse, die nach der Gestalt ihres Fließkanals unterschieden werden. Bei geeigneter Verfahrensführung ist es auch möglich, bei der Beschichtung eine orientierte Klebeschichtung zu erhalten.
  • Nach dem Auftragen der Klebemassen können diese einer Nachvernetzung unterzogen werden, etwa, um die Viskosität der Klebemasse entsprechend der gewünschten Kohäsion einzustellen. Eine solche Nachvernetzung kann initiiert werden, indem die Haftklebemasse ultraviolettem Licht (UV-Vernetzung) und/oder Elektronenstrahlen (Elektronenstrahlvernetzung) ausgesetzt wird.
  • Bei einer UV-Vernetzung wird die Klebemasse einer Bestrahlung mit kurzwelligem ultravioletten Licht ausgesetzt, in der Regel aus einem Wellenlängenbereich von 200 nm bis 400 nm. Hierfür werden üblicherweise Quecksilber-Hochdrucklampen oder Quecksilber-Mitteldrucklampen mit einer Leistung von 80 bis 240 W/cm2 eingesetzt. Die jeweils erforderliche Wellenlänge richtet sich nach dem verwendeten UV-Photoinitiator. Die Bestrahlungsintensität wird dazu der jeweiligen Quantenausbeute des UV-Photoinitiators und dem einzustellenden Vernetzungsgrad angepasst. Um eine gleichmäßige Vernetzung der Klebemasse zu ermöglichen, ist es wichtig, dass das UV-Licht die Klebemasse vollständig ausleuchten kann, insbesondere über die gesamte Dicke der Klebeschichtung. Aus diesem Grund ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung der ersten Klebemasse vorteilhaft, der zufolge vorgesehen ist, die erste Klebemasse nicht vollständig weiß, sondern lediglich durchscheinend-weiß auszubilden.
  • Bei einer Elektronenstrahlvernetzung wird die Klebemasse einem Elektronenstrahl ausgesetzt. Hierbei können unterschiedliche Bestrahlungsvorrichtungen auf der Grundlage von Elektronenstrahlbeschleunigern zum Einsatz kommen, beispielsweise Linearkathodensysteme, Scannersysteme oder Segmentkathodensysteme. Eine ausführliche Darstellung des Stands der Technik und der wichtigsten Verfahrensparameter findet man bei Skelhorne, „Electron Beam Processing", in „Chemistry and Technology of UV and EB Formulation for Coatings, Inks and Paints", Vol. 1, 1991, SITA, London. Typische Beschleunigungsspannungen liegen im Bereich von etwa 50 kV bis 500 kV, vorzugsweise von 80 kV bis 300 kV. Die jeweilige Streudosis bewegt sich zwischen 5 kGy und 150 kGy, insbesondere zwischen 20 kGy und 100 kGy. Weiterhin ist es auch möglich, eine Kombination von Elektronenstrahlvernetzung und UV-Vernetzung durchzuführen. Anstelle dessen oder zusätzlich können auch andere Verfahren eingesetzt werden, die eine Bestrahlung mit hochenergetischer Strahlung ermöglichen.
  • Zur Erleichterung einer Lagerung und Handhabung als Haftklebeband können die Klebemassen der doppelseitig verklebbaren Flächenelemente mit einem oder mit zwei temporären Trägern bedeckt sein, beispielsweise Trennfolien oder Trennpapieren. Diese können aus allen beliebigen Trennsystem bestehen und beispielsweise silikonisierte oder fluorierte Folien oder Papiere sein, etwa solche aus Glassine oder mit HPDE oder LDPE beschichtete Papiere, die zusätzlich eine haftverminderte Schicht (Releaseschicht) aufweisen können, etwa solche auf der Grundlage von Silikonen oder fluorierten Polymeren.
  • Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten gehen aus den Ausführungsbeispielen hervor, die anhand der beigefügten Zeichnungen im folgenden näher beschrieben werden sollen. Dabei zeigt
  • 1 eine schematische Darstellung eines Flüssigkristallanzeigesystems mit einem doppelseitigen Klebeband,
  • 2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein erfindungsgemäßes Flächenelement nach einer Ausführungsform, und
  • 3 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein erfindungsgemäßes Flächenelement nach einer weiteren Ausführungsform.
  • Das in 2 gezeigte Flächenelement weist eine durchscheinend-weiße Klebemasse 11 als erste Klebeschichtung auf der Oberseite einer Trägerfolie 12 auf. An der Unterseite der Trägerfolie 12 ist eine metallische Schicht 13 als Metallierungsschichtung abgeschieden. Diese ist einseitig von einem schwarzen Lack 14 als Schwärzungsschichtung bedeckt. An dem schwarzen Lack 14 ist eine transparente Klebemasse 15 als zweite Klebeschichtung angeordnet.
  • Das in 3 gezeigte Klebeband besitzt denselben Aufbau wie das in 2 dargestellte, mit dem Unterschied, dass hier zwischen der durchscheinend-weißen Klebemasse 11 und der Trägerfolie 12 eine weitere metallische Schicht 13' als Metallierungsschichtung angeordnet ist. An der Unterseite der Trägerfolie 12 ist – wie bei dem in 1 dargestellten schematischen Aufbau – eine metallische Schicht 13 abgeschieden, die einseitig von einem schwarzen Lack 14 bedeckt ist, an dem wiederum eine transparente Klebemasse 15 angeordnet ist.
  • Die Erfindung sei im folgenden unter Bezugnahme auf einige exemplarisch ausgesuchten Beispiele weiter verdeutlicht, ohne sich durch die Wahl dieser Beispiele unnötig beschränken zu wollen.
  • Als Haftklebemassen wurden zwei Klebemassen auf Acrylatbasis verwendet, die dieselben Basisklebemassen aufweisen und sich lediglich in der Beimischung des Weißpigments unterschieden. Für die Herstellung der Basisklebemasse wurde ein für radikalische Polymerisationen üblicher 200 L-Reaktor mit 2.400 g Acrylsäure, 64 kg 2-Ethylhexylacrylat, 6,4 kg Methylacrylat und 53,3 kg eines Gemischs von Aceton und Isopropanol (hergestellt im Verhältnis 95:5) befüllt. Etwaige Wasser- und Sauerstoffreste wurden durch fünfundvierzigminütiges Hindurchleiten von Stickstoff unter Rühren aus der Reaktionsmischung entfernt. Anschließend wurde der Reaktor auf eine Temperatur von 58°C erwärmt und 40 g 2,2'-Azoisobuttersäurenitril (AIBN) hinzugefügt.
  • Nach Beendigung der Zugabe wurde der Kolben mittels eines auf 75°C erhitzten Heizbades temperiert und die Reaktion bei der sich im Kolben ergebenden Temperatur durchgeführt. Nach einer Reaktionszeit von einer Stunde erfolgte eine erneute Zugabe von 40 g AIBN. Die Reaktionsmischung wurde 5 h nach Beginn der Reaktion und 10 h nach Beginn der Reaktion mit jeweils 15 kg des Aceton-Isopropanol-Gemischs (95:5) verdünnt. Jeweils 6 h nach Reaktionsbeginn und 8 h nach Reaktionsbeginn wurden der Reaktionsmischung 100 g Dicyclohexylperoxydicarbonat (Perkadox 16®, Akzo Nobel) hinzugegeben, das zuvor in 800 g Aceton gelöst wurde. Nach einer Redaktionsdauer von insgesamt 24 h wurde die Reaktion abgebrochen und die Reaktionsmischung auf Raumtemperatur abgekühlt.
  • Bevor die Masse auf einen Träger aufgetragen wurde, wurde die so erhaltene Klebemasse mit Isopropanol auf einen Feststoffgehalt von 25% verdünnt. Anschließend wurde unter kräftigem Rühren 0,3 Gew.-% Aluminium-(III)-acetylacetonat (als 3-%ige Lösung in Isopropanol) hinzugefügt, bezogen auf die Gesamtmasse der Klebemasse.
  • Die so erhaltene Basisklebemasse wurde ohne weitere Änderung oder Beimengung als Mischung 1 für die zweite Klebemasse oder für ein Vergleichsbeispiel einer ersten Klebemasse eingesetzt. Weitere Mischungen für die erste Klebemasse wurden aus der Basisklebemasse durch Beimengung von Weißpigmenten erhalten. Hierfür wurde eine Mischung aus der Basisklebemasse und unterschiedlichen Anteilen an Titandioxid (überwiegend Rutilpartikel; mittlere Teilchengröße: < 5 μm; Reinheit: 99,9+%) mit einem Intensivrührer für 1 h vermischt und die so erhaltene Mischung in einem Hochleistungsdispergiergerät (Ultraturrax) für etwa 30 min homogenisiert. Für Mischung 2 wurden der Basisklebemasse 3 Gew.-% Titandioxid hinzugesetzt, 6 Gew.-% für Mischung 3, 10 Gew.-% für Mischung 4 und 25 Gew.-% für Mischung 5, jeweils bezogen auf die Masse des Polyacrylats. Die so erhaltene erste Klebemasse wurde unmittelbar nach dem Homogenisieren über einen Filter mit 50 μm Porenweite filtriert und anschließend aus der Lösung beschichtet.
  • Zur Vernetzung wurden die erste Klebemasse und die zweite Klebemasse aus der Lösung jeweils auf ein Trennpapier beschichtet (polyethylenbeschichtetes Trennpapier von Loparex), das zuvor silikonisiert worden war, und für 10 min im Trockenschrank bei 100°C getrocknet.
  • Zur Herstellung eines weiß eingefärbten Trägers wurde ein Polyethylenterephthalatcopolymer mit 20 Gew.-% Titandioxidpartikeln (mittlere Teilchengröße etwa 0,25 μm) für 2 h in einem Kneter bei 180°C vermischt und anschließend im Vakuum getrocknet. Das so erhaltene Folienmaterial wurde in einem Einschneckenextruder bei einer Temperatur von 280°C durch eine Breitschlitzdüse (T-Form, 300 μm Schlitzspalt) extrudiert. Die so erhaltene Folie wurde auf eine verspiegelte Kühlwalze übertragen und anschließend durch Temperieren auf Temperaturen von 90°C bis 95°C in Längsrichtung gestreckt (Streckung: etwa 3,5-fach). Nach der Längsreckung wurde die Folie in eine Spannvorrichtung eingebracht, dort mit Hilfe von Klammern fixiert und bei Temperaturen zwischen 100°C und 110°C in Querrichtung gereckt (Streckung: etwa 4-fach). Abschließend wurde die zweifach gestreckte Folie für 10 s bei einer Temperatur von 210°C getempert und auf einen Rollenkern aufgewickelt: Um ein Verblocken der Folienlagen zu verhindern, wurde ein Papiervlies (13 g/m2) zwischen die einzelnen Folienlagen eingeschossen. Die so erhaltene weißliche PET-Folie besitzt eine Gesamtdicke von 38 μm.
  • Anstelle der weißlichen PET-Folie wurde als Träger eine kommerziell erhältliche Polyesterfolie eingesetzt (SKC Polyester Film SC 51).
  • Die jeweils verwendete Trägerfolie wurde nun einseitig oder beidseitig mit Aluminium bedampft, bis jeweils eine durchgängige Aluminiumschicht vollflächig aufgetragen war. Die Beschichtung der Folie mit Aluminium über eine Breite von 300 mm erfolgte in einem Sputtering-Verfahren. Hierfür wurde die zu beschichtende Folie in einer Hochvakuumkammer an einer Halterung fixiert und die Kammer evakuiert. Wurde nun positiv ionisiertes Argongas in die Hochvakuumkammer geleitet, so trafen die Argon-Ionen auf eine negativ geladene Aluminiumplatte und lösten dabei auf molekularer Ebene Aluminiumcluster ab, die sich auf dem Polyesterfilm ablagerten, der dazu über die Platte geführt wurde. Die so erhaltenen Aluminiumschichten wiesen eine hohe Homogenität und gleichzeitig ein hohes Reflexionsvermögen für Licht aus dem sichtbaren Bereich des Spektrums auf.
  • Für die Schwärzungsschichtung wurde zunächst ein schwarzer Farblack hergestellt. Dieser enthielt auf 35 Teile der Hauptkomponente (DaireducerTM V No. 20 von Dainippon Ink und Chemicals, Inc.) 4 Teile eines Härters (CVL No. 10 von Dainippon Ink und Chemicals, Inc.) sowie 100 Teile eines Farbpigments (PanaceaTM CVL-SPR805 von Dainippon Ink und Chemicals, Inc., eine auf Vinylchlorid/Vinylacetat basierende Farbe).
  • Der so erhaltene Farblack wurde auf einer der metallierten (in diesem Fall mit Aluminium bedampften) Seitenflächen der Trägerfolie flächig auftragen und für 48 h bei 45°C getrocknet. Der hierbei erzielte Masseauftrag betrug etwa 2 g/m2. Die mit schwarzem Lack beschichtete Seite des Flächenelements wies dabei jeweils vollflächig eine homogen tiefschwarze Färbung auf.
  • Für Beispiel 1 wurde die weißliche PET-Trägerfolie beidseitig mit Aluminium beschichtet und auf eine der beiden Aluminiumschichten der schwarze Farblack aufgetragen. Auf die andere der beiden Aluminiumschichten wurde Mischung 2 als erste Klebeschichtung und auf den schwarzen Farblack Mischung 1 als zweite Klebeschichtung im Kaschierverfahren aufgetragen. Der Klebemassenauftrag betrug für die erste Klebeschichtung und für die zweite Klebeschichtung 50 g/m2.
  • Für Beispiel 2 wurde die kommerzielle Trägerfolie SC 51 einseitig mit Aluminium beschichtet und auf die Aluminiumschicht der schwarze Farblack aufgetragen. Auf die unbeschichtete Seite der Trägerfolie wurde Mischung 3 als erste Klebeschichtung und auf den schwarzen Farblack Mischung 1 als zweite Klebeschichtung im Kaschierverfahren aufgetragen. Der Klebemassenauftrag betrug für die erste Klebeschichtung und für die zweite Klebeschichtung 20 g/m2.
  • Für Beispiel 3 wurde die kommerzielle Trägerfolie SC 51 beidseitig mit Aluminium beschichtet und auf eine der beiden Aluminiumschichten der schwarze Farblack aufgetragen. Auf die andere der beiden Aluminiumschichten wurde Mischung 4 als erste Klebeschichtung und auf den schwarzen Farblack Mischung 1 als zweite Klebeschichtung im Kaschierverfahren aufgetragen. Der Klebemassenauftrag betrug für die erste Klebeschichtung und für die zweite Klebeschichtung 20 g/m2.
  • Für Vergleichsbeispiel 1 wurde die kommerzielle Trägerfolie SC 51 beidseitig mit Aluminium beschichtet und auf eine der beiden Aluminiumschichten der schwarze Farblack aufgetragen. Auf die andere der beiden Aluminiumschichten wurde Mischung 1 als erste Klebeschichtung und auf den schwarzen Farblack ebenfalls Mischung 1 als zweite Klebeschichtung im Kaschierverfahren aufgetragen. Der Klebemassenauftrag betrug für die erste Klebeschichtung und für die zweite Klebeschichtung 50 g/m2.
  • Für Vergleichsbeispiel 2 wurde die weißliche PET-Trägerfolie einseitig mit Aluminium beschichtet und auf die Aluminiumschicht der schwarze Farblack aufgetragen. Auf die unbeschichtete Seite der Trägerfolie wurde Mischung 5 als erste Klebeschichtung und auf den schwarzen Farblack Mischung 1 als zweite Klebeschichtung im Kaschierverfahren aufgetragen. Der Klebemassenauftrag betrug für die erste Klebeschichtung und für die zweite Klebeschichtung 50 g/m2.
  • Die so erhaltenen fünf unterschiedlichen Flächenelemente wurde im Hinblick auf ihre optischen Eigenschaften untersucht.
  • Für die Messung der Transmission wurden mit einem UV/Vis/NIR-Absorptionsspektrometer (Uvikon 923 von Biotek Kontron) Transmissionsspektren im Wellenlängenbereich von 190 nm bis 900 nm gemessen. Als Vergleichswert wurde die absolute Transmission bei 550 nm verwendet (angegeben in Prozent des eingestrahlten Lichts).
  • Für die Bestimmung der optischen Störstellen (Löcher oder Pinholes) war eine starke Lichtquelle erforderlich. Daher wurde das Lichtfeld eines Overheadprojektors (Liesegangtrainer 400 KC Typ 649 mit 36 V/400 W-Halogenlampe) bis auf eine kreisrunde Probenöffnung in der Mitte des Lichtfelds, die einen Durchmesser von 5 cm aufwies, vollständig lichtdicht mit einer Maske abgedeckt. Auf diese Öffnung wurde die zu untersuchende Probe aufgelegt, die Störstellen in abgedunkelter Umgebung als Lichtpunkte detektiert und ausgezählt. Detektion und Auszählung konnten dabei visuell oder elektronisch erfolgen.
  • Ferner wurde die Reflexion der Proben gemäß DIN Norm 5063 Teil 3 unter Verwendung einer Ulbricht-Kugel (Typ LMT) bestimmt. Für jede untersuchte Probe wurden sowohl der Reflexionsgrad, also die insgesamt gemessene Reflexion als Summe aus gerichteten und gestreuten Lichtanteilen, als auch die gestreuten bzw. diffusen Lichtanteile separat aufgezeichnet (jeweils als Prozentangaben).
  • Die Ergebnisse der Untersuchungen sind in der folgenden Tabelle 1 wiedergegeben.
    Probe Transmission Anzahl der Löcher Reflexion (total) Reflexion (gestreut/diffus)
    Beispiel 1 < 0,1% 0 83,4% 36,1%
    Beispiel 2 < 0,1% 0 81,7% 42,4%
    Beispiel 3 < 0,1% 0 80,2% 49,3%
    Vergleichsbeispiel 1 < 0,1% 0 86,6% 24,8%
    Vergleichsbeispiel 2 < 0,1% 0 76,9% 68,1%
    Tabelle 1
  • Die Versuche zeigen, dass keines der untersuchten Systeme optische Fehlstellen aufwies. Gleichzeitig verfügten alle Systeme über eine sehr geringe Transmission im sichtbaren Bereich. Unterschiede ergaben sich hingegen bei den Reflexionswerten: so ist erkennbar, dass bei Verwendung einer ausschließlich metallisch reflektierenden Seitenfläche des Flächenelements die insgesamt erzielte Reflexion sehr hoch war. Für Vergleichsbeispiel 1, das keine eingefärbte Klebemasse aufwies, fielen jedoch die Anteile an gestreutem Licht sehr gering aus. Daher kann es bei diesem herkömmlichen System zu einer inhomogenen Ausleuchtung des Anzeigefeldes kommen. Bei Verwendung einer ausschließlich weißen Seitenfläche des Flächenelements fiel zwar die insgesamt erzielte Reflexion geringer aus als bei den anderen Systemen, dafür waren aber die diffus gestreuten Anteile relativ groß (Vergleichsbeispiel 2). Beispiele 1, 2 und 3 hingegen belegen, dass mit dem erfindungsgemäßen Flächenelement sich insgesamt eine hohe Reflexion von mehr als 80% erzielen ließen, wobei der gestreute Anteil ebenfalls relativ hoch war (zwischen 30 und 50%).
  • Ergänzende Versuche haben zudem gezeigt, dass bei einem Streulichtanteil von weniger als 30% die Ausleuchtung des Anzeigefelds schlecht sein kann, so dass es zu Inhomogenitäten in Form von punktförmigen Lichtbildern (Lichtspots) kommen kann, bei einem Streulichtanteil von mehr als 50% hingegen wahrnehmbare Farbverfälschungen auftreten können. Diese beiden Effekte lassen sich durch Verwendung des erfindungsgemäßen Flächenelements vermeiden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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    • - vgl. T. G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc. 1 (1956) 123 [0102]
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    • - DIN Norm 5063 Teil 3 [0172]

Claims (10)

  1. Haftklebriges Flächenelement zur Herstellung von Flüssigkristallanzeigesystemen, wobei das Flächenelement die folgende Abfolge an Schichtungen umfasst: erste Klebeschichtung (11), Träger (12), Metallierungsschichtung (13), Schwärzungsschichtung (14), zweite Klebeschichtung (15), wobei die Schwärzungsschichtung (14) eine Schichtung mit einem bei Raumtemperatur nicht haftklebrigen schwarzen Farblack und/oder Primer ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Klebeschichtung (11) über ihre gesamte Dicke Weißpigmente zu einem Massenanteil aus einem Bereich von mindestens 2 Gew.-% und höchstens 10 Gew.-% aufweist, vorzugsweise von mindestens 4 Gew.-% und höchstens 8 Gew.-%.
  2. Flächenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwärzungsschichtung (14) Rußpartikel und/oder Graphitpartikel in einer ausgehärteten Polymermatrix umfasst.
  3. Flächenelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rußpartikel und/oder Graphitpartikel in der Polymermatrix zu einem Massenanteil von mehr als 20 Gew.-% vorliegen.
  4. Flächenelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwärzungsschichtung (14) in dem Wellenlängenbereich von 300 nm bis 800 nm eine Transmission von weniger als 0,5% aufweist, bevorzugt von weniger als 0,1%, besonders bevorzugt von weniger als 0,01%.
  5. Flächenelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Metallierungsschichtung (13) in Kontakt stehende Oberseite des Trägers (12) einen Gehalt an Antiblockmitteln von weniger als 4.000 ppm aufweist, bevorzugt von weniger als 500 ppm.
  6. Flächenelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (12) eine PET-Folie ist.
  7. Flächenelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Metallierungsschichtung (13) in Kontakt stehende Oberseite der PET-Folie eine Strukturierung mit Erhebungen von maximal 400 nm Höhe aufweist.
  8. Flächenelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallierungsschichtung (13) eine Metalllackschicht und/oder eine metallische Schicht aus Aluminium oder Silber umfasst.
  9. Verwendung eines Flächenelements nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Herstellung und/oder zur Verklebung von Flüssigkristallanzeigesystemen, wobei die zweite Klebemasse (15) mit der Oberfläche eines Flüssigkristallanzeigeelements (1) verklebt wird.
  10. Flüssigkristallanzeigesystem umfassend ein Flüssigkristallanzeigeelement (1), ein Schutzelement und ein Rahmenelement, wobei zumindest zwei dieser Elemente mit einem Flächenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8 verbunden sind.
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