EP1540384A1 - Couche diffusante - Google Patents

Couche diffusante

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Publication number
EP1540384A1
EP1540384A1 EP03762725A EP03762725A EP1540384A1 EP 1540384 A1 EP1540384 A1 EP 1540384A1 EP 03762725 A EP03762725 A EP 03762725A EP 03762725 A EP03762725 A EP 03762725A EP 1540384 A1 EP1540384 A1 EP 1540384A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
diffusing layer
substrate
diffusing
layer according
particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03762725A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Bertrand BERTIN MOUROT
Elisabeth Rouyer
Laurent Joret
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
Publication of EP1540384A1 publication Critical patent/EP1540384A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
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    • G02B5/0221—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures the surface having an irregular structure
    • G—PHYSICS
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    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
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    • G02B5/0242—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place within the volume of the element by means of dispersed particles
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
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    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members

Definitions

  • the invention relates to improvements made to a diffusing layer, intended to be deposited on a substrate to homogenize a light source.
  • Such a system can in particular be a light source or
  • Back-light used in particular as a backlight source for liquid crystal displays.
  • the invention can also be used when it comes to homogenizing the light coming from architectural flat lamps used for example on ceilings, floors, or walls. They may also be flat lamps for urban use such as lamps for advertising panels or lamps that can constitute shelves or bottoms of display cases.
  • the light sources used in these backlight systems are mainly discharge lamps or tubes commonly called CCFL for “Cold Cathode Fluorescent Lamp”, HCFL “Hot Cathode Fluorescent Lamp”, or DBDFL for “Dielectric Barrier Discharge Fluorescent Lamp ". All of these systems have in common that they are supplied by a variable voltage source, the frequency of which is generally in the range 10 to 100 kHz.
  • a screen of this type incorporates between the backlight system (which constitutes the electromagnetic interference generator) and the LCD screen (Liquid Cristal Display) a diffusing layer, which as its name indicates, ensures the homogeneous diffusion of the light source coming from the back-lighting systems.
  • thermoplastic material PET
  • ITO Indium Tin Oxide
  • the nature of the material constituting the diffuser we have seen that it is generally made of plastic. However, these materials are sensitive to heat and for large screens, the diagonal of which is greater than 10 ", (the diagonal being in this case a characteristic dimension of the screen) the light sources are located inside.
  • Direct Light type structure
  • Edge Light type structure
  • the diffusing part which takes the form of a heterogeneity in the brightness of the image projected on the screen.
  • thermoplastic sheet provided with its electromagnetic isolation device, which leads on the one hand to multiple reflections and on the other hand, at an additional cost during assembly.
  • the inventors have therefore given themselves the task of finding a means leading to electromagnetic isolation of a large screen (diagonal greater than 10 ”) and which does not have the drawbacks of the solutions described above, in particular in terms of space and loss of image quality.
  • the diffusing layer intended to homogenize a light source according to the invention is characterized in that it combines an electromagnetic isolation device whose resistance per square is greater than 100 ⁇ .
  • the resistance per square is between 300 and 700 ⁇
  • the isolation device consists of at least one translucent layer in the visible region of electrically conductive material, said conductive layer being deposited as close as possible to the diffusing layer, - the conductive layer is based on translucent conductive oxide,
  • the diffusing layer is deposited on a substrate, and the conductive layer is deposited on said diffusing layer
  • the diffusing layer is associated with uri * substrate, the conductive layer being arranged between the substrate and the diffusing layer,
  • the diffusing layer is associated with a substrate, the diffusing layer being deposited on one of the faces of a substrate, while the conductive layer is deposited on the opposite face of said substrate,
  • the isolation device is incorporated into the diffusing layer
  • the diffusing layer consists of elements comprising particles and a binder, the binder making it possible to agglomerate the particles together, the shielding device consisting of one and the other of said elements,
  • the particles are metallic or metallic oxides it contains Zr Z2 particles
  • the particle size is between 50 nm and 1 ⁇ m
  • the particles are based on SnO2: F or ITO - the binder is an electrically conductive binder, organic mineral
  • the substrate is a glass substrate
  • the substrate is a transparent polymer-based substrate, for example made of polycarbonate
  • the diffusing layer incorporates a coating having a functionality other than that of insulation, in particular a coating with low-emissivity function, with anti-static function , anti-fog, anti-fouling.
  • it relates to the use of a diffusing layer as previously described to produce a diffusing substrate in a backlighting system and / or a flat lamp.
  • the substrate is one of the glass sheets constituting the backlighting system and / or of a flat lamp
  • the substrate has a characteristic dimension suitable for “direct light” applications
  • the thickness and / or the covering density of the layer varies over the deposition surface
  • the thickness of the diffusing layer is between 0.5 and 5 ⁇ m.
  • the diffusing layer consists of particles agglomerated in a binder, said particles having an average diameter of between 0.3 and 2 microns, said binder being in a proportion of between 10 and 40 % by volume and the particles forming aggregates whose size is between 0.5 and 5 microns, said layer having a contrast attenuation greater than 40% and preferably greater than 50%.
  • This diffusing layer is particularly described in application WO0190787.
  • the particles are chosen from semi-transparent particles and. preferably mineral particles such as oxides, nitrides, carbides.
  • the particles will preferably be chosen from oxides of silica, alumina, zirconia, titanium, cerium, or a mixture of at least two of these oxides.
  • Such particles can be obtained by any means known to those skilled in the art and in particular by precipitation or by pyrogenation.
  • the particles have a particle size such that at least 50% of the particles deviate by less than 50% from the mean diameter.
  • the binder has a temperature resistance sufficient to withstand the operating temperatures and / or the sealing temperature of the lamp if the layer is produced before the assembly of the lamp and in particular before the latter is sealed.
  • the binder When the layer is in the external position, the binder is also chosen with sufficient abrasion resistance to withstand without damage all the manipulations of the backlight system, for example, in particular when mounting the flat screen.
  • the binder may be chosen mineral, for example to promote resistance to the temperature of the layer, or organic, in particular to simplify the production of said layer, the crosslinking being able to be obtained simply, for example cold.
  • the choice of a mineral binder whose temperature resistance is high will in particular allow the realization of long-life backlighting without any risk of seeing a degradation of the layer appearing for example due to fluorescent tubes which cause heating. considerable. Indeed, it has appeared with known solutions a degradation of the plastic film in temperature which therefore makes it very difficult to produce large backlight systems.
  • the binder has an index different from that of the particles and the difference between these two indices is preferably at least 0.1.
  • the index of the particles is greater than 1.7 and that of the binder is preferably less than 1, 6.
  • the binder is chosen from potassium silicates, sodium silicates, lithium silicates, aluminum phosphates, polymers of polyvinyl alcohol type, thermosetting resins, acrylics, etc.
  • the invention provides for the addition of at least one additive leading to a random distribution of the particles in the binder.
  • the additive or dispersing agent is chosen from the following agents, an acid, a base, or ionic polymers of low molecular mass, in particular less than 50,000 g / mol.
  • a wetting agent such as nonionic, anionic or cationic surfactants, to provide a homogeneous layer on a large scale.
  • the layer thus defined can be deposited according to a thickness between 1 and 20 microns.
  • the methods for depositing such a layer can be any means known to a person skilled in the art, such as screen-printing, coating of a paint, “dip-coating”, “spin-coating”, “ flow-coating ", by spraying, ...
  • the desired thickness of the deposited layer is greater than
  • the deposition is preferably carried out by flow-coating or by spraying.
  • a layer whose thickness varies according to the coverage area on the surface can make it possible to correct intrinsic inhomogeneities of a light source. For example, it is possible in this way to correct the variation in the illumination of the light sources along their length.
  • a layer whose covering density varies on the deposition surface it is, for example, a deposit made by screen printing, the density of points of which can vary from an area completely covered to an area of scattered points, the transition being gradual or not.
  • the diffusing layer provision is made for at least one of the elements, or even at least two of the elements constituting the diffusing layer, to be electrically conductive. It can be either particles forming the aggregates, or particles forming the binder. In the case of an electrically conductive binder of mineral type
  • Sn ⁇ 2 or organic it is planned, for example, to use a conductive polymer (polypyrole), or nanoparticles (Sn ⁇ 2: F, SnO2: Sb, ITO).
  • a conductive polymer polypyrole
  • nanoparticles Sn ⁇ 2: F, SnO2: Sb, ITO.
  • the particles forming the aggregates are electrically conductive, these can be based on transparent conductive oxide powder such as for example Sn ⁇ 2: F, SnO2: Sb, In 2 O 3 : Sn, ZnO: A1.
  • the diffusing layer can be obtained from a substrate which has undergone a surface treatment. It can be for example a sanded substrate, a substrate having suffered an acid attack marketed by Saint Gobain Glass
  • This electromagnetic isolation device is formed from at least one electrically conductive layer which is positioned as close as possible to the diffusing layer, this conductive layer being transparent in the visible range (including with reduced or zero blurring, and in this case translucent).
  • such conductive layers are deposited on transparent or semi-transparent substrates, having a planar shape or not depending on the applications.
  • the conductive layer consists of transparent conductive oxides (more commonly called TCO) such as in particular SnO 2 : F, SnO 2 : Sb, ⁇ n 2 O 3 : Sn, ZnO: A1.
  • TCO transparent conductive oxides
  • this conductive layer can be produced using a reactive sputtering process, either from metal targets, or from oxide targets.
  • the conductive layer can be produced using a pyrolytic technique. It can be pyrolysis of powder. This technique consists in projecting, by a jet of carrier gas, onto the surface of the substrate, a powder of organometallic precursors or a mixture of powders, and under the effect of the heat of the substrate the powder decomposes releasing the atoms which participate in the conductive layer. It can also be the pyrolysis of liquid. According to this process, the chemical precursors, in the form of a liquid solution or suspension, are brought into contact with the substrate for example by a spraying technique (“spray coating”) or by a “dip coating” or “spin coating” technique. . The conductive layer can also be deposited on the substrate by chemical vapor deposition (CVD “Chemical Vapor Deposition”), or by plasma-assisted CVD.
  • CVD chemical vapor deposition
  • the "conductive layer" can be obtained by a sol-gel technique.
  • the conductive layer has a resistance per square which is greater than 100 ⁇ and preferably between 300 and 700 ⁇ .
  • This conductive layer constitutes an isolation device for frequencies between 10 and 100 kHz; this conductive layer also makes it possible to produce a device for the flow of electrostatic or surface charges. (These resistance properties per square are also obtained by the intrinsically conductive diffusing layer previously described).
  • This conductive layer is therefore associated with a diffusing layer, the assembly being associated with a substrate, in particular made of glass or of polymer (PMMA, polycarbonate).
  • the substrate is located between the diffusing layer and the conductive layer
  • the conductive layer covers one of the faces of the substrate, the diffusing layer covering the conductive layer, the diffusing layer covers one of the faces of the substrate, the conductive layer covering the diffusing layer, - the layer diffuser comprising at least one electrically conductive element (binder and / or aggregate) is in contact with one of the faces of the substrate.
  • the diffusing layer alone (intrinsically conductive), the diffusing layer associated with the conducting layer, the assembly has a light transmission TL of at least 20%, and preferably greater than 50% and a light absorption AL less than 15%.
  • the thickness of the diffusing layer thus formed is between 0.5 to 5 ⁇ m, including 10 nm to 1 ⁇ m for the single conductive layer.
  • the value of light transmission for the conductive layer alone is at least 80% and preferably greater than 85%.
  • An alternative embodiment which can be associated with the embodiments of diffusing layers having a "shielding device described above, consists in incorporating into the assembly a coating having another functionality. It may be a coating with a function of blocking of wavelength radiation in the infrared (using for example one or more silver layers surrounded by dielectric layers, or layers of nitrides such as TiN or ZrN or of metal oxides or of steel or alloy Ni-Cr), with a low-emissive function (for example in doped metal oxide such as SnO2: F or indium oxide doped with tin ITO or one or more layers of silver), heating layer
  • photocatalytic coating comprising TiO2 at least partially crystallized in anatase form.
  • the applications envisaged by the invention are in particular backlight systems, for example used for lighting liquid crystal screens, or even flat lamps used for architectural lighting or even urban lighting, or more generally in any system incorporating light sources capable of generating electromagnetic disturbances.
  • the assembly of layers (diffusing + electrically conductive) is deposited on the glass sheet constituting the front face of the lamp.
  • the assembly of layers is deposited on the face of the glass sheet oriented towards the interior of the lamp ; according to such an embodiment, the assembly of layers (diffusing + electrically conductive) must be deposited on the glass sheet during the production of the lamp. According to this embodiment, the assembly of layers must have sufficient temperature resistance to withstand the various heat treatments necessary for the production of such a lamp, in particular for carrying out the deposits corresponding to the production of the electrodes and for carrying out the peripheral sealing of the two glass sheets constituting the structure of the flat lamp.
  • the invention provides for deposition of the assembly of layers (diffusing + electrically conductive) while maintaining free zones corresponding to the locations provided for the spacers of so that the adhesion of these is not disturbed by the layer according to the invention.
  • Such free spaces can easily be obtained by choosing a deposition of the layer according to a screen printing technique.
  • the layer (diffusing + electrically conductive) is deposited on the face of the glass sheet oriented towards the outside of the lamp; according to this embodiment the assembly of layers (diffusing + electrically conductive) is chosen with reinforced properties of mechanical resistance and more particularly of abrasion resistance.
  • said layer (diffusing + electrically conductive) is deposited on a transparent or semi-transparent substrate independent of the glass sheets constituting the structure of the flat lamp or of the backlighting system.
  • Such an embodiment may consist in depositing the assembly of layers (diffusing + electrically conductive) on a glass substrate kept at a distance from the front face of the lamp or of the backlighting system; this realization allows according to the laws of physics to further improve the diffusing effect of the assembly of layers.
  • the volume or size of such an embodiment becomes equivalent to the solutions known previously but then with diffusion performance and electromagnetic isolation much more durable over time.
  • the improved layers (diffusing and insulated) thus presented according to the invention therefore make it possible to produce backlighting systems, for example intended for lighting liquid crystal screens.
  • the layer according to the invention makes it possible to reduce the size of said backlight system for given performances in terms of luminance, brightness and lifespan.

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Abstract

Couche diffusante, à base de particules minérales, destinée à homogénéiser une source lumineuse, caractérisée en ce qu'elle associe un dispositif d'isolement électromagnétique dont la résistance par carré est supérieure à 100 Ω.

Description

COUCHE DIFFUSANTE
L'invention concerne des perfectionnements apportés à une couche diffusante, destinée à être déposée sur un substrat pour homogénéiser une source lumineuse.
Bien qu'elle ne soit pas limitée à de telles applications, l'invention sera plus particulièrement décrite en référence à des couches utilisées pour homogénéiser la lumière émise depuis un système de rétro-éclairage.
Un tel système peut notamment être une source de lumière ou
« back-light » notamment utilisée comme source de rétro-éclairage pour des écrans à cristaux liquides. L'invention peut être également utilisée lorsqu'il s'agit d'homogénéiser la lumière provenant de lampes planes architecturales utilisées par exemple sur des plafonds, des sols, ou des murs. Il peut encore s'agir de lampes planes à usage urbain telles que des lampes pour panneaux publicitaires ou encore des lampes pouvant constituer des étagères ou des fonds de vitrines d'exposition.
Les sources de lumière utilisées dans ces systèmes de rétro- éclairage sont principalement des lampes ou des tubes à décharge communément appelés CCFL pour « Cold Cathode Fluorescent Lamp », HCFL « Hot Cathode Fluorescent Lamp », ou encore DBDFL pour « Dielectric Barrier Discharge Fluorescent Lamp ». Tous ces systèmes ont pour point commun d'être alimentés par une source variable de tension, dont la fréquence est comprise généralement dans la fourchette 10 à 100 kHz.
Or, dans ces gammes de fréquence, il se produit aussi bien dans les phases transitoires d'allumage et d'extinction, que dans les phases de régime permanent, des perturbations électromagnétiques et/ ou des phénomènes d'accumulation de charges surfaciques qui génèrent des perturbations au niveau des cellules cristal /liquide.
Pour limiter, voire éviter ces phénomènes, il est connu de procéder à un isolement des ondes électromagnétiques créées par le système de rétro- éclairage et d'évacuer les charges surfaciques vers la masse du module de l'écran.
On rappellera qu'un écran de ce type incorpore entre le système de rétro-éclairage (qui constitue le générateur d'interférence électromagnétique) et l'écran LCD (Liquid Cristal Display) une couche diffusante, qui comme son nom l'indique, assure la diffusion homogène de la source lumineuse provenant des systèmes de rétro-éclairage.
Pour procéder à l'isolement électromagnétique d'un tel écran, on utilise sur ce diffuseur (qui est généralement constitué de matière plastique, par exemple du PMMA ou du polycarbonate) une feuille de matière thermoplastique (PET), qui est elle-même recouverte par une couche d'une matière conductrice, de type ITO (« Indium Tin Oxyde ») par exemple.
On connaît d'autres techniques d'isolement électromagnétique, mais elles sont inappropriées dans ce type d'application. En particulier, l'utilisation d'un réseau de fils conducteurs, ou d'une grille métallique, d'un film métallique, est impossible. En effet, les diffuseurs incorporant ce type de dispositif d'isolement ne permettent pas de garantir une transmission lumineuse TL d'au moins 50 %, et une absorption lumineuse
*
AL inférieure à 15 %, ces deux conditions étant requises par les constructeurs pour les écrans incorporant des systèmes de rétro-éclairage tels que précédemment décrits.
De plus, on note, au titre des inconvénients, la nature du matériau constituant le diffuseur. Nous avons vu que celui-ci était généralement en matière plastique. Or, ces matériaux sont sensibles à la chaleur et pour des écrans de grande dimension, dont la diagonale est supérieure à 10", (la diagonale étant dans ce cas une dimension caractéristique de l'écran) les sources lumineuses sont situées à l'intérieur d'une enceinte, au plus proche de la partie diffusante (structure de type « Direct Light »), ce qui n'est généralement pas le cas pour des écrans de petite dimension (diagonale inférieure à 10") et pour lesquels les sources lumineuses sont . positionnées sur le côté de l'enceinte (structure de type « Edge Light »), la lumière étant véhiculée vers la couche diffusante par un guide d'onde, le dégagement de chaleur est particulièrement sensible. Pour ces écrans de grande dimension, ce dégagement de chaleur conduit généralement à une déformation structurelle de la partie diffusante qui se concrétise par une hétérogénéité de la brillance de l'image projetée au niveau de l'écran.
Outre ces problèmes de tenue mécanique de la partie diffusante, se greffe la sur-épaisseur de cette dernière du fait de la présence de la feuille thermoplastique pourvue de son dispositif d'isolement électromagnétique, qui conduit d'une part, à des réflexions multiples et d'autre part, à un surcoût lors de l'assemblage.
Or, la volonté actuelle qui tend vers une diminution de l'encombrement des écrans en terme d'épaisseur et du nombre de composants est à l'opposé de cette solution. En outre, cette augmentation de l'épaisseur conduit à une diminution de la brillance de l'image projetée.
Les inventeurs se sont ainsi donnés pour mission de trouver un moyen conduisant à un isolement électromagnétique d'un écran de grande dimension (diagonale supérieure à 10") et qui ne présente pas les inconvénients des solutions précédemment décrites, notamment en termes d'encombrement et de perte de qualité de l'image.
A cet effet, la couche diffusante destinée à homogénéiser une source lumineuse selon l'invention se caractérise en ce qu'elle associe un dispositif d'isolement électromagnétique dont la résistance par carré est supérieure à 100 Ω.
Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ ou à l'autre des dispositions suivantes : - la résistance par carré est comprise entre 300 et 700 Ω,
- le dispositif d'isolement est constitué d'au moins une couche translucide dans le domaine du visible de matériau conducteur électriquement, ladite couche conductrice étant déposée au plus prêt de la couche diffusante, - la couche conductrice est à base d'oxyde conducteur translucide,
- la couche diffusante est déposée sur un substrat, et la couche conductrice est déposée sur ladite couche diffusante
- la couche diffusante est associée à uri* substrat, la couche conductrice étant disposée entre le substrat et la couche diffusante,
- la couche diffusante est associée à un substrat, la couche diffusante étant déposée sur l'une des faces d'un substrat, tandis que la couche conductrice est déposée sur la face opposée dudit substrat,
- le dispositif d'isolement est incorporé à la couche diffusante
- la couche diffusante est constituée d'éléments comprenant des particules et un liant, le liant permettant d'agglomérer entre-elles les particules, le dispositif de blindage étant constitué par l'un et ou l'autre desdits éléments,
- les particules sont métalliques ou des oxydes métalliques elle comporte des particules de Zrθ2
- la taille des particules est comprise entre 50 nm et 1 μm
- les particules sont à base de SnO2 : F ou de l'ITO - le liant est un liant électriquement conducteur, minéral organique
- le substrat est un substrat verrier
- le substrat est un substrat transparent à base de polymère, par exemple en polycarbonate, - la couche diffusante incorpore un revêtement ayant une autre fonctionnalité que celle de l'isolement, notamment un revêtement à fonction bas-émissive, à fonction an ti- statique, anti-buée, antisalissures. Selon un autre aspect de l'invention, celle-ci vise l'utilisation d'une couche diffusante telle que précédemment décrite pour réaliser un substrat diffusant dans un système de rétro-éclairage et/ ou de lampe plane.
Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ ou à l'autre des dispositions suivantes :
- le substrat est une des feuilles de verre constituant le système de rétro-éclairage et/ ou d'une lampe plane,
- le substrat possède une dimension caractéristique adaptée pour des applications en « Direct light »,
- l'épaisseur et/ ou la densité de recouvrement de la couche varie sur la surface de dépôt,
- l'épaisseur de la couche diffusante est comprise entre 0.5 et 5μm. D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à la lumière de la description détaillée qui va suivre.
Ainsi selon un premier mode de réalisation de l'invention, la couche diffusante est constituée de particules agglomérées dans un liant, lesdites particules présentant un diamètre moyen compris entre 0,3 et 2 microns, ledit liant étant dans une proportion comprise entre 10 et 40% en volume et les particules formant des agrégats dont la dimension est comprise entre 0,5 et 5 microns, ladite couche présentant une atténuation de contraste supérieure à 40 % et de préférence supérieure à 50 %. Cette couche diffusante est particulièrement décrite dans la demande WO0190787. Les particules sont choisies parmi des particules semi-transparentes et. de préférence des particules minérales telles que des oxydes, des nitrures, des carbures.
Les particules seront de préférence choisies parmi les oxydes de silice, d'alumine, de zircone, de titane, de cérium, ou d'un mélange d'au moins deux de ces oxydes.
De telles particules peuvent être obtenues par tous moyens connus de l'homme du métier et notamment par précipitation ou par pyrogénation. Les particules présentent une granulométrie telle qu'au moins 50% des particules s'écartent de moins de 50% du diamètre moyen. Le liant présente une tenue en température suffisante pour résister aux températures de fonctionnement et/ ou à la température de scellage de la lampe si la couche est réalisée avant l'assemblage de la lampe et notamment avant le scellement de celle-ci.
Lorsque la couche est en position extérieure, le liant est également choisi avec une résistance à l'abrasion suffisante pour subir sans endommagement toutes les manipulations du système de rétro-éclairage, par exemple, notamment lors du montage de l'écran plat.
En fonction des exigences le liant pourra être choisi minéral, par exemple pour favoriser une résistance à la température de la couche, ou organique, notamment pour simplifier la réalisation de ladite couche, la réticulation pouvant être obtenue simplement, par exemple à froid. Le choix d'un liant minéral dont la résistance en température est importante va notamment permettre la réalisation de rétro-éclairage de grande durée de vie sans aucun risque de voir apparaître une dégradation de la couche du fait par exemple de tubes fluorescents qui provoquent un échauffement considérable. En effet, il est apparu avec les solutions connues une dégradation du film plastique en température qui rend donc très délicate la réalisation de systèmes de rétro-éclairage de grandes dimensions. Le liant possède un indice différent de celui des particules et la différence entre ces deux indices est de préférence d'au moins 0, 1. L'indice des particules est supérieur à 1 ,7 et celui du liant est de préférence inférieur à 1,6.
Le liant est choisi parmi les silicates de potassium, les silicates de sodium, les silicates de lithium, les phosphates d'aluminium, les polymères de type polyalcool vinylique, les résines thermodurcissables, les acryliques, ...
Pour favoriser la formation d'agrégats à la dimension souhaitée, l'invention prévoit l'adjonction d'au moins un additif conduisant à une répartition aléatoire des particules dans le liant. De façon préférée, l'additif ou agent de dispersion est choisi parmi les agents suivants, un acide, une base, ou des polymères ioniques de faible masse moléculaire, notamment inférieur à 50 000.g/mol.
Il est encore possible d'ajouter d'autres agents et par exemple un agent mouillant tel que des tensioactifs non ioniques, anioniques ou cationiques, pour fournir une couche homogène à une grande échelle.
Il est encore possible d'ajouter des agents de modification rhéologique, tels que des éthers cellulosiques:
La couche ainsi définie peut être déposée selon une épaisseur comprise entre 1 et 20 microns. Les méthodes de dépôts d'une telle couche peuvent être tous moyens connus de l'homme du métier tels que des dépôts par sérigraphie, par enduction d'une peinture, par « dip- coating », par « spin-coating », par « flow-coating », par pulvérisation, ... Lorsque l'épaisseur souhaitée de la couche déposée est supérieure à
2 microns, on utilise un procédé de dépôt du type sérigraphie.
Lorsque l'épaisseur de la couche est inférieure à 4 microns, le dépôt est de préférence effectué par flow-coating ou par pulvérisation.
On prévoit également de réaliser une couche dont l'épaisseur varie selon la zone de couverture sur la surface ; une telle réalisation peut permettre de corriger des inhomogénéités intrinsèques d'une source de lumière. Par exemple, il est possible de cette façon de corriger la variation d'éclairement des sources lumineuses sur leur longueur. Selon une autre réalisation conduisant sensiblement au même effet de correction des inhomogénéités intrinsèques des sources de lumière, on prévoit de réaliser une couche dont la densité de recouvrement varie sur la surface de dépôt ; il s'agit par exemple d'un dépôt réalisé par sérigraphie dont la densité de points peut varier d'une zone totalement couverte à une zone de points dispersés, la transition étant progressive ou non. Selon un autre mode de réalisation de la couche diffusante, on prévoit que l'un au moins des éléments, voire au moins deux des éléments constituant la couche diffusante, soi(en)t conducteur électriquement. Il peut s'agir soit des particules formant les agrégats, soit des particules formant le liant. Dans le cas d'un liant conducteur électriquement de type minéral
Snθ2 ou organique, on prévoit par exemple d'utiliser un polymère conducteur (polypyrole), ou des nanoparticules (Snθ2 :F, SnÛ2 : Sb, ITO).
Dans le cas où les particules formant les agrégats sont conductrices électriquement, celles-ci peuvent être à base de poudre d'oxyde conducteur transparent comme par exemple le Snθ2 : F, le SnÛ2 : Sb, In2O3 : Sn, le ZnO :A1.
Selon encore un autre mode de réalisation, la couche diffusante peut être obtenue à partir d'un substrat qui a subi un traitement de surface. Il peut s'agir par exemple d'un substrat sablé, d'un substrat ayant subi une attaque acide commercialisé par Saint Gobain Glass
France sous le nom « Satinovo »™, ou encore d'un substrat revêtu d'une couche d'émail commercialisé par Saint Gobain Glass France sous les noms « Emalit » ™ou « Opalit » ™. Quel que soit le mode de réalisation de la couche diffusante (sauf pour celle qui est obtenue à partir d'éléments intrinsèquement conducteur électriquement), celle-ci doit être associée à un dispositif d'isolement électromagnétique et/ ou d'écoulement de charges surfaciques.
Ce dispositif d'isolement électromagnétique est constitué à partir d'au moins une couche conductrice électriquement qui est positionnée au plus prêt de la couche diffusante, cette couche conductrice étant transparente dans le domaine du visible (y compris avec un flou réduit ou nul, et dans ce cas translucide).
Selon l'invention de telles couches conductrices sont déposées sur des substrats transparents ou semi-transparents, possédant une forme plane ou non selon les applications.
La couche conductrice est constituée d'oxydes transparents conducteurs (plus communément appelés TCO) tel que notamment de le SnO2 : F, le SnO2 : Sb, πn2O3 : Sn, le ZnO :A1. Selon une première technique, cette couche conductrice peut être élaborée à l'aide d'un procédé de pulvérisation cathodique réactive, soit à partir de cibles métalliques, soit à partir de cibles d'oxydes.
Selon une deuxième technique, la couche conductrice peut être élaborée à l'aide d'une technique pyrolytique. II peut s'agir de la pyrolyse de poudre. Cette technique consiste à projeter par un jet de gaz vecteur, sur la surface du substrat, une poudre de précurseurs organométalliques ou un mélange de poudres, et sous l'effet de la chaleur du substrat la poudre se décompose libérant les atomes qui participent à la couche conductrice. II peut s'agir également de la pyrolyse de liquide. Selon ce procédé, les précurseurs chimiques, sous forme de solution ou suspension liquide, sont mis en contact du substrat par exemple par une technique de pulvérisation (« spray coating ») ou par une technique de « dip coating », ou « spin coating ». La couche conductrice peut être également déposée sur le substrat par dépôt chimique en phase vapeur (CVD « Chemical Vapour Déposition »), ou par CVD assistée par plasma..
Selon encore une autre technique, la couche" conductrice peut être obtenue par une technique sol-gel.
Quel que soit le mode de réalisation de la couche conductrice, celle- ci présente une résistance par carré qui est supérieure à 100 Ω et de préférence comprise entre 300 et 700 Ω. Cette couche conductrice constitue un dispositif d'isolement pour des fréquences comprises entre 10 et 100 kHz ; cette couche conductrice permet également de réaliser un dispositif d'écoulement de charges électrostatiques ou surfaciques. (Ces propriétés de résistance par carré sont également obtenues par la couche diffusante intrinsèquement conductrice précédemment décrite).
Cette couche conductrice est donc associée à une couche diffusante, l'ensemble étant associé à un substrat notamment en verre ou en polymère (PMMA, polycarbonate) .
Cette association avec le substrat peut être réalisée de plusieurs manière :
- le substrat est situé entre la couche diffusante et la couche conductrice,
- la couche conductrice recouvre l'une des faces du substrat, la couche diffusante recouvrant quant à elle la couche conductrice, la couche diffusante recouvre l'une des faces du substrat, la couche conductrice recouvrant quant à elle la couche diffusante, - la couche diffusante comportant au moins un élément conducteur électriquement (liant et/ ou agrégat) est en contact de l'une des faces du substrat.
Quelle que soit la configuration de l'association formée par le substrat, la couche diffusante seule (intrinsèquement conductrice), la couche diffusante associée à la couche conductrice, l'assemblage présente une transmission lumineuse TL d'au moins 20 %, et de préférence supérieure à 50 % et une absorption lumineuse AL inférieure à 15 %.
L'épaisseur de la couche diffusante ainsi formée est comprise 0.5 à 5 μm, dont 10 nm à 1 μm pour la seule couche conductrice. La valeur de transmission lumineuse pour la couche conductrice seule est d'au moins 80 % et de préférence supérieure à 85 %.
Une variante de réalisation qui peut être associée aux modes de réalisation de couches diffusantes présentant un "dispositif de blindage précédemment décrit, consiste à incorporer à l'assemblage un revêtement ayant une autre fonctionnalité. Il peut s'agir d'un revêtement à fonction de blocage des rayonnements de longueur d'onde dans l'infra-rouge (utilisant par exemple une ou plusieurs couches d'argent entourées de couches en diélectrique, ou des couches en nitrures comme TiN ou ZrN ou en oxydes métalliques ou en acier ou en alliage Ni-Cr), à fonction bas-émissive (par exemple en oxyde de métal dopé comme SnO2 :F ou oxyde d'indium dopé à l'étain ITO ou une ou plusieurs couches d'argent), couche chauffante
(oxyde métallique dopé, Cu, Ag par exemple) ou réseau de fils chauffants
(fils de cuivre ou bandes sérigraphiées à partir de pâte à l'argent conductrice), anti-buée ( à l'aide d'une couche hydrophile), anti-salissures
(revêtement photocatalytique comprenant du TiO2 au moins partiellement cristallisé sous forme anatase).
Les applications envisagées par l'invention sont notamment les systèmes de rétro-éclairage par exemple utilisés pour l'éclairage des écrans à cristaux liquides, ou bien des lampes planes utilisées pour l'éclairage architectural ou bien encore de l'éclairage urbain, ou plus généralement dans tout système incorporant des sources lumineuses susceptibles de générer des perturbations électromagnétiques.
Dans le cas non limitatif des lampes planes, l'assemblage de couches (diffusante + conductrice électriquement) est déposé sur la feuille de verre constituant la face avant de la lampe.
Selon un premier mode de réalisation d'une lampe plane devant incorporer la couche diffusante selon l'invention, l'assemblage de couches (diffusante + conductrice électriquement) est déposé sur la face de la feuille de verre orientée vers l'intérieur de la lampe ; selon une telle réalisation, l'assemblage de couches (diffusante + conductrice électriquement) doit être déposé sur la feuille de verre durant la réalisation de la lampe. Selon cette réalisation, l'assemblage de couches doit présenter une résistance en température suffisante pour résister aux différents traitements thermiques nécessaires à la réalisation d'une telle lampe, notamment pour effectuer les dépôts correspondant à la réalisation des électrodes et pour effectuer le scellement périphérique des deux feuilles de verre constituant la structure de la lampe plane. Si des espaceurs sont nécessaires, notamment pour maintenir un espace uniforme entre les deux feuilles de verre, l'invention prévoit un dépôt de l'assemblage de couches (diffusante + conductrice électriquement) en maintenant des zones libres correspondant aux emplacements prévus pour les espaceurs de sorte que l'adhésion de ceux- ci ne soit pas perturbée par la couche selon l'invention. De tels espaces libres peuvent facilement être obtenus en choisissant un dépôt de la couche selon une technique de sérigraphie.
Selon un second mode de réalisation d'une lampe plane incorporant la couche diffusante selon l'invention, la couche (diffusante + conductrice électriquement) est déposée sur la face de la feuille de verre orientée vers l'extérieur de la lampe ; selon ce mode de réalisation l'assemblage de couches (diffusante + conductrice électriquement) est choisi avec des propriétés renforcées de résistance mécanique et plus particulièrement de résistance à l'abrasion. Selon encore une variante de réalisation concernant l'utilisation de l'assemblage de couches diffusantes perfectionnées selon l'invention (diffusante + conductrice électriquement) dans la réalisation d'une lampe plane et/ ou d'un système de rétro-éclairage, ladite couche (diffusante + conductrice électriquement) est déposée sur un substrat transparent ou semi-transparent indépendant des feuilles de verre constituant la structure de la lampe plane ou du système de rétro-éclairage. Une telle réalisation peut consister à déposer l'assemblage de couches (diffusante + conductrice électriquement) sur un substrat en verre maintenu à distance de la face avant de la lampe ou du système de rétro-éclairage ; cette réalisation permet selon les lois de la physique d'améliorer encore l'effet diffusant de l'assemblage de couches. En contrepartie, le volume ou l'encombrement d'une telle réalisation redevient équivalent aux solutions connues antérieurement mais alors avec des performances de diffusion et d'isolation électromagnétique beaucoup plus durables dans le temps. Les couches perfectionnées (diffusante et isolée) ainsi présentées selon l'invention permettent donc de réaliser des systèmes de rétroéclairage par exemple destinés à l'éclairage d'écrans à cristaux liquides. Comparées aux solutions antérieurement connues, la couche selon l'invention permet de réduire l'encombrement dudit système de rétroéclairage pour des performances données en terme de luminance, de brillance et de durée de vie.

Claims

REVENDICATIONS
1. Couche diffusante, à base de particules minérales, destinée à homogénéiser une source lumineuse, caractérisée en ce qu'elle associe un dispositif d'isolement électromagnétique dont la résistance par carré est supérieure à 100 Ω.
2. Couche diffusante selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la résistance par carré est comprise entre 300 et 700 Ω.
3. Couche diffusante selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le dispositif d'isolement est constitué d'au moins une couche conductrice électriquement, translucide dans domaine du visible, ladite couche conductrice étant déposée au plus prêt de la couche diffusante.
4. Couche diffusante selon la revendication 3, caractérisée en ce que la couche conductrice est à base de poudre d'oxyde conducteur transparent comme par exemple le SnO2 : F, le Snθ2 : Sb, In2O3 : Sn, le ZnO :A1.
5. Couche diffusante selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la couche diffusante est déposée sur un substrat, et la couche conductrice est déposée sur ladite couche diffusante.
6. Couche diffusante selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la couche diffusante est associée à un substrat, la couche conductrice étant disposée entre le substrat et la couche diffusante.
7. Couche diffusante selon l'une quelconque des revendications 1 à
4, caractérisée en ce que la couche diffusante est associée à un substrat, la couche diffusante étant déposée sur l'une des faces d'un substrat, tandis que la couche conductrice est déposée sur la face opposée dudit substrat.
8. Couche diffusante selon l'une quelconque des revendications 1 à
4, caractérisée en ce que le dispositif d'isolement est incorporé à la couche diffusante.
9. Couche diffusante selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la couche diffusante est constituée d'éléments comprenant des particules et un liant, le liant permettant d'agglomérer entre-elles les particules, le dispositif d'isolement étant constitué par l'un et ou l'autre desdits éléments.
10. Couche diffusante selon la revendication 9, caractérisée en ce que les particules sont métalliques ou des oxydes métalliques.
11. Couche diffusante selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comporte des particules de ZrO
12. Couche diffusante selon l'une des revendications 9 à 1 1, caractérisée en ce que la taille des particules est comprise entre 50 nm et 1 μm.
13. Couche diffusante selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisée en ce que les particules sont à base de SnO2 :F ou de l'ITO.
14. Couche diffusante selon la revendication 9, caractérisée en ce que le liant est un liant électriquement conducteur, minéral ou organique.
15. Couche diffusante selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que le substrat est un substrat verrier.
16. Couche diffusante selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que le substrat est un substrat transparent à base de polymère, par exemple en polycarbonate.
17. Couche diffusante selon l'une quelconque des revendications 1 à
16, caractérisée en ce que la couche diffusante incorpore un revêtement ayant une autre fonctionnalité que celle de l'isolement, notamment un revêtement à fonction bas-émissive, à fonction an ti- statique, anti-buée, anti-salissures.
18. Couche diffusante selon l'une quelconque des revendications 1 à
17, caractérisée en ce qu'elle présente une transmission lumineuse TL supérieure à 20 % et de préférence supérieure à 50 %.
19. Couche diffusante selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisée en ce qu'elle présente une épaisseur comprise 0.5 à 5 μm.
20. Utilisation d'une couche diffusante telle que décrite selon l'une des revendications 1 à 19 pour réaliser un substrat diffusant dans un système pourvu de sources lumineuses.
21. Utilisation d'une couche diffusante telle que décrite selon l'une des revendications 1 à 19 pour réaliser un substrat diffusant dans un système de rétro-éclairage.
22. Utilisation d'une couche diffusante selon la revendication 20, caractérisée en ce que le substrat est une des feuilles de verre constituant le système de rétro-éclairage.
23. Utilisation d'une couche diffusante telle que décrite selon l'une des revendications 1 à 19 pour réaliser un substrat diffusant dans un système de lampe plane.
24. Utilisation d'une couche diffusante selon la revendication 23, caractérisée en ce que le substrat est une des feuilles de verre constituant le système de lampe plane
25. Utilisation d'une couche diffusante selon l'une des revendications 20 à 24, caractérisée en ce que le substrat possède une dimension caractéristique adaptée pour des applications en « Direct light ».
26. Utilisation d'une couche diffusante selon l'une des revendications 20 à 25, caractérisée en ce que l'épaisseur et/ ou la densité de recouvrement de la couche varie sur la surface de dépôt.
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