JP2007516455A - 拡散構造 - Google Patents

Abstract

本発明の拡散構造は光源を均質化する少なくとも１つの拡散層を含む拡散構造において、前記光源からの電磁波スペクトルの一部をフィルターして除去する少なくとも１つの熱可塑性シートを含む。本発明は背面照明システムおよび／又は映写システムおよび／又はフラットランプシステムにおける拡散構造の利用にも関する。

Description

本発明は光源を均質化し、これをフィルターするための拡散構造における改良に関する。

本発明はこのような用途に限定されないが、特に背面照明システムからの光を均質化するための拡散構造に関連して以下に説明する。

このようなシステムとしては、特に液晶スクリーン用のバックライティング光源として利用される光源またはバックライトが挙げられる。

本発明は例えば天井、床または壁面に使用される建築用フラットランプからの光を均質化したい場合にも利用することができる。また、陳列窓の棚や後壁を構成することができる広告用パネルランプのような限られたスペースのためのフラットランプにも応用できる。

これらの背面照明システムに使用される光源は主として、一般にＣＣＦＬ（冷陰極蛍光灯）、ＨＣＦＬ（熱陰極蛍光灯）またはＤＢＤＦＬ（誘電バリヤー放電蛍光灯）と呼称されるランプまたは放電管である。

公知のＬＣＤスクリーンとしては、下記の素子を含むものがある：
-多くの場合、ＰＭＭＡ-系、即ち、ポリカーボネート-系の比較的厚い（約２ｍｍ）のプラスチックディフューザー；
-光を均質化または整形または拡散させる機能を果す種々の光学プラスチックフィルム；および
-反射偏光子。

経験に照らして、従来のディフューザーは短時日のうちに黄変し、所要の透明度基準を満たさなくなる。

従って本発明の目的は、長い耐用寿命と優れた光学的性能を併せ持つ拡散構造を提供することによって上記の問題点を改善することにある。

この目的を達成するため、本発明は光源を均質化する拡散層と、前記光源からの電磁波スペクトルの一部をフィルターして除去する少なくとも１枚の熱可塑性シートとを含む拡散構造を提供する。

出願人の所見によれば、光学プラスチックフィルムの品質を低下させて、その性能を劣化させるのは高エネルギー波、具体的には紫外線の帯域である。

この問題を解決すべく、本発明の熱可塑性シートはすべての敏感な素子、特に光学素子、即ち、拡散プラスチックフィルム、反射偏光子等を有害放射線から有効に保護することを可能にする。しかも、このシートは黄変しない。

従って、本発明の拡散構造は極めて魅力的なフィルタリング拡散構造である。

熱可塑性シートは光源からの電磁波放射線を、これが（ＵＶ-タイプの放射線に対して殆ど感応しない）例えば実質的に無機質の拡散層および／又は保護すべき単一または複数のプラスチックフィルムが重ねられた（ＵＶ-タイプの放射線に対して殆ど感応しない）ガラス基板を通過する前後に受波し、追加の拡散層としてまたは実質的に無機質の拡散層の代用物として作用することができる。

熱可塑性シートはまた、スクリーンの構成に応じて、直接的にまたは導波手段を介して光源からの電磁波を受波することもできる。

この熱可塑性シートは可視帯における構造の光学特性を殆ど変化させないように選択することが好ましい。

熱可塑性シートを０．２８μｍから０．４０μｍまでの範囲において電磁波をフィルターできるように構成すれば、有益な効果が得られる。

好ましい態様においては、この拡散構造が少なくとも１つの実質的には無機質の素子、好ましくはガラス基板、および／又は前記拡散層を含む。

この無機素子は紫外線に対して殆ど感応しないから、フィルタリング熱可塑性シートと組み合わせることにより、構造を形成する（拡散層、ポリマー光学フィルム、等から成る）多層の構成に関して、“有機質だけの”構成よりもはるかに大きい自由度を可能にする。

ガラス基板は優れた機械的耐久性、特に、光源からの熱に対する優れた耐性を可能にする。

対角線が１０インチ（２５ｃｍ）超の大型スクリーンの場合（対角線はスクリーンの特性寸法）には、光源がエンクロージャー側に沿って配置され、光が導波手段を介して拡散層に向けて搬送される（“エッジタイプ構造）小型スクリーン（対角線が１０インチ未満）とは異なり、光源が拡散部にできるだけ近く配置される（“ダイレクトライト”-タイプ構造）。従って、熱の発生は特に著しい。

このような大型スクリーンの場合、この熱発生が従来のプラスチック拡散層の構造変形を招く恐れがあり、変形が起これば、スクリーンに映し出される画像の明るさが不均一になる。

無機拡散層をガラス基板と組み合わせることによって、優れた耐熱性が得られる。

熱可塑性シートはＰＶＢ系であることが好ましい。

本発明の好ましい態様としては、下記条件の１つまたは２つ以上を任意に採用することができる：

-拡散構造が複屈折多層タイプ、複屈折分散相タイプ、コレステリック液晶タイプまたはワイヤー格子タイプの反射偏光子をも含む；

-拡散構造が透明な金属酸化物層でコーティングされたプラスチックシートをも含む；

-拡散構造が視角の制御または光の整形を目的とするＣＨ２７またはＢＥＦタイプのプラスチックシートを含む；および

-拡散構造がＬＣＤマトリックス集合体を含む。

１つの好ましい態様では、熱可塑性シートがラミネーションの中間層を形成する。

このように構成すれば、特に熱間圧延により、例えば下記の素子から成る極めて薄い積層フィルタリング拡散構造を製造することができる：
-ガラス基板；
-好ましくはＰＶＢ-系熱可塑性シート；
-単数または複数の（拡散、等の作用を有する）光学プラスチックフィルム；
-必要に応じて、反射偏光子；
または：

-無機拡散層；
-ガラス基板；
-好ましくはＰＶＢ-系熱可塑性シート；
-反射偏光子；
または：

-無機拡散層；
-ガラス基板；
-好ましくはＰＶＢ-系熱可塑性シート；
-単数または複数の（拡散、等の作用を有する）光学プラスチックフィルム；
-反射偏光子；

１つの好ましい態様としては、拡散構造に基板を組み込み、前記基板の一方の面に拡散層を積層し、前記基板の反対側の面に熱可塑性シートを積層する。

拡散層は、例えば、ＰＥＴ-系の、好ましくは薄い、例えば、４００μｍ未満の、より好ましくは約１００μｍの拡散プラスチックフィルムを含むことができる。

１つの態様として、粒子および粒子の凝集を可能とするバインダーを含有する素子から成る拡散層を含むことも可能である。

この態様においては：
-粒子は金属または金属酸化物粒子であればよく；
-粒子のサイズは５０ｎｍ〜１μｍであればよく；
-バインダーは耐熱性の観点から無機バインダーであることが好ましい。
本発明の構成要件の１つとして、拡散構造の厚さは約０．５〜３ｍｍであればよい。
例えば、約１０μｍの無機拡散層、約２ｍｍのガラス基板、約５００μｍの熱可塑性シートおよび約１００μｍの拡散プラスチックフィルムまたは偏光子を選択する。

拡散構造は前記光源からの電磁波スペクトルの一部をフィルターして除去する機能とは別の機能を有するコーティング、特に、低放射率、静電気防止機能、曇り防止機能または汚れ防止機能を有するコーティングを含むことができる。

第１態様においては、構造が拡散層および前記シートを重ねられたガラス基板を含み、ガラス基板は９０％以上の、好ましくは９１．５％以上の光透過率Ｔ_Lを有する（いわゆる超透明ガラス）。

超透明ガラスのガラス組成および長所（リサイクルの可能性、等）については、出願ＷＯ０４／０２５３３４号を参照されたい。

第２態様においては、構造が拡散層および前記シートが重ねられた透明ポリマー系の基板を含み、この基板は例えばポリカーボネート、即ち、ＰＭＭＡ-系である。

従って、この基板は本発明の熱可塑性シートによって保護される。
第３態様においては、熱可塑性シートが透明基板であり、これに拡散層が重ねられる。
本発明の好ましい態様として、下記条件の１つまたは２つ以上を任意に選択することができる：

-基板はバックライティングおよび／又はフラットランプシステムを構成するガラスシートの１つである；

-基板はダイレクトライト用として好適な特性寸法を有する。
本発明のその他の利点および特徴を以下の詳細な説明から明らかにする。

本発明に関連して使用する語“拡散層”は、構造の態様に関係なく、光を拡散するように機能する層を意味する。

本発明の第１態様において、拡散層はバインダー中で凝集した粒子から成り、前記粒子は０．３〜２μｍの平均直径を有し、前記バインダーの割合は１０〜４０容積％であり、粒子はサイズが０．５〜５μｍの凝集体を形成し、前記層は４０％超、好ましく４０％超のコントラスト減衰率を有する。

この好ましい拡散層は出願ＷＯ ０１９０７８７号に具体的に記載されている。
粒子は半透明粒子および好ましくは酸化物、窒化物および炭化物のような無機粒子から選択される。

粒子はシリカ、アルミナ、チタンおよびセリウムの酸化物、またはこれら酸化物の少なくとも２つの混合物から選択することが好ましい。

このような粒子は当業者には公知の手段、特に、沈殿または熱分解によって得られる。粒子はそのうちの少なくとも５０％が平均直径から５０％未満だけ平均直径とは異なる直系を有するような粒度を有する。

ランプの組立前、特にランプの密封前に拡散層が製造される場合、バインダーは実用温度および／又はランプ密封温度に耐えるに充分な耐熱性を有する。

拡散層が外側に位置する場合、特にフラットスクリーンを取り付ける際の背面照明システムの取扱に伴うどんな作業にも損傷を蒙らないだけの充分な耐摩耗性を備えるバインダーを選択する。

例えば、拡散層または有機バインダーの耐熱性を高め、特に、例えば室温において簡単に架橋結合させで前記拡散層を簡単に製造できるようにする必要がある場合には、バインダーとして無機バインダーを選択すればよい。耐熱性の高い無機バインダーを選択することにより、特に、例えば、高熱を発する蛍光灯によって拡散層が著しく劣化するリスクを伴うことのない、極めて耐用寿命の長いバックライティングを製造することができる。

バインダーは粒子の指数とは異なる指数を有し、これら２つの指数の差は少なくとも０．１であることが好ましい。粒子の指数は１．７超であり、バインダーの指数は好ましくは１．６未満である。

バインダーはケイ酸カリウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸リチウム、リン酸アルミニウム、ポリビニルアルコール-タイプのポリマー、熱可塑性樹脂、アクリル等から選択される。所要サイズの凝集物の形成を促進するため、本発明は少なくとも１種類の添加剤を加えることによってバインダー中に粒子をアットランダムに分布させる。好ましくは、添加剤または分散剤を下記物質から選択する：低分子量の、特に５００００ｇ／ｍｏｌ未満の酸、塩基、またはイオン性ポリマー。

大規模に均一な層を得るには、他の物質、例えば、非イオン性、陰イオン性または陽イオン性界面活性剤のような湿潤剤を添加することも可能である。

セルロースエーテルのような流動性調節剤を添加することも可能である。
このように画定される層は１〜２０μｍの厚さで積層すればよい。この層の積層方法は当業者に公知のいかなる手段でもよく、例えば、スクリーン印刷、塗装、浸漬コーティング、回転コーティング、流し塗り、スプレー、などが挙げられる。

積層される層の所要の厚さが２μｍ超なら、スクリーン印刷タイプの積層方法を採用する。

層の厚さが４μｍ未満なら、流し塗りまたはスプレーによって積層することが好ましい。

表面上のコーティングの部位に応じて厚さに変化の或る層を形成する場合もあり；このように実施すれば、光源の固有の不均一性を修正することができる。例えば、これによって、光源の長さに沿って現れる照度変動を修正することができる。ほぼ同じ効果が得られる、即ち、光源の固有の不均一性を修正する効果が得られる他の態様としては、コーティング面全体にわたってコーティング密度に変化がある層を形成する；例えば、スクリーン印刷コーティングを採用すればよく、その場合、スクリーン印刷コーティングの点密度を、完全にコーティングされた領域から点が分散している領域まで、連続的な、またはその他の態様で変化させればよい。

さらに他の態様として、表面処理を施されたガラス基板から拡散層を得ることができる。例えば、Saint-Gobain Glass FranceからSatinovo(商標）の商品名で市販されている酸エッチングを施されたサンドブラスト処理基板、またはSaint Gobain FranceからEmalit(商法）またはOpalit（商標）の商品名で市販されているエナメル層コーティング基板がそれである。

他の態様では、拡散層が薄いプラスチックフィルムを含むことができる。例えば、３Ｍ(商標）から注文番号３６３５−３０または３６３５−７０で市販されている拡散フィルムの１つがそれである。

態様の別なく、本発明の拡散層は前記電源からの電磁波スペクトルの一部をフィルターして除去する少なくとも１枚の熱可塑性シートと組み合わされる。この熱可塑性シートは光源からの電磁波スペクトルの範囲内での選択を行うように構成されておればよい。

本願においては、選択の対象となる電磁波の範囲は紫外線帯域、即ち、０．２８〜０．４０μｍの帯域内に存在する。

熱可塑性のシートまたはフィルムは、例えば、Solutia社からSaflexの商品名で市販されている製品のような透明なＰＶＢで形成したフィルムか、またはこれと等価のフィルムであればよい。

このフィルタリング手段は拡散層にできるだけ近く配置することが好ましい。
従って、熱可塑性フィルムは拡散層と組み合わされ、この集合体が基板、特に、ガラスまたはポリマー（ＰＭＭＡ、即ち、ポリカーボネート）と組み合わされてフィルタリング拡散構造を形成する。

基板との組み合わせは下記の態様のいずれかで行えばよい：
-基板の一方の面を拡散層でコーティングし、他方の面を熱可塑性フィルム自体でコーティングする。

-基板の一方の面を拡散層でコーティングし、熱可塑性フィルムを、システムに別の機能を付与する少なくとも１つの他のフィルムと組み合わせ、この組み合わせで基板の他方の面をコーティングし、その場合に、熱可塑性フィルムを直接的または間接的に下記のような他のフィルムの全部または一部と組み合わせる：

-ポリエチレンナフタレート系、即ち、ＰＥＮ-系の複屈折多層タイプ反射偏光子（例えば、３Ｍ社から市販されているＤＢＥＦフィルム）；

-複屈折分散相タイプ反射偏光子；
-コレステリック液晶タイプ反射偏光子（例えば、Ｍｅｒｋ、３Ｍ、日東電工またはＷａｃｋｅｒから市販されている液晶系の反射偏光子）；

-ワイヤー格子タイプ反射偏光子（例えば、Ｍｏｘｔｅｋから市販されているもの）；

-透明金属酸化物層（例えば、ＰＥＴ基板に積層されたＩＴＯ（インジウム錫酸化物）層でコーティングされたプラスチックシート；

-光の整形または視角の制御が可能なプラスチックシート（例えば、３ＭからＢＥＦの商品名で市販されているシートまたはＳＫＣからＣＨ２７の商品名で市販されているシート）。

基板と、電磁波スペクトルの一部をフィルターして除去する熱可塑性フィルムと組み合わされた拡散層または電磁波スペクトルの一部をフィルターして除去する熱可塑性フィルムと組み合わされた拡散層と組み合わされた拡散層および別の機能を付与する少なくとも１つの他のフィルムとで形成される集合体の形状に関係なく、本発明のフィルタリング拡散構造は少なくとも２０％、好ましくは５０％超の光透過率と１５％未満の光吸収率を有する。こうして形成される拡散層の厚さはほぼ０．５〜３ｍｍである。

フィルタリング拡散構造の上記態様と組み合わせることができる態様は、別の機能を有するコーティングを組み込むことである。このコーティングとしては、（例えば、誘電体層に囲まれた単数または複数の銀層、またはＴｉＮまたはＺｒＮのような窒化物または金属酸化物または鋼またはＮｉ-Ｃｒ合金から成る層を利用して）赤外波長域の放射線を阻止する機能、（例えば、Ｆ：ＳｎＯ₂または錫-ドープ処理されたインジウム酸化物ＩＴＯのようなドープ処理された金属酸化物または単数または複数の銀層による）放射率抑制機能、（ドープ処理された金属、例えば、Ｃｕ、Ａｇの酸化物から成る）加熱層または（銅線または導電性銀ペーストを利用したスクリーン印刷片のような）電熱線ネットワーク、（親水層による）曇り防止機能または（少なくとも部分的に鋭錐石状に結晶するＴｉＯ₂から成る光触媒コーティングによる）汚れ防止機能を有するコーティングを挙げることができる。

本発明の用途は特に液晶スクリーンの照明するための背面照明システム、または建築用照明に利用されるフラットランプ、または局所照明、より一般的には、電磁波干渉を発生させ易い光源を含むシステムである。フラットランプは文献ＷＯ２００４／０１５７３９に記述されている。

背面照明システムの製造を目的とする本発明の改良型拡散構造の利用に関する他の態様として、背面照明システムを構成する板ガラスとは別の透明または半透明基板に拡散層およびその他のフィルムを積層する。

この態様では、背面照明システムの前面から所定の距離に固定されたガラス基板に複合層を積層すればよく、このように実施すれば、物理的法則により、多層集合体の拡散効果をさらに改善することができる。容積またはサイズが比較的大きくなるのがこの態様の欠点であるが、より長期間に亘って光学性能を維持することができる。

従って、本発明が提供する改良型フィルタリング拡散構造は、例えば、液晶スクリーン用背面照明システムの製造を可能にする。

本発明のフィルタリング拡散構造は、輝度、明るさおよび耐用寿命に関する所与の性能に応じて背面照明システムのサイズを縮小することができる。

他の態様では、フィルタリング拡散構造が超透明ガラス基板と、これにラミネートした無機拡散層と、この無機拡散層にラミネートした熱可塑性シートと、この熱可塑性シートにラミネートした上述したような反射偏光子または拡散フィルムとから成る。

さらに他の態様では、フィルタリング拡散構造が超透明ガラス基板と、このガラス基板にラミネートした本発明の熱可塑性シートと、この熱可塑性シートにラミネートした上述したような拡散プラスチックフィルムとから成る。

超透明ガラスとしては、Saint-Gobainから市販されているSatinovo程度のものを選択すればよい。

Claims (23)

1. 光源を均質化する少なくとも１つの拡散（diffusing）層を含む拡散構造において、前記光源からの電磁波スペクトルの一部をフィルターして除去する（filter out）少なくとも１つの熱可塑性シートを含むことを特徴とする前記拡散構造。
2. 熱可塑性シートが０．２８μｍ〜０．４０μｍの電磁波範囲においてフィルターすることを特徴とする請求項１に記載の拡散構造。
3. 少なくとも１つの実質的に無機質の素子、好ましくはガラス基板、および／又は前記拡散層を含むことを特徴とする請求項１に記載の拡散構造。
4. ＰＶＢ-系熱可塑性シートを含むことを特徴とする請求項１に記載の拡散構造。
5. 複屈折多層、複屈折分散相およびコレステリック液晶から選択される反射偏光子をも含むことを特徴とする請求項１に記載の拡散構造。
6. ワイヤー格子タイプの反射偏光子をも含むことを特徴とする請求項１に記載の拡散構造。
7. 透明な金属酸化物層でコーティングされたプラスチックシートをも含むことを特徴とする請求項１に記載の拡散構造。
8. 視角の制御または光の整形を目的とするプラスチックをも含むことを特徴とする請求項１に記載の拡散構造。
9. 熱可塑性シートがラミネーション中間層であることを特徴とする請求項１に記載の拡散構造。
10. ＬＣＤマトリックス集合体をも含むことを特徴とする請求項１に記載の拡散構造。
11. 基板を含み、前記基板の一方の面に拡散層が積層され、前記基板の反対面に熱可塑性シートが積層されていることを特徴とする請求項１に記載の拡散構造。
12. 拡散層が、厚さが好ましくは４００μｍ以下の拡散プラスチックフィルムを含むことを特徴とする請求項１に記載の拡散構造。
13. 拡散層が粒子およびバインダーを含む素子から成る拡散層を含み、バインダーが粒子の凝集を可能にすることを特徴とする請求項１に記載の拡散構造。
14. 粒子が金属または金属酸化物粒子であることを特徴とする請求項１に記載の拡散構造。
15. 粒度が５０ｎｍ〜１μｍであることを特徴とする請求項１に記載の拡散構造。
16. バインダーが無機バインダーであることを特徴とする請求項１に記載の拡散構造。
17. 厚さがほぼ０．５〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の拡散構造。
18. 前記光源からの電磁波スペクトルの一部をフィルターして除去する機能とは別の機能を有するコーティング、特に、低放射率、静電気防止機能、曇り防止機能または汚れ防止機能を有するコーティングを含むことを特徴とする請求項１に記載の拡散構造。
19. 拡散層および前記シートを重ねられたガラス基板を含み、ガラス基板は９０％以上の、好ましくは９１．５％以上の光透過率Ｔ_Lを有することを特徴とする請求項１に記載の拡散構造。
20. 光源を含むシステムにおける請求項１から請求項１９までに記載の拡散構造の使用。
21. 背面照明システムまたは映写システムにおける請求項１から請求項１９までに記載の拡散構造の使用。
22. 請求項１から請求項１９までに記載の拡散構造の利用であって、基板が背面照明システムまたはフラットランプを構成するガラスシートの１つであることを特徴とする前記使用。
23. 請求項２１および請求項２２のいずれかに記載の拡散構造の利用であって、基板が“ダイレクトライト用として好適な特性寸法（characteristic dimension）を有することを特徴とする使用。