JP2009522618A - 種々の粒子サイズの無機光拡散顔料を内部に含有するフリットベース膜を備えた光学ディフューザ - Google Patents

Abstract

【課題】 プラスチックを主成分としないディフューザを提供すること。
【解決手段】 上に拡散膜を有するガラス基板を備えるディフューザが提供されている。拡散膜は、１層以上を有するのでもよい。所定の実施例において、拡散膜は光を拡散するための無機顔料を内部に含有し、無機顔料が可視光の高い透過率と良好な拡散性能とを共に有するディフューザの実現を可能とするような大きさになっている。所定の実施例において、拡散膜は、無機顔料を内部に含有するフリットからなる又は含むのでもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学機器に使用されるディフューザに関する。所定の実施例において、ディフューザはガラス基板上に設けられた拡散膜を有し、拡散膜は光の拡散のための無機顔料をその内部に有する。所定の実施例においては、無機顔料は、可視光の高い透過率と良好な拡散性能とを共に有するディフューザを実現可能にするような大きさになっている。

従来、ディフューザは、知られている。ディフューザは、光を広く散乱及び／又は広げるためのものであり、多くの異なる光学応用、腕時計に限定されず、投射システム、ディスプレイ（例えば、ＬＣＤ）、コンピュータ画面、外科装置、光学通信システム、光センサ、ファイバ光学システム、顕微鏡の照明系、光導波路等において使用されている。

投射システム、コンピュータ画面、外科装置、ＬＣＤ、通信システム、顕微鏡の照明系等の光学機器は、照明等のために高輝度の光源を使用する。光の拡散は、しばしばそのような照明系に望まれる。そのような系内のディフューザを出て行く光は、媒体の通過のとき又は所望の構造方向への通過のときに高度に拡散されていることが望まれる、さもなければ、構造の照明が充分に一様にはならないからである。プラスチックのディフューザは、所定の応用において使用されてきた。しかしながら、プラスチックのディフューザシートの使用は、照明系内において経験する高い温度のため、困難である。
米国特許第５３３２６１８号公報 米国特許第５３７１１３８号公報 米国特許第６６４９２１２号公報 米国特許出願第１０／９２２２３５号公報

それゆえ、従来、プラスチックを主成分としないディフューザに対する需要があることが理解される。

本発明の所定の実施例において、上に拡散膜を有するガラス基板を備えるディフューザが提供される。拡散膜は、１層以上を有するのでもよい。所定の実施例において、拡散膜は光を拡散させるための無機顔料を内部に含有し、無機顔料は、可視光の高い透過率と良好な拡散性能とを共に有するディフューザを実現可能とするような大きさになっている。所定の実施例において、拡散膜は、内部に顔料を有するフリット（frit。例えば、ガラスフリット）からなる又はこれを含むのでもよい。

ディフューザの拡散特性は、膜内の粒子による光の散乱に依存する。それゆえ、可視光領域における好適な透過率をディフューザに許容しつつ、膜内の無機顔料の粒子サイズが拡散特性に及ぼす効果についての理解が必要である。限定的でない例として、例えば、拡散膜の無機顔料は、アルミナ、酸化亜鉛、二酸化セリウム、二酸化チタン、二酸化珪素、等々のうちの１つ以上からなるのでも又は含有するのでもよく、そして、拡散のための散乱中心として使用可能である。

本発明の所定の実施例において、ディフューザは、相当量のＵＶ光（紫外線）を阻止する１つ以上のＵＶ膜を必要に応じて有し、もってディフューザを通過するＵＶ光の光量を低減させるのでもよい。ＵＶ膜は、光拡散膜の形成とは別個に行われるのでも、形成の一部として行われるのでもよい。

本発明の所定の実施例に係るディフューザは、何れの好適な光学応用における照明系に使用されるのでもよく、限定的でない応用として、例えば、腕時計、投射システム、ディスプレイのバックライト、コンピュータ画面、外科装置、光学通信システム、光センサ、ファイバ光学システム、顕微鏡の照明系、光導波路等が含まれる。

本発明の所定の実施例において、少なくとも可視光と紫外（ＵＶ）光を含む光を放射する光源と、光源からの光を受光するように配置され光源から受光した可視光を拡散するディフューザと、を備える照明系が提供される。ここで、ディフューザは、光拡散膜を支持するガラス基板を有し、光拡散膜は無機顔料粒子を含有するフリットマトリックスを有する。ディフューザは、０．１００（より好ましくは０．１０２、更に好ましくは０．１１０、しばしば０．１２５、０．２００又は０．２５０）を超える拡散特性Ｆ（Ｑ）と、少なくとも５７％（より好ましくは、少なくとも５８％、６０％又は６１％）の可視光の透過率とを有する。ここで、拡散特性Ｆ（Ｑ）は、F(Q) = 1/[4({θmax - θmin}/W)² +1]によって定義される。なお、Ｗは、明度−拡散角プロットにおけるピークの半値幅であり、θmaxは明度−拡散角プロットにおける最大値をとる角度であり、そして、θminは明度−拡散角プロットにおけるテールのうちの少なくとも１つの最小値をとる角度である。

本発明の他の実施例において、光を放射する光源と、光源からの光を受光するように配置され光源から受光した可視光を拡散するディフューザと、を備える照明系が提供される。ここにおいて、ディフューザは光拡散膜を支持するガラス基板を有し、光拡散膜は無機顔料粒子を含有するガラスフリットを有する。

以下、全体に亘って同様の部分には同様の符号が付された複数の図面について、参照する。本発明は、光学機器、光学システム用の照明系に使用されるディフューザに関する。

図１は、本発明の実施例に係るディフューザＤの断面図である。図１に示す実施例のディフューザＤは、ガラス基板１と、必要に応じて形成されるＵＶブロック膜１０と、拡散膜２０と、を有する。拡散膜２０は１層以上を有するのでもよい。本発明の所定の実施例において、拡散膜２０は、フリットを母材とし無機の光散乱顔料粒子がフリットに混入しているのでもよい。本発明の所定の実施例によれば、ガラス基板１は、苛性ソーダ−消石灰−シリカ系を母材とするガラス基板であってもよく、熱処理（例えば、熱強化処理）は施されていてもいなくともよい。ガラス基板１は、プラスチックに比べて、より耐久性が高くて高温応用に耐えることができ、ＵＶ光への露光に関して劣化しにくい。

図１を参照し続ける。所定の実施例において、必要に応じて設けられるＵＶブロック膜１０は、照明系の１つ以上の光源からの入射光に含まれるＵＶ光を相当量ブロックするように機能する。一方、拡散膜２０は、入射光がガラス基板１を通過するときに実質的に広がるように又は散乱されるようにする。ＵＶブロック膜１０と拡散膜２０とのそれぞれは、ディフューザによって可視光の透過率が保持及び／又は確保されるように、可視光を大幅には阻止しない（例えば、それぞれ、多くても約１０％、より好ましくは多くても約５％）。図１に示された実施例において、ＵＶブロック膜１０と拡散膜２０とはガラス基板１上の対向する広い面側に設けられている、しかしながら、本発明はこれには限定されない。本発明の他の実施例において、拡散膜２０は、ガラス基板１が拡散膜と光源との間になるように、ガラス基板１の広い前面（光源と反対側）に位置するのでもよい。本発明の他の実施例において、拡散膜２０とＵＶブロック膜１０は、ガラス基板１の同一の広い面又は側面（ＵＶブロック膜１０が拡散膜２０上に又は逆にして）上に位置するのでもよい。

本発明の所定の実施例において、拡散膜２０の形成は、金属酸化物を主成分とする無機顔料をフリット等の高温加工可能なガラス母材中に混合する方法に基づいているのでもよい。これらの無機顔料は、膜２０への混合の後の高温に耐えうる、ＵＶ阻止体（UV-blockers）、ＩＲ阻止体（IR-blockers）及び着色剤のうちの１つ以上をなすものである。

ここで、例えば、拡散膜２０の拡散特性及び光学特性（可視領域における透過率等）の、膜２０内の無機顔料の粒子サイズ依存性についても、記載される。膜２０内の無機顔料の粒子サイズが又膜２０の厚さに影響することも指摘しておく。以下に記載の例は、拡散膜２０内の無機顔料の粒子サイズを縮小させることによって、膜２０の拡散特性が可視領域における好適な透過率（Ｔvis）を保持しつつ改善可能であることを示す。それゆえ、ディフューザの効率もまた改善される。高い拡散特性（例えば、Ｆ（Ｑ）＞０．１００）を有するディフューザが、可視領域における高い透過率（例えば、Ｔvis＞５７％）を保持しつつ実現可能である。

本発明の所定の実施例に係るディフューザ（図１を参照。）は、何れの好適な光学応用、例えば、腕時計、投射システム、ディスプレイ（例えば、液晶ディスプレイ）のバックライト、コンピュータ画面、外科装置、光学通信システム、光センサ、ファイバ光学システム、顕微鏡の照明系、光導波路等への限定的でない応用において使用されるのでもよい。所定の実施例において、ディフューザは、ランバート型又は擬ランバート型のディフューザとして作用するのでもよい。

図２は、本発明の実施例を示す。ここにおいて、ここに記載する何れのディフューザＤが、液晶ディスプレイ等のディスプレイの照明系内に使用されるのでもよい。照明系は、集光された光又は集光されていない光をディフューザＤに向けるための１つ以上の光源５０を備える。１つ以上の光源５０からの光がディフューザＤへの入射光であるとする。１つ以上の光源５０からの光は、可視光とＵＶ光との両方に加え、おそらく赤外光をも含む。ディフューザＤ（図１〜図３及び図５のそれぞれを参照。）は、１つ以上の光源５０からの可視光を散乱し又は広げ、さらに、必要に応じて１つ以上の光源５０からのＵＶ光の相当量を阻止するのでもよい。それゆえ、ディスプレイパネル５２に向けてディフューザＤを通過する光は、自ずと拡散し、そのＵＶ光成分は低減されうる。

ローレンツ関数は、光の拡散について満足できる程度まで、拡散特性を理解するのに役立つ。図５は、明度−拡散角Ｅldimプロットから得られる対称な曲線の例を示す図である。入射面における特徴的なピークの形状は、ローレンツ関数と称される数学的な関数に類似している。そして、少なくとも本発明の所定の実施例に係る拡散膜に対しては、入射面において対称な分布関数又は実質的に対称な曲線が、ローレンツ関数として引用されるのでもよい。ローレンツ関数は、中央のピークと実質的に対称な長い裾（tails）とによって特徴付けられる。何故ならば、実質的に対称な曲線を与えるＥldim曲線は、以下の２つのパラメータ（図５を参照。）によって定義可能なローレンツ関数Ｆ（Ｑ）の代表である。
位置変数：Δθ＝θmax - θmin
スケールパラメータ（Ｗ）：半値幅（ＨＷＨＭ）
とするとき、これらの２つのパラメータは更に式（１）によってローレンツ関数に寄与することを指摘しておく。
F(Q)=1/[4({θmax - θmin}/W)² +1]
（１）

本発明の所定の実施例によれば、拡散膜２０内の粒子は、ディフューザが以下の値を有する拡散特性Ｆ（Ｑ）を実現可能となるように膜の厚さに応じてサイズの設計及び／又は作成が行われる（式（１）を参照。ここで、Ｆ（Ｑ）は分子が「１」で分母に２つのパラメータを有する式に等しい。）。即ち、拡散特性Ｆ（Ｑ）が少なくとも０．１００、より好ましくは少なくとも０．１０２、更に好ましくは少なくとも０．１１０、所定の場合は少なくとも０．１２５、所定の実施例では少なくとも０．２００、そしてしばしば少なくとも０．２５０をとるように行われる。拡散特性Ｆ（Ｑ）の非常に高いこれらの値は、ディフューザの良好な拡散特性を示すものである。

所定の場合において、拡散特性Ｆ（Ｑ）の高い値と可視光の高い透過率（Ｔvis）との両方を実現可能なディフューザを提供することが望ましくもある。本発明の所定の実施例において、拡散膜２０内の粒子は、ディフューザが少なくとも５７％、より好ましくは少なくとも５８％、更に好ましくは少なくとも６０％、しばしば少なくとも６１％の、可視光の透過率（Ｔvis）を実現可能となるように、膜の厚さに応じてサイズの設計及び／又は作成が行われる。

所定の実施例において、拡散膜２０は光を拡散するための無機顔料を内部に有し、この無機顔料は可視光の高い透過率と良好な拡散特性とを共に実現するディフューザを可能とするようにサイズが決められている。所定の実施例において、拡散膜２０は内部に無機顔料を含有するフリットからなる又は含有するのでもよい。驚くことに、膜２０内の顔料の粒子サイズを減少させることがディフューザの拡散特性と透過特性との両方を改善することが、発見された。所定の実施例において、ディフューザ内の無機顔料粒子は、粒子の平均サイズ（直径）が０．５μｍを超えず、より好ましくは０．４μｍを超えず、そしてしばしば０．０８μｍを超えないように指定されている。以下の例は、フリット内の顔料粒子の小さい粒子サイズが拡散膜に応じたものであることが、ディフューザの拡散特性と光の透過特性とを改善することになること、を示している。

本発明の所定の実施例において、拡散膜２０の顔料濃度は、重量比で約０．２５〜２０％であり、より好ましくは約０．２５〜１０％であり、さらに好ましくは約１〜１０％であり、しばしば約１〜６％である。限定的ではない例として、拡散膜２０の１種類以上の無機顔料は、アルミナ、酸化亜鉛、二酸化セリウム、二酸化チタン、二酸化珪素等のうちの１種類以上からなり又は含有し、ディフューザ用の散乱中心として使用されるのでもよい。これらの顔料は、本発明の所定の実施例において、膜２０を形成するための、フリット又はフリットが主成分の母材内に混入されるのでもよい。

本発明の所定の実施例において、拡散膜２０は、約０．５〜１０μｍの厚さ、より好ましくは約１〜７μｍの厚さ、最も好ましくは１〜４μｍの厚さを有する。

図１に示す実施例（又は、本発明の他の実施例）においては、必要に応じて、異なる種類のＵＶブロック／拡散膜１０が使用されるのでもよい。可視光の拡散とＵＶブロックとの両方に機能するように他の実施例と組み合わせて使用されうる、例示的なＵＶブロック膜１０の、次の各種の例について考えよう。第１に、Ｄ−５０が化学的に混入されたシリカ母材中のチタニア粒子の膜又はチタニア粒子を含有する膜が、膜１０として使用されるのでもよい。第２に、酸化亜鉛が混入した、Ｄ−５０母材又はポリウレタンシル（polyurethanesil）母材からなる又は含有する膜が、膜１０として使用されるのでもよい。第３に、そのような粒子を内部に含有せずその表面のラフネスを高める機械的な微細プリントが施されたものが使用されるのでもよい。ここにおいて、光の拡散又はボカシ機能は、そのような高いラフネスによって達成されるのでもよい。第４に、シリカとアルミナを含有する、「ｇｌｙｍｏ」母材又はＤ−５０母材からなる又は含有する膜が、膜１０として使用されるのでもよい。所定の実施例において、ここで記載した何れの実施例のＵＶ膜１０に１種類以上の蛍光物質が添加（混合）されるのでもよい。これらは、ＵＶ光を吸収して可視光を再放出する物から選択され、もって照明系の効率を高めるのでもよい。

以下、上記の例示的なＵＶブロック膜１０に加え、本発明の他の実施例に係るＵＶブロック膜の候補について記載する。以下に記載の何れのＵＶブロック膜が、本発明の他の何れの実施例におけるＵＶブロック膜１０に使用されるのでもよい。

限定的でない例示の目的において、ＵＶブロック膜１０は、市販の何れの好適に入手可能なＵＶブロック膜、例えば、ミシガン州、オーバーン ヒルズ所在のガーディアン インダストリ，コープ．（Guardian Industries, Corp.）社製のＵＶブロック膜、シカゴ、１１１所在のトリュ−ビュー，インク．（Tru-Vue, Inc.）社製のシリカが主成分のＵＶブロック膜等であってもよい。ＵＶブロック膜１０は、少なくとも１層を有し、少なくとも幾分かのＵＶ光をブロックする。限定的でない例として、特許文献１又は特許文献２に記載又は図示された何れの膜（引用によって何れもここに取り込まれた。）が、本発明の所定の実施例においてＵＶブロック膜１０として使用されるのでもよい。

本発明の所定の実施例において、ＵＶブロック膜１０は、これに到達して通過していくＵＶ光（３００〜３８０ｎｍ）のうち少なくとも約５０％、より好ましくは少なくとも約７０％を阻止し、更に好ましくはこれに到達して透過していくＵＶ光のうちの少なくとも約８０％を阻止し、そして、最も好ましくはこれに到達して透過していくＵＶ光のうちの少なくとも約９０％（又は、少なくとも約９５％）程度を阻止する。換言すれば、ＵＶブロック膜１０は、ＵＶ光（即ち、波長３００〜３８０ｎｍの電磁波）のうち少なくとも約５０％、より好ましくはＵＶ光のうちの少なくとも約７０％、更に好ましくは少なくとも約８０％、更に好ましくはＵＶ光のうちの約９０％、そして、最も好ましくはＵＶ光のうちの約９５％を阻止する（例えば、図７〜図１２を参照。）。ＵＶブロック膜１０は、（波長３００〜３８０ｎｍの）ＵＶ光を、限定的でない例として、そのようなＵＶ光の反射、そのようなＵＶ光の吸収、及び／又はそのようなＵＶ光の他の輻射（例えば、赤外光）への変換等によって阻止するのでもよい。膜１０は上記の膜にのみ限定されないことを指摘しておく、何故ならば何れの好適なＵＶブロック膜が本発明の他の実施例において膜１０として使用されてもよいからである。本発明の他の実施例に係るＵＶブロック膜１０は、好適な如何なる方法（例えば、スパッタ成膜法、蒸発法、真空吹き付け法、ローラコーティング法、それらの組み合わせ等）で形成されるのでもよい。

本発明の所定の実施例において、ＵＶブロック膜１０は、赤外線（ＩＲ光）と紫外線（ＵＶ光）との両方を阻止する特性を有するコロイド状の導電性酸化物の分散体からなる又は含有するのでもよい。本発明の所定の実施例において、ＵＶブロック膜１０として、実質的に透明な化合物であってシリカ母材、亜鉛アンチモン化合物及びＵＶブロック物質を含有するものが作製され、もって（例えばゾル法による成膜を介した）形成後に膜に相当量のＩＲ光とＵＶ光との両方の阻止を可能とする。本発明の所定の実施例において、ＵＶ光とＩＲ光のブロック膜は、それぞれナノ粒子状のセリウム酸化物及び亜鉛アンチモン化合物と、シリコン酸化物（例えば、SiO2）と、を含有する。驚くことに、そのような膜は、ＵＶ光とＩＲ光のブロックに効果的であり、また、所定の実施例において、１時間若しくは２時間の実質的な加熱（例えば、約４００度又は４５０度への）後に、応答スペクトルが実質的に保持されるような耐熱性を有することが分かった。所定の実施例において、膜内の粒子は、波長２３００ｎｍで１０％以下の透過率を有する。本発明の所定の実施例において、ゾル法で形成された膜は、約１５〜５０％（より好ましくは約２０〜４５％、そして最も好ましくは約３０〜４０％）のセリウム酸化物、約３０〜７０％（より好ましくは約３５〜６５％、そして最も好ましくは約４０〜５５％）の亜鉛アンチモン化合物、及び、約５〜３５％（より好ましくは約１０〜３０％、そして最も好ましくは約１２〜２５％）の酸化珪素を含有する。ゾル法で形成された膜内のそのような材料のこれらの分量が、ＵＶ光とＩＲ光との両方の阻止に有効な膜であってかつ耐熱性をも有するものを提供することが、分かった。コロイド状のアンチモン酸化物がアンチモン酸化物のゾルである場合、所定の実施例による膜を含む、導電性の無水亜鉛アンチモン化合物の作製方法は、まずアンチモン酸化物のゾルと亜鉛化合物とを混合し、次にその混合物を乾燥し、その後に３００〜６８０℃で焼成することによって提供可能である。所定の実施例において使用可能な亜鉛化合物は、水酸化亜鉛、酸化亜鉛、亜鉛の無機酸塩、及び亜鉛の有機塩からなるグループのうちから選択された少なくとも１種類の亜鉛化合物である。亜鉛の無機酸塩には、炭酸亜鉛、ベーシック炭酸亜鉛（ZnCO3・2Zn(OH)2・H2O）、窒化亜鉛、塩化亜鉛、硫化亜鉛等が含まれる。有機酸塩には、蟻酸亜鉛、酢酸亜鉛、シュウ酸亜鉛等が含まれる。これらの亜鉛化合物は、工業製品として市販されているのものあってもよい。水酸化亜鉛と酸化亜鉛が使用されるとき、これらは平均粒子径が１００ｎｍ以下のものであることが好ましい。特に、焼成において蒸発する酸を含む塩、例えば炭酸塩、有機酸塩等が、好ましい。これらは、単独で又はそれらの２つ以上の混合で使用されるのでもよい。使用可能なコロイド状のアンチモン酸化物は、平均粒子径が１００ｎｍ以下を有するアンチモン酸化物であり、５酸化２アンチモンのゾル、３炭酸６アンチモンのゾル、４水酸化２アンチモンのゾル、コロイド状の３酸化２アンチモン等を含む。５酸化２アンチモンのゾルは、既知の方法、例えば３酸化２アンチモンが酸化される方法、アルカリアンチモン化合物（MSbOx、Mはアリカリ金属。）がイオン交換樹脂でアルカリ金属が除去される方法、ナトリウムアンチモン化合物が酸で処理される方法等によって作成されるのでもよい。３炭酸６アンチモンのゾルが、３酸化２アンチモンが酸化される方法で形成され、そして、４水酸化２アンチモンのゾルが、３酸化２アンチモンが酸化される方法によって形成されるのでもよい。コロイド状の３酸化２アンチモンは、所定の実施例において気相法によって作成されるのでもよい。

本発明の更なる実施例において、ＵＶ膜１０は、特許文献３において言及された何れかの膜であっても又は含むのでもよく、この特許文献３の開示はもって引用によりここに取り込まれる。例えば、ＵＶブロック膜は、以下に示すＵＶ光を吸収する化合物を有するのでもよい。即ち、この化合物は、交互に繰り返される、一般式「(CH₂OCHCH₂)-R_z-[(R_a(OR)_b-Si-0-Si-R_a(OR)_b)]_c-R_z-(CH₂OCHCH₂)」で表される化合物から誘導される第１のモノマー（１）と、第１のモノマーのエポキシグループと反応可能な少なくとも２つの芳香族水酸化物を有しＵＶ光を吸収する芳香族化合物から誘導される第２のモノマー（２）と、を含む。ここにおいて、(CH₂OCHCH₂)はエポキシグループであり、Rzはシロキサンのシリコン原子とエポキシグループとに結合する有機物グループであり、Rａはシリコン原子に結合し１〜６個の炭素原子を有する有機物グループであり、(OR)bはアルコキシのグループである。なお、Rは１〜６個の炭素原子を有する有機物のラジカルであり、ａとｂとは少なくとも１以上かつそれらの和が３に等しい数である、ｃは繰り返されるSi-O-Siユニットの数であり少なくとも１である。所定の実施例において、第２のモノマーは、２価、３価、又は４価のヒドロキシベンゾフェノンであってもよい。所定の実施例において、第２のモノマーは、２、２’ジヒドロキシベンゾフェノン、又は２、２’−４、４’テトラヒドロキシベンゾフェノンであってもよい。

本発明の更なる他の実施例において、ＵＶブロック膜１０は、特許文献４に記載された何れの種類の膜であってもよく、この特許文献４の開示はもって引用によりここに取り込まれる。例えば、ＵＶ光を吸収する化合物とエポキシ系アルコシランとの架橋反応を比較的低温で可能とするＵＶブロック膜が提供可能となるのでもよい。より詳細には、透明基板上のＵＶ吸収膜は、ヒドロキシベンゾフェノン、エポキシアルコキシラン及び有機触媒を基本とする混合物を、以下のようにして予備重合する（prepolymerize）ことによって作成される。即ち、約４０℃〜約７０℃の間の昇温下で、エポキシアルコキシランの分解物の約３０％〜約７０％が開裂したオリゴマーを形成して約２〜約２０００の重合度、より好ましくは約２〜約２００の重合度のポリマーを形成する程度の時間に亘って、予備重合が行われる。そのよう予備重合された混合物は、次に、透明基板上に塗布（coat）されるのでもよい。最も好ましくは、予備重合された混合物が基板上に塗布される前にアルコール−酸系の溶液内で加水分解される。例えば、ＵＶ光を吸収する化合物として、テトラヒドロキシベンゾフェノンが使用可能である。例示的なエポキシアルコキシシランとして、３−グリシドキシ−トリメトキシシラン（以下、しばしば単に「ｇｌｙｍｏ」という。）がある。予備重合はトリエチルアミン（ＴＥＡ）等の３元のアミンが有機触媒として存在する中で効果的に行われるのでもよく、この触媒は従来常用されていると認められるアミンの触媒の多くの候補のうちのほんの１つである。さらに、基本的なアルコキシドであるROMが使用されるのでもよい。ここで、Mはアルカリ金属又はアルカリ土類金属であり、ROはｇｌｙｍｏエポキシ環又はRSi(OR)₃のグループと反応し好適に溶解する各有機物である。同様に、ｇｌｙｍｏのエポキシグループを開裂してオリゴマー化又は重合するための触媒として、R₄NOH及びR₄POH等の薬品が使用可能である。

本発明の他の実施例において、ＵＶブロック膜１０がシラノール、コロイド状シリカ、紫外線を吸収する材料、及び必要に応じて顔料を含む混合物を含有する樹脂成分からなる又は含有するのでもよい。シラノールに、化学式「R_wSi(OH)_x」又は「R_ySi(OR')_z」で表されるグループのうちの何れかが含まれるのでもよい。ここで、ｗとｘの和又はｙとｚの和は４であり、RとR’とは、可能であれば架橋サイトのない有機ラジカルであり、シラノールは化学式「R"Si(OR'")₃」で表されるグループから選ばれる。ここで、R”は水素原子又は有機ラジカルであり、R’’’は架橋サイトを有する有機ラジカルである。ＵＶ吸収物質は、例えば、ベンゾフェノン、ベンゾトリアゾール、及び／又はベンゾチアゾールであってもよい。ＵＶ膜用の樹脂成分の形成工程は、攪拌下でシラノールとＵＶ吸収物質とを何時間にも亘って反応させる工程を含むのでもよい。このようなＵＶ膜についての更なる例示的な詳細については、特許文献３において見出させるであろう、この特許文献３の開示はもって引用によりここに取り込まれる。

本発明の所定の実施例において、ディフューザＤ（又はＵＶブロック膜１０）が、Ｔuv（ＵＶ光の透過率、即ち波長３００〜３８０ｎｍの）として、約５０％を超えない、より好ましくは約３０％を超えない、更に好ましくは約２０％を超えない、更に好ましくは約１０％を超えない、更に好ましくは約５％を超えない、そして最も好ましくは約１％を超えない値を有することが、理解される。本発明の所定の実施例において、ディフューザＤは、約５０％を超えない、より好ましくは約４５％を超えないＩＲ光の透過率を有する。
[例１〜例１０]

例１〜例１０は、例示の目的のみのものであり限定的ではない。例１〜例１０のそれぞれにおいて、拡散膜２０は直接ガラス基板１上に形成された（ここで、「上」という言葉は、直上のみに限定されず、その間に他の物を挟んでの間接的な上をも含むことを指摘しておく。）。図３は各例における拡散膜２０に使用される材料を図示し、一方、図４は各例についての散乱特性と光の透過特性を示す。

例１〜例３では、ガラス基板１上への拡散膜２０として、アルミナ（Al₂O₃）からなる無機の光拡散顔料をフリット内に含有する材料が使用された。これらの例で使用されたフリットは、オハイオ州所在のフェロ コーポレーション社（Ferro Corporation）から取得した「フェロ フリット ２０−８０９９（Ferro flit 20-8099。これは低融点ガラスフリットである。）」であった。各例１〜３において、拡散膜２０は重量組成５％のアルミナ顔料と他の９５％のフリットとからなる。メッシュサイズ１４０のものが使用された。図３から例１から例３に移るにつれてアルミナ顔料の粒子サイズが大幅に縮小され、例３における０．３５〜０．４９μｍの粒子サイズが最小であることが分かるであろう。驚くことに、例３における最小の粒子サイズにおいて、拡散特性Ｆ（Ｑ）と可視光の透過率(Ｔvis)との最良の組み合わせが達成されることが分かった（図３及び図４参照。）。例３で採用された最小の粒子サイズは、例１及び例２に比較して大幅に改善された拡散特性Ｆ（Ｑ）を達成し、可視光の透過率（Ｔvis）もアルミナが顔料であることを考慮すると満足のいくものでもあった。それゆえ、粒子サイズの縮小が予期せぬ改善結果となることが分かる。図６が例１〜例３について得られた明度−拡散角プロットを表し、図６の（ａ）が例１を表し、図６の（ｂ）が例２を表し、そして図６の（ｃ）が例３を表すことを指摘しておく。上記の式（１）から、高くてより望ましく拡散特性Ｆ（Ｑ）を実現するためには、大きな値の「Ｗ」が望まれることが分かるであろう。図６は、例３におけるものが例１及び例２におけるものよりも大きな「Ｗ」値を有し、それゆえ高くて改善された拡散特性Ｆ（Ｑ）を有することを図示している。

例９及び例１０では、ガラス基板１上の拡散膜２０として、酸化亜鉛からなる無機の光拡散顔料を含有するフリットが使用された。これらの例において使用されたフリットは、オハイオ州所在のフェロ コーポレーション社から得られたものであった。図３から、例９から例１０に替わると酸化亜鉛からなる顔料の粒子サイズが大幅に縮小され、例１０における平均粒子サイズ０．０６μｍが最小であることが分かるであろう。驚くことに、例１０におけるこの最小粒子サイズにおいて、拡散特性Ｆ（Ｑ）と可視光の透過率（Ｔvis）との最良の組み合わせとなることが分かった（図３及び図４を参照。）。例１０において採用された小さな粒子サイズは、例９におけるものと比較して、大幅に拡散特性Ｆ（Ｑ）の改善を達成し、可視光の透過率もまた満足できるものであることが分かった。図９が例９及び例１０から得られる明度−拡散角プロットを表し、図９の（ａ）が例９を表し、図９の（ｂ）が例１０を表すことを指摘しておく。上記の式（１）から、高くてより望ましく拡散特性Ｆ（Ｑ）を実現するためには、大きな値の「Ｗ」が望まれることが分かるであろう。図９は、例１０におけるものが例９におけるものよりも大きな「Ｗ」値を有し、それゆえ高くて改善された拡散特性Ｆ（Ｑ）を有することを図示している。

例７においては、顔料の粒子としてチタニア粒子が採用され、他の例におけるものより好適な拡散特性Ｆ（Ｑ）が達成された。これはフェロ社からのミディアム１５９７を２．３％混合したフリットを使用した結果であろう。例７の高い顔料濃度（１２．８％、例６及び例８と比較されたし。）から、高い顔料濃度が拡散特性Ｆ（Ｑ）の改善に好ましそうであることが分かる。

本発明は、現在、最も現実的で好ましいと考えられる実施例との関連において記載されてきたが、本発明は開示された実施例に限定されるものではなくむしろ反対に、付随の特許請求の範囲に記載の発明の概念及び範囲内に含まれる種々の改良と同様の構成とを含むことが意図されていると、理解されるべきである。

本発明の実施例に係るディフューザの断面図である。 ディスプレイへの適用例においてここに使用された何れかのディフューザの模式的な断面図である。 本発明の異なる実施例に係る例１〜例１０についての特徴を図示する表である。 例１〜例１０のディフューザの光学特性を図示する表である。 明度−拡散角Ｅldimプロットから得られる対称なプロットであり、理解のためのものである。 例１〜例３についての３つの明度−拡散角プロットを図示する。 例４及び例５についての２つの明度−拡散角プロットを図示する。 例６〜例８についての３つの明度−拡散角プロットを図示する。 例９及び例１０についての２つの明度−拡散角プロットを図示する。

符号の説明

１ ガラス基板
１０ ＵＶブロック膜
２０ 光拡散膜
５０ 光源
５２ ディスプレイパネル
Ｄ ディフューザ

Claims (20)

1. 少なくとも可視光と紫外（ＵＶ）光を含む光を放射する光源と、前記光源からの光を受光するように配置され前記光源から受光した可視光を拡散するディフューザとを備え、
   前記ディフューザが光拡散膜を支持するガラス基板を有し、前記光拡散膜が無機顔料粒子を含有するフリットを有し、
   前記ディフューザが０．１００を超える拡散特性Ｆ（Ｑ）と少なくとも５７％の可視光の透過率とを有し、
   前記拡散特性Ｆ（Ｑ）は、F(Q) = 1 / [4({θmax - θmin}/W)² +1] によって定義され、Ｗは明度−拡散角プロットにおけるピークの半値幅（ＨＷＨＭ）であり、θmaxは明度−拡散角プロットにおける最大値をとる角度であり、θminは明度−拡散角プロットにおけるテール（tails）のうちの少なくとも１つの最小値をとる角度である、ことを特徴とする光学ディフューザ。
2. 前記ディフューザが、０．１０２を超える拡散特性Ｆ（Ｑ）を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の光学ディフューザ。
3. 前記ディフューザが、０．１１０を超える拡散特性Ｆ（Ｑ）を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の光学ディフューザ。
4. 前記ディフューザが、０．１２５を超える拡散特性Ｆ（Ｑ）を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の光学ディフューザ。
5. 前記ディフューザが、０．２００を超える拡散特性Ｆ（Ｑ）を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の光学ディフューザ。
6. 前記ディフューザが、少なくとも約５８％の可視光の透過率を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の光学ディフューザ。
7. 前記ディフューザが、少なくとも約６０％の可視光の透過率を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の光学ディフューザ。
8. 前記拡散膜が、重量比で約０．２５〜２０％の無機顔料粒子を含有する、ことを特徴とする請求項１に記載の光学ディフューザ。
9. 前記無機顔料粒子が、二酸化セリウム、二酸化チタン、酸化亜鉛及び二酸化珪素のうちのいずれか１つ以上を含有する、ことを特徴とする請求項１に記載の光学ディフューザ。
10. 前記拡散膜が、重量比で少なくとも約８０％のフリットを有し、より好ましくは少なくとも約９０％のフリットを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の光学ディフューザ。
11. 前記ディフューザが、約５％、より好ましくは約２％を超えないＴuv（ＵＶ透過率）を有するＵＶブロック膜を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の光学ディフューザ。
12. 前記拡散膜が、前記ガラス基板と直接接触していない、ことを特徴とする請求項１に記載の光学ディフューザ。
13. 光を放射する光源と、前記光源からの光を受光するように配置され前記光源から受光した可視光を拡散するディフューザとを備え、
    前記ディフューザが、光拡散膜を支持するガラス基板を有し、
    前記光拡散膜が、無機顔料粒子を含有するガラスフリットを有する、ことを特徴とする光学ディフューザ。
14. 前記ディフューザが、０．１０２を超える拡散特性Ｆ（Ｑ）を有する、ことを特徴とする請求項１３に記載の光学ディフューザ。
15. 前記ディフューザが、０．１２５を超える拡散特性Ｆ（Ｑ）を有する、ことを特徴とする請求項１３に記載の光学ディフューザ。
16. 前記ディフューザが、少なくとも約５８％の可視光の透過率を有する、ことを特徴とする請求項１３に記載の光学ディフューザ。
17. 前記拡散膜が、重量比で約０．２５〜２０％の無機顔料粒子を含有する、ことを特徴とする請求項１３に記載の光学ディフューザ。
18. 前記無機顔料粒子が、二酸化セリウム、二酸化チタン、酸化亜鉛及び二酸化珪素のうちのいずれか１つ以上を含有する、ことを特徴とする請求項１３に記載の光学ディフューザ。
19. 前記拡散膜が、重量比で少なくとも約８０％のフリットを有し、より好ましくは少なくとも約９０％のフリットを有する、ことを特徴とする請求項１３に記載の光学ディフューザ。
20. 前記拡散膜が、ガラス基板と直接接触していない、ことを特徴とする請求項１３に記載の光学ディフューザ。

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