TW200407630A - Diffusing substrate - Google Patents

Description

200407630 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明有關一種供製造均勻光源之擴散性基質。 【先前技術】 茲參考製造由均勻背光式系統所發出之光的擴散性基 質，特別說明本發明。 由光源或背光光所組成之背光式系統係用以例如作爲 液晶螢幕（亦稱爲LCD螢幕）之背光光源。結果，由該背光 系統發出之光不夠均勻，而且整體而言對比很強。因此， 需要與該背光系統結合之擴散工具，使該光均勻。 在液晶螢幕當中，可以區分爲結合一種稱爲「直接 光」之結構的螢幕，其光源係位於一個機罩內，而該擴散 工具置於該光源前面，以及結合一種稱爲「邊緣光」之結 構的螢幕，其中該光源係位於該機罩側邊，藉由導波器將 光輸送到前面之擴散工具。本發明更特別有關具有直接光 結構之LCD螢幕。 需要使光均勻來自建築散射型燈時，亦可使用本發 明，此等燈係用於例如天花板、地板或牆壁。其亦可爲都 市用途之散射型燈，諸如供廣告面板用之燈，或者是可以 構成展示窗之棚架或底部之其他燈。 由均度觀點衍生之一種令人滿意解決方法包括以一塑 料片覆蓋該背光系統前面，該塑料片係諸如聚碳酸酯或鬆 塡有無機塡料之丙烯酸聚合物，該塑料片的厚度係例如2 (2) (2)200407630 m m。不過，由於此種材料具有熱敏性，因此該塑料會不 當老化以及所產生的熱通常會造成該塑料擴散工具結構性 變形，其會表現在例如該LCD螢幕上之投射影像發生亮 度不均勻。 因此，使用法國專利申請案第2 8 0 9 4 96號公告所述 之擴散層作爲擴散工具爲佳。將由黏合劑中結塊粒子所組 成之該種擴散層放置於例如由玻璃所製得之基質上。 不過，本發明人已發現使用此種擴散工具在與玻璃基 質之界面處，會因該背光系統而產生許多光之反射。此 外，雖然該背光系統具有反射器以反射可能無法透射而被 該玻璃基質反射之光，但是被該反射器送回該玻璃基質之 光僅有部分透射，一部分光再次被該反射器反射而且--再 送回該玻璃基質等等問題。因此，操作該背光系統時，並 非所有的光均立即透射，而是通過該擴散性基質之前向前 或向後輸送數次，造成某些光損失。本發明人選擇將此種 現象稱爲「再循環」現象。 說明此種迄今從未消除的再循環現象之後，本發明人 已確認必須硏究該光透射通過該擴散性基質之品質，以獲 得由該基質發出之適當亮度之照明。 此外，本發明人已顯示玻璃基質過厚會產生過度吸 收，因此造成亮度不足，其導致例如LCD螢幕上之影像 亮度降低。 因此，本發明目的係提出一種擴散性基質，其包括一 覆蓋有一層擴散層之玻璃基質，以及以此種基質產生之照 (3) 200407630 明的売度可能最佳化。 【發明內容】 根據本發明，爲了使以該擴散性基質（其包括一玻璃 基質’以及一層放置於該玻璃基質上之擴散層）所產生之 照明的亮度最佳化，該擴散性基質特徵係，在3 8 0至7 8 0 n m波長範圍內，而玻璃之指數爲1 · 5 2 ± 〇 . 〇 4之下，該玻 璃基質的光透射率至少等於91%，至少等於91.50%爲 佳。 本發明人已經可以證實視該基質透光品質而定之照明 係視線性吸收係數與該玻璃基質厚度等參數而定，該線性 吸收係數係由該基質之玻璃組成限制。 因此，根據特性之一，該玻璃基質之鐵總含量係： [Fe2〇3]t ___7110 _ (1·52 χη 〇·〇15) + e + 0_37) X 氣體還原値 其中，[F e2 Ο3 ] t係以p p m表示，而且相當於該組成中之鐵 總量，e係該玻璃厚度，以mm計，而氧化還原定義係 [FeO]/[Fe2)3]t，該氧化還原値介於〇與0.9。 根據另一特性，若透光率至少等於91.5%，必須進一 步限制該鐵含量。則該含量係： [Fe2〇3]t < __2110 (1.52 X eT〇-〇l5) + (17.24 e + 0.37) x氧化還原値 (4) (4)200407630 其中，[Fe203]t係以ppm表示，而且相當於該組成中之鐵 總量’ e係該玻璃厚度，以mm計，而氧化還原値定義係 [FeO]/[Fe2)3]t，該氧化還原値介於〇與〇.9。 此外，根據第一實例，該玻璃基質在厚度e至多4.0 mm下’最小透光率爲 91 .5%，鐵總含量爲200 ppm，氧 化還原値小於0.0 5。 根據第二實例，該玻璃基質在厚度e至多4.0 mm 下，最小透光率爲91.5%，鐵總含量爲160 ppm，氧化還 原値爲0 · 3 1。在相同鐵含量與氧化還原値下，該厚度e至 多爲1 · 5 mm，以確保最小透光率性質爲9 i 5 %。 同樣地’根據第三實例，該玻璃基質在厚度e至多爲 1.2 mm下’最小透光率爲91%，鐵總含量爲8〇〇 ρριΏ，氧 化還原値爲0.33。 根據另一實例，該玻璃基質在厚度e至多爲^ . 2 mm 下’最小运先率爲9 1 °/〇，鐵總含量爲；1 〇 5 0 p p m，氧化還 原値爲Ο . 2 3。 根據一特性’本發明玻璃基質之玻璃組成包括下列成 份中至少一者： (5)200407630 重量％ Si02 65-75 Al2〇3 0-5 CaO 5-15 MgO 0-10 Na2〇 5-20 K2〇 0-10 BaO 0-5 ZnO 0-5

根據另一特性，本發明基質之擴散層係由黏合劑中結 塊粒子所組成，該粒子之平均粒徑介於0 ·3與2微米’該 黏合劑之比例介於1 〇與4 0體積％之間，而該粒子形成之 結塊物的尺寸介於0.5與5微米。該粒子係半透明粒子， 而且以無機粒子爲佳，諸如氧化物、氮化物與碳化物。該 粒子最好選自矽、鋁、鐺、鈦與鈽之氧化物，或是此等氧 化物中至少二者之混合物。更進一步細節可以參考已公開 之申請案FR 2 809 496。 最後，根據本發明，該擴散性基質特別用於收設在 LCD螢幕或是散射型燈中之背光系統。 【實施方式】 爲求簡明起見’各元件並非依比例繪製。 -9- (6) (6)200407630 圖1說明一背光系統1，其係用於例如尺寸爲1 7"之 L C D螢幕。系統1包括一個機罩1 〇，其容納一個照明或 光源1 1與一玻璃擴散性基質2 0，其係與該機罩]〇接 合。 該機罩1 0的厚度約1 0 ill m，具有下面部分1 2，其中 收設有光源Π，其對面則爲上面部分1 3，其呈開放式， 而且由光源1 1發出的光係由該處傳播。下面部分1 2具有 底14，有反射用之反射器15靠在底14上，另一方面， 未透射過該擴散性基質的部分光被該玻璃基質反射，並被 該擴散層backscatter。所顯示之箭頭槪要說明光源！丨所 發出之光與在機罩中再循環的路徑。 光源1 1係例如放電燈或燈管，通常稱爲CCFL—— 「冷陰極螢光燈」、HCLF——「熱陰極螢光燈」，或 DBDFL--「介電阻擋放電螢光燈」，或是LED--「發 光二極體」型之其他燈。 該擴散性基質2 0係裝置在上面部分1 3，並由機械性 固定工具（未圖示）快速固定，諸如結合該機罩與該基質之 夾子’或是以相互咬合工具（未圖示）固定位置，諸如裝設 在該基質表面周圍之溝紋，其與該機罩上之周圍凸羅紋接 合。 該擴散性基質20包括一玻璃基質2 1與一擴散層 22，其厚度介於】與2〇 μηι間，置於該玻璃基質一面上， 面向或背對該上面部分1 3。至於該層組成與其在玻璃基 質上之沈積作用，可參考已公開之法國專利申請案第2 524 -10- (7) (7)200407630 809 496 ° 用以支撐該層之基質2 1係由在可見光波長範圍內呈 透明或半透明之玻璃所製。根據本發明，其特徵係其吸光 率低，而且在3 8 0至7 8 0 nm波長範圍內之透光率Tl至少 爲91%。該透光率係根據EN410標準，在照明體D65下計 算。 以下表格所示者係玻璃基質2 1之範例，該表顯示各 種玻璃基質之玻璃組成、其含量係以重量％計，鐵總含 量、亞鐵之含量、氧化還原値以及在照明體D65下之透光 率TL。 透光率TL係在給定之玻璃基質厚度6下計算。實例 1 a、1 b、2與3係符合透光率性質至少9 1 %之玻璃基質， 而實例4則未符合。此等實例係由市售玻璃所製得之基 質，此等玻璃係以下列商品名銷售： 實例 la: Schott 之 B270，其中 e = 0.9nim; 實例 1 b : S c h 〇 11 之 B 2 7 0，其中 e = 2 · 0 m m (實例 1 a 與1 b中，僅有厚度不同，玻璃組成係相同）； 實例 2 : Pi]kington 之 OPTI WHITE，其中 e = 1 .8 mm; 貫例 3 : S a i n t - G o b a i n G 1 a s s 的 C S 7 7，其中 e = 1 .] mm ； 貫例 4: Saint-Gobain Glass 的 PLANILUX，其中 e = 2 · 1 m m 〇 -11 - (8)200407630 實例 1 a與 實例1 b 實例2 實例3 實例4 Si02 69.84 7 1.81 69 7 1.12 A 1 2 〇 3 0.08 0.6 0.5 0.5 CaO 6.8 8.9 10 9.45 MgO 0.15 4.4 0 4.4 MnO 0 0 0 0.002 Na2〇 8.15 13.55 4.5 13.8 K2〇 8.5 0.4 5.5 0.25 BaO 1.8 0 0 0 Ti02 0.2 0.02 0 0.02 Sb2〇3 0.45 0 0 0 SrO 0 0 7 0 Zn〇 3.6 0.00 1 0 0 Zr2〇 0 0.0 1 3.5 0 F e 2 0 3，以 p p m 計 200 1 60 800 1050 F e O，以 p p m 計 <10 50 260 240 氧化還原値 <0.05 0.3 1 0.33 0.23 以％計 9 1 .5(e = 9 1 .4(e = 9 1 .0(e = 90.6(e= 0.9 mm) 1.8mm) 1.1 m m ) 2.1 mm) 91 .5 1 (e = 2.0 m m)

-12- (9) 』… (9) 』…200407630 須明白，此等組成物具有雜質，莫中某些雜質之性質 與比例彙整如下：

Ci*2〇3 < 10 ppm ; Μ η Ο < 3 0 0 ppm i V2O5 < 30 ppm ；

Ti〇2 < 1000 ppm 〇 根據EN410標準，以透射率1爲_礎，計算38〇_78〇 nm波長範圍內之透光率Tl，其中透射率τ係以習知方式 由Beer-La mbert定律定義： e-&(A)£ 其中： R係反射係數； α係線性吸收係數（α與R係視發出之光波長而定）；以 及 e係該基質厚度。 因此，透光率TL係視線性吸收係數α與基質2 1之厚 度e而定。 本發明人因而證實，該基質之玻璃組成與其厚度對於 該基質之透光率有影響。更明確地說，鐵總含量（以Fe20 3 表示）與該組成物之氧化還原値扮演與該線性吸收係數有 關之主要角色。本發明中，該氧化還原値係定義爲還原形 式之鐵含量（以FeO表示）對於鐵總含量（以Fe2 03表示）之 (10) 200407630 比率，換言之，即Fe0/Fe2 03比。 因此，可以根據所使用之玻璃組成選擇該基質厚度。 本發明人已確認參數——也就是說，形成所需要透光 率性質之玻璃厚度、鐵總含量與玻璃組成之氧化還原値 --之間的關係。以下列數學式所寫成之約束關係式—— 該組成中之鐵總含量——使得透光率大於或等於9 1 % : [Fe203]t _7110_ (1·52 X e + 0.015) + (17.24 X e + 0·37) X 氧化還原値

其中[Fe2 03 ]係以 ppm表示而且相當於該組成中之鐵總 量，e係該玻璃厚度，以 mm計，而氧化還原定義係 [FeOj/fFeOsh，該氧化還原値介於0與0.9。 另一變化中，該約束可以設在既定玻璃組成之厚度 上，使透光率TL大於或等於9 1 · 5 % : / 7ll0/[Fe2O。], -0.015 - 0.37x 氧化還原値 ϊ^2ΐ17.24Xmitmim · 就本發明較佳最小値Tl爲9 K5%而言，該組成中之鐵總 含量必須低於上述較低透光率限制9 1 %實例，因此： [Fe2〇3]t ^-—- 1 ^ (1·52 X e + 0.015)十（17.24 X e + 0.37) X 氧化還原f直 或，該厚度必須爲： -14- (11) (11)200407630 ^ 2110/[i^〇J -0·015-0·37χ 氧化還原値 " Γ52+17.¾ χ"氧化還原値^ 上述連結Fe2〇3/氧化還原値對與該基質厚度値的不等 式可以玻璃厚度爲特徵之曲線形式表示。 因此，圖2表示分別具有各種既定厚度之曲線，該鐵 總含量F e 2 Ο 3係作爲透光率T l爲9 1 %之氧化還原値的函 數。該界定厚度之基質、該玻璃組成之鐵與氧化還原値在 所選用相同厚度之基質的參考曲線上或是其下面者，則符 合該透光率性質必須至少9 1 %。 該圖式所繪製的是點EX1、EX2、EX3與EX4，在點 EX1情況中，其對應於實例la與lb之玻璃組成的Fe2〇3/ 氧化還原値對，而其他點EX2、EX3與EX4分別對應於 實例2、3與4。 必須注意的是，點EX 1位於2 · 1 mm曲線以下，甚至 在4mm曲線以下。因此，實例1 a與1 b之玻璃基霣適於 具有分別爲〇 · 9 mm與2.0 mm之厚度，而且該玻璃組成甚 至適於具有更厚之厚度，至少可以高達4 mm，使其具有 9 1 %透光率。不過，由於目前的趨勢係減少L C D螢幕之厚 度尺寸，故構成該背光系統時，增加該元件之厚度並不重 要。因此，厚度大於4 mm不會被重視。 點EX2也適用相同說明，其位於對應於實例2之1 . 8 mm厚度基質的曲線下面。實例2之組成可適於厚度不超 過4.0 m m之基質，以具有9 ] %最小透光率。 -15- (12) (12)200407630 亦必須注意的是，點EX3位於對應於實例3厚度之 1 . 1 m m曲線下方。不過，若厚度大於].2 ni m (曲線在該點 下面），實例3之玻璃組成則無法達到9 1 %最小透光率。 反之，E X 4遠高於對應於實例4之2 · 1 m m厚度曲 線，因此其不適用。不過，藉由減少該種玻璃之厚度，使 其厚度至少少於I · 2 mm (曲線高於該點），該玻璃組成則適 於獲得9 1 %之透光率性質。 圖3分別表示數種既定厚度之曲線，該鐵總含量係作 爲最小透光率Tl爲91 .5 %之氧化還原値的函數。 該圖顯示，其就91. 5 %透光率而言，其構成本發明較 佳最小値，其中僅有實例.1 a與1 b適用，其點E X1係位 於對應於1 mm厚度之曲線下面。由於點EX2、EX3與 EX4均位於相對於實例2、3、4分別厚度之曲線上方，此 等其他實例無法達到至少9 1 . 5 0%之透光率。可以注意. 到，點EX2實質上位於相對於1 .8 mm厚度曲線上方，因 此其可於實例2之玻璃組成中製造較薄基質，例如厚度爲 1 .5 mm(其相當於位於該點上方之第一曲線），因此可以達 到最小透光率9 1 . 5 °/。。 因此，使用該玻璃基質2 1作爲擴散層2 2之支撐物， 以構成擴散性基質20，其係與機罩1 0結合，以構成背光 系統1 °然後’可以習知方式測量由該機罩發出並通過該 擴散性基質之照明的亮度。下表彙整實例1 a、1 b與2至 4之亮度與透光率。所給定之亮度値係對應於與擴散性基 質以及一擴散透射率爲6 0 %之擴散性基質（玻璃基質與擴 (13) 200407630 散層）表面垂直所進行之測量結果，就該擴散透光率爲 6 〇 %而言，亦即有4 0 %的光被該擴散性基質後向散射，該 後向散射光係在該機罩中再循環。 實例la 實例1 b 實例2 實例3 實例4 丁 L，％ 9 1.58 9 1.51 9 1.4 9 1.0 90.6 亮度， c d/m 2 3 9 9 7 3 9 8 3 3 9 6 5 3 9 5 6 3 8 11

此外，該玻璃基質亦具有作爲沈積功能性多層塗層之 支撐，該多層塗層係諸如電磁絕緣塗層，其亦可構成該擴 散層22，如法國專利申請案FR 02/08 2 8 9所述，或是具有 低發射率功能、抗靜電、抗霧或抗髒污功能或者是增加亮 度功能之塗層。當該擴散性基質應用在L C D螢幕上時， 實際上會需要後者功能。 已知具有藉由緊縮該散射指數軌跡而進一步增加亮度 功能的塗層係呈例如SKC所售商品名爲CH27的光學膜形 式。 除了玻璃基質2 1之透光率之外，下表表示玻璃基質 20上沒有CH27塗層與具有CH27塗層所獲得之照明亮 度，此二亮度比率係以％表示。給定之亮度値係對應於與 擴散性基質以及一擴散透射率爲60%之擴散性基質（玻璃 基質與擴散層）表面垂直所進行之測量結果。 -17- (14) (14)200407630 TL? % 無 CH27 具有CH27 比率％ 貫例1 a 91.58 3 9 9 7 5 5 6 0 28.10 實例1 b 9 1.51 3 9 8 3 5 4 8 9 27.43 實例2 9 1.4 3 96 5 54 17 26.80 實例3 9 1.0 3 9 5 6 5 3 0 3 25.40 實例4 99.6 3 8 11 4994 23.68 當然，必須注意的是，該亮度隨著CH2而提高（最後 一項功能），但是當該透光率更高時，該亮度增加得更 多。此等結果顯示使用由吸光性最少的玻璃製得的基質 2 1之益處，以使背光系統之亮度最佳化。就此而言，以 實施例]a或1 b之基質爲佳。 【圖式簡單說明】 結合以下說明與附圖，將可明暸本發明其他優點與特 性：其中： •圖1表不一背光系統； •圖2表示提供91%透光率之_線，該鐵？£2 03總含 量係數種玻璃厚度之氧化還原値的函數； 圖3表示提供91.5 %透光率之曲線，該鐵Fe203總含 量係數種玻璃厚度之氧化還原値的函數。 主要元件對照表 背光系統系統 -18- 200407630 (15) 10 機罩 11 光源 20 基質 12 下面部分 13 上面部分 14 底 15 反射器 2 1 基質 22 擴散層 -19-

Claims (1)

1. (1) 200407630 拾、申請專利範圍 1 · 一種擴散性基質（20)，其包括一種玻璃基質（21)與 一層沈積於該玻璃基質上之擴散層（2 2 )，其特徵係在3 8 0 至7 8 0 nm波長範圍內，該玻璃基質（20)之透光率至少等 於 9 1 %。 2 ·如申請專利範圍第1項之擴散性基質，其中在 3 8 0至7 8 0 nm波長範圍內，該玻璃基質（20)之透光率至少 等於 9 1 . 5 0 %。 3 .如申請專利範圍第1項之擴散性基質，其中該玻 璃基質（20)之鐵總含量係 [Fe203]t ___7110 ______ 瓦52 X e + 0·015) + (17‘24—x e + 0.37) "還原f直 其中，[Fe2 03 ]t係以ppm表示，而且相當於該組成中之鐵 總量，e係該玻璃厚度，以mm計，而氧化還原値係定義 爲[FeO]/[Fe2)3]t，該氧化還原値介於〇與0.9。 4 .如申請專利範圍第2項之擴散性基質，其中該玻 璃基質（20)之鐵總含量係 [Fe2〇3]t 2110 _ (1.52 X e + 0·015) + (17 24 X e + 0.37) X 氧化還原ί直 其中，[Fe2 03]t係以ppm表示，而且相當於該組成中之鐵 總量，e係該玻璃厚度，以mm計，而氧化還原値係定義 爲[FeO]/[Fe2)3]i，該氧化還原値介於0與0.9。 -20- (2) 200407630 5 .如前述申請專利範圍任一項之擴散性基質，其中 該擴散層（2 2 )係由黏合劑中結塊粒子所組成，該粒子之平 均粒徑介於〇 · 3與2微米，該黏合劑之比例介於1 0與4 0 體積％之間，而該粒子形成之結塊物的尺寸介於0 · 5與5 微米。 6 ·如申請專利範圍第5項之擴散性基質，其中該粒 子係半透明粒子，而且係無機粒子爲佳，諸如氧化物、氮 化物與碳化物。 7 ·如前述申請專利範圍任一項之擴散性基質，其中 該玻璃基質（20)具有以至少下列成份爲底質之玻璃組成： 重量％ Si〇2 65-75 A ] 2 0 ^ 0-5 C a 0 5] 5 M g 〇 0-10 N a2〇 5-20 K2〇 0-10 BaO 0-5 Z n 〇 0-5

   8 ·如申請專利範圍第1或2項之擴散性基質，其中 該玻璃基質（20)之最小透光率爲91.50%，其厚度e至多爲 4.0 nim，鐵總含量爲200 ppn]，而氧化還原値小於0.05。 -21 - (3) (3)200407630 9 .如申請專利範圍第1項之擴散性基質，其中該玻 璃基質（20)之最小透光率爲91%，其厚度e至多爲4.0 m m，鐵總含量爲1 6 0 p p m，而氧化還原値爲0.3 1。 10. 如申請專利範圍第2項之擴散性基質，其中該玻 璃基質（20)之最小透光率爲91.50%，其厚度e至多爲1.5 m m，鐵總含量爲1 6 0 p p m，而氧化還原値爲0.3 1。 11. 如申請專利範圍第1項之擴散性基質，其中該玻 璃基質（20)之最小透光率爲 91%，其厚度e至多爲1.2 m m，鐵總含量爲8 0 0 p p m，而氧化還原値爲0.3 3。 12. 如申請專利範圍第1項之擴散性基質，其特徵係 該玻璃基質（20)之最小透光率爲91%，其厚度e至多爲 1 . 2 m m，鐵總含量爲1 0 5 0 p p m，而氧化還原値爲0.2 3。 1 3 . —種如申請專利範圍第1至1 2項中任一項之擴 散性基質的用途，其係用以製造背光系統。 1 4 .如申請專利範圍第1 3項之用途，其中該背光系 統係裝設在一 LCD螢幕中。 1 5 .如申請專利範圍第1 3項之用途，其中該背光系統 係裝設在一散射型燈中。 -22-