專利名稱：散射層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燈殼(boītes àlumière)的領(lǐng)域，更準(zhǔn)確涉及用于涂布在基材上使光源均勻化的散射層。
雖然本發(fā)明并不限于此項(xiàng)應(yīng)用，但是參考用來使從燈殼，特別是從平面燈具發(fā)射的光線均勻化的層更具體地?cái)⑹霰景l(fā)明。這樣的平面燈具特別是一種特別用于具有平面顯示屏的計(jì)算機(jī)以提供液晶顯示屏發(fā)光的光源或“背光”。它還可以涉及用于比如天花板、地面或墻壁的建筑平面燈具。它還可以涉及都市用平面燈具，比如用于廣告板的燈具或能夠構(gòu)成展示櫥窗的貨架或背景的燈具。
這些平面燈具還可以在其他的領(lǐng)域，比如汽車工業(yè)中找到應(yīng)用，它實(shí)際上設(shè)想用來制造汽車頂棚，其中至少一部分包括這樣的燈具，特別用來代替目前已知的為機(jī)動(dòng)車駕駛室的照明。它還能夠制造機(jī)動(dòng)車儀表盤的“背后照明”(rétro-éclairage)。
另外，術(shù)語平面燈具的意思應(yīng)該理解為由兩片原來基本是平的，但具有所述應(yīng)用所必需的輕微曲線的基材所制造的物體。
因此，這些平面燈具，比如在US-6,034,470中敘述的燈具，是由兩片基本平的基材，比如玻璃板構(gòu)成的，在其上面涂布有燈具的不同構(gòu)成層。比如，在構(gòu)成燈具后板的第一玻璃板上，在銀電極的內(nèi)表面上涂布一層介電材料，在另一面涂布上氧化鋁和磷的涂層。在另一片玻璃板的內(nèi)表面上涂布上氧化鋁和磷的涂層，氧化鋁層形成了能夠使所述燈具發(fā)射的光線均勻化的反射區(qū)。其他的材料，比如氧化鈦也可以作為反射層。
可是很明顯，如此發(fā)射的光線，特別是在液晶顯示屏用的“背光”的情況下，是不夠均勻的，還具有很大的反差。為了改善這樣的燈具的光線均勻性已經(jīng)提出過不同的解決方案。曾提出過對(duì)玻璃板的前表面進(jìn)行處理，比如用噴砂的方法進(jìn)行消光或者在玻璃表面上進(jìn)行熱壓花，還有在整個(gè)玻璃體上形成乳白的顏色，但是效果都不夠好，而且經(jīng)常十分昂貴。從均勻化的角度來看，一個(gè)滿意的解決方法在于在玻璃板的前表面覆蓋上一層塑料，比如消光的聚碳酸酯或丙烯酸聚合物。但這樣的解決辦法的缺點(diǎn)是，需要有多層塑料層，這使總厚度達(dá)到至少5mm。這樣覆蓋層的厚度添加到組成顯示屏的其他組件上，就使得明顯地增加了燈具的總厚度，這與在厚度方面減小顯示屏尺寸的趨勢(shì)是背道而馳的。厚度增加還引起燈具的照度下降。這種燈具的另一個(gè)缺點(diǎn)是，塑料覆蓋層不耐制造時(shí)受到的高溫，特別是當(dāng)進(jìn)行沉積電極和密封玻璃板的周邊時(shí)。
因此，本發(fā)明人的任務(wù)就是找到一種方法，能夠使平面燈具所發(fā)射的光線均勻化，其均勻化的程度至少要相當(dāng)于前面所提到的解決辦法，但沒有特別是在尺寸和照度損失方面的缺點(diǎn)。
一種散射層就實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的，此散射層由在粘結(jié)劑中附聚的顆粒組成，所述顆粒的平均直徑為0.3～2μm，所述粘結(jié)劑的含量為10～40vol％，形成附聚體的顆粒尺寸為0.5～20μm，優(yōu)選小于5μm，所述層的反差降低值(une atténuation de contraste)大于40％，優(yōu)選大于50％。
反差降低值是通過測(cè)量測(cè)試圖案的反差來確定的，一個(gè)透明的測(cè)試圖案由寬度8mm的黑線組成和彼此有8mm的間隔，將其放到發(fā)光的臺(tái)子上。待測(cè)的散射層的上表面放在距測(cè)試圖案3mm處，用照相機(jī)照下影象并進(jìn)行分析。反差降低值定義為c，有如下的關(guān)系c＝1-(C/C0)這里，C等于L對(duì)L平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，C0等于L0對(duì)L0平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，L0是沒有散射層時(shí)的測(cè)試圖案的影象，而L是有散射層存在時(shí)測(cè)試圖案的影象。
這樣的散射層可以用來代替上述的塑料層，對(duì)于給定燈具的給定光線均勻度，其厚度小得多。
按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，此層的光線透過率TL高于45％，優(yōu)選高于60％。光線透過率是在發(fā)光體D65照射下測(cè)定的。
按照本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施方案，該顆粒是半透明的顆粒，并優(yōu)選是無機(jī)的顆粒，比如氧化物、氮化物或碳化物。
這些顆粒將優(yōu)選自氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、氧化鈰或這些氧化物中至少兩種的混合物。
這樣的顆粒可以通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的各種方法得到，特別是通過沉淀或熱解而得到。按照本發(fā)明，這些顆粒的顆粒分布是至少有50％的顆粒與平均直徑相差少于50％。
按照本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施方案，如果此層是在燈具組裝的過程中制造的，特別是在燈具密封以前制造的話，粘結(jié)劑的溫度性能要足夠耐受燈具的操作溫度和/或密封溫度。在此方面，當(dāng)散射層應(yīng)該耐受超過大約300℃的高溫時(shí)，無機(jī)粘結(jié)劑是特別有利的。
當(dāng)此層位于外部時(shí)，選擇此粘結(jié)劑要足夠耐磨是有利的，使其能夠經(jīng)受燈具的各種操作，比如特別當(dāng)安裝平面顯示屏?xí)r的操作，而沒有損壞。
根據(jù)需要，比如當(dāng)希望得到耐高溫的層時(shí)，粘結(jié)劑可以選自無機(jī)粘結(jié)劑；或者特別為了簡(jiǎn)化所述層的制造，比如在冷態(tài)可簡(jiǎn)單地進(jìn)行交聯(lián)時(shí)，可選自有機(jī)粘結(jié)劑。選用其耐溫很高的無機(jī)粘結(jié)劑將特別可制造大尺寸的平面燈具而沒有任何由比如經(jīng)受明顯加熱的熒光管而引起層降解的危險(xiǎn)。這是因?yàn)槭褂靡阎慕鉀Q辦法會(huì)出現(xiàn)塑料膜的熱降解，在制造大尺寸平面燈具時(shí)這是很棘手的。
粘結(jié)劑與顆粒的折光指數(shù)不同是有利的，這兩個(gè)指數(shù)的差值優(yōu)選至少是0.1。顆粒的折光指數(shù)高于1.7是有利的，粘結(jié)劑的折光指數(shù)優(yōu)選低于1.6。
按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，此粘結(jié)劑選自無機(jī)粘結(jié)劑，比如硅酸鉀、硅酸鈉、硅酸鋰和磷酸鋁，還選自有機(jī)粘結(jié)劑，比如聚乙烯醇類聚合物、熱固性樹脂和丙烯酸類。無機(jī)粘結(jié)劑是特別優(yōu)選的。
為了有利于形成希望尺寸的附聚體，本發(fā)明有利地添加至少一種添加劑，使得顆粒在粘結(jié)劑中隨機(jī)分布。按照一種優(yōu)選的方式，此分散添加劑或試劑選自如下的試劑酸、堿、二價(jià)的離子或低分子量的離子聚合物，特別是分子量低于50,000g/mol的聚合物。
添加其他的試劑也是可能的，比如濕潤(rùn)劑，如非離子的、陰離子的或陽離子的表面活性劑，以提供大尺寸的均勻?qū)印?br> 還可以添加流變性能改進(jìn)劑，比如纖維素醚。
如此定義的層可以按照1～20μm的厚度進(jìn)行涂布。這樣層的涂布方法可以是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的各種方法，比如通過絲網(wǎng)印刷法、涂料涂布法、“滴涂”法、“旋涂”法、“流動(dòng)”涂布法和噴霧涂布法等。
當(dāng)希望此涂布層的厚度超過2μm時(shí)，使用絲網(wǎng)印刷的涂布方法是有利的。
當(dāng)此層的厚度小于4μm時(shí)，優(yōu)選用流動(dòng)涂布法或噴霧涂布法進(jìn)行涂布。
本發(fā)明還制造一種其厚度在表面的覆蓋區(qū)有變化的涂層，這樣的制造方法使得能夠校正光源固有的不均勻性。比如，可以以該方式校正熒光管在其長(zhǎng)度上照度的變化。按照另一個(gè)基本同樣可以校正光源固有不均勻性的實(shí)施方案，本發(fā)明制造一種其覆蓋密度在其涂布表面上發(fā)生變化的涂層，這比如涉及用絲網(wǎng)印刷制造的涂層，其點(diǎn)密度可由完整的覆蓋區(qū)到分散的點(diǎn)覆蓋區(qū)變化，過渡是逐漸的，也可以不是逐漸的。
按照本發(fā)明這樣的層可以涂布在透明的或半透明的基材上，根據(jù)其用途可以是平面形狀的，也可以是非平面形狀的。本發(fā)明所設(shè)想的應(yīng)用特別是平面燈具，比如用于液晶顯示屏照明的燈具，或者用于建筑或城市照明的燈具。
在平面燈具的情況下，此涂層有利地涂布在構(gòu)成燈具前表面的玻璃板上。
按照第一種實(shí)施模式，此涂層涂布在玻璃板朝著燈具內(nèi)部的表面上；按照此實(shí)施方案，此涂層應(yīng)該在制造燈具的過程中進(jìn)行涂布。按照此實(shí)施方案，此涂層應(yīng)該具有足夠的耐溫性能，可耐受在制造燈具的過程中的不同熱處理，特別是相當(dāng)于制造電極的沉積溫度和兩片構(gòu)成平面燈具的玻璃板進(jìn)行周邊密封時(shí)的溫度。那么，按照本發(fā)明的涂層用無機(jī)粘結(jié)劑制造是有利的。
按照此第一種實(shí)施模式，按照本發(fā)明的散射層可以根據(jù)一個(gè)變化的實(shí)施方案直接涂布在玻璃上，或者根據(jù)第二個(gè)實(shí)施方案涂布在已經(jīng)在玻璃上涂布的層上面。如果需要間隔件，特別是為了保持兩片玻璃板之間的均勻間隔，本發(fā)明有利地涂布散射層，保持一個(gè)相當(dāng)于放置間隔件的自由區(qū)，使間隔件的粘接不受本發(fā)明層的干擾。通過選擇絲網(wǎng)印刷的技術(shù)涂層散射層就很容易得到這樣的自由間隔。
按照第二個(gè)實(shí)施模式，此層涂布在向著燈具外面的玻璃板表面上，按照此實(shí)施模式，本發(fā)明的散射層有利地選擇具有增強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度性能，更特別是具有耐磨性能。此時(shí)此層有利地用無機(jī)粘結(jié)劑或有機(jī)粘結(jié)劑制造，粘結(jié)劑含量高于15％，優(yōu)選高于20％。
按照涉及在制造平面燈具時(shí)使用散射層的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，所述散射層涂布在與構(gòu)成平面燈具結(jié)構(gòu)的玻璃板相獨(dú)立的透明或半透明基材上。這樣的實(shí)施方案在于在與燈具前表面保持一定距離的玻璃基材上涂布散射層，按照物理學(xué)的定律，此實(shí)施方案更可以改善層的散射效果。作為補(bǔ)償，此實(shí)施方案的體積或尺寸與在前面已知的解決辦法是相當(dāng)?shù)?，但具有更好的散射性能?br> 本發(fā)明還有利地在構(gòu)成平面燈具結(jié)構(gòu)的玻璃板或獨(dú)立基材的每個(gè)面上涂布散射層。
因此，按照本發(fā)明如此介紹的散射層能夠制造用于比如液晶顯示屏照明的平面燈具。與以前的解決辦法相比，對(duì)于給定的反差降低性能，本發(fā)明的散射層能夠減小所述燈具的尺寸。
按照這些層的另外的應(yīng)用方式，對(duì)于尺寸與先有技術(shù)相當(dāng)?shù)钠矫鏌艟撸伤銎矫鏌艟甙l(fā)射的光線，其反差降低的性能可以得到改善。
通過下面的本發(fā)明說明性的實(shí)施例的敘述，本發(fā)明的其他細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)將不言而喻。
第一個(gè)實(shí)施例相當(dāng)于在用于液晶顯示屏照明用平面燈具的前表面上涂布的本發(fā)明的層。
制造如下的混合物在65.5g去離子水中加入15g平均直徑1μm的氧化鋁顆粒，在其中加入0.4 g的50％聚丙烯酸作為誘發(fā)分散的添加劑，還加入0.3g濕潤(rùn)劑辛基酚甲氧基化物，該濕潤(rùn)劑是Union Carbide公司商品名triton X100的商品。
在渦輪機(jī)中將如此制備的溶液混合2min。
然后加入19g聚乙烯醇的20％水溶液，將如此形成的混合物再次通過渦輪機(jī)5min。
然后在玻璃板上使用“流動(dòng)”涂布技術(shù)由此混合物制造散射層。該混合物的涂布量使得干燥后的層厚度為1.5μm。
實(shí)施例2是按照本發(fā)明由實(shí)施例1的混合物涂布在玻璃板上制造的層，以使形成的干燥層的厚度是4μm。
實(shí)施例3是按照本發(fā)明由實(shí)施例1的混合物涂布在玻璃板上制造的層，以使形成的干燥層的厚度是1μm。
實(shí)施例4是按照本發(fā)明由如下的混合物制造的層。
在65.5g去離子水中加入15g平均直徑等于1μm的氧化鋁顆粒，在其中加入0.4g的50％聚丙烯酸作為誘發(fā)分散的添加劑，還加入0.3g濕潤(rùn)劑辛基酚甲氧基化物，這是Union Carbide公司商品名tritonX100的商品。
在渦輪機(jī)中將如此制備的溶液混合2min。
然后加入32g聚乙烯醇的20％水溶液，將如此形成的混合物再次通過渦輪機(jī)5min。
然后在玻璃板上使用“流動(dòng)”涂布技術(shù)由此混合物制造散射層。該混合物的涂布量使得干燥后的厚度為4μm。
實(shí)施例5是按照本發(fā)明由如下混合物得到的層。
在65.5g去離子水中加入15g平均直徑等于1μm的氧化鋁顆粒，在其中加入0.4 g的50％聚丙烯酸作為誘發(fā)分散的添加劑，還加入0.3g濕潤(rùn)劑辛基酚甲氧基化物，這是Union Carbide公司商品名tritonX100的商品。
在渦輪機(jī)中將如此制備的溶液混合2min。
然后加入50g聚乙烯醇的20％水溶液，將如此形成的混合物再次通過渦輪機(jī)5min。
然后在玻璃板上使用“流動(dòng)”涂布技術(shù)由此混合物制造散射層。混合物的涂布量使得干燥后的厚度為4μm。
實(shí)施例6是按照本發(fā)明由下面敘述的混合物制造的層，其中加入了無機(jī)粘結(jié)劑。
在72g去離子水中加入15g平均直徑等于1μm的氧化鋁顆粒，在其中加入0.4g的50％聚丙烯酸作為誘發(fā)分散的添加劑。然后加入氫氧化鈉直到pH值達(dá)到10。然后在渦輪機(jī)中將此混合物均化2min。
然后加入12.7g硅酸鋰粘結(jié)劑的25％水溶液和0.3g濕潤(rùn)劑辛基酚甲氧基化物，這是Union Carbide公司的商品名triton X100的商品。
將如此形成的混合物再次通過渦輪機(jī)5min。
然后在玻璃板上使用“流動(dòng)”涂布技術(shù)由此混合物制造散射層。混合物的涂布量使得干燥后的厚度為2μm。
實(shí)施例7和實(shí)施例8的比較例，它們表示前面提到的先有技術(shù)，其在于使用消光塑料膜作為散射單元，將其放置在平面燈具前表面的前面。
實(shí)施例7相當(dāng)于厚度1mm的塑料膜。
實(shí)施例8相當(dāng)于將實(shí)施例7的塑料膜重疊兩層得到總厚度是2mm。
實(shí)施例9是按照本發(fā)明由如下混合物制造的層。
在549g去離子水中加入4g的50wt％聚丙烯酸水懸浮液和氫氧化鈉(NaOH)，使pH值達(dá)到9。然后在混合物中加入288g的52wt％氧化鋯顆粒的水懸浮液，氧化鋯的平均直徑等于1μm(Norton公司商品名SLURRY9839的商品)。將如此得到的混合物通過渦輪機(jī)10min。然后加入158g聚硅酸鋰粘結(jié)劑的20wt％水懸浮液(Grace公司商品名為L(zhǎng)UDOX的商品)和1g濕潤(rùn)劑(Union Carbide公司的商品名triton X100的商品)。
然后在玻璃板上使用“流動(dòng)”涂布技術(shù)由此混合物制造散射層。混合物的涂布量使得干燥后的厚度為2μm。
實(shí)施例10是按照本發(fā)明由如下的混合物制造的層。
在687g去離子水中加入4g的50wt％聚丙烯酸水懸浮液和氫氧化鈉(NaOH)，使pH值達(dá)到9。然后在混合物中加入150g的平均直徑等于1μm的氧化鋁顆粒。將如此得到的混合物通過渦輪機(jī)10min。然后加入158g聚硅酸鋰粘結(jié)劑的20wt％水懸浮液(Grace公司商品名為L(zhǎng)udox的商品)和1g濕潤(rùn)劑(Union Carbide公司的商品名Triton X100的商品)。
然后在玻璃板上使用“流動(dòng)”涂布技術(shù)由此混合物制造散射層?；旌衔锏耐坎剂渴沟酶稍锖蟮暮穸葹?.5μm。
實(shí)施例11是一個(gè)比較例，其在于使用如下的混合物，其中的顆粒是小尺寸的。
在87g去離子水中加入4g50wt％聚丙烯酸的水懸浮液和氫氧化鈉(NaOH)，使pH值達(dá)到9。然后加入750g的平均直徑0.2μm的氧化鋁顆粒的20wt％水懸浮液。將如此得到的混合物通過渦輪機(jī)10min。然后加入158g聚硅酸鋰的20％水懸浮液(Grace公司商品名為L(zhǎng)udox的商品)和1g濕潤(rùn)劑(Union Carbide公司的商品名Triton X100的商品)。
然后在玻璃板上使用“流動(dòng)”涂布技術(shù)由此混合物制造散射層?；旌衔锏耐坎剂渴沟酶稍锖蟮暮穸葹?μm。
然后按照前面敘述的反差降低值的測(cè)定方法對(duì)按照實(shí)施例1～11在玻璃板上制造的不同散射層進(jìn)行測(cè)試。
對(duì)于這些不同實(shí)施例，也在光源D65下進(jìn)行光線透過率的測(cè)定。
還對(duì)實(shí)施例3和9～11的散射層進(jìn)行了耐指甲劃痕的目視評(píng)價(jià)。耐受力分成“良好”和“不佳”，前者的散射層沒有和玻璃分離，而后者在用指甲刮擦表面后，散射層脫層，露出玻璃。
在所述散射層經(jīng)受450℃ 1小時(shí)處理后確定散射層的溫度特性。標(biāo)為“-”的性能表示用裸眼觀察散射層至少是部分降解的。反之，用“+”表示的性能表示散射層保持原先的狀態(tài)。
在下面的表中報(bào)道了得到的不同結(jié)果。
得到結(jié)果表明，按照本發(fā)明的散射層可以比如在用于液晶顯示屏的平面燈具中，對(duì)于相同的尺寸和給定的光透過率，得到比已知技術(shù)更好的反差降低值，并因此得到更好的光線均勻性。
這些結(jié)果還顯示出，對(duì)于相同的尺寸和給定的反差降低值，按照本發(fā)明的散射層能夠得到比先有技術(shù)更好的光透過率。
由這些結(jié)果還可以推理出，對(duì)于給定的反差降低值和光透過率，本發(fā)明的散射層能夠制造出例如，尺寸比先有技術(shù)更小的平面燈具。
應(yīng)該注意到，由無機(jī)粘結(jié)劑制造的層具有改善的耐刮擦和溫度性能。
權(quán)利要求
1.由在粘結(jié)劑中附聚的顆粒構(gòu)成的散射層，其特征在于，該顆粒的平均直徑為0.3～2μm，其特征還在于，粘結(jié)劑的含量是10～40vol％，其特征還在于，此顆粒形成了附聚體，其尺寸為0.5～20μm，優(yōu)選低于5μm，其特征還在于所述層具有的反差降低值高于40％。
2.如權(quán)利要求1的散射層，其特征在于，其光線透過率TL高于45％，優(yōu)選高于60％。
3.如權(quán)利要求1或2的散射層，其特征在于，此顆粒是半透明的顆粒，優(yōu)選是無機(jī)顆粒，比如氧化物、氮化物或碳化物。
4.如權(quán)利要求1～3中之一的散射層，其特征在于，該顆粒是氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、氧化鈰或這些氧化物中至少兩種的混合物。
5.如權(quán)利要求1～4中之一的散射層，其特征在于，它含有分散添加劑，比如酸、堿、二價(jià)離子或低分子量的離子聚合物。
6.如權(quán)利要求1～5中之一的散射層，其特征在于，其厚度為1～20μm。
7.如權(quán)利要求1～6中之一的散射層，其特征在于，該粘結(jié)劑選自無機(jī)粘結(jié)劑，比如硅酸鉀、硅酸鈉、硅酸鋰和磷酸鋁，還選自有機(jī)粘結(jié)劑，比如聚乙烯醇類聚合物、熱固性樹脂和丙烯酸類。
8.如權(quán)利要求7的散射層，其特征在于，該粘結(jié)劑是無機(jī)粘結(jié)劑。
9.如權(quán)利要求1～8中之一中所述的散射層在制造燈殼，特別是平面燈具的散射基材上的應(yīng)用。
10.如權(quán)利要求9的散射層的應(yīng)用，其特征在于，它涂布在平基材，優(yōu)選玻璃基材上。
11.如權(quán)利要求9或10中之一的散射層的應(yīng)用，其特征在于，該平基材是構(gòu)成平面燈具的玻璃板之一。
12.如權(quán)利要求10或11中之一的散射層的應(yīng)用，其特征在于，它涂布在平基材的兩面。
13.如權(quán)利要求9～12中之一的散射層的應(yīng)用，其特征在于，它是通過絲網(wǎng)印刷法、涂料涂布法、“滴涂”法、“旋涂”法、“流動(dòng)”涂布法或噴霧涂布法進(jìn)行涂布的。
14.如權(quán)利要求9～13中之一的散射層的應(yīng)用，其特征在于，此涂層的厚度和/或覆蓋密度是隨涂布表面而變化的。
全文摘要
本發(fā)明涉及燈殼的領(lǐng)域。更具體本發(fā)明涉及涂布在基材上用于使光源均勻化的散射層。按照本發(fā)明的散射層由在粘結(jié)劑中附聚的顆粒構(gòu)成，其特征在于，這些顆粒的平均直徑為0.3～2μm，粘結(jié)劑的含量是10～40vol％，顆粒形成的附聚體的尺寸是0.5～20μm，優(yōu)選小于5μm，此散射層的反差降低值高于40％。本發(fā)明還面向制造燈殼，更具體涉及制造平面燈具的應(yīng)用。
文檔編號(hào)G02B5/02GK1430731SQ01810090
公開日2003年7月16日 申請(qǐng)日期2001年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月23日
發(fā)明者C·馬佐林, J·－L·阿拉諾 申請(qǐng)人:法國圣戈班玻璃廠