專利名稱：具有紫外線吸收性能的漫射結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種漫射結(jié)構(gòu)，用于使光源均勻并且具有吸收紫外線、特別是250-400nm范圍內(nèi)的紫外線的性能。
參照用于使背光系統(tǒng)發(fā)出的光均勻的漫射結(jié)構(gòu)，現(xiàn)將更詳盡地描述本發(fā)明。
由光源或背光構(gòu)成的背光系統(tǒng)，例如用作稱為LCD的液晶顯示器的背光源。顯然由背光系統(tǒng)如此發(fā)出的光不夠均勻并且顯示出過高的對比度。因此，該背光系統(tǒng)連帶的漫射裝置是必要的，以便使光均勻。
當(dāng)需要使來自平面裝飾燈的光均勻時(shí)，例如在天花板、地板或墻上使用的那些燈，可以采用本發(fā)明。它們也可以是用于市政用途的平面燈，例如用于廣告嵌板的平面燈，或可構(gòu)成顯示窗的架子或襯條的其它燈。
這些平面燈也可以應(yīng)用于其它領(lǐng)域，例如汽車工業(yè)。這是因?yàn)橹圃炱渲兄辽僖徊糠职ㄟ@種燈的機(jī)動(dòng)車頂是可能的，特別是替代目前已知的機(jī)動(dòng)車乘客車廂的照明設(shè)施。制造機(jī)動(dòng)車儀表板的背光照明設(shè)施也是可能的。
從均勻性觀點(diǎn)來看，一個(gè)令人滿意的解決方案是用塑料片材來覆蓋背光系統(tǒng)的前面，該塑料是例如填充了無機(jī)填料的聚碳酸酯或丙烯酸類聚合物(例如PMMA)，該片材的厚度為例如2mm。
然而，由于該塑料是熱敏性的，其將老化得很差并且發(fā)出的熱通常會(huì)導(dǎo)致塑料漫射裝置的結(jié)構(gòu)變形，特別是造成例如在LCD顯示器的投影圖像亮度不均勻。
此外，根據(jù)背光系統(tǒng)的用途，將漫射裝置在觀察者側(cè)與一個(gè)或多個(gè)濾光器結(jié)合有時(shí)是有利的，這種濾光器例如是使BEF薄膜型漫射裝置和/或DBEF型反射起偏振器輸出的光改向的裝置，其使偏振光透射并使與其正交的偏振光反射。該背光系統(tǒng)使用的光源是例如燈或放電管，其通常稱為CCFL(冷陰極熒光燈)、HCFL(熱陰極熒光燈)和DBDFL(介電屏障放電熒光燈)，或LED(發(fā)光二極管)型的其它燈。然而，由這樣的光源產(chǎn)生的紫外線，特別是在250-400nm波長范圍內(nèi)的紫外線傳到這些濾光器，其最后以損害它們而終止。
為了減少該紫外線的透射，已知可賦予漫射塑料片材紫外線過濾器的功能?？墒?，這些塑料漫射裝置以最后發(fā)黃而終止，由此使得最后的發(fā)射光劣化。
在國際專利申請PCT/FR04/001717中提出了另一種解決方案，它是使用一種漫射結(jié)構(gòu)，其包括滿足漫射性能要求的玻璃襯底，特別是例如國際專利申請WO01/90787中公開的襯底，其與一種紫外線過濾塑料膜相結(jié)合。
因此，該漫射結(jié)構(gòu)包括玻璃襯底(其上沉積了漫射層)和可吸收紫外線范圍內(nèi)波長并且固定到玻璃襯底上的塑料膜(例如PVB)，其位于漫射層的對面。
該文獻(xiàn)中的漫射層由分散在粘合劑中的粒子構(gòu)成，所述粒子的平均直徑在0.3-2微米之間并且由氮化物、碳化物或氧化物構(gòu)成，該氧化物選自例如硅、鋁、鋯、鈦和鈰的氧化物，或這些氧化物的至少兩種的混合物。
雖然從光學(xué)質(zhì)量的觀點(diǎn)和組件耐用性的觀點(diǎn)來看，紫外線過濾膜與玻璃漫射結(jié)構(gòu)相結(jié)合的解決方案是非常令人滿意的，但是需要附加的組裝程序來將過濾膜結(jié)合到漫射結(jié)構(gòu)。這需要另外的加工裝置和較高的制造成本。
因此，本發(fā)明目的是提供一種漫射結(jié)構(gòu)，其攔住了紫外線，特別是250-400nm波長范圍內(nèi)的紫外線，同時(shí)還充分透過可見光并且其制造不需要加工復(fù)雜化和高的生產(chǎn)操作成本。
根據(jù)本發(fā)明，吸收紫外線的漫射結(jié)構(gòu)包括玻璃襯底和漫射層，該漫射層包括分散在粘合劑中的由氮化物、碳化物或氧化物構(gòu)成的散射粒子，該氧化物選自二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦和二氧化鈰，或者是這些氧化物的至少兩種的混合物，并且該漫射結(jié)構(gòu)的特征在于該漫射層包括吸收250-400nm范圍內(nèi)紫外線的粒子，所述吸收粒子由具有紫外線吸收性能的氧化物形成。
術(shù)語“散射粒子”應(yīng)理解為該粒子的材料性質(zhì)及其體積使其可以透射在可見光范圍內(nèi)波長的光，同時(shí)還漫射該光。
根據(jù)一個(gè)特征，該吸收粒子選自以下氧化物之一或其混合物二氧化鈦、氧化釩、二氧化鈰、氧化鋅和氧化錳。
有利的是，該吸收粒子的平均直徑至多為2μm。
該吸收粒子是粘合劑、散射粒子和吸收粒子混合物重量的1-8％或甚至1-20％。
根據(jù)另一個(gè)特征，該結(jié)構(gòu)的透射率比值T365/T450小于60％，在此T365和T450分別是對于365nm和450nm波長輻射的透射率，和/或透射率比值T315/T450小于30％，在此T315和T450分別是對于315nm和450nm波長輻射的透射率。
有利的是，該散射粒子的平均直徑為0.3-2μm之間并且由無機(jī)粒子構(gòu)成，例如氧化物、氮化物或碳化物。
該粘合劑選自無機(jī)粘合劑，例如硅酸鉀、硅酸鈉、硅酸鋰、磷酸鋁和玻璃料。
根據(jù)一個(gè)吸收250-400nm輻射的漫射層實(shí)施例，該漫射層包括玻璃料作為粘合劑，氧化鋁作為散射粒子，以及二氧化鈦?zhàn)鳛槲樟Ｗ?，吸收粒子的比例為混合物重量?-8％，該吸收粒子的平均直徑至多為0.1μm。
最后，本發(fā)明涉及一種面對光源的漫射結(jié)構(gòu)來漫射該光源發(fā)出的光的用途，該漫射結(jié)構(gòu)具有玻璃襯底和由分散在粘合劑中的散射粒子形成的漫射層，其特征在于該漫射層還構(gòu)成用于吸收250-400nm范圍內(nèi)波長輻射的裝置。
在該用途中，該漫射結(jié)構(gòu)具有如上所述關(guān)于本發(fā)明漫射和紫外線吸收結(jié)構(gòu)的特征。特別是該漫射層包括吸收250-400nm范圍內(nèi)紫外線輻射的粒子，并且該粒子由具有紫外線吸收性能的氧化物形成。
本發(fā)明漫射結(jié)構(gòu)用于可設(shè)置在LCD型顯示器或平面燈或其它投影設(shè)備中的背光系統(tǒng)是有利的。
從關(guān)于附圖的說明書剩余部分，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征變得清楚，其中●

圖1示出了本發(fā)明的背光系統(tǒng)；以及●圖2示出了背光系統(tǒng)例子的紫外線透射率對比曲線。
為清晰起見，在圖1中，各種元件的尺寸沒有根據(jù)比例繪制。
圖1示出了例如打算用于LCD顯示器的背光系統(tǒng)1。該系統(tǒng)1包括外殼10，其含有發(fā)光體或光源11，以及包括結(jié)合到外殼10的玻璃漫射結(jié)構(gòu)20。
厚度約為10nm的外殼10具有下部12(光源11位于其中)，在下部對面具有開放的上部13，由光源11發(fā)出的光通過其傳播。下部12具有底部14，反射器15靠著該底部放置，這些是用于一方面反射由光源11發(fā)出的朝向下部12的光部分，另一方面反射沒有透射過漫射結(jié)構(gòu)而由玻璃襯底反射和由漫射層反向散射的光部分。
光源11為例如CCFL型的放電管。
將漫射結(jié)構(gòu)20安裝在上部13上，并且通過機(jī)械裝置(未示出)使其牢固地處于適當(dāng)位置，該機(jī)械裝置是例如與外殼和該結(jié)構(gòu)協(xié)作的扣緊裝置，或者通過相互嚙合裝置(未示出)來處于適當(dāng)位置，該裝置是例如圍繞該結(jié)構(gòu)表面周圍設(shè)置的并與外殼上外圍肋板協(xié)作的溝槽。
漫射結(jié)構(gòu)20包括玻璃襯底21(例如厚度為2mm)和厚度為3-20μm之間并且位于該玻璃襯底一面上的漫射層22，其在外殼上部13的同一側(cè)或者對側(cè)。
支撐該層的襯底21是由透明玻璃制成。有利地，該玻璃可以是超透明的，這就是說它可具有低吸光性以使其對于3mm玻璃厚度時(shí)，在光源D65下的光透射率TL至少等于90.5％。這樣的例子是來自Saint Gobain的玻璃DIAMANT或來自Schott的玻璃B270。
漫射層22包括粘合劑和散射粒子，該粒子材料的性質(zhì)及其體積使其有可能透過可見范圍內(nèi)的波長，同時(shí)還散射該光。
優(yōu)選地，該散射粒子為無機(jī)粒子，例如氧化物、氮化物或碳化物。在氧化物中，可選擇二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦或二氧化鈰，或者這些氧化物的至少兩種的混合物。
該粒子的平均直徑為0.3-2μm之間。
粘合劑是選自無機(jī)粘合劑，例如硅酸鉀、硅酸鈉、硅酸鋰、磷酸鋁和玻璃料。
為提供紫外線吸收功能，特別是吸收250-400nm范圍內(nèi)的紫外線，在漫射層22中包含具有紫外線吸收性能的氧化物粒子，例如鈦、釩、鈰、鋅或錳的氧化物，或這些氧化物的混合物。
這些吸收粒子的直徑至多為2μm。
當(dāng)這些吸收粒子是氧化物時(shí)，該吸收粒子也可以是全部或部分由散射粒子組成。因此，它們起吸收粒子和散射粒子兩方面的作用。
粘合劑與散射和吸收粒子的比例要適合于所需要的光透射和所想要的漫射功率，以及所期望的紫外線攔截性能。
該散射粒子和吸收粒子的指數(shù)有利地是大于1.7，同時(shí)該粘合劑的指數(shù)優(yōu)選小于1.6。紫外線吸收漫射層22是通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何技術(shù)來沉積，例如通過絲網(wǎng)印刷術(shù)、涂刷、浸涂、旋涂、噴涂或淋涂。
以下給出的是本發(fā)明紫外線吸收漫射層的三個(gè)實(shí)施例，一旦沉積到玻璃襯底上后，其具有4μm的厚度，該玻璃襯底的厚度為2mm并且該玻璃組成與來自Schott的玻璃B270一致。
每個(gè)實(shí)施例都是由粘合劑(由Ferro銷售的產(chǎn)品VN821BJ)、散射粒子(由Baikowski銷售的CR1型氧化鋁)和吸收粒子(由Rossow銷售的直徑為30nm的TiO2粒子)的混合物形成。
下表I給出了對于每個(gè)實(shí)施例(參考符號(hào)Ex1，Ex2，和Ex3)中形成沉積層的混合物組分的重量百分率。
表I
如此將玻璃襯底21用作漫射層22的支撐物以便構(gòu)成紫外線吸收漫射結(jié)構(gòu)20，其與外殼10相結(jié)合形成背光系統(tǒng)1。
在由CCFL管構(gòu)成的系統(tǒng)1提供的照明通過漫射結(jié)構(gòu)20，并且沒有光學(xué)設(shè)備與該漫射結(jié)構(gòu)相結(jié)合時(shí)，對漫射結(jié)構(gòu)20在整個(gè)200-400nm范圍內(nèi)的紫外線吸收性進(jìn)行測量。
對于實(shí)施例Ex1-Ex3與不含有吸收粒子的漫射結(jié)構(gòu)的吸收性相比較，可發(fā)現(xiàn)隨著吸收粒子含量增加，特別是在315-400nm范圍內(nèi)的吸收性能也增大。表示為Exc的對比例由50％的上述實(shí)施例中的粘合劑和50％的上述實(shí)施例中的氧化鋁散射粒子組成。其對于該波長范圍內(nèi)的輻射不具有吸收作用。
下表II總結(jié)了這些測量，給出了對于315-400nm范圍內(nèi)輻射的平均光透射率，這些測量是利用垂直于該結(jié)構(gòu)表面放置的檢測器進(jìn)行的，特別是用“DeltaOHM HD 9021/UVA”型光輻射計(jì)。
表II
圖2示出了實(shí)施例Ex1，Ex2和Ex3以及對比例Exc的紫外線透射率曲線。
這清楚地顯示出對于270-400nm之間，未含有紫外線吸收粒子的漫射結(jié)構(gòu)(Exc)讓大量紫外線通過，在300nm下的透射率為20％，而含有吸收粒子的漫射結(jié)構(gòu)(Ex1-Ex3)，則不讓300nm輻射通過，而且在對比例Exc的情形中，在340nm下透射率達(dá)到50％，然而其它實(shí)施例Ex1-Ex3，對于該340nm波長，在Ex1的情形中，透射率甚至沒有達(dá)到20％，在Ex2和Ex3的情形中，透射率甚至沒有達(dá)到10％。
最后，證明了添加吸收粒子沒有降低在可見范圍內(nèi)的透射率。特別是來自外殼和通過含有吸收粒子的漫射結(jié)構(gòu)(實(shí)施例Ex1-Ex3)的照明的亮度顯然小于不含有吸收粒子的漫射結(jié)構(gòu)(實(shí)施例Exc)的亮度，但是當(dāng)該漫射結(jié)構(gòu)與光學(xué)設(shè)備相結(jié)合時(shí)(這通常是使用背光系統(tǒng)1的情形)，亮度幾乎不受吸收粒子存在的影響。
由此，下表III給出了得到的關(guān)于背光系統(tǒng)平均亮度的性能特征，該背光系統(tǒng)包括具有或不具有光學(xué)設(shè)備的實(shí)施例Ex1-Ex3和實(shí)施例Exc的漫射結(jié)構(gòu)。利用Minolta LS-110亮度計(jì)垂直于漫射結(jié)構(gòu)表面測量亮度。
表III
最后，應(yīng)該注意到玻璃襯底21可用作由功能層組成的沉積涂層的支撐物，所述功能層例如電磁屏蔽涂層，其也可以構(gòu)成漫射層22，如法國專利申請F(tuán)R02/08289中所述的，具有低發(fā)射率功能、抗靜電、防結(jié)霧或防污功能或亮度增強(qiáng)功能的涂層。后面的功能對于LCD顯示器中的漫射襯底應(yīng)用是理想的。
權(quán)利要求
1.吸收紫外線的漫射結(jié)構(gòu)(20)，包括玻璃襯底(21)和漫射層(22)，所述漫射層包括分散在粘合劑內(nèi)的由氮化物、碳化物或氧化物構(gòu)成的散射粒子，所述氧化物選自二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦和二氧化鈰，或者是這些氧化物的至少兩種的混合物，其特征在于所述漫射層(22)包括吸收250-400nm范圍內(nèi)紫外線的粒子，所述吸收粒子由具有紫外線吸收性能的氧化物形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漫射結(jié)構(gòu)，其特征在于所述吸收粒子選自以下氧化物之一或其混合物二氧化鈦、氧化釩、二氧化鈰、氧化鋅和氧化錳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的漫射結(jié)構(gòu)，其特征在于所述吸收粒子的平均直徑至多為2μm。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的漫射結(jié)構(gòu)，其特征在于所述吸收粒子是粘合劑、散射粒子和吸收粒子混合物重量的1-8％或甚至1-20％。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的漫射結(jié)構(gòu)，其特征在于其具有的透射率比值T365/T450小于60％，在此T365和T450分別為對于365nm和450nm輻射的透射率。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的漫射結(jié)構(gòu)，其特征在于其具有的透射率比值T315/T450小于30％，在此T315和T450分別為對于315nm和450nm輻射的透射率。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的漫射結(jié)構(gòu)，其特征在于所述散射粒子的平均直徑在0.3-2μm之間并且由無機(jī)粒子構(gòu)成，例如氧化物、氮化物或碳化物。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的漫射結(jié)構(gòu)，其特征在于所述粘合劑選自無機(jī)粘合劑，例如硅酸鉀、硅酸鈉、硅酸鋰、磷酸鋁和玻璃料。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的漫射結(jié)構(gòu)，其特征在于所述層(22)包括玻璃料作為粘合劑，氧化鋁作為散射粒子，以及二氧化鈦?zhàn)鳛槲樟Ｗ?，所述吸收粒子比例為所述混合物重量?-8％，所述吸收粒子的平均直徑至多為0.1μm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的漫射結(jié)構(gòu)的用途，所述漫射結(jié)構(gòu)面對光源以便漫射由該光源發(fā)出的光，并且其具有玻璃襯底和由分散在粘合劑中的散射粒子形成的漫射層，其特征在于所述漫射層還構(gòu)成用于吸收處于250-400nm波長范圍內(nèi)的輻射的裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用途，其特征在于所述漫射層包括吸收250-400nm范圍內(nèi)紫外線輻射的粒子，并且所述粒子由具有紫外線吸收性能的氧化物構(gòu)成。
12.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的漫射結(jié)構(gòu)在制造背光系統(tǒng)中的用途。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用途，其中所述背光系統(tǒng)放置在LCD型顯示器、平面燈或投影設(shè)備中。
全文摘要
本發(fā)明涉及吸收紫外線的漫射結(jié)構(gòu)(20)，包括玻璃襯底(21)和漫射層(22)，該漫射層包括分散在粘合劑內(nèi)的散射粒子，其特征在于所述漫射層(22)包括吸收250－400nm范圍內(nèi)紫外線輻射的粒子，所述吸收粒子由具有紫外線吸收性能的氧化物形成。
文檔編號(hào)G03B21/00GK1818720SQ200610059279
公開日2006年8月16日 申請日期2006年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月9日
發(fā)明者瑪麗－伊莎貝爾·瓦特齊, 米凱萊·斯基亞沃尼, 弗蘭克·馬朗東 申請人:法國圣-戈班玻璃公司