專利名稱：散射基片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來(lái)使光源均勻化的散射基片。
更具體本發(fā)明將描述用來(lái)使從后照明系統(tǒng)發(fā)射的光線均勻化的散射基片。
由光源或“背面光”構(gòu)成的后照明系統(tǒng)，例如被用作也稱為L(zhǎng)CD顯示屏的液晶顯示屏的后照明光源。很明顯，由此后照明系統(tǒng)發(fā)射的光線不夠均勻，有著太大的反差。因此，為了使此光線均化需要與后照明系統(tǒng)同時(shí)使用散射裝置。
在液晶顯示屏中，分為其光源位于一個(gè)殼體內(nèi)部，而散射裝置在其光源前面的所謂“直接光”結(jié)構(gòu)的顯示屏和其光源位于殼體一邊，由波導(dǎo)將光線輸送到在前面的散射裝置上的所謂“邊緣光”結(jié)構(gòu)的顯示屏。本發(fā)明更具體涉及具有“直接光”結(jié)構(gòu)的LCD顯示屏。
本發(fā)明還可用來(lái)涉及使來(lái)源于用于比如天花板、地面或墻壁的建筑平面燈具的光線均化。還可涉及到在城市中使用的平面燈具，比如平板路燈或構(gòu)成陳列柜或展覽櫥窗底面的燈具。
從均勻性的觀點(diǎn)出發(fā)，一個(gè)令人滿意的解決方案包括，用一塊厚度為比如2mm的，在本體中含有無(wú)機(jī)填料的聚碳酸酯或聚丙烯酸酯塑料板覆蓋后照明系統(tǒng)的前面。但是，這種材料對(duì)熱敏感，塑料會(huì)老化，發(fā)熱一般會(huì)導(dǎo)致使投射到比如LCD顯示屏上的影像光線均化的塑料散射裝置結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。
在此作為散射裝置的，優(yōu)選是如在法國(guó)公開專利申請(qǐng)2,809,496中敘述的散射層。此散射層在膠粘劑中含有附聚的粒子，被涂布在比如玻璃制造的基片上。
然而，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，使用這樣的散射裝置會(huì)在玻璃基片的界面上引起由后照明系統(tǒng)產(chǎn)生的光線的明顯反射。當(dāng)然，后照明系統(tǒng)具有反光片，用來(lái)反射玻璃基片不能透過(guò)的反射光，但是，由此反光片送到玻璃基片上的光線只有一部分透射過(guò)去，一部分被重新反射，并再次被送到反光片上，如此一直繼續(xù)下去。因此，不是后照明系統(tǒng)發(fā)射的全部光線都能夠透射過(guò)去，而是在穿過(guò)散射基片之前要來(lái)回幾次造成若干損失。本發(fā)明人將這個(gè)現(xiàn)象命名為“循環(huán)”現(xiàn)象。
為了闡明此循環(huán)現(xiàn)象這個(gè)迄今一直沒有解決的問(wèn)題，本發(fā)明人決定，須要研究光線透過(guò)散射基片的性質(zhì)，以得到適合于從基片上進(jìn)行照明的光線。
另外，本發(fā)明人證實(shí)，太厚的玻璃基片會(huì)產(chǎn)生太大的吸收，因此產(chǎn)生使在比如LCD顯示屏上的影像光線變暗的光線不足。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種散射基片，其在玻璃基片上涂有散射層，能夠使通過(guò)這樣基片產(chǎn)生的照明光線實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。
按照本發(fā)明，為了使通過(guò)包括玻璃基片和沉積在所述玻璃基片上的散射層的散射基片產(chǎn)生的照明光線實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，該散射基片的特征在于，對(duì)于折光指數(shù)為1.52±0.04的玻璃，該玻璃基片在波長(zhǎng)380～780nm的范圍的透光率至少等于91％，優(yōu)選至少等于91.50％。
本發(fā)明人證實(shí)，取決于從此基片中透射光線性質(zhì)的光線與玻璃基片的線性吸收系數(shù)和厚度等參數(shù)有關(guān)，而線性吸收系數(shù)則與玻璃基片的組成有關(guān)。
因此，按照一個(gè)特征，該玻璃基片的總鐵含量為 其中，[Fe2O3]t的單位是ppm，相當(dāng)于在組合物中鐵的總量，e是玻璃的厚度，單位是mm，Rédox定義為Rédox＝[FeO]/[Fe2O3]t，Rédox值為0～0.9。
按照另一個(gè)特征，如果透光率至少等于91.50％，鐵的含量應(yīng)該更有限。此時(shí)此含量是 其中，[Fe2O3]t的單位是ppm，相當(dāng)于在組合物中鐵的總量，e是玻璃的厚度，單位是mm，Rédox定義為Rédox＝[FeO]/[Fe2O3]t，Rédox值為0～0.9。
因此，按照第一種實(shí)施模式，對(duì)于厚度e最多為4.0mm的玻璃基片，最小透光率為91.50％，總鐵含量為200ppm，Rédox值小于0.05。
按照第二種實(shí)施模式，對(duì)于厚度e最多為4.0mm的玻璃基片，最小透光率為91％，總鐵含量為160ppm，Rédox值等于0.31。對(duì)于同樣的鐵含量和Rédox值，為了保證最小透光率為91.50％的性能，厚度e最多為1.5mm。
按照第三種實(shí)施模式，對(duì)于厚度e最多為1.2mm的玻璃基片，最小透光率為91％，總鐵含量為800ppm，Rédox值等于0.33。
按照另一個(gè)實(shí)施模式，對(duì)于厚度e最多為1.2mm的玻璃基片，最小透光率為91％，總鐵含量為1050ppm，Rédox值等于0.23。
按照一個(gè)特征，本發(fā)明玻璃基片的玻璃組合物至少含有如下組分
按照另一個(gè)特征，本發(fā)明基片的散射層由在膠粘劑中附聚顆粒子組成，所述粒子的平均直徑為0.2～2μm，所述膠粘劑的含量為10～40vol％，粒子形成的附聚體的尺寸為0.5～5μm。該粒子是半透明的，優(yōu)選是無(wú)機(jī)粒子，比如氧化物、氮化物或碳化物。這些粒子優(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。更詳細(xì)可參見已公布的申請(qǐng)F(tuán)R-2,809,496。
最后，按照本發(fā)明，此散射基片特別用于能夠布置在LCD顯示屏或平板燈具中的后照明系統(tǒng)中。
參照附圖，通過(guò)下面的敘述，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特征將更加明顯，其中
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圖1說(shuō)明后照明系統(tǒng)；·圖2說(shuō)明對(duì)于多種玻璃厚度，在透光率為91％時(shí)的總鐵含量Fe2O3與Rédox值的關(guān)系曲線；·圖3說(shuō)明對(duì)于多種玻璃厚度，在透光率為91.5％時(shí)的總鐵含量Fe2O3與Rédox值的關(guān)系曲線。
考慮到清晰性，在不同元件之間沒有按照其尺寸的比例。
圖1說(shuō)明比如用在比如17″LCD顯示屏中的后照明系統(tǒng)1。此系統(tǒng)1包括裝有照明體或光源11的殼體10和與此殼體10相連的玻璃散射基片20。
厚度大約10mm的殼體10，包括其中裝有光源11的下部12和與其相對(duì)的上部13，該上部張開并從中射出來(lái)自光源11的光線。下部12具有底14，對(duì)著它放置著反光片15，一方面用來(lái)反射一部分光源11發(fā)射的指向下部12的光線，另一方面用來(lái)反射沒有穿過(guò)散射基片而被玻璃基片反射和被散射層向后散射的光線。表示的箭頭示意性地說(shuō)明從光源11中發(fā)射和在殼體中循環(huán)的光線的軌跡。
光源11是比如一般被稱為“冷陰極熒光燈”(CCFL)、“熱陰極熒光燈”(HCFL)、“介電位壘放電熒光燈”(DBDFL)或“發(fā)光二極管”(LED)的發(fā)光燈具或燈管。
散射基片20被裝在上部13上，用沒有表示的機(jī)械固定器具，比如與殼體和基片協(xié)同作用的卡具保持固定，或者由沒有顯示的相互嚙合器具，比如設(shè)在基片表面周邊上與殼體周邊上的筋協(xié)同作用的溝槽固定。
散射基片20包括玻璃基片21和位于玻璃基片表面上的的散射層22，該散射層向著或背著殼體上部13，其厚度為1～20μm。有關(guān)此層的組成及其在玻璃基片上的沉積方法，可以參考已公布的法國(guó)專利申請(qǐng)2,809,496。
支持該層的基片21是由在可見光波長(zhǎng)范圍內(nèi)透明或半透明的玻璃制造的。按照本發(fā)明，其特征在于其光的吸收率很小，在380～780nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)其透光率TL至少等于91％。此透光率是按照標(biāo)準(zhǔn)EN410在發(fā)光器D65之下計(jì)算出來(lái)的。
在下面以表格的形式給出玻璃基片21的實(shí)施例，對(duì)于其中的每一個(gè)，以wt％為單位指出玻璃的組成、總鐵含量、亞鐵含量、Rédox值以及在發(fā)光器D65之下的透光率TL。
對(duì)于玻璃基片給定的厚度e計(jì)算出透光率TL。實(shí)施例1a、1b、2和3是相當(dāng)于透光率至少為91％的玻璃基片，而不包括實(shí)施例4。這些實(shí)施例是按照如下商品名購(gòu)買的基片實(shí)施例1aSCHOTT公司的B270，e＝0.9mm；實(shí)施例1bSCHOTT公司的B270，e＝2.0mm，對(duì)于實(shí)施例1a和1b只是厚度不同，而玻璃的組成是同樣的；實(shí)施例2PILKINGTON公司的OPTIWHITE，e＝1.8mm；實(shí)施例3SAINT-GOBAIN GLASS公司的CS77，e＝1.1mm；實(shí)施例4SAINT-GOBAIN GLASS公司的PLANILUX，e＝2.1mm。
要注意到，這些組合物具有雜質(zhì)，對(duì)于某些雜質(zhì)，其種類和含量匯總?cè)缦翪r2O3＜10ppmMnO＜300ppmV2O5＜30ppmTiO2＜1,000ppm。
按照標(biāo)準(zhǔn)EN410在380～780nm的波長(zhǎng)范圍由Beer-Lambert定律已知的方式定義的透射系數(shù)τ計(jì)算出透光率TL。
τ(λ)≈(1-R(λ))2×e-α(λ)×e這里，R是反射因子，α是線性吸收系數(shù)，α和R都與發(fā)射光的波長(zhǎng)有關(guān)，e是基片的厚度。
因此，透光率TL與基片21的線性吸收系數(shù)α和厚度e有關(guān)。
本發(fā)明人隨后證實(shí)，基片的玻璃組成以及其厚度都對(duì)基片的透光率有影響。更具體說(shuō)，組合物的以Fe2O3形式表示的鐵含量和Rédox值對(duì)線性吸收系數(shù)起著重要的作用。在本發(fā)明中，將Redox定義為在總鐵含量(以Fe2O3形式表示)中所含的還原態(tài)鐵(以FeO的形式表示)的比率(FeO/Fe2O3比)。
可以根據(jù)使用的玻璃組成選擇基片的厚度。
本發(fā)明人確定了作為玻璃厚度、玻璃組合物的總鐵含量和Rédox值(其導(dǎo)致所需透光率性能)的參數(shù)之間的關(guān)系。此約束關(guān)系可以以下面的數(shù)學(xué)形式敘述，在組合物中總鐵含量使得透光率TL大于或等于91％ 其中，[Fe2O3]t的單位是ppm，相當(dāng)于在組合物中鐵的總量，e是玻璃的厚度，單位是mm，Rédox＝[FeO]/[Fe2O3]t，Rédox 值為0～0.9。
在一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于給定的玻璃組合物，可以給出對(duì)厚度的約束，使得透光率TL大于或等于91％ 對(duì)于91.5％的透光率TL，這是按照本發(fā)明的最小優(yōu)選值，組合物中的總鐵含量應(yīng)該低于對(duì)等于91％的透光率下限的如上表示的值，即是 厚度應(yīng)該是 上面給出的聯(lián)系一對(duì)含量(Fe2O3，Rédox)和基片厚度的不等式可以表示為對(duì)于玻璃特征厚度的曲線形式。
因此，圖2說(shuō)明對(duì)于多個(gè)給定的厚度，在透光率TL為91％的情況下，分別給出總Fe2O3鐵含量與Rédox值關(guān)系的曲線。一個(gè)確定厚度的、其玻璃組合物的鐵含量和Rédox值位于同樣厚度的參考曲線上或在其下面的基片，適合于被選擇以符合透光率至少是91％的性能。
在此圖中，對(duì)于玻璃組合物的點(diǎn)EX1、EX2、EX3、EX4的(Fe2O3，Rédox)對(duì)，其中點(diǎn)EX1相當(dāng)于實(shí)施例1a和1b，而點(diǎn)EX2、EX3和EX4分別相當(dāng)于實(shí)施例2、3、4。
應(yīng)該注意到，點(diǎn)EX1位于2.1mm的曲線下面，同樣也位于4mm的曲線下面。因此，實(shí)施例1a和實(shí)施例1b的玻璃基片分別與0.9mm和2.0mm的厚度相適應(yīng)，為了具有最小91％的透光率，該玻璃組合物甚至能夠適合于更大的厚度，直至至少4mm。然而，其意義不在于制造增大元件厚度的后照明系統(tǒng)，因?yàn)楫?dāng)前的愿望是傾向于降低LCD顯示屏厚度的尺寸。因此，不會(huì)設(shè)計(jì)出超過(guò)4mm的厚度。
同樣要注意到點(diǎn)EX2，此點(diǎn)在相當(dāng)于厚度1.8mm的實(shí)施例2基片的曲線下方。實(shí)施例2的玻璃組合物，為了具有最小91％的透光率，適合于厚度不超過(guò)4.0mm的基片。
還應(yīng)該看到，點(diǎn)EX3在相當(dāng)于實(shí)施例3厚度的1.1mm曲線的下方。但是，實(shí)施例3的玻璃組合物具有大于1.2mm的厚度(曲線在此點(diǎn)下方)，因此就不再能夠滿足最小91％的透光率。
另一方面，點(diǎn)EX4在相當(dāng)于實(shí)施例4的厚度2.1mm的曲線上方，因此是不合適的。然而由此可以推斷出，減小此類玻璃的厚度，使得其厚度小于至少1.2mm(使曲線在此點(diǎn)的上方)，此玻璃組合物就適合于得到91％透光率的性能。
圖3說(shuō)明對(duì)于多個(gè)給定厚度，當(dāng)最小透光率TL等于91.50％時(shí)，總鐵Fe2O3含量與Rédox值的關(guān)系。
可以看出，對(duì)于構(gòu)成本發(fā)明優(yōu)選最低值91.50％的透光率，只有其點(diǎn)EX1位于相當(dāng)于厚度2.1mm曲線的下方的實(shí)施例1a和1b是合適的。其他實(shí)施例不適合于保證至少91.50％的透光率，因?yàn)辄c(diǎn)EX2、EX3和EX4位于分別相當(dāng)于實(shí)施例2、3和4厚度的曲線上方?？梢宰⒁獾?，點(diǎn)EX2實(shí)際上在相當(dāng)于厚度1.8mm曲線的上方，在用實(shí)施例2的玻璃組合物裝置厚度比1.5mm更薄的基片時(shí)(這相當(dāng)于位于該點(diǎn)上面的第一條曲線)，為保證最小91.50％的透光率性能是合適的。
因此，玻璃基片21被用作散射層22的載體，以構(gòu)成散射基片20，將其與殼體10組合就構(gòu)成后照明系統(tǒng)1。此時(shí)可以以已知的方式測(cè)量來(lái)自殼體內(nèi)和穿過(guò)散射基片的照明照度。下面的表格匯總了實(shí)施例1a、1b和實(shí)施例2～4的與透射光相聯(lián)系的照度。提供的照度值相當(dāng)于垂直于散射基片表面測(cè)量的，對(duì)于60％散射透射(即40％的光線被后散射，循環(huán)到殼體內(nèi)部)的散射基片(玻璃基片和散射層)值。
另外，該玻璃基片還具有作為沉積具有功能層涂層載體，比如電磁屏蔽層的優(yōu)點(diǎn)，該層也可以構(gòu)成如在法國(guó)專利申請(qǐng)F(tuán)R 02/08289中敘述的散射層22，這是具有低發(fā)射功能，具有抗靜電功能、防霧功能和增大照度功能的涂層。最后這個(gè)功能對(duì)于在LCD顯示屏中的散射基片的應(yīng)用上實(shí)際上是希望的。
通過(guò)縮小散射指數(shù)而具有進(jìn)一步增大照度功能的涂層是已知的，比如SKC公司以商品名CH27銷售的光學(xué)薄膜。
下面的表格除了給出玻璃基片21的透光率以外，還給出在散射基片20上沒有CH27涂層和具有CH27涂層所得到的照明照度，以及這兩種以％表示的照度的比較結(jié)果。給出的照度值相當(dāng)于垂直于散射基片的表面、對(duì)于散射透射率60％的散射基片(玻璃基片和散射層)測(cè)量的。
當(dāng)然要注意到，照度隨著CH27涂層而增大，照度與其有關(guān)，但也要看到，當(dāng)透光率更大時(shí)，照度就大得多。此結(jié)果表明了使用玻璃基片21的意義，使吸收盡可能地小，以使后照明系統(tǒng)的照度最優(yōu)化。在此方面，實(shí)施例1a或1b的基片將是優(yōu)選的。
權(quán)利要求
1.包括玻璃基片(21)和在所述玻璃基片上涂布的散射層(22)的散射基片(20)，其特征在于，該玻璃基片(20)在380～780nm的波長(zhǎng)范圍的透光率至少等于91％。
2.按照權(quán)利要求1的散射基片，其特征在于，該玻璃基片(20)在380～780nm的波長(zhǎng)范圍的透光率至少等于91.50％。
3.按照權(quán)利要求1的散射基片，其特征在于，該玻璃基片(20)的總鐵含量為 其中，[Fe2O3]t的單位是ppm，相當(dāng)于在組合物中鐵的總量，e是玻璃的厚度，單位是mm，而Rédox定義為Rédox＝[FeO]/[Fe2O3]t，Rédox值為0～0.9。
4.按照權(quán)利要求2的散射基片，其特征在于，該玻璃基片(20)的總鐵含量為 其中，[Fe2O3]t的單位是ppm，相當(dāng)于在組合物中鐵的總量，e是玻璃的厚度，單位是mm，而Rédox定義為Rédox＝[FeO]/[Fe2O3]t，Rédox值為0～0.9。
5.按照前面各項(xiàng)權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的散射基片，其特征在于，該散射層(22)由在膠粘劑中的附聚顆粒組成，所述顆粒的平均直徑為0.3～2μm，所述膠粘劑的含量是10～40vol％，該顆粒形成尺寸為0.5～5μm的附聚體。
6.按照權(quán)利要求5的散射基片，其特征在于，該顆粒是半透明的顆粒，優(yōu)選是比如氧化物、氮化物、碳化物的無(wú)機(jī)顆粒。
7.按照前面各項(xiàng)權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的散射基片，其特征在于，該玻璃基片(20)具有至少基于如下組分的玻璃組合物
8.按照權(quán)利要求1或2的散射基片，其特征在于，對(duì)于最多4.0mm的厚度e，在總鐵含量200ppm和低于0.05的Rédox值的情況下，該玻璃基片(20)的最低透光率為91.50％。
9.按照權(quán)利要求1的散射基片，其特征在于，對(duì)于其厚度最多為4.0mm，總鐵含量160ppm和Rédox值等于0.31的玻璃基片(20)，其最小透光率為91％。
10.按照權(quán)利要求2的散射基片，其特征在于，對(duì)于其厚度最多為1.5mm，總鐵含量160ppm和Rédox值等于0.31的玻璃基片(20)，其最小透光率為91.50％。
11.按照權(quán)利要求1的散射基片，其特征在于，對(duì)于其厚度最多為1.2mm，總鐵含量800ppm和Rédox值等于0.33的玻璃基片(20)，其最小透光率為91％。
12.按照權(quán)利要求1的散射基片，其特征在于，對(duì)于其厚度最多為1.2mm，總鐵含量1050ppm和Rédox值等于0.23的玻璃基片(20)，其最小透光率為91％。
13.如按照權(quán)利要求1～12中之一所述的散射基片在制造后照明系統(tǒng)中的應(yīng)用。
14.按照權(quán)利要求13的應(yīng)用，其中在LCD顯示屏中安裝后照明系統(tǒng)。
15.按照權(quán)利要求13的應(yīng)用，其中在平面燈具中安裝后照明系統(tǒng)。
全文摘要
包括玻璃基片(21)和在所述玻璃基片上涂布的散射層(22)的散射基片(20)，其特征在于，該玻璃基片(20)在380～780nm的波長(zhǎng)范圍的透光率至少等于91％。
文檔編號(hào)C03C17/00GK1695074SQ03825058
公開日2005年11月9日 申請(qǐng)日期2003年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月11日
發(fā)明者L·泰西德爾, T·貝爾坦-穆羅特, A·普拉特 申請(qǐng)人:法國(guó)圣戈班玻璃廠