(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機結合剤中の凝集無機粒子からなる拡散層であって、前記無機粒子が０．３〜２ミクロンの平均直径を有し、前記無機結合剤が１０〜４０容量％を占め、前記無機粒子が０．５〜２０ミクロンの大きさを有する凝集物を形成し、前記層が４０％超のコントラスト減衰率を有することを特徴とする前記拡散層。
【請求項２】
４５％超の光透過率ＴＬを有することを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の拡散層。
【請求項３】
６０％超の光透過率ＴＬを有することを特徴とする、請求の範囲第２項に記載の拡散層。
【請求項４】
前記無機粒子が、酸化物、窒化物および炭化物粒子から選択される半透明粒子であることを特徴とする、請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項に記載の拡散層。
【請求項５】
前記無機粒子が酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化セリウム、または前記酸化物を少なくとも２つ含む混合物であることを特徴とする、請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項に記載の拡散層。
【請求項６】
酸、塩基、２価イオンおよび低分子量イオン性ポリマーから選択される分散剤を含むことを特徴とする、請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項に記載の拡散層。
【請求項７】
１〜２０ミクロンの厚さを有することを特徴とする、請求の範囲第１項〜第６項のいずれか１項に記載の拡散層。
【請求項８】
前記無機結合剤が、ケイ酸カリウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸リチウム及びリン酸アルミニウムから選択されることを特徴とする、請求の範囲第１項〜第７項のいずれか１項に記載の拡散層。
【請求項９】
複数のガラスシートから形成されるフラットランプ中の拡散フラット基板を作製するための、請求の範囲第１項〜第８項のいずれか１項に記載の拡散層の使用であって、
前記複数のガラスシートのうちの少なくともひとつが、前記拡散層がその上に堆積された拡散基板である
ことを特徴とする、使用。
【請求項１０】
前記拡散層が、前記拡散フラット基板の両側に堆積されることを特徴とする、請求の範囲第９項に記載の拡散層の使用。
【請求項１１】
前記拡散層が、スクリーン印刷、ペイントを用いるコーティング、ディップコーティング、スピンコーティング、フローコーティング、および噴霧からなる群から選択される堆積方法を用いて堆積させることを特徴とする、請求の範囲第９項または第１０項に記載の拡散層の使用。
【請求項１２】
前記拡散層の厚さ及び／または被覆密度が、堆積面に亙って均一でないことを特徴とする、請求の範囲第９項〜第１１項のいずれか１項に記載の拡散層の使用。
【請求項１３】
前記無機粒子が、５ミクロン未満の大きさを有する凝集物を形成することを特徴とする、請求の範囲第１項〜第８項のいずれか１項に記載の拡散層。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明はライトボックスの分野に関する。より具体的には、本発明は光源を均一化するために基板上に堆積させる拡散層に関する。
【０００２】
本発明は前記用途に限定されないが、ライトボックス、特にフラットランプから発せられる光を均一化するために使用される層に関して本発明をより具体的に説明する。フラットランプは特に、液晶スクリーンを照射するためのフラットスクリーンコンピュータ中に特に使用されているバックライト源であり得る。フラットランプは、例えば天井、床または壁に使用される建築用フラットランプであり得る。フラットランプは公共用フラットランプ、例えば公告パネル用ランプまたはランプをディスプレイキャビネットのラックまたは裏面を構成できるランプであり得る。
【０００３】
前記したフラットランプは、特に現在公知の自動車の客室用照明の代わりにフラットランプを含む自動車のルーフを製作することも考えられているので、他の分野、例えば自動車業界でも使用し得る。また、自動車のダッシュボードのバックライトを製作することも可能である。
【０００４】
「フラットランプ」は、本来実質的にフラットであるが所与の用途のために僅かにカーブしていてもよい２つの基板から構成される構築物に相当するものと理解されるべきである。
【０００５】
例えば米国特許第６，０３４，４７０号明細書に記載されているようなフラットランプは２枚の実質的にフラットな基板（例えば、ガラスシート）から構成され、この基板上にランプを構成する各種層が堆積されている。例えば、ランプの後部シートである第１ガラスシートの内面には誘電体が被覆されてなる銀電極が堆積されており、他面にはアルミナ層及びリン層が堆積されている。アルミナ層及びリン層は他のガラスシートの内面上に堆積されており、前記アルミナ層がランプから発された光を均一とすることができる反射領域を形成する。酸化チタンのような他の材料は反射層としても機能し得る。
【０００６】
しかしながら、発せられる光、特に液晶スクリーンのバックライトから発せられる光の場合は十分に均一でなく、過度に大きなコントラストを有する。前記ランプからの光の均一性を改善するための解決法は既に提案されている。特にガラスシートの前面の処理、例えばサンドブラストによるつや消し、ガラス表面の熱パターン化、またはガラスの厚さ全体の乳白色化が提案されているが、これらの処理は十分ではなく、多くの場合非常に高価である。均一性の観点から満足な方法はガラスシートの前面をプラスチック、例えばつや消しポリカーボネートまたはアクリルポリマーで被覆することである。しかしながら、この方法は複数のプラスチックコーティング層を必要とし、全体の厚さが５ｍｍ以上となるという欠点を有する。このコーティングの厚さがスクリーンを構成する他の部品に加わると、ランプの全厚さがかなり厚くなる。このことは、スクリーンの全体サイズを薄くしようとする現在のトレンドに逆行する。厚くなるとランプの輝度も低下する。前記ランプの別の欠点は、ブラスチックコーティングがランプの製作、特に電極を堆積させるステップ及びガラスシートの周囲をシールするステップを実施するときに必要な高温に耐えられないことである。
【０００７】
本発明者らは、上記した従来方法と少なくとも同等であるが該方法の欠点、特に全体サイズ及び輝度の低下という欠点のないフラットランプより発せられる光を均一化する手段を検討してきた。
【０００８】
上記目的は、本発明により、結合剤中の凝集粒子からなる拡散層であって、前記粒子は０．３〜２ミクロンの平均直径を有し、前記結合剤は１０〜４０容量％を占め、前記粒子は０．５〜２０ミクロン（好ましくは、５ミクロン未満）の大きさを有する凝集物を形成し、前記層が４０％以上（好ましくは、５０％以上）のコントラスト減衰率（ｃｏｎｔｒａｓｔ  ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）を有する前記拡散層により達成された。
【０００９】
コントラスト減衰率は、テストパターンのコントラストを調べることにより測定される。幅８ｍｍの黒線を８ｍｍ間隔で引いた透明なテストパターンをライトテーブルの上に載せる。調べようとする拡散層の上面をテストパターンから３ｍｍ離して置き、画像をカメラで撮影し、分析する。コントラスト減衰率ｃは下記式により定義される：
ｃ＝１−（Ｃ／Ｃ０）
ここで、ＣはＬの平均値に対するＬの標準偏差に等しく、Ｃ０はＬ０の平均値に対するＬ０の標準偏差であり、Ｌ０は拡散層なしのテストパターンの画像であり、Ｌは拡散層を存在させたときのテストパターンの画像である。
【００１０】
拡散層は上記したプラスチック層の代わりに使用され得る。こうすると、所与のランプからの光の均一性が同等の場合厚さをかなり薄くできる。
【００１１】
本発明の好ましい実施態様によれば、拡散層は４５％以上、好ましくは６０％以上の光透過率ＴＬを有する。光透過率はイルミナントＤ６５の下で測定したものである。
【００１２】
本発明の有利な実施態様によれば、粒子は半透明粒子であり、酸化物、窒化物または炭化物の粒子のような無機粒子が好ましい。
【００１３】
好ましくは、粒子は酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン及び酸化セリウム、または前記酸化物の少なくとも２つの混合物から選択される。
【００１４】
前記粒子は当業者に公知の方法、特に沈降または熱分解により得ることができる。本発明によれば、粒子の少なくとも５０％が平均直径との差が５０％未満であるような粒径分布を有する。
【００１５】
本発明の有利な実施態様によれば、ランプの組み立て中、特にランプをシールする前に層を作成する場合には結合剤はランプの操作温度及び／またはシール温度に耐えるのに十分な耐熱性を有している。この点に関して、拡散層が約３００℃以上の高温に対して耐えなければならないときには無機結合剤が特に有利であることが分かる。
【００１６】
拡散層が外側に位置しているときには、例えば特にフラットスクリーンを載置したときにランプに対して実施されるすべての取り扱い操作をダメージを与えることなく行うのに十分な摩耗耐性を有するように結合剤を選択することも有利である。
【００１７】
諸要件に応じて、選択される結合剤は、例えば耐熱性の層を得たいときには無機結合剤、または特に層の作成を単純化するためには有機結合剤であり得る。後者の場合、例えば冷却したときに架橋が簡単に起こり得る。耐熱性を有する無機結合剤を選択すると、特にかなりの熱を発生する蛍光管等の原因で層が劣化する危険性を生ずることなく大きなフラットランプを製作することができる。従来方法では、プラスチックフィルムの熱劣化が起こり、そのため大きなフラットランプを製作することが非常に困難となっていた。
【００１８】
有利には、結合剤は粒子とは異なる屈折率を有し、その差は好ましくは少なくとも０．１である。粒子の屈折率は有利には１．７以上、結合剤の屈折率は好ましくは１．６未満である。
【００１９】
本発明の好ましい実施態様によれば、結合剤はケイ酸カリウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸リチウム及びリン酸アルミニウムのような無機結合剤、及びポリビニルアルコール、熱硬化性樹脂及びアクリルポリマーのような有機結合剤から選択される。無機結合剤が特に好ましい。
【００２０】
所望サイズの凝集物を形成するために、本発明では結合剤中に粒子をランダムに分布させる少なくとも１つの添加剤を添加することが有利である。好ましくは、分散剤は酸、塩基、二価イオン及び低分子量（好ましくは、５００００ｇ／モル未満）のイオン性ポリマーから選択される。
【００２１】
大規模に均質な層を作成するために他の添加剤、例えばノニオン性、アニオン性またはカチオン性界面活性剤のような湿潤剤を添加することもできる。また、セルロースエーテルのようなレオロジー調節剤を添加することもできる。
【００２２】
前記した層は１〜２０ミクロンの厚さで堆積され得る。層の堆積方法は当業者に公知の何れの方法でもよく、例えばスクリーン印刷、ペイントのコーティング、ディップコーティグ、スピンコーティング、フローコーティング、噴霧等により堆積され得る。
【００２３】
２ミクロン以上の厚さの層を堆積させたいときには、スクリーン印刷により堆積させることが有利である。
【００２４】
層の厚さが４ミクロン未満の場合には、フローコーティングまたは噴霧により堆積させることが好ましい。
【００２５】
また、本発明では、表面の被覆面積に応じて異なる厚さを有する層を作成する。この実施態様によれば、光源の固有不均一性を補正することができる。例えば、長さに沿った蛍光管の照度の変化を補正することができる。別の実施態様によれば、被覆密度が堆積表面上の場所によって異なるが、光源の固有非均一性を補正する効果は実質的に同一である層が作成される。これは、例えばスポットの密度が完全被覆領域から分散スポットの領域まで段階的にまたはその他の方法で異なるようにスクリーン印刷により堆積させた層であり得る。
【００２６】
本発明によれば、拡散層を用途によって平面または非平面な形態を有する透明または半透明基板上に堆積させ得る。本発明で意図する用途は特にフラットランプ、例えば液晶スクリーンの照射、建築用イルミネーションまたは他の公共イルミネーションのために使用されるフラットランプである。
【００２７】
フラットランプの場合、該ランプの前面を構成するガラスシート上に拡散層を堆積させることが好ましい。
【００２８】
第１実施態様によれば、ランプの内側にあるガラスシートの前面上に拡散層を堆積させる。この実施態様によれば、拡散層をランプの製作中にガラスシート上に堆積させなければならない。この実施態様によれば、拡散層はランプを製作するのに必要な各種熱処理、特に電極の作成に相当する堆積操作を実施するため及びフラットランプの構造物を形成する２枚のガラスシートの周囲をシールするために必要な必要な各種熱処理に耐えるのに十分な耐熱性を有していなければならない。従って、本発明の拡散層は有利には無機結合剤を用いて作成される。
【００２９】
上記した第１実施態様の１つの変形例によれば、本発明の拡散層をガラス上に直接堆積させ得る。また、第２実施態様によれば、既にガラス上に堆積させた層上に拡散層を堆積させ得る。特に２枚のガラス間に一定のスペースを維持するためにスペーサーを必要とするならば、本発明では本発明の拡散層によりスペーサーの接着が妨げられないようにスペーサー用の位置に相当するフリースペースを残して拡散層を堆積させることが有利である。前記したフリースペースは、拡散層を堆積するためスクリーン印刷法の使用を選択することにより容易に得ることができる。
【００３０】
第２実施態様によれば、拡散層をランプの外側のガラスシートの面上に堆積させる。この実施態様によれば、本発明の拡散層が高い機械的強度特性、より具体的には耐摩耗性を有するように選択することが有利である。この場合、有利には拡散層を１５％以上、好ましくは２０％以上の量の無機または有機結合剤を用いて作成する。
【００３１】
フラットランプの製作における拡散層の使用に関する本発明の別の実施態様によれば、前記拡散層をフラットランプの構造物を形成するガラスシートとは別に透明または半透明な基板上に堆積させる。この実施態様は、フラットランプの前面からある距離離して保持されているガラス基板上に拡散層を堆積することを含む。この実施態様によれば、物理の原理に従って拡散層の拡散効果を更に高め得る。このことは、前記構造物の容積または全体サイズは従来公知のものと等しくなるが、拡散に関して良好な性能を呈するという事実により相殺される。
【００３２】
本発明では、基板がフラットランプの構造物を形成するガラスシートの１つであるかまたは独立の基板であるかに関係なく、基板の各側上に拡散層を堆積することが有利である。
【００３３】
従って、本発明の拡散層によりフラットランプ、例えば液晶スクリーンを照射するためのフラットランプを製作することができる。従来公知の方法と比べて、本発明の拡散層によるとコントラスト減衰に関する性能が同等の場合前記ランプの全体サイズを小さくすることができる。
【００３４】
拡散層の代替使用により、全体サイズが従来技術のフラットランプと等しい場合フラットランプから発する光のコントラスト減衰に関する性能を改善することができる。
【００３５】
更なる詳細及び有利な効果は下記する実施例の記載から明らかとなるであろう。
【００３６】
例１は、液晶スクリーンを照射するためのフラットランプの前面上に堆積させる本発明の層に関する。
【００３７】
下記混合物を調製した。１ミクロンの平均直径を有するアルミナ粒子（１５ｇ）を脱イオン水（６５．５ｇ）に入れ、ここに分散誘導剤として５０％ポリアクリル酸（０．４ｇ）及び湿潤剤としてＵｎｉｏｎ  ＣａｒｂｉｄｅからＴＲＩＴＯＮ  Ｘ−１００の商品名で販売されているオクチルフェノールエトキシレート（０．３ｇ）を添加した。
【００３８】
こうして調製した溶液をタービンにおいて２分間混合した。
【００３９】
次いで、２０％ポリビニルアルコール水溶液（１９ｇ）を添加し、こうして形成された混合物を再びタービンに５分間通した。
【００４０】
次いで、この混合物を乾燥したときの層が１．５ミクロンの厚さを有するような量ガラスシート上にフローコーティング法により堆積させて、拡散層を作成した。
【００４１】
例２は、本発明に従って４ミクロンの厚さを有する乾燥層を形成するように実施例１の混合物をガラスシート上に堆積させて作成した層である。
【００４２】
例３は、本発明に従って１ミクロンの厚さを有する乾燥層を形成するように実施例１の混合物をガラスシート上に堆積させて作成した層である。
【００４３】
例４は、下記混合物から作成した本発明の層である。
【００４４】
１ミクロンの平均直径を有するアルミナ粒子（１５ｇ）を脱イオン水（６５．５ｇ）に入れ、ここに分散誘導剤として５０％ポリアクリル酸（０．４ｇ）及び湿潤剤としてＵｎｉｏｎ  ＣａｒｂｉｄｅからＴＲＩＴＯＮ  Ｘ−１００の商品名で販売されているオクチルフェノールエトキシレート（０．３ｇ）を添加した。
【００４５】
こうして調製した溶液をタービンにおいて２分間混合した。
【００４６】
次いで、２０％ポリビニルアルコール水溶液（３２ｇ）を添加し、こうして形成された混合物をタービンに５分間通した。
【００４７】
次いで、この混合物を乾燥したときの層が４ミクロンの厚さを有するような量ガラスシート上にフローコーティング法により堆積させて、拡散層を作成した。
【００４８】
例５は、下記混合物から作成した本発明の層である。
【００４９】
１ミクロンの平均直径を有するアルミナ粒子（１５ｇ）を脱イオン水（６５．５ｇ）に入れ、ここに分散誘導剤として５０％ポリアクリル酸（０．４ｇ）及び湿潤剤としてＵｎｉｏｎ  ＣａｒｂｉｄｅからＴＲＩＴＯＮ  Ｘ−１００の商品名で販売されているオクチルフェノールエトキシレート（０．３ｇ）を添加した。
【００５０】
こうして調製した溶液をタービンにおいて２分間混合した。
【００５１】
次いで、２０％ポリビニルアルコール水溶液（５０ｇ）を添加し、こうして形成された混合物をタービンに５分間通した。
【００５２】
次いで、この混合物を乾燥したときの層が４ミクロンの厚さを有するような量ガラスシート上にフローコーティング法により堆積させて、拡散層を作成した。
【００５３】
例６は、本発明に従って無機結合剤を含む下記混合物から作成した層である。
【００５４】
１ミクロンの平均直径を有するアルミナ粒子（１５ｇ）を脱イオン水（７２ｇ）に入れ、ここに分散誘導剤として５０％ポリアクリル酸（０．４ｇ）を添加した。次いで、ｐＨが１０になるまで水酸化ナトリウムを添加し、混合物をタービンにおいて２分間均質化した。
【００５５】
次いで、結合剤として２５％ケイ酸リチウム水溶液（１２．７ｇ）及び湿潤剤としてＵｎｉｏｎ  ＣａｒｂｉｄｅからＴＲＩＴＯＮ  Ｘ−１００の商品名で販売されているオクチルフェノールエトキシレート（０．３ｇ）を添加した。
【００５６】
こうして調製した溶液を再びタービンに５分間通した。
【００５７】
次いで、この混合物を乾燥したときの層が２ミクロンの厚さを有するような量ガラスシート上にフローコーティング法により堆積させて、拡散層を作成した。
【００５８】
例７及び８は、上記した従来方法を使用した比較例である。ここでは、フラットランプの前面の前に配置する拡散素子としてつや消しプラスチックフィルムを使用している。
【００５９】
例７では、１ｍｍの厚さを有するプラスチックフィルムを用いた。
【００６０】
例８では、全厚が２ｍｍとなるように例７と同じプラスチックフィルムを２枚重層させた。
【００６１】
例９は、本発明に従って下記混合物から作成した層である。
【００６２】
５０重量％のポリアクリル酸の水性懸濁液（４ｇ）及び水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を脱イオン水（５４９ｇ）中にｐＨが９となるまで添加した。次いで、この混合物に（ＮｏｒｔｏｎからＳＬＵＲＲＹ  ９８３９の商品名で販売されている）１ミクロンの平均直径を有するジルコニア粒子を５２重量％含有する水性懸濁液（２８８ｇ）を添加した。こうして調製した混合物をタービンに１０分間通した。次いで、結合剤として（ＧｒａｃｅからＬＵＤＯＸの商品名で販売されている）２０重量％のポリケイ酸リチウムの水性懸濁液（１５８ｇ）及び湿潤剤としてＵｎｉｏｎ  ＣａｒｂｉｄｅからＴＲＩＴＯＮ  Ｘ−１００の商品名で販売されているオクチルフェノールエトキシレート（１ｇ）を添加した。
【００６３】
次いで、この混合物を乾燥したときの層が２ミクロンの厚さを有するような量ガラスシート上にフローコーティング法により堆積させて、拡散層を作成した。
【００６４】
例１０は、本発明に従って下記混合物から作成した層である。
【００６５】
５０重量％のポリアクリル酸の水性懸濁液（４ｇ）及び水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を脱イオン水（６８７ｇ）中にｐＨが９となるまで添加した。次いで、この混合物に１ミクロンの平均直径を有するアルミナ粒子（１５０ｇ）を添加した。こうして調製した混合物をタービンに１０分間通した。次いで、結合剤として（ＧｒａｃｅからＬＵＤＯＸの商品名で販売されている）２０重量％のポリケイ酸リチウムを含有する水性懸濁液（１５８ｇ）及びＵｎｉｏｎ  ＣａｒｂｉｄｅからＴＲＩＴＯＮ  Ｘ−１００の商品名で販売されている湿潤剤（１ｇ）を添加した。
【００６６】
次いで、この混合物を乾燥したときの層が２．５ミクロンの厚さを有するような量ガラスシート上にフローコーティング法により堆積させて、拡散層を作成した。
【００６７】
例１１は、粒子サイズが小さい下記混合物を用いた比較例である。
【００６８】
５０重量％のポリアクリル酸の水性懸濁液（４ｇ）及び水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を脱イオン水（８７ｇ）中にｐＨが９となるまで添加した。次いで、この混合物に０．２ミクロンの平均直径を有するアルミナ粒子を２０重量％含有する水性懸濁液（７５０ｇ）を添加した。こうして調製した混合物をタービンに１０分間通した。次いで、（ＧｒａｃｅからＬＵＤＯＸの商品名で販売されている）２０重量％のポリケイ酸リチウムを含有する水性懸濁液（１５８ｇ）及びＵｎｉｏｎ  ＣａｒｂｉｄｅからＴＲＩＴＯＮ  Ｘ−１００の商品名で販売されている湿潤剤（１ｇ）を添加した。
【００６９】
次いで、この混合物を乾燥したときの層が２ミクロンの厚さを有するような量ガラスシート上にフローコーティング法により堆積させて、拡散層を作成した。
【００７０】
ガラスシート上に堆積させた例１〜１１の拡散層のコントラスト減衰率を上記方法に従って測定した。
【００７１】
例１〜１１の拡散層についてイルミナントＤ６５下での光透過率を測定した。
【００７２】
例３及び９〜１１の拡散層について指の爪による耐引掻耐性を肉眼で調べた。表面を指の爪で引っ掻いた後に層がガラスシートから剥離しなかったときには耐引掻耐性は良好と判定し、層が剥離してガラスが見えたときには耐引掻耐性は不良と判定した。
【００７３】
拡散層を４５０℃に１時間曝した後に耐熱性を測定した。層を肉眼で調べたときに少なくとも部分的に劣化していたときに耐熱性は“−”と示す。逆に、層が元の外観を維持しているときには耐熱性は“＋”と示す。
【００７４】
得られた結果を下表に示す。
【００７５】
【表１】
0005049444.tif 000002
【００７６】
得られた結果は、同一の全体サイズ及び同等の光透過率の場合、本発明の拡散層は公知の方法に比べて優れたコントラスト減衰率を呈し、光（例えば、液晶スクリーン用フラットランプの光）の均一性を示す。
【００７７】
上記結果から、同一の全体サイズ及び同等のコントラスト減衰率の場合、本発明の拡散層は従来技術で得られるよりも高い光透過率を示すことも分かる。
【００７８】
上記した結果から、同等のコントラスト減衰率及び同等の光透過率の場合、本発明の拡散層により従来のものよりも全体サイズが小さいフラットランプ等を製作することができることが推察され得る。
【００７９】
無機結合剤を用いて作成した層はより優れた耐引掻耐性及び耐熱性を有することに注目すべきである。