DE60121161T2

DE60121161T2 - Streuschicht

Info

Publication number: DE60121161T2
Application number: DE60121161T
Authority: DE
Inventors: Christian Marzolin; Jean-Luc Allano
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 2000-05-23
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2021-05-24
Also published as: CN1236328C; JP2003535359A; PL204420B1; CN1430731A; JP5049444B2; KR100799283B1; HK1051902A1; FR2809496B1; TWI231867B; DE60121161D1; US7105222B2; WO2001090787A1; CA2410396C; FR2809496A1; PL358175A1; EP1285287A1; CZ20023781A3; CA2410396A1; ATE331965T1; US20030165675A1

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Lichtbänder und insbesondere eine Lichtstreuende Schicht, die vorgesehen ist, auf ein Substrat aufgebracht zu werden, um die Lichtquelle zu vergleichmäßigen.
Obwohl sie nicht auf solche Verwendungen beschränkt ist, wird die Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf Schichten beschrieben, die zur Vergleichmäßigung des Lichts verwendet werden, das von einem Lichtband, speziell einer Lampe, abgestrahlt wird. Eine solche flache Lampe kann insbesondere eine Hintergrundbeleuchtung oder "back-light" sein, die speziell in Flachbildschirmen von Computern verwendet wird, um den Flüssigkristallbildschirm mit Licht zu versorgen. Dabei kann es sich aber auch um architektonische flache Lampen handeln, die beispielsweise an Decken, Böden oder Wänden verwendet werden. Weiterhin kann es sich um flache Lampen für eine Verwendung im öffentlichen Raum wie Lampen für Werbetafeln oder auch um solche, die Regale oder Böden von Schaufenstern bilden können, handeln.
Diese flachen Lampen können auch auf anderen Gebieten, beispielsweise dem Automobilbau, Verwendung finden; so ist es vorstellbar, Autoschiebedächer herzustellen, wovon mindestens ein Teil eine solche Lampe enthält, um insbesondere die gegenwärtig für den Autoinnenraum bekannte Beleuchtung zu ersetzen. Dabei ist es auch möglich, die Hintergrundbeleuchtung oder "backlighting" von Bordanzeigen in Kraftfahrzeugen zu realisieren.
Weiterhin ist die Bezeichnung flache Lampe so zu verstehen, dass sie einer Ausführungsform entspricht, die aus zwei ursprünglich im Wesentlichen planen Substraten hergestellt ist, die jedoch eine für eine gegebene Verwendung erforderliche leichte Krümmung aufweisen können.
Diese flachen Lampen, beispielsweise wie die in dem Patent US 6 034 470 beschriebenen, werden deshalb von zwei im Wesentlichen flachen Substraten wie Glasscheiben gebildet, auf welchen verschiedene die Lampe bildende Schichten aufgebracht sind. So sind beispielsweise auf der ersten Glasscheibe, welche die hintere Scheibe der Lampe bildet, auf der Innenseite mit einem Dielektrikum beschichtete Silberelektroden und auf der anderen Seite eine Aluminiumoxid- und eine Phosphorschicht aufgebracht. Auf der Innenseite der anderen Glasscheibe sind eine Aluminiumoxid- und eine Phosphorschicht aufgebracht, wobei die Aluminiumoxidschicht Reflexionszonen bildet, die es erlauben, das von der Lampe abgestrahlte Licht zu vergleichmäßigen. Weitere Materialien wie Titanoxid können ebenfalls als reflektierende Schichten dienen.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass das so abgestrahlte Licht, insbesondere bei "Hintergrundbeleuchtungen" für Flüssigkristallbildschirme, nicht ausreichend gleichmäßig ist und zu große Kontraste aufweist. Lösungen zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit des Lichts dieser Lampen sind bereits realisiert worden. Behandlungen der Vorderseite der Glasscheibe wie Mattieren durch Sandstrahlen, das Erzeugen von Eindrücken in der Glasoberfläche in der Hitze oder eine Opalfärbung des Glases in der Masse sind insbesondere vorgeschlagen worden, reichen jedoch nicht aus und sind oftmals zu teuer. Eine unter dem Gesichtspunkt der Gleichmäßigkeit ausreichende Lösung besteht in der Beschichtung der Vorderseite der Glasscheibe mit einem Kunststoff wie einem mattierten Polycarbonat bzw. Acrylpolymer. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, dass sie mehrere Kunststoffschichten erfordert, die zu einer Gesamtdicke von mindestens 5 mm führen. Eine solche Dicke der Beschichtungen kommt zu den anderen Bestandteilen des Bildschirms hinzu und ergibt eine beträchtliche Vergrößerung der Gesamtdicke der Lampe, was dem gegenwärtigen Wunsch zuwiderläuft, der in Richtung einer Verringerung des Platzbedarfs der Bildschirme geht, was deren Dicke betrifft. Von der Dickenerhöhung wird auch eine Verringerung der Helligkeit der Lampe verursacht. Ein weiterer Nachteil einer solchen Lampe besteht darin, dass die Kunststoffbeschichtung den für ihre Herstellung erforderlichen hohen Temperaturen nicht widersteht, insbesondere in den Stufen Aufbringen der Elektroden und Umfangsversiegeln der Glasscheiben.
Deshalb liegt der Erfindung als Aufgabe zugrunde, ein Mittel bereitzustellen, das zu einer Gleichmäßigkeit des von einer flachen Lampen abgestrahlten Lichts führt, wenigstens gleichwertig der zuvor beschriebenen Lösung ist und die Nachteile nicht aufweist, insbesondere was Platzbedarf und Helligkeitsverlust betrifft.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine lichtstreuende Schicht, die aus in einem Bindemittel agglomerierten anorganischen Teilchen besteht, die einen mittleren Durchmesser von 0,3 bis 2 Mikrometer aufweisen, wobei das Bindemittel mit einem Anteil von 10 bis 40 Vol.-% vorliegt, die Teilchen Aggregate bilden, deren Durchmesser 0,5 bis 20 Mikrometer und vorzugsweise weniger als 5 Mikrometer beträgt, und die Schicht eine Kontrastabschwächung von über 40% und vorzugsweise von über 50% aufweist.
In der Patentanmeldung JP 11-38232 A ist eine lichtstreuende Schicht offenbart, die ein transparentes Harz und Verbundteilchen umfasst, die von einem Mutterharzteilchen mit einer mittleren Abmessung von zwischen 1 und 10 Mikrometern und einer Schicht aus Teilchen mit mittleren Abmessungen von zwischen 0,1 und 0,8 Mikrometern gebildet werden.
Die Kontrastabschwächung wird bestimmt durch eine Messung des Kontrasts eines Testbildes, wobei ein transparentes Testbild, das aus schwarzen Streifen mit einer Breite von 8 mm, die voneinander mit 8 mm entfernt sind, besteht, auf einen Lichttisch gelegt wird. Die Oberseite der zu vermessenden lichtstreuenden Schicht wird mit einem Abstand von 3 mm von dem Testbild angeordnet und ein Bild von einer Kamera erhalten und analysiert. Die Kontrastabschwächung ist definiert durch c: c = 1 – (C/C0),wobei C die Standardabweichung von L über den Mittelwert von L und C₀ gleich der Standardabweichung von L₀ über den Mittelwert von L₀ ist. Dabei bedeutet L₀ die Abbildung des Testbildes ohne Diffusor und L die Abbildung des Testbildes mit Diffusor.
Eine solche lichtstreuende Schicht kann an die Stelle der weiter oben beschriebenen Kunststoffschichten und mit einer deutlich geringeren Dicke für eine gegebene Gleichmäßigkeit des Lichts einer gegebenen Lampe verwendet werden.
Entsprechend einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform besitzt die Schicht einen Lichttransmissionsgrad, T_L, von über 45% und vorzugsweise von über 60%. Der Lichttransmissionsgrad wird für Normlichtart D65 gemessen.
Entsprechend einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die Teilchen halbtransparent und vorzugsweise anorganische Teilchen wie solche aus einem Oxid, Nitrid oder Carbid.
Die Teilchen werden vorzugsweise aus Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Zirconiumdioxid, Titandioxid und Cerdioxid oder einem Gemisch aus mindestens zwei dieser Oxide ausgewählt.
Solche Teilchen können durch ein beliebiges dem Fachmann bekanntes Mittel, insbesondere durch Ausfällen oder Reagieren in der Hitze, erhalten werden. Erfindungsgemäß besitzen die Teilchen eine derartige Korngrößenverteilung, dass mindestens 50% davon um weniger als 50% vom mittleren Durchmesser abweichen.
Entsprechend einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform besitzt das Bindemittel eine Temperaturbeständigkeit, die ausreicht, um den Betriebstemperaturen und/oder der Temperatur der Versiegelung der Lampe zu widerstehen, wenn die Schicht beim Zusammenbau der Lampe und insbesondere vor deren Versiegelung hergestellt wird. In dieser Hinsicht erweist sich ein anorganisches Bindemittel als besonders interessant, wenn die lichtstreuende Schicht einer hohen Temperatur von über etwa 300°C widerstehen muss.
Wenn sich die Schicht in Außenposition befindet, wird das Bindemittel auch vorteilhafterweise mit einer Abriebfestigkeit ausgewählt, die ausreicht, um alle Handhabungen der Lampe, beispielsweise insbesondere während des Zusammenbaus des Flachbildschirms, ohne Beschädigung mitzumachen.
In Abhängigkeit von den Anforderungen kann das Bindemittel anorganisch, beispielsweise wenn gewünscht wird, eine Schicht zu erhalten, die hohen Temperaturen widersteht, oder organisch, insbesondere um die Herstellung der Schicht zu vereinfachen, da die Vernetzung einfach, beispielsweise in der Kälte, erhalten werden kann, gewählt werden. Die Wahl eines anorganischen Bindemittels, dessen Temperaturbeständigkeit hoch ist, erlaubt insbesondere die Herstellung von flachen Lampen mit großen Abmessungen ohne die Gefahr, dass ein Abbau der Schicht, beispielsweise verursacht von Leuchtstoffröhren, die eine beträchtliche Erwärmung verursachen, stattfindet. Bei bekannten Lösungen hat sich ein Abbau der Kunststofffolie unter Temperatureinfluss, der die Herstellung von flachen Lampen mit großen Abmessungen sehr schwierig werden lässt, gezeigt.
Vorteilhafterweise besitzt das Bindemittel einen anderen Brechungsindex als die Teilchen, wobei die Differenz zwischen den beiden Brechungsindizes vorzugsweise mindestens 0,1 beträgt. Dabei beträgt der Brechungsindex der Teilchen vorteilhafterweise mehr als 1,7 und der des Bindemittels vorzugsweise weniger als 1,6.
Entsprechend einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird das Bindemittel aus anorganischen Bindemitteln wie Kaliumsilicaten, Natriumsilicaten, Lithiumsilicaten und Aluminiumphosphaten und werden die organischen Bindemittel aus Polymeren vom Typ Polyvinylalkohol, wärmeaushärtbare Harze und Acrylharze gewählt. Besonders bevorzugt ist das Bindemittel ein anorganisches.
Um die Bildung von Aggregaten mit der gewünschten Abmessung zu begünstigen, ist erfindungsgemäß vorteilhafterweise der Zusatz mindestens eines Additivs vorgesehen, das zu einer zufälligen Verteilung der Teilchen im Bindemittel führt. Vorzugsweise wird das Additiv oder Dispergiermittel aus folgenden Mitteln ausge wählt: einer Säure, einer Base, zweiwertigen Ionen oder ionischen Polymeren mit einer niedrigen Molmasse von insbesondere unter 50 000 g/mol.
Weiterhin ist es möglich, andere Mittel, beispielsweise ein Benetzungsmittel wie ein nichtionisches, anionisches oder kationisches Tensid, zuzusetzen, um im Industriemaßstab eine homogene Schicht zu bilden.
Außerdem ist es möglich, rheologische Modifizierungsmittel wie Celluloseether zuzusetzen.
Die so definierte Schicht kann mit einer Dicke von 1 bis 20 Mikrometern aufgebracht werden. Die Verfahren zum Aufbringen einer solchen Schicht können beliebige dem Fachmann bekannte Mittel Siebdruck, Auftragen eines Anstrichstoffs, "dip-coating", "spin-coating", "flow-coating" und Aufsprühen sein.
Wenn die für die aufgebrachte Schicht gewünschte Dicke mehr als 2 Mikrometer beträgt, so wird vorteilhafterweise ein Beschichtungsverfahren vom Typ Siebdruck angewendet.
Wenn die Schichtdicke weniger als 4 Mikrometer beträgt, so wird das Beschichten vorzugsweise durch flow-coating oder Aufsprühen durchgeführt.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, eine Schicht auszubilden, deren Dicke je nach dem Bedeckungsbereich auf der Oberfläche variiert, da durch eine solche Ausführungsform die einer Lichtquelle eigenen Ungleichmäßigkeiten korrigiert werden können. So ist es beispielsweise auf diese Weise möglich, die Veränderung der Helligkeit einer Leuchtstoffröhre über deren Länge zu korrigieren. In einer anderen Ausführungsform, die im Wesentlichen zum selben Effekt der Korrektur der einer Lichtquelle eigenen Unregelmäßigkeiten führt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, eine Schicht auszubilden, deren Beschichtungsdichte auf der beschichteten Oberfläche variiert; dabei handelt es sich beispielsweise um eine durch Siebdruck realisierte Beschichtung, deren Punktdichte von einem vollständig bedeckten Be reich zu einem Bereich mit verteilten Punkten variieren kann, wobei der Übergang gegebenenfalls fließend ist.
Erfindungsgemäß können solche Schichten auf transparenten oder halbtransparenten Substraten aufgebracht werden, die je nach Verwendung eine gegebenenfalls flache Form haben. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Verwendungen sind insbesondere flache Lampen, die beispielsweise für die Beleuchtung von Flüssigkristallbildschirmen, für architektonische Beleuchtungszwecke oder auch für die Beleuchtung in der Stadtmöblierung verwendet werden.
Bei flachen Lampen wird die Schicht vorteilhafterweise auf der Glasscheibe aufgebracht, welche die Vorderseite der Lampe bildet.
In einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Schicht auf der zum Inneren der Lampe zeigenden Seite der Glasscheibe aufgebracht, wobei in einer solchen Ausführungsform die Schicht auf der Glasscheibe während der Herstellung der Lampe aufgebracht werden muss. Gemäß dieser Ausführungsform muss die Schicht eine Temperaturbeständigkeit aufweisen, die genügend hoch ist, um den verschiedenen Wärmebehandlungen zu widerstehen, die für die Herstellung einer solchen Lampe erforderlich sind, insbesondere um die Beschichtungen auszuführen, die der Herstellung der Elektroden entsprechen, und um die Umfangsversiegelung der zwei Glasscheiben, welche die Struktur der flachen Lampe bilden, durchzuführen. Die erfindungsgemäße Schicht wird dann vorteilhafterweise mit einem anorganischen Bindemittel ausgeführt.
In dieser ersten Ausführungsform kann die erfindungsgemäße lichtstreuende Schicht gemäß einer Abwandlung direkt auf das Glas oder gemäß einer zweiten Abwandlung auf die bereits auf dem Glas aufgebrachten Schichten aufgebracht werden. Sollten Abstandshalter notwendig werden, insbesondere um zwischen den zwei Glasscheiben einen gleichmäßigen Zwischenraum aufrechtzuerhalten, ist erfindungsgemäß vorteilhafterweise das Aufbringen der lichtstreuenden Schicht vorgesehen, wobei freie Zonen aufrechterhalten werden, die den Stellen entsprechen, die für die Abstandshalter derart vorgesehen sind, dass deren Haftung nicht von der erfindungsgemäßen Schicht gestört wird. Solche freien Abstandshalter können leicht erhalten werden, indem man sich für das Aufbringen der Schicht durch ein Siebdruckverfahren entscheidet.
Entsprechend einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Schicht auf die nach außerhalb der Lampe zeigende Seite der Glasscheibe aufgebracht, wobei gemäß dieser Ausführungsform die erfindungsgemäße lichtstreuende Schicht vorteilhafterweise mit verbesserten mechanischen Widerstandseigenschaften und insbesondere mit erhöhter Abriebfestigkeit gewählt wird. Die Schicht wird dann vorteilhafterweise mit einem anorganischen oder organischen Bindemittel mit einem Anteil von über 15% und vorzugsweise über 20% realisiert.
Entsprechend einer erfindungsgemäßen Abwandlung, welche die Verwendung der lichtstreuenden Schicht bei der Herstellung einer flachen Lampe betrifft, wird die lichtstreuende Schicht auf ein transparentes oder halbtransparentes Substrat unabhängig von den die Struktur der flachen Lampe bildenden Glasscheiben aufgebracht. Eine solche Ausführungsform kann im Aufbringen der lichtstreuenden Schicht auf ein Glassubstrat, das von der Vorderseite der Lampe in einem Abstand gehalten wird, bestehen, wobei diese Ausführungsform es nach den Gesetzen der Physik erlaubt, den lichtstreuenden Effekt der Schicht weiter zu verbessern. Andererseits wird das Volumen oder der Platzbedarf einer solchen Ausführungsform wieder gleich den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, aber mit besseren Eigenschaften, was die Lichtstreuung betrifft.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorteilhafterweise das Aufbringen einer lichtstreuenden Schicht auf jede Seite des Substrats vorgesehen, das entweder eine der Glasscheiben, welche die Struktur der flachen Lampe bilden, oder ein unabhängiges Substrat ist.
Die so beschriebenen erfindungsgemäßen lichtstreuenden Schichten erlauben somit die Herstellung von flachen Lampen, die beispielsweise für die Beleuchtung von Flüssigkristallbildschirmen vorgesehen sind. Verglichen mit den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen erlaubt es die erfindungsgemäße Schicht bei gegebenen Eigenschaften, was die Kontrastabschwächung betrifft, den Platzbedarf dieser Lampe zu verringern.
Entsprechend den Varianten der Verwendung dieser Schichten kann die Leistungsfähigkeit, was die Abschwächung des Kontrastes des von den flachen Lampen abgestrahlten Lichts betrifft, bei einem Platzbedarf dieser Lampen, der gleich dem der aus dem Stand der Technik bekannten ist, erhöht werden.
Weitere vorteilhafte Merkmale und Einzelheiten werden anhand der folgenden Beschreibung von erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Das erste Beispiel entspricht einer erfindungsgemäßen Schicht, die vorgesehen ist, auf die Vorderseite einer flachen Lampe für die Beleuchtung eines Flüssigkristallbildschirms aufgebracht zu werden.
Folgendes Gemisch wurde hergestellt:
In 65,5 g entionisiertes Wasser wurden 15 g Aluminiumoxidteilchen mit einem mittleren Durchmesser von 1 Mikrometer gefüllt, wozu 0,4 g 50%ige Polyacrylsäure als die Dispersion auslösendes Additiv und 0,3 g eines Benetzungsmittels, Octylphenolmethoxylat, das von der Gesellschaft Union Carbide unter der Bezeichnung Triton X100 vertrieben wird, zugegeben wurden.
Die so hergestellte Lösung wurde in einer Zentrifuge zwei Minuten lang vermischt.
Anschließend wurden 19 g ein wässrigen 20%igen Polyvinylalkohollösung zugegeben und wurde das so gebildete Gemisch fünf Minuten lang gerührt.
Danach wurde eine lichtstreuende Schicht aus diesem Gemisch auf einer Glasscheibe durch "flow coating" hergestellt. Das Aufbringen des Gemischs wurde mit einer derartigen Menge durchgeführt, dass die Dicke der Schicht nach der Trocknung 1,5 Mikrometer betrug.
Beispiel 2 ist eine Schicht, die erfindungsgemäß aus dem Gemisch des Beispiels 1 hergestellt wurde, das auf eine Glasscheibe aufgebracht wurde, um eine trockne Schicht mit einer Dicke von 4 Mikrometern zu bilden.
Beispiel 3 ist eine Schicht, die erfindungsgemäß aus dem Gemisch des Beispiels 1 hergestellt wurde, das auf eine Glasscheibe aufgebracht wurde, um eine trockene Schicht mit einer Dicke von 1 Mikrometer zu bilden.
Beispiel 4 ist eine erfindungsgemäße Schicht aus folgendem Gemisch.
In 65,5 g entionisiertes Wasser wurden 15 g Aluminiumoxidteilchen mit einem mittleren Durchmesser von 1 Mikrometer gefüllt, wozu 0,4 g 50%ige Polyacrylsäure als die Dispersion auslösendes Additiv und 0,3 g eines Benetzungsmittels, Octylphenolmethoxylat, das von der Gesellschaft Union Carbide unter der Bezeichnung Triton X100 vertrieben wird, zugegeben wurden.
Die so hergestellte Lösung wurde zwei Minuten lang in einer Zentrifuge vermischt.
Anschließend wurden 32 g einer wässrigen 20%igen Polyvinylalkohollösung zugegeben und wurde das so gebildete Gemisch fünf Minuten lang durch eine Zentrifuge geschickt.
Danach wurde aus diesem Gemisch auf einer Glasscheibe durch "flow coating" eine lichtstreuende Schicht hergestellt. Das Aufbringen des Gemischs wurde mit einer derartigen Menge durchgeführt, dass die Dicke der Schicht nach Trocknung 4 Mikrometer betrug.
Beispiel 5 ist eine erfindungsgemäße Schicht aus folgendem Gemisch.
In 65,5 g entionisiertes Wasser wurden 15 g Aluminiumoxidteilchen mit einem mittleren Durchmesser von 1 Mikrometer gefüllt, wozu 0,4 g 50%ige Polyacrylsäure als die Dispersion auslösendes Additiv und 0,3 g Benetzungsmittel, Octylphenolmethoxylat, das von der Gesellschaft Union Carbide unter der Bezeichnung Triton X100 vertrieben wird, zugegeben wurden.
Die so hergestellte Lösung wurde zwei Minuten lang in einer Zentrifuge vermischt.
50 g einer wässrigen 20%igen Polyvinylalkohollösung wurden danach zugegeben, und das so gebildete Gemisch wurde fünf Minuten lang durch eine Zentrifuge geschickt.
Danach wurde aus diesem Gemisch auf einer Glasscheibe durch "flow coating" eine lichtstreuende Schicht hergestellt. Das Aufbringen des Gemischs wurde mit einer derartigen Menge durchgeführt, dass die Dicke der Schicht nach Trocknung 4 Mikrometer betrug.
Beispiel 6 ist eine Schicht, die erfindungsgemäß aus einem anschließend beschriebenen Gemisch, an welchem ein anorganisches Bindemittel beteiligt war, hergestellt wurde.
In 72 g entionisiertes Wasser wurden 15 g Aluminiumoxidteilchen mit einem mittleren Durchmesser von 1 Mikrometer gefüllt, wozu 0,4 g 50%ige Polyacrylsäure als die Dispersion auslösendes Additiv gegeben wurden. Anschließend wurde Natronlauge zugegeben, bis der pH-Wert 10 erreichte. Danach wurde das Gemisch zwei Minuten lang in einer Zentrifuge homogenisiert.
Dann wurden 12,7 g einer wässrigen 25%igen Lithiumsilicatbindemittellösung und 0,3 g Benetzungsmittel, Octylphenolmethoxylat, vertrieben von der Gesellschaft Union Carbide unter der Bezeichnung Triton X100, zugegeben.
Die so hergestellte Lösung wurde fünf Minuten lang durch eine Zentrifuge geschickt.
Danach wurde aus diesem Gemisch auf einer Glasscheibe durch "flow coating" eine lichtstreuende Schicht hergestellt. Das Aufbringen des Gemischs wurde mit einer derartigen Menge durchgeführt, dass die Dicke der Schicht nach Trocknung 2 Mikrometer betrug.
Beispiele 7 und 8 sind Vergleichsbeispiele, in welchen ein weiter oben beschriebenes Verfahren des Standes der Technik wiederholt wird, das darin besteht, als lichtstreuendes Element mattierte Kunststofffolien zu verwenden, die vor der Vorderseite der flachen Lampe angeordnet werden.
Beispiel 7 entspricht einer Kunststofffolie mit einer Dicke von 1 mm.
Beispiel 8 entspricht der Übereinanderanordnung von zwei Kunststofffolien, die gleich derjenigen von Beispiel 7 waren, um eine Gesamtdicke von 2 mm zu erhalten.
Beispiel 9 ist eine aus dem anschließend beschriebenen Gemisch erfindungsgemäß hergestellte Schicht.
In 549 g entionisiertes Wasser wurden 4 g einer 50 gew.-%igen Polyacrylsäuresuspension in Wasser und Natronlauge (NaOH) derart gefüllt, dass ein pH gleich 9 erhalten wurde. Anschließend wurden zu dem Gemisch 288 g einer wässrigen 52 gew.-%igen Suspension aus Zirconiumdioxidteilchen mit einem mittleren Durchmesser von 1 Mikrometer (vertrieben von der Gesellschaft NORTON unter der Bezeichnung SLURRY 9839) zugegeben. Das so hergestellte Gemisch wurde 10 Minuten lang in eine Zentrifuge gefüllt. Anschließend wurden 158 g einer 20gew.-%igen Lithiumpolysilicatbindemittellösung in Wasser (vertrieben von der Gesellschaft CRACE unter der Bezeichnung Ludox) und 1 g Benetzungsmittel (vertrieben von der Gesellschaft UNION CARBIDE unter der Bezeichnung Triton X100) zugegeben.
Aus diesem Gemisch wurde auf einer Glasscheibe durch "flow coating" eine lichtstreuende Schicht hergestellt. Das Aufbringen des Gemischs wurde mit einer derartigen Menge durchgeführt, dass die Dicke der Schicht nach Trocknung 2 Mikrometer betrug.
Beispiel 10 ist eine aus dem folgenden Gemisch erfindungsgemäß hergestellte Schicht.
In 687 g entionisiertes Wasser wurden 4 g einer 50 gew.-%igen Polyacrylsäuresuspension in Wasser und Natronlauge (NaOH) derart zugegeben, dass ein pH gleich 9 erhalten wurde. Anschließend wurden zu dem Gemisch 150 g Aluminiumoxidteilchen mit einem mittleren Durchmesser von 1 μm zugegeben. Das so hergestellte Gemisch wurde 10 Minuten lang in eine Zentrifuge gefüllt. Anschließend wurden 158 g einer 20gew.-%igen Lithiumpolysilicatbindemittelsuspension in Wasser (vertrieben von der Gesellschaft CRACE unter der Bezeichnung Ludox) und 1 g Benetzungsmittel (vertrieben von der Gesellschaft UNION CARBIDE unter der Bezeichnung Triton X100) zugegeben.
Danach wurde aus diesem Gemisch auf einer Glasscheibe durch "flow coating" eine Lichtstreuende Schicht hergestellt. Das Aufbringen des Gemischs erfolgte mit einer derartigen Menge, dass die Dicke der Schicht nach Trocknung 2,5 Mikrometer betrug.
Beispiel 11 ist ein Vergleichsbeispiel, das darin besteht, das folgende Gemisch zu verwenden, in welchem die Teilchen eine kleine Größe hatten.
In 87 g entionisiertes Wasser wurden 4 g einer 50 gew.-%igen Polyacrylsäuresuspension in Wasser und Natronlauge (NaOH) derart zugegeben, dass ein pH gleich 9 erhalten wurde. Anschließend wurden 750 g einer 20gew.-%igen Suspension von Aluminiumoxidteilchen (mittlerer Durchmesser 0,2 Mikrometer) in Wasser zugegeben. Das so hergestellte Gemisch wurde 10 Minuten lang in eine Zentrifuge gefüllt. Anschließend wurden 158 g einer 20%igen Lithiumpolysilicatsuspension in Wasser (vertrieben von der Gesellschaft GRACE unter der Bezeichnung Ludox) und 1 g Benetzungsmittel (vertrieben von der Gesellschaft UNION CARBIDE unter der Bezeichnung Triton X100) zugegeben.
Danach wurde aus diesem Gemisch auf einer Glasscheibe durch "flow coating" eine lichtstreuende Schicht hergestellt. Das Aufbringen des Gemischs erfolgte mit einer derartigen Menge, dass die Dicke der Schicht nach Trocknung 2 Mikrometer betrug.
Die so jeweils auf eine Glasscheibe aufgebrachten Lichtstreuende Schichten der Beispiele 1 bis 11 wurden gemäß dem weiter oben beschriebenen Verfahren zur Messung der Kontrastabschwächung untersucht.
Weiterhin wurden mit diesen Beispielen Messungen des Lichttransmissionsgrades für Normlichtart D65 durchgeführt.
Weiterhin wurde die Kratzfestigkeit der lichtstreuenden Schichten gegenüber einem Nagel gemäß den Beispielen 3 und 9 bis 11 visuell beurteilt. Dabei wurde die Widerstandsfähigkeit als "gut" bewertet, wenn sich die Schicht nicht von der Glasscheibe löste und mit "schlecht", wenn sich die Schicht vom Glas löste, das sichtbar wurde, nachdem die Oberfläche mit einem Nagel zerkratzt worden war.
Die Temperaturbeständigkeit der Lichtstreuende Schichten wurde ermittelt, nachdem die Schichten 1 Stunde lang 450°C ausgesetzt worden waren. Dabei bedeutet eine Beständigkeit von "–", dass die mit dem bloßen Auge untersuchte Schicht wenigstens teilweise abgebaut war. Umgekehrt bedeutet eine Beständigkeit von "+", dass die Schicht ihr ursprüngliches Aussehen behalten hatte.
Die erhaltenen Ergebnisse werden in der Tabelle wie folgt mitgeteilt:
n.b.: nicht bestimmt
Die erhaltenen Ergebnisse zeigen, dass es die erfindungsgemäßen lichtstreuenden Schichten erlauben, eine Kontrastabschwächung und damit eine Vergleichmäßigung des Lichtes, beispielsweise einer flachen Lampe für Flüssigkristallbildschirme, zu erhalten, die besser als diejenige der bereits bekannten Verfahren bei gleichem Platzbedarf und einem gegebenen Lichttransmissionsgrad ist.
Die Ergebnisse zeigen weiterhin, dass es bei gleichem Platzbedarf und bei einer gegebenen Kontrastabschwächung die erfindungsgemäßen lichtstreuenden Schichten erlauben, einen besseren Lichttransmissionsgrad als den gemäß den Verfahren des Standes der Technik erreichten zu erhalten.
Aus diesen Ergebnissen ist es möglich abzuleiten, dass bei einer gegebenen Kontrastabschwächung und einem gegebenen Lichttransmissionsgrad die erfindungs gemäßen lichtstreuenden Schichten erlauben, beispielsweise eine flache Lampe mit einem Platzbedarf herzustellen, der gegenüber den Verfahren des Standes der Technik geringer ist.
Dazu ist festzustellen, dass die aus einem anorganischen Bindemittel hergestellten Schichten verbesserte Kratzfestigkeit und Temperaturbeständigkeit besitzen.

Claims

Lichtstreuende Schicht, die aus in einem Bindemittel agglomerierten Teilchen besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen anorganisch sind und einen mittleren Durchmesser von 0,3 bis 2 Mikrometern aufweisen, dass das Bindemittel mit einem Anteil von 10 bis 40 Vol.-% vorliegt, dass die Teilchen Aggregate bilden, deren Durchmesser 0,5 bis 20 Mikrometer und vorzugsweise weniger als 5 Mikrometer beträgt, und dass die Schicht eine Kontrastabschwächung von über 40% aufweist.
Lichtstreuende Schicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Lichttransmissionsgrad T_L von über 45% und vorzugsweise über 60% aufweist.
Lichtstreuende Schicht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen halbtransparent und vorzugsweise aus Oxiden, Nitriden oder Carbiden ausgewählt sind.
Lichtstreuende Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen aus Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Zirconiumdioxid, Titandioxid und Cerdioxid oder einem Gemisch aus mindestens zwei dieser Oxide bestehen.
Lichtstreuende Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Dispergiermittel wie eine Säure, eine Base, zweiwertige Ionen oder ionische Polymere mit niedrigem Molekulargewicht enthält.
Lichtstreuende Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Dicke 1 bis 20 Mikrometer beträgt.
Lichtstreuende Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel aus anorganischen Bindemitteln wie Kaliumsilicaten, Natriumsilicaten, Lithiumsilicaten und Aluminiumphosphaten und organischen Bindemitteln wie Polymeren vom Typ Polyvinylalkohol, wärmeaushärtbaren Harzen und Acrylharzen ausgewählt ist.
Lichtstreuende Schicht nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel anorganisch ist.
Verwendung einer wie in einem der Ansprüche 1 bis 8 beschriebenen lichtstreuenden Schicht zur Herstellung eines lichtstreuenden Substrats in einem Lichtband, insbesondere einer flachen Lampe.
Verwendung einer lichtstreuenden Schicht nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie auf ein vorzugsweise aus Glas bestehendes flaches Substrat aufgebracht worden ist.
Verwendung einer lichtstreuenden Schicht nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das flache Substrat eine der Glasscheiben ist, die eine flache Lampe bilden.
Verwendung einer lichtstreuenden Schicht nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie auf beide Seiten des flachen Substrats aufgebracht worden ist.
Verwendung einer lichtstreuenden Schicht nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie durch ein Beschichtungsverfahren wie Siebdruck, durch Auftragen eines Anstrichstoffs, durch "dip-coating", "spin-coating", "flow-coating" oder Aufsprühen aufgebracht worden ist.
Verwendung einer lichtstreuenden Schicht nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Dicke und/oder Bedeckungsdichte der Schicht auf der beschichteten Oberfläche variiert/variieren.