DE4232977A1

DE4232977A1 - Lichtstreuendes flaechenelement

Info

Publication number: DE4232977A1
Application number: DE4232977A
Authority: DE
Inventors: Teruaki Konno; Koichi Sawada; Masahiro Kitamura
Original assignee: Keiwa Shoko KK
Current assignee: Keiwa KK
Priority date: 1991-10-09
Filing date: 1992-10-01
Publication date: 1993-04-15
Anticipated expiration: 2012-10-02
Also published as: JP2539492Y2; JP2539491Y2; US5706134A; JPH0573602U; KR930008494A; KR960015775B1; JPH0573601U; DE4232977C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein lichtstreuendes Flä chenelement, durch das Licht gleichförmig zerstreut wird, insbesondere auf ein lichtstreuendes Flächenele ment, das als lichtstreuende Platte zum gleichförmigen Zerstreuen von Licht verwendet wird, das aus einer Lichtquelle für das Hinterlicht einer Flüssigkristall- Platte in einer Flüssigkristallanzeige ausgestrahlt wird.

Bei einer herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeige 10, die in Fig. 6 dargestellt ist, durchdringt das Licht einer Leuchtstoffröhre 11 als Hinterlicht eine Leitplatte 12. Die Leuchtstoffröhre 11 ist an der Rückseite einer Flüssigkristall-Platte vorgesehen. An der Unterseite der Leitplatte 12 ist ein reflektierender Teil vorgese hen, der aus einer Metallniederschlagsschicht besteht. Die Metallniederschlagsschicht ist durch Niederschlagen eines Metalls, z. B. Silber oder Aluminium, gebildet. Das nach oben geleitete Licht wird gleichförmig zer streut und durch eine Streuplatte 13 geleitet, die über der Leitplatte 12 angeordnet ist, und wird dann zu ei ner Flüssigkristall-Anzeigeeinheit 14 über der Streu platte 13 geleitet.

Üblicherweise wird ein lichtstreuendes Flächenelement als Streuplatte verwendet, wobei ein Harz, z. B. ein Polycarbonat, geschmolzen und auf die Oberfläche eines Basismaterials extrudiert und mittels einer Preß- und Kühlwalze (einer Mattwalze) oder dergleichen, die eine Vielzahl feiner konkaver und konvexer Teile auf ihrer Oberfläche aufweist, bearbeitet wird, so daß das Harz viele feine konkave und konvexe Teile an seiner Ober fläche aufweist, oder das Harz erwärmt und mittels ei ner Preßwalze unter Druck gesetzt wird, die eine Viel zahl feiner konvexer Teile an ihrer Oberfläche auf weist, so daß das Harz eine Vielzahl feiner konkaver und konvexer Teile (eingeprägt) aufweist.

1) Die japanische Gebrauchsmusterschrift 26 481/1991 offenbart ein lichtstreuendes Flächenelement, bei dem eine Lichtstreuschicht an der Oberfläche eines Polye sterfilms oder dergleichen befestigt ist und licht streuende Materialien, wie Titanoxid, Calciumcarbonat, Talk, Silicapulver, Glasperlen und dergleichen, ent hält.

2) Die japanische Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift 11 201/1991 offenbart ein lichtstreuendes Flächenele ment, bei dem Licht einer Lichtquelle gleichmäßig nach außen durch einen Flächenkörper hindurch unabhängig von einem Abstand von der Lichtquelle mittels einer Muster anzeige abgestrahlt wird, die eine ungleichmäßige Dich teverteilung infolge einer Teilchenmaterialgruppe zur Lichtreflexion aufweist, z. B. ein Aluminiumpulver oder Silberpulver, das auf der mit Licht bestrahlten Ober fläche des Flächenkörpers auf Seiten der Lichtquelle aufgebracht ist.

Das lichtstreuende Flächenelement, das als Streuplatte einer Flüssigkristall-Anzeige im Stand der Technik be nutzt worden ist, hat die folgenden Nachteile:

Bei dem lichtstreuenden Flächenelement nach 1) ist ein lichtstreuendes Material an der Filmoberfläche ange bracht, so daß keine völlig gleichförmige Lichtstreuung erreichbar ist.

Bei dem lichtstreuenden Flächenelement nach 2) muß die Ungleichförmigkeit der Dichteverteilung sehr groß ge wählt werden, wenn der Abstand von der Lichtquelle ver größert wird. Der Aufbau ist daher kompliziert und kostspielig.

Bei beiden lichtstreuenden Flächenelementen nach 1) und 2) ist die Luminanz (Helligkeit) eines Bildschirms ei nes Flüssigkristall-Anzeigeteils nicht ausreichend. Infolgedessen ist es schwierig oder unmöglich, Zeichen, Grafiken und dergleichen, die auf dem Bildschirm ange zeigt werden, unter einem Winkel zu betrachten und zu erkennen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein licht streuendes Flächenelement anzugeben, durch das das Licht gleichmäßig zerstreut wird, insbesondere ein lichtstreuendes Flächenelement in Form einer Streuplat te, die das Licht einer Lichtquelle in einer Flüssig kristallanzeige gleichmäßig zerstreut, so daß die Hel ligkeit eines Bildschirms aus einer lichtstreuenden Platte eines Flüssigkristall-Anzeigeteils ausreichend ist und der Benutzer Zeichen, Grafiken und dergleichen, die auf dem Bildschirm angezeigt werden, leicht unter verschiedenen Blickwinkeln erkennen kann.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß auf der Oberfläche eines Basis-Flächenmaterials eine Lichtstreuschicht in Form einer mit Perlen vermischten Kunstharzschicht ausgebildet ist.

Das Basis-Flächenmaterial ist transparent, und die Lichtstreuschicht ist eine transparente Kunstharz schicht, die mit transparenten Perlen vermischt ist.

Die Perlen haben unterschiedliche Größen. Das Mengen verhältnis der kleinen zu den großen Perlen beträgt 1:99 bis 99:1, vorzugsweise 5:95 bis 95:5.

Die Perlen umfassen Teilchen, die in der Kunstharz schicht eingebettet sind, und Teilchen, die wenigstens teilweise aus der Kunstharzschicht vorstehen. Das Ver hältnis der vollständig eingebetteten Teilchen zu den teilweise eingebetteten Teilchen beträgt 1:99 bis 99:1, vorzugsweise 5:95 bis 95:5.

Die Perlen bedecken nahezu die gesamte Oberfläche des Basis-Flächenmaterials.

Auf der Rückseite des Basis-Flächenmaterials ist eine Metallschicht niedergeschlagen.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachste hend anhand der Zeichnungen bevorzugter Ausführungsbei spiele näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1(a) eine vergrößerte Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen lichtstreuenden Flächenelements,

Fig. 1(b) einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1(a),

Fig. 2(a) eine Schnittansicht des ersten Ausführungs beispiels,

Fig. 2(b) eine Schnittansicht eines zweiten Ausfüh rungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 3(a) und 3(b) Schnittansichten abgewandelter er findungsgemäßer lichtstreuender Flächenele mente,

Fig. 4(a) eine Schnittansicht des ersten Ausführungs beispiels zur Erläuterung der Art der Licht streuung durch das Flächenelement,

Fig. 4(b) eine Schnittansicht des zweiten Ausführungs beispiels zur Erläuterung der Art der durch dieses Flächenelement bewirkten Lichtstreu ung,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Anwen dungsbeispiels eines erfindungsgemäßen licht streuenden Flächenelements,

Fig. 6 eine Schnittansicht des Aufbaus einer bekann ten Flüssigkristallanzeige und die

Fig. 7(a) und 7(b) Draufsichten auf das erfindungsgemä ße lichtstreuende Flächenelement zur Veran schaulichung der Verteilung von Perlenteil chen auf der Streuschicht.

Nach Fig. 1(a) enthält ein lichtstreuendes Flächenele ment 1 ein transparentes Basis-Flächenmaterial 2 und eine darauf aufgebrachte Lichtstreuschicht 3.

Bevorzugte Beispiele des Basis-Flächenmaterials 2 ent halten ein transparentes Glassubstrat und einen Kunst harzfilm, z. B. Polyethylenterephthalat (PET), Polycar bonat (PC) oder ein transparentes Acrylharz mit einer Dicke von etwa 20 bis 300 µm. Die Art des verwendeten Basis-Flächenmaterials, das transparent ist, den Licht durchgang nicht behindert, elastisch ist, dauerhaft ist und dergleichen, hängt vom jeweiligen Anwendungsfall ab.

Die Lichtstreuschicht 3 enthält ein Kunstharz 5 als Basisschicht und dergleichen. Die Harzschicht 5 ist mit einer oder mehreren Arten von Perlenteilchen 4 aus bei spielsweise Urethanharz, Vinylchloridharz, Acrylharz oder Glas vermischt.

Im Hinblick auf den Lichtstreueffekt ist ein Verhältnis der Perlenteilchen 4 zum Kunstharz 5 von 30 bis 90 Gew.-% geeignet. Wenn das Verhältnis kleiner als 30 Gew.-% ist, kann der gewünschte Lichtstreueffekt nicht erzielt werden. Wenn das Verhältnis größer als 90 Gew.-% ist, ist die Befestigung der Perlenteilchen 4 am Kunst harz 5 mangelhaft, so daß die Perlenteilchen 4 sich leicht lösen können.

Um einen guten Lichtstreueffekt zu erzielen, ist eine Größe der Perlenteilchen 4 von etwa 1 bis 50 µm geeig net. Vorzugsweise werden zwei oder mehr Perlenarten mit unterschiedlichen Größen gemischt. Das Mengenverhältnis der kleinen zu den großen Perlen beträgt 1:99 bis 99:1, vorzugsweise 5:95 bis 95:5. Im Hinblick auf die Be triebseigenschaften, Festigkeit und Lichtstreuwirkung enthält das Kunstharz 5 vorzugsweise ein Acrylharz als Hauptbestandteil, das mit Perlenteilchen vermischt ist, und ein Harz aus einem Zwei-Flüssigkeits-Aushärtungstyp mit einem Isocyanat-Kunstharz als Aushärtungsmittel, wobei die Dicke der Kunstharzschicht 5 etwa 15 bis 20 µm (ohne die Perlenteilchen) beträgt. Es können jedoch andere Arten von Perlenteilchen und Kunstharze verwen det werden, durch die sich erwünschte Lichtstreueffekte erreichen lassen. Die Lichtstreuschicht 3 mit den darin eingebetteten Perlenteilchen kann auf geeignete Weise an der Oberseite des Basisflächenmaterials 2 durch ein bekanntes MB Aufwalzverfahren oder dergleichen aufge bracht werden.

Es ist immer erwünscht, daß Teilchen 4a und 4b mit dem Kunstharz 5 vermischt sind, so daß durch das Basis-Flä chenmaterial 2 hindurchdringendes Licht gleichförmig durch die Lichtstreuschicht 3 zerstreut wird. Wie Fig. 1(b) zeigt, sind die Teilchen 4a vollständig in dem Kunstharz 5 eingebettet und die Teilchen 4b nur teil weise, so daß sie wenigstens teilweise aus dem Kunst harz 5 herausragen. Das Verhältnis der vollständig ein gebetteten Teilchen 4a zu den teilweise eingebetteten Teilchen 4b beträgt 1:99 bis 99:1, vorzugsweise 5:95 bis 95:5. Das Verhältnis der zu mischenden Teilchen kann entsprechend dem gewünschten Lichtstreuverhältnis gewählt werden. Die Perlenteilchen 4 können über die gesamte Oberfläche des Basis-Flächenmaterials 2 ver teilt sein, wie es in Fig. 7(a) dargestellt ist, und können nahezu die gesamte Oberfläche des Basis-Flächen materials 2 bedecken, wie es in Fig. 7(b) dargestellt ist. Im letzteren Falle kann das durchzulassende Licht gleichförmiger zerstreut werden.

Nach Fig. 4(a) wird bei dem lichtstreuenden Flächenele ment mit dem erwähnten Aufbau Licht A von unten durch das Basis-Flächenmaterial 2 des lichtstreuenden Flächenelements 1 hindurchgeschickt, wobei es das Ba sis-Flächenmaterial 2 und eine Schicht mit den Teilchen 4a und 4b durchdringt (siehe Pfeil B), so daß es gleichförmig zerstreut wird. Die Teilchen 4a sind voll ständig in dem Kunstharz 5 der Lichtstreuschicht 3 ein gebettet. Die Teilchen 4b sind nur teilweise in dem Kunstharz 5 eingebettet und ragen teilweise aus dem Kunstharz 5 heraus. Das Verhältnis der vollständig ein gebetteten Teilchen 4a zu den teilweise eingebetteten Teilchen 4b beträgt 1:99 bis 99:1, vorzugsweise 5:95 bis 95:5.

Das lichtstreuende Flächenelement nach Fig. 2 hat den gleichen Aufbau wie das erste Ausführungsbeispiel, nur daß eine Metallschicht 6, z. B. aus Silber oder Alumini um, an der Unterseite des Basis-Flächenmaterials 2 nie dergeschlagen ist.

Bei dem erfindungsgemäßen lichtstreuenden Flächenele ment mit dem beschriebenen Aufbau wird nach Fig. 4(b) durch die Seite des Basis-Flächenmaterials 2 des licht streuenden Flächenelements 1 durchgelassenes Licht C an der an der Unterseite des Basis-Flächenmaterials 2 nie dergeschlagenen Metallschicht 6 und an einer Grenzflä che zwischen dem Basis-Flächenmaterial 2 und einer lichtstreuenden Schicht 3, die auf der Oberseite des Basis-Flächenmaterials 2 ausgebildet ist, reflektiert, zur lichtstreuenden Schicht 3 geleitet und dann ebenso wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gleichförmig zerstreut.

Entsprechend einem Anwendungsfall kann nach Fig. 3 (a) an der Unterseite des Basis-Flächenmaterials 2 eine Klebstoffschicht 7 und nach Fig. 3(b) auf der Kleb stoffschicht 7 ein Druckteil 8 vorgesehen sein, so daß Muster, z. B. Zeichen, dargestellt werden können. Außer dem kann ein Papier lösbar an der Klebstoffschicht 7 befestigt sein, um das lichtstreuende Flächenelement 1 an einem Gegenstand befestigen zu können.

Ferner kann eine Kunstharzschicht mit darin eingebette ten Perlenteilchen, z. B. aus Siliciumdioxid oder Koh lenstoff, auf einem Gewebe, einem nonwoven fabric, ei nem Verbund-Basis-Flächenmaterial, das durch Befesti gung einer Vinylchloridharzschicht an einem Gewebe oder dergleichen gebildet ist, aufgebracht werden. Auf diese Weise läßt sich ein exzellentes lichtstreuendes Flä chenmaterial, z. B. eine Folie, herstellen, das vielseitig als Antireflexions-Flächenmaterial verwendet werden kann.

Beispiel 1

Fünf Gewichtsteile des "PTC LN hardening agent" (herge stellt von der Firma Dainichi Seika Kabushiki Kaisha) als Aushärtungsmittel wurden mit 100 Gewichtsteilen eines Überzugs-Hauptbestandteils ("RUB coating agent", hergestellt von der Firma Dainichi Seika Kabushiki Kaisha), der Acrylperlen (mit einer Größe von 5 bis 40 µm) enthält, als ein Harz eines Zwei-Flüssigkeits-Aus härtungstyps vermischt. Das Gemisch wurde in einer Dicke von 5 bis 20 µm (ohne Perlen) auf der Oberseite eines Polyethylenterephthalat-Flächenmaterials ("PET T- 100", hergestellt von der Diaphoyl Kabushiki Kaisha) als Basismaterial mit einer Dicke von 100 µm nach einem bekannten Aufwalzverfahren aufgebracht.

Mit auf diese Weise hergestellten Flächenelementen durchgeführte Versuche hatten folgende Ergebnisse:

Optische Eigenschaften:
Lichtdurchlässigkeit: 88,9% (nach dem Verfahren JIS K 7105 A),
Trübung: 84,9% (nach 315 K 7105),
Oberflächenreflexionsvermögen: 10,7% (nach dem Verfahren 315 K 7105 A),
Elektrischer Oberflächenwiderstand: 10¹⁴Ω (nach 315 K 6911),
Oberflächenhärte: Bleistifthärte (nicht kleiner als 4H) (nach 315 K 5400).

Beispiel 2

Fünf Gewichtsteile des "PTC LN hardening agent" (herge stellt von der Dainichi Seika Kabushiki Kaisha) als Aushärtungsmittel wurden mit 100 Gewichtsteilen eines Überzugs-Hauptbestandteils ("RUB coating agent", herge stellt von der Dainichi Seika Kabushiki Kaisha), der Acrylperlen (mit einer Größe von 30 bis 40 µm) enthält, als ein Harz eines Zwei-Flüssigkeits-Aushärtungstyps vermischt. Das Gemisch wurde in einer Dicke von 15 bis 20 µm (ohne Perlen) auf der Oberseite einer Vinylchlo rid-Folie ("hard vinyl chloride sheet", hergestellt von der Riken Vinyl Kogyo Kabushiki Kaisha) als Basismate rial mit einer Dicke von 0,1 mm nach einem bekannten Aufwalzverfahren aufgebracht.

Oberflächenhärte: Bleistifthärte (nicht kleiner als 4H) (nach 315 K 5400),
Taber′scher Abriebfestigkeitstest (nicht größer als 10^-3 g) (nach ASTM D 1044).
Adhäsion: Es wurde ein Aufkleber mit einer Adhäsion von 1200 gf/25 mm oder mehr an einer rostfreien Platte ver wendet.
Anklebung: 40°C, 40 g/cm²×24 h
Auswertung: Das Vorhandensein der Haftung wurde bestätigt nach einer Ablösung unter einem Winkel von 90°
- keine Haftung.

Oberflächenreflexionsvermögen:
nicht größer als 10% (nach dem Verfahren 315 K 7105 A).

Bei dem erfindungsgemäßen lichtstreuenden Flächenele ment mit dem erwähnten Aufbau wird eine Lichtstreu schicht auf der Oberfläche eines transparenten Basis- Flächenmaterials ausgebildet. Die Lichtstreuschicht ist eine transparente Kunstharzschicht mit darin eingebet teten transparenten Perlen. Die Perlen haben unter schiedliche Größen und enthalten Teilchen, die voll ständig in der Kunstharzschicht eingebettet sind, und Teilchen, die wenigstens teilweise aus der Kunstharz schicht herausragen.

Von unten auf das Basis-Flächenmaterial gerichtetes Licht durchdringt daher das Basis-Flächenmaterial und dann die Lichtstreuschicht. Dabei wird das Licht gleichmäßig durch die mit der Lichtstreuschicht ver mischten Perlenteilchen zerstreut.

Wenn daher das erfindungsgemäße lichtstreuende Flächen element als Diffusorplatte an der Rückseite einer Flüs sigkristall-Platte in einer Flüssigkristall-Anzeige verwendet wird, kann das darauf gerichtete Licht einer Lichtquelle gleichmäßiger als bisher zerstreut werden. Es läßt sich daher ein lichtstreuendes Flächenelement als Diffusorplatte herstellen, durch die die Helligkeit eines Lichtstreuplatten-Flüssigkristall-Anzeigeteils ausreichend ist und ein Benutzer auf dem Bildschirm dargestellte Zeichen, Grafiken und dergleichen aus un terschiedlichen Blickrichtungen betrachten kann.

Wenn auf der Rückseite des Basis-Flächenmaterials des erfindungsgemäßen lichtstreuenden Flächenelements eine Metallschicht niedergeschlagen ist, wird durch die Sei te des Basis-Flächenmaterials eintretendes Licht durch die niedergeschlagene Metallfläche und eine Grenzfläche zwischen dem Basis-Flächenmaterial und der Lichtstreu schicht reflektiert und zur Lichtstreuschicht geleitet, so daß das Licht gleichförmig zerstreut wird.

Auf der Rückseite der Flüssigkristallplatte in der Flüssigkristall-Anzeige kann das lichtstreuende Flächenelement als reflektierende Platte, als Leitplat te und als Streuplatte gemäß dem Stand der Technik wir ken.

Wenn das erfindungsgemäße lichtstreuende Flächenelement beispielsweise an dem inneren Vorderteil eines Kraft fahrzeugs 20 angeordnet oder befestigt wird, insbeson dere auf der Oberseite 22 eines Armaturenbretts 21, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, wird durch die Front scheibe 24 eintretendes Licht unregelmäßig reflektiert. Infolgedessen wird das innere Vorderteil des Kraftfahr zeugs 20, insbesondere das Armaturenbrett, in der Vor derfläche der Frontscheibe gespiegelt, so daß es mög lich ist, zu verhindern, daß die Sicht des Fahrers un terbrochen wird.

Um zu verhindern, daß das Licht leuchtender Einrichtun gen von dem Anzeigeteil einer transparenten Flüssig kristalltafel einer Uhr oder eines digitalen Meßgeräts eines Kraftfahrzeugs, des Bildschirms eines Wortprozes sors oder eines Computers und dergleichen reflektiert wird, so daß es schwierig ist, den Anzeigeteil oder Bildschirm zu betrachten, kann das erfindungsgemäße lichtstreuende Flächenelement auf der Oberfläche eines Bauteils verwendet werden, an dem die Reflexion von Licht verhindert werden sollte, z. B. an den Oberflächen von Bauteilen um die Kathodenstrahlröhre von Betriebs geräten oder dergleichen herum.

Claims

1. Lichtstreuendes Flächenelement, dadurch gekenn zeichnet, daß auf der Oberfläche eines Basis-Flä chenmaterials eine Lichtstreuschicht in Form einer mit Perlen vermischten Kunstharzschicht ausgebildet ist.

2. Flächenelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Basis-Flächenmaterial transparent und die Lichtstreuschicht eine transparente Kunst harzschicht mit eingemischten transparenten Perlen ist.

3. Flächenelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Perlen unterschiedliche Grö ßen haben.

4. Flächenelement nach Anspruch 1 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Perlen vollständig in der Kunstharzschicht eingebettete Teilchen und wenig stens teilweise aus der Kunstharzschicht herausra gende Teilchen umfassen.

5. Flächenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Perlen nahezu die gesamte Oberfläche des Basis-Flächenmaterials ab decken.

6. Flächenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rückseite des Basis-Flächenmaterials eine Metallschicht nieder geschlagen ist.