JP2006098749A - ディスプレイ用フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】電磁波遮蔽能力および近赤外光遮蔽能力を低下させずに低価格化を実現することを目的とする。
【解決手段】電磁波の遮蔽には導電性のメッシュ３２２を用い、近赤外光の遮蔽には近赤外光を選択的に反射させる多層膜３１６と近赤外光を選択的に吸収する色素層３１６とを併用する。多層膜を用いることで、色素層に要求される近赤外光吸収能力は多層膜を用いない場合と比べて大幅に低くなる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ディスプレイが放つ電磁波および近赤外光を遮蔽するディスプレイ用フィルタに関し、フラットパネルディスプレイの一種であるプラズマディスプレイパネルに好適である。

プラズマディスプレイパネルには、ＥＭＩ対策として、駆動電圧の印加により生じる電磁波を遮蔽する電磁波シールドと、放電ガスが放つ近赤外光を遮蔽する光学フィルタ（以下、ＮＩＲフィルタという）とが組み付けられる。例えば、特許第３１４５３０９号公報には、透明導電膜からなる電磁波シールドと多層膜からなるＮＩＲフィルタとをプラズマディスプレイパネルの前面に形成した構成が開示されている。

近年、電磁波シールドとして金属メッシュを用いることが一般化しつつある。金属メッシュは、透明導電膜と比べて導電性に優れているので、大型の画面において十分な遮蔽機能を得るのに適している。ただし、金属メッシュには透光の波長選択性は全くないので、金属メッシュによって近赤外光を十分に遮蔽することはできない。金属メッシュの具体例が特許第３４８０８９８号公報に記載されている。

一方、近赤外光を選択的にかつ十分に遮蔽するＮＩＲフィルタは、所望の光吸収特性をもつ色素によって実現することができる。可視光を吸収する色素を併用することによって、ＮＩＲフィルタにカラーフィルタの機能を付与することもできる。ＮＩＲフィルタに適した色素の具体例が例えば特開２００２−１２３１８０号公報に記載されている。
特許第３１４５３０９号公報 特許第３４８０８９８号公報 特開２００２−１２３１８０号公報

色素膜からなるＮＩＲフィルタの近赤外光遮蔽能力は、色素の含有量に依存する。性能を高めるには色素の含有量を増やす必要がある。しかし、近赤外光を選択的に吸収する色素は高価であるので、ＮＩＲフィルタの性能を向上させると製造価格が大幅に上昇してしまうという問題があった。

本発明の目的は、電磁波遮蔽能力および近赤外光遮蔽能力を低下させずに低価格化を実現することである。他の目的は、電磁波遮蔽能力を低下させず且つ価格を上昇させずに近赤外光遮蔽能力を高めることである。

本発明においては、電磁波の遮蔽には導電性のメッシュを用い、近赤外光の遮蔽には近赤外光を選択的に減衰させる多層膜と近赤外光を選択的に吸収する色素層とを併用する。多層膜を用いることで、色素層に要求される近赤外光吸収能力は多層膜を用いない場合と比べて大幅に低くなる。単に色素層における近赤外光吸収能力の低下分を多層膜が補うのではなく、フィルタの近赤外光の透過率は色素層の透過率と多層膜の透過率の積になるからである。多層膜を用いることで色素の使用量を減らすことができる。

請求項１ないし請求項６の発明によれば、電磁波遮蔽能力および近赤外光遮蔽能力を低下させずにフィルタの低価格化を実現することができる。

図１は本発明に係るディスプレイ装置の外観を示す。ディスプレイ装置１００は、フラット型であり、対角３２インチの画面５０をもつ。画面５０の水平方向の寸法は０．７２ｍ、垂直方向の寸法は０．４０ｍである。ディスプレイ装置１００の平面サイズを決める化粧カバー１０１は画面５０よりも大きい開口を有しており、ディスプレイパネル装置１の前面が部分的に露出している。

図２はディスプレイパネル装置の構成を示す。ディスプレイパネル装置１は、画面を構成するデバイスであるプラズマディスプレイパネル２と、表示面となるプラズマディスプレイパネル２の前面に直接に貼り付けられた前面シート３とで構成される。前面シート３は、本発明のディスプレイ用フィルタを含む面状の構造体である。プラズマディスプレイパネル２は、ガス放電によって発光する自己発光型のデバイスであり、前面板１０と背面板２０とからなる。前面板１０および背面板２０はともに厚さ３ｍｍ程度のガラス板を支持体とする構成要素である。

プラズマディスプレイパネル２には放電ガスとしてネオンにキセノン（２％以上）を混合したペニングガスが充填されている。このペニングガスは、放電時に波長８３０ｎｍおよび波長８８０ｎｍの近赤外光を放射する。

図３は図１のａ−ａ矢視断面図であり、ディスプレイ装置の構成を示す。ディスプレイ装置１００では、化粧カバー１０１が取り付けられた導電性ハウジング１０２の中にディスプレイパネル装置１が配置されている。ディスプレイパネル装置１は、熱伝導粘着テープ１０４によってアルミニウム製のシャーシ１０５に取り付けられ、シャーシ１０５はスペーサ１０６，１０７を介して導電性ハウジング１０２に固定されている。シャーシ１０５の背面側に駆動回路９０が配置されている。図３では電源、映像信号処理回路、および音響回路が省略してある。

前面シート３は、後述のように樹脂フィルムを支持体とする０．３ｍｍ厚の表側部分３Ａと樹脂層からなる約０．５ｍｍ厚の裏側部分３Ｂとが重なった柔軟性の積層体である。特に、多層構造の機能フィルムである薄い表側部分３Ａは湾曲性に優れる。前面シート３の平面サイズ、厳密には表側部分３Ａの平面サイズはプラズマディスプレイパネル２の平面サイズよりも大きく、表側部分３Ａの周縁部分がプラズマディスプレイパネル２の外側に位置する。裏側部分３Ｂの平面サイズは表側部分３Ａのそれよりも小さくかつ画面のそれよりも大きい。

導電性ハウジング１０２は、四角形の背面と四方の側面と環状の前面とをもつ箱状に成型された金属板であり、プラズマディスプレイパネル２の側面および背面をそれらから離れて覆う導電体である。導電性ハウジング１０２の前面の内周縁は前方から見てプラズマディスプレイパネル２の外側に位置する。

ディスプレイ装置１００において、前面シート３はプラズマディスプレイパネル２に沿ってほぼ平坦に拡がり、その端部のみが導電性ハウジング１０２の前面と接する。前面シート３の前側に環状の押さえ部材１０３が配置され、押さえ部材１０３と導電性ハウジング１０２の前面とで前面シート３を挟み付ける形式で、前面シート３の端部が導電性ハウジング１０２に固定される。ここで、表側部分３Ａはハレーション防止機能をもつ電磁波遮蔽層３２０を有している。電磁波遮蔽層３２０は表側部分３Ａにおける背面側の層である。表側部分３Ａの平面サイズは前面シート３のそれと等しく、裏側部分３Ｂのそれよりも大きい。したがって、前面シート３を導電性ハウジング１０２に固定することによって、電磁波遮蔽層３２０と導電性ハウジング１０２とが電気的に接続される。その接続位置はプラズマディスプレイパネル２から離れた位置である。

図４は前面シートの層構造を示す。前面シート３は、前面側から順に０．２ｍｍ厚の光学フィルム層３１０、０．１ｍｍ厚の電磁波遮蔽層３２０、０．５ｍｍ厚の衝撃吸収機能をもつ粘着層である裏側部分３Ｂが重なった約０．８ｍｍ厚の積層体である。光学フィルム層３１０および電磁波遮蔽層３２０が表側部分３Ａを構成し、これら層において平面サイズは共通である。前面シート３の全体の可視光透過率は視感度補正した値で約４０％である。前面シート３の重さは約５００ｇであり、従来の３２インチ画面用の板状フィルタ（約２．５ｋｇ）と比べて、前面シート３は大幅に軽い。

光学フィルム層３１０は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製のフィルム３１１、フィルム３１１の前面側にコーティングされた反射防止膜３１２、フィルム３１１の背面側に形成された色素層３１３、フィルム３１５、およびフィルム３１５の背面側に形成された本発明に特有の多層膜３１６からなる。

反射防止膜３１２は外光の反射を防止する。ただし、反射防止膜３１２の機能をＡＲ（アンチリフレクション）からＡＧ（アンチグレア）に変更してもよい。反射防止膜３１２は、シート表面の傷耐性を鉛筆硬度４Ｈまで高めるハードコートを含んでいる。

色素層３１３は近赤外光の遮蔽とカラー表示に係る赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の可視光透過率の調整とを担う。色素層３１３には樹脂中に波長８００ｎｍ〜１０００ｎｍ近傍の光を吸収する赤外光吸収色素、波長５８０ｎｍ近傍の光を吸収するネオン光吸収色素、および可視光透過率を調整するための色素が含まれている。光学フィルム層３１０の外光反射率は視感度補正した値で３％、可視光透過率は視感度補正した値で５５％である。また、近赤外光の透過率は吸収波長領域内の平均で１０％である。

多層膜３１６は近赤外光の遮蔽を担う。多層膜３１４は、誘電体材料と金属（例えば銀）とを交互にスパッタリングなどによって積層した膜であり、波長８００ｎｍ〜１０００ｎｍ近傍の近赤外光を多重干渉によって反射させる。多層膜３１４における近赤外光の透過率は当該８００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長領域内の平均で４０％である。

多層膜３１４の構成の変形として、ＭｇＦ₂，ＳｉＯ₂などの低屈折率の誘電体材料とＺｒＯ₂，Ｔａ₂Ｏ₅，ＴｉＯ₂などの高屈折率の誘電体材料との積層がある。ただし、金属と誘電体の積層の方が誘電率差を大きくでき、層数低減の上で有利である。特に銀はそれ自体に近赤外光を吸収する作用があるので、好適な材料である。

電磁波遮蔽層３２０は、ＰＥＴ製のフィルム３２１とメッシュ状の部分をもつ銅箔である１０μｍ厚の導電層３２２とからなる。導電層３２２のうち、画面と重なる領域の可視光透過率は８０％である。導電層３２２の前面側表面には黒化処理が施されているので、光学フィルム層３１０を通して電磁波遮蔽層３２０を見ると、電磁波遮蔽層３２０はほぼ真っ黒に見える。

光学フィルム層３１０のフィルム３１１，３１５および電磁波遮蔽層３２０のフィルム３２１は、プラズマディスプレイパネル２のガラス板が割れる非常事態が生じたときに、ガラスの飛散を防止する機能をもつ。この機能を得る上で、フィルム３１１，３１５およびフィルム３２１を合わせて、厚さが５０μｍ以上であるのが望ましい。本例では、ＰＥＴの厚さの合計が１５０μｍ以上である。

裏側部分３Ｂを構成する粘着層はアクリル系の軟質の樹脂からなり、その可視光透過率は９０％である。粘着層（３Ｂ）は樹脂の塗布によって形成される。塗布に際して、樹脂は導電層３２２におけるメッシュの隙間に入り込み、導電層３２２を平坦化する。これによって、導電層３２２の凹凸によって光散乱が発生するのが防止される。

本実施例では、粘着層（３Ｂ）は衝撃吸収機能を有する。粘着層（３Ｂ）は、ＰＥＴと銅とで構成される電磁波遮蔽層３２０には比較的に強固に粘着する。これに対して、プラズマディスプレイパネル２の前面であるガラス面には緩く粘着する。その粘着力は２Ｎ／２５ｍｍ程度である。前面シート３を剥がそうとすると、表側部分３Ａと裏側部分３Ｂとが剥がれることはなく、前面シート３がプラズマディスプレイパネル２から正常に剥がれる。正常とは目視で判る剥がれ残りの生じない一様な剥離面の得られる様相を意味する。

また、粘着層３５１からなる裏側部分３Ｂが十分な厚さを有することは、プラズマディスプレイパネルモジュールの生産性の向上に貢献する。ここでいうプラズマディスプレイパネルモジュールとは、駆動回路を組み付けかつ前面シート３を貼り付けたプラズマディスプレイパネル２であり、図３のディスプレイ装置１００における導電性ハウジング１０２の内部に納められる半製品を意味する。

プラズマディスプレイパネルモジュールの製造において、プラズマディスプレイパネル２に前面シートを貼り付ける際に貼付け界面に異物が混入するおそれがある。粘着層からなる裏側部分３Ｂの厚さが異物の大きさと同程度であると、異物を核として気泡が発生するので、異物の混入をさけるためにクリーンルーム内で前面シートを貼り付けなければならない。しかし、その場合はプラズマディスプレイパネルのエージングおよび点灯検査を行う以前に前面シートをプラズマディスプレイパネルに貼り付けることになる。点灯検査の結果、プラズマディスプレイパネルが不良であれば、プラズマディスプレイパネルとともに前面シートも廃棄物となる。前面シートが剥離・再生可能な構成であっても、前面シートを剥がす工程が加わってしまう。

これに対して、裏側部分（粘着層）３Ｂの厚さが１００μｍ以上（好ましくは２００μｍ〜５００μｍ＝０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ）であれば、数十μｍ程度の大きさの異物が混入しても、その異物が軟質の裏側部分３Ｂに埋まり込むので気泡が発生しない。したがって、プラズマディスプレイパネル２に放熱用のシャーシおよび駆動回路を組み付けて点灯検査をし、検査に合格したプラズマディスプレイパネル２に前面シート３を貼り付けることによって、前面シートの廃棄や剥離といった資源および時間の損失を無くすことができる。

また、粘着層の材料をプラズマディスプレイパネルの前面板の基材であるガラスとの濡れが良い材料を用いることで、高地（例えば海抜３０００ｍ）の減圧環境下でも異物による気泡の発生を防止することができる。

図５は本発明に係るフィルタ特性の概要を示す。

図５（Ａ）は色素層３１３の特性を示す。色素層３１３の所定波長域（８００ｎｍ〜１０００ｎｍ）の平均透過率は１０％である。これは近赤外光吸収能力の仕様である５％を満たしていない。色素層３１３では、仕様を満たす従来のフィルタと比べて色素の含有量を減らすことによって、意図的に近赤外光吸収能力が低減されている。色素層３１３を安価にするためである。

図５（Ｂ）は多層膜３１６の特性を示す。多層膜３１６における波長８００ｎｍ〜１０００ｎｍの透過率は５０％以下である。

図５（Ｃ）は本発明のフィルタ、すなわち色素層３１３と多層膜３１６との積層体の特性を示す。フィルタにおける注目波長の透過率は、該当波長に係る色素層３１３の透過率と多層膜３１６の透過率との積である。したがって、色素層３１３の透過率が１０％であっても多層膜３１６の透過率が５０％以下であるので、フィルタにおける波長８００ｎｍ〜１０００ｎｍの透過率は５％以下となり、仕様を満たす。

図６は色素濃度と透過率の関係を示す。

色素の量をＭとすると、ある波長での透過率Ｔは次式で表される。

Ｔ＝ｅｘｐ（−ａＭ）
ただし、ａは吸収能力を表す係数である。

Ｍが小さいときはＴ≒１−ａＭと近似することができ、透過率はＭの増加につれて線形に減少する。しかし、Ｔが０に近づくにつれて次第に飽和する。

ここで、透過率を１０％にするのに必要なＭを１とすると、透過率を５％にするにはＭを１．３にする必要がある。つまり、色素を３０％増量しなければならない。言い換えると、透過率５％から透過率１０％へ吸収能力を低下させることによって、１．３から１へ２３％の色素量の低減（コストダウン）が見込める。実際には、色素分布の不均一性のために色素濃度と透過率の関係は理論値よりも緩慢であるので、より大きなコストダウン効果が見込める。

本実施例では、色素層３１３と多層膜３１６とを重ね合わせてＮＩＲフィルタを構成するので、色素層のみまたは多層膜のみでＮＩＲフィルタを構成する場合と比べて近赤外光の遮蔽能力の高いフィルタを容易に実現することができる。

多層膜の性能は層数を増やすことによって高まるが、層が増えるにつれて製造コストも上昇する。したがって、色素層３１３の色素量の低減によるコストダウンが多層膜３１６を用いることによるコストアップを上回るように色素層３１３および多層膜３１６を設計する必要がある。

多層膜３１６を色素層３１３よりもプラズマディスプレイパネル２に近くに配置するのは、多層膜３１６が色素層３１３より前方に位置する場合と比べて、多層膜３１６による外光の赤色成分の反射が大幅に少なくなるので、前面シート３の外観色のニュートラルさを保つ上で望ましい。

以上の実施例では、プラズマディスプレイパネル２の前面板に直に貼り付ける前面シート３にフィルタを設けた構成を例示したが、プラズマディスプレイパネル２の前方に保護板を配置する構成においては、その保護板に当該フィルタを貼り付けてもよい。

本発明は、ディスプレイが放つ電磁波および近赤外光を遮蔽する安価なディスプレイ用フィルタの提供に貢献する。

本発明に係るディスプレイ装置の外観を示す図である。 ディスプレイパネル装置の構成を示す図である。 ディスプレイ装置の構成を示す図である。 前面シートの層構造を示す図である。 本発明に係るフィルタ特性の概要を示す図である。 色素濃度と透過率の関係を示す図である。

符号の説明

３Ａ 前面シートの表側部分
３Ｂ 前面シートの裏側部分（粘着層）
３２２ 導電層３２２
３１６ 多層膜
３１３ 色素層
２ プラズマディスプレイパネル
３ 前面シート
１ ディスプレイパネル装置。

Claims (8)

1. 電磁波を遮蔽する導電性のメッシュと、近赤外光を選択的に反射させる多層膜と、近赤外光を選択的に吸収する色素層とを少なくとも重ね合わせて一体化した
   ことを特徴とするディスプレイ用フィルタ。
2. 波長８３０ｎｍの近赤外光および波長８８０ｎｍの近赤外光に対する透過率が５％以下である
   請求項１記載のディスプレイ用フィルタ。
3. 前記多層膜は、近赤外光に対する屈折率が異なる複数の誘電体層の積層体である
   請求項１記載のディスプレイ用フィルタ。
4. 前記多層膜は、誘電体と金属との積層体である
   請求項１記載のディスプレイ用フィルタ。
5. 前記色素層は前面側に配置され、前記多層膜は当該色素層の背面側に配置される
   請求項１記載のディスプレイ用フィルタ。
6. プラズマディスプレイパネルと、
   前記プラズマディスプレイパネルの前面に貼り付いた透光性の前面シートとからなり、
   前記前面シートは、電磁波を遮蔽する導電性のメッシュと、近赤外光を選択的に吸収する色素層と、近赤外光を選択的に減衰させる多層膜とを有する
   ことを特徴とするディスプレイパネル装置。
7. 前記前面シートと前記プラズマディスプレイパネルとが粘着層により接着されて一体化される
   請求項６記載のディスプレイパネル装置。
8. 前記粘着層は１００μｍ以上の厚さを有する
   請求項７記載のディスプレイパネル装置。
   
   

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