JP2007183645A - 外光遮断層、外光遮断層を含むディスプレイフィルタおよびディスプレイフィルタを含むディスプレイ装置 - Google Patents
外光遮断層、外光遮断層を含むディスプレイフィルタおよびディスプレイフィルタを含むディスプレイ装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】輝度、視野角およびコントラスト比を向上させることができる外光遮断層、外光遮断層を含むディスプレイフィルタ、ディスプレイフィルタを含むディスプレイ装置が提供される。
【解決手段】外光遮断層は、透明樹脂材質の基材と、基材の一面に一定の周期で互いに離隔して形成され、０．５〜１．５ｗｔ％重量濃度の着色剤が含まれた樹脂で成されたくさび形遮光パターンを含む。
【選択図】図３
【解決手段】外光遮断層は、透明樹脂材質の基材と、基材の一面に一定の周期で互いに離隔して形成され、０．５〜１．５ｗｔ％重量濃度の着色剤が含まれた樹脂で成されたくさび形遮光パターンを含む。
【選択図】図３
Description
本発明は、外光遮断層、外光遮断層を含むディスプレイフィルタおよびディスプレイフィルタを含むディスプレイ装置に関し、より詳細には、明室におけるコントラスト比（contrast ratio）を向上させ、輝度を高めて視野角を広げることができる外光遮断層、外光遮断層を含むディスプレイフィルタおよびディスプレイフィルタを含むディスプレイ装置に関する。
現代社会においては、高度な情報化に伴い、イメージディスプレイの関連部品および機器が著しく進歩し普及している。その中で画像を表示するディスプレイ装置は、テレビ装置用、パソコンのモニター装置用などに著しく普及しているが、このようなディスプレイは大型化と同時に薄型化が進められている。
一般的にプラズマディスプレイパネル(ＰＤＰ: Plasma Display Panel)装置は、既存のディスプレイ装置を代表するＣＲＴ(Cathode Ray Tube)に比べて大型化および薄型化を同時に満たすことができ、次世代ディスプレイ装置として脚光を浴びている。このようなＰＤＰ装置は、ガス放電現象を用いて画像を表示するものであり、表示容量、輝度、コントラスト、残像、視野角など各種表示能力に優れている。また、ＰＤＰ装置は、他の表示装置に比べて大型化が容易であり、薄型の発光型表示装置として今後の高品質デジタルテレビジョンに最適な特性を備えているものとして評価されており、ＣＲＴに代替することができるディスプレイ装置として注目されている。
ＰＤＰ装置においては、電極に印加される直流または交流電圧によって電極間のガスから放電が発生し、これに伴う紫外線の放射によって蛍光体が励起させて発光する。
しかし、ＰＤＰ装置は、その駆動の特性上、電磁波および近赤外線の放出量が多く、蛍光体の表面反射が高いだけでなく、封入ガスであるネオン（Ne）、ヘリウム（He）、キセノン（Xe）から放出されるオレンジ光によって色純度がブラウン管に満たないという短所を有する。
したがって、ＰＤＰ装置から発生する電磁波および近赤外線によって人体に有害な影響を及ぼし、無線電話機やリモコンなどの精密機器の誤作動を誘発することもあり得る。このようなＰＤＰ装置を用いるためには、ＰＤＰ装置から放出される電磁波と近赤外線の放出を所定値以下に抑制することが求められている。これにより、電磁波および近赤外線を遮断すると同時に反射光を減少させ色純度を向上させるために、電磁波遮断、近赤外線遮断、光表面反射防止および／または色純度の改善などの機能を有するＰＤＰフィルタが採用されている。
このようなＰＤＰ装置は、ガス放電現象が起こる放電セルを含むパネルアセンブリと、電磁波および近赤外線を遮断するＰＤＰフィルタとで構成される。ＰＤＰフィルタはパネルアセンブリの前面部に装着されるため、透明性も満たす必要がある。
このような従来技術に係るＰＤＰ装置において、外部が明るいという条件、すなわち明室であるという条件では、外部環境光がＰＤＰフィルタを通過してパネルアセンブリ内に流入することがある。このような場合、パネルアセンブリ内の放電セルから発生した入射光と外部からＰＤＰフィルタを通過して流入した外部環境光との重畳が発生する。その結果、明室の条件においてコントラスト比（contrast ratio）が低下し、ＰＤＰ装置の画面表示能力が劣るようになる。
また、コントラスト比を高めるために外部環境光を吸収する別途の光吸収パターンを用いる場合、ＰＤＰ装置の輝度が低下して視野角が狭くなるという問題が発生する。
本発明は、輝度、視野角および明室条件におけるコントラスト比を向上させることができる外光遮断層を提供することを目的とする。
また、本発明は、このような外光遮断層を含むディスプレイフィルタを提供することを他の目的とする。
また、本発明は、このようなディスプレイフィルタを含むディスプレイ装置を提供することをさらに他の目的とする。
本発明の技術的な課題は、上述した技術的な課題に制限されるものではなく、言及されていないさらに他の技術的な課題は、以下の記載によって当業者が明確に理解することができるであろう。
前記目的を達成し、従来技術の問題点を解決するために、本発明に係る外光遮断層は、透明樹脂材質の基材と、基材の一面に一定の周期で互いに離隔して形成され、０．５−１．５ｗｔ％重量濃度で着色剤を含む樹脂を含むくさび形遮光パターンとを含む。
また、本発明の一態様によると、ディスプレイフィルタは、フィルタベースと、フィルタベースの一面に形成された前記外光遮断層とを含む。
また、本発明の他の態様によると、ディスプレイ装置は、互いに対向して配置されるように結合する透明な前面基板および背面基板と、前面基板と背面基板との間に多数のセルを含むパネルアセンブリと、パネルアセンブリの前面基板と対向して配置されたディスプレイフィルタとを含む。
その他の実施形態の具体的な事項は、詳細な説明および図面に含まれている。
本発明の利点および特徴、またはそれを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照することで明確に理解することができるであろう。しかし、本発明は、以下で開示されている実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現することができる。ただし、本実施形態は、本発明の開示を完璧にすると共に、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求の範囲によって定義されるだけである。また、明細書全般に渡って記載されている同一の参照符号は、同一の構成要素を指称する。
本発明で用いられるディスプレイ装置は、格子パターンの画素（pixel）を有して光を放出するＰＤＰ（Plasma Display Panel）装置、有機発光ダイオード (ＯＬＥＤ: Organic Light Emitting Diode）装置または電界放出ディスプレイ (ＦＥＤ: Field Emission Display）装置などの大型ディスプレイ装置や、携帯情報端末 (ＰＤＡ: Personal Digital Assistants）、小型ゲーム機表示ウィンドウ、携帯電話表示ウィンドウなどの小型モバイル（mobile）ディスプレイ装置や、軟性（flexible）ディスプレイ装置などと多様に適用されることができる。特に、外光が強い屋外用ディスプレイ装置および公共施設の室内に設置されるディスプレイ装置として効果的な適用が可能である。以下、説明の便宜のため、ＰＤＰ装置およびこれに用いられるＰＤＰフィルタを用いて本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、上述した多様なディスプレイ装置およびこれに用いられるディスプレイフィルタに適用されることができる。
本発明の外光遮断層、外光遮断層を含むディスプレイフィルタおよびディスプレイフィルタを含むディスプレイ装置によると、輝度、視野角および明室条件におけるコントラスト比を向上させることができる。
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態に係るＰＤＰフィルタおよびこれを含むＰＤＰ装置に対して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るＰＤＰ装置を説明するための分解斜視図である。本発明の一実施形態に係るＰＤＰ装置１００の構造は、図１に示されたように、ケース１１０と、ケース１１０の上部を覆うカバー１５０と、ケース１１０内に収容される駆動回路基板１２０と、ガス放電現象が起きる放電セルを含むパネルアセンブリ（panel assembly）６００と、ＰＤＰフィルタ２００とで構成される。ＰＤＰフィルタ２００は透明基板上に導電性が優れた材料で形成された導電層を備え、該導電層はカバー１５０を介してケース１１０に接地される。すなわち、パネルアセンブリ６００から発生した電磁波が視聴者に到達する前に、ＰＤＰフィルタ２００の導電層を介してカバー１５０とケース１１０に接地させるという構造である。
以下、電磁波、近赤外線、外部環境光などを遮断するＰＤＰフィルタ２００を先に説明し、その後、ＰＤＰフィルタ２００とパネルアセンブリ６００とを含むＰＤＰ装置１００について説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係るＰＤＰフィルタを説明するための断面図である。図２に示されたように、本発明の一実施形態に係るＰＤＰフィルタ２００は、透明基板２１０に多様な遮断機能などを有する層が形成されたフィルタベース２７０および外光遮断層２３０を含む。
ここで、フィルタベース２７０とは、透明基板２１０、反射防止層２５０または電磁波遮断層２２０がランダムに積層されて形成される。以下、本発明の一実施形態においては、電磁波遮断機能、反射防止機能に対応する層をそれぞれ個別に分離して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明の一実施形態に係るフィルタベース２７０は、一つまたはそれ以上の層としての構成が可能であり、各層は、電磁波遮断機能、反射防止機能またはこれを組み合わせた機能を有することができる。また、フィルタベース２７０は、上述した電磁波遮断機能、反射防止機能またはこれを組み合わせた機能をすべて含んだり、このうちのいずれか一つのみを有したりする。
フィルタベース２７０の一面に外光遮断層２３０が配置されることがある。図２に示された実施形態の外光遮断層２３０は、フィルタベース２７０のパネルアセンブリ側の面、すなわちＰＤＰフィルタ２００がＰＤＰ装置に装着される際に視聴者側と反対側の面に配置されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、フィルタベース２７０の他面に外光遮断層２３０が配置される場合にも同一の作用および効果を得ることができる。
外光遮断層２３０は、支持体２３２と、支持体２３２の一面に形成された基材２３４と、基材２３４内に形成されて外部からパネルアセンブリに流入する外部環境光を遮断する遮光パターン２３６とを含む。本実施形態において、遮光パターン２３６は、くさび形のブラックストライプ（black stripe）で構成される。
ここで、遮光パターン２３６が形成された基材２３４は、フィルタベース２７０に直接形成されることもあるが、図２に示されたように、支持体２３２に基材２３４を形成した後にフィルタベース２７０と結合することもある。支持体２３２は、遮光パターン２３６が形成された基材２３４を支持する。図２に示された実施形態においては、基材２３４とフィルタベース２７０の一面が支持体２３２を媒介として結合しているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、支持体２３２は、基材２３４を支持する役割を目的とするため、外光遮断層２３０がフィルタベース２７０の他面に配置される場合、基材２３４とフィルタベース２７０が直接結合することもある。
本発明の一実施形態において、支持体２３２は、紫外線の通過性を有する透明な樹脂フィルムが好ましい。支持体２３２の材質としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（Polyethylene terephthalate：PET）、ポリカーボネート（Polycarbonate：PC）、ポリ塩化ビニル（PVC）などが用いられたりする。もちろん、支持体２３２には、フィルタの固有機能を有する膜、例えば、反射防止層２５０または電磁波遮断層２２０などを用いたりする。
また、遮光パターン２３６は、パネルアセンブリ（未図示）に対向する基材２３４の一面に並列に形成され、外部環境光がパネルアセンブリ内部に流入することを防止する。
基材２３４は紫外線硬化性樹脂で形成され、遮光パターン２３６は光の吸収が可能な黒色無機物および／または有機物、金属で形成されたりする。特に、金属で形成される場合は、電気伝導度が大きく、すなわち電気抵抗が低いため、金属粉末を添加して遮光パターン２３６を形成する場合、金属粉末の濃度による電気抵抗の調節が可能であり、遮光パターン２３６は電磁波遮断機能を遂行することができる。ひいては、表面が黒く処理された、または黒色の金属（これを“ブラックメタル”という）を用いる場合、外光遮断機能および電磁波遮断機能を効率的に具現することができる。また、遮光パターン２３６としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、アニリンブラックまたはブラックメタルなどの着色剤を含む樹脂を用いたりする。ここで、着色剤を含む樹脂としては、紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂などが用いられたりする。
本発明の遮光パターン２３６は、ロール成形法、熱可塑性樹脂を用いた熱プレス（press)法、遮光パターン２３６とは反対の形状が転写された基材２３４内に熱可塑性または熱硬化性樹脂を充填して成形する射出成形法などを用いたりする。また、基材２３４を構成する紫外線硬化性樹脂が反射防止機能、電磁波遮断機能、色調節機能、またはこれらを組み合わせた機能を有している場合、外光遮断層２３０は付加的にこのような機能を遂行することもある。
以下、図３および図４を参照して、本発明の外光遮断層２３０を詳しく説明する。図３は図２の外光遮断層を拡大した断面図であり、図４は図３の外光遮断層の斜視図である。
図３に示されたように、外光遮断層２３０はブラックストライプで構成され、断面がくさび形を有したりする。外光遮断層２３０は、支持体２３２と、支持体２３２の一面に形成された基材２３４と、基材２３４の一面に平行に配列された遮光パターン２３６とを含む。ここで、遮光パターン２３６は、基材２３４の外部に露出した底面２３６ａと、底面２３６ａから基材２３４内にくさび形の溝を成す傾斜面２３６ｂとを含み、傾斜面２３６ｂは、外部環境光３２０を吸収し、パネルアセンブリからの入射光３１０を視聴者側に全反射する。
後で詳しく説明するが、図３に示された遮光パターン２３６の断面において、底面２３６ａに比べて傾斜面２３６ｂが過度に長いため、遮光パターン２３６の底面２３６ａがパネルアセンブリ側を向いているか、あるいは視聴者側を向いているかに関係なく、遮光パターン２３６の形状と構成物質によって、本発明のＰＤＰフィルタ２００は、従来のＰＤＰフィルタに比べて可視光線に対する高い透過率と高いコントラスト比（contrast ratio）を有することができる。
さらに、遮光パターン２３６の底面２３６ａがパネルアセンブリ方向を向いている場合、平均的に外部環境光３２０より入射光３１０の傾斜面２３６ｂに対する入射角がより大きいため、入射光３１０は傾斜面２３６ｂで全反射されて透過率を高め、外部環境光３２０は傾斜面２３６ｂに吸収されてコントラスト比を高めるようになるため、より向上した画面特性を有するＰＤＰ装置を得ることができる。以下、遮光パターン２３６の底面２３６ａがパネルアセンブリ方向を向いている外光遮断層２３０を用いて本発明を詳しく説明する。
遮光パターン２３６の傾斜面２３６ｂと底面２３６ａが成す傾斜角度θは、８０゜ないし８９゜の範囲内である。くさび形の溝を成す両傾斜面２３６ｂは対称的であり、互いに同一となるよう形成することもできるし、８０゜ないし８９゜の傾斜角度θ範囲内で非対称的に形成することもできる。
遮光パターン２３６は光を吸収する物質で成されているため、図３に示されたように、外部環境光３２０が外光遮断層２３０に垂直に入射しない限り、大部分が遮光パターン２３６の傾斜面２３６ｂに吸収される。
このように、遮光パターン２３６を備える外光遮断層２３６は、外部環境光３２０を吸収してパネルアセンブリに外部環境光３２０が流入することを防ぎ、パネルアセンブリからの入射光３１０を視聴者側に全反射する。
これを具体的に説明すると、遮光パターン２３６は、基材２３４の外部に露出した底面２３６ａと、底面２３６ａから基材２３４内にくさび形の溝を成す傾斜面２３６ｂとを含む。底面２３６ａはパネルアセンブリから放出される入射光３１６を吸収し、傾斜面２３６ｂはパネルアセンブリから放出される入射光３１４を視聴者側に全反射し、外部環境光３２０を吸収する。
ここで、遮光パターン２３６の底面２３６ａが遂行する役割を詳察すると、パネルアセンブリの放電セルから放出される入射光３１０は外光遮断層２３０に対してほぼ垂直方向に入射され、このうち一部の入射光３１６は遮光パターン２３６の底面２３６ａに吸収される。一般的にＰＤＰ装置は、可視光線に対する高い透過率と高いコントラスト比（contrast ratio）を有することが好ましい。ここで、コントラスト比は下記(1) 式のように表すことができる。なお、(1)式においてCRはコントラスト比を、WBは白色光の輝度を、RBは反射光の輝度を、BBは黒色光の輝度を示す。
CR = (WB + RB) / (BB + RB) …(1)
ＰＤＰ装置の透過率を高めるために、パネルアセンブリから放出される光をＰＤＰフィルタで濾さずに通過させる場合、白色光の輝度だけでなく黒色光の輝度も高くなる。よって、ＰＤＰ装置の輝度を高める場合、全体的なコントラスト比は相対的に低くなる。従来技術に係るＰＤＰ装置の場合、黒色色素を含む色補正フィルムを含むＰＤＰフィルタを用い、ＰＤＰフィルタの透過率をある程度低める代わりにコントラスト比を高める方法を扱っている。このような従来技術に係るＰＤＰ装置の場合、１２０：１程度のコントラスト比を得るために可視光線に対する透過率を４０％程度に低めなければならなかった。本発明のＰＤＰフィルタ２００は、黒色色素を含む色補正フィルムを用いる代わりに光を吸収する遮光パターン２３６を用いる。ここで、遮光パターン２３６の底面２３６ａは、入射光３１０の一部を吸収してパネルアセンブリの可視光線に対する通過量を調節することでＰＤＰ装置のコントラスト比を高める。
基材２３４の一面に対して遮光パターン２３６の底面２３６ａが占める面積の割合が２０〜５０％であるとき、最小の透過量損失で最大のコントラスト比を得ることができる。より好ましくは、基材２３４の一面に対して遮光パターン２３６の底面２３６ａが占める面積の割合が２５〜３５％であるとき、より優れた効果を得ることができる。このような外光遮断層２３０を含むＰＤＰフィルタ２００を用いたＰＤＰ装置の場合、可視光線に対する透過率を５０％以上で維持した状態で２５０：１以上のコントラスト比を得ることができる。
一方、外光遮断層２３０は、それ自体が可視光線の波長帯で７０％以上の透過率を有する。パネルアセンブリからの入射光３１０は外光遮断層２３０に対してほぼ垂直方向に入射され、このうち一部の入射光３１６は上述したように底面２３６ａに吸収され、一部の入射光３１２は基材２３４を通過してそのまま透過する。さらに、一部の入射光３１４は、遮光パターン２３６の傾斜面２３６ｂで全反射して視聴者側に向かうようになり、ＰＤＰ装置の透過率を高める要因となる。
全反射とは、光が光学的に密な媒質（屈折率が高い物質）から疎な媒質（屈折率が低い物質）に入射するとき、入射角がある特定の角度（臨界角）以上であれば、その境界面で光が全部反射することを言う。よって、遮光パターン２３６は光を吸収する物質で構成されるが、基材２３４より屈折率が低い遮光パターン２３６を用いて入射光３１０を全反射させることでＰＤＰ装置の光透過率を高めることができる。
本発明の一実施形態において、基材２３４と遮光パターン２３６の屈折率の差は０．０５以下であることが好ましい。例えば、基材２３４の屈折率ｎ２が１．５６であり、遮光パターン２３６の屈折率ｎ１が１．５５である場合、全反射が起こる臨界角は約８３．５１゜（＝arcsin(1.55/1.56））であり、基材２３４の屈折率ｎ２が１．５６であり、遮光パターン２３６の屈折率ｎ１が１．５１である場合、臨界角は約７５．４５゜（＝arcsin（1.51/1.56））である。よって、図３に示された入射光３１４は、傾斜面２３６ｂに対する入射角αが約７５．４５゜以上である場合、入射光３１４は傾斜面２３６ｂで全反射されて視聴者側に向かうようになり、ＰＤＰフィルタ２００の透過率を高めるようになる。
また、図３に示されたように、蛍光灯、日光などのような外部環境光３２０は一般的にＰＤＰ装置より上側に位置するため、外部環境光３２０の傾斜面２３６ｂに対する入射角βは臨界角より小さく、よって大部分吸収される。従って、外部環境光３２０がパネルアセンブリに流入することを防ぐことができ、反射光の輝度を低めてコントラスト比を高めることができる。
本発明の一実施形態に係るＰＤＰフィルタ２００がＰＤＰ装置に装着される場合、遮光パターン２３６の配列方向と関係なく、上述した遮光パターン２３６の形状によって高い透過率を得ると共に高いコントラスト比を得ることができる。また、上述したように、蛍光灯、日光などのような外部環境光３２０は、一般的にＰＤＰ装置より上側に位置されるため、外部環境光３２０を吸収する遮光パターン２３６は、図４に示されたように、視聴者に対して左右の横方向に配列されることで、より効率的に外部環境光３２０を吸収することができる。
以下、図３および図５ａないし図５ｃを参照して、輝度および視野角を向上することができる本発明の一実施形態に係るＰＤＰフィルタを詳しく説明する。図５ａは図３の遮光パターンの透過率を測定するためのテストサンプルを説明するための断面図であり、図５ｂは図５ａのテストサンプルに含まれた着色剤の重量濃度変化による透過率／反射率の割合を測定したグラフであり、図５ｃは図３の外光遮断層に対して垂直方向の視野角と光度の関係を測定したグラフである。
パネルアセンブリからの入射光３１０は拡散光源の一種であり、図３に示されたように、一部の入射光３１８は遮光パターン２３６を介して屈折することがあり、遮光パターン２３６を介して屈折する間に遮光パターン２３６に吸収される。すなわち、入射光３１８の境界面２３６ｂに対する入射角αが臨界角より小さい場合、全反射条件を逸脱するため、入射光３１８は大部分遮光パターン２３６に吸収されて光損失を発生させる。このような光の吸収、消滅による光損失は全体的な輝度を減少させ、光度（luminance intensity）分布を制限し、究極的には視野角を狭める結果をもたらす。
このように、パネルアセンブリからの入射光３１０のうち、遮光パターン２３６に対して全反射せずに屈折する入射光３１８が遮光パターン２３６に吸収されないように外光遮断層２３０の透過率を変更する必要がある。
まず、多様な入射角αで遮光パターン２３６に入射する入射光３１８が全反射されずに遮光パターン２３６を介して屈折する場合、入射光３１８が遮光パターン２３６を通過する長さ（以下、光経路長さＬとする）をシミュレーション（simulation）してみた。ここで、遮光パターン２３６のピッチＰ、幅Ｗ、傾斜角θ、基材２３４の屈折率ｎ２および遮光パターン２３６の屈折率ｎ１を変形させながらシミュレーションした結果、全反射条件を逸脱して遮光パターン２３６を介して屈折する入射光３１８の光経路長さＬは約１２〜２０μmの範囲を有した。
本実施形態においては、遮光パターン２３６に対する入射光３１８の透過率および反射率を調べるため、図５ａに示されたように、テストサンプル５００を準備した。テストサンプル５００は、ポリエチレンテレフタレート（PET）フィルム５１０と、ＰＥＴフィルム５１０上に遮光パターン２３６と同一の物質で成された遮光フィルム５２０とで構成されている。ここで、遮光フィルム５２０の厚さを光経路長さＬと同一に形成することで、テストサンプル５００を通過する光と遮光パターン２３６を通過する入射光とが同一の環境に置かれるように設定した。本実施形態においては、ポリメチルメタアクリレート（PMMA）樹脂にカーボンブラック着色剤を重量濃度（wt%）別に混合させ、ＰＥＴフィルム５１０に約２０μmの厚さで湿式コーティング（wet coating）して遮光フィルム５２０を準備した。このとき、着色剤の重量濃度が３、２、１．５、０．８、０．４、０．１ｗｔ％である遮光フィルム５２０を含む６個のテストサンプル（それぞれ、テストサンプルＳ１、テストサンプルＳ２、テストサンプルＳ３、テストサンプルＳ４、テストサンプルＳ５、テストサンプルＳ６）に対する透過率および反射率の割合を測定した。
可視光線領域に対して着色剤の重量濃度が３ｗｔ％であるテストサンプルＳ１に対しては１％の透過率を、２ｗｔ％であるテストサンプルＳ２に対しては２１％の透過率を、１．５ｗｔ％であるテストサンプルＳ３に対しては３０％の透過率を、０．８ｗｔ％であるテストサンプルＳ４に対しては４８％の透過率を、０．４ｗｔ％であるテストサンプルＳ５に対しては７７％の透過率を、０．１ｗｔ％であるテストサンプルＳ６に対しては９０％の透過率を得ることができた。従って、遮光フィルム５２０に含まれた着色剤の重量濃度が高くなるほど、可視光線に対する透過率が低くなることを知ることができる。
また、各テストサンプルに対して透過率／反射率の割合（％）を測定して図５ｂのグラフを得た。図５ｂに示されたように、遮光フィルム５２０に含有された着色剤の重量濃度が０．１〜０．５ｗｔ％または１．５〜３ｗｔ％の範囲では、透過率／反射率の割合の変化が相対的に小さい。
ここで、図３の外光遮断層２３０を参照して、図５ｂの透過率／反射率の割合を詳察すると、着色剤の重量濃度が０．５ｗｔ％より小さい場合、輝度は高いが外部環境光３２０も遮光パターン２３６に吸収されずに通過するため、コントラスト比が低下するようになる。また、着色剤の重量濃度が１．５ｗｔ％より大きい場合、外部環境光３２０が遮光パターン２３６に吸収されてコントラスト比を高めることはできるが、パネルアセンブリからの入射光３１８も遮光パターン２３６にすべて吸収されて視野角が低下するようになる。
したがって、遮光パターン２３６に含まれる着色剤の重量濃度が０．５〜１．５ｗｔ％であるときに透過率を高めて輝度を高めることができ、コントラスト比および視野角も高めることができる。
図５ｃは、着色剤の重量濃度が異なる６個のテストサンプル（テストサンプルＳ１、テストサンプルＳ２、テストサンプルＳ３、テストサンプルＳ４、テストサンプルＳ５、テストサンプルＳ６）を用いて外光遮断層を形成した後、各外光遮断層の垂直方向の視野角と光度の関係を測定したグラフである。
図５ｃに示されたように、着色剤の重量濃度が０．５〜１．５ｗｔ％である外光遮断層の場合、着色剤の重量濃度が３ｗｔ％である外光遮断層に比べて５〜５０度以上の垂直方向の視野角が向上し、光度（luminance intensity）も所定量a増加した。
以下、図２に示されたフィルタベース２７０に対して詳しく説明する。
本発明の一実施形態に係るフィルタベース２７０は、図２に示されたように、透明基板２１０の一面に形成された電磁波遮断層２２０と、透明基板２１０の他面に形成された反射防止層２５０などが積層された構造を有する。ただし、本発明は、該積層の順序に限定されるものではなく、フィルタベース２７０は、透明基板２１０、反射防止層２５０または電磁波遮断層２２０がランダムに積層された構造を有することができる。
ここで、電磁波を遮断するためには、ディスプレイ表面を導電性の高い物体で覆う必要がある。本発明の一実施形態に係る電磁波を遮断するための電磁波遮断層２２０には、導電性メッシュフィルムまたは金属薄膜と高屈折率の透明薄膜を積層した多層透明導電膜を用いたりする。本発明の一実施形態において、電磁波遮断層２２０は、透明基板２１０の一面、すなわちパネルアセンブリ側の面に形成したが、本発明はこのような配置に限定されるものではない。
図示されてはいないが、本発明の一実施形態に係るフィルタベース２７０は、別途で近赤外線遮断層を含むことがある。近赤外線遮断層は、パネルアセンブリから発生して無線電話機やリモコンなどの電子機器の誤作動を起こす強力な近赤外線を遮断する。
本発明の一実施形態において、電磁波遮断層２２０として金属薄膜と高屈折率の透明薄膜を積層した多層導電膜を用いる場合には、多層透明導電膜が近赤外線を遮断する効果を有する。従って、この場合、近赤外線遮断層を別途で形成せず電磁波遮断層２２０のみで近赤外線と電磁波を遮断するという二つの機能を遂行することができる。もちろん、この場合にも、後述する近赤外線遮断層を別途で形成することも可能である。
本発明の一実施形態において、電磁波遮断層２２０として導電性メッシュフィルムを用いる場合には、パネルアセンブリから放出される近赤外線を遮断するために近赤外線領域の波長を吸収する近赤外線吸収色素を含有した高分子樹脂を用いることがある。例えば、近赤外線吸収色素として、シアニン系、アントラキノン系、ナフトキノン系、フタロシアニン系、ナフタロシアニン系、ジイモニウム系、ニッケル−ジチオール系など多様な成分の有機染料を用いたりする。ＰＤＰ装置は、広い波長領域に渡って強力な近赤外線を発するため、広い波長領域に渡って近赤外線を吸収することができる近赤外線遮断層を用いたりする。
本発明の一実施形態において、電磁波遮断層２２０として透明伝導膜を用いる場合、導電性メッシュフィルムを用いる場合より電磁波遮断機能が低下することがあるが、ブラックストライプ２３６に金属粉末を添加して電磁波遮断機能を補完または強化する場合、透明導電膜としても十分な電磁波遮断機能を具現することができる。
本発明の一実施形態に係る反射防止層２５０は、透明基板２１０の他面に形成しているが、本発明はこのような積層順序に限定されるものではない。好ましくは、図２に示されたように、反射防止層２５０は、ＰＤＰフィルタ２００がＰＤＰ装置に装着されるときに視聴者側になる面、すなわちパネルアセンブリ側とは反対側の面に形成されるのが効率的である。このような反射防止層２５０は、外部光の反射を減らして視認性を高めることができる。
本発明の一実施形態に係るＰＤＰフィルタ２００は、５８０〜６００nmの波長帯で６０％以上の透過率を有する色補正層２４０をさらに含むことがある。このような色補正層２４０は、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂの量を減少させたり調節して色のバランスを変化させて校正する。
一般的に、パネルアセンブリ内のプラズマから発生する赤色の可視光線がオレンジ色で示される傾向がある。従来技術に係る色補正層の場合、５８０〜６００nmの波長帯を有するオレンジ色を赤色に色補正する役割を主に遂行する。しかし、本発明の一実施形態に係る色補正層２４０は、５８０〜６００nmの波長帯を有するオレンジ色に対して６０％以上の透過率を有することで、オレンジ色を赤色に色補正する役割を縮小したり除外したりする。
パネルアセンブリからオレンジ色が強く放出される要因としては、プラズマ自体から出る光と外部環境光がパネルアセンブリで再反射し、出る光がオレンジ色を帯びるという傾向による。本発明の一実施形態に係るＰＤＰフィルタ２００は、外光遮断層２３０を形成して外部環境光３２０がパネルアセンブリに流入することを遮断することで、根本的にオレンジ色の入射光３１０の量を減らすことができるようになる。よって、本発明のＰＤＰフィルタ２００は、追加的にオレンジ色を色補正するための色素の使用量を減らしたり使用したりしなくても色純度を向上させることができる。例えば、明室（１５０ルクス（lx））でＲＧＢ色相を中間画像階調（50IRE）でおき、各色相に対して測定器で色座標を求めて固有の色相の色座標に対する面積対比測定色座標の面積割合を求めてみると、パネルアセンブリで直接測定するときには６６％の面積割合を得ることに比べ、ＰＤＰフィルタ２００を経て測定すると８６％の面積割合を有するようになり、高い色純度を得るということを知ることができる。
色補正層２４０は、ディスプレイの色の再現範囲を増加させ、画面の鮮明度を向上させるために多様な色素を用いる。このような色素としては、染料あるいは顔料を用いたりする。色素の種類は、アントラキノン系、シアニン系、アゾ系、スチルベン系、フタロシアニン系、メチン系などのネオン光遮断機能を有する有機色素があるが、本発明はこれに限定されるものではない。色素の種類と重量濃度は、色素の吸収波長、吸収係数、ディスプレイにおいて求められる透過特性によって決定されるものであるため、多様な数値で用いることができる。
本発明の各層また膜を接着するときには、透明な粘着剤または接着剤を用いたりする。具体的な材料として、アクリル系接着剤、シリコン系接着剤、ウレタン系接着剤、ポリビニルブチラール接着剤（PMB）、酢酸ビニル系接着剤（EVA）、ポリビニルエーテル、飽和無定形ポリエステル、メラミン樹脂などを挙げることができる。
このように形成された本発明のＰＤＰフィルタ２００は、可視光線波長帯から５０％以上の透過率を有すると共に、明室で２５０：１以上のコントラスト比を有することができる。
以上は、本発明の一実施形態に係るＰＤＰフィルタ２００を説明した。以下では、このようなＰＤＰフィルタ２００を用いたＰＤＰ装置を説明する。
図６ａは、本発明の一実施形態に係るＰＤＰ装置を説明するための分解斜視図である。また、図６ｂは、図６ａのＢ−Ｂ´に沿って切開した断面図である。
図６ａおよび図６ｂに示されたように、本発明の一実施形態に係るＰＤＰ装置は、ＰＤＰフィルタ２００とパネルアセンブリ６００とを含む。ＰＤＰフィルタ２００は上述したものと同一であるため、以下ではパネルアセンブリ６００に対して詳しく説明する。
図６ａに示されたように、前面基板６１０の表面上には複数の維持電極（Sustain electrode）６１５がストライプ状に配置されている。各維持電極６１５には、信号遅延を抑えるためにバス電極６２０が形成されている。維持電極６１５が配置された面上には、全体を覆うように誘電体層６２５が形成されている。また、誘電体層６２５の面上には、誘電体保護膜６３０が形成されている。例えば、本発明の一実施形態において、誘電体保護膜６３０は、スパッタリング法などを用いて誘電体層６２５の表面上をＭｇＯの薄膜で覆うことによって形成したりする。
一方、背面基板６３５が前記前面基板６１０と対向する面には、多数のアドレス電極６４０がストライプ状に配置されている。アドレス電極６４０の配置方向は、前面基板６１０と背面基板６３５が対向して配置されるときに維持電極６１５と交差する方向である。アドレス電極６４０が配置された面上には、全体を覆うように誘電体層６４５が形成されている。また、誘電体層６４５の面上には、アドレス電極６４０と平行しながら前面基板６１０側を向いた多数の隔壁６５０が突出して設置されている。隔壁６５０は、隣接するアドレス電極６４０とアドレス電極６４０との間の領域に配置されている。
隣接する隔壁６５０と隔壁６５０および誘電体層６４５に形成される溝部分の側面および底面には蛍光体層６５５が配置されている。蛍光体層６５５は、隔壁６５０で区画される溝部分ごとに赤色蛍光体層６５５Ｒ、緑色蛍光体層６５５Ｇ、青色蛍光体層６５５Ｂが配置されている。これらの蛍光体層６５５は、スクリーン印刷法、インクジェット法またはフォトレジストフィルム法などの厚膜形成法を用いて形成された蛍光体粒子群で成される層である。このような蛍光体層６５５の材質としては、例えば、赤色蛍光体として（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ、緑色蛍光体してＺｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ、青色蛍光体としてＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕを用いたりする。
このような構造を有する前面基板６１０と背面基板６３５を対向配置したときに、前記溝部分と誘電体保護膜６３０とで形成される放電セル６６０には放電ガスが封入されている。すなわち、放電セル６６０は、パネルアセンブリ６００では前面基板６１０と背面基板６３５との間における維持電極６１５とアドレス電極６４０とが交差するそれぞれの部分に形成される。放電ガスとしては、例えば、Ｎｅ−Ｘｅ系ガス、Ｈｅ−Ｘｅ系ガスなどを用いたりする。
以上の構造を有するパネルアセンブリ６００は、基本的に蛍光灯のような発光原理を有しており、放電セル６６０の内部における放電によって放電ガスから放出された紫外線が蛍光体層６５５を励起発光させて可視光に変更する。
ただし、パネルアセンブリ６００に用いる各色の蛍光体層６５５Ｒ、６５５Ｇ、６５５Ｂには、それぞれ異なる可視光への変換効率を有する蛍光体材料が用いられている。そのため、パネルアセンブリ６００で画像を表示するときは、一般的に各蛍光体層６５５Ｒ、６５５Ｇ、６５５Ｂの輝度を調整することで色バランスの調整が成されている。具体的には、輝度が最も低い色の蛍光体層を基準とし、他の蛍光体層の輝度を色ごとに指定した割合に低下させている。
このようなパネルアセンブリ６００の駆動は、アドレス放電のための駆動と維持放電のための駆動とに大きく分けられる。アドレス放電はアドレス電極６４０と一つの維持電極６１５との間で起こるが、このとき、壁電荷（Wall charge）が形成される。維持放電は、壁電荷が形成された放電セル６６０に位置する二つの維持電極６１５の間の電位差によって起こる。維持放電のときに放電ガスから発生する紫外線によって該当の放電セル６６０の蛍光体層６５５が励起されて可視光が発散され、可視光が前面基板６１０を介して出射すると共に視聴者が認識可能な画像を形成するようになる。
以下、図６ｂを参照して、パネルアセンブリ６００とＰＤＰフィルタ２００との関係を説明する。
図６ｂに示されたように、ＰＤＰフィルタ２００は、パネルアセンブリ６００の前面基板６１０上部に配置される。ＰＤＰフィルタ２００は、図６ａに示されたように、パネルアセンブリ６００の前面基板６１０と離隔して配置されたり接触して配置されたりする。またパネルアセンブリ６００とＰＤＰフィルタ２００との間に異物が流入するなどといった副作用を防止したり、ＰＤＰフィルタ２００自体の強度を補強するため、図６ｂに示されたように、前面基板６１０と接着剤または粘着剤６９０で結合されたりする。
ＰＤＰフィルタ２００には外部環境光がパネルアセンブリ６００内に流入することを防止するために外光遮断層２３０が形成されている。外部環境光は主に外光遮断層２３０によって吸収され、外部環境光が前面基板６１０を通過して再反射することを防止することができる。よって、明室条件におけるＰＤＰ装置のコントラスト比を向上することができる。
また、遮光パターン２３６の傾斜面２３６ｂで起こる全反射を用いて放電セル６６０から発生した可視光線を収束させて外部に出射させることで光の損失を減らすことができ、その結果、ＰＤＰ装置の輝度を向上させることができる。
図６ｂに示されたように、遮光パターン２３６のピッチＰ２は、パネルアセンブリ６００に形成された放電セル６６０のピッチＰ１より小さいことが好ましい。すなわち、一つの放電セル６６０に多数の遮光パターン２３６を配置することで入射光を均一に分散させることができ、効率的に外部環境光を吸収することができる。
パネルアセンブリ６００の放電セル６６０が形成された周期的パターンと外光遮断層２３０の遮光パターン２３６が形成された周期的パターンによってモアレ縞（Moire fringe）が発生することがある。モアレ縞とは、二つ以上の周期パターン（periodic pattern）が重なるときに生成される干渉縞（interference fringe）を意味する。このようなモアレ縞を防止するため、遮光パターン２３６のピッチＰ２は７０〜１１０μmであることが好ましい。
上述したように、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、該当する技術分野において熟練された当業者にとっては、添付の請求範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で、本発明の多様な修正および変更が可能であることを理解することができるであろう。よって、上記した実施形態はあらゆる面において例示的であるだけで限定的なものでないことを知ることができるであろう。
１００…ＰＤＰ装置
１１０…ケース
１２０…駆動回路基板
１５０…カバー
２００…ＰＤＰフィルタ
２１０…透明基板
２２０…電磁波遮断層
２３０…外光遮断層
２３２…支持体
２３４…基材
２３６…遮光パターン
２４０…色補正層
２５０…反射防止層
３１０、３１２、３１４、３１６、３１８…入射光
２７０…フィルタベース
３２０…外部環境光
５００…テストサンプル
５１０…ＰＥＴフィルム
５２０…遮光フィルム
６００…パネルアセンブリ
６１０…前面基板
６１５…維持電極
６２０…バス電極
６２５…誘電体層
６３０…誘電体保護膜
６３５…背面基板
６４０…アドレス電極
６４５…誘電体層
６５０…隔壁
６５５…蛍光体層
６５５Ｒ…赤色蛍光体層
６５５Ｇ…緑色蛍光体層
６５５Ｂ…青色蛍光体層
６６０…放電セル
６９０…接着剤（または粘着剤）
１１０…ケース
１２０…駆動回路基板
１５０…カバー
２００…ＰＤＰフィルタ
２１０…透明基板
２２０…電磁波遮断層
２３０…外光遮断層
２３２…支持体
２３４…基材
２３６…遮光パターン
２４０…色補正層
２５０…反射防止層
３１０、３１２、３１４、３１６、３１８…入射光
２７０…フィルタベース
３２０…外部環境光
５００…テストサンプル
５１０…ＰＥＴフィルム
５２０…遮光フィルム
６００…パネルアセンブリ
６１０…前面基板
６１５…維持電極
６２０…バス電極
６２５…誘電体層
６３０…誘電体保護膜
６３５…背面基板
６４０…アドレス電極
６４５…誘電体層
６５０…隔壁
６５５…蛍光体層
６５５Ｒ…赤色蛍光体層
６５５Ｇ…緑色蛍光体層
６５５Ｂ…青色蛍光体層
６６０…放電セル
６９０…接着剤（または粘着剤）
Claims (13)
- 透明樹脂材質の基材と、
前記基材の一面に一定の周期で互いに離隔して形成され、０．５〜１．５ｗｔ％重量濃度で着色剤を含む樹脂を含むくさび形遮光パターンと
を含むディスプレイフィルタ用外光遮断層。 - 入射光が前記くさび形遮光パターンで全反射せずに前記くさび形遮光パターンを介して屈折し、前記くさび形遮光パターンを通過する場合に、前記入射光が通過する前記くさび形遮光パターンの部分の長さが１２〜２０μmである請求項１に記載のディスプレイフィルタ用外光遮断層。
- 前記着色剤は、カーボンブラック、アセチレンブラック、アニリンブラックまたはブラックメタルである請求項１に記載のディスプレイフィルタ用外光遮断層。
- 可視光線領域において７０％以上の透過率を有する請求項１に記載のディスプレイフィルタ用外光遮断層。
- 前記くさび形遮光パターンはブラックストライプ状である請求項１に記載のディスプレイフィルタ用外光遮断層。
- 前記くさび形遮光パターンは、前記基材の外部に露出した底面と、前記底面から前記基材内にくさび形の溝を成す傾斜面とを含み、
前記底面は、パネルアセンブリに対向する前記基材の一面に形成される請求項５に記載のディスプレイフィルタ用外光遮断層。 - 前記基材の一面に対する前記底面の面積の割合が２０〜５０％である請求項５に記載のディスプレイフィルタ用外光遮断層。
- 前記遮光パターンのピッチは７０〜１１０μmである請求項１に記載のディスプレイフィルタ用外光遮断層。
- 前記遮光パターンは前記基材より屈折率が低い請求項１に記載のディスプレイフィルタ用外光遮断層。
- 前記基材と前記遮光パターンの屈折率の差は０．０５以下である請求項９に記載のディスプレイフィルタ用外光遮断層。
- フィルタベースと、
前記フィルタベースの一面に形成された請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の前記外光遮断層を含むディスプレイフィルタ。 - 前記フィルタベースは、反射防止機能、電磁波遮断機能、近赤外線遮断機能、色補正機能、またはこれらが組み合わされた機能を有する請求項１１に記載のディスプレイフィルタ。
- 互いに対向に配置するように結合する透明な前面基板および背面基板と、前記前面基板と背面基板との間に多数のセルを含むパネルアセンブリと、
前記パネルアセンブリの前面基板と対向に配置された第１１項に記載の前記ディスプレイフィルタと
を含むディスプレイ装置。
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