JP2008293010A - 光学フィルタ及びそれを備えるプラズマディスプレイ装置 - Google Patents

光学フィルタ及びそれを備えるプラズマディスプレイ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】反射防止層の機能を持つ導電層を備える光学フィルタ及びそれを備えたプラズマディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】光学フィルタ120は、ベースフィルム121と、ベースフィルムの一面に積層配置される複数の導電層122と、を備え、導電層の外部から入射される可視光が反射されて干渉を引き起こす場合、全体的に相殺干渉を引き起こすように各導電層の屈折率及び厚さが選定される。
【選択図】図2

Description

本発明は、光学フィルタ及びそれを備えたプラズマディスプレイ装置に係り、さらに詳細には、外光反射防止層の機能を持つ導電層を備える光学フィルタ及びそれを備えたプラズマディスプレイ装置に関する。
最近、従来の陰極線管ディスプレイ装置を代替するものとして注目されているプラズマディスプレイ装置は、複数の電極が形成された二つの基板間に放電ガスが封入された後に放電電圧が加えられ、これによって発生する紫外線により所定のパターンで形成された蛍光体が励起されて可視光を放出することによって、所望の画像を得る装置である。
かかるプラズマディスプレイ装置は一般的に光学フィルタを備えるが、光学フィルタは、プラズマディスプレイ装置の品質を向上させる作用を行う。例えば、光学フィルタは、プラズマディスプレイ装置で発生する人体に有害な電磁気波を遮断して、無線電話機やリモコンなどに誤作動を誘発する近赤外線を遮断し、ネオン発光を遮断し、プラズマディスプレイパネル(以下、PDP)の前面で外光が反射される現象を防止する機能を行う。
一般的に、前記のような光学フィルタは多層のフィルムが接着されたガラスからなり、PDPの前方に位置したケースに装着される。しかし、最近にはガラスの素材を除いてフィルムだけでなる光学フィルタをPDPに直接取り付けることもあるが、フィルムだけでなる光学フィルタを適用したプラズマディスプレイ装置は軽くて薄く具現できて、その適用が拡大されつつある。
ところが、フィルムだけでなる光学フィルタは、外光反射のための外光反射防止層と、電磁気波を遮蔽するなどの機能を行うための導電層とをそれぞれ別途に備えているので、その構造が複雑で製造工程が多くなり、コスト高になるという問題点があった。
また、フィルムだけでなる従来の光学フィルタは、反射防止層の形成位置が最前方に位置せねばならないので、導電層の前面接地が難しくて電磁波遮蔽のための接地が難しいという問題点があった。
本発明の主な目的は、外光反射防止層の機能を持つ導電層を備える光学フィルタ及びそれを備えたプラズマディスプレイ装置を提供することである。
本発明は、ベースフィルムと、前記ベースフィルムの一面に積層配置される複数の導電層と、を備え、前記導電層の外部から入射される可視光が反射されて干渉を引き起こす場合、全体的に相殺干渉を引き起こすように前記各導電層の屈折率及び厚さが選定される光学フィルタを提供する。
ここで、前記ベースフィルムは、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレート、ポリエーテルアミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート、セルローストリアセテート及びセルロースアセテートプロピオネートからなる群から選択される一つを含む。
ここで、前記ベースフィルムの他面には、前記光学フィルタの接着のための接着層が配置される。
ここで、前記接着層は、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂及びPSA(Pressure Sensitive Adhesive)からなる群から選択される一つを含む。
ここで、前記接着層には顔料または染料が添加される。
ここで、前記光学フィルタの可視光に対する光透過率は20〜90%であり、前記光学フィルタのヘーズは1〜15%である。
ここで、前記導電層のうち、いずれか一つの厚さをd、屈折率をnとし、可視光の波長をλとする時、前記d、n及びλは、下記数式(1)の関係を満たす。
Figure 2008293010
また、本発明は、画像を具現する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画像が具現される側に配置されるベースフィルムと、前記ベースフィルムの一面に積層配置される複数の導電層を備える光学フィルタと、その一部が前記導電層に接着されることによって、前記導電層と電気的に連結される接地部材と、前記プラズマディスプレイパネルを駆動する駆動装置と、前記プラズマディスプレイパネルと前記駆動装置を支持するシャーシーと、を備え、前記プラズマディスプレイパネルの外部から入射される可視光が反射されて干渉を引き起こす場合、全体的に相殺干渉を引き起こすように前記各導電層の屈折率及び厚さが選定されるプラズマディスプレイ装置を提供する。
ここで、前記ベースフィルムは、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレート、ポリエーテルアミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート、セルローストリアセテート及びセルロースアセテートプロピオネートからなる群から選択される一つを含む。
ここで、前記ベースフィルムには、前記光学フィルタの接着のための接着層が配置される。
ここで、前記接着層は、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂及びPSAからなる群から選択される一つを含む。
ここで、前記接着層には顔料または染料が添加される。
ここで、前記光学フィルタの可視光に対する光透過率は20〜90%であり、前記光学フィルタのヘーズは1〜15%である。
ここで、前記導電層のうち、いずれか一つの厚さをd、屈折率をnとし、可視光の波長をλとする時、前記d、n及びλは、下記数式(2)の関係を満たす。
Figure 2008293010
本発明による光学フィルタは、外光反射防止層の機能を持つ導電層を備えることによって、別途の外光反射防止層が不要になるので、コスト及び製造工程を低減できる。
また、本発明による光学フィルタをプラズマディスプレイ装置に適用させれば、全体的にプラズマディスプレイ装置の製造工程及びコストを低減できる。
以下、望ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態によるプラズマディスプレイ装置の概略的な分解斜視図であり、図2は、図1の光学フィルタが装着された態様を示す概略的な拡大断面図であり、図3は、図2のS部分を拡大した図面である。
図1、図2及び図3に示したように、本発明の実施形態によるプラズマディスプレイ装置100は、画像を具現するPDP110、光学フィルタ120、接地部材130、駆動装置140、シャーシー150及びケース160を備えて構成される。
PDP110はシャーシー150の前面に装着されている。
PDP110とシャーシー150との結合は、PDP110の背面に付着される両面接着手段170を媒介としてなされるが、両面接着手段170として両面テープが使われる。
PDP110とシャーシー150との間には熱伝導性に優れたパネル放熱シート180が介在されて設置され、PDP110の作動中に発生する熱をシャーシー150に放出できるようになっている。
本実施形態のパネル放熱シート180は、PDP110とシャーシー150両方に密着されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明のプラズマディスプレイ装置のパネル放熱シートは薄く形成されて、PDPのみに密着されていてもよい。
一方、光学フィルタ120は全体的に光透過率Iが20〜90%であり、ヘーズは1〜15%の値を持つように形成されるが、光学フィルタ120は、ベースフィルム121及び導電層122を備えて形成される。ここで、ベースフィルム121の前面には導電層122が形成され、ベースフィルム121の背面には接着層126が形成される。
ベースフィルム121は光学フィルタ120のベースとして使われるが、その素材の種類はポリエーテルスルホン(PES)、ポリアクリレート(PAR)、ポリエーテルアミド(PEI)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート(PC)、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)からなるグループから選択され、望ましくは、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、セルローストリアセテート(TAC)、ポリエチレンナフタレート(PEN)でありうる。
導電層122は、光透過性に優れた2つの薄い層である第1導電層122aと、第2導電層122bとで形成されるが、詳細な事項は後述する。
本実施形態の光学フィルタ120のベースフィルム121とPDP110との間には接着層126が配置されるが、接着層126は光学フィルタ120をPDP110に装着する機能を行う。
接着層126は、光透過性に優れた熱可塑性、UV硬化性樹脂などの接着剤を塗布して形成されるが、光透過性に優れた素材を使用すればよく、その他の特別な制限がない。例えば、接着剤としてアクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、PSAなどが使われうる。
接着層126は、二重映像現象を防止するために、PDP110との屈折率差が1%を超過しないように形成することが望ましい。
一方、接着層126には必要に応じて色補正またはネオン光を遮断できるように染料や顔料が添加される。添加される染料や顔料は微粒子の形態で接着剤に分散された後に使われ、この場合に使われる染料や顔料の種類には特別な制限がない。例えば、シアニン系、スクアリリウム系、アゾメチン系、キサンチン系、オキソノール系、アゾ系などの化合物などが染料や顔料として利用される。
一方、接地部材130は導電層122のエッジに接触して付着されることによって、接地部材130と導電層122とは電気的に互いに連結される。
ここで、接地部材130と導電層122とは、導電性接着剤190により電気的に連結される。
接地部材130は、金属などの導電性の素材からなっており、その一端はシャーシー150に連結される。
本実施形態の接地部材130の一端はシャーシー150に電気的に連結されるが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明によれば、シャーシーが非導電性の素材で形成されるか、構造上接地部材と連結され難い構造を持てば、接地部材130はケース160に連結されて接地されることもあり、その場合、接地部材はケース160の導電性部分に連結されねばならない。また、本発明による接地部材はシャーシーまたはケースに連結されず、プラズマディスプレイ装置の外部から入った接地ケーブルと直接連結されて接地作用を行うこともある。
また、本実施形態の接地部材130は所定の幅を持ち、その断面が「状(2分割されたコの字形の形状)に形成される構造を持ち、導電層122と電気的に連結されるように2つの接地部材130が対称に形成されるが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明の接地部材は、導電層をシャーシーまたはケースと接地させる機能を行えればよく、その構造及び数には特別の制限がない。
一方、駆動装置140は回路素子141と、回路素子141が配置された回路基板142とを備えるが、PDP110を駆動する機能を行う。
回路基板142はシャーシー150に固定されるが、その固定のためにボス151とボルト152とが使われる。
シャーシー150は導電性のアルミニウム素材からなるが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明のシャーシーはプラスチックなどの非導電性の素材からなりうるが、その場合には前述したように、接地部材と連結される部分は導電性のケースとするなど、接地のための構造に適切に変更する必要がある。
ケース160は、ウィンドウが形成される前方ケース161と、シャーシー150の後方に配置される後方ケース162とで形成される。
ケース160は、プラスチックと金属の素材を含んでなり、PDP110、駆動装置140及びシャーシー150を収容する。
以下、図4を参照して、光学フィルタ120の導電層122の詳細な構造及びその作用を説明する。
図4は、本実施形態による光学フィルタ120の導電層122に入射されて反射される可視光の経路を示す図面である。
導電層122は空気と接して最外側に配置された第1導電層122aと、第1導電層122aとベースフィルム121との間に配置された第2導電層122bとで形成される。
第1導電層122aの厚さはdであり、屈折率nを持ち、光透過性に優れたITO(Indium Tin Oxide)素材からなる。
第2導電層122bの厚さはdであり、屈折率nを持ち、銀(Ag)の素材からなる。
以下、導電層122に入射される可視光の経路及び導電層122の作用について説明する。
入射光Iは、PDP110の外部から角度θで入射され、入射される入射光Iは第1導電層122aのA点で反射及び屈折される。
ここで、第1導電層122aにより反射された入射光Iは反射光Rになり、A点で反射されていない入射光Iの一部は屈折されて第1導電層122aを通過して、B点に到達する。
B点に到達した屈折された入射光Iは反射及び屈折されるが、B点で反射された入射光Iは反射光Rになって、D点を通過して外部に出る。一方、B点で反射されていない入射光Iは屈折されて第2導電層122bを通過した後、C点に到達する。
C点に到達した屈折された入射光Iは反射及び屈折されるが、C点で反射された入射光Iは反射光Rになって、E点を通過して外部に出る。一方、C点で反射されていない入射光Iは屈折されてベースフィルム121を通過する。以後、ベースフィルム121を通過した屈折された入射光IはPDP110の前面に到達するが、その場合にも反射及び屈折を反復する。
まず、前記の反射光RとRとの干渉効果について説明する。
反射光RとRとによりなされる干渉効果のうち、補強干渉と相殺干渉について説明すれば、次の通りである。すなわち、補強干渉は反射光RとRとの位相が一致して発生するようになって、相殺干渉は反射光RとRの位相が逆になれば発生する現象である。
補強干渉がなされれば、AとD点間の領域は明るく見え、相殺干渉が起きれば、AとD点間の領域は暗く見える。
本発明の導電層122は相殺干渉を引き起こすことによって、眩しさを防止して視感を向上させねばならないので、人為的に相殺干渉が起きるように各導電層の屈折率及び厚さを選定して適用せねばならない。ここで、導電層の屈折率を選定するとは、一般的に素材の種類によって屈折率が変わるので、導電層の素材を選定するという意味を主に含む。
すなわち、ここで、反射光RとRとの経路差δは、次の数式(3)で表現される。
Figure 2008293010
ここで、δは経路差(単位はラジアン)値であり、λは可視光の波長であり、nは第1導電層122aの屈折率であり、dは第1導電層122aの厚さであり、θ波は入射光Iの入射角であり、Ψは反射位相変化考慮値である。
前記数式(3)で、Ψを0と仮定すれば、次の数式(4)と数式(5)とを同時に満たす場合に、反射率が最小になって相殺干渉が起きる。
Figure 2008293010
ここで、Rは反射率であり、nは空気の屈折率であり、nは第2導電層122bの屈折率である。
Figure 2008293010
したがって、設計者は前記反射率R値が0に近い値を持つように、数式(4)の反射率R値を0にして整理した次の数式(6)を使用してnを決定する。
Figure 2008293010
以上のように、nを決定した後には、決定されたn値に近い屈折率を持つ素材を選定して、第1導電層122aの素材として選定する。
その後、決定されたn値と、可視光の中心波長値(λ=550nm)を数式(5)に代入して第1導電層122aの厚さdを決定する。
以上のような方法で、反射率Rが最小になる第1導電層122aの屈折率とそれによる素材を決定できるだけでなく、導電層122aの厚さdを決定できるようになる。
前記のような計算で、第1導電層122aの厚さを決定するために、可視光の中心波長値を利用したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、設計者は必要に応じて要求される帯域帯の可視光の波長を代入することで、第1導電層122aの厚さを決定できる。
以上のように、反射光RとRとの干渉現象が起きた時、反射率を最小化して相殺干渉を引き起こす第1導電層122aの屈折率及び厚さの決定方法について説明した。
しかし、さらに正確に第1導電層122aの最適の屈折率及び厚さを決定するためには、第2導電層122bを通過する反射光Rと反射光R、Rとの干渉現象も共に考慮して決定することが望ましい。これは、反射が複数層の境界面でなされるので、正確な干渉効果を考慮するためには、発生しうる反射光の干渉効果をいずれも考慮することが望ましいためである。ここで、反射光Rと反射光R、Rとの干渉現象を考慮するためには、ベースフィルムの屈折率nなどを利用した前記の数式(3)ないし(6)が使われうる。
本実施形態による第1導電層122aはITOからなっており、第2導電層122bは銀(Ag)からなっているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明によれば、導電層をなしている各層の素材は、ITO、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)などの導電性素材から選択して必要に応じてなりうる。例えば、第1導電層と第2導電層とを同じ銀(Ag)素材で形成するが、その厚さのみを異ならせてもよく、第1導電層を銀(Ag)とし、第2導電層をITOで形成してもよい。
本実施形態による導電層122は2個の導電層で形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明による導電層は1層の導電層で形成され、3層以上の導電層が積層された形状を持ってもよい。ここで、3層以上の導電層を積層する場合、前記ITO、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)などの導電性素材のうち一つを連続蒸着するか、または各導電性素材を交互に蒸着して導電層を形成できる。また、3層以上の導電層を積層する場合には、積層される導電層の数を約11層未満とすることが望ましく、3層以上の層を積層する場合にも隣接する3個の層に対しては前記数式(3)ないし(6)を適用できるので、前記数式(3)ないし(6)により各導電層の素材及び厚さを決定できるようになる。
本実施形態による導電層121を形成する方法としては、スパッタリング、真空蒸着法、イオンメッキ法、化学気相蒸着法(Chemical Vapor Deposition:CVD)、物理気相蒸着法(Physical Vapor Deposition:PVD)、微粒子塗布方法などで形成でき、特に、スパッタリングによりITOまたは銀(Ag)などを透明な薄い層の構造で形成する場合、電磁気波遮蔽の効果だけでなく近赤外線遮断効果もさらに期待することができる。
本実施形態の光学フィルタ120は、ベースフィルム121及び導電層122のみを備えて構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明の導電層にはスクラッチ防止のためのハードコーティング材が最外郭にコーティングされることによって、ハードコーティング層が形成され、ベースフィルムと接着層との間には特定波長帯の光を吸収できる選択的吸光層が形成されることもある。ここで、導電層にハードコーティング層が形成される場合には、全体的に光学フィルタが相殺干渉を引き起こすようにハードコーティング層の屈折率及び厚さが考慮されねばならない。
以下、前記本実施形態によるプラズマディスプレイ装置100が作動される過程と、光学フィルタ120の作用とを説明する。
ユーザーがプラズマディスプレイ装置100を作動させれば、駆動装置140が駆動されて、PDP110に電圧が印加される。
PDP110に電圧が印加されれば、アドレス放電及び維持放電が起き、維持放電時に励起された放電ガスのエネルギー準位が低くなりつつ紫外線が放出される。前記紫外線は放電セル内に塗布された蛍光体層の蛍光体を励起させるが、この励起された蛍光体のエネルギー準位が低くなりつつ可視光が放出され、この放出された可視光が出射されつつユーザーが認識できる画像を形成する。
この時、光学フィルタ120の導電層122は接地部材130を通じてシャーシー150に接地されることで、光学フィルタ120は、プラズマディスプレイ装置100から排出される電磁気波と近赤外線とを吸収できるようになって、電磁気波及び近赤外線を遮蔽する機能を行う。
また、光学フィルタ120の導電層122は、入射される外光が相殺干渉を引き起こすように適当な屈折率を持つ素材及び適当な厚さ持つ層を積層して形成されることによって、プラズマディスプレイ装置100の前方側から入射される外光が反射されて視感によくない影響を与える現象を防止する。
以上のように、本発明の実施形態によるプラズマディスプレイ装置100は、外光反射防止層の機能を持つ導電層122を備える光学フィルタ120を提供することによって、プラズマディスプレイ装置100のコスト及び製造工程を低減すると同時に、その性能を向上させることができる。
本発明は図面に示した実施形態を参考にして説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならばこれより多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲の技術的思想によって定められねばならない。
本発明は、プラズマディスプレイ装置関連の技術分野に好適に用いられる。
本発明の実施形態によるプラズマディスプレイ装置の概略的な分解斜視図である。 図1の光学フィルタが装着された態様を示す概略的な拡大断面図である。 図2のS部分を拡大した図面である。 本実施形態による光学フィルタの導電層に入射されて反射される可視光の経路を示す図面である。
符号の説明
100 プラズマディスプレイ装置、
110 プラズマディスプレイパネル、
120 光学フィルタ、
121 ベースフィルム、
122 導電層(複数の導電層)、
122a 第1導電層(複数の導電層)、
122b 第2導電層(複数の導電層)、
126 接着層、
130 接地部材、
140 駆動装置、
141 回路素子、
142 回路基板、
150 シャーシー、
160 ケース、
161 前方ケース、
162 後方ケース、
170 両面接着手段、
180 パネル放熱シート、
190 導電性接着剤。

Claims (14)

  1. ベースフィルムと、
    前記ベースフィルムの一面に積層配置される複数の導電層と、を備え、
    前記導電層の外部から入射される可視光が反射されて干渉を引き起こす場合、全体的に相殺干渉を引き起こすように前記各導電層の屈折率及び厚さが選定される光学フィルタ。
  2. 前記ベースフィルムは、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレート、ポリエーテルアミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート、セルローストリアセテート及びセルロースアセテートプロピオネートからなる群から選択される一つを含む請求項1に記載の光学フィルタ。
  3. 前記ベースフィルムの他面には、前記光学フィルタの接着のための接着層が配置される請求項1または請求項2に記載の光学フィルタ。
  4. 前記接着層は、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂及びPSAからなる群から選択される一つを含む請求項3に記載の光学フィルタ。
  5. 前記接着層には顔料または染料が添加される請求項3または請求項4に記載の光学フィルタ。
  6. 前記光学フィルタの可視光に対する光透過率は20〜90%であり、前記光学フィルタのヘーズは1〜15%である請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学フィルタ。
  7. 前記導電層のうち、いずれか一つの厚さをd、屈折率をnとし、可視光の波長をλとする時、前記d、n及びλは、下記数式(1)の関係を満たす請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学フィルタ:
    Figure 2008293010
  8. 画像を具現する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画像が具現される側に配置されるベースフィルムと、前記ベースフィルムの一面に積層配置される複数の導電層を備える光学フィルタと、
    その一部が前記導電層に接着されることによって、前記導電層と電気的に連結される接地部材と、
    前記プラズマディスプレイパネルを駆動する駆動装置と、
    前記プラズマディスプレイパネルと前記駆動装置を支持するシャーシーと、を備え、
    前記プラズマディスプレイパネルの外部から入射される可視光が反射されて干渉を引き起こす場合、全体的に相殺干渉を引き起こすように前記各導電層の屈折率及び厚さが選定されるプラズマディスプレイ装置。
  9. 前記ベースフィルムは、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレート、ポリエーテルアミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート、セルローストリアセテート及びセルロースアセテートプロピオネートからなる群から選択される一つを含む請求項8に記載のプラズマディスプレイ装置。
  10. 前記ベースフィルムには、前記光学フィルタの接着のための接着層が配置される請求項8または請求項9に記載のプラズマディスプレイ装置。
  11. 前記接着層は、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂及びPSAからなる群から選択される一つを含む請求項10に記載のプラズマディスプレイ装置。
  12. 前記接着層には顔料または染料が添加される請求項10または請求項11に記載のプラズマディスプレイ装置。
  13. 前記光学フィルタの可視光に対する光透過率は20〜90%であり、前記光学フィルタのヘーズは1〜15%である請求項8〜12のいずれか1項に記載のプラズマディスプレイ装置。
  14. 前記導電層のうち、いずれか一つの厚さをd、屈折率をnとし、可視光の波長をλとする時、前記d、n及びλは下記数式(2)の関係を満たす請求項8〜13のいずれか1項に記載の光学フィルタ:
    Figure 2008293010
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