JP2009037735A - 平面型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部衝撃による前面基板の破損防止効果が高いうえに、外光反射による２重画像の表出が生じにくく、さらに軽量かつ低コストで高品質の画像が得られる平面型画像表示装置を提供する。
【解決手段】本発明の平面型画像表示装置は、透明基板の内面に蛍光体スクリーンを有する前面基板と、複数の電子放出素子を有し前面基板に対向配置された背面基板を備えており、前面基板の外面に、ＪＩＳ Ａ６２５３に拠る硬度が２０〜６０であるポリマーを主体とする衝撃吸収層と、その上に形成された光反射防止層を備えている。衝撃吸収層を構成するポリマーとしては、全光線透過率９０％以上の透明シリコーンポリマーが挙げられる。衝撃吸収層は０．０００５〜０．００５重量％の色素を含有することができる。さらに、光反射防止層の基材として復元性の良好なウレタン系ポリマーの使用が好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）などの平面型画像表示装置に関する。

近年、陰極線管（ＣＲＴ）に代わる次世代の軽量、薄型の画像表示装置として、液晶の配向を利用して光の強弱を制御する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマ放電の紫外線により蛍光体を発光させるプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、電界放出型電子放出素子から放出される電子ビームにより蛍光体を発光させるフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、表面伝導型電子放出素子から放出される電子ビームにより蛍光体を発光させる表面伝導型電子放出ディスプレイ（ＳＥＤ）など、様々なタイプの平面型画像表示装置が開発されている。なお、以下の記載では、表面伝導型電子放出ディスプレイ（ＳＥＤ）を含めた電子放出タイプのディスプレイを、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）として示すものとする。

上記した平面型画像表示装置のうちでＦＥＤは、所定の間隔（数ｍｍ程度）をおいて対向配置された前面基板と背面基板を有し、これらの基板の周縁部同士が矩形枠状の側壁を介して接合され、真空外囲器を構成している。前面基板においては、ガラス基板のような透明基板の内面に蛍光体スクリーンが形成され、背面基板では、絶縁性基板の内面に多数の電子放出素子（以下、エミッタと示す。）が設けられている。背面基板側の電位はほぼアース電位であり、蛍光体スクリーン面にはアノード電圧Ｖａが印加される。そして、蛍光体スクリーンを構成する赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各蛍光体にエミッタから放出された電子ビームを照射し、蛍光体を発光させることによって画像を表示するようになっている。

このように構成されるＦＥＤにおいて、搬送中や使用中の安全性を確保するために、すなわち搬送中や使用中に外部から衝撃力が作用して表示面側のガラス基板が破損することがないように、ガラス基板の視認側に空隙を設けて強化ガラスなどの板を設置している。しかし、この構造では、強化ガラス板を設置する分だけ重量が重くなるばかりでなく、ガラス表面の反射に加えて強化ガラス板による反射が増えるため、２重画像が生じることや輝度が低下することなど、画質の劣化を引き起こすという問題があった。

この問題を解決するため、強化ガラス板に反射防止フィルムや色調整層を付与した構造も提案されている。しかし、この構造においては、反射防止フィルムにより軽減されるものの、外光による２重画像の問題を十分に解決することができず、また製造コストが高くなるという問題があった。

そこで、搬送中や使用中の安全性を確保したうえで、さらに上記問題を解決することが求められており、剥離フィルム上にその周辺部を額縁状に残して透明な粘着性材料から成るガラス割れ防止層を形成した積層フィルムが開発されている。そして、この積層フィルムを用いてＰＤＰのパネル面にガラス割れ防止層を装着する技術が開示されている。（例えば、特許文献１参照）

しかし、特許文献１に記載された表示装置においても、外部衝撃力によるガラス基板の破損を防止する効果が十分といえず、特に引っかきなどによるキズの発生を防止する効果が低かった。また、輝度やコントラストなどの画質の劣化が生じやすいという問題があった。
特開２００４−１８４６７２公報

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、外部衝撃による前面基板の破損防止効果が高いうえに、外光反射による２重画像の表出が生じにくく、さらに軽量かつ低コストで高品質の画像が得られる平面型画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の平面型画像表示装置は、透明基板の内面に蛍光体スクリーンを有する前面基板と、複数の電子放出素子を有し前記前面基板に対向して配置された背面基板を備えた平面型画像表示装置であり、前記前面基板の外面に、ＪＩＳ Ａ６２５３に拠る硬度が２０〜６０であるポリマーを主体とする衝撃吸収層と、その上に形成された光反射防止層を備えることを特徴とする。

本発明によれば、外部からの衝撃による前面基板の破損が効果的に防止されるうえに、外光による２重画像の表出が抑えられ、軽量、低コストで高品質の平面型画像表示装置が得られる。

以下、本発明の平面型画像表示装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態であるＦＥＤの構造を示す断面図である。

実施形態のＦＥＤは、ガラス基板のような透明基板１の内面に蛍光体スクリーン２を有する前面基板（フェースプレート）３と、ガラス基板やセラミックス基板などの絶縁性基板あるいはシリコン基板などの基板４上にマトリックス状に配列された多数の電子放出素子（例えば、電界放出型あるいは表面伝導型の電子放出素子）５を有する背面基板（リアプレート）６とを備えている。前面基板１と背面基板６は１ｍｍ〜数ｍｍ程度の間隙をおいて対向配置され、周縁部同士が矩形枠状の側壁（支持枠）７を介して接合され、内部が高真空度に保持された偏平な真空外囲器を形成している。真空外囲器の内部には、前面基板３および背面基板６に加わる大気圧荷重を支えるため、複数の板状の支持部材（図示を省略。）が設けられている。そして、前面基板３と背面基板６との間の間隙に５〜１５ｋＶの高電圧が印加されるように構成されている。

蛍光体スクリーン２は、所定のパターン（例えば、ストライプ状あるいはドット状）に配列された赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の３色の蛍光体層と、これらの層間に配置されて各色の蛍光体層を分離するカーボンなどの黒色顔料からなる光吸収層とから構成されている。そして、このような蛍光体スクリーン２上には、Ａｌ膜のような金属膜から成るメタルバック層８が形成されている。

前面基板３の視認側の表面すなわち透明基板１の外面には、衝撃吸収層９が形成され、さらにその上に光反射防止層１０が形成されている。

衝撃吸収層９は、ＪＩＳ Ａ６２５３に準拠して測定される硬度が２０〜６０、より好ましくは２０〜３０であるポリマーを主体とする層である。ＪＩＳ Ａ６２５３に拠る硬度が２０未満の材料から成る層では、外部からの衝撃を吸収する十分な能力を持たず、また硬度が６０を超える材料では、層形成の作業性が悪くなり好ましくない。

衝撃吸収層９を構成する硬度２０〜６０のポリマーの中でも、可視光の全光線透過率が９０％以上の透明ポリマーを用いることが好ましい。なお、全光線透過率はＪＩＳ Ｋ７３６１に準拠して測定された値である。この透過率の値が９０％未満のポリマーを使用した場合には、蛍光体層からの発光の透過が不十分となり、輝度の低下を生じる。

硬度が２０〜６０で全光線透過率が９０％以上の透明ポリマーとしては、ゴム状またはゲル状のシリコーン硬化物であるシリコーンポリマー（例えば、シリコーンゴム）、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、アイオノマー樹脂、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォンなどが例示される。実施形態においては、透明性の高いシリコーンポリマーを使用することが好ましい。

衝撃吸収層９の厚さは０．５〜５ｍｍとすることが好ましい。要求される衝撃吸収エネルギーを０．５Jとしたとき、０．５ｍｍ以上の厚さを必要とする。層が厚ければ厚いほど衝撃吸収力が大きくなるが、厚くなりすぎると重量が重くなることや製造工程に負担がかかることから、衝撃吸収層９の厚さは５ｍｍ以下とすることが好ましい。

さらに、このような衝撃吸収層９には、透明性を損なわない範囲で染料や顔料（有機顔料、無機顔料）などの色素を含有させ、透過スペクトルを調整することにより、ＦＥＤの輝度コントラストを向上させることができる。

そして、実施形態においては、色素を含有する衝撃吸収層９の分光透過特性を、以下に示すように調整することが好ましい。すなわち、全光線透過率が７０％以上であり、波長３８０〜７８０ｎｍの範囲の最大吸収波長が５６０〜５８０ｎｍで、最大吸収波長における透過率を８０％以下とすることが望ましい。輝度コントラストを向上させるためには、衝撃吸収層９の全光線透過率を下げたほうがよいが、全光線透過率を下げると輝度が低下するため、全光線透過率は７０％以上とすることが好ましい。また、波長３８０〜７８０ｎｍの範囲での最大吸収波長における透過率を８０％以下とすることで、輝度低下の影響をできるだけ少なくしつつコントラストを上げることができる。

衝撃吸収層９の透過率と最大吸収波長を上記範囲に設定するために、色素の含有割合を、衝撃吸収層９の主成分である透明ポリマー（例えばシリコーンポリマー）に対して０．０００５〜０．００５重量％にすることが好ましい。

実施形態において、このような衝撃吸収層９の上に形成される光反射防止層１０は、復元性の良好な透明基材層の上に反射防止膜が形成された構造を有する。なお、反射防止膜は、例えば、可視光反射率が５％以下、好ましくは３％以下となるように反射防止処理を施す方法、または写り込み防止処理を施す方法などにより形成される。

光反射防止層１０の透明基材としては、ＰＥＴ、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ウレタン系ポリマーなどが挙げられる。表面にキズが付きにくいことや、復元性が良好であり、凹みや変形が生じても復元しやすくキズが残らないことから、ウレタン系ポリマーの使用が好ましい。また、この透明基材の硬度（鉛筆硬度）は２Ｈ以上とし、層厚は０．０１〜０．３ｍｍとすることが好ましい。さらに、透明基材の透過率（全光線透過率）は９０％以上とすることが好ましい。透過率が９０％未満の場合には、蛍光体層からの発光の透過が不十分となり、輝度の低下が生じる。

このような透明基材層の上に反射防止膜を有する光反射防止層１０は、全光線透過率が７０％以上であり、かつ正反射率が２％以下であることが好ましい。全光線透過率を７０％以上とすることで、輝度低下の影響を排除しつつ輝度コントラストを上げることができる。また、正反射率を２％以下とすることで、表示面への背景光の写りこみが生じにくいなど、優れた反射防止効果を実現することができる。さらに、光反射防止層１０のヘイズ値を２以下とすることが好ましい。ここで、ヘイズ値はＪＩＳ Ｋ７１３６に準拠して測定された値であり、この値が２を超えると、画質の劣化が大きくなり好ましくない。さらに、表示面における良好な帯電防止性および電磁波シールド特性を得るために、光反射防止層１０の表面抵抗を１０^７〜１０^１０Ω／□とすることが好ましい。

以下、本発明の具体的な実施例について記載する。

実施例１
通常の方法で作製された封着済みのＳＥＤパネルを用意し、そのフェースプレート（厚さ１．８ｍｍ）の表面に、１ｍｍ厚のシートを成形するための金型をセットした。

次に、付加重合型シリコーンゴムの主剤と硬化剤を混合し、さらに色素を混合・分散して得られたシリコーン組成物を所定量秤量し、撹拌した後真空脱泡を行った。そして、真空脱泡したシリコーン組成物をＳＥＤパネルの前面（フェースプレート表面）にセットした金型内に注入した。

次いで、泡抜きのために３０分程度静止させた後、１００℃で１時間加熱してシリコーン組成物を硬化させた。硬化後、金型をＳＥＤパネルの前面から取り外した。次いで、こうしてＳＥＤパネルの前面に形成されたシリコーン硬化層の表面に、ウレタン系ポリマーを基材とする接着剤付き反射防止機能フィルム（厚さ０．３ｍｍ）を自動ローラーで貼り付けた。

実施例２
付加重合型シリコーンゴムの主剤と硬化剤を混合し、色素を添加せずにシリコーン組成物を調製した。このシリコーン組成物を使用し、実施例１と同様にして封着済みのＳＥＤパネルの前面にシリコーン硬化層を形成し、さらにその表面に、接着剤付き反射防止機能フィルムを貼り付けた。

実施例３
金属製の基盤の上に１ｍｍ厚のシート成形用の金型をセットした後、金型内の底部（基盤上）に、ウレタン系ポリマーを基材とする接着剤付き反射防止機能フィルム（厚さ０．３ｍｍ）を、反射防止膜が下になるようにセットした。

次いで、付加重合型シリコーンゴムの主剤と硬化剤を混合し、さらに色素を混合・分散して得られたシリコーン組成物を所定量秤量し、撹拌した後真空脱泡を行った。そして、真空脱泡したシリコーン組成物を反射防止機能フィルムがセットされた金型内に注入した。

次に、泡抜きのために３０分程度静止させた後、１００℃で１時間加熱してシリコーン組成物を硬化させた。硬化後、金型を取り外した。こうして、反射防止機能フィルムとシリコーンポリマーの硬化層とが積層一体化された衝撃吸収性シートが得られた。

次いで、封着済みのＳＥＤパネルの前面（フェースプレートの表面）にシリコーン系接着剤をバーコーターにより塗布した後、その上に前記衝撃吸収性シートをシリコーン硬化層が下になるようにして配置し、自動ローラーにより貼り付けた。

次に、実施例１〜３で得られたＳＥＤパネルと、衝撃吸収性シートの貼り付けを行わなかったＳＥＤパネル（比較例１とする。）、およびＳＥＤパネルの前面に空隙を設けて強化ガラス板を設置するとともに、反射防止機能フィルムをＳＥＤパネル面および強化ガラス板の表裏面に配設した構造のもの（比較例２とする。）について、光学特性（正反射率と拡散反射率および輝度）を測定し評価を行った。また、強度試験を行い、ガラス割れ防止効果の評価を行った。

正反射率（鏡面反射率）および拡散反射率の測定は、それぞれ以下に示す方法で行った。すなわち、正反射率の測定では、上向きにして暗室内に配置されたパネルに、パネル中心に立てた法線に対して45度の角度から蛍光灯の光を照射し、照射と反対側で法線に対して45度の角度をなすように設置された輝度計により、白色拡散板（反射率99.9％）に対する反射輝度を測定し、絶対反射率に換算して正反射率を求めた。また、拡散反射率の測定では、同様に暗室内に配置されたパネルに、その中心に立てた法線に対して、45度の角度から蛍光灯の光を照射し、法線上に設置された輝度計により白色拡散板に対する反射輝度を測定し、絶対反射率に換算して拡散反射率を求めた。

強度試験においては、インパクトハンマーにより０．５Ｊのエネルギーを加えて衝撃試験を行った。

測定結果を表１に示す。なお、表１に示す正反射率、拡散反射率、輝度の評価において、極めて優れた表示品位が得られるものを◎、表示品位が良好であるものを○、実用可能レベルではあるが改善が望ましいものを△とした。また、強度試験の評価においては、ガラスに変化がないものを○、ガラスは割れるが飛び散らないものを△、ガラスが割れて飛び散るものを×とした。

表１から明らかなように、実施例１〜３で得られたＳＥＤは、前面パネルのガラス基板が外部からの衝撃に対して割れにくいうえに、正反射率、拡散反射率および輝度の評価において、極めて高い品位の画像が表示されるものであった。

実施例４
ウレタン系のポリマーを基材とする反射防止機能フィルムと、ＰＥＴを基材とする反射防止機能フィルムをそれぞれ用意し、これら２種類の接着剤付き反射防止機能フィルム（厚さ０．３ｍｍ）を、実施例１でＳＥＤパネルの前面に形成されたシリコーン硬化層の表面にそれぞれ自動ローラーで貼り付けた。

次いで、得られた衝撃吸収性シート付きのＳＥＤパネルにおいて、反射防止機能フィルムの上からＪＩＳ Ｋ５６００−５−４に拠る鉛筆引っかき硬度試験を行った。鉛筆硬度はＢ〜４Ｈ、加重は１Ｋｇ重で評価を行った。引っかき試験を行った数分後に外観を評価した結果を表２に示す。

表２からわかるように、ウレタン系のポリマーを基材とする反射防止機能フィルムを使用した場合は、Ｂ〜４Ｈの鉛筆硬度で引っかきを行った直後には、反射防止機能フィルム表面に凹みや変形が見られたが、数分後には元に戻り最終的にキズは生じなかった。

なお、上記した実施例では、表面伝導型の電子放出素子を有するＳＥＤについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、どのような構造の電子放出素子をもつものであっても適用することができる。例えば、ｐｎ型の冷陰極素子あるいは電界放出型の電子放出素子のような他の電子放出素子を用いてもよい。

本発明の一実施形態であるＦＥＤの構造を示す断面図である。

符号の説明

１…透明基板、２…蛍光体スクリーン、３…前面基板（フェースプレート）、５…電子放出素子、６…背面基板（リアプレート）、７…側壁（支持枠）、８…メタルバック層、９…衝撃吸収層、１０…光反射防止層。

Claims (10)

1. 透明基板の内面に蛍光体スクリーンを有する前面基板と、複数の電子放出素子を有し前記前面基板に対向して配置された背面基板を備えた平面型画像表示装置であり、
   前記前面基板の外面に、ＪＩＳ Ａ６２５３に拠る硬度が２０〜６０であるポリマーを主体とする衝撃吸収層と、その上に形成された光反射防止層を備えることを特徴とする平面型画像表示装置。
2. 前記ポリマーが９０％以上の全光線透過率を有するものであることを特徴とする請求項１記載の平面型画像表示装置。
3. 前記ポリマーがシリコーンポリマーであることを特徴とする請求項２記載の平面型画像表示装置。
4. 前記衝撃吸収層の厚さが０．５〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の平面型画像表示装置。
5. 前記衝撃吸収層が０．０００５〜０．００５重量％の割合で色素を含有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の平面型画像表示装置。
6. 前記衝撃吸収層は、７０％以上の全光線透過率を有し、かつ波長３８０〜７８０ｎｍの範囲の最大吸収波長が５６０〜５８０ｎｍであり、最大吸収波長での透過率が８０％以下であることを特徴とする請求項５記載の平面型画像表示装置。
7. 前記光反射防止層が、復元性の良好な透明基材の層とその上に形成された反射防止膜を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の平面型画像表示装置。
8. 前記透明基材がウレタン系ポリマーであることを特徴とする請求項７記載の平面型画像表示装置。
9. 前記光反射防止層は、全光線透過率が７０％以上で正反射率が２％以下であり、ヘイズが２以下であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の平面型画像表示装置。
10. 前記光反射防止層は、１０^７〜１０^１０Ω／□の表面抵抗値を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項記載の平面型画像表示装置。

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