JP2011191777A - 外光遮光フィルムおよびこれを含むディスプレイフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】外光遮蔽フィルムおよびこれを含むディスプレイフィルタを提供する。
【解決手段】外光遮蔽フィルム２３０を、基材２３５の一面に形成された複数の非球面レンズ２３２で成されたレンズパターン２３１、および他の一面に形成された外光遮蔽部２３４からなる外光遮蔽パターン２３３で構成することにより、外部環境光３１０が外光遮蔽部２３４で吸収され、明室におけるコントラスト比を向上させ、輝度を高めて視野角を広げることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、外光遮蔽フィルムおよびこれを含むディスプレイフィルタに関し、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蔽フィルムおよびこれを含むディスプレイフィルタに関する。

一般的に、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰとする）装置は、既存のディスプレイ装置を代表する陰極線管（以下、ＣＲＴとする）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って、表示容量、輝度、コントラスト、残像、視野角などの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るだけでなく、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として最適な特性を備えていると評価されており、ＣＲＴを代替するディスプレイ装置として注目されている。

ＰＤＰ装置は、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を励起させることで発光するようになる。

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て蛍光体の表面反射が高いだけでなく、封入ガスであるヘリウム（Ｈｅ）やキセノン（Ｘｅ）から放出されるオレンジ光によって色純度がＣＲＴに及ばないという短所がある。

したがって、ＰＤＰ装置から発生する電磁波および近赤外線は人体に有害な影響を及ぼす上に、無線電話機やリモコンなどの精密機器に誤作動を誘発する恐れもある。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の値以下に抑制することが求められている。このため、電磁波および近赤外線を遮蔽すると同時に反射光を減少させて色純度を向上させるために、電磁波遮蔽、近赤外線遮蔽、光表面反射防止、および／または色純度改善などの機能を有するＰＤＰフィルタを採用している。

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蔽する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、透明性も同時に満たすものでなければならない。

このような従来技術に係るＰＤＰ装置において、外部が明るい条件、すなわち明室条件では、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された外部環境光との重畳が発生する。この結果、明室条件ではコントラスト比が低下し、ＰＤＰ装置の画面表示能力が衰えるようになる。

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には、ＰＤＰ装置の輝度が低下し、視野角が狭くなるという問題が発生する。

本発明は、前記のような問題点を解決するために案出されたものであって、明室におけるコントラスト比を向上させ、輝度を高めて視野角を広げることができる外光遮蔽フィルムおよびこれを含むディスプレイフィルタを提供することを目的とする。

また、本発明は、外部環境光のみを効率的に選択して吸収できると同時に、視野角の向上を最適化させることが可能な外光遮蔽フィルムおよびこれ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。

前記の目的を達成するために、本発明は、基材の一面に形成された複数の非球面レンズで成されたレンズパターンおよび他の一面に形成された外光遮蔽パターンを含む外光遮蔽フィルムを提供する。

また、本発明は、一面に形成された複数の非球面レンズで成されたレンズパターンおよび他の一面に形成された外光遮蔽パターンで構成された外光遮蔽フィルムを少なくとも一層間に含むディスプレイフィルタを提供する。

本発明に係る外光遮蔽フィルムおよびこれを含むディスプレイフィルタは、明室におけるコントラスト比を向上させながら、輝度を高めて視野角を広げることができ、外部環境光のみを効率的に選択して吸収できると同時に、視野角の向上を最適化させることが可能であるという効果がある。

本発明の一実施形態に係るＰＤＰ装置を示した分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るＰＤＰフィルタを示した断面図である。 発明の一実施形態に係る外光遮蔽フィルムの断面図である。 発明の一実施形態に係る外光遮蔽フィルムの断面図である。 各フィルムにおける明室コントラスト比の測定結果を示したグラフである。

以下、本発明について詳しく説明するが、その他の実施形態に関する具体的な事項は、詳細な説明および図面に含まれている。

以下、添付の図面に基づき、本発明の好適な実施の形態を詳細に説明するが、本発明がこれらの実施形態によって制限または限定されることはない。図中、同じ参照符号は同じ構成要素を示す。

また、本明細書にて使用される用語に対して別途の定義がなければ、用いられるすべての用語（技術的および科学的用語を含む）は、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が共通して理解できる意味として用いられるものである。また、一般的に使用される事前に定義されている用語については、明白かつ特別に定義されていない限り、過度に解釈されるものではない。

本発明の外光遮蔽フィルムは、格子パターンの画素（ｐｉｘｅｌ）でＲＧＢを具現するＰＤＰ装置、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）装置、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置、または電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）装置などの大型ディスプレイ装置や、携帯情報端末（ＰＤＡ）、小型ゲーム機の表示ウィンドウ、携帯電話の表示ウィンドウなどの小型モバイルディスプレイ装置や、フレキシブルディスプレイ装置などに多様に適用される。特に、外光が強い屋外用のディスプレイ装置や公共施設の室内に設置されたディスプレイ装置への適用に効果的である。以下、説明の便宜のために、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、上述したような多様なディスプレイ装置およびこれらに用いられるディスプレイ装置用フィルタへの適用も可能である。

本発明の外光遮蔽フィルムは、基材の一面に形成された複数の非球面レンズで成されたレンズパターンと、他の一面に形成された外光遮蔽パターンとで構成されることを特徴とする。また、本発明は、このような外光遮蔽フィルムを少なくとも１つ含むディスプレイフィルタを提供する。

以下、本発明の実施形態について、図１〜４を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るＰＤＰ装置を示した分解斜視図である。本発明の一実施形態に係るＰＤＰ装置１００の構造は、図１に示したように、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１３０と、ＰＤＰフィルタ１４０とで構成される。ＰＤＰフィルタ１４０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が備えられており、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１３０から発生した電磁波が視聴者に達する前に、これをＰＤＰフィルタ１４０の導電層を介してカバー１５０とケース１１０に接地させるのである。

以下、電磁波、近赤外線、外部環境光などを遮蔽するＰＤＰフィルタ１４０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１４０を示した断面図である。また図３は、図２の外光遮蔽フィルム２３０を拡大した断面図である。図２及び図３に示すように、本発明の一実施形態に係るＰＤＰフィルタ１４０は、透明基板２１０に多様な遮蔽機能などを有した層が形成されたフィルタベース２７０および外光遮蔽フィルム２３０を含む。

ここで、フィルタベース２７０は、透明基板２１０、反射防止フィルム２５０、または電磁波遮蔽フィルム２２０が無作為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、電磁波遮蔽機能、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、１つまたはそれ以上の層での構成が可能であり、各層は、電磁波遮蔽機能、反射防止機能、またはこれらを組み合わせた機能を有するようになる。また、フィルタベース２７０は、上述した電磁波遮蔽機能、反射防止機能、またはこれらを組み合わせた機能をすべて有しても良いし、このうちのいずれか１つのみを有しても良い。

また、フィルタベース２７０の一面は、外光遮蔽フィルム２３０が配置されるようになる。図２に示した本発明の一実施形態に係る外光遮蔽フィルム２３０は、フィルタベース２７０のパネルアセンブリ１３０側の面、すなわちＰＤＰフィルタ１４０がＰＤＰ装置に装着される際に視聴者側とは反対側になる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の他面に外光遮蔽フィルム２３０が配置される場合にも、同様な作用および効果が得られる。

外光遮蔽フィルム２３０は、一面に形成された複数の非球面レンズ２３２で成されたレンズパターン２３１と、他の一面に形成された外光遮蔽パターン２３３とで成されている。具体的には、基材２３５の一面に位置しており、複数の非球面レンズ２３２が備えられて形成されたレンズパターン２３１と、当該レンズパターン２３１が形成された基材２３５の他面に形成されて外部からパネルアセンブリ１３０に流入する外部環境光を遮断する複数の外光遮蔽部２３４とを含む。

ここで、外光遮蔽部２３４が形成された基材２３５は、フィルタベース２７０に直接形成されるようになる。しかし、必要に応じて、フィルタベース２７０上に支持体を形成し、当該支持体の上部に基材２３５を形成した後に、フィルタベース２７０と結合することも可能である。支持体は、基材２３５を支持する役割を目的とするため、外光遮蔽フィルム２３０がフィルタベース２７０の他面に配置される場合には、基材２３５とフィルタベース２７０を直接結合することも可能である。

基材２３５は、紫外線硬化性樹脂で形成されるようになる。また、パネルアセンブリ１３０に対向する基材２３５の一面に並列に形成され、外部環境光３１０がパネルアセンブリ１３０内部に流入することを防ぐ役割を行う外光遮蔽部２３４は、光を吸収できる黒色無機物、黒色有機物、または金属などで形成されるようになる。

以下、図３および図４を参照して、本発明の外光遮蔽フィルム２３０について詳しく説明する。

図３は、図２の外光遮蔽フィルム２３０を拡大した断面図である。

図３に示すように、外光遮蔽フィルム２３０は、基材２３５の一面に形成された複数の非球面レンズ２３２で成されたレンズパターン２３１と、レンズパターン２３１が形成された基材２３５の他の一面に形成された外光遮蔽パターン２３３とを含む。

レンズパターン２３１は、基材２３５の一面に形成されるものであって、複数の非球面レンズ２３２で構成され、外部環境光３１０の吸収率を高めることで、眼部補償および球面収差補償の作用を行うものである。

本発明に係る非球面レンズの非球面Ｚは、下記の数式１を満たすように設計されることが好ましい。

前記の数式１において、「ｒ」は球面半径、「Ｃ」は球面係数、「ｋ」は円錐定数（ｃｏｎｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ）であり、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」および「Ｄ」はそれぞれ２〜７の正数である。

一方、外光遮蔽部２３４の個数は、非球面レンズ２３２の個数の１〜４倍であることが好ましい。

ここで、非球面レンズ２３２の直径は、非球面レンズ２３２部分の屈折率または外光遮蔽部２３４の間隔に応じて変化するようになるが、一般的にレンズ２３２部分の直径は、５０〜１００μｍであることが好ましい。

また、レンズパターン２３１を成す非球面レンズ２３２の個数は、入射する外部環境光３１０の角度に応じてその数も異なるようになる。

それだけでなく、前記のように相違する非球面レンズ２３２の数に応じて、外光遮蔽部２３４の間隔も調節されるようになる。

外光遮蔽フィルム２３０のうち、レンズパターン２３１が形成された基材２３５の他の一面には、外光遮蔽パターン２３３が位置するようになる。当該外光遮蔽パターン２３３には、複数の外光遮蔽部２３４が形成される。

ここで、外光遮蔽部２３４は、外光遮蔽パターン２３３が位置する基材２３５の外部から露出された底面２３４−１と、底面２３４−１から基材２３５内に溝を成す勾配面２３４−２とを含んでいる。当該勾配面は、外部環境光３１０を吸収したり、パネルアセンブリからの入射光を視聴者側に全反射する役割を行う。

このとき、外光遮蔽部２３４の底面２３４−１と勾配面２３４−２の長さ比率は、必要に応じて適切に調節が可能であるが、通常、勾配面２３４−２の長さが底面２３４−１に比べて長いことが好ましい。また、底面２３４−１から基材２３５内に溝を成す勾配面２３４−２によって形成される外光遮蔽部２３４の断面は、楔形、台形、曲線形など必要に応じてその形状を適切に選択して形成できることは言うまでもない。

また、外光遮蔽部２３４を成す成分は、外部環境光３１０の吸収が可能である上に、パネルアセンブリから入射する光の全反射が可能であるものであれば、その種類は限定されない。この例として、黒色無機物や有機物、または金属などが用いられる。特に、金属の場合には、電気伝導度が高い、すなわち電気抵抗が低いため、金属粉末を添加して外光遮蔽部２３４を形成する場合には、金属粉末の濃度に応じて電気抵抗の調節が可能となるため、外光遮蔽部２３４は電磁波遮蔽機能を行うことができるようになる。また、表面が黒く処理された金属、または黒色の金属を用いる場合には、外光遮蔽機能および電磁波遮蔽機能を効率的に具現できるようになる。さらに、外光遮蔽部２３４としては、炭素を含む紫外線硬化性樹脂を用いることができる。

基材２３５に外光遮蔽部２３４を形成する方法は、熱可塑性樹脂を用いた熱プレス法、外光遮蔽部２３４と対称を成す形状が転写された基材２３５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が用いられる。また、基材２３５を構成する紫外線硬化性樹脂が反射防止機能、電磁波遮蔽機能、色調節機能、またはこれらを組み合わせた機能を有する場合に、外光遮蔽フィルム２３０は、付加的にこのような機能を遂行することも可能である。

図４も、図２の外光遮蔽フィルム２３０を拡大した断面図である。図４に示すように、パネルアセンブリ１３０から発生した内部入射光３２０を外光遮蔽部２３４で全反射させることで、明室コントラスト比を高めることができる。

また、前記のようなフィルタベース２７０上に積層された外光遮蔽フィルム２３０の上部には、必要に応じて色補正フィルム２４０が積層されるようになる。当該色補正フィルム２４０は、ディスプレイ色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ようになる。このような色素としては、染料あるいは顔料が用いられる。例えば、色素としては、アントラキノン系、シアニン系、アゾ系、ストリール系、フタロシアニン系、メチン系などのネオン光遮蔽機能を有する有機色素が用いられるが、このような色素の種類と濃度は、色素の吸収波長、吸収係数、ディスプレイで要求される透過特性に応じて決定されるものであるため、特定した数値に限定されて用いられるものではない。

また、本発明では、各フィルムまたは膜を接着する際に、透明接着剤または接着剤が用いられる。具体的には、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）、エチレン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、メラミン樹脂などが用いられる。

一般的に、明室にてディスプレイを視聴する際には、外部環境光３１０が光を発散することで、ディスプレイの視聴者面に入射する光角度は４０〜６０゜となる。すなわち、外部環境光３１０の入射角度が図３に示したようにそれぞれ異なっても、レンズパターン２３１に位置する非球面レンズ２３２によって屈折されることで、レンズパターン２３１が位置する基材２３５の他面に形成された外光遮蔽部２３４に入射する外部環境光３１０がすべて吸収されるようになるのである。したがって、本角度内で、ディスプレイの視聴者面に入射する外部環境光３１０角度範囲内の集光性を向上させることができるし、内部で乱反射する外光を低下させることで、明室コントラスト比を高めることができる。

図５は、水平方向の基材の一面に複数の非球面レンズで形成されたレンズパターンと基材の他面に形成された外光遮蔽部とで成された外光遮蔽フィルム（１）、一般フィルム（２）、垂直方向の基材の一面に複数の非球面レンズで形成されたレンズパターンと基材の他面に形成された外光遮蔽部とで成された外光遮蔽フィルム（３）、一般フィルム（４）の明室コントラスト比を測定した結果を示したグラフである。グラフを詳察すれば、本発明に係る外光遮蔽フィルム（１）は、他のフィルムと比べて明室コントラスト比が多様な角度で優れているという結果を示していることを確認できる。

上述したように、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、該当の技術分野において熟練した当業者にとっては、特許請求の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、本発明を多様に修正および変更させることができることを理解することができるであろう。すなわち、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲に基づいて定められ、発明を実施するための最良の形態により制限されるものではない。

１００：ＰＤＰ装置
１１０：ケース
１２０：駆動回路基板
１３０：パネルアセンブリ
１４０：ＰＤＰフィルタ
１５０：カバー
２１０：透明基板
２２０：電磁波遮蔽フィルム
２３０：外光遮蔽フィルム
２３１：レンズパターン
２３２：非球面レンズ
２３３、２３４：外光遮蔽部
２３４−１：底面
２３４−２：勾配面
２３５：基材
２４０：色補正フィルム
２５０：反射防止フィルム
２７０：フィルタベース
３１０：外部環境光
３２０：内部入射光

Claims (9)

1. 基材の一面に形成された複数の非球面レンズで成されたレンズパターンおよび他の一面に形成された外光遮蔽パターンを含むことを特徴とする外光遮蔽フィルム。
2. 前記複数の非球面レンズのそれぞれの非球面Ｚは、下記の数式に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の外光遮蔽フィルム。
   

   

   （前記の数式において、「ｒ」は球面半径、「Ｃ」は球面係数、「ｋ」は円錐定数であり、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」および「Ｄ」はそれぞれ２〜７の正数である。）
3. 前記外光遮蔽パターンは、複数の外光遮蔽部で成されることを特徴とする請求項１に記載の外光遮蔽フィルム。
4. 前記複数の非球面レンズの個数と前記複数の外光遮蔽部の個数の比は、１：１〜４であることを特徴とする請求項３に記載の外光遮蔽フィルム。
5. 前記複数の外光遮蔽部のそれぞれは、底面から前記基材内に溝を成す勾配面によって形成されており、断面が楔形または台形であることを特徴とする請求項３に記載の外光遮蔽フィルム。
6. 前記複数の外光遮蔽部のそれぞれは、黒色無機物、黒色有機物、および金属で成される群から少なくとも１つ選択されることを特徴とする請求項３に記載の外光遮蔽フィルム。
7. 前記外光遮蔽フィルムは、前記レンズパターンに外部環境光が４０〜６０゜の角度で入射するように適用されることを特徴とする請求項１に記載の外光遮蔽フィルム。
8. 基材の一面に形成された複数の非球面レンズで成されたレンズパターンおよび他の一面に形成された外光遮蔽パターンで構成された外光遮蔽フィルムを少なくとも一層間に含むことを特徴とするディスプレイフィルタ。
9. 前記ディスプレイフィルタは、反射防止フィルムを含み、前記外光遮蔽パターンは、前記反射防止フィルムと反対の方向に向かうように基材の一面に形成されていることを特徴とする請求項８に記載のディスプレイフィルタ。

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