JP4561995B2 - プラズマディスプレイパネル用フィルター及びプラズマディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ネオンのプラズマ発光光の中の波長５９０ｎｍの光のカット性（以下、“Ｎｅカット性”と称する）に優れたプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）用フィルター、それを用いたＰＤＰ装置に関する。

プラズマディスプレイ装置に用いるＰＤＰ用フィルターに対しては、主として電磁波シールド性とリモコンの誤作動防止のために近赤外線カット性とが求められている。また、フィルターの透明基材として従来のガラス基材に代えて、軽量化と低コスト化とを目的として透明樹脂基材の使用も要請されている。この場合、透明樹脂基材の剛性がガラス基材よりも低いことから、フィルターをＰＤＰに直接貼り付けることが求められる。これらの要請に応えたＰＤＰ用フィルターとしては、耐熱性高分子シートからなる透明基材上に、インジウム−スズ複合酸化物等からなる高屈折率透明薄膜層と又は銀合金からなる金属薄膜層とを、三回以上繰り返して積層したものが提案されている（特許文献１）。また、透明基材と高屈折率透明薄膜層との間に無機質の密着層を設けることも提案されている。

なお、このようなフィルターの高屈折率透明薄膜層としてニオブ酸化物を使用することが提案されており（特許文献２）、また、密着層として酸化ケイ素層を使用することも提案されている（特許文献３）。

特開平１０−２１７３８０号公報 特開平１０−２７８１５９号公報 特開平１０−４８４０２号公報

しかしながら、特許文献１〜３に示したフィルターの場合、ネオン放電に起因する波長５９０ｎｍのオレンジ色の光がＰＤＰ側の外部にほぼそのまま出射するため、赤色の色純度が低下するという問題がある。

この問題に対し、フィルターをＰＤＰに貼り付ける際に使用する接着剤に、波長５９０ｎｍの光を吸収する染料を分散させることが考えられる。しかし、ＰＤＰからの熱により染料が変質するという問題が生ずる。従って、透明基材として透明樹脂基材を使用した場合には、接着剤にそのような染料を入れることはできず、赤色の色純度の低下は防ぐことができない。また、透明基材として剛性の高いガラス基材を使用した場合には、フィルターとＰＤＰとを貼り合わせずにそれらの間に空気層を設け、ＰＤＰに接触しないようにフィルター側表面に染料含有樹脂層を別途設けるという工程が必要となり、生産性が低下するという問題がある。

本発明は、以上の従来の技術の課題を解決しようとするものであり、電磁シールド性と近赤外線カット性とを維持したまま、染料を用いなくとも良好なＮｅカット性をＰＤＰ用フィルターに付与することを目的とする。

本発明者らは、透明基材上に、第１の金属薄膜層、第１のニオブ酸化物薄膜層、第２の金属薄膜層、第２のニオブ酸化物薄膜層、第３の金属薄膜層、及び第３のニオブ酸化物薄膜層がこれらの順で積層されてなるＰＤＰ用フィルターにおける第１、第２及び第３のニオブ酸化物薄膜層の層厚を、特定の関係となるように調整することにより、染料を使用しなくても、良好なＮｅカット性を実現できることを見出し、本発明を完成させた。

即ち、本発明は、第１のニオブ酸化物薄膜層の層厚をｄ(Nb)１（ｎｍ）、第２のニオブ酸化物薄膜層の層厚をｄ(Nb)２（ｎｍ）、第３のニオブ酸化物薄膜層の層厚をｄ(Nb)３[ｎｍ]としたときに、以下の数式（１）〜（４）

を満足することを特徴とするＰＤＰ用フィルターを提供する。

また、本発明は、ＰＤＰと、前述のＰＤＰ用フィルターとが、該ＰＤＰの光出射面と、該ＰＤＰ用フィルターの透明基材側面とが互いに対向するように配置されていることを特徴とするプラズマディスプレイ装置を提供する。

本発明のＰＤＰ用フィルターは、従来のＰＤＰ用フィルターと同様に、高屈折率透明薄膜層と銀合金からなる金属薄膜層とを三回繰り返して積層したものなので、電磁シールド性と近赤外線カット性とを保持することができる。しかも、第１〜第３のニオブ酸化物薄膜層の層厚を特定の関係となるように調整しているので、染料を用いなくとも良好なＮｅカット性を示す。

本発明のＰＤＰ用フィルターは、図１に示すように、透明基材１上に、第１の金属薄膜層２ａ、第１のニオブ酸化物薄膜層３ａ、第２の金属薄膜層２ｂ、第２のニオブ酸化物薄膜層３ｂ、第３の金属薄膜層２ｃ、及び第３のニオブ酸化物薄膜層３ｃがこれらの順で積層されている構造を有する。必要に応じて、図２に示すように、透明基材１と第１の金属薄膜層２ａとの間に密着層４を設けることができる。

本発明のＰＤＰ用フィルターにおいては、良好なＮｅカット性を実現するために、第１のニオブ酸化物薄膜層３ａの層厚をｄ(Nb)１（ｎｍ）、第２のニオブ酸化物薄膜層３ｂの層厚をｄ(Nb)２（ｎｍ）、第３のニオブ酸化物薄膜層３ｃの層厚をｄ(Nb)３[ｎｍ]としたときに、以下の数式（１）〜（４）

の関係が成立するように調整される。

上述の数式（１）は、第１、第２及び第３のニオブ酸化物薄膜層の合計層厚（ｄ(Nb)１＋ｄ(Nb)２＋ｄ(Nb)３）が２００ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲であることを示している。この範囲が２００ｎｍ未満であると、フィルターの透過色相が変化するため、パネルの色純度が悪化し、２５０ｎｍを超えるとＮｅカット性が不十分となり、好ましくない。なお、好ましい範囲は２２０ｎｍ〜２４０ｎｍである。

数式（２）は、第３のニオブ酸化物薄膜層３ｃの層厚ｄ(Nb)３が、第１のニオブ酸化物薄膜層３ａと第２のニオブ酸化物薄膜層３ｂの合計層厚（ｄ(Nb)１＋ｄ(Nb)２）以上であることを示している。層厚ｄ(Nb)３が、合計層厚（ｄ(Nb)１＋ｄ(Nb)２）よりも小さいと可視光透過率が減少するので好ましくない。

数式（３）は、第１のニオブ酸化物薄膜層３ａの層厚ｄ(Nb)１に対し、第２のニオブ酸化物薄膜層２ｂの層厚ｄ(Nb)２が同じかそれ以上であり、且つ第２のニオブ酸化物薄膜層２ｂの層厚ｄ(Nb)２よりも第３のニオブ酸化物薄膜層３ｃの層厚ｄ(Nb)３の方が大きいことを示している。層厚ｄ(Nb)１が層厚ｄ(Nb)２よりも大きい場合には、Ｎｅカット性が不十分となり、好ましくない。また、層厚ｄ(Nb)３が層厚ｄ(Nb)２以下であると近赤外線カット性が不十分となり、好ましくない。

数式（４）は、第３のニオブ酸化物薄膜層３ｃの層厚ｄ(Nb)３の第２のニオブ酸化物薄膜層２ｂの層厚ｄ(Nb)２に対する比が１を超え、２．４以下であることを示している。この比が１以下であると、可視光透過率が減少し、近赤外線カット性が失われるので好ましくなく、２．４を超えるとＮｅカット性が不十分となるので好ましくない。

以上の通り、数式（１）〜（４）を同時に満たすことにより、良好なＮｅカット性を実現することができるが、これらの数式を満たすことを前提に、第１のニオブ酸化物薄膜層３ａの層厚ｄ(Nb)１の好ましい範囲は、３５〜７５ｎｍ、より好ましい範囲は４０〜５０ｎｍである。第２のニオブ酸化物薄膜層３ｂの層厚ｄ(Nb)２の好ましい範囲は、５０〜８０ｎｍ、より好ましい範囲は６０〜７０ｎｍである。また、第３のニオブ酸化物薄膜層３ｃの層厚ｄ(Nb)３の好ましい範囲は、９０〜１４０ｎｍ、より好ましい範囲は１００〜１３０ｎｍである。

なお、第１のニオブ酸化物薄膜層３ａ、第２のニオブ酸化物薄膜層３ｂ及び第３のニオブ酸化物薄膜層３ｃの形成は、公知の方法に従って行うことができ、例えば、蒸着法、スパッタリング法等により行う。

また、本発明のＰＤＰ用フィルターにおいては、導電性を確保すると共にニオブ酸化薄膜層からの反射を防止するために、金属薄膜層を設けているが、上記の二オブ酸化薄膜層の数式を満たすことにより得られるはずの発明の効果を損なわないようにするために、第１の金属薄膜層２ａの層厚をｄ(M)１[ｎｍ]、第２の金属薄膜層２ｂの層厚をｄ(M)２[ｎｍ]、第３の金属薄膜層２ｃの層厚をｄ(M)３[ｎｍ]としたときに、好ましくは以下の数式（５）〜（７）

の関係が成立するように調整される。

数式（５）は、第１、第２及び第３の金属薄膜層の合計層厚（ｄ(M)１＋ｄ(M)２＋ｄ(M)３）が２５ｎｍ〜３５ｎｍの範囲であることを示している。この範囲が２５ｎｍ未満の場合には、近赤外線カット性や電磁シールド性が不十分となり、３５ｎｍを超えると可視光透過率が低下するので好ましくない。なお、好ましい範囲は３０ｎｍ〜３３ｎｍである。

数式（６）は、第１、第２及び第３の金属薄膜層のそれぞれの層厚が、５ｎｍ以上であることを示している。それらの層厚が５ｎｍ未満であると、Ｎｅカット性が不十分となり好ましくない。

数式（７）は、第１の金属薄膜層２ａの層厚ｄ(M)１が、第２の金属薄膜層２ｂの層厚ｄ(M)２及び第３の金属薄膜層２ｃの層厚ｄ(M)３よりも必ず厚いことを示している。層厚ｄ(M)１が、層厚ｄ(M)２と層厚ｄ(M)３のいずれかよりもよりも小さい場合には、フィルターの透過色相が変化するため、パネルの色純度が悪化するので好ましくない。

以上の通り、数式（５）〜（７）を同時に満たすことにより、更に良好なＮｅカット性を実現することができるが、これらの数式を満たすことを前提に、第１の金属薄膜層２ａの層厚ｄ(M)１の好ましい範囲は１０〜２０ｎｍ、より好ましい範囲は１２〜１７ｎｍである。第２の金属薄膜層２ｂの層厚ｄ(M)２の好ましい範囲は５〜１０ｎｍ、より好ましい範囲は７〜９ｎｍである。また、第３の金属薄膜層２ｃの層厚ｄ(M)３の好ましい範囲は７〜１５ｎｍ、より好ましい範囲は８〜１２ｎｍである。

本発明のＰＤＰ用フィルターおいて、第１のニオブ酸化物薄膜層３ａ、第２のニオブ酸化物薄膜層３ｂ及び第３のニオブ酸化物薄膜層３ｃは、Nｂ_ｘＯ_ｙ（ここで、ｘは１．５〜２．０の数であり、ｙは４．５〜５．０の数である。具体的には、ＮｂＯ、ＮｂＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５である。）の薄膜である。ここで、ニオブ酸化物薄膜を使用する理由は、屈折率が２．２以上で吸収がなく、高温・湿度環境においても白濁や透過色相の変化などの劣化がないからである。

なお、第１のニオブ酸化物薄膜層３ａ、第２のニオブ酸化物薄膜層３ｂ及び第３のニオブ酸化物薄膜層３ｃは、ニオブ酸化物から形成すればよく、ｘとｙの値が互いに相違していてもよい。

本発明のＰＤＰ用フィルターおいて、第１の金属薄膜層２ａ、第２の金属薄膜層２ｂ及び第３の金属薄膜層２ｃとしては、導電性、赤外線反射性を考慮して、銀又は銀合金の薄膜を使用する。銀合金を形成する銀以外の金属としては、金、白金、パラジウム、銅、インジウム、スズ等が挙げられる。中でも、耐環境性の点からスズが好ましい。ここで、銀合金における銀の含有量は、シールド性能の点から、少なくとも９０重量％、好ましくは９５重量％以上である。

第１の金属薄膜層２ａ、第２の金属薄膜層２ｂ及び第３の金属薄膜層２ｃの形成は、公知の方法に従って行うことができ、蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等により行う。

本発明のＰＤＰ用フィルターおいて、透明基材１としては、ガラス基板、透明樹脂基材を使用することができる。透明樹脂基材を使用することにより、ＰＤＰ装置の小型軽量化を図ることができる。透明樹脂基材の例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリイミド、トリアセチルセルロースなどのフィルムもしくはシートが挙げられる。これらの透明樹脂基材の厚みは、フィルタの使用目的などに応じて、適宜決定することができる。

本発明のＰＤＰ用フィルターにおいては、透明基材１と第１の金属薄膜層２ａとの間の密着性向上のために、それらの間に密着層４を設けることができる。このような密着層４としては、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ニオブ等を挙げることができる。中でも、耐環境性の点から、酸化ケイ素が好ましい。このような密着層４の層厚は、薄すぎると密着性が不十分となり、厚すぎると光学特性が低下するので、好ましくは２〜２０ｎｍ、より好ましくは４〜１０ｎｍである。

本発明のＰＤＰ用フィルターは、プラズマディスプレイ（ＰＤ）装置に好ましく使用できる。このようなＰＤ装置は、図３に示すように、ＰＤＰ３０と、本発明のＰＤＰ用フィルター１０とが、該ＰＤＰ３０の光出射面３０ａと、該ＰＤＰ用フィルター１０の透明基材１側の表面とが互いに対向するように配置されているものである。透明基材１が透明樹脂基材である場合には、ＰＤＰとＰＤＰ用フィルターとは、公知の接着剤３１により貼り合わせて一体化することもできる。

ＰＤＰ３０としては、従来公知のＰＤＰを使用することができる。また、ＰＤＰ３０とＰＤＰ用フィルター１０とを一体化するために使用する接着剤としても、従来公知の接着剤を使用することができる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例１
波長５５０ｎｍの光の透過率が９０％で１００μｍ厚のＰＥＴ（ポリエステルテレフタレート）フィルム（Ａ４３００、東洋紡社）上に、密着層として５．０ｎｍ厚の酸化ケイ素膜をスパッタリング法（スパッタ条件；０．４Ｐａ、Ａｒ：Ｏ_２＝２５：１、０．８５W／ｃｍ^２）により成膜し、更にその上に順次、スパッタリング法にて、１４．４ｎｍ厚の銀−スズ合金薄膜（Ａｇ含有率９５重量％；スパッタ条件；０．８Ｐａ、Ａｒ＝３００ｓｃｃｍ、２．１W／ｃｍ^２）、４７．４ｎｍ厚のＮｂ_２Ｏ_５−ｘ（スパッタ条件；０．４Ｐａ、Ａｒ：Ｏ_２＝１０：１、１２．８W／ｃｍ^２）、７．２ｎｍ厚の銀−スズ合金薄膜（Ａｇ含有率９５重量％；スパッタ条件；０．８Ｐａ、２．１W／ｃｍ^２）、７０．０ｎｍ厚のＮｂ_２Ｏ_５−ｘ（スパッタ条件；０．４Ｐａ、Ａｒ：Ｏ_２＝１０：１、１２．８W／ｃｍ^２）、１０．３ｎｍ厚の銀−スズ合金薄膜（Ａｇ含有率９５重量％；スパッタ条件；０．８Ｐａ、Ａｒ＝３００ｓｃｃｍ、２．１W／ｃｍ^２）、１１７．０ｎｍ厚のＮｂ_２Ｏ_５−ｘ（スパッタ条件；０．４Ｐａ、Ａｒ：Ｏ_２＝１０：１、１２．８W／ｃｍ^２）を積層することにより、ＰＤＰ用フィルターを製造した。各層の厚さの比較対象を容易にするために、表１に各層の層厚を示す。

得られたＰＤＰ用フィルターの分光透過率を図４に示す。図４から、波長５９０ｎｍ付近のオレンジ色の光の透過率が、波長６３０−６４０ｎｍ付近の赤色の光の透過率より低くなっており、Ｎｅカット性に優れたものであった。従って、実施例１のＰＤＰ用フィルターを市販のＰＤＰに適用したＰＤ装置においては、高純度の赤色発光が得られる。

実施例２及び比較例１
ＰＤＰ用フィルターを構成する各層の層厚を、スパッタリング時間を調整することにより表１に示すようにする以外は、実施例１と同様の操作を繰り返すことにより、ＰＤＰ用フィルターを製造した。得られたＰＤＰ用フィルターの分光透過率を図４に示す。図４から、実施例２のＰＤＰ用フィルターについては、波長５９０ｎｍ付近の光の透過率が、波長６３０−６４０ｎｍ付近の赤色の光の透過率より低くなっている。従って、実施例２のＰＤＰ用フィルターを適用したＰＤ装置においては、高純度の赤色発光が得られる。

特に、実施例２の場合には、透過率曲線における波長５９０ｎｍと波長６３０ｎｍとの間の透過率の差が３１．８％あり、この数値は後述する対照となる比較例３のフィルターと同レベルであった。

一方、比較例１の場合には、ｄ(Nb)３／ｄ(Nb)２の比が２．６となり、透過率曲線における波長５９０ｎｍと波長６３０ｎｍとの間の透過率の差が１０％程度となってしまい、赤色の純度の向上が望めないことがわかる。

比較例２
ＰＥＴ（７５μｍ）／ＩＴＯ（２７ｎｍ）／Ａｇ合金（１４ｎｍ）／ＩＴＯ（６２ｎｍ）／Ａｇ合金（７ｎｍ）／ＩＴＯ（６５ｎｍ）／Ａｇ合金（８ｎｍ）／ＩＴＯ（２５ｎｍ）からなる７層構成の市販のＰＤＰ用フィルター（三井化学社）を用意し、その分光透過率を図４に示す。図４から、比較例１のＰＤＰ用フィルターについては、いずれも波長５９０ｎｍ付近の光の透過率が、波長６３０−６４０ｎｍ付近の赤色の光の透過率よりも高くなっており、従って比較例２のＰＤＰ用フィルターを適用したＰＤ装置は、オレンジ色の発光が強いため、赤色の純度が低いものとなる。

比較例３
対照品として、市販のＰＤ装置（ＳＯＮＹ社）に装着されたＰＤＰ用フィルターの分光透過率を調べ、図４に示した。このＰＤＰ用フィルターは、透明基板としてガラス基板を使用し、フィルターとＰＤＰとの間に空気層が設けられているものであり、そして、フィルターの表面に、波長５９０nm付近の光を吸収する染料を含有する樹脂層が設けられているものである。

本発明のＰＤＰ用フィルターは、従来のＰＤＰ用フィルターと同様に、高屈折率透明薄膜層と銀合金からなる金属薄膜層とを三回繰り返して積層したものなので、電磁シールド性と近赤外線カット性とを保持することができる。しかも、第１〜第３のニオブ酸化物薄膜層の層厚を特定の関係となるように調整しているので、染料を用いなくとも良好なＮｅカット性を示す。よって、本発明のＰＤＰ用フィルターを用いたＰＤ装置は、高純度の赤色発光を実現することができる。

本発明のＰＤＰ用フィルターの層構成を示す概略断面図である。 別の態様の本発明のＰＤＰ用フィルターの層構成を示す概略断面図である。 本発明のＰＤ装置の概略断面図である。 実施例１〜３のＰＤＰ用フィルターの分光透過率図である。

符号の説明

１ 透明基材
２ａ 第１の金属薄膜層
２ｂ 第２の金属薄膜層
２ｃ 第３の金属薄膜層
３ａ 第１のニオブ酸化物薄膜層
３ｂ 第２のニオブ酸化物薄膜層
３ｃ 第３のニオブ酸化物薄膜層
４ 密着層

Claims (7)

1. 透明基材上に、第１の金属薄膜層、第１のニオブ酸化物薄膜層、第２の金属薄膜層、第２のニオブ酸化物薄膜層、第３の金属薄膜層、及び第３のニオブ酸化物薄膜層がこれらの順で積層されてなるプラズマディスプレイパネル用フィルターであって、
   第１のニオブ酸化物薄膜層の層厚をｄ(Nb)１（ｎｍ）、第２のニオブ酸化物薄膜層の層厚をｄ(Nb)２（ｎｍ）、第３のニオブ酸化物薄膜層の層厚をｄ(Nb)３[ｎｍ]としたときに、以下の数式（１）〜（４）
   

   

   
   
   を満足することを特徴とするプラズマディスプレイパネル用フィルター。
2. 第１の金属薄膜層の層厚をｄ(M)１[ｎｍ]、第２の金属薄膜層の層厚をｄ(M)２[ｎｍ]、第３の金属薄膜層の層厚をｄ(M)３[ｎｍ]としたときに、以下の数式（５）〜（７）
   

   

   
   
   を満足する請求項１記載のプラズマディスプレイパネル用フィルター。
3. 第１の金属薄膜層、第２の金属薄膜層及び第３の金属薄膜層が、銀又は銀合金である請求項１又は２記載のプラズマディスプレイパネル用フィルター。
4. 第１のニオブ酸化物薄膜層、第２のニオブ酸化物薄膜層及び第３のニオブ酸化物薄膜層が、Ｎｂ_２Ｏ_５薄膜である請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル用フィルター。
5. 該透明基材が、透明樹脂基材である請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル用フィルター。
6. 該透明基材と第１の金属薄膜層との間に密着層が形成されている請求項１〜５のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル用フィルター。
7. プラズマディスプレイパネルと、請求項１〜６のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル用フィルターとが、該プラズマディスプレイパネルの光出射面と、該プラズマディスプレイパネル用フィルターの透明基材側面とが互いに対向するように配置されていることを特徴とするプラズマディスプレイ装置。
   

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