JP4914335B2 - 外光遮蔽フィルムおよびこれを含むディスプレイ装置用光学フィルタ - Google Patents

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装置用光学フィルタに関し、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、ディスプレイ装置のＯＮ／ＯＦＦに応じて色相が変化する外光遮蔽フィルムおよびこれを含むディスプレイ装置用光学フィルタに関する。

現代社会の高度情報化に伴い、光エレクトロニクス（ｐｈｏｔｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）に関連する部品および機器が著しく進歩し普及している。その中でも、画像を表示するディスプレイ装置は、テレビ装置用やパソコンモニタ装置用などとして普及しながら、ディスプレイの大型化ととも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（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によって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。

しかし、ＰＤＰフィルタに採用されている機能層は、固定した構造または固定した材質を有しており、外部の環境的な要因とは無関係な光学特性を示すものである。したがって、ディスプレイ装置の使用環境に応じる多様な要求を満たすことができない状況にある。

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、環境的変化に応じて流動的な光学特性を示すことができ、明室条件におけるコントラスト比をさらに向上させ、電源のＯＦＦ時にも特定の色相を示すことができる外光遮蔽フィルムを提供することを目的とする。

また、本発明は、外光遮蔽フィルムを採用したディスプレイ装置用光学フィルタを提供することを目的とする。

また、本発明は、外光遮蔽効果をより向上させ、製造方法を単純化させることができる外光遮蔽フィルムの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る外光遮蔽フィルムは、透明基材と、前記透明基材の一面に形成され、複数の外光遮蔽部で成された外光遮蔽パターンとを含む。前記外光遮蔽部は、高分子樹脂および少なくとも１種の変色性色素を含む。

前記変色性色素は、外部光源の波長に応じて色相が変わる光変色色素、または周辺の温度に応じて色相が変わる熱変色色素である。

前記変色色素は、スピロピラン系（ｓｐｉｒｏｐｙｒａｎ）、チオニン系（ｔｈｉｏｎｉｎｅ）、ジアリールエテン系（ｄｉａｒｙｌｅｔｈｅｎｅ）、およびジアゾ系色素で成された群から選択された少なくとも１つの色素を含む。

前記光変色色素は、紫外線領域の波長の光によって変色することを特徴とする。また、前記光変色色素は、光の照射によって非可逆的に黒色に変色することで、変色した状態を維持し続けることを特徴とする。

前記外光遮蔽部は、楔形の断面を有しており、平面上から見ればストライプ形状を有する。

本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置用光学フィルタは、複数の機能性フィルムおよび外光遮蔽フィルムを含む。

前記外光遮蔽フィルムは、透明基材と、前記透明基材の一面に形成され、複数の外光遮蔽部で成された外光遮蔽パターンとを含む。前記外光遮蔽部は、高分子樹脂および少なくとも１種の変色性色素を含む。

本発明の一実施形態に係る外光遮蔽フィルムの製造方法は、紫外線硬化性樹脂フィルムに複数の楔形の溝を形成する段階と、前記楔形の溝に光変色色素が含まれた樹脂を充填する段階と、紫外線を照射する段階とを含む。前記光変色色素は、紫外線によって非可逆的に黒色に変色する。すなわち、紫外線によって変色した後、変色した状態で維持され続けることを特徴とする。

上述したように、本発明に係る外光遮蔽フィルムは、外光遮蔽パターンの形状に起因した光学特性だけでなく、変色性色素による可変的な光学特性も有することができるため、多様な活用が期待される。

また、外光遮蔽フィルムは、ディスプレイ装置用フィルタなどに適用され、ディスプレイ装置の電源ＯＮ／ＯＦＦに応じて色相変化を起こすことができるため、光学特性だけでなくインテリア的な効果を得ることもできる。

何よりも、外光遮蔽フィルムは、可変的な環境条件下に応じた適切な使用が可能となる。

また、特定の波長の光によって黒く変色する光変色色素を光吸収物質とともに充填することで、外光遮蔽フィルム内のブラック物質の含量を高めることができるようになり、外光遮蔽効率を高めることができる。

以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態に係るＰＤＰ装置について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るＰＤＰ装置を概略的に示した分解斜視図である。

図１を参照すれば、本発明の実施形態に係るＰＤＰ装置１００は、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、ガス放電現象が起こる発光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具備されており、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１３０から発生した電磁波が視聴者に到達する前に、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、ＰＤＰフィルタについて詳しく説明する。

図２は、本発明の一実施形態に係るＰＤＰフィルタを示した断面図である。

図２を参照すれば、本発明の一実施形態に係るＰＤＰフィルタ２００は、透明基板２１０に多様な遮蔽機能を有する層が形成されたフィルタベース２７０と、外光遮蔽層２３０とを含む。

ここで、フィルタベース２７０は、透明基板２１０と、反射防止層２５０と、電磁波遮蔽層２２０と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では、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、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構成されるようになり、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、上述したような電磁波遮蔽機能、反射防止機能、またはこれらを組み合わせた機能すべてを有することもできるし、このうちのいずれか１つのみを有することもできる。

フィルタベース２７０の一面には、外光遮蔽フィルム２３０が配置されている。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が配置されても良い。

外光遮蔽フィルム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、外部からパネルアセンブリに流入する外部環境光３２０を遮断する遮光パターン２３６とを含む。外光遮蔽パターン２３６は、複数の外光遮蔽部（単位パターン）で成される。以下では、外光遮蔽パターン２３６を成す単位パターンを外光遮蔽部３６０と呼ぶことにする。

本実施形態において、遮光パターン２３６は、一定の周期で互いに離隔して配置された多数の楔形ストライプ（ｂｌａｃｋ ｓｔｒｉｐｅ）で構成される。本実施形態において、楔形ストライプの底面は、パネルアセンブリ側に向かうように基材に形成されている。

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に直接に形成しても良いが、図２に示すように、支持体２３２に基材２３４を形成した後にフィルタベース２７０と結合するようにしても良い。支持体２３２は、遮光パターン２３６が形成された基材２３４を支持する役割を行う。図２に示された実施形態では、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、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２３４とフィルタベース２７０とが直接に結合されるようにもなる。外光遮蔽フィルム２３０の一面には粘着層２４０が形成され、パネルアセンブリとフィルタ２００を付着するようになる。本実施形態では、粘着層２４０がフィルタ２００に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。

また、外光遮蔽部（単位パターン）は、断面が楔形を有しており、パネルアセンブリ（図示せず）に対向する基材２３４の一面に一定の周期で多数のストライプパターン（外光遮蔽部）が互いに離隔して形成され、外部環境光３２０がパネルアセンブリ内部に流入することを防ぐ役割を行う。このとき、パネル入射光３１０の透過率を最大にするために、外光遮蔽部の間隔や外光遮蔽部の幅を最適化するようになる。

前記外光遮蔽パターン２３６、すなわち外光遮蔽部は、高分子樹脂および少なくとも１種の変色性樹脂を含む。

高分子樹脂としては、アクリル系樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂などが用いられるようになる。

変色性色素は、外部の温度に応じて変色する熱変色色素、または外部光の強度に応じて変色する光変色色素を含む。また、特定の波長によって変色する光変色色素を含む。

前記変色性色素は、スピロピラン系、チオニン系、ジアリールエテン系、およびジアゾ系色素で成された群から選択された少なくとも１つの色素を含む。

特に、熱変色色素の場合には、変色温度が４０度内外であることが好ましい。なぜならば、ＰＤＰ装置の場合に、電源がＯＮ状態での温度は約４０度であり、ＯＦＦ状態では４０度未満の温度であるためである。すなわち、このような変色温度を有している色素を含む外光遮蔽フィルムは、電源が消えたときにも所望する色相を示すようにすることで、室内インテリア効果が得られるようになる。

また、外光遮蔽部が光変色色素を含む場合に、光変色色素は、明るい外部環境では有色を示し、暗い所では透明な色相を示す色素であることが好ましい。

したがって、外部の環境条件に応じて効率的に光吸収程度が変化し、明室コントラスト比を効果的に向上させることができる反面、暗い所では映像の透過率を増加させることができる。

本発明の他の一実施形態に係る外光遮蔽フィルムは、光変色色素として、特定の波長と反応して本来の色に戻らない種類を用いることもできる。特に、光変色色素のうち、特定の波長の光が照射される前には透明であるが、特定の波長の光が照射された後には暗い色を示す色素が好ましい。もし、変色前の色素が透明でなければ、光を照射する場合に光の透過率が低下して色素の変色効率が落ちる恐れがある。また、変色後に色素が明るい色を帯びる場合には、外光遮蔽フィルムの外光遮蔽効率が落ちる恐れがある。

光変色色素の変色を起こす特定の波長の光は、紫外線が好ましい。したがって、光変色色素としては、フォトクロミック色素など紫外線によって色が変わる色素が用いられるようになり、ジアゾ系列の色素を用いるようになる。

一般的に、フォトクロミック色素の場合には、特定の波長を受ければ色が変わり、特定の波長の光を一定の時間内に受けなければ再び本来の色に戻るという特性を有している。本発明においては、特定の波長と反応して本来の色に戻らないようにするために、フォトクロミック色素に紫外線開始剤を用いるようになる。紫外線開始剤は、紫外線を受けてラジカルを形成する物質であって、オキサイド系、アゾ系などがある。

また、上述したように、外光遮蔽パターン２３６が楔形を有する場合には、外光遮蔽パターンの形状に起因した光学効果だけでなく、外光遮蔽パターン２３６を成す材料に起因した光学効果を示すこともできるため、極めて効率的である。

外光遮蔽パターン２３６を構成する変色性色素は、高分子樹脂固形分１００重量部に対して０．１ないし１００重量部の含量を有することが好ましい。変色性色素の含量が０．１重量部未満であれば、効果が極めて微弱となる。この反面、変色性色素の含量が１００重量部以上となれば、高分子樹脂が変色性色素を固定することができず、変色性色素が高分子樹脂の外に離脱するようになる。

変色性色素の含量は、高分子樹脂固形分１００重量部に対して１ないし２０重量部であることがより好ましい。

変色性色素としては、例えば、スピロオキサジン系列の色素を用いることができる。変色性色素は複数での使用が可能であり、光変色性色素と熱変色性色素とを同時に用いることができる。

以下、図３を参照して、本発明の一実施形態に係る外光遮蔽フィルムの製造方法について説明する。

外光遮蔽フィルムは、フィルムベース３３０上に配置されており、複数の楔形の外光遮蔽部３６０が形成された透明樹脂材質の基材３４０を含む。外光遮蔽部３６０内には、カーボンブラック粒子３６２および光変色色素が含有された樹脂３６４が充填されている。本実施形態において、外光遮蔽部３６０の断面の形状は楔形であるが、本発明はこれに限定されず、台形、四角形、半円形などの多様な形状を有することができる。

透明樹脂材質の基材３４０の一面に所定の形状を有するい陰刻パターンを形成した後、陰刻パターンの内部に光吸収物質および光変色色素を含有した樹脂を充填した後、樹脂成分を硬化させる段階を経ることで、外光遮蔽フィルムを製造する。

一般的なパターン形成方法としては、加熱した金型を熱可塑性樹脂に圧迫する熱プレス法、熱可塑性樹脂組成物を金型内に注入して固化させるキャスティング法、射出成形法、紫外線硬化性樹脂組成物を成形型内に注入して紫外線を硬化させるＵＶ法などがある。パターンの形態は、金型によって多様な形成が可能であるが、一般的には楔形形態のパターンを形成する。パターンが形成された透明基材上にカーボンブラックなどの着色粒子と導電性物質が含まれた樹脂をワイピング（ｗｉｐｉｎｇ）法を用いて満たした後、硬化させる。

光変色素子として紫外線領域の波長の光が照射するときに暗い色ないし黒色に変色する色素を用いる場合に、基材３４０としては、紫外線硬化性樹脂フィルムを用いることが好ましい。また、光変色色素は、紫外線の照射によって黒色に非可逆的に変色しなければならない。すなわち、変色した後、変色した状態を維持し続ける光変色色素を用いなければならない。

光吸収物質は、カーボンブラックを一般的に用いるが、カーボンブラック以外にも黒色物質であれば使用が可能である。光吸収物質としてカーボンブラックを用いる場合に、カーボンブラックの粒子サイズは約１０μｍであり、外光遮蔽部３６０の幅は約３０ないし４０μｍであるため、図３に示すように、カーボンブラック粒子３６２間には光変色素子を含有する樹脂３６４が充填される。この場合に、紫外線３９０が照射されれば、光変色色素が黒色に変色するため、外光遮蔽部３６０内においてカーボンブラック粒子３６２の間の空間に満たされた光変色色素含有樹脂３６４が黒く変化するようになる。

したがって、カーボンブラック粒子３６２の間の空間にまで黒色物質で満たされるという効果が得られることにより、外光遮蔽効率を高め、ディスプレイの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ようになる。

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。

本発明の一実施形態に係るＰＤＰ装置を概略的に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。 本発明の一実施形態によって製造される外光遮蔽フィルムを概念的に示した断面図である。

符号の説明

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、２００：ＰＤＰフィルタ
１５０：カバー
２１０：透明基板
２２０：電磁波遮蔽層
２３０：外光遮フィルム
２３２：支持体
２３６：外光遮蔽パターン
２５０：反射防止層
２７０、３３０：フィルタベース
２３４、３４０：基材
３１０：パネル入射光
３２０：外部環境光
３６０：外光遮蔽部
３６２：カーボンブラック粒子
３６４：光変色色素含有樹脂
３９０：紫外線

Claims (14)

1. 透明基材と、
   前記透明基材の一面に形成され、複数の外光遮蔽部で成された外光遮蔽パターンと
   を含む外光遮蔽フィルムであって、
   前記外光遮蔽部は、高分子樹脂および少なくとも１種の変色性色素を含み、かつ、前記変色性色素は光変色色素としてフォトクロミック色素を含み、紫外線によってラジカルを形成する紫外線開始剤をさらに含む
   ことを特徴とする外光遮蔽フィルム。
2. 前記高分子樹脂は、アクリル系樹脂、シリコン樹脂、およびウレタン樹脂のうちの少なくとも１つの樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載の外光遮蔽フィルム。
3. 前記変色性色素は、外部光源の波長に応じて色相が変わる光変色色素であ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. 前記光変色色素は、紫外線領域の波長の光によって変色す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. 前記変色性色素は、スピロピラン系、チオニン系、ジアリールエテン系、およびジアゾ系で成された群から選択された少なくとも１つの色素であ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。
6. 前記紫外線開始剤は、オキサイド系およびアゾ系化合物から選択された少なくとも１つの物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の外光遮蔽フィルム。
7. 前記光変色色素は、光の照射によって非可逆的に黒色に変色す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。
8. 前記変色性色素は、前記光変色色素のほかに、色素周辺の温度に応じて色相が変わる熱変色色素をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の外光遮蔽フィルム。
9. 前記外光遮蔽部は、前記高分子樹脂固形分１００重量部に対して０．１ないし１００重量部の変色性色素を含むことを特徴とする請求項１に記載の外光遮蔽フィルム。
10. 外光遮蔽部は、楔形の断面を有しており、平面上で見ればストライプ形状を有す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。
11. 前記外光遮蔽フィルムは、前記基材の一面に接合した支持体をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の外光遮蔽フィルム。
12. 透明基材と、
    前記透明基材の一面に形成され、複数の外光遮蔽部で成された外光遮蔽パターンを含み、
    前記外光遮蔽部は、高分子樹脂および少なくとも１種の変色性色素を含み、かつ、前記変色性色素は光変色色素としてフォトクロミック色素を含み、紫外線によってラジカルを形成する紫外線開始剤をさらに含む外光遮蔽フィルム
    を含むことを特徴とするディスプレイ装置用光学フィルタ。
13. 紫外線硬化性樹脂フィルムに複数の楔形の溝を形成する段階と、
    前記楔形の溝に光変色色素が含まれた樹脂を充填する段階と、
    前記紫外線硬化性樹脂フィルムに紫外線を照射する段階と
    を含み、
    前記紫外線硬化性樹脂フィルムは、外光遮蔽部を有する外光遮蔽フィルムをなし、
    前記外光遮蔽部は、高分子樹脂および少なくとも１種の変色性色素を含み、かつ、前記変色性色素は光変色色素としてフォトクロミック色素を含み、紫外線によってラジカルを形成する紫外線開始剤をさらに含む
    ことを特徴とする外光遮蔽フィルムの製造方法。
14. 前記光変色色素は、紫外線によって非可逆的に黒色に変色することを特徴とする請求項１３に記載の外光遮蔽フィルムの製造方法。

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