JP5276787B2 - 外光遮断層、外光遮断層を含むディスプレイフィルタおよびディスプレイフィルタを含むディスプレイ装置 - Google Patents

外光遮断層、外光遮断層を含むディスプレイフィルタおよびディスプレイフィルタを含むディスプレイ装置 Download PDF

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Description

本発明は、外光遮断層、外光遮断層を含むディスプレイフィルタおよびディスプレイフィルタを含むディスプレイ装置に関し、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断層、外光遮断層を含むディスプレイフィルタおよびディスプレイフィルタを含むディスプレイ装置に関する。
現代社会においては、高度な情報化に伴い、イメージディスプレイの関連部品および機器が著しく進歩し普及している。その中で画像を表示するディスプレイ装置は、テレビ装置用、パソコンのモニター装置用などに著しく普及しているが、このようなディスプレイは大型化と同時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(PDP: Plasma Display Panel)装置は、既存のディスプレイ装置を代表するCRT(Cathode Ray Tube)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り、表示容量、輝度、コントラスト、残像、視野角など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り、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ジョンに最適な特性を備えているものとして評価されており、CRTに代替することができるディスプレイ装置として注目されている。
PDP装置においては、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が励起させて発光する。
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、蛍光体の表面反射が高いだけでなく、封入ガスであるネオン(Ne)、ヘリウム(He)、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ブラウン管に満たないという短所を有する。
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し、無線電話機やリモコンなどの精密機器の誤作動を誘発することもあり得る。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値以下に抑制することが求められている。これにより、電磁波および近赤外線を遮断すると同時に反射光を減少させ色純度を向上させるために、電磁波遮断、近赤外線遮断、光表面反射防止および/または色純度の改善などの機能を有するPDPフィルタが採用されている。
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断する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、透明性も満たす必要がある。
このような従来技術に係るPDP装置において、外部が明るいという条件、すなわち明室であるという条件では、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した外部環境光との重畳が発生する。その結果、明室の条件においてコントラスト比(contrast ratio)が低下し、PDP装置の画面表示能力が劣るようになる。
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、PDP装置の輝度が低下して視野角が狭くなるという問題が発生する。
本発明は、輝度、視野角および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外光遮断層を提供することを目的とする。
また、本発明は、このような外光遮断層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。
また、本発明は、このようなディスプレイフィルタを含むディスプレイ装置を提供することをさらに他の目的とする。
本発明の技術的な課題は、上述した技術的な課題に制限されるものではなく、言及されていないさらに他の技術的な課題は、以下の記載によって当業者が明確に理解することができるであろう。
前記目的を達成し、従来技術の問題点を解決するために、本発明に係る外光遮断層は、透明樹脂材質の基材と、基材の一面に一定の周期で互いに離隔して形成され、0.5−1.5wt%重量濃度で着色剤を含む樹脂を含むくさび形遮光パターンとを含む。
また、本発明の一態様によると、ディスプレイフィルタは、フィルタベースと、フィルタベースの一面に形成された前記外光遮断層とを含む。
また、本発明の他の態様によると、ディスプレイ装置は、互いに対向して配置されるように結合する透明な前面基板および背面基板と、前面基板と背面基板との間に多数のセルを含むパネルアセンブリと、パネルアセンブリの前面基板と対向して配置されたディスプレイフィルタとを含む。
その他の実施形態の具体的な事項は、詳細な説明および図面に含まれている。
本発明の利点および特徴、またはそれを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照することで明確に理解することができるであろう。しかし、本発明は、以下で開示されている実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現することができる。ただし、本実施形態は、本発明の開示を完璧にすると共に、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に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求の範囲によって定義されるだけである。また、明細書全般に渡って記載されている同一の参照符号は、同一の構成要素を指称する。
本発明で用いられるディスプレイ装置は、格子パターンの画素(pixel)を有して光を放出するPDP(Plasma Display Panel)装置、有機発光ダイオード (OLED: Organic Light Emitting Diode)装置または電界放出ディスプレイ (FED: Field Emission Display)装置などの大型ディスプレイ装置や、携帯情報端末 (PDA: Personal Digital Assistants)、小型ゲーム機表示ウィンドウ、携帯電話表示ウィンドウなどの小型モバイル(mobile)ディスプレイ装置や、軟性(flexible)ディスプレイ装置などと多様に適用されることができる。特に、外光が強い屋外用ディスプレイ装置および公共施設の室内に設置されるディスプレイ装置として効果的な適用が可能である。以下、説明の便宜のため、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、上述した多様なディスプレイ装置およびこれに用いられるディスプレイフィルタに適用されることができる。
本発明の外光遮断層、外光遮断層を含むディスプレイフィルタおよびディスプレイフィルタを含むディスプレイ装置によると、輝度、視野角および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。
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態に係るPDPフィルタおよびこれを含むPDP装置に対して説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るPDP装置を説明するための分解斜視図である。本発明の一実施形態に係るPDP装置100の構造は、図1に示されたように、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(panel assembly)600と、PDPフィルタ200とで構成される。PDPフィルタ200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を備え、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600から発生した電磁波が視聴者に到達する前に、PDPフィルタ200の導電層を介してカバー150とケース110に接地させるという構造である。
以下、電磁波、近赤外線、外部環境光などを遮断するPDPフィルタ200を先に説明し、その後、PDPフィルタ200とパネルアセンブリ600とを含むPDP装置100について説明する。
図2は、本発明の一実施形態に係るPDPフィルタを説明するための断面図である。図2に示されたように、本発明の一実施形態に係るPDPフィルタ200は、透明基板210に多様な遮断機能などを有する層が形成されたフィルタベース270および外光遮断層230を含む。
ここで、フィルタベース270とは、透明基板210、反射防止層250または電磁波遮断層220がランダム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、電磁波遮断機能、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、一つまたはそれ以上の層としての構成が可能であり、各層は、電磁波遮断機能、反射防止機能またはこれを組み合わせた機能を有することができる。また、フィルタベース270は、上述した電磁波遮断機能、反射防止機能またはこれを組み合わせた機能をすべて含んだり、このうちのいずれか一つのみを有したりする。
フィルタベース270の一面に外光遮断層230が配置されることがある。図2に示された実施形態の外光遮断層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反対側の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の他面に外光遮断層230が配置される場合にも同一の作用および効果を得ることができる。
外光遮断層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内に形成されて外部からパネルアセンブリに流入する外部環境光を遮断する遮光パターン236とを含む。本実施形態において、遮光パターン236は、くさび形のブラックストライプ(black stripe)で構成される。
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に直接形成されることもあるが、図2に示されたように、支持体232に基材234を形成した後にフィルタベース270と結合することもある。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。図2に示された実施形態においては、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、支持体232は、基材234を支持する役割を目的とするため、外光遮断層230がフィルタベース270の他面に配置される場合、基材234とフィルタベース270が直接結合することもある。
本発明の一実施形態において、支持体232は、紫外線の通過性を有する透明な樹脂フィルムが好ましい。支持体232の材質としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(Polyethylene terephthalate:PET)、ポリカーボネート(Polycarbonate:PC)、ポリ塩化ビニル(PVC)などが用いられたりする。もちろん、支持体232には、フィルタの固有機能を有する膜、例えば、反射防止層250または電磁波遮断層220などを用いたりする。
また、遮光パターン236は、パネルアセンブリ(未図示)に対向する基材234の一面に並列に形成され、外部環境光がパネルアセンブリ内部に流入することを防止する。
基材234は紫外線硬化性樹脂で形成され、遮光パターン236は光の吸収が可能な黒色無機物および/または有機物、金属で形成されたりする。特に、金属で形成される場合は、電気伝導度が大きく、すなわち電気抵抗が低いため、金属粉末を添加して遮光パターン236を形成する場合、金属粉末の濃度による電気抵抗の調節が可能であり、遮光パターン236は電磁波遮断機能を遂行することができる。ひいては、表面が黒く処理された、または黒色の金属(これを“ブラックメタル”という)を用いる場合、外光遮断機能および電磁波遮断機能を効率的に具現することができる。また、遮光パターン236としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、アニリンブラックまたはブラックメタルなどの着色剤を含む樹脂を用いたりする。ここで、着色剤を含む樹脂としては、紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂などが用いられたりする。
本発明の遮光パターン236は、ロール成形法、熱可塑性樹脂を用いた熱プレス(press)法、遮光パターン236とは反対の形状が転写された基材234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を用いたりする。また、基材234を構成する紫外線硬化性樹脂が反射防止機能、電磁波遮断機能、色調節機能、またはこれらを組み合わせた機能を有している場合、外光遮断層230は付加的にこのような機能を遂行することもある。
以下、図3および図4を参照して、本発明の外光遮断層230を詳しく説明する。図3は図2の外光遮断層を拡大した断面図であり、図4は図3の外光遮断層の斜視図である。
図3に示されたように、外光遮断層230はブラックストライプで構成され、断面がくさび形を有したりする。外光遮断層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の一面に平行に配列された遮光パターン236とを含む。ここで、遮光パターン236は、基材234の外部に露出した底面236aと、底面236aから基材234内にくさび形の溝を成す傾斜面236bとを含み、傾斜面236bは、外部環境光320を吸収し、パネルアセンブリからの入射光310を視聴者側に全反射する。
後で詳しく説明するが、図3に示された遮光パターン236の断面において、底面236aに比べて傾斜面236bが過度に長いため、遮光パターン236の底面236aがパネルアセンブリ側を向いているか、あるいは視聴者側を向いているかに関係なく、遮光パターン236の形状と構成物質によって、本発明のPDPフィルタ200は、従来のPDPフィルタに比べて可視光線に対する高い透過率と高いコントラスト比(contrast ratio)を有することができる。
さらに、遮光パターン236の底面236aがパネルアセンブリ方向を向いている場合、平均的に外部環境光320より入射光310の傾斜面236bに対する入射角がより大きいため、入射光310は傾斜面236bで全反射されて透過率を高め、外部環境光320は傾斜面236bに吸収されてコントラスト比を高めるようになるため、より向上した画面特性を有するPDP装置を得ることができる。以下、遮光パターン236の底面236aがパネルアセンブリ方向を向いている外光遮断層230を用いて本発明を詳しく説明する。
遮光パターン236の傾斜面236bと底面236aが成す傾斜角度θは、80゜ないし89゜の範囲内である。くさび形の溝を成す両傾斜面236bは対称的であり、互いに同一となるよう形成することもできるし、80゜ないし89゜の傾斜角度θ範囲内で非対称的に形成することもできる。
遮光パターン236は光を吸収する物質で成されているため、図3に示されたように、外部環境光320が外光遮断層230に垂直に入射しない限り、大部分が遮光パターン236の傾斜面236bに吸収される。
このように、遮光パターン236を備える外光遮断層236は、外部環境光320を吸収してパネルアセンブリに外部環境光320が流入することを防ぎ、パネルアセンブリからの入射光310を視聴者側に全反射する。
これを具体的に説明すると、遮光パターン236は、基材234の外部に露出した底面236aと、底面236aから基材234内にくさび形の溝を成す傾斜面236bとを含む。底面236aはパネルアセンブリから放出される入射光316を吸収し、傾斜面236bはパネルアセンブリから放出される入射光314を視聴者側に全反射し、外部環境光320を吸収する。
ここで、遮光パターン236の底面236aが遂行する役割を詳察すると、パネルアセンブリの放電セルから放出される入射光310は外光遮断層230に対してほぼ垂直方向に入射され、このうち一部の入射光316は遮光パターン236の底面236aに吸収される。一般的にPDP装置は、可視光線に対する高い透過率と高いコントラスト比(contrast ratio)を有することが好ましい。ここで、コントラスト比は下記(1) 式のように表すことができる。なお、(1)式においてCRはコントラスト比を、WBは白色光の輝度を、RBは反射光の輝度を、BBは黒色光の輝度を示す。
CR = (WB + RB) / (BB + RB) …(1)
PDP装置の透過率を高めるために、パネルアセンブリから放出される光をPDPフィルタで濾さずに通過させる場合、白色光の輝度だけでなく黒色光の輝度も高くなる。よって、PDP装置の輝度を高める場合、全体的なコントラスト比は相対的に低くなる。従来技術に係るPDP装置の場合、黒色色素を含む色補正フィルムを含むPDPフィルタを用い、PDPフィルタの透過率をある程度低める代わりにコントラスト比を高める方法を扱っている。このような従来技術に係るPDP装置の場合、120:1程度のコントラスト比を得るために可視光線に対する透過率を40%程度に低めなければならなかった。本発明のPDPフィルタ200は、黒色色素を含む色補正フィルムを用いる代わりに光を吸収する遮光パターン236を用いる。ここで、遮光パターン236の底面236aは、入射光310の一部を吸収してパネルアセンブリの可視光線に対する通過量を調節することでPDP装置のコントラスト比を高める。
基材234の一面に対して遮光パターン236の底面236aが占める面積の割合が20〜50%であるとき、最小の透過量損失で最大のコントラスト比を得ることができる。より好ましくは、基材234の一面に対して遮光パターン236の底面236aが占める面積の割合が25〜35%であるとき、より優れた効果を得ることができる。このような外光遮断層230を含むPDPフィルタ200を用いたPDP装置の場合、可視光線に対する透過率を50%以上で維持した状態で250:1以上のコントラスト比を得ることができる。
一方、外光遮断層230は、それ自体が可視光線の波長帯で70%以上の透過率を有する。パネルアセンブリからの入射光310は外光遮断層230に対してほぼ垂直方向に入射され、このうち一部の入射光316は上述したように底面236aに吸収され、一部の入射光312は基材234を通過してそのまま透過する。さらに、一部の入射光314は、遮光パターン236の傾斜面236bで全反射して視聴者側に向かうようになり、PDP装置の透過率を高める要因となる。
全反射とは、光が光学的に密な媒質(屈折率が高い物質)から疎な媒質(屈折率が低い物質)に入射するとき、入射角がある特定の角度(臨界角)以上であれば、その境界面で光が全部反射することを言う。よって、遮光パターン236は光を吸収する物質で構成されるが、基材234より屈折率が低い遮光パターン236を用いて入射光310を全反射させることでPDP装置の光透過率を高めることができる。
本発明の一実施形態において、基材234と遮光パターン236の屈折率の差は0.05以下であることが好ましい。例えば、基材234の屈折率n2が1.56であり、遮光パターン236の屈折率n1が1.55である場合、全反射が起こる臨界角は約83.51゜(=arcsin(1.55/1.56))であり、基材234の屈折率n2が1.56であり、遮光パターン236の屈折率n1が1.51である場合、臨界角は約75.45゜(=arcsin(1.51/1.56))である。よって、図3に示された入射光314は、傾斜面236bに対する入射角αが約75.45゜以上である場合、入射光314は傾斜面236bで全反射されて視聴者側に向かうようになり、PDPフィルタ200の透過率を高めるようになる。
また、図3に示されたように、蛍光灯、日光などのような外部環境光320は一般的にPDP装置より上側に位置するため、外部環境光320の傾斜面236bに対する入射角βは臨界角より小さく、よって大部分吸収される。従って、外部環境光320がパネルアセンブリに流入することを防ぐことができ、反射光の輝度を低めてコントラスト比を高めることができる。
本発明の一実施形態に係るPDPフィルタ200がPDP装置に装着される場合、遮光パターン236の配列方向と関係なく、上述した遮光パターン236の形状によって高い透過率を得ると共に高いコントラスト比を得ることができる。また、上述したように、蛍光灯、日光などのような外部環境光320は、一般的にPDP装置より上側に位置されるため、外部環境光320を吸収する遮光パターン236は、図4に示されたように、視聴者に対して左右の横方向に配列されることで、より効率的に外部環境光320を吸収することができる。
以下、図3および図5aないし図5cを参照して、輝度および視野角を向上することができる本発明の一実施形態に係るPDPフィルタを詳しく説明する。図5aは図3の遮光パターンの透過率を測定するためのテストサンプルを説明するための断面図であり、図5bは図5aのテストサンプルに含まれた着色剤の重量濃度変化による透過率/反射率の割合を測定したグラフであり、図5cは図3の外光遮断層に対して垂直方向の視野角と光度の関係を測定したグラフである。
パネルアセンブリからの入射光310は拡散光源の一種であり、図3に示されたように、一部の入射光318は遮光パターン236を介して屈折することがあり、遮光パターン236を介して屈折する間に遮光パターン236に吸収される。すなわち、入射光318の境界面236bに対する入射角αが臨界角より小さい場合、全反射条件を逸脱するため、入射光318は大部分遮光パターン236に吸収されて光損失を発生させる。このような光の吸収、消滅による光損失は全体的な輝度を減少させ、光度(luminance intensity)分布を制限し、究極的には視野角を狭める結果をもたらす。
このように、パネルアセンブリからの入射光310のうち、遮光パターン236に対して全反射せずに屈折する入射光318が遮光パターン236に吸収されないように外光遮断層230の透過率を変更する必要がある。
まず、多様な入射角αで遮光パターン236に入射する入射光318が全反射されずに遮光パターン236を介して屈折する場合、入射光318が遮光パターン236を通過する長さ(以下、光経路長さLとする)をシミュレーション(simulation)してみた。ここで、遮光パターン236のピッチP、幅W、傾斜角θ、基材234の屈折率n2および遮光パターン236の屈折率n1を変形させながらシミュレーションした結果、全反射条件を逸脱して遮光パターン236を介して屈折する入射光318の光経路長さLは約12〜20μmの範囲を有した。
本実施形態においては、遮光パターン236に対する入射光318の透過率および反射率を調べるため、図5aに示されたように、テストサンプル500を準備した。テストサンプル500は、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム510と、PETフィルム510上に遮光パターン236と同一の物質で成された遮光フィルム520とで構成されている。ここで、遮光フィルム520の厚さを光経路長さLと同一に形成することで、テストサンプル500を通過する光と遮光パターン236を通過する入射光とが同一の環境に置かれるように設定した。本実施形態においては、ポリメチルメタアクリレート(PMMA)樹脂にカーボンブラック着色剤を重量濃度(wt%)別に混合させ、PETフィルム510に約20μmの厚さで湿式コーティング(wet coating)して遮光フィルム520を準備した。このとき、着色剤の重量濃度が3、2、1.5、0.8、0.4、0.1wt%である遮光フィルム520を含む6個のテストサンプル(それぞれ、テストサンプルS1、テストサンプルS2、テストサンプルS3、テストサンプルS4、テストサンプルS5、テストサンプルS6)に対する透過率および反射率の割合を測定した。
可視光線領域に対して着色剤の重量濃度が3wt%であるテストサンプルS1に対しては1%の透過率を、2wt%であるテストサンプルS2に対しては21%の透過率を、1.5wt%であるテストサンプルS3に対しては30%の透過率を、0.8wt%であるテストサンプルS4に対しては48%の透過率を、0.4wt%であるテストサンプルS5に対しては77%の透過率を、0.1wt%であるテストサンプルS6に対しては90%の透過率を得ることができた。従って、遮光フィルム520に含まれた着色剤の重量濃度が高くなるほど、可視光線に対する透過率が低くなることを知ることができる。
また、各テストサンプルに対して透過率/反射率の割合(%)を測定して図5bのグラフを得た。図5bに示されたように、遮光フィルム520に含有された着色剤の重量濃度が0.1〜0.5wt%または1.5〜3wt%の範囲では、透過率/反射率の割合の変化が相対的に小さい。
ここで、図3の外光遮断層230を参照して、図5bの透過率/反射率の割合を詳察すると、着色剤の重量濃度が0.5wt%より小さい場合、輝度は高いが外部環境光320も遮光パターン236に吸収されずに通過するため、コントラスト比が低下するようになる。また、着色剤の重量濃度が1.5wt%より大きい場合、外部環境光320が遮光パターン236に吸収されてコントラスト比を高めることはできるが、パネルアセンブリからの入射光318も遮光パターン236にすべて吸収されて視野角が低下するようになる。
したがって、遮光パターン236に含まれる着色剤の重量濃度が0.5〜1.5wt%であるときに透過率を高めて輝度を高めることができ、コントラスト比および視野角も高めることができる。
図5cは、着色剤の重量濃度が異なる6個のテストサンプル(テストサンプルS1、テストサンプルS2、テストサンプルS3、テストサンプルS4、テストサンプルS5、テストサンプルS6)を用いて外光遮断層を形成した後、各外光遮断層の垂直方向の視野角と光度の関係を測定したグラフである。
図5cに示されたように、着色剤の重量濃度が0.5〜1.5wt%である外光遮断層の場合、着色剤の重量濃度が3wt%である外光遮断層に比べて5〜50度以上の垂直方向の視野角が向上し、光度(luminance intensity)も所定量a増加した。
以下、図2に示されたフィルタベース270に対して詳しく説明する。
本発明の一実施形態に係るフィルタベース270は、図2に示されたように、透明基板210の一面に形成された電磁波遮断層220と、透明基板210の他面に形成された反射防止層250などが積層された構造を有する。ただし、本発明は、該積層の順序に限定されるものではなく、フィルタベース270は、透明基板210、反射防止層250または電磁波遮断層220がランダムに積層された構造を有することができる。
ここで、電磁波を遮断するためには、ディスプレイ表面を導電性の高い物体で覆う必要がある。本発明の一実施形態に係る電磁波を遮断するための電磁波遮断層220には、導電性メッシュフィルムまたは金属薄膜と高屈折率の透明薄膜を積層した多層透明導電膜を用いたりする。本発明の一実施形態において、電磁波遮断層220は、透明基板210の一面、すなわちパネルアセンブリ側の面に形成したが、本発明はこのような配置に限定されるものではない。
図示されてはいないが、本発明の一実施形態に係るフィルタベース270は、別途で近赤外線遮断層を含むことがある。近赤外線遮断層は、パネルアセンブリから発生して無線電話機やリモコンなどの電子機器の誤作動を起こす強力な近赤外線を遮断する。
本発明の一実施形態において、電磁波遮断層220として金属薄膜と高屈折率の透明薄膜を積層した多層導電膜を用いる場合には、多層透明導電膜が近赤外線を遮断する効果を有する。従って、この場合、近赤外線遮断層を別途で形成せず電磁波遮断層220のみで近赤外線と電磁波を遮断するという二つの機能を遂行することができる。もちろん、この場合にも、後述する近赤外線遮断層を別途で形成することも可能である。
本発明の一実施形態において、電磁波遮断層220として導電性メッシュフィルムを用いる場合には、パネルアセンブリから放出される近赤外線を遮断するために近赤外線領域の波長を吸収する近赤外線吸収色素を含有した高分子樹脂を用いることがある。例えば、近赤外線吸収色素として、シアニン系、アントラキノン系、ナフトキノン系、フタロシアニン系、ナフタロシアニン系、ジイモニウム系、ニッケル−ジチオール系など多様な成分の有機染料を用いたりする。PDP装置は、広い波長領域に渡って強力な近赤外線を発するため、広い波長領域に渡って近赤外線を吸収することができる近赤外線遮断層を用いたりする。
本発明の一実施形態において、電磁波遮断層220として透明伝導膜を用いる場合、導電性メッシュフィルムを用いる場合より電磁波遮断機能が低下することがあるが、ブラックストライプ236に金属粉末を添加して電磁波遮断機能を補完または強化する場合、透明導電膜としても十分な電磁波遮断機能を具現することができる。
本発明の一実施形態に係る反射防止層250は、透明基板210の他面に形成しているが、本発明はこのような積層順序に限定されるものではない。好ましくは、図2に示されたように、反射防止層250は、PDPフィルタ200がPDP装置に装着されるときに視聴者側になる面、すなわちパネルアセンブリ側とは反対側の面に形成されるのが効率的である。このような反射防止層250は、外部光の反射を減らして視認性を高めることができる。
本発明の一実施形態に係るPDPフィルタ200は、580〜600nmの波長帯で60%以上の透過率を有する色補正層240をさらに含むことがある。このような色補正層240は、赤色R、緑色G、青色Bの量を減少させたり調節して色のバランスを変化させて校正する。
一般的に、パネルアセンブリ内のプラズマから発生する赤色の可視光線がオレンジ色で示される傾向がある。従来技術に係る色補正層の場合、580〜600nmの波長帯を有するオレンジ色を赤色に色補正する役割を主に遂行する。しかし、本発明の一実施形態に係る色補正層240は、580〜600nmの波長帯を有するオレンジ色に対して60%以上の透過率を有することで、オレンジ色を赤色に色補正する役割を縮小したり除外したりする。
パネルアセンブリからオレンジ色が強く放出される要因としては、プラズマ自体から出る光と外部環境光がパネルアセンブリで再反射し、出る光がオレンジ色を帯びるという傾向による。本発明の一実施形態に係るPDPフィルタ200は、外光遮断層230を形成して外部環境光320がパネルアセンブリに流入することを遮断することで、根本的にオレンジ色の入射光310の量を減らすことができるようになる。よって、本発明のPDPフィルタ200は、追加的にオレンジ色を色補正するための色素の使用量を減らしたり使用したりしなくても色純度を向上させることができる。例えば、明室(150ルクス(lx))でRGB色相を中間画像階調(50IRE)でおき、各色相に対して測定器で色座標を求めて固有の色相の色座標に対する面積対比測定色座標の面積割合を求めてみると、パネルアセンブリで直接測定するときには66%の面積割合を得ることに比べ、PDPフィルタ200を経て測定すると86%の面積割合を有するようになり、高い色純度を得るということを知ることができる。
色補正層240は、ディスプレイの色の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。このような色素としては、染料あるいは顔料を用いたりする。色素の種類は、アントラキノン系、シアニン系、アゾ系、スチルベン系、フタロシアニン系、メチン系などのネオン光遮断機能を有する有機色素があるが、本発明はこれに限定されるものではない。色素の種類と重量濃度は、色素の吸収波長、吸収係数、ディスプレイにおいて求められる透過特性によって決定されるものであるため、多様な数値で用いることができる。
本発明の各層また膜を接着するときには、透明な粘着剤または接着剤を用いたりする。具体的な材料として、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)、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、メラミン樹脂などを挙げることができる。
このように形成された本発明のPDPフィルタ200は、可視光線波長帯から50%以上の透過率を有すると共に、明室で250:1以上のコントラスト比を有することができる。
以上は、本発明の一実施形態に係るPDPフィルタ200を説明した。以下では、このようなPDPフィルタ200を用いたPDP装置を説明する。
図6aは、本発明の一実施形態に係るPDP装置を説明するための分解斜視図である。また、図6bは、図6aのB−B´に沿って切開した断面図である。
図6aおよび図6bに示されたように、本発明の一実施形態に係るPDP装置は、PDPフィルタ200とパネルアセンブリ600とを含む。PDPフィルタ200は上述したものと同一であるため、以下ではパネルアセンブリ600に対して詳しく説明する。
図6aに示されたように、前面基板610の表面上には複数の維持電極(Sustain electrode)615がストライプ状に配置されている。各維持電極615には、信号遅延を抑えるためにバス電極620が形成されている。維持電極615が配置された面上には、全体を覆うように誘電体層625が形成されている。また、誘電体層625の面上には、誘電体保護膜630が形成されている。例えば、本発明の一実施形態において、誘電体保護膜630は、スパッタリング法などを用いて誘電体層625の表面上をMgOの薄膜で覆うことによって形成したりする。
一方、背面基板635が前記前面基板610と対向する面には、多数のアドレス電極640がストライプ状に配置されている。アドレス電極640の配置方向は、前面基板610と背面基板635が対向して配置されるときに維持電極615と交差する方向である。アドレス電極640が配置された面上には、全体を覆うように誘電体層645が形成されている。また、誘電体層645の面上には、アドレス電極640と平行しながら前面基板610側を向いた多数の隔壁650が突出して設置されている。隔壁650は、隣接するアドレス電極640とアドレス電極640との間の領域に配置されている。
隣接する隔壁650と隔壁650および誘電体層645に形成される溝部分の側面および底面には蛍光体層655が配置されている。蛍光体層655は、隔壁650で区画される溝部分ごとに赤色蛍光体層655R、緑色蛍光体層655G、青色蛍光体層655Bが配置されている。これらの蛍光体層655は、スクリーン印刷法、インクジェット法またはフォトレジストフィルム法などの厚膜形成法を用いて形成された蛍光体粒子群で成される層である。このような蛍光体層655の材質としては、例えば、赤色蛍光体として(Y、Gd)BO:Eu、緑色蛍光体してZnSiO:Mn、青色蛍光体としてBaMgAl1017:Euを用いたりする。
このような構造を有する前面基板610と背面基板635を対向配置したときに、前記溝部分と誘電体保護膜630とで形成される放電セル660には放電ガスが封入されている。すなわち、放電セル660は、パネルアセンブリ600では前面基板610と背面基板635との間における維持電極615とアドレス電極640とが交差するそれぞれの部分に形成される。放電ガスとしては、例えば、Ne−Xe系ガス、He−Xe系ガスなどを用いたりする。
以上の構造を有するパネルアセンブリ600は、基本的に蛍光灯のような発光原理を有しており、放電セル660の内部における放電によって放電ガスから放出された紫外線が蛍光体層655を励起発光させて可視光に変更する。
ただし、パネルアセンブリ600に用いる各色の蛍光体層655R、655G、655Bには、それぞれ異なる可視光への変換効率を有する蛍光体材料が用いられている。そのため、パネルアセンブリ600で画像を表示するときは、一般的に各蛍光体層655R、655G、655Bの輝度を調整することで色バランスの調整が成されている。具体的には、輝度が最も低い色の蛍光体層を基準とし、他の蛍光体層の輝度を色ごとに指定した割合に低下させている。
このようなパネルアセンブリ600の駆動は、アドレス放電のための駆動と維持放電のための駆動とに大きく分けられる。アドレス放電はアドレス電極640と一つの維持電極615との間で起こるが、このとき、壁電荷(Wall charge)が形成される。維持放電は、壁電荷が形成された放電セル660に位置する二つの維持電極615の間の電位差によって起こる。維持放電のときに放電ガスから発生する紫外線によって該当の放電セル660の蛍光体層655が励起されて可視光が発散され、可視光が前面基板610を介して出射すると共に視聴者が認識可能な画像を形成するようになる。
以下、図6bを参照して、パネルアセンブリ600とPDPフィルタ200との関係を説明する。
図6bに示されたように、PDPフィルタ200は、パネルアセンブリ600の前面基板610上部に配置される。PDPフィルタ200は、図6aに示されたように、パネルアセンブリ600の前面基板610と離隔して配置されたり接触して配置されたりする。またパネルアセンブリ600とPDPフィルタ200との間に異物が流入するなどといった副作用を防止したり、PDPフィルタ200自体の強度を補強するため、図6bに示されたように、前面基板610と接着剤または粘着剤690で結合されたりする。
PDPフィルタ200には外部環境光がパネルアセンブリ600内に流入することを防止するために外光遮断層230が形成されている。外部環境光は主に外光遮断層230によって吸収され、外部環境光が前面基板610を通過して再反射することを防止することができる。よって、明室条件におけるPDP装置のコントラスト比を向上することができる。
また、遮光パターン236の傾斜面236bで起こる全反射を用いて放電セル660から発生した可視光線を収束させて外部に出射させることで光の損失を減らすことができ、その結果、PDP装置の輝度を向上させることができる。
図6bに示されたように、遮光パターン236のピッチP2は、パネルアセンブリ600に形成された放電セル660のピッチP1より小さいことが好ましい。すなわち、一つの放電セル660に多数の遮光パターン236を配置することで入射光を均一に分散させることができ、効率的に外部環境光を吸収することができる。
パネルアセンブリ600の放電セル660が形成された周期的パターンと外光遮断層230の遮光パターン236が形成された周期的パターンによってモアレ縞(Moire fringe)が発生することがある。モアレ縞とは、二つ以上の周期パターン(periodic pattern)が重なるときに生成される干渉縞(interference fringe)を意味する。このようなモアレ縞を防止するため、遮光パターン236のピッチP2は70〜110μmであることが好ましい。
上述したように、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、該当する技術分野において熟練された当業者にとっては、添付の請求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、本発明の多様な修正および変更が可能であることを理解することができるであろう。よって、上記した実施形態はあらゆる面において例示的であるだけで限定的なものでないことを知ることができるであろう。
本発明の一実施形態に係るPDP装置を説明するための分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るPDPフィルタを説明するための断面図である。 図2の外光遮断層を拡大した断面図である。 図3の外光遮断層を説明するための斜視図である。 図3の遮光パターンの透過率を測定するためのテストサンプルを説明するための断面図である。 図5aのテストサンプルに含まれた着色剤の重量濃度変化による透過率/反射率の割合を測定したグラフである。 着色剤の重量濃度が異なる6個のテストサンプルを用いて外光遮断層を形成した後、各外光遮断層の垂直方向の視野角と光度の関係を測定したグラフである。 本発明の一実施形態に係るPDP装置を説明するための分解斜視図である。 図6aのB−B’に沿って切開した断面図である。
符号の説明
100…PDP装置
110…ケース
120…駆動回路基板
150…カバー
200…PDPフィルタ
210…透明基板
220…電磁波遮断層
230…外光遮断層
232…支持体
234…基材
236…遮光パターン
240…色補正層
250…反射防止層
310、312、314、316、318…入射光
270…フィルタベース
320…外部環境光
500…テストサンプル
510…PETフィルム
520…遮光フィルム
600…パネルアセンブリ
610…前面基板
615…維持電極
620…バス電極
625…誘電体層
630…誘電体保護膜
635…背面基板
640…アドレス電極
645…誘電体層
650…隔壁
655…蛍光体層
655R…赤色蛍光体層
655G…緑色蛍光体層
655B…青色蛍光体層
660…放電セル
690…接着剤(または粘着剤)

Claims (11)

  1. 透明樹脂材質の基材と、
    前記基材の一面に一定の周期で互いに離隔して形成され、0.5〜1.5wt%重量濃度で着色剤を含む樹脂を含むくさび形遮光パターンとを含み、
    前記基材の一面の面積に対する前記くさび形遮光パターンの底面の面積の割合が20〜50%であり、
    前記着色剤を含む樹脂は金属粉末を前記樹脂に添加したものであり、
    前記金属粉末は、黒色の金属であること
    を含むディスプレイフィルタ用外光遮断層。
  2. 入射光が前記くさび形遮光パターンで全反射せずに前記くさび形遮光パターンを介して屈折し、前記くさび形遮光パターンを通過する場合に、前記入射光が通過する前記くさび形遮光パターンの部分の長さが12〜20μmである請求項1に記載のディスプレイフィルタ用外光遮断層。
  3. 可視光線領域において70%以上の透過率を有する請求項1に記載のディスプレイフィルタ用外光遮断層。
  4. 前記くさび形遮光パターンはブラックストライプ状である請求項1に記載のディスプレイフィルタ用外光遮断層。
  5. 前記くさび形遮光パターンは、前記基材の外部に露出した前記底面と、前記底面から前記基材内にくさび形の溝を成す傾斜面とを含み、
    前記底面は、パネルアセンブリに対向する前記基材の一面に形成される請求項に記載のディスプレイフィルタ用外光遮断層。
  6. 前記遮光パターンのピッチは70〜110μmである請求項1に記載のディスプレイフィルタ用外光遮断層。
  7. 前記遮光パターンは前記基材より屈折率が低い請求項1に記載のディスプレイフィルタ用外光遮断層。
  8. 前記基材と前記遮光パターンの屈折率の差は0.05以下である請求項に記載のディスプレイフィルタ用外光遮断層。
  9. フィルタベースと、
    前記フィルタベースの一面に形成された請求項1ないしのいずれか一項に記載の前記外光遮断層を含むディスプレイフィルタ。
  10. 前記フィルタベースは、反射防止機能、電磁波遮断機能、近赤外線遮断機能、色補正機能、またはこれらが組み合わされた機能を有する請求項に記載のディスプレイフィルタ。
  11. 互いに対向に配置するように結合する透明な前面基板および背面基板と、前記前面基板と背面基板との間に多数のセルを含む前記パネルアセンブリと、
    前記パネルアセンブリの前面基板と対向に配置された請求項9に記載の前記ディスプレイフィルタと
    を含むディスプレイ装置。
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