JPWO2004065845A1 - ディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

本願発明は、ディスプレイの表示部（１）とバックライトシステムの光源（３）との間に導電性高分子層（５）を配置したディスプレイパネルに関するものである。導電性高分子層（５）は、ＩＴＯ等に比べ着色や光散乱を少なくすることができる上に、バックライトシステムから放射される電磁波がディスプレイの動作回路にノイズとして作用することにより生じ、高精細画像、高速動画あるいは大画面のディスプレイにおいて顕著にあらわれる、ちらつき、縞流れ、フリッカーなどの映像乱れの発生を防止又は低減することができる。

Description

本発明はパーソナルコンピュータのモニターやテレビジョンなどに用いられるディスプレイパネルに関するものであり、さらに詳しくは液晶などの非発光型表示部とバックライトシステムとを持つディスプレイパネルに関するものである。

液晶などの非発光型デイスプレイでは映像を映しだすバックライトシステムが必要である。然し、バックライトシステムでは光源を発光させるための電源が必要であり、この電源回路から放射される電波が、非発光型表示部の動作回路にノイズとして作用し、チラツキ、縞流れやフリッカーなどの映像乱れを起こす。この障害はハイビジョンなどの高精彩画像、高速動画像あるいは大画面対応のデイスプレイで顕著になる。例えば液晶デイスプレイでは冷陰極管のインバーター電源回路から１０から１００ｋＨｚの電波が放射され、この電波が液晶表示部の動作回路にノイズとして悪影響を与える。従来液晶デイスプレイは小型サイズのものが多く、バックライトの光源は液晶表示部の側面に配置され、かつ冷陰極管の周りは金属で囲まれ、バックライト光源回路から放射される電波は表示部回路に平行に放射されるため、表示部に与える影響は小さかった。然し、デイスプレイ画面サイズの拡大、高輝度の要請に基づき、バックライトの光源が表示部の下部に配置される直下型バックライトになり、バックライト光源回路から放射される電波が表示部回路に垂直に放射され、表示部に与える影響が無視できなくなった。大画面化、また必然的に必要になる高輝度化、さらにブロードバンド化、高速動画化の流れから本問題は重大な問題になりつつある。この類似問題解決の方策として、ＩＴＯ（酸化インジウム−酸化錫混合物）を蒸着、あるいはスパッタリングしたフイルム（以下ＩＴＯフイルムと称す。）を表示部とバックライトシステムの間に配置する方法が提案されている（例えば特開平７−２９７５９１公報参照）。
然し，ＩＴＯフイルムは屈折率が高く、また吸収もあるため光線透過率が低くなり、バックライトからの光量が低下して、輝度が低下する問題が有る。ＩＴＯ膜厚を薄くすると光線透過率は高くなるが、表面抵抗値が大きな比率で高くなるため、光線透過率を高くすると、放射される電波をシールドする性能がなくなる欠点もある。従来の液晶ディスプレイに比べ、モニターやテレビジョンでは画像の鮮明さが最重要品質であり、輝度の低下は重要な問題となる。さらに、ＩＴＯフイルムが黄味を帯びているため、映像の色調を変えることも重大な問題とされており、これらの問題の改善が求められている。さらに実用上の問題としてＩＴＯフイルムの価格が他の部材に比べ非常に高く、使用するに限界が有るといわれている。
本発明はバックライトからの光量を低下、および映像の色調変化、及び黄変色が少なく、かつ、バックライト光源回路から放射される電波が表示部に影響を与えない実用可能なディスプレイパネルを提供するものである。

本発明は、非発光型デイスプレイの表示部とバックライトシステムの光源の間に導電性高分子層、好ましくは導電性高分子層が積層された導電性高分子フイルムが配置されていることを特徴とするディスプレイパネルである。なお、ここでいう高分子フイルムには、通常のフイルムの他、厚さが５００μｍ以上の厚いシート状のものも含まれる。導電性高分子として好ましくは、ｉ）ピロール、チオフェン、フラン、セレノフェン、アニリン、パラフェニレン、フルオレンの重合体もしくは共重合体またはこれらの誘導体、または、ｉｉ）チオフェン、アルキルフルオレン、フルオレン、パラフェニレン、パラフェニレンビニレンの重合体もしくは共重合体またはそれらの誘導体に側鎖導入により溶解性または分散性を付与された高分子等が用いられる。

図１は本発明の一構成例であるディスプレイパネル断面の概略図である。
図２は光拡散機能を持った導電性高分子層断面の概略図である。
図３は光拡散機能を持った導電性高分子層断面の概略図である。
図４は光拡散機能を持った導電性高分子層断面の概略図である。
図５は輝度向上機能をもった導電性高分子層断面の概略図である。

符号の説明

１・・・ディスプレイパネルの表示部
２・・・ディスプレイパネルのバックライトシステムの光学フイルム系
３・・・ディスプレイパネルのバックライトシステムの光源
４・・・ディスプレイパネルのバックライトシステムの反射フイルム系
５・・・導電性高分子層
６・・・導電性高分子を主成分とする樹脂層
７・・・高分子フイルム
８・・・光拡散層
９・・・輝度向上層

本発明のディスプレイパネルの１構成例である直下型ランプ方式の概略図図１を用いて詳細に本発明を説明する。ディスプレイパネルは、表示部（１）、バックライトシステムの光学フイルム系（２）、光源（３）、反射フイルム系（４）、および導電性高分子層（５）からなる。液晶を用いたディスプレイパネルでは表示部（１）は通常、偏光板（保護層／ＴＡＣ／ＰＶＡ−ヨウ素錯体／ＴＡＣ／粘着層／光学補償板）と液晶部（ガラス／カラーフイルター／ＩＴＯ膜／配向膜／液晶／配向膜／ＴＦＴ回路／ガラス）、及び偏光板（光学補償板／粘着層／ＴＡＣ／ＰＶＡ−ヨウ素錯体／ＴＡＣ）からなっている。バックライトシステムの光学フイルム系（２）は通常、光拡散フイルム／輝度向上フイルム／輝度向上フイルム（レンズフイルム）／光拡散フイルム等からなっている。光源（３）は通常、冷陰極管が用いられる。光源（３）から放射された光のうち、光学フイルム系（２）の反対方向に進む光は反射フイルム系（４）で反射され、光学フイルム系に入射し、輝度を高めるよう工夫されている。図１のディスプレイパネルでは導電性高分子層（５）が光源（３）と光学フイルム系（２）の間に配置されているため、光源（３）からの放射電波を遮蔽（シールド）し、表示部（１）に入射する放射電波を大きく低減することが出来る。なお、導電性高分子フイルム（５）の位置は第１図に表示した位置に限られるものではなく、光学フイルム系（２）と表示部（１）の間に設置してもよく、光学フイルム系（２）の各フイルムの間に設置しても良い。さらに、後述するように光学フイルム系（２）の各フイルムと複合してもよい。
本発明でいう、導電性高分子層とは、導電性高分子を主成分とする樹脂層を有するものをいう。
導電性高分子が着色している場合は、該樹脂層を厚くすると光線透過率が低下し、表示部（１）に入射する光の輝度が低減することがあり、また、導電性高分子自体は可とう性に乏しいので、導電性高分子層は、高分子フィルムの少なくとも片面に導電性高分子を主成分とする樹脂層が積層されている導電性高分子フイルムであることが好ましい。導電性高分子フイルムを用いるほうが、組み立て工程の容易で、ディスプレイパネルの移動などに生じる曲げ等に対する安定性が高まる。
該高分子フイルムは特に限定されるものではないが、ポリカーボネイト、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレイト、ポリエチレンナフタレイトなどのポリエステル樹脂などの透明性が高い樹脂からなるフイルムが好ましい。中でも耐熱性が有り、透明性に優れたポリエチレンテレフタレートフイルムであることがより好ましい。導電性高分子との密着性を上げるために前もって、高分子フイルムに、フイルムにする工程やフイルムにした後で、接着樹脂をコーテイングまたは放電処理などの表面処理をすることが好ましい。導電性高分子層は高分子フイルム形成後にコーテイングなどによって積層しても良く、また高分子フイルムを作る工程中（形成工程中）にコーテイング、あるいは溶融複合などによって積層しても良い。 また、該高分子フィルムは、本願の目的の範囲内で光拡散作用等の他の機能を有する層であってもよい。さらに、該高分子フィルムには、他の層が積層されていてもよい。
効果的なシールド性能を得るためには導電性高分子の表面抵抗値が１×１０^４Ω／□以下、好ましくは５×１０^３Ω／□以下、より好ましいのは２×１０^３Ω／□以下である。一方画像の輝度を上げるには光線透過率が高い方がよく、８０％以上、好ましくは８５％以上、より好ましくは９０％以上である。シールド効果は表面抵抗値が低いほうが良いが、表面抵抗値を下げるには導電性高分子を主成分とする樹脂層の膜厚を厚くする必要があり、光線透過率が下がり、表示部（１）に入射する光の輝度を低下させる問題が生じる。よって、導電性高分子層の表面抵抗値、及び全光線透過率は導電性高分子の選定、及び厚みの適正化により、各々１×１０^４Ω／□以下で、かつ８０％以上にすることが好ましい。より好ましくは各々５×１０^３Ω／□以下で、かつ８５％以上にすることである。さらに好ましくは各々２×１０^３Ω／□以下で、かつ９０％以上にすることである。
また、光源からの光の色調変化を少なくするために波長４６０ｎｍの分光透過率を８５％以上にするように、導電性高分子を選定し、導電性高分子を主成分とする樹脂層の膜厚を適正化することが好ましい。導電性高分子については「導電性高分子のはなし」（吉野勝美著、日刊工業新聞社発行）、「導電性高分子」（緒方直哉偏、講談社サイエンテイッフイク発行）、あるいはＨａｎｄｂｏｏｋ ｏｎ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｐｏｌｙｍｅｒ（Ｓｋｏｔｈｅｉｍ Ｔ．Ｄ．著、Ｄｅｋｋｅｒ社先行）に詳細に記述されている。
本発明の導電性高分子は限定されるものではないが、透明性、導電性、可とう性からポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリセレノフェン、ポリアニリン、ポリパラフェニレン、ポリフルオレンあるいはこれらの誘導体、またはこれらの単量体の共重合物から選ばれた一種以上であることが好ましい。
本発明の導電性高分子を主成分とする樹脂層はＰｄ、あるいはＰｔなどをスパッタリングしたフイルム上に電気化学的重合、あるいは真空装置内でフイルム上に直接導電性高分子を蒸着するなどの方法によって形成できる。また、側鎖導入により溶媒、あるいは水に可溶性、または分散性を有するポリチオフェン、ポリアルキルフルオレン、ポリフルオレン、ポリパラフェニレン、ポリパラフェニレンビニレンの誘導体、あるいはこれらの単量体の共重合物から選ばれた一種以上の導電性高分子を主成分とする樹脂層は透明性、導電性に優れ、かつ高分子フイルムや他の機能を有するフィルムにコーテイングすることができ、適切な厚みの導電性高分子膜を均一に形成できることからより好ましい。特にポリエチレンジオキシチオフェン、中でもポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸からなる導電性高分子を主成分とするポリチオフェン系樹脂層は、水、または溶媒に溶解、あるいは分散できることから容易に高分子フイルムにコーテイングでき、さらに透明性と導電性が特に高い膜を形成できることから最も好ましい。ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸からなる導電性高分子の水、または溶媒に溶解、または分散した樹脂液の作成方法は米国特許第５３００５７５号公報、特開平９−３１２２２公報、あるいはＷＯ０２／０６７２７３ Ａ１に提案されている。
該水溶性、または溶媒に溶解、あるいは分散させた樹脂液をコーテイングし、乾燥した後の塗膜厚みは６０ｎｍ以上３００ｎｍ以下が好ましい。６０ｎｍ未満では表面抵抗値が高すぎ、放射電波のシールド効果が十分でなく、３００ｎｍを越すと光線透過率が低下しすぎる。
導電性高分子を主成分とする樹脂層にポリスチレン粒子、アクリル樹脂粒子などの粒子を添加することによって光を拡散でき、光源の管映りを低減できる。また、滑性が高まることからデイスブレイ画面サイズにフイルム／シートを断裁する際に、断裁したフイルム／シートの積み上げが容易になるなどの効果がえられる。
本発明の導電性高分子を主成分とする樹脂層を光拡散フイルム上にコーテイングした導電性高分子層（例えば図３）は、図１のディスプレイパネルの構成よりフイルムを１枚少なく出来ることになり、表示部（１）に入射する光の輝度の低減を減らすことが出来ると共に組み立て工程数を低減する利点がある。また、光拡散性層は導電性高分子フィルムに積層することもできる（例えば図２〜図４）。光拡散層の樹脂組成は限定されるものではなく、平均粒子径１０．０〜５０．０μｍ，粒子分布の変動係数５０．０％未満のアクリル系樹脂粒子、スチレン系樹脂粒子、ナイロン系樹脂粒子、シリコーン系樹脂粒子、ウレタン系樹脂粒子、エチレン系樹脂粒子などの粒子をアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、スチレン系樹脂、ビニール系樹脂、エチレン系樹脂、セルロース系樹脂、アミド系樹脂、イミド系樹脂、フェノール系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂などの樹脂層に分散することで出来る。特にアクリル系樹脂、中でもアクリルポリウレタン系樹脂は透明性が良く好ましい。光拡散層を積層した導電性高分子層は全光線透過率７０％以上、ヘーズ８０％以上に調整することが輝度低減を減らすうえで好ましい。
さらに、例えば、図５のように輝度向上フイルムのプリズムなどからなる輝度向上層の反対面に導電性高分子層を形成することも可能である。
導電性高分子をシールド用途に展開することが検討されているが、導電性が低く十分なシールド効果が得られないため、ドーピングし導電性を向上させる検討が続けられている。然し、ドーピング量が多くなると、導電性高分子は可とう性を失い加工が出来なくなる問題がある。
過去に導電性高分子を電磁波シールド用途に展開すべく検討されたが、金属などに比べ導電性が低すぎて、必要な性能が達成できず、実用化されるにいたっていない。しかし、本ディスプレイパネルでは光源の電源周波数が１０から１００ｋＨｚと低いことから、低い導電性でも十分なシールド効果があり、かつ必要な透明性も維持できることから、導電性高分子がその特性を十分に発揮できることがわかった。
また、真空装置を用い、数ｍ／ｍｉｎの速度で蒸着、あるいはスパッタリングによって製造しているＩＴＯフイルムに比べ、導電性高分子フイルム／シートは、コーテイングによって数十ｍ／ｍｉｎで製造可能なため、比較するとその製造原価は低く、実使用化の可能性が高いといえる。
なお、本発明は直下型バックライトシステムのディスプレイパネルに限定されるものではなく、エッジライト方式のディスプレイパネルにも適用できる。例えば、導電性高分子層を導光板の上に設置することによって光源から放射される電波の影響をさらに小さくできる。

以下実施例にて本発明をより具体的、詳細に説明する。
〔評価方法〕
１．表面抵抗値：４端子法にて測定した。
２．全光線透過率：ＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じて測定した。
３．分光光線透過率：スペクトロホトメータＵ−３４１０（日立製作所（株）製）を使用し、測定した。
４．シールド効果：（社団法人）関西電子工業振興センターのＫＥＣ法による測定データから１ＭＨｚ、５００ＫＨｚ、３００ＫＨｚの値を外挿し、５０ＫＨｚの値を推定した。
５．ディスプレイパネルとしての効果（映像評価）：シャープ（株）製の２０インチの液晶テレビを分解し、中に組み込まれているＩＴＯフイルムの代わりに導電性高分子フイルムを設置した後、再度テレビを組み立て、テストパターン信号をいれ、ノイズの発現、映像の乱れ、ホワイトバランスを観察した。

厚み１２５μｍのポリエチレンテレフタレートフイルムの片面にポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸からなる導電性高分子の水分散液をコーテイングし、膜厚が９６ｎｍの導電性高分子を積層したフイルム（商品名：ＯｒｇａｃｏｎＴＭ ＥＬ−１５００、Ａｇｆａ−Ｇｅｖａｅｒｔ Ｎ．Ｖ．製）を得た。
フイルムの物性、及びこれらのフイルムを液晶デイスプレイのバックライトシステム内に入っているＩＴＯフイルムに差し替え設置したときの映像評価結果を表１に示す。なお、フイルムは金属バネで挟み、さらに金属バネと筐体を導線で繋ぎフイルムを接地した。表１に示すごとく、このフイルムを設置したディスプレイパネルでは画像の乱れがなく、ホワイトバランスも微調整範囲内で、黄変色も僅かであった。

実施例１のフイルムの裏面（導電性高分子層面の反対面）にアクリルポリオール樹脂（固形分５０％）１７０部、イソシアネート硬化剤樹脂（固形分６０％）３０部、平均粒子径１８μｍ、変動係数２５．６％からなる樹脂液２００部（溶媒：酢酸ｎ−ブチル／ＭＥＫ）をコーテイングした、乾燥後の厚み３６μｍの光拡散層を持つ導電性高分子フイルムを得た。このフィルムを実施例１と同様に評価し、その結果を表１に示した。表１に示すごとく、このフイルムを設置したディスプレイパネルでは画像の乱れがなく、ホワイトバランスも微調整範囲内で、黄変色も僅かであった。
なお、このフイルムは光学フイルム系（２）の下段の光拡散フイルム及びＩＴＯフイルムをはずし、この代替として設置した。
比較例１及び２
厚み１２５μｍのポリエチレンテレフタレートフイルムに表面抵抗値が３３０Ω／□になるように制御しながらＩＴＯをスパッタリングした。本フイルムのＩＴＯ上にフッ素系樹脂をコーテイングし、乾燥後の厚み０．１μｍの反射防止層をもつＩＴＯフイルムを得た。このフィルム、及びポリエチレンテレフタレートを実施例１と同様に評価し、その結果を表１に示した。
実施例３、４、５、６、及び比較例３、４
厚み１２５μｍのポリエチレンテレフタレートフイルムの片面にフイルムの製造工程でスチレンスルホン酸を共重合したポリエステル樹脂を塗布、積層し、延伸したポリエステルフイルム（東レ（株）製）に抵抗値の具なるポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸からなる導電性高分子の水分散液（商品名：ＯｒｇａｃｏｎＴＭ ＥＬ−１５００、Ａｇｆａ−Ｇｅｖａｅｒｔ Ｎ．Ｖ．製）を塗布したフイルムを作成した。これらのフイルムを実施例１と同様に液晶デイスプレイのバックライトシステム内に入っているＩＴＯフイルムに差し替え設置したときの映像評価結果を表１に示す。なお、導電性高分子の膜厚は各々、実施例３：８０ｎｍ、実施例４：５０ｎｍ、実施例５：２００ｎｍ、実施例６：２８０ｎｍ、比較例３：３０ｎｍ、比較例４：４００ｎｍであった。

厚み１２５μｍのポリエチレンテレフタレートフイルムの片面にフイルムの製造工程でスチレンスルホン酸を共重合したポリエステル樹脂を塗布、積層し、延伸したポリエステルフイルム（東レ（株）製）にポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸からなる導電性高分子の水分散液（商品名：ＯｒｇａｃｏｎＴＭ ＥＬ−１５００、Ａｇｆａ−Ｇｅｖａｅｒｔ Ｎ．Ｖ．製）の固形分１００重量部に対し、水分散シリカゾル（商品名：スノーテックスＯＬ、日産化学工業株式会社製）を固形分で０．２重量部添加した溶液を塗布し、膜厚１２６ｎｍの導電性高分子を積層したフイルムを作成した。このフイルムを実施例３と同様に評価した結果を表１に示す。
実施例８，９
圧力０．３Ｐａの真空下において、ポリチオフェン（実施例８）、あるいはポリピロール（実施例９）を充填した直方体の溝を持った直方体のカーボン坩堝に電流を流し、カーボン坩堝を加熱することによって該ポリチオフェン、あるいは該ポリピロールを蒸発させ、厚み１２５μｍのポリエチレンテレフタレートフイルムの片面に蒸着した。これらの導電性高分子を積層（蒸着）したフイルムの特性を実施例３と同様に評価した結果を表２に示す。

導電性高分子層を積層したフイルム／シートを配置した本発明のディスプレイパネルでは輝度低下，色調変化、黄変が少なく，かつ映像の乱れがなくなる。

Claims (15)

1. 表示部とバックライトシステムの光源の間に導電性高分子層が配置されていることを特微とするディスプレイパネル。
2. 導電性高分子層が、高分子フイルムに積層された導電性高分子層である請求項１に記載のディスプレイパネル。
3. 導電性高分子層の表面抵抗値が１×１０^４Ω／□以下で、かつ全光線透過率が８０％以上である請求項１に記載のディスプレイパネル。
4. 導電性高分子層の表面抵抗値が５×１０^３Ω／□以下で、かつ全光線透過率が８５％以上である請求項３に記載のディスプレイパネル。
5. 導電性高分子層の波長４００ｎｍにおける光線透過率が、８５％以上である請求項１に記載のディスプレイパネル。
6. 導電性高分子層に含まれる導電性高分子が、次のｉ）またはｉｉ）の群から選ばれる高分子である請求項１に記載のディスプレイパネル。
   ｉ）ピロール、チオフェン、フラン、セレノフェン、アニリン、パラフェニレン、フルオレンの重合体もしくは共重合体またはこれらの誘導体
   ｉｉ）チオフェン、アルキルフルオレン、フルオレン、パラフェニレン、パラフェニレンビニレンの重合体もしくは共重合体またはそれらの誘導体に側鎖導入により溶解性性または分散性を付与された高分子
7. 導電性高分子が、チオフェンの重合体もしくは共重合体またはこれらの誘導体である請求項６に記載のディスプレイパネル。
8. チオフェンの重合体もしくは共重合体またはこれらの誘導体がポリエチレンジオキシチオフェンである請求項７に記載のディスプレイパネル。
9. 導電性高分子層にさらにポリスチレンスルホン酸を含む請求項６に記載のディスプレイパネル。
10. 導電性高分子層の厚みが６０ｎｍ以上，３００ｎｍ以下である請求項１に記載のディスプレイパネル。
11. 導電性高分子層中に、粒子が混ぜられている請求項１に記載のディスブレイパネル。
12. さらに光拡散性能を有する層を含む請求項１に記載のディスプレイパネル。
13. さらに輝度向上性能を有する層を含む請求項１に記載のディスプレイパネル。
14. 表示部が液晶を用いた表示部で、かつバックライトシステムが冷陰極管を用いた方式である請求項１に記載のディスプレイパネル。
15. 冷陰極管を用いた方式で有って、導電性高分子層が配置されていることを特徴とするバックライトシステム。

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