JP2008170989A - 色再現面積を改善するための光学シートおよびディスプレイ光学フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】明室条件にてコントラスト比を向上させることができる光学シートおよびディスプレイ光学フィルタを提供する。
【解決手段】ディスプレイ光学フィルタに適用される光学シートは、複数のパターン溝を含む透明基材と、パターン溝に充填される遮光パターンとを含む。特に、本発明は、外部照度が０ルクスから２５０ルクスに上昇するときに、ＣＩＥ色座標系において、色再現面積の減少が０．０１５以下であるという特徴を有しており、前記光学シートを用いない場合よりも色再現面積の減少が少ない。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディスプレイ用光学フィルタに関し、より詳細には、明室条件においてコントラスト比（ｃｏｎｔｒａｓｔ ｒａｔｉｏ）を向上させる光学シートおよびディスプレイ光学フィルタに関する。

ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）装置は、ガス放電現象（ｇａｓ ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ）を用いて画像を表示するものであって、表示容量、輝度、コントラスト比、残像、視野角などの各種の表示能力が優れている。さらに、ＰＤＰ装置は、他の表示装置よりも大型化が容易である上に、薄型も備えた発光型表示装置であって、高品質のデジタルテレビとして最適な特性を取り揃えていると評価されている。このため、従来の陰極線管との代替が可能なディスプレイ装置として脚光を浴びている。

一般的に、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て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、放出された電磁波および近赤外線は、人体に有害な影響を及ぼすだけでなく、無線電話機やリモコンなどの精密機器に誤動作を誘発させる恐れもある。また、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）からオレンジ光が放出される場合もある。このようなオレンジ光によって、ＰＤＰ装置の色純度が陰極線管ディスプレイ装置に及ばないという短所がある。

したがって、このようなＰＤＰ装置を製造するためには、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。このような機能性フィルムを積層した構造でＰＤＰ装置の前面に位置されるものをＰＤＰフィルタと言う。

ＰＤＰフィルタの主要機能としては、電磁干渉（ＥＭＩ）遮蔽機能、リモコン調節と赤外線通信障害を防ぐための近赤外線（ＮＩＲ）遮断機能、プラズマ放電気体として用いられるネオンガスから放出されるオレンジ光を吸収して色純度を向上させる色補正機能、外光反射を防ぐ反射防止機能がある。ここに、最近では、ＰＤＰの短所であった明室でのコントラスト比を向上するための外光吸収機能が加えられるようになった。

このうち、外光吸収機能を有する光学フィルムは、外部環境光がＰＤＰパネルの放電セルに流入することを防止する。しかし、外部環境光によって輝度が増加するほど色再現性が低下する傾向があることから、周囲が明るい条件では色再現性が低下してしまうという問題点がある。

本発明は、上述した問題点を解決するために案出されたものであって、明室条件でも良好な色再現性を維持することができる光学シートおよびディスプレイ光学フィルタを提供することを目的とする。

上述した本発明の目的を達成するために、本発明の好ましい実施形態によれば、ディスプレイ光学フィルタに適用されるフィルムの１つである光学シートは、複数のパターン溝を含む透明基材と、パターン溝に充填される遮光パターンとを含む。透明基材としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリル、ポリカーボネート（ＰＣ）などの透明な材質のフィルムが用いられ、パターン溝は一定のサイズおよび周期で形成される。遮光パターンは、前記パターン溝に満たされる物質で構成されており、パターン溝で光を吸収または遮断できる物質で満たされるようになる。

特に、本発明は、外部照度が０ルクスから２５０ルクスに上昇するときに、ＣＩＥ色座標系において、色再現面積の減少が０．０１５以下であるという特徴を有しており、前記光学シートを用いない場合よりも色再現面積の減少が少ない。

参考までに、遮光パターンは、台形、楔形、三角形、半球形など多様な形状での形成が可能であり、遮光物質はブラックカーボンなどを用いるようになる。

本発明は、明室条件にて良好な色再現性の維持が可能である上に、従来の光学フィルタまたは光学シートを用いる場合よりも、測定照度の増加による色再現面積の減少傾向を減らすことができる。一般的に、外部の照度が増加するほど色再現面積は減少するが、本発明によれば、従来フィルタよりもその減少程度を約５０％に減らすことができるという効果が得られる。

また、従来の光学フィルタまたは光学シートを用いる場合よりも、明室条件における色純度と画質をさらに向上させることができる。

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部材を示す。

図１は、本発明の一実施形態に係る光学フィルタおよび光学シートを説明するための断面図であり、図２は、ＣＩＥ色座標系による色再現面積の変化を説明するための図表である。

図１および図２を参照すれば、本実施形態に係る光学フィルタは、反射防止フィルム２０と、ガラス基板３０と、電磁波遮断フィルム４０と、遮光用光学シート１００と、色補正フィルム５０とを含む。遮光用光学シート１００は、ガラス基板３０の一面に電磁波遮断フィルム４０とともに提供されており、ガラス基板３０の反対面には、反射防止フィルム２０が提供される。また、光学シート１００上には、色補正フィルム５０が形成されるようになる。光学フィルタにおいて、反射防止フィルム２０は、ＰＤＰなどのディスプレイ装置の外側方面に装着されており、内部から発生した入射光Ｉは、色補正フィルム５０を介して反射防止フィルム２０を通過しながら視聴者に伝達されるようになる。

本実施形態は、前記のような順序で形成されるが、これとは異なり、反射防止フィルム、ガラス基板、電磁波遮断フィルム、遮光用光学シートおよび色補正フィルムのうちの少なくとも１つを含む多様な構成の適用が可能であるし、その積層順も多様に変更することができる。

本実施形態に係る遮光用光学シート１００は、パターン溝１１２を有する透明フィルム１１０と、遮光パターン１２０とを含む。透明フィルム１１０の一面には、台形状のパターン溝１１２が形成されており、パターン溝１１２に光吸収物質が充填されて遮光パターン１２０が提供されるようになる。

透明フィルム１１０は、透明な基材で提供される。その材質としては、ポリエチレンテレフタルレート（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、アクリル（Ａｃｒｙｌ）、ポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｂｏｎａｔｅ）、ウレタンアクリレート（Ｕｒｅｔｈａｎｅ Ａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリエステル（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、エポキシアクリレート（Ｅｐｏｘｙ Ａｃｒｙｌａｔｅ）、ブロモ化アクリレート（Ｂｒｏｍｉｎａｔｅ Ａｃｒｙｌａｔｅ）などが用いられる。

大部分の外部環境光ＩＩは、主に、天井に設置された照明器具に起因するため、外部環境光ＩＩは、ディスプレイ装置の上側から流入するようになる。したがって、遮光パターン１２０は、ほぼ水平に形成されるのが一般的である。遮光の効率を高めるために、遮光パターンは、楔形で提供される場合もある。楔形の遮光パターンは、外光を吸収する面積が広く、吸収の効率において有利である。このとき、楔形の断面を有する遮光パターンは、明室条件で外部環境光を効率的に吸収できるため、明室条件におけるコントラスト比をより一層向上させることができる。

透明フィルムにパターン溝を形成するためには、多様な方法が用いられる。そのうちの１つとして、透明フィルムの一面にＵＶ硬化剤を塗布した後に、ＵＶ硬化剤が塗布された面に突出した楔形状の構造物を押し付けることによって、これと対称的な形状を有する溝が生成されるようになる。溝の外形を形成した後に、溝が形成された透明フィルムを紫外線に露出させることによって、ＵＶ硬化剤によるコーティング面が形成されるようになる。

この他にも、透明フィルムに溝を形成するために、加熱した金型を用いる方法がある。すなわち、加熱した金型に熱可塑性樹脂を圧迫して所望する形状の溝を形成（熱プレス法）したり、熱可塑性樹脂組成物を金型内に注入して固化させて金型に対応する溝を形成（キャスティング法）したりする方法である。また、同じような方法として、射出成形を用いた方法（射出成形法）もある。

図に示すように、透明フィルム１１０に溝を形成して一種の透明レンズを形成するようになる。溝が形成された透明フィルム１１０に、光を吸収するための黒色顔料およびカーボンブラック（ｃａｒｂｏｎ ｂｌａｃｋ）などの着色粒子が含まれた樹脂をワイピング（ｗｉｐｉｎｇ）法などを用いて満たした後に、紫外線によって硬化させる。着色物質に電気伝導性を付与して電磁干渉遮蔽機能を付加するために、着色物質としては、導電性が高いカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、酸化銅、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などを導電性高分子に混合して用いるようになる。このとき、遮光パターン１２０の線幅は、約１０〜５０μｍで形成されるようになる。

遮光パターン１２０を形成した後に、透明フィルム１１０の反対面に支持体１３０が形成される場合もある。すなわち、遮光パターン１２０が形成された透明フィルム１１０は、電磁波遮断フィルム４０または他のフィルタベースに直接形成されても良いが、図１に示すように、支持体１３０に透明フィルム１１０を形成した後に電磁波遮断フィルム４０に結合しても良い。支持体１３０は、遮光パターン１２０が形成された透明フィルム１１０を支持する役割を行う。

図１を参照すれば、光学シート１００を製作するためには、光学用ＰＥＴ透明フィルム１１０の片面には、マイクロビアを用いてウレタンアクリルＵＶ樹脂を約２００μｍの厚さでコーティングした後に、非対称を成す楔形の金型を用いてパターン溝１１２を形成してＵＶ硬化させるようになる。平均内径が約５０μｍであるカーボンブラックが約３％の重量比で分散しているブラックインクをＵＶ硬化樹脂に混合し、固形粉が約２０％であるブラック樹脂を生成する。このように、ブラックインクが混合した樹脂を楔形の溝が形成された透明フィルム１１０上に注いだ後に表面を拭き取るワイピング方法を用いることによって、楔形のパターン溝１１２に光吸収物質が満たされるようになる。

図２を参照すれば、国際照明委員会（ＣＩＥ）で指定された色座標系が示されている。ＣＩＥ色座標系とは、国際照明委員会で制定した色相表示体系であって、１９７６年に制定されたもの以外にも様々な種類がある。ＣＩＥ色相は、標準光源で色相を数値化することで色相に対する客観性を維持し、色相を科学的に測定できるようにしたものである。一般的に、ＣＩＥ色相体系は、３次元の空間上において、「ｚ」軸は「Ｌ」値として明度を、「ｘ」軸は「ａ」値として赤色（＋方向）と緑色（−方向）を、「ｙ」軸は「ｂ」値として黄色（＋方向）と青色（−方向）を示している。図２においては、ｘ−ｙ軸成分に対する値のみを示している。図２には、ＲＧＢで表現される色の範囲およびＮＴＳＣ放送方式における表現可能な色再現範囲が示されている。

下記に示された表１および表２は、測定照度による色再現面積の変化および座標変化を整理した表である。参考までに、実施例１は図１および図２に説明されたディスプレイ光学フィルタを用いたものであり、比較例１は光学シート１００なしでディスプレイ光学フィルタを構成したものである。

表１を参照すれば、ＮＴＳＣ放送方式において表現可能な色再現範囲を１００とした場合に、実施例１および比較例１に係る色再現面積を比べて数値化されている。また、表２を参照すれば、測定照度を０ルクスから２５０ルクスに増加したときに、実施例１および比較例１の条件においてＲＧＢ原色のＣＩＥ座標が変化した値を整理したものである。

前記２つの表を参照すれば、測定照度を０ルクス、１５０ルクスおよび２５０ルクスに変化させたときに、比較例１では、色再現面積がそれぞれ９４．２％、８４．９％および８１．４％であったことに比べ、同じ条件下において、実施例１では、色再現面積がそれぞれ９５．２％、９１．２％および８８．５％であった。すなわち、外部の測定照度を０ルクスから２５０ルクスに上昇したときには、ＣＩＥ色座標系において、色再現面積の減少が約６．７％であった。これは約９％以下であり、色再現面積の減少が少ないことを知ることができる。

外部照度が０ルクスから２５０ルクスに上昇したときに、ＣＩＥ色座標系において、赤色Ｒを示す色座標の変化が、ｘ成分に対しては−０．０１５変位があったが、これは−０．０２０≦△ｘ≦０に該当する。また、ｙ成分に対しては０．０００の変位があったが、これは−０．００１≦△ｙ≦０．００１に該当する。

緑色Ｇを示す色座標の変化が、ｘ成分に対しては０．００３の変位があったが、これは０≦△ｘ≦０．００５に該当する。また、ｙ成分に対しては−０．０１４の変位があったが、これは−０．０２０≦△ｙ≦０．０２０に該当する。

青色Ｂを示す色座標の変化が、ｘ成分に対しては０．００４の変位があったが、これは−０．００５≦△ｘ≦０．００５に該当する。また、ｙ成分に対しては０．００７の変位があったが、これは−０．０１０≦△ｙ≦０．０１０に該当する。

実際に、色再現面積の減少を勾配で比較してみても、比較例１では減少勾配が約０．５２２と現われた反面、実施形態１では減少勾配が約０．２６７と現われた。すなわち、外部照度を０ルクスから２５０ルクスに上昇するときに、ＣＩＥ色座標系において、色再現面積が変化する勾配は０．２６７であり、その勾配は０〜０．５の範囲に該当した。

前記のような内容から、基本的に同じ条件（例えば、同じ測定照度）下では、実施例１による色再現面積が比較例１による色再現面積よりも大きい値を有することを知ることができるし、測定照度が増加し続けても色再現面積が減少する傾向が低いことも知ることができた。

図３は、図１に係るディスプレイ光学フィルタと比較例１を比べるために、測定照度による色再現面積の減少を示した図表である。図３を参照すれば、実施形態１よりも比較例１において、色再現面積の減少の傾向がより大きいことを知ることができる。

すなわち、本実施形態によれば、測定照度が増加するほど色再現面積も相対的に小さい差で減少し、比較例１と比べても、明室条件における色純度と画質が優れることを知ることができる。一般的に、外部の照度が増加するほど色再現面積は減少するようになが、本実施形態では、従来の他のフィルタよりも、その減少程度が約５０％まで減少されるという効果が得られた。

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光学フィルタおよび光学シートを説明するための断面図である。 ＣＩＥ色座標系による色再現面積の変化を説明するための図表である。 図１に係るディスプレイ光学フィルタと比較例１を比べるために、測定照度による色再現面積の減少を示した図表である。

符号の説明

１００：光学シート
１１０：透明フィルム
１１２：パターン溝
１２０：遮光パターン

Claims (8)

1. ディスプレイ光学フィルタに適用される光学シートにおいて、
   複数のパターン溝を含む透明基材と、
   前記パターン溝に充填される遮光パターンを含む光学シートと
   を備え、
   外部照度が０ルクスから２５０ルクスに上昇するときに、ＣＩＥ色座標系において、色再現面積の減少が９％以下であることを特徴とするディスプレイフィルタ用光学シート。
2. 外部照度が０ルクスから２５０ルクスに上昇するときに、ＣＩＥ色座標系において、赤色Ｒを示す色座標の変化が、ｘ成分に対しては−０．０２０≦△ｘ≦０であり、ｙ成分に対しては−０．００１≦△ｙ≦０．００１であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイフィルタ用光学シート。
3. 外部照度が０ルクスから２５０ルクスに上昇するときに、ＣＩＥ色座標系において、緑色Ｇを示す色座標の変化が、ｘ成分に対しては０≦△ｘ≦０．００５であり、ｙ成分に対しては−０．０２０≦△ｙ≦０．０２０であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイフィルタ用光学シート。
4. 外部照度が０ルクスから２５０ルクスに上昇するときに、ＣＩＥ色座標系において、青色Ｂを示す色座標の変化が、ｘ成分に対しては−０．００５≦△ｘ≦０．００５であり、ｙ成分に対しては−０．０１０≦△ｙ≦０．０１０であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイフィルタ用光学シート。
5. 外部照度が０ルクスから２５０ルクスに上昇するときに、ＣＩＥ色座標系において、色再現面積の変化勾配が０〜０．５であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイフィルタ用光学シート。
6. 光学シートを複数のフィルムのうちの一つとして備える、前記複数のフィルムを含むディスプレイ光学フィルタにおいて、
   前記光学シートが、複数のパターン溝を含む透明基材及び前記パターン溝に充填された遮光パターンを備えており、
   前記光学シートは、外部照度が０ルクスから２５０ルクスに上昇するときに、ＣＩＥ色座標系における色再現面積の減少が０．０１５以下であることを特徴とするディスプレイ光学フィルタ。
7. 外部照度が０ルクスから２５０ルクスに上昇するときに、ＣＩＥ色座標系において、
   赤色Ｒを示す色座標の変化が、ｘ成分に対しては−０．０２０≦△ｘ≦０．０２０であり、ｙ成分に対しては−０．００１≦△ｙ≦０．００１であり、
   緑色Ｇを示す色座標の変化が、ｘ成分に対しては−０．００５≦△ｘ≦０．００５であり、ｙ成分に対しては−０．０２０≦△ｙ≦０．０２０であり、
   青色Ｂを示す色座標の変化が、ｘ成分に対しては−０．００５≦△ｘ≦０．００５であり、ｙ成分に対しては−０．０１０≦△ｙ≦０．０１０であることを特徴とする請求項６に記載のディスプレイ光学フィルタ。
8. 外部照度が０ルクスから２５０ルクスに上昇するときに、ＣＩＥ色座標系において、色再現面積の変化勾配が０〜０．５であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ光学フィルタ。

Images