JP3703154B2 - Optical filter and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、ディスプレー上に取付ける光学フィルタの技術に関し、特に、反射防止および色補正の各機能を備えたものであり、ポピュラーな陰極線管(CRT)、あるいはフラットディスプレーとしてのプラズマディスプレー等によるカラーディスプレーに有効に利用することができる技術に関する。
【0002】
【背景技術】
テレビジョン、コンピュータ、ワードプロセッサ等の各種視覚表示装置の普及に伴って、これらディスプレーの表示を見やすくし、目の疲労を軽減させることが求められている。これに応える技術として、従来一般に、▲1▼ディスプレーの表面などからの反射光の影響をなくす反射防止の考え方、および▲2▼表示の色特性を変えることによって、ディスプレーを見やすくする考え方、の二つが知られている。これら二つの考え方は、反射防止フィルタあるいは色補正フィルタ、つまり、ディスプレー上に設置する光学フィルタとして実用化されている。
【0003】
▲1▼の考え方は、ディスプレーの表面に反射して目に入射される外光、室内光や、ディスプレーより発せられる光の散乱を防止する技術であり、たとえば、実開昭62−188884号公報には、透明なフィルタ基板の両面に反射防止層を持つフィルタが示されている。こうした表裏の両面に反射防止層を持つフィルタによれば、外光や室内光による反射だけでなく、画面から出る光の無用な反射をも防止することができる。
一方、▲2▼の考え方は、特にカラーディスプレーに適用されるものであり、透過光に色選択性を持たせ、ディスプレー自体の表示を自然な色にするものである。この▲2▼の考え方は、▲1▼の考え方と組合わせることが好ましく、たとえば、実開昭61−19202号公報には、色選択性を有する材料よりなる板状体の少なくとも一つの面に反射防止層を設けたフィルタが示されている。また、特開昭62−260101号には、着色基板の表裏両面に反射防止層を設けることや、透明なフィルタ基板上に着色層を設け、その着色層上に反射防止層を形成することが示されている。
【0004】
【発明の着想点および従来技術の問題点】
発明者らは、反射防止機能と色選択機能とを併せ持つ光学フィルタを開発するに際し、その開発方針として、それらの両機能を表面被覆層によって達成することを前提にした。というのは、フィルタ基板の表面を被う表面被覆層は、材料の組成や被覆の厚さなどを変えることによって、必要とする特性を容易にコントロールすることができるからである。
しかし、前記した従来の技術のように、フィルタ基板への塗布層を二層重ねたものにあっては、ディスプレー用の色補正フィルタとして使用すると、二層の密着性や乾燥具合によって不都合が生じることが分かった。たとえば、カラープラズマディスプレーパネルでは、画面の表面温度が70〜80度にも達するため、各層の収縮率、膨張率の違いにより、各層にひび割れが生じることがある。また、製造においては、各層毎に長時間の乾燥を必要とするし、各層の密着性を考慮して樹脂材料を選択する必要があり、工程が煩雑である。
【0005】
また、反射防止の層と色補正の層とを重ねて形成する場合、その機能から反射防止層を上に形成することになる。そうすると、見る人にとって、反射防止層による作用が強く働き、透過輝度が弱められ、ディスプレーの色のつやが薄くなる傾向がある。
【0006】
【発明の目的】
この発明は、色補正および反射防止の両機能を持ち、より鮮明な表示特性を得ることができる光学フィルタの技術を提供することを目的とする。
また、この発明は、特に、カラープラズマディスプレー用として好適な光学フィルタを提供することを他の目的とする。
【0007】
【発明の具体的な構成および作用】
この発明による光学フィルタは、基本的に、透明なフィルタ基板の一面を被う着色層の中に、反射防止のための微粒子と、着色のための着色材とを共に含んでいることに特徴がある。
ここに透明なフィルタ基板については、ガラス板、あるいはアクリル、ポリカーボネート等の各種の透明樹脂板を使用することができ、好ましいものは、透明性および光学的に均一性に優れた材料である。特にキャストタイプの透明アクリル板は最適である。
また、着色層は、樹脂の中に色補正用の顔料と、反射防止のための微粒子を分散させた材料からなる。たとえば、カラープラズマディスプレーの場合は、波長が500〜600nmのグリーンの色が強いので、この光を選択的に吸収する顔料、特に好ましくは520nmの部分に吸収域を持つものを選択する。その際、400〜500nm、および600〜700nmの各波長域にわたって分光透過率をそれぞれ45〜90%にし、500〜600nmの波長域に吸収極大を有することが望ましい。グリーン色を選択的に吸収できるとともに、黒色表示のコントラストを向上させることができる。勿論、この顔料は使用するディスプレーに合わせて、必要とする色補正に応じた分光特性をもつものを選択でき、ディスプレーからの光を選択的に吸収させ、より綺麗でコントラストの高い画質を得ることができる。
【0008】
しかし、この発明は、カラーディスプレーにおいて、そのような適正な色補正を行うフィルタとして利用するのみならず、たとえばモノクロのディスプレーにおいて、画面を見やすくするために、グリーンあるいはブルーなどの色を帯びた光学フィルタの技術としても適用することができる。
【0009】
一方、着色層に分散させる微粒子としては、ポリエチレンの微粒子、特に球形のものではなく、多数の互いに交差した面を持つ形状、たとえば箱型、舟型、筒型等が好ましい。そうした微粒子は、光をより細かく散乱させ、より高い艶消し効果を奏し、含有量を少なく抑えられるからである。微粒子の大きさはミクロンオーダーであり、光の散乱性から2〜3μm程度のものが好ましい。また、その量は、画質の低下を考えると、できるだけ少なくするのが良いが、実用上、有効な反射防止機能を得るためには3重量%程度が適当である。
そして、着色層のための樹脂材料としては、熱硬化型樹脂として、アクリル−ウレタン、ウレタン、エポキシ、メラミン、ポリエステル等の各樹脂が使用できるが、アクリル−ウレタン樹脂が難燃性の点でより好ましい。
また、反射防止をより完全にするために、反射防止機能を併せ持つ着色層とは反対側の面にも別の反射防止層を設けることが良い。その反対側の反射防止層には、着色層と同様の熱硬化型の樹脂を使用することもできるが、硬度が高く傷が付きにくいという点で、紫外線硬化型樹脂(ハードコート剤)に微粒子を分散させたものによって構成することがより好ましい。この紫外線硬化型樹脂としては、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、エチレングリコールアクリレート等の樹脂を用いることできる。
こうした色補正層、反射防止層を塗布形成するには、共にロールコート、スプレーコート、グラビアコート、カーテンコート、スピンコート等の各種の塗布方法を利用することができる。その中でも、微粒子を均一に、かつ無方向に分散させる点から、スプレーコートが好適である。
【0010】
この発明による光学フィルタをディスプレーの前面にセットする場合、着色層側をディスプレーの前面に面するように配置する。しかも、ディスプレーからの光がより多くフィルタ内に入るように、光学フィルタをできるだけディスプレー面に近づけるようにする。これにより、外光、室内光は、外側の反射防止層で散乱させられ、ディスプレーからの光は内側(ディスプレー側)の着色層による反射防止機能で散乱させられ、無用な光の反射を防止することができる。この配置はまた、紫外線硬化型樹脂より成る反射防止層を観察者側に位置させることとなるので、光学フィルタの表面に傷を生じさせにくいという利点をも生み出す。
さらに、この発明の着色層は、一層のみで色補正の機能と同時に反射防止の機能を有するので、二層構造のものと比べると、透過光量が多い。
【0011】
また、上述のような光学フィルタを製造する方法として、透明なフィルタ基板上に、アクリル−ウレタン系の熱硬化型樹脂溶液に、顔料とポリエチレン微粒子を分散させたものを塗布した後、加熱処理する方法が最も好適である。そのとき、溶剤としては、芳香族・ケトン・エステル系の混合溶剤を用いるのが良い。この混合溶剤は、特に顔料とポリエチレン微粒子が最も分散し易やすく、着色層がより光学的に均一なものが得られ、同時に他の溶剤と比べて低沸点であるので、溶剤の揮発に適している。
【0012】
【発明の効果】
この発明では、着色層の中に、色補正のための着色材および反射防止のための微粒子を含ませるようにしているため、色補正および反射防止のための層を一層にすることができ、画質を鮮明にする上、製造工程を簡略化する上、および熱的に安定化させる上ですぐれた効果を生じる。
【0013】
【実施例】
次に、この発明による光学フィルタの実施例を説明する。
(実施例1)
図1は、この発明による光学フィルタであって、10は透明なフィルタ基板、20は反射防止層、30は色補正と反射防止の両機能を併せ持つ着色層、40はポリエチレン微粒子、Dはディスプレーである。
フィルタ基板10は押出しタイプの透明アクリル板で、その厚みは2mmである。フィルタ基板10の表面を被う反射防止層20は、感光性ウレタン系の紫外線硬化樹脂を主体とし、構成成分に対し、ポリエチレン微粒子を3重量%分散させた樹脂液をスプレーコートしたのち、紫外線を照射することによって硬化させたものである。
また、着色層30は、フィルタ基板10の他方の面を被っている。この着色層30を形成する場合、まず、アクリル−ウレタン系の熱硬化型樹脂液に顔料を分散させた着色液(日本化工塗料株式会社製の商品名:レックスNo.100)にポリエチレンの微粒子を樹脂分に対して2重量%含有させたものを用いてスプレーコート−加熱処理して作成した。着色層30の厚さは2〜8μmが好ましく、ここでは約5μmとした。
ここで使用したポリエチレンの微粒子は、粒径2〜3μmで、多数の面を持った舟形をしたもの(広栄化学工業株式会社製 商品名:コウエイマットKK)を用いた。
【0014】
(比較例1)
図2において、10は透明なフィルタ基板、21、22は反射防止層、31は色補正のための着色層、40はポリエチレン微粒子である。
フィルタ基板10は、前記のものと同様、キャストタイプの透明アクリル板で、その厚みは2mmである。また、基板10の表面を被う反射防止層21は、感光性ウレタン系の紫外線樹脂を主体とし、構成成分に対し、ポリエチレン微粒子を3重量%分散させた樹脂液をスプレーコートしたのち、紫外線を照射することによって硬化させたものである。他方の反射防止層22も、反射防止層21と同一のものであるが、色補正のための着色層31を形成した面上に形成される。
着色層31は、アクリル−ウレタン系の熱硬化型樹脂液に顔料を分散させた着色液(日本化工塗料株式会社製の商品名:レックス100)を用いてスプレーコート−加熱処理して作成した。
【0015】
以上のように作成された各光学フィルタについて、熱プレス装置による耐熱性接着試験を行った。試験は、各フィルタに同一サイズの透明アクリル板を密着させて、熱プレート温度40、60、80、100℃において、圧力20〜25kg/cm2、保持時間10分の条件で、両面より加熱プレスする方法でそれぞれ行った。
その結果、比較例1のものでは、60℃の時点で少し変化が見られ、80、100℃で流動化して前記透明なアクリル板に接着することになったのに対し、この発明の実施例1のものでは、60℃の時点では何ら変化が見られず、80、100℃で少し変化が見られる程度であった。実施例1におけるものの変化は、高圧力の影響によると考えられる。
そこで、より実用に近い試験として、各フィルタを0.1mmのスペーサをはさんで青板ガラスに両面テープで接着し、その青板ガラスをホットプレートで、60、65、70、80、90、100℃と6段階に加熱するようにして経時的な変化を調べた。その結果、比較例1のものでは、60℃で2時間程度では問題はないが、たとえば70時間という長時間経た時点では接着現象が生じたのに対し、実施例1のものでは、80℃で60時間経過した時点でも何の問題も生じなかった。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による光学フィルタの一実施例を示す断面構造図である。
【図2】比較のための光学フィルタの同様な図である。
【符号の説明】
10 フィルタ基板
20 反射防止層
30 着色層
40 微粒子
D カラーディスプレー(カラープラズマディスプレー)[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to the technology of an optical filter mounted on a display, and in particular, has a function of antireflection and color correction, and is a color display using a popular cathode ray tube (CRT) or a plasma display as a flat display. The present invention relates to a technology that can be used effectively.
[0002]
[Background]
With the widespread use of various visual display devices such as televisions, computers, word processors, etc., it is required to make the display on these displays easier to see and to reduce eye fatigue. In order to meet this demand, there are two general approaches: (1) the concept of anti-reflection that eliminates the influence of reflected light from the surface of the display, and (2) the concept of making the display easier to see by changing the color characteristics of the display. One is known. These two concepts are put into practical use as an antireflection filter or a color correction filter, that is, an optical filter installed on a display.
[0003]
The idea of (1) is a technique for preventing the scattering of external light, room light, and light emitted from the display reflected on the surface of the display, for example, Japanese Utility Model Publication No. 62-18884. Shows a filter having antireflection layers on both sides of a transparent filter substrate. According to such a filter having antireflection layers on both the front and back surfaces, it is possible to prevent not only reflection due to outside light and room light but also unnecessary reflection of light emitted from the screen.
On the other hand, the idea of (2) is particularly applied to a color display, which gives the transmitted light color selectivity and makes the display itself a natural color. This idea of (2) is preferably combined with the idea of (1). For example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-19202 discloses on at least one surface of a plate-like body made of a material having color selectivity. A filter provided with an antireflection layer is shown. Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-260101 discloses that an antireflection layer is provided on both the front and back surfaces of a colored substrate, a colored layer is provided on a transparent filter substrate, and an antireflection layer is formed on the colored layer. It is shown.
[0004]
[Ideal points of the invention and problems of the prior art]
When the inventors developed an optical filter having both an antireflection function and a color selection function, the development policy was premised on achieving both of these functions with a surface coating layer. This is because the surface coating layer covering the surface of the filter substrate can easily control the required characteristics by changing the composition of the material, the thickness of the coating, and the like.
However, in the case where the two layers of the coating layer on the filter substrate are stacked as in the conventional technique described above, inconvenience occurs due to the adhesion and drying of the two layers when used as a color correction filter for display. I understood that. For example, in a color plasma display panel, since the surface temperature of the screen reaches 70 to 80 degrees, cracking may occur in each layer due to a difference in shrinkage rate and expansion rate of each layer. Further, in manufacturing, it is necessary to dry each layer for a long time, and it is necessary to select a resin material in consideration of the adhesion of each layer, and the process is complicated.
[0005]
In addition, when the antireflection layer and the color correction layer are formed in an overlapping manner, the antireflection layer is formed on the top due to its function. Then, for the viewer, the action of the antireflection layer works strongly, the transmitted luminance is weakened, and the color of the display tends to be light.
[0006]
OBJECT OF THE INVENTION
It is an object of the present invention to provide an optical filter technique that has both functions of color correction and antireflection and can obtain clearer display characteristics.
Another object of the present invention is to provide an optical filter particularly suitable for a color plasma display.
[0007]
Specific Configuration and Action of the Invention
The optical filter according to the present invention is basically characterized in that the colored layer covering one surface of the transparent filter substrate contains both the antireflection fine particles and the coloring material for coloring. is there.
As the transparent filter substrate, a glass plate or various transparent resin plates such as acrylic and polycarbonate can be used, and preferable materials are materials excellent in transparency and optical uniformity. Cast-type transparent acrylic plates are particularly suitable.
The colored layer is made of a material in which pigments for color correction and fine particles for preventing reflection are dispersed in a resin. For example, in the case of a color plasma display, since the color of green having a wavelength of 500 to 600 nm is strong, a pigment that selectively absorbs this light, particularly preferably a pigment having an absorption region at 520 nm is selected. At that time, it is desirable that the spectral transmittance is 45 to 90% in each wavelength range of 400 to 500 nm and 600 to 700 nm, and the absorption maximum is in the wavelength range of 500 to 600 nm. The green color can be selectively absorbed and the black display contrast can be improved. Of course, this pigment can be selected according to the display to be used, and has a spectral characteristic corresponding to the required color correction, and selectively absorbs the light from the display, resulting in a cleaner and higher contrast image quality. Can do.
[0008]
However, the present invention is not only used as a filter for performing such an appropriate color correction in a color display, but also in an optical color such as green or blue in order to make the screen easier to see in a monochrome display, for example. It can also be applied as a filter technique.
[0009]
On the other hand, the fine particles to be dispersed in the colored layer are preferably not polyethylene fine particles, particularly spherical ones, but a shape having a large number of intersecting surfaces, for example, a box shape, a boat shape, and a cylinder shape. This is because such fine particles scatter light more finely, exhibit a higher matting effect, and can suppress the content of the fine particles. The size of the fine particles is on the order of microns, and preferably about 2 to 3 μm from the light scattering property. Further, the amount is preferably as small as possible considering the deterioration of image quality, but about 3% by weight is appropriate for practical use to obtain an effective antireflection function.
And as a resin material for a colored layer, each resin such as acrylic-urethane, urethane, epoxy, melamine, polyester can be used as a thermosetting resin, but acrylic-urethane resin is more in terms of flame retardancy. preferable.
In order to make the antireflection more complete, it is preferable to provide another antireflection layer on the surface opposite to the colored layer having the antireflection function. For the antireflection layer on the opposite side, the same thermosetting resin as that for the colored layer can be used, but it has high hardness and is not easily scratched. More preferably, it is constituted by dispersing the above. As this ultraviolet curable resin, resins such as urethane acrylate, epoxy acrylate, polyester acrylate, polyether acrylate, and ethylene glycol acrylate can be used.
In order to apply and form such a color correction layer and antireflection layer, various coating methods such as roll coating, spray coating, gravure coating, curtain coating, and spin coating can be used. Among these, spray coating is preferable from the viewpoint of dispersing fine particles uniformly and non-directionally.
[0010]
When the optical filter according to the present invention is set on the front surface of the display, the colored layer side is disposed so as to face the front surface of the display. Moreover, the optical filter is made as close to the display surface as possible so that more light from the display enters the filter. Thereby, outside light and room light are scattered by the outer antireflection layer, and light from the display is scattered by the antireflection function by the colored layer on the inner side (display side) to prevent reflection of unnecessary light. be able to. This arrangement also has the advantage that the antireflection layer made of an ultraviolet curable resin is positioned on the viewer side, and thus the surface of the optical filter is hardly damaged.
Furthermore, since the colored layer of the present invention is a single layer and has a color correction function and an antireflection function, the amount of transmitted light is larger than that of a two-layer structure.
[0011]
In addition, as a method of manufacturing the optical filter as described above, a transparent filter substrate is coated with an acrylic-urethane-based thermosetting resin solution in which pigments and polyethylene fine particles are dispersed, followed by heat treatment. The method is most preferred. In this case, it is preferable to use an aromatic / ketone / ester mixed solvent as the solvent. This mixed solvent is particularly suitable for volatilization of the solvent because the pigment and the polyethylene fine particles are most easily dispersed and the colored layer is more optically uniform, and at the same time has a lower boiling point than other solvents. Yes.
[0012]
【The invention's effect】
In the present invention, since the coloring layer contains a colorant for color correction and fine particles for antireflection, the layer for color correction and antireflection can be made into one layer, It produces excellent effects in sharpening the image quality, simplifying the manufacturing process, and stabilizing it thermally.
[0013]
【Example】
Next, examples of the optical filter according to the present invention will be described.
(Example 1)
FIG. 1 shows an optical filter according to the present invention, in which 10 is a transparent filter substrate, 20 is an antireflection layer, 30 is a colored layer having both color correction and antireflection functions, 40 is a polyethylene fine particle, and D is a display. is there.
The
The
The polyethylene fine particles used here had a boat shape with a particle size of 2 to 3 μm and a large number of surfaces (product name: Koeimat KK, manufactured by Guangei Chemical Industry Co., Ltd.).
[0014]
(Comparative Example 1)
In FIG. 2, 10 is a transparent filter substrate, 21 and 22 are antireflection layers, 31 is a colored layer for color correction, and 40 is polyethylene fine particles.
The
The
[0015]
About each optical filter produced as mentioned above, the heat-resistant adhesion test by a hot press apparatus was done. In the test, a transparent acrylic plate of the same size was brought into close contact with each filter, and heated and pressed from both sides under the conditions of a hot plate temperature of 40, 60, 80 and 100 ° C., a pressure of 20 to 25 kg / cm 2 and a holding time of 10 minutes. Each was done in a way.
As a result, in Comparative Example 1, a slight change was observed at 60 ° C., and fluidized at 80 ° C. and 100 ° C. and adhered to the transparent acrylic plate. In No. 1, no change was observed at 60 ° C., and a slight change was observed at 80 ° C. and 100 ° C. The change in Example 1 is considered to be due to the effect of high pressure.
Therefore, as a test closer to practical use, each filter was bonded to blue plate glass with a 0.1 mm spacer with double-sided tape, and the blue plate glass was heated with a hot plate at 60, 65, 70, 80, 90, 100 ° C. The change over time was examined by heating in 6 stages. As a result, in the case of Comparative Example 1, there is no problem at 60 ° C. for about 2 hours. However, for example, the adhesion phenomenon occurred after a long time of 70 hours, whereas in the case of Example 1, at 80 ° C. No problems occurred even after 60 hours.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional structure diagram showing one embodiment of an optical filter according to the present invention.
FIG. 2 is a similar view of an optical filter for comparison.
[Explanation of symbols]
10
Claims (8)
A.前記着色層の中に、反射防止のための微粒子と、着色のための着色材とを共に含む
B.前記フィルタ基板の一面の着色層のある側が、前記カラ−プラズマディスプレイの表示面に面するように配置する側である
C.前記着色材は、前記カラ−プラズマディスプレイの光を色補正するためのものである An optical filter having a colored layer on one surface of a transparent filter substrate and disposed on a display surface of a color plasma display, having the following characteristics .
A. The colored layer contains both fine particles for preventing reflection and a coloring material for coloring.
B. The side with the colored layer on one side of the filter substrate is a side to be arranged so as to face the display surface of the color plasma display.
C. The colorant is for color correction of light of the color plasma display.
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