专利名称：光学元件及具有该光学元件的显示装置用滤光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种显示装置，更具体地，涉及用于显示装置的滤光器和所述滤光器的光学元件。
背景技术：
显示装置包括电视、个人电脑(PC)显示器、便携式显示装置等。这些显示装置尺寸日益增大而厚度逐渐减小。
因此，以往的代表性显示装置阴极射线管(CRT)当前已被诸如液晶显示器(LCD)、等离子体显示屏(PDP)装置、场致发射显示器(FED)和有机发光显示器(OLED)等平板显示器(FPD)替代。
PDP装置由于它们在亮度、对比度、余像和视角上的优异显示性能而引起人们关注。
在PDP装置中，当对电极施加直流或交流电压时，充满气体的单元产生紫外(UV)辐射。紫外(UV)辐射反过来激发荧光材料，从而发出可见光。这样，PDP装置能显示图像。
然而，PDP装置因其特性而辐射大量电磁干扰(EMI)和近红外线(NIR)辐射。EMI和NIR对人体有害，并会导致诸如移动电话和远程控制器等精密装置发生故障。此外，由于显示组件发出的橙色光，PDP装置的色纯度比阴极射线管(CRT)的色纯度差。
因此，为了克服上述问题，PDP装置装备有PDP滤波器。PDP滤波器装备在显示组件前方。
为了改善色纯度，PDP滤波器包括含有能够选择性吸收特定波长光的着色剂的色彩补偿层。此外，具有导电膜形式的EMI屏蔽层的滤波器可具有特有色彩，因为导电膜型EMI屏蔽层的复合金属氧化物层具有由其金属氧化物类型和厚度确定的色彩。滤波器的特性色彩决定显示装置的外部质量并对图像色彩有很大影响。
对于常规PDP滤波器，无论是否显示图像(即，无论显示装置是开还是关)，色彩变化都很大，而且显示装置的外部色彩随观众观察显示装置的角度和外部光源的类型和强度变化很大，这使显示装置的外部质量变差。
本发明背景技术中公开的信息仅用于加强对本发明背景的理解而不应看作将该信息形成本领域技术人员公知的现有技术的认可或任何形式的建议。
发明内容
已进行本发明来解决相关领域中的上述问题。本发明的各方面提供一种无论是否显示图像，显示装置的色彩变化都不大的显示装置，其中所述显示装置的外部色彩随观众观察显示装置的角度以及外部光源的类型和强度的变化很小，且所述显示装置的外部质量优异。
在本发明的一个方面，用于显示装置的滤光器的光学元件可包括能够选择性吸收预定波长光的着色剂的显示装置。滤光器优选满足以下表达式 其中ΔE*表示D65标准光源下的反射色与透射色之间的色差。
在本发明的示例性实施方式中，着色剂可为非荧光着色剂。
在本发明的示例性实施方式中，a*和b*可对应于无彩色。
在本发明的另一个方面，用于显示装置的滤光器的光学元件可包括能够选择性吸收预定波长光的着色剂，其中所述着色剂可为非荧光着色剂。
在本发明示例性实施方式中，着色剂可包括色调节着色剂和氖切断着色剂。
在本发明示例性实施方式中，光学元件可包括聚合物树脂。
在本发明示例性实施方式中，光学元件可为色彩补偿层或粘结剂层。
在本发明示例性实施方式中，光学元件可为外部光屏蔽层的含着色剂树脂层、抗反射层的含着色剂树脂层、近红外线(NIR)切断层的含着色剂树脂层和防闪光层的含着色剂树脂层。
在本发明的又一个方面，滤光器可包括上述光学元件。
在上述的本发明示例性实施方式的显示装置中，无论是否显示图像，色彩变化都不大，显示装置的外部色彩随观众观察显示装置的角度以及外部光源的类型和强度的变化很小，而且显示装置的外部质量优异。此外，显示装置能够有利于提供清晰图像。
本发明的方法和装置具有其它特征和优点，它们由并入文中的附图和本发明的以下详细说明来看是显而易见的，或者在并入文中的附图和本发明的以下详细说明中进行了更详细的说明，并入文中的附图和本发明的以下详细说明一起用于解释本发明的一些原理。
图1是示意性表示本发明第一实施方式的分解透视图； 图2是表示本发明第二示例性实施方式的滤波器的横截面示意图； 图3是表示本发明第三示例性实施方式的滤波器的横截面示意图； 图4是表示本发明第四示例性实施方式的滤波器的横截面示意图；和 图5是表示实验例1和2以及对比例1和2的透射光谱和反射光谱的曲线图。
具体实施例方式 现将更详细地介绍本发明的各种实施方式，其实施例在附图中示出并在下文中说明。尽管将结合示例性实施方式说明本发明，应理解的是，本说明书不是意在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明不仅旨在涵盖这些示例性实施方式，还涵盖本发明的精神和范围包括的各种替代方案、修改方案、等价方案及其它实施方式，本发明的精神和范围由所附权利要求书限定。
图1是示意性表示本发明第一实施方式的显示装置的分解透视图。
参照图1，一种根据本发明示例性实施方式的显示装置PDP装置300，主要包括壳体310、盖体320、驱动电路板330、显示组件340和滤波器100。
盖体320位于壳体310前面并覆盖壳体310。驱动电路板330提供在壳体310内侧。显示组件340包括发生气体放电的发光单元，并显示图像。
滤波器100安装在显示组件340前面。将在下文中说明的滤波器100的电磁干扰(EMI)屏蔽层130可通过盖体320接到壳体310上。从而能使滤波器对观众屏蔽掉显示组件340产生的例如EMI等。
本发明示例性实施方式的用于显示装置的滤光器可包括选自诸如透明基板110、抗反射层120、EMI屏蔽层130、外部光屏蔽层140、色彩补偿层170、近红外(IR)切断层180、防闪光膜190等多种功能性光学层中的一种或多种。
图2～4是表示根据本发明第二至第四示例性实施方式的滤波器结构的横截面示意图。
图2所示的滤波器包括从前面开始依次布置的抗反射层120、NIR切断层180、透明基板110、EMI屏蔽层130、外部光屏蔽层140和防闪光膜190。
图3所示的滤波器包括从前面开始依次布置的抗反射层120、透明基板110、EMI屏蔽层130和NIR切断层180。
图4所示滤波器依次包括抗反射层120、透明基板110、EMI屏蔽层130和色彩补偿层170。
然而，提供图2～4仅用于说明目的，且显而易见的是，可进行多种修改。
例如，形成本发明示例性实施方式的滤波器的层类型可根据滤波器要实现的功能而多样选择。需要时，一些层可从图2～4所示的滤波器中除去，或者其它层可加入其中。
此外，本发明示例性实施方式的滤波器对于这些层的堆叠顺序可具有多种变更。例如需要时，可改变图2～4所示的滤波器的各个层的堆叠顺序。
此外，可提供执行两层或更多层功能的混合层。例如，如图2和3所示，尽管NIR切断层180形成为单独层，但可提供通过将NIR吸收材料加入色彩补偿层中而形成的混合层。
本发明示例性实施方式的滤波器包括光学元件，所述光学元件包含能够选择性吸收预定波长光的着色剂，并满足以下表达式 在以上表达式中，ΔE*表示D65标准光源下的反射色与透射色之间的色差。
由于所述光学元件必须包含着色剂，通常相当于上述滤波器的各个层中的色彩补偿层。但是，滤波器的包含其它不同着色剂的层能用作光学元件。此外，包含混合其内的着色剂的树脂层也可用作光学元件。例如，这种树脂层可包括抗反射层衬垫、EMI屏蔽层衬垫、外部光屏蔽层基底或衬垫、NIR切断层基底或衬垫、防闪光层基底或衬垫等。
以下，将分别说明各层。
透明基板110 透明基板110可以是无机化合物模制基板和有机聚合物模制基板。无机化合物模制基板的实例可由热加固玻璃、石英等制成。
有机聚合物模制基板的实例可由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、丙烯酸、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯、环氧丙烯酸酯、溴化丙烯酸酯、聚氯乙烯(PVC)等制成。
透明基板110要求在可见光范围内透明。优选地，透明基板110能够以80％或更高的透射率透过可见光。
色彩补偿层170 色彩补偿层170用于通过减少或调节红(R)、绿(G)和蓝(B)光的量来调节或校正色平衡。色彩补偿层170可包括混合有色彩调节着色剂和氖切断着色剂的聚合物树脂。
为了增加色彩重现范围并改善显示图像的清晰度，色彩补偿层170使用多种着色剂。这些着色剂可包括染料和颜料。
通常，由显示组件内的等离子体产生的红色可见光易于变为橙色光。因此，将吸收橙色光(即氖光)的氖切断着色剂用于降低具有对应波长光的透射率。
氖切断着色剂不限于具体种类，因为它仅要求吸收10～90％的波长为550～610nm的光。氖切断着色剂的可用实例包括菁类、聚甲川类、方酸盐类、酞菁类、萘酞菁类、醌类、氮杂卟啉类、偶氮类、偶氮螯合物类、甘菊环鎓类(azuleniums)、吡喃鎓类(pyryliums)、克酮酸类、靛苯胺螯合物类、靛萘酚螯合物类(indonaphthol chelates)、二硫醇-金属络合物类、吡咯甲川类(pyrromethenes)、甲亚胺类、氧杂蒽类等。
调色着色剂的可用实例包括菁类、蒽醌类、萘醌类、酞菁类、萘菁类、二亚胺类(di-immoniums)、镍(Ni)二硫醇类、偶氮类、苯乙烯基类、酞菁类、甲川类、卟啉类、氮杂卟啉类等。
然而，可用于本发明示例性实施方式的着色剂不限于以上说明实例。着色剂的种类和浓度不限于具体种类或数值，因为它们由着色剂的吸收波长和吸收系数以及由显示器应用要求的透射特性决定。
PDP滤波器基本透明。当不显示图像时(即，当显示装置关闭时)，由滤波器反射的外部光的反射色主要显示给观众。相反，当显示图像时(即，当显示装置打开时)，透射色成为重要因素。当透射色和反射色之间色差大时，无论是否显示图像，色彩变化都大，且根据观众观察显示装置的角度及外部光源的种类和强度，显示装置的外部色变化大。这还对显示装置质量有负面影响。
因此，本发明的实施方式提供了反射色和透射色之间的色差显著降低的色彩补偿层和包括该色彩补偿层的滤波器。由于反射色和透射色之间的色差降低，色彩补偿层和包括该色彩补偿层的滤波器可使色彩随观众观察显示装置的角度及外部光源的种类和强度的变化最小化，从而提供清晰图像。
在反射色和透射色之间的色差中，已发现以下两个条件为主要因素。第一个条件为色彩补偿层的特性色，第二个条件为色彩补偿层的荧光特性。
色彩补偿层通过将一定量的着色剂加入到聚合物树脂中形成。设计一个能够通过测定并估计由着色剂吸收率决定的透射色和反射色的变化得出的模拟通式，然后精确调节对色彩具有强影响的吸收范围，由此可设计能够使透射色和反射色之间的色差最小化的色彩补偿层的光谱。结果表明，随着色彩补偿层的色彩接近于无彩色(-2.0≤a*≤2.0，且-2.0≤b*≤2.0)，透射色和反射色之间的色差很小。
此外，还发现了着色剂的荧光特性增加透射色和反射色之间的色差。当荧光着色剂光吸收来自外部的紫外线时，它们发出具有特定荧光波长(即，380～780nm，特别是500～780nm)的光。然后，各着色剂的反射色与荧光色混合，导致了透射色和反射色间的色差增加。因此，可通过仅使用非荧光着色剂来降低透射色和反射色间的色差。
用于PDP滤波器的色彩补偿层以及包括色彩补偿层的PDP滤波器使其能够精确并清晰地呈现所显示图像的色彩，因为它们几乎不随外界环境的改变而变化，其中在所述色彩补偿层中的透射色和反射色之间的色差由以下关系式表示0≤ΔE*＜5。
本文中，ΔE*由以下等式表示与由以下等式表示的常规色差不同计算本发明的色差不考虑ΔL*。
如果ΔE*满足以上条件，则透射色和反射色之间的色差会降低，由此降低了色彩随显示装置开或关的变化，而与外界条件无关。
以下表1示出了由色彩补偿层得到的色彩变化结果，其中改变了上述两个因素，即消色差和荧光特性。
表1 注)EE实验例，CE对比例 实验例1 采用不具有荧光特性、在593nm具有最大吸收波长的氮杂卟啉类氖切断着色剂以及不具有荧光特性的红色和黑色色调节着色剂。根据所需色彩和透射率计算着色剂的含量比，然后将着色剂加入PMMA树脂中制得色补偿膜溶液。色补偿膜制备如下将假定形成基底的制得的色补偿膜溶液以约8μm的厚度涂布在PET衬垫膜上，然后将涂布的溶液在100℃干燥1分钟。
实验例2 采用不具有荧光特性、在593nm具有最大吸收波长的氮杂卟啉类氖切断着色剂以及不具有荧光特性的红色和黑色色调节着色剂。根据接近无彩色(即，a*和b*的值接近0)的所需色彩计算着色剂的含量比，然后将着色剂加入PMMA树脂中制得色补偿膜溶液。色补偿膜制备如下将制得的色补偿膜溶液以约8μm的厚度涂布在PET膜上，然后将涂布的溶液在100℃干燥1分钟。
对比例1 采用与实验例1具有相同的所需色彩和透射率的着色剂含量比。使用相同的色调节着色剂，并将具有荧光特性、在593nm具有最大吸收波长的菁类着色剂用作氖切断着色剂。色补偿膜溶液通过将着色剂加入PMMA树脂来制备。色补偿膜制备如下将制得的色补偿膜溶液以约8μm的厚度涂布在PET膜上，然后将涂布的溶液在100℃干燥1分钟。
对比例2 将具有荧光特性、在593nm具有最大吸收波长的菁类氖切断着色剂与具有荧光特性的红色、蓝色和黑色色调节着色剂一起使用。根据所需色彩和透射率计算着色剂的含量比，然后将着色剂加入PMMA树脂中制得色补偿膜溶液。色补偿膜制备如下将制得的色补偿膜溶液以约8μm的厚度涂布在PET膜上，然后将涂布的溶液在100℃干燥1分钟。
图5是表示实验例1和2以及对比例1和2的透射光谱和反射光谱的曲线图。
由图可知，如果实现与对比例1相同的色彩和透射率，实验例1的透射色和反射色之间的色差通过使用不具有荧光特性的氖切断着色剂而能够大大降低。
此外，参照实验例2的透射光谱和反射光谱的变化可知，当使用非荧光着色剂且滤波器的色彩接近无彩色时，透射色和反射色之间的变化能进一步降低。
抗反射层120 抗反射层120通过抑制外部光的反射改善可见度。
抗反射层的可用实例可为通过用选自i)氟化透明聚合物树脂、ii)氟化镁、iii)硅类树脂、iv)二氧化硅等中的一种形成薄膜而制备的具有例如1/4波长厚的单层。
或者，抗反射层可通过堆叠折射率不同的两层或更多层薄膜来形成，其中各薄膜可由无机化合物或有机化合物制成，所述无机化合物例如为金属氧化物、氟化物、硅化物、硼化物、碳化物、氮化物、硫化物等，所述有机化合物例如为硅酮树脂、丙烯酸树脂、含氟树脂等。例如，抗反射层可具有多层结构，其中诸如SiO2等低反射性氧化物和诸如Nb2O5等高反射性氧化物彼此重复堆叠。
EMI屏蔽层130 通常，EMI屏蔽层130为导电网状EMI屏蔽层130a或导电膜状EMI屏蔽层130b。
图2和3表示导电网状EMI屏蔽层130a。通常，导电网状EMI屏蔽层130a具有形成在衬垫上的导电网状图案。
导电网状图案的可用实例通常包括但不限于i)金属网、ii)涂有金属的合成树脂网、iii)涂有金属的金属纤维网等。
金属网状图案可由导电性和可制造性优异的金属制成。这些金属的可用实例可包括但不限于Cu、Cr、Ni、Ag、Mo、W、Al等。
当与稍后将描述的导电膜型EMI屏蔽层130b相比时，导电网状EMI屏蔽层130a不具有NIR切断功能。因此，可提供单独的NIR切断层，和/或导电网状EMI屏蔽层130a的衬垫可包含NIR吸收着色剂。
图4示出了导电膜型EMI屏蔽层130b。导电膜型EMI屏蔽层130b可为透明薄膜的多层结构，其中金属薄膜和金属氧化物薄膜相互交替堆叠。金属氧化物薄膜可由例如Au、Ag、Cu、Pt、Pd等制成。金属氧化物薄膜可由例如氧化铟锡(ITO)、氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、Al-掺杂的氧化锌(AZO)等制成。
导电膜型EMI屏蔽层130b具有NIR切断功能。因此，可确保用导电膜型EMI层130b阻挡EMI和NIR而无需使用单独的NIR切断层。在这种情况下，NIR切断层当然仍能够单独形成。
外部光屏蔽层140 外部光屏蔽层140包括由透明树脂制成的基底143和形成基底143一侧的外部光屏蔽图案145。
尽管未示出，外部光屏蔽层140可包括衬垫。这种情况下，基底143形成在衬垫上。衬垫的可用实例可包括但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)等。可将具有特定滤波功能的膜用作衬垫，例如抗反射层120、色彩补偿层170或EMI屏蔽层130。
基底143由允许可见光通过的透明材料制成。基底143的可用材料可包括但不限于PET、丙烯酸、PC、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯、环氧丙烯酸酯、溴化丙烯酸酯、PVC等。
通过轧辊成型、热压、浇铸、注塑等在基底上形成欲填充有吸光材料等的凹陷图案。
外部光屏蔽图案可用混有吸光材料的UV固化树脂形成。吸光材料可为例如能够吸光的黑色有机和/或无机材料。通常，吸光材料为炭黑。此外，外部光屏蔽图案可包含诸如金属的导电材料。当外部光屏蔽图案包含金属粉末时，有助于EMI屏蔽功能。其电阻可根据金属粉末浓度调节。当采用黑色金属或黑色表面处理过的金属时，可有效实现外部光屏蔽功能和EMI屏蔽功能。
当从前面看时，外部光屏蔽图案145通常具有条形形状。但是，外部光屏蔽图案145可具有其它形状，例如波浪图案、网状图案等。
当从侧面看时，外部光屏蔽图案可具有楔形形状，例如梯形形状或三角形形状。然而，本发明不限于此。例如，外部光屏蔽图案可具有楔形形状以外的多种横截面形状，例如矩形、U-型形状等。
外部光屏蔽图案145的底部通常朝向显示组件。然而，本发明不限于此。例如，其底部可面向观众，或者楔形图案可形成在基底143的前侧和后侧。
此外，尽管外部光屏蔽图案145通常相对于基底143为凹陷图案，它也可为凸起图案而由基底143向外凸出。
外部光屏蔽层140通过吸收光防止外界环境光透向显示组件。外部光屏蔽层140的楔形斜面用于整体反射由显示组件向观众发出的显示光。因此，可实现对可见光的高透射率和高对比度。
NIR切断层180 因为PDP装置在宽波长范围辐射强NIR，因而需要使用能吸收NIR的NIR切断层。
NIR切断层180起到阻挡波长范围为850～950nm的NIR的作用，否则NIR会导致诸如移动电话和远程控制器等电子装置发生故障。由于NIR切断层180阻挡了PDP装置辐射的NIR，因而即使移动电话或远程控制器靠近PDP装置使用，它们的功能也不会受到不利影响。
NIR切断层180可包含NIR吸收材料。作为NIR吸收材料，要求能够选择性吸收NIR范围波长光的材料。
本发明示例性实施方式的可用NIR吸收材料可为选自i)Ni络合物和二亚胺的混合着色剂、ii)含Cu离子和Zn离子的化合物着色剂、iii)菁类着色剂、iv)蒽醌类着色剂、v)方酸类化合物、vi)甲亚胺类化合物、vii)偶氮类化合物和viii)亚苄基类化合物中的一种或多种，但不限于此。
粘结剂 尽管未示出，根据本发明示例性实施方式，透明粘结剂或粘合剂可用于将各自的层结合在一起。具体实例可包括但不限于i)丙烯酸粘结剂、ii)硅酮类粘结剂、iii)聚氨酯类粘结剂、iv)聚乙烯基丁缩醛(PMB)粘结剂、v)乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)粘结剂、vi)聚乙烯基醚粘结剂、vii)饱和无定形聚酯粘结剂、viii)三聚氰胺树脂粘结剂等。
然而，一些层可通过直接涂布来形成，而无需使用粘结剂。例如，图2所示的NIR切断层180可直接形成在抗反射层120的背面。此外，图4所示的导电膜型EMI屏蔽层130b通常直接形成在透明基板的背面。
尽管粘结剂通常透明，但如果它含有氖切断着色剂和/或色调节着色剂，它会具有色彩。
此外，尽管为了便于解释已说明了PDP滤光器和PDP装置，但本发明不限于此。本发明的滤光器适用于多种显示装置，包括i)大显示装置，例如PDP装置、有机发光二极管(OLED)装置、液晶显示器(LCD)、场致发射显示器(FED)；ii)小移动显示装置，例如个人数字助理(PDA)、用于小游戏设备的显示装置、用于移动电话的显示装置等；iii)可弯曲的显示装置等。
为了例证和说明的目的，已提供了前述说明的本发明的具体示例性实施方式。它们不是意在穷尽，或意在将本发明限制为公开的具体形式，显然地，在上述教导下可进行多种修改和变更。为了解释本发明的一些原理和它们的实际应用，选择并说明了示例性实施方式，从而使得本领域技术人员能实施并应用本发明的各种示例性实施方式及其多种变更和修改。本发明的范围由所附权利要求书及其等价物限定。
权利要求
1.一种用于显示装置的滤光器的光学元件，包括能够选择性吸收预定波长光的着色剂，并满足以下表达式
其中ΔE*表示D65标准光源下的反射色与透射色之间的色差。
2.如权利要求1所述的光学元件，其中所述着色剂为非荧光着色剂。
3.如权利要求1所述的光学元件，其中a*和b*对应于满足以下表达式的无彩色-2.0≤a*≤2.0和-2.0≤b*≤2.0。
4.如权利要求1所述的光学元件，其中所述着色剂包括色调节着色剂和氖切断着色剂。
5.如权利要求1所述的光学元件，进一步包括聚合物树脂。
6.如权利要求1所述的光学元件，其中所述光学元件为色彩补偿层。
7.如权利要求1所述的光学元件，其中所述光学元件为粘结剂层。
8.如权利要求1所述的光学元件，其中所述光学元件为外部光屏蔽层的含着色剂树脂层、电磁干扰屏蔽层的含着色剂树脂层、抗反射层的含着色剂树脂层、近红外线切断层的含着色剂树脂层、或者防闪光层的含着色剂树脂层。
9.一种用于显示装置的滤光器，包括光学元件，所述光学元件包括能够选择性吸收预定波长光的着色剂，并满足以下表达式
其中ΔE*表示D65标准光源下的反射色与透射色之间的色差。
10.如权利要求9所述的滤光器，其中所述着色剂为非荧光着色剂。
11.如权利要求9所述的滤光器，其中a*和b*对应于满足以下表达式的无彩色-2.0≤a*≤2.0和-2.0≤b*≤2.0。
全文摘要
用于显示装置的滤光器的光学元件包括能够选择性吸收预定波长光的着色剂。所述光学元件满足以下表达式其中△E*表示D65标准光源下的反射色与透射色之间的色差。a*和b*对应于满足以下表达式的无彩色-2.0≤a*≤2.0和-2.0≤b*≤2.0。用于显示装置的滤光器的光学元件包括能够选择性吸收预定波长光的着色剂。着色剂可以是非荧光着色剂。所述着色剂包括色调节着色剂和氖切断着色剂。用于显示装置的滤光器包括此光学元件。
文档编号G02B5/20GK101762841SQ20091026109
公开日2010年6月30日 申请日期2009年12月22日 优先权日2008年12月22日
发明者赵偗任, 廉智允, 申东根 申请人:三星康宁精密琉璃株式会社