CN101078792A - 光学薄膜、滤光器及包含它的显示设备 - Google Patents

光学薄膜、滤光器及包含它的显示设备 Download PDF

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Abstract

一种光学薄膜，包含选择性可见光吸收层，该吸收层含有至少一种具有在约470nm至约510nm范围内的最大吸收波长的染料，该选择性可见光吸收层在染料最大吸收波长时的最大透光率约为60％或更小，以及半宽度约为50nm或更小。

Description

光学薄膜、滤光器及包含它的显示设备
技术领域
本发明的实施方式涉及一种光学薄膜、滤光器和包含它的显示设备。更具体地，本发明的实施方式涉及一种含有吸收波长在约470nm至约510nm范围内的光的选择性可见光吸收层的光学薄膜，滤光器和包含它的显示设备。
背景技术
平板显示器(FPD)，例如液晶显示器，等离子体显示器，电致发光显示器，场致发射显示器和真空荧光显示器，可被做得又大又薄，这也是所期望的。然而，一些FPD，例如等离子体显示器，能够放射出大量的近红外光。例如在等离子体显示器中，当使用放电气体激发荧光物质来产生UV光线时，可能会产生近红外光线。近红外光线会引起使用近红外光线的各种电子设备发生故障，例如电器遥控器、使用近红外通信的设备等。此外，在含氖的放电气体中发生放电的显示器，例如等离子体显示器，可以放射出波长约585nm的橙色氖光。这样的光线会不如愿地降低显示器放射出的绿色和红色的纯度。而且由波长在约470nm至约510nm的范围内的放电气体放射出的黄光使得显示器的蓝色和绿色的纯度变差。颜色纯度的降低会不如愿地降低显示器的图像质量。
发明内容
因此本发明涉及一种光学薄膜，滤光器，和包含它的显示设备，它们基本上克服了由于相关技术的局限性和缺点导致的一个或多个问题。
因此本发明的实施方式的特征是提供一种可以选择性过滤波长在约470nm至约510nm范围内的黄光的光学薄膜，滤光器和包含它的显示设备。
因此本发明实施方式的另一个特征是提供一种通过选择性过滤由显示设备放射出的预定波长的可见光而提高颜色纯度和颜色再现性的光学薄膜。
本发明通过提供一种包含选择性可见光吸收层的光学薄膜可以实现上述和其它特征及优点的至少一个，该吸收层包含至少一种具有在约470nm至约510nm范围内的最大吸收波长的染料，在染料的最大吸收波长时选择性可见光吸收层的最大透光率约为60％或更小，并且半宽度为约50nm或更小。
选择性可见光吸收层在最大吸收波长时的最大透光率为50％或更小。该染料在约485nm至约495nm的范围内具有最大吸收波长。该染料可以是花青染料。该花青染料包括菁化合物，酞菁化合物或萘酞菁化合物中的一种或多种。
选择性可见光吸收层还包括颜色补偿染料，颜色补偿染料可以包括蒽醌染料，迫位酮(perinone)染料，单偶氮染料，双偶氮染料或者是次甲基染料中的一种或多种。至少一种颜色补偿染料可以包含由下化学式1～7之一表示的化合物：
化学式1
Figure A20071010522100071
化学式2
Figure A20071010522100081
化学式3
Figure A20071010522100082
化学式4
Figure A20071010522100083
化学式5
Figure A20071010522100084
化学式6
Figure A20071010522100085
；和
化学式7
Figure A20071010522100091
以100重量份选择性可见光吸收层的固体量计，选择性可见光吸收层可以包含约0.0001至约30重量份的颜色补偿染料。以100重量份选择性可见光吸收层的固体量计，选择性可见光吸收层可以包含约0.0001至约20重量份的染料，还可以包含约10至约90重量份的粘合剂树脂。
粘合剂树脂可以包含三聚氰胺树脂，氨基甲酸乙酯树脂，环氧树脂，聚酯树脂，聚醚树脂，聚酰亚胺树脂，硅树脂或丙烯酸树脂中的一种或多种。
可见光吸收层可以形成在透明基底上。透明基底可以包含以下树脂中的一种或多种：聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚萘二甲酸乙二醇酯，环状聚烯烃，聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯，聚碳酸酯，丙烯酸树脂，三乙酰纤维素，聚醚砜或聚醚酮。选择性可见光吸收层可以通过在透明基底上用包含染料、粘合剂树脂和溶剂的涂覆液来涂覆而形成。
本发明的上述和其它特点及优点中的至少一个也可以通过提供一种包括至少一层的光学薄膜来实现，其中该层包含至少一种具有在约470nm至约510nm范围内的最大吸收波长的染料，并且该层在染料的最大吸收波长时的最大透光率为约60％或更小，以及半宽度为约50nm或更小。
该染料可以是花青染料，花青染料可以包括菁化合物，酞菁化合物或萘酞菁化合物中的一种或多种。
本发明的上述和其它特点及优点中的至少一个也可以通过提供一种显示设备来实现，该显示设备包含具有至少一层的滤光器，其中该层包含至少一种具有在约470nm至约510nm范围内的最大吸收波长的染料，该层在染料的最大吸收波长时的最大透光率约为60％或更小，半宽度约为50nm或更小。该染料可以是花青染料，显示设备还可以包括等离子体显示面板。该显示设备可以使用含氖的放电气体来放射可见光。
附图说明
参照附图，根据本发明的典型实施方式的详述，对于本领域普通技术人员而言，本发明的上述和其它特征和优点会更明显，其中：
图1所示为本发明实施方式的光学薄膜的剖面示意图；
图2所示为本发明实施方式和对比实施例的光学薄膜的透光率图形；和
图3所示为本发明实施方式的显示设备的剖面示意图。
具体实施方式
在此下述文件全部引用作为参考，韩国专利申请No.10-2006-0046129，申请于2006年5月23日，和韩国专利申请No.10-2006-0097124，申请于2006年10月2日，它们的名称都是“光学薄膜、滤光器和包含它的显示设备”。
下面参照附图更详细地说明本发明，并且对本发明的典型实施方式进行说明。然而，本发明可以通过不同的形式被实施，并不局限于此处的实施方式。而且这些实施方式使得该公开更加透彻和完整，对于本领域技术人员而言可以完全理解本发明的范围。
图中，为了清楚说明，层的尺寸和部位被放大。还可以理解的是：当层或组件被提及在另一层或基底“上”时，它可以是直接在另一层或基底上，或者也可以存在中间层。而且还可以理解的是：当层被提及在另一层之“下”时，它可以是直接在下面，也可以存在一个或多个中间层。另外，还可以理解的是：当层在两层“之间”时，它可以是两层之间的唯一层，也可以存在一个或多个中间层。全文中相同的参考标记表示相同组件。
图1所示为本发明实施方式的光学薄膜的剖面示意图。如图1所示，光学薄膜可以包括选择性可见光吸收层20。在一种实施方式中，选择性可见光吸收层20可以形成于透明薄膜10上。选择性可见光吸收层20可以通过在透明基底10上使用涂覆液涂覆来制备，涂覆液包含至少一种具有在约470nm至约510nm范围内的最大吸收波长的染料(下称“选择性可见光吸收染料”)。选择性可见光吸收染料可以溶解或分散于包含例如粘合剂树脂和溶剂的粘合剂溶液中。
选择性可见光吸收染料在约470nm至约510nm范围内具有最大吸收波长。在一种实施方式中，选择性可见光吸收染料在约485nm至约495nm范围内具有最大吸收波长。在一种实施方式中，选择性可见光吸收染料可以是花青染料。花青染料包括例如菁化合物，酞菁化合物，萘酞菁化合物等。更具体的，花青染料的例子包括，例如GPX 102和GPX 201，购自Asahi Denka Co.，Ltd.，和NK-4271和NK-7803，购自Hayashibara Biochemical Labs，Inc.。
在一种实施方式中，选择性可见光吸收层20在最大吸收波长时的最大透光率为约60％或更小。当在最大吸收波长时的最大透光率超过约60％时，降低颜色纯度的黄光不能被充分吸收。在一种实施方式中，选择性可见光吸收层20在最大吸收波长时的最大透光率为50％或更小。选择性可见光吸收层20的最大透光率可以通过以下控制：例如控制选择性可见光吸收层20中选择性可见光吸收染料的数量，控制选择性可见光吸收层20的厚度等。
选择性可见光吸收层20的半宽度为约50nm或更小。此处所用术语“半宽度”指的是光学薄膜透光率图形上对应于最大透光率半值的两个点之间的带宽。选择性可见光吸收层20的半宽度可以由所用染料的量来调节。当染料的量增加时，选择性可见光吸收层20的半宽度可增大。
在一些应用中，如果选择性可见光吸收层20的半宽度超过约50nm，那么选择性可见光吸收层20可以负面地影响可见红(R)、绿(G)和蓝(B)光，例如当这样的光线是由分别激发红、绿和蓝色荧光物质得到的。这能够导致显示鲜明色彩的能力的下降，降低显示器屏幕的分辨率。
还可以看出，小于约10nm的半宽度是不现实或者是昂贵的，因为难以获得这样的层。而且如果这样的滤光器具有相对很少的优点，难度和/或成本也是得不到保证的。
在一种实施方式中，以100重量份选择性可见光吸收层20的固体量计，选择性可见光吸收层20可以包含约0.0001至约20重量份的选择性可见光吸收染料，例如约0.001至约10重量份。
选择性可见光吸收层20中，粘合剂树脂可以包含以下树脂中的一种或多种，例如三聚氰胺树脂，氨基甲酸乙酯树脂，环氧树脂，聚酯树脂，聚醚树脂，聚酰亚胺树脂，硅树脂或者丙烯酸树脂，或者是使用能量如热、UV光线或其它电磁射线等进行固化或干燥的树脂。在一种实施方式中，以100重量份选择性可见光吸收层20的固体量计，选择性可见光吸收层20可以包含约10至约90重量份的粘合剂树脂。
选择性可见光吸收层20除了选择性可见光吸收染料外，还可以包含一种或多种颜色补偿染料用来补偿光学薄膜的颜色。所用的颜色补偿染料随着欲表现的颜色色调而不同，可以包含以下染料中的一种或多种，例如蒽醌染料，迫位酮染料，单偶氮染料，双偶氮染料或次甲基染料。颜色补偿染料可以含有以下化学式1～5所示的蒽醌化合物，以下化学式6表示的迫位酮化合物，以下化学式7表示的次甲基化合物：
化学式1
Figure A20071010522100131
化学式2
Figure A20071010522100132
化学式3
Figure A20071010522100133
化学式4
Figure A20071010522100134
化学式5
Figure A20071010522100141
化学式6
Figure A20071010522100142
化学式7
Figure A20071010522100143
蒽醌染料可以是例如氨基蒽醌染料，如Green-5B，Blue-RR，Redvio-RV，Violet-R，或Green-G，购自M.Dohmen GmbH。迫位酮染料可以是例如Red A2G，也购自M.Dohmen GmbH。双偶氮染料可以是例如Black KB或Black K，也购自M.Dohmen GmbH，或者Yellow 93(C21H18N4O2)，购自Jiangsu Yabang Dyestuffs Co.，Ltd。
在选择性可见光吸收层20包含颜色补偿染料的情形中，以100重量份选择性可见光吸收层20的固体量计，颜色补偿染料的用量为约0.0001至约30重量份，例如约0.001至约15重量份。在一种实施方式中，选择性可见光吸收层20的厚度在约1μm至约2μm的范围内。
在本发明该实施方式的光学薄膜中，透明基底10可以用于支撑选择性可见光吸收层20，只要其能透过可见光，对其没有特别限定。透明基底10可以是以下树脂形成的薄膜，例如聚酯，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，聚烯烃，如环状聚烯烃、聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯，乙烯基树脂，如聚氯乙烯或聚偏二氯乙烯，聚碳酸酯，丙烯酸树脂，三乙酰纤维素(TAC)，聚醚砜，或聚醚酮树脂。
根据本发明该实施方式的光学薄膜可以用常规成膜法来制备。例如选择性可见光吸收层20可以通过以下来制备：将选择性可见光吸收染料、粘合剂树脂和/或其它添加剂与溶剂混合，将各组分溶解或分散，而制备用于选择性可见光吸收层20的涂覆液。然后将该溶液涂覆于透明基底10上并固化/干燥。
溶剂可以包括一种或者多种以下化合物，例如酮化合物，如甲基乙基酮(MEK)、甲基异丁基酮(MIBK)、丙酮、环己酮或环戊酮，醚化合物，如二氧戊环、二氧六环或二甲氧基乙烷；和/或芳族化合物，如甲苯和二甲苯。
可以加入抗氧化添加剂和/或UV光吸收添加剂来提高选择性可见光吸收层20的耐久性。抗氧化添加剂的具体例子包括：苯酚、胺、受阻苯酚、受阻胺、硫、磷酸、亚磷酸和/或金属配位化合物。UV光吸收添加剂的具体例子包括二苯酮和苯并三唑。
在一种实施方式中，选择性可见光吸收染料和粘合剂树脂可被熔化，并与添加剂混合由此来制备涂覆液，然后该涂覆液通过挤出被涂覆在透明基底10上。
涂覆选择性可见光吸收层的涂覆液的方法包括例如旋涂、辊涂、Meyer刮条涂布，刮刀涂布，凹版涂布，逆向凹版涂布，逆向吻涂(kiss reverse coating)，挤压式涂布或comma涂布。涂覆涂覆液之后，在约60℃至约120℃的干燥箱内进行干燥约0.5分钟至约10分钟，以蒸发溶剂。
如图3所示，显示设备300的滤光器30可以包含本发明实施方式的光学薄膜。本发明该实施方式的滤光器30可以包含上述具有选择性可见光吸收层20的薄膜，还可以包含例如近红外线吸收层、电磁波阻挡层、颜色补偿层、氖光阻挡层、防污层、防反射层或粘合层中的一层或多层。在一种实施方式中，可以制备实施各层功能的复合层。例如在滤光器中可以包含能阻隔近红外光和氖光的单层。
显示设备中可以包含根据本发明实施方式的光学薄膜或滤光器。显示设备的具体例子包括如等离子体显示设备和液晶显示设备。
在本发明实施方式的等离子体显示设备中，上述光学薄膜或滤光器可以配置在等离子体显示设备的前表面上。光学薄膜或滤光器可以选择性吸收约470nm至约510nm的可见光，这些光是使用氖、氙或其它放电气体的放电发光产生的。这可以提高由等离子体显示设备发出的光线的颜色纯度，特别是蓝色和绿色的纯度。而且还可以提高色彩再现性，这可以改进显示设备的图像质量。参照图3，所示为等离子体显示设备的两种典型类型，第一种类型具有滤光器部件，其包含在选择性可见光吸收层之下的玻璃层，第二类型具有省略玻璃层的滤光器部件。
下面的实施例将说明本发明实施方式的特定实施。可以看出，这些实施例仅仅是用于举例说明，并不限定本发明。
实施例1
在实施例1中，将0.03g的花青染料(GPX 201，购自Asahi Denka)与31.97g的甲基乙基酮混合，然后搅拌该混合物，直到染料完全溶解，此后向其中加入68g的丙烯酸粘合剂Halshybrid IR-G 205，购自Nippon Shokubai Co.，Ltd.。搅拌该混合物，制备选择性可见光吸收层的涂覆液。通过旋涂法将由此制备的涂覆液涂覆于透明基底上(PET薄膜A4100，购自Toyobo Co.，Ltd.)，然后在80℃干燥1分钟，从而制得光学薄膜。选择性可见光吸收层的厚度为8μm。
实施例2
以与实施例1相同的方法制备光学薄膜，除了将0.05g的花青染料(GPX 201，购自Asahi Denka Co.，Ltd.)和0.16g的蒽醌染料(BlueRR，购自M.Dohmen GmbH)与31.79g的甲基乙基酮一起使用。选择性可见光吸收层的厚度为8μm。
对比例1
以与实施例1相同的方式制备光学薄膜，除了不使用花青染料，并将0.04g的蒽醌染料(Blue RR，购自M.Dohmen GmbH)、0.02g的双偶氮染料(Black KB)和0.03g的迫位酮染料(Yellow 93，购自Jiangsu Yabang Dyestuff Co.，Ltd.)与31.91g的甲基乙基酮溶剂一起使用。选择性可见光吸收层的厚度为8μm。
对比例2
以与实施例1相同的方式制备光学薄膜，除了不使用花青染料，并将0.4g的迫位酮染料(Red A2G，购自M.Dohmen GmbH)与31.6g的甲基乙基酮溶剂一起使用。选择性可见光吸收层的厚度为8μm。
测量透光率
使用分光光度计(Lambda 950，购自PerkinElmer，Inc.)，根据波长测量实施例1和2及对比例1和2制备的光学薄膜的透光率。结果示于图2中。下表1所示为在特定范围约470nm至约510nm内的最大吸收波长，最大吸收波长时的透光率，和半宽度(FWHM)。
                              表1
  最大吸收波长(nm)   最大吸收波长时的透光率   FWHM(nm)
  实施例1   494   47   38
  实施例2   494   28   46
  对比例1   494   76   19
  对比例2   496   53   119
从表1可以看出，本发明的光学薄膜(实施例1和2)具有在约470nm至约510nm范围内的最大吸收波长，在该最大吸收波长时的透光率约为60％或更小，并且FWHM为50nm或更小。
图2是表示上述结果的图形。在本发明的光学薄膜(实施例1和2)的情形中，可以看到约470至约510nm的光线被选择性吸收。
如上所述，本发明的实施方式提供了一种光学薄膜、滤光器和包含它的显示设备。根据本发明实施方式的光学薄膜可以选择性地切断波长约470nm至约510nm的黄光，例如等离子体显示设备的荧光物质产生的光线。因而，包含本发明光学薄膜的显示设备可以显示出良好的蓝色和绿色平衡性，以及优异的色彩再现性。
在此公开了本发明的典型实施方式，虽然使用了特定的条件，但是它们只是用于一般的描述性的含义，并没有限定的意图。因此对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的宗旨和范围下，可以有符合下面的权利要求的各种变型和细节。

Claims (20)

1.一种光学薄膜，包含选择性可见光吸收层，该吸收层含有至少一种具有在约470nm至约510nm范围内的最大吸收波长的染料，该选择性可见光吸收层在染料最大吸收波长时的最大透光率约为60％或更小，以及半宽度约为50nm或更小。
2.根据权利要求1的光学薄膜，其中该选择性可见光吸收层在最大吸收波长时的最大透光率为50％或更小。
3.根据权利要求1的光学薄膜，其中该染料具有在约485nm至约495nm内的最大吸收波长。
4.根据权利要求1的光学薄膜，其中该染料是花青染料。
5.根据权利要求4的光学薄膜，其中该花青染料包含菁化合物，酞菁化合物或萘酞菁化合物中的一种或多种。
6.根据权利要求5的光学薄膜，其中：
该选择性可见光吸收层还包含颜色补偿染料，并且
该颜色补偿染料包含蒽醌染料，迫位酮染料，单偶氮染料，双偶氮染料或次甲基染料中的一种或多种。
7.根据权利要求6的光学薄膜，其中该至少一种颜色补偿染料包含以下化学式1～7之一所示的化合物：
化学式1
Figure A2007101052210002C1
化学式2
Figure A2007101052210003C1
化学式3
Figure A2007101052210003C2
化学式4
Figure A2007101052210003C3
化学式5
Figure A2007101052210003C4
化学式6
Figure A2007101052210003C5
化学式7
8.根据权利要求6的光学薄膜，其中以100重量份该选择性可见光吸收层的固体量计，该选择性可见光吸收层包含约0.0001至约30重量份的颜色补偿染料。
9.根据权利要求4的光学薄膜，其中以100重量份该选择性可见光吸收层的固体量计，该选择性可见光吸收层包含约0.0001至约20重量份的染料，还包含约10至约90重量份的粘合剂树脂。
10.根据权利要求9的光学薄膜，其中该粘合剂树脂包含三聚氰胺树脂、氨基甲酸乙酯树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚醚树脂、聚酰亚胺树脂、硅树脂或丙烯酸树脂中的一种或多种。
11.根据权利要求1的光学薄膜，其中该可见光吸收层形成在透明基底上。
12.根据权利要求11的光学薄膜，其中该透明基底包括以下树脂中的一种或多种：聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚萘二甲酸乙二醇酯，环状聚烯烃，聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯，聚碳酸酯，丙烯酸树脂，三乙酰纤维素，聚醚砜或聚醚酮。
13.根据权利要求11的光学薄膜，其中该选择性可见光吸收层是通过在透明基底上涂覆包含染料、粘合剂树脂和溶剂的涂覆液而形成的。
14.一种滤光器，包含至少一层，其中：
该层包含至少一种具有在约470nm至约510nm范围内的最大吸收波长的染料，和
该层在染料最大吸收波长时的最大透光率约为60％或更小，以及半宽度约为50nm或更小。
15.根据权利要求14的滤光器，其中该染料是花青染料。
16.根据权利要求15的滤光器，其中该花青染料包含菁化合物，酞菁化合物或萘酞菁化合物中的一种或多种。
17.一种显示设备，包含具有至少一层的滤光器，其中：
该层包含至少一种具有在约470nm至约510nm范围内的最大吸收波长的染料，和
该层在染料最大吸收波长时的最大透光率约为60％或更小，以及半宽度约为50nm或更小。
18.根据权利要求17的显示设备，其中该染料是花青染料。
19.根据权利要求18的显示设备，还包含等离子体显示面板。
20.根据权利要求19的显示设备，其中该显示设备使用包含氖的放电气体来放射可见光。
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