KR20010075498A - 통합된 적외선 차단을 가지는 액정 컬러 필터 - Google Patents
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Abstract
액정 컬러 필터는, 영상 시스템에 사용되는 경우, 적외선이 필터의 성능에 불리한 영향을 미치는 것을 방지하기 위해 필터 내에 통합된 적외선 차단 염료를 포함할수 있다. 염료는 필터의 액정 요소에 결합되거나, 또는 그것들의 성분 상에 코팅될수 있다. 적합한 염료는 가시 범위의 광은 투과시키고, 대략 800nm 내지 1200nm 파장의 적외선 범위의 광은 실질적으로 흡수한다.
Description
실리콘 기술에 기초한 영상 센서는 전형적으로 광학적 체인에 적외선 차단 요소를 사용한다. 이 적외선 차단 요소의 목적은 적외선이 영상 어레이로 들어가는 것을 방지하는 것이다.
실리콘-기제 장치는 전형적으로 약 1200nm까지의 파장을 가지는 광에 민감하다. 적외선이 어레이로 들어가게 된다면, 어레이는 적외선에 반응하여 출력 영상 신호를 발생시킨다. 영상 시스템의 한가지 목적이 가시광의 화상을 만드는 것이므로, 적외선은 펄스 반응을 만들고 영상 시스템에 의해 만들어진 영상을 일그러뜨린다. 단색(흑백) 영상 시스템에서, 그 결과는 명백하게 일그러진 표현일수 있다. 예를 들어, 잎 및 인간의 피부 색조가 이상한 광으로 나타날수 있다. 컬러 영상 시스템에서, 적외선의 삽입은 착색을 일그러뜨리고, 부정확한 컬러를 가지는 영상을 만든다.
액정 컬러 필터는 한쌍의 연속적으로 배열된 필터로 이루어진 스위칭 셔터를만드는데 사용될수 있다. 전기적으로 제어가능한 액정 요소를 포함하기 때문에, 이들 필터는 전기적으로 스위칭가능하다. 액정 요소의 편광을 전기적으로 제어함에 의해, 필터를 통해 투과되는 광이 제어될수 있다.
이런 식으로, 주어진 파장 대역이 주어진 필터를 통해 투과될수 있다. 현실적으로, 액정 컬러 필터는 특정 컬러로 조정될수 있다. 액정 컬러 필터는 한쌍의 컬러로 조정될수 있고, 컬러의 결합을 통해 제3의 컬러를 만들수 있다. 따라서, 액정 컬러 필터는 적색, 녹색, 청색의 원색 대역 또는 청록색, 자홍색, 황색과 같은 보색 대역을 제어가능하게 만들수 있는 스위칭 셔터를 형성할수 있다.
스위칭 셔터는 상업적으로 입수가능하다. 한가지 상업적인 스위칭 셔터는 ColorLink, Inc.(Boulder, Colorado 80301)에 의해 제조된 KALA 스위칭 셔터이다. 스위칭 셔터의 필터 중 하나로서 사용될수 있는 가변 컬러 필터가 Miller에게 부여된 미국 특허 5,689,317에 기재되어 있다.
스위칭 셔터는 컬러 영상 시스템에 사용되어 전기적으로 스위칭되는 컬러 평면을 제공할수 있다. 이런 식으로, 각 영상 센서는 한 단계에서 특정 컬러 평면에 선택적으로 노출된 후, 이어지는 단계에서 연속한 컬러 평면에 노출될수 있다. 개개의 센서가 각 컬러 평면에 필수적이지는 않지만, 대신에 한 세트의 센서가 연속되는 시간 간격으로 각 컬러 평면을 감지하기 위해 사용될수 있다.
따라서, 스위칭 셔터 및 액정 컬러 필터가 중요한 이점을 제공하지만, 디지털 영상 시스템과 관련되어 이들 셔터 및/또는 필터를 더욱 유리하게 만들수 있는 개선된 시스템에 대한 계속적인 요구가 있다.
(개요)
한 구체예에 따라서, 액정 컬러 필터는 가시 스펙트럼의 광을 통과시키는 액정 필터 요소를 포함한다. 적외선 필터는 적외선광을 흡수하고, 가시 스펙트럼의 광을 통과시킨다. 적외선 필터는 액정 필터 요소에 결합된다.
본 발명은 일반적으로, 예를 들어 디지털 카메라, 스캐너 등과 관련되어 사용될수 있는 영상 시스템에 관한 것이다.
도 1은 스위칭 셔터 시스템의 액정 필터를 사용한 영상 시스템의 도식적 묘사이다.
도 2는 도 1에 나타낸 스위칭 셔터에 대한 파장 대 투과 퍼센트의 이상 그래프이다.
도 3은 도 1에 나타낸 구체예과 관련하여 사용될수 있는 한쌍의 염료에 대한 파장(nm) 대 흡광도(cm2/mg)의 그래프이다.
도 4는 도 1에 나타낸 스위칭 셔터에 통합된 적외선 차단 염료를 사용한 파장(nm) 대 투과도의 이상 그래프이다.
도 1과 관련하여, 예를 들어, 디지털 카메라, 스캐너, 또는 유사 장치와 관련되어 사용될수 있는 영상 시스템(10)은 적색, 녹색, 청색 컬러 평면과 같은 복수의 컬러 평면 각각을 연속적으로 통과시키는 스위칭 셔터(12)를 포함한다. 스위칭 셔터(12)는 여러 가지의 다른 컬러를 만들도록 조정가능하고, 적색, 녹색, 청색(RGB), 및 청록색, 자홍색, 황색(CMY) 시스템을 포함하는 공지의 컬러 시스템에 사용될수 있다.
일반적으로, 적합한 전기 신호가 스위칭 셔터(12)에 인가되는 경우, 그것은 특정 컬러 평면을 통과시키도록 조정된다. 따라서, 셔터(12)는 3개의 종래 컬러 평면을 각각 통과시키도록 연속적으로 조정된 후, 영상 센서(20)에 의해 탐지될수 있다. 영상 센서(20)는 활성 픽셀 센서(APS), 수동 픽셀 센서(PPS) 시스템 또는 다른 공지의 기술을 사용하는 보수성금속산화막반도체(CMOS) 영상 센서일수 있다. 또는, 전하결합장치(CCD) 센서가 사용될수 있다.
스위칭 셔터(12)는 다른 컬러 대역의 전기적으로 변경가능한 투과 스펙트럼을 제공한다. 한가지 모범적인 스위칭 컬러 셔터는 ColorLink, Inc.(Boulder, Colorado 80301)로부터 입수가능한 KALA 필터이다. 셔터(12)는 동기식으로 스위칭되어 원하는 각 대역의 컬러 정보를 연속적으로 제공한다. KALA 필터는 가원색(RGB)과 상보하는 감원색(CMY) 사이를 스위칭한다. 들어간 백색광은 직각 편광된 보색으로 전환된다.
컬러 셔터는 적색, 녹색 및 청색(RGB)의 원색 평면과 같은 복수의 가색 평면 각각에 집중된 투과 스펙트럼 사이에서 전기적으로 스위칭가능하다. 컬러 셔터는 연속적으로 스위칭되어 3개 컬러의 영화상을 만들도록 결합된 3개의 컬러 평면을 제공한다.
영상 시스템에 있어서, 컬러 셔터의 사용은 유리하게는 각 픽셀 영상 센서가 3개의 컬러 대역 각각에 연속적으로 반응하도록 할수 있다. 다르게는, 분리된 픽셀 영상 센서는 각각의 필수 컬러 대역을 위한 어레이에 산재되어야 한다. 다음에, 남아있는 2개의 컬러 평면을 위해, 각 픽셀 자리에 대한 분실 정보가 내삽 기술을 사용하여 추론된다. 컬러 셔터에 있어서, 모든 픽셀은 3개의 컬러 대역 각각을 탐지할수 있으며, 이것은 내삽 없이 컬러 선명도를 증가시킬 것이다.
종래의 렌즈 시스템(18)이 영상 센서(20)와 스위칭 셔터(12) 사이에 제공된다. 영상 센서(20)는 공지의 방법으로 종래의 영상 프로세서(22)와 소통한다.
유리하게는, 스위칭 셔터(12)는 한쌍의 액정 컬러 필터(14 및 16)로 이루어진다. 예를 들어, 필터(16)가 적색/청록색 단계를 제공하는 동안, 필터(14)는 청색/황색 단계를 제공할수 있다. 다음에, 컬러 셔터(12)는 흑색 상태 뿐만 아니라 3개의 가원색 대역을 선택적으로 제공할수 있다.
각 필터(14 또는 16)는 3개의 요소로 이루어질수 있다. 요소(24)는 중성 선형 편광자일수 있다. 중성 선형 편광자는 Polaroid Corporation(Cambridge , Massachusetts)을 포함하는 여러 회사로부터 상업적으로 입수가능하다. 편광자 (24) 뒤에 액정(26)이 있을수 있다. 액정(26) 뒤에 컬러 선택성 편광자(36)가 있을수 있다. 컬러 선택성 편광자(36)는 염색된 배향 폴리비닐 알콜(PVA) 물질로 만들어질수 있다. 이들 장치는 당업계의 공지이다.
액정(26)은 예를 들어 보로실리케이트 유리로 만들어질수 있는 한쌍의 유리 기판(28 및 30)을 포함할수 있다. 다음에, 액정 물질(32)은 스페이서(34)에 의해 한정되어 기판(28 및 30) 층 사이에 함유될수 있다.
적합한 적외선 차단 염료가 필터(14 및 16)중 하나 또는 필터 모두에 결합된다. 예를 들어, 염료는 층(24 또는 36) 또는 기판(28 및 30) 상에 코팅될수 있다.또한, 염료는 액정(32) 내에 포함될수 있다. 염료는 가시 스펙트럼의 광은 투과시키고, 적외선 스펙트럼의 광은 흡수하도록 선택된다. 이런 방식에 있어서, 염료는 셔터(12)를 통한 가시 스펙트럼 광의 투과의 현저한 감소 없이 효과적으로 적외선을 차단한다. 또는, IR을 차단하는 광학 간섭 코팅이 한 표면 또는 층(24, 28, 30 또는 36) 중 하나 이상에 코팅될수 있다.
도 2와 관련하여, 대략 400-700nm의 파장을 가지는 가시 스펙트럼의 광이 조정된 특정 파장 컬러 대역에 따라 셔터(12)를 통해 투과된다. 이상적인 구체예에서 청색, 녹색 및 적색 성분의 투과도가 예시된다. 도 2에서 점선으로 경계가 표시된 가시 스펙트럼의 뒤에서, 적외선 스펙트럼은 약 700nm로부터 위를 향하여 확장한다. 영상 시스템(10)은 적어도 1200nm까지의 적외선을 감지할수 있다.
따라서, 본 발명의 구체예에 따라, 가시 성분이 통과하는 동안, 적외선 성분은 염료에 의해 흡수될수 있다. 이것은 이전에 설명된 역효과를 가질수 있는 적외선 성분의 의도하지 않은 가탐지를 피한다.
적외선 차단 염료의 한 모범적인 결합은 도 3에 나타낸 흡광도 특성을 가질수 있다. 즉, 예시된 염료는 약 800nm 내지 약 1200nm의 대역에서 50cm2/mg 보다 큰 흡광도를 가진다. 이 범위는 실질적으로 영상 시스템(10)이 감지할수 있는 적외선 투과 영역에 해당한다. 게다가, 염료는 500nm와 대략 700nm 사이에서 50cm2/mg 미만의 흡광도를 가질수 있다. 한 범위에서 가시광 성분이 통과하는 동안 다른 범위에서 적외선 성분을 흡수함에 의해, 효과적인 적외선 차단 시스템이 스위칭 셔터(12)의 컬러 투과도를 저하시키지 않고 실행될수 있다.
염료 "A"가 개선된 적외선 차단 염료를 만들기 위해 염료 "B"와 동일한 부로 혼합될수 있다. 다음에, 이 염료가 이전에 기재된 바와 같이 성분들 상에 코팅되거나, 또는 액정(32) 내에 포함될수 있다. 유리하게는, 결합된 염료는 셔터(12)의 작동에 불리한 영향을 미치지 않기 위해 이온적으로 불활성이다.
도 3에 예시된 염료는 Nippon Kankoh-Shikiso Kenkyusho Company. Ltd.(Japan)로부터 상업적으로 입수가능하며, 다음 구조를 가지는 비스(디티오벤질)니켈 착물인 NK#113: 및
다음 구조를 가지는 비스((4-디메틸아미노)디티오벤질)니켈 착물인 NK#114이다:
염료 A(NK#113)의 흡수 피크는 도 2에 예시된 바, 실질적으로 셔터(12)의 적외선 투과 피크인 약 840nm이다. 염료 B는 약 1250nm까지 이 결합의 적외선 흡수능력을 확장한다.
도 4와 관련하여, 본 발명의 구체예를 위한 적외선 차단 염료의 이상적인 투과 특성이 예시된다. 이상적으로, 염료는 약 700nm까지 100% 투과도를 가지고, 실질적으로 그후에는 투과도가 없다. 도 3에 나타낸 예시된 염료가 이 모델과 근접하다.
다른 적합한 적외선 차단 염료는 안트라퀴논 또는 디히드로디케토 안트라센 염료를 포함한다. 이들 염료는 액정 요소에 포함될수 있다. 안트라퀴논 염료는 비-이온성이며, 다음을 포함한다.
이것들은 각각 705, 750 및 780의 흡수 피크를 가진다.
게다가, 적외선 흡수 염료는 액정 리간드에 공유 결합될수 있다. 액정과의 다른 반응성 결합이 또한 사용될수 있다. 또는, 간단한 혼합물 및 현탁액이 또한적합할수 있다.
따라서, 실질적인 양의 가시광을 염료에 의한 영향 없이 통과시키는 동안, 액정 컬러 필터에 통합된 적외선 차단 염료는 적외선의 실질적인 차단을 달성한다. 이런 방식에 있어서, 외부의 적외선 차단 요소는 불필요하다.
한 구체예에서, 층(24 또는 36) 또는 기판(28 또는 30)은 화학적으로-도핑된 또는 이온에 의해 착색된 유리일수 있다. 층(24, 26, 28 또는 30)은, 예를 들어 산화구리(CuO)와 같은 적외선 차단 능력을 가지는 이온성 착색제로 도핑될수 있다.
IR 선택성 이온에 의해 착색된 유리를 만들기 위한 공정은 공지되어 있다. 이들 유리는 일반적으로 종래의 용융 공정의 방식으로 형성된다. 한 공지의 공정에서, 이온성 착색을 만드는 화학 도펀트, 즉 예를 들어 산화구리(CuO)와 같은 착색제가, 용융 공정에서, 오산화인(P2O5)과 같은 착색제를 지지하기 위한 매트릭스를 형성하는 성분, 및 실리케이트, 보로실리케이트, 또는 소다 석회 유리 및 다른 성분과 조합되어 이온에 의해 착색된 유리를 형성한다. 한 구체예에서, 적합한 이온에 의해 착색된 유리는 Hoya Optics(Fremont, California)에 의해 유통되는 CM-500TM유리로서, 다음의 중량 퍼센트로 만들어진다: 51% 이상의 P2O5, 11-20% 산화알루미늄, 1-10% 산화리튬, 및 1-10% 산화구리. 다른 구체예에서, 적합한 이온에 의해 착색된 유리는 Schott Glass Technologies(Duryea, Pennsylvania)에 의해 유통되는 BG39TM으로서, 이것은 산화붕소, 산화바륨, 산화나트륨, 산화칼륨, 산화칼슘,산화알루미늄, 삼산화아르센, 산화리튬, 산화인, 산화세륨, 및 산화구리로 만들어진다.
이온에 의해 착색된 유리는 잠재적으로 보로실리케이트 또는 소다 석회 유리보다 습기 및 다른 성분들과 더 상호작용하기 쉽고, 공격당하기 쉽다. 이런 상호작용 및 공격은 가수분해를 통해 표면 폴리싱을 저하시킬수 있고, 잠재적으로는 유리와 유리를 층(24, 36, 28 또는 30)에 유리를 밀봉하기 위해 사용된 유기 물질 사이의 접착을 분열시킬수 있다. 이온에 의해 착색된 유리의 표면을 안정시키기 위한 한 접근법은 종래의 스퍼터링 또는 증발에 의해 이산화규소(SiO2) 또는 산화티탄(TiO2)과 같은 다른 투명 내화성 금속 산화물로 요소를 오버코팅하는 것이다. 예를 들어, 20-50Å 정도의 코팅이 밀봉을 보호하고, 습기의 표면 침투 및 요소의 화학적 도펀트(예를 들어, CuO)와의 상호작용을 방지하기에 충분하다.
이온에 의해 착색된 유리를, 환경에서 부딪히는 해로운 효과, 특히 습기로부터 보호하는 두번째 접근법은 화학 안정제로 요소를 코팅하는 것이다. 유용한 화학 안정제는 기판 필름에 대한 포토레시스트의 접착력을 개선하기 위한 방법으로서 직접 회로 와이퍼 제조 산업에 사용되는 접착 프로모터의 형태로 입수가능하다. 접착 프로모터의 예는 헥사메틸디실리잔(HMDS), 트리메틸실릴아세트아미드, 디에틸아미노니트리메틸실란, 글리시드옥시프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 및 N-(2-아미노에틸)-3-아미노-프로필트리메톡시실란을 포함한다.
예를 들어, 접착 프로모터 HMDS는 와이퍼 표면 상에서의 화학적 반응에 의해 접착력을 개선한다고 믿어지며, 본질적으로 순수한 SiO2의 얇은 단일층을 형성한다.
이런 필름은 기판에 효과적으로 결합하며, 양호한 레시스트 접착에 적합한 표면을 제공한다. 반응은 다음과 같이 표시될수 있다:
2[Sis-OH]+(CH 3 ) 3 Si-N(H)-Si(CH 3 ) 3 →2[Si s -O-SI(CH 3 ) 3 ]+NH 3
여기에서, "Sis"는 기판 표면에 존재하는 실리콘 원자를 표시한다.
한 구체예에 따라서, 이온성 착색제 CuO로 도핑된 유리와 같은, 인 성분을 가지는 이온에 의해 착색된 유리는 HMDS와 같은 접착 프로모터와 반응하여, 유리 표면 상에 SiO2-유사 물질의 얇은 층(예를 들어, 20-50Å)을 형성함에 의해 습기와 같은 환경 효과에 노출되는 것으로부터 유리를 표면 처리한다. 더욱 구체적으로, 접착 프로모터 물질은 실록산 결합을 형성하기 위해, 외향된 유기 부분을 가지는 SiO2표면과 반응한다.
이온에 의해 착색된 요소를 표면 처리하기 위한, 스퍼터링 또는 증발을 통한 접착 프로모터 접근법에서의 한가지 이점은, 그것이 간단하고 저렴한 장치에서 실행될수 있다는 점이다. 예는 비제한적으로, 증기 공급원으로서 소량(대략 30-50ml)의 HMDS를 가지는 대기압의 유리 챔버를 포함하며, 하위-대기압의 결합된 진공 프라임 오븐에서 도입된 HMDS를 사용하여 (습기를 없애기 위해) 구워지는 표면 처리를 제공한다. 진공 프라임 오븐에서의 처리의 예는 건조 질소 중에서 기판을 굽고(100℃, 760-10Torr, 15분), 진공 중에서 HMDS 증기에 기판을 노출(100℃, 10-760Torr, 15분)시킨 후, 건조 질소로 시스템을 펌핑/퍼징(100℃, 760-10Torr, 15분)하는 것을 포함한다. 처리는 유리 표면 전체에 20-50Å 두께의 화학 안정제 층을 만든다.
접착 프로모터 접근법에서의 두번째 이점은, 그것이 고 청결 공정과 양립가능하다는 점이다. 예를 들어, HMDS를 사용한 표면 처리는 실질적으로 추가의 결함을 만들지 않는다. SiO2또는 다른 투명 내화성 산화 금속을 사용한 스퍼터링 및 증발은 특별히 설계되고, 저-결함 표면을 확실하게 하도록 주의깊게 작동 및 유지되는 장치를 필요로한다.
집적 회로 프로세싱에서 접착 프로모터 처리에 대한 논의에 있어서, 참고 자료는 Mittal, K. L., "Factors Affecting Adhesion of Lithographic Materials," Solid State Technology, May 1979, at 88-96, Helbert, J. M. & Saha, N., "Application of Silanes for Promoting Resistant Patterning Layer Adhesion in Semiconductor Manufacturing," J. Adhesion Sci. Tech., Vol. 5, No. 10, at 905-25 (1991), 및 Bourtram, M. E., Howard, A. J., Baca, A. G., Shul, R. J., & Rieger, D. J., "A New Method for Promoting Photoresist Adhesion on Tungsten Films for Self-Aligned Refractory Grates on GaAs," J. Electrochem. Soc., Vol. 140, No. 10, at 2998-3000 (October 1993)이다.
또 다른 구체예에서, 층(24 또는 36 또는 28 또는 30)은, 이온에 의해 착색된 요소를 사용하는 것 대신, 코팅될수 있다. 유리 요소를 위한 코팅 물질로서 사용되는 많은 화학 물질들이 공지되어 있다. 종래의 코팅 물질 중 대부분은 다음 "무기" 증발 화학 물질을 사용하여 제조된다. 이산화티탄(TiO2), 이산화규소(SiO2), 산화규소(SiO), 산화마그네슘(MgO), 및 오산화탄탈(Ta2O5). 이들 물질로부터 제조된 코팅은, 적합한 공정 조건 하에서 도포되는 경우, 마모, 습기, 부식성 화학 물질 및 용매, 그리고 태양복사로부터의 손상에 대한 높은 내성이 있다. 이들 조건은 전형적으로, 200℃ 이상의 고온, 잔류 탄화수소 기체 및 수증기가 없는 고진공, 글로방전을 포함하는 정밀한 기판 침투, 및 경코팅을 형성하기 위한 반응성 기체의 풍부한 부착을 포함한다.
부착, 증발, 및 적층화를 비제한적으로 포함하여, IR 광 선택성 경코팅 요소를 형성하는 다수의 방법이 있다.
IR 광 선택성 경코팅 요소를 형성하는 한가지 방법은 전자-선 증발 공정을 통한 것이다. 전자-선 증발 공정에서, 코팅 화학 물질은 가속된 전자-선을 사용한 충격에 의해 증발 온도까지 가열된다. 코팅 화학 물질의 증발에 대한 고도의 제어에 더하여, 전자-선 증발 공정은 극도로 높은 증발 온도를 달성할수 있는 능력을 제공한다.
IR 광 선택성 경코팅 요소를 형성하는 다른 방법은 이온-보조 부착(IAD)이다. IAD 공정은 종래의 경코팅 공정을 이용하며, 여기에서 종래대로 부착된 필름이 유리와 같은 요소 전체에 코팅되고, 비교적 낮은 에너지(대략 1eV)와 함께 요소에 도달한다. 이런 낮은 에너지 레벨이 원주형 다공성 결정 구조의 형성에 대한 주요공헌자라고 생각된다. IAD 공정의 중요한 기능은, 코팅을 치밀하게 하기 위한 노력으로, 가속된 이온으로 코팅 물질에 충격을 가하는 것이다. 코팅된 요소를 형성하기 위해, 적합한 물질로 코팅된 요소는, 요소가 전기적으로-하전된 아르곤 또는 산소 기체 플라즈마에 노출되는 코팅 챔버에 두어진다. 전류가 통할 때, 고 에너지 입자(대략 120eV)의 플라즈마가 요소에 흐른다. 가속된 이온이 요소에 도달한 코팅 물질과 충돌함에 따라, 코팅 물질은 더욱 치밀한 필름 구조를 만들도록 밀집된다. 종래대로 부착된 코팅 물질에 의해 나타나는 비교적 다공성인 원주형 결정 구조와 비교하여, 95%의 필름 충전 밀도가 IAD 공정을 사용하여 달성될수 있다. 충전 밀도는 종래의 증발 공정을 사용하여 달성된 전형적인 밀도에 대해 대략 15%의 증가를 야기한다.
IR 광 선택성 경코팅 요소를 형성하는 또 다른 방법은 이온 플레이팅 공정을 통한 것이다. 이온 플레이팅은 전자기력 이론을 기초로 한다. 이 이론은 균질의 100%까지 치밀한 필름층을 달성하기 위해 사용된다. IAD 공정에서 처럼 코팅 입자를 충전시키기 위해 고 동력 에너지를 사용하는 대신, 이온 플레이팅 공정은 치밀한 필름을 형성하기 위해, 유리와 같은 요소에서 코팅 입자에 대한 전자기력의 수립에 의존한다.
이온 플레이팅 공정에서, 화학적으로 코팅된 요소는 전자-선 증발 공급원에서 고-전류 아르곤 플라즈마를 이끌어 내기 위해 사용된, 저-전압, 고-전류 플라즈마 공급원이 장치된 챔버에 두어진다. 코팅 입자는 증발점에서 플라즈마에 의해 양으로 하전된다. 챔버는 공정 동안 요소 상에 음전기 전하의 형성을 허가하도록 설계된다. 반대로 하전된 코팅 입자 및 요소에 의해 유도된 전자기력은 기판 상에 100%까지의 필름 충전 밀도를 가지는 균질 필름을 달성하는데 필요한 가속을 제공한다.
IR 광 선택성 경코팅 요소를 형성하기 위한 상기 기재된 공정은 산업분야의 공지이다. 참고 자료는 STABILIFETM이온 플레이팅 공정을 포함하는 Corion Corporation에 의해 개발된 공정이다.
코팅된 요소 또는 필터는 원하는 광 선택성 필요요구에 따라 한가지 물질의 코팅 또는 일련의 동일하거나 다른 물질의 코팅으로 이루어질수 있다. Balzers Thin Films(Golden, Colorado)이 상품명 IRB-1TM, IRB-2TM, IRB-3TM, 및 Cal-FlexTM으로 판매하는 제품을 포함하여, 몇개의 적합한 IR 광 선택성 경코팅 유리 요소를 제공한다.
상기 논의된 경코팅 물질 및 공정은 주로 "무기" 화학 물질 코팅(예를 들어, TiO2, SiO2, MgO, Ta2O5등)에 관한 것이다. 유기 화합물, 유기적 특성을 가지는 화합물, 또는 중합체가 또한 고려된다.
상기 기재된 구체예는 전형적으로 유리(예를 들어, 실리콘, 보로실리케이트, 소다 석회 등) 또는 유리-유사 요소에 또는 요소와 결합된다. 본 발명에 의해 고려되는 다른 종류의 IR 선택성 요소는 플라스틱 요소이다. 한 구체예에서, 플라스틱 기판은 IR 광에 선택적인 유기 염료와 같은 염료로 착색된 플라스틱으로 만들어진다.
IR 광 선택성 플라스틱 요소를 형성하는 한 방법은 주입 성형을 통한 것이다. 본 발명에 의해 고려되는 종류의 IR 염료는 전형적으로 분말 형태로 공급된다. 따라서, IR 염료(들)는 전형적으로 펠렛 형태로 공급되는 플라스틱 수지와 혼합된다. 혼합 방법은 투-롤 밀 또는 반부리 혼합기를 포함한다. 혼합 후, 혼합된 물질이 종래의 주입 성형 장치를 통해 주입된다.
IR 선택성 플라스틱 요소를 형성하는 다른 방법은 캐스팅에 의한 것이다. 이 기술에서, 메틸 메타크릴레이트 단량체와 같은 플라스틱 단량체가 시트에 캐스팅되고, 중합체화된다.
IR 선택성 플라스틱 요소를 형성하는 세번째 방법은 딥 코팅에 의한 것이다. 이 기술에서, IR 염료는 폴리(메틸 메타크릴레이트) 또는 폴리카르보네이트(들)와 같은 중합체와 혼합된다. 플라스틱, 유리, 또는 다른 적합한 요소일수 있는 요소가 용매 시스템에 담가지고, 제어된 속도로 천천히 꺼내진다. 용매 시스템은 부드럽고 매끈한 코팅를 제공하는 빠른, 중간, 및 느린 증발 속도를 가지는 한가지 용매 또는 용매 혼합물을 함유할수 있다. 한 구체예에서, 용매 시스템의 점도는 30-100mPa-초의 범위이다. 다음에, 코팅된 요소는 폴리카르보네이트 요소의 경우 대략 160℃, 폴리(메틸 메타크릴레이트) 요소의 경우 120℃까지 30분 동안 가열되어, 용매가 제거된다.
본 발명은 제한된 수의 구체예와 관련하여 설명되지만, 당업자들은 다수의 변형 및 변화를 인정할 것이다. 첨부된 청구항은 본 발명의 참된 정신 및 범위 내에 있는 모든 그러한 변형 및 변화를 포함한다.
Claims (15)
- 가시 스펙트럼의 광을 통과시키는 액정 필터 요소; 및상기 액정 필터 요소에 결합된, 적외선광을 흡수하고 가시 스펙트럼의 광을 통과시키는 적외선 필터를 포함하는 액정 컬러 필터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 적외선 필터가 염료로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 필터.
- 제 2 항에 있어서, 상기 요소가 액정을 포함하고, 상기 염료가 액정에 결합되는 것을 특징으로 하는 필터.
- 제 2 항에 있어서, 상기 염료가 상기 액정 필터 요소 상에 코팅되는 것을 특징으로 하는 필터.
- 제 2 항에 있어서, 상기 염료가 50cm2/mg 보다 큰 적외선 흡광도를 가지는 것을 특징으로 하는 필터.
- 제 5 항에 있어서, 상기 필터가 대략 800nm 내지 대략 1200nm의 범위에 걸쳐 50cm2/mg 보다 큰 흡광도를 가지는 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
- 제 2 항에 있어서, 상기 염료가 안트라퀴논 염료인 것을 특징으로 하는 필터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 요소가 적외선 차단 필터로서 이온에 의해 착색된 유리 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 요소가 적외선 차단 필터로서 한 표면 상에 광학 간섭 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
- 제 6 항에 있어서, 상기 염료가 대략 500nm 내지 대략 700nm 사이에서 50cm2/mg 미만의 흡광도를 가지는 것을 특징으로 하는 필터.
- 제 1 항에 있어서, 컬러 선택성 편광자 및 중성 선형 편광자에 의해 둘러싸인 액정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 필터.
- 제 2 항에 있어서, 상기 염료가 상기 액정에 공유 결합되는 것을 특징으로하는 필터.
- 제 2 항에 있어서, 상기 염료가 비스(디티오벤질)니켈 착물을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
- 제 13 항에 있어서, 상기 염료가 두가지 염료의 혼합물을 포함하여 개별적으로두 염료 중 한가지 일때 보다 더 넓은 파장 범위에 걸쳐 적외선을 차단하는 것을 특징으로 하는 필터.
- 제 13 항에 있어서, 상기 염료가 비스((4-디메틸아미노)디티오벤질)니켈 착물과 비스(디티오벤질)니켈 착물의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
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