KR20010102989A

KR20010102989A - 컬러 비디오 디스플레이용 이미지 개선 필터를 위한 염료화합물

Info

Publication number: KR20010102989A
Application number: KR1020017009206A
Authority: KR
Inventors: 텡치아-치; 서석윤; 말리노스키죠지
Original assignee: 세야 히로미치; 아사히 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 1999-01-21
Filing date: 2000-01-21
Publication date: 2001-11-17
Also published as: EP1153322A4; US20060001342A1; ATE511114T1; JP2002540442A; US20030015692A1; WO2000043814A1; US20020005509A1; US6989112B2; EP1153322B1; EP1153322A1; KR100682780B1

Abstract

특정 적색 염료만을 또는 특정 적색 염료를 다른 염료와 조합하여 포함하는 대역통과 필터는 소정의 원색 파장이 아닌 파장을 흡수할 뿐만 아니라 소정의 원색 파장을 선택적으로 투과한다. 이 필터는 디스플레이로부터 590nm 로 방출된 가시광을 흡수함으로써 칼라 플라즈마 디스플레이의 콘트라스트를 향상시키는데 특히 유용하다.

Description

컬러 비디오 디스플레이용 이미지 개선 필터를 위한 염료 화합물{DYE COMBINATIONS FOR IMAGE ENHANCEMENT FILTERS FOR COLOR VIDEO DISPLAYS}

오늘날 비디오 디스플레이 장치들은 텔레비전, 컴퓨터, 비디오 게임 등과 같은 장치에 널리 이용되고 있다. 이들중 많은 장치들은, 일반적으로 텔레비전 및 컴퓨터 모니터와 같은 일반적인 디스플레이 장치용의 가시광 범위인 넓은 파장 범위에 걸쳐 전자 에너지를 광 에너지로 변환하는 형광 스크린에 부딪히는 전자총으로부터의 전자에 의해 이미지를 생성하는 진공 튜브 디스플레이 장치인 음극선관 (CRT) 을 채용한다. CRT 는 모노크롬 (단색) 또는 한가지 색 이상, 통상 적색, 녹색, 및 청색인 3가지 원색으로 이미지를 생성하는 컬러 디스플레이 장치일 수 있다.

비디오 디스플레이 장치의 공통적인 문제점은 장치로부터 관측자에게로 반사되는 광이며, 이것은 일반적으로 관측자의 눈을 피로하게 만든다. 반사 광은 스크린 뒤쪽의 형광체를 벗어나 반사하는 주변 광뿐만 아니라 스크린의 표면 (통상,유리 표면) 을 벗어나 반사되는 주변 광으로 구성된다. 이러한 반사 광을 피하거나 줄이기 위해, 과거 많은 시도가 이루어져 왔다. 미국특허번호 제 4,989,953 호의 컬럼 2 라인 13 내지 컬럼 3 라인 22 에서는, 이러한 시도의 일부 및 그 시도와 관련된 문제점이 기재되어 있다. 그러나, 이러한 대부분의 시도에서는 모노크롬 디스플레이 모니터만으로부터의 눈부심을 줄이는데 성공하였다.

컬러 디스플레이용에 있어서, 광 반사를 줄이고자 하는 초기 시도로서 예를 들어 중간 밀도 필터 사용이 포함된다. 중간 밀도 필터 또는 감쇄기는 파장에 상관없이 균일한 감쇄를 생성하도록 설계된다. 예를 들어, Jeff Hecht 의 "The Laser Guidebook" 제 2 판, McGraw-Hill 사, 뉴욕 1992년, 페이지 79 를 참조한다. 이러한 필터는 적절한 매질에 은 또는 흑연 입자의 콜로이드 현탁액을 포함하며, 모니터 표면에 부착된다. 이러한 종류의 필터는 필터를 통과하는 광의 일부를 파장과는 독립적으로 투과한다. 실제로, 더 나은 대안이 없기에 현재의 컬러 CRT 디스플레이 제조에서는 중간 밀도 필터가 널리 사용된다. 그러나, 이러한 필터는 이미지의 휘도가 감소되는 단점을 갖는다.

또다른 방법은, 특정 파장을 흡수하는 상이한 컬러 판을 이용하여 선택적인 필터링을 이용하는 것이었다. 그러나, 이러한 시도에는 각 형광 소자들마다 상이한 컬러 필터를 사용해야하는 단점이 있다. 원하는 적색, 녹색, 및 청색을 투과하기 위해 상이한 필터 재료들을 조합함으로써, 일반적으로 상이한 필터 재료의 연속으로 인하여 필요한 파장의 일부가 흡수된다. 이것은 결국 투과되는 적색, 녹색, 및 청색의 양을 감소시킨다.

또다른 방법은, 중간 밀도 필터 및 반사 방지 코팅의 조합이 있다. 이것은 반사 광을 감소시키지만, 이미지의 휘도를 또한 감소시킨다.

미국특허번호 제 5,121,030 호는 공간적으로 분리된 복수의 영역을 갖는 투명 기판을 포함하는 흡수 필터를 기재하고 있다. 이것은 흡수 필터내에 상이한 염료 성분으로 된 이격된 영역을 필요로 하기 때문에, 필터의 구조가 매우 복잡하며 대량 제조가 어렵다.

상기한 미국특허번호 제 4,989,953 호는 모노크롬 디스플레이용으로 컬러 필터 사용을 주장한다. 따라서, 예를 들어, 마젠타 컬러 필터는 녹색 형광체를 갖는 CRT 용으로 사용되며, 청색 컬러 필터는 주변 컬러 CRT 용으로 사용된다. 그러나, 이러한 개념은 컬러 디스플레이용으로는 유용하지 않으며, 그 이유는 예를 들어 필터의 스펙트럼 특성에 의존하는 적색 및/또는 녹색을 청색 필터가 차단하기 때문이다. 미국특허번호 제 4,989,953 호가 설명하는 다른 컬러에 대해서도 동일한 문제점이 존재한다. 이러한 필터를 풀 컬러 디스플레이용으로 사용한다면, 그 결과로 발생하는 디스플레이 컬러는 심각하게 왜곡될 것이다. 이러한 이유때문에, 미국특허번호 제 4,989,953 호는 다중 컬러 또는 흑백 디스플레이용으로 중간 밀도 또는 그레이 컬러 필터를 사용하여야 한다고 제시한다. 그러나, 상기한 바와 같이, 이러한 시도는 디스플레이의 휘도를 감소시킨다. 중간 밀도 필터는 필요한 광의 상당한 양을 흡수하기 때문에, 중간 밀도 필터를 이용하는 디스플레이는 강한 광을 발생시킬 수 있어야 한다. 이것이 디스플레이 응용에 있어서 매우 밝은 형광체를 개발하려는 한 이유이다. 그러나, 이렇게 밝은 형광체는 디스플레이의 비용을 상당히 증가시킨다.

점점 더 많이 사용되고 있는 또다른 종류의 비주얼 디스플레이 장치로는 플라즈마 디스플레이 패널 (PDP) 이 있다. 모노크롬 디스플레이 동작의 기본 메카니즘은 비교적 간단한다. 유리 엔벌로프내에 헬륨, 네온, 아르곤, 크세논, 또는 이들의 혼합물과 같은 비활성 가스를 밀봉하고 고전압을 인가하여 가스를 이온화시켜 플라즈마가 발생한다. 컬러 동작도 또한 플라즈마 디스플레이에서 수행될 수 있다. 이러한 동작은 직접적으로 플라즈마 컬러의 글로 (glow) 가 아닌 플라즈마 방전에 의해 발생되는 자외선을 활용한다. 따라서, 컬러 동작에서, 플라즈마 방전 근처에 형광체가 배치된다. 플라즈마에 생성된 UV 선은 형광체에 충돌하고 디스플레이용 가시광을 발생시킨다. 가스 디스플레이 패널로서도 또한 알려진 플라즈마 디스플레이 장치는, 자신의 광 방출때문에 디스플레이를 보기 쉬운 광 시야각 및 얇은 형태와 같은 특성을 갖고 있다. 이러한 장점으로 인하여 고화질 텔레비전용 가스 방전 디스플레이 패널 사용이 증가하였다. 본 발명의 특징은 PDP 의 정확한 구조가 아니며, 정확한 구성에 상관없이 어떠한 컬러 PDP 용으로도 본 발명의 필터가 유용한 것으로 생각된다. 당업자는 어떠한 PDP 장치에도 신규한 필터를 사용할 수 있다.

불행히도, 다양한 디스플레이 제조자에 의해 현재 개발되고 있는 플라즈마 디스플레이는 여전히 충분한 휘도 또는 충분한 적색, 녹색, 및 청색 투과율을 갖지 못한다. 따라서, 이러한 필터가 디스플레이의 휘도를 더 감소시킬 수 있으며, 플라즈마 디스플레이 응용에 있어서, 중간 밀도 필터를 컬러 및 콘트라스트 개선을위해 효과적으로 사용할 수 없다. 또한, 형광체의 서브 픽셀들은 서로 매우 근접해 있기 때문에, 선택되지 않은 형광체 영역의 자극을 방지하기 위한 물리적인 배리어가 필요하다.

따라서, CRT 및 플라즈마 디스플레이 패널의 다양한 사용 및 잠재적인 사용이라는 면에서, 이미지의 해상도 및 휘도를 현저히 희생시키지 않고 전체 컬러를 증가시키고 콘트라스트를 향상시킬 뿐만 아니라 산업계에 디스플레이 장치로부터 반사 광을 효과적으로 줄일 수 있는 일부 장치 또는 메카니즘이 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 이러한 디스플레이로부터 반사되는 광을 감소시키는 컬러 디스플레이용 필터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 컬러 디스플레이 모니터로부터 이미지의 휘도를 현저히 희생시키지 않고 컬러 디스플레이 모니터로부터 이미지 컬러 및 콘트라스트를 개선하기 위해 특정한 염료 세트를 포함하는 필터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 컬러 디스플레이용으로 스펙트럼 튜닝된, 특히 3원색, 즉, 적색, 녹색, 및 청색으로 매칭된 다중 대역통과 필터를 제공하는 것이다.

이하, 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 다음의 설명 및 예를 통해 당업자에게는 명백할 것이다.

발명의 개요

상기 목적들중 한 개 이상은, 본 발명에서 제공되는 다양한 방식으로 디스플레이 모니터 표면에 부착가능하고 이미지의 휘도 및 해상도에 현저히 영향을 주지 않고 이미지의 컬러 및 컨트라스를 개선할 수 있는 스펙트럼 튜닝된 대역통과 필터에 의해 달성된다. 본 발명의 필터는 또한 프리 스탠딩 (free standing) 일 수 있고 디스플레이 모니터의 정면에 배치될 수 있다. 필터는 한 개 이상의 특정한 적색 염료 또는 특정한 적색 염료들만의 혼합물, 또는 다른 특정 염료와 조합된 혼합물을 포함하며 소정의 원색 파장이 아닌 흡광 파장을 선택적으로 투과할 뿐만 아니라 실질적으로 전자기 스펙트럼의 소정의 원색 파장을 선택적으로 투과하도록 조절된다. 염료는 모니터 표면상에 부착되는 적절한 투명 기판상에 위치될 수 있고, 또는 대안으로서, 염료는 예를 들어, 스프레이 코팅과 같은 적절한 공정에 의해 모니터 표면상에 직접 부착될 수 있다. 바람직하게는, 염료 또는 염료들의 조합은 투명 폴리머 매트릭스내에서 균일하게 혼합된다.

"스펙트럼 튜닝" 이라는 용어는 소정의 원색의 실질적인 선택 투과율 (50% 이상) 을 말하며, "투명" 이라는 용어는 CRT, 플라즈마 디스플레이 등과 같은 텔레비전 디스플레이 장치와 같은 일반적인 경우에 가시광인 전자기 스펙트럼의 70% 이상의 광 투과율을 말한다. 이러한 경우에, 원색은 적색, 녹색, 및 청색이다.

또한, 본 발명의 대역통과 필터로 인하여 각 파장에서 대역통과 윈도우의 스펙트럼 대역폭을 조절함으로써 컬러 전범위를 확장할 수 있고, 이에 따라 CRT 및 PDP 상에 보다 선명하고 현실감있는 컬러가 가능해진다. 이것은 현재의 비주얼 디스플레이 기술에 있어서 현저한 개선이다.

또한, 본 발명의 대역통과 필터는 원격 조정 유닛의 동작을 간섭하는 PDP 로부터의 전자기 유도 및 IR 방사를 차폐한다.

또한, 필요하다면, 본 발명의 콘트라스트 및 컬러 개선 필터상에 적절한 반사 방지 코팅을 증착할 수 있다. 이 경우에, 반사 방지 코팅은 필터의 집적도에 물리적, 화학적 및 광학적으로 영향을 주지 않는 것으로 선택되어야 한다. 적절한 반사 방지 코팅은 예를 들어 미국특허번호 제 5,178,955 호에 설명되어 있다.

본 발명은 비디오 디스플레이 장치 및 유사 장치용 다중 대역통과 필터를 포함하는 필터에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 컬러 디스플레이 장치용의 특정 염료 화합물을 포함하는 필터에 관한 것이다.

도 1 은 적색 염료, ABS 594 의 흡광 스펙트럼을 도시한다.

도 2 는 적색 염료, ABS 574 의 흡광 스펙트럼을 도시한다.

도 3 은 폴리메틸 메틸아크릴레이트 (PMMA) 매트릭스에 0.40% ABS 574 및 0.53% ABS 594 를 포함하는 염료 세트의 흡광 스펙트럼이다.

도 4 는 PMMA 매트릭스에 0.40% ABS 574 및 0.53% ABS 594 를 포함하는 염료 세트의 크로매틱 도이다.

도 5 는 PMMA 매트릭스에 0.25% ABS 574 및 0.50% ABS 594 를 포함하는 염료 세트의 흡광 스펙트럼이다.

도 6 은 PMMA 매트릭스에 0.25% ABS 574 및 0.50% ABS 594 를 포함하는 염료 세트의 크로매틱 도이다.

도 7 은 폴리비닐 아세테이트 (PVA) 매트릭스에 1.0% 아스트라존 오렌지 및 1.0% 룩솔 패스트 블루 (Luxol Fast Blue) 와 조합된 PMMA 매트릭스에 0.40% ABS 574 및 0.80% ABS 594 를 포함하는 염료 세트의 흡광 스펙트럼이다.

도 8 은 PVA 매트릭스에 1.0% 아스트라존 오렌지 및 1.0% 룩솔 패스트 블루와 조합된 0.40% ABS 574 및 0.80% ABS 594 를 포함하는 염료 세트의 크로매틱 도이다.

도 9 는 PVA 매트릭스에 1.0% 아스트라존 오렌지 및 1.0% 룩솔 패스트 블루와 조합된 PMMA 매트릭스에 0.25% ABS 574 및 0.50% ABS 594 를 포함하는 염료 세트의 흡광 스펙트럼이다.

도 10 은 PVA 매트릭스에 1.0% 아스트라존 오렌지 및 1.0% 룩솔 패스트 블루와 조합된 0.25% ABS 574 및 0.50% ABS 594 를 포함하는 염료 세트의 크로매틱 도이다.

도 11 은 1.0% 아스트라존 오렌지 및 1.0% 룩솔 패스트 블루를 포함하는 제 2 6 마이크로미터 PVA 매트릭스 층과 조합된 제 1 6 마이크로미터 PMMA 매트릭스 층에 0.25% ABS 574 및 0.50% ABS 594 를 포함하는 염료 세트의 흡광 스펙트럼이다.

도 12 는 1.0% 아스트라존 오렌지 및 1.0% 룩솔 패스트 블루를 포함하는 제 2 6 마이크로미터 PVA 매트릭스 층과 조합된 제 1 6 마이크로미터 PMMA 매트릭스 층에 0.25% ABS 574 및 0.50% ABS 594 를 포함하는 염료 세트의 크로매틱 도이다.

도 13 은 셀룰로스 아세테이트 매트릭스에 0.024% ABS 574, 0.048% ABS 594, 0.060% 룩솔 패스트 블루를 포함하는 염료 세트의 흡광 스펙트럼이다.

도 14 는 셀룰로스 아세테이트 매트릭스에 0.024% ABS 574, 0.048% ABS 594, 0.060% 룩솔 패스트 블루를 포함하는 염료 세트의 크로매틱 도이다.

도 15 는 폴리비닐 부틸레이트 매트릭스에 0.45% 디스퍼스 옐로우 9, 0.45% 아스트라존 오렌지, 0.25% ABS 574, 0.50% ABS 594, 및 0.55% 룩솔 패스트 블루를 포함하는 염료 세트의 흡광 스펙트럼이다.

도 16 은 폴리비닐 부틸레이트 매트릭스에 0.45% 디스퍼스 옐로우 9, 0.45% 아스트라존 오렌지, 0.25% ABS 574, 0.50% ABS 594, 및 0.55% 룩솔 패스트 블루를 포함하는 염료 세트의 크로매틱 도이다.

도 17 은 PMMA 매트릭스에 IR 방사 차폐 구성요소를 갖는, 0.12% 아스트라존 오렌지, 0.18% ABS 574, 0.32% ABS 594, 및 0.38% 룩솔 패스트 블루를 포함하는 염료 세트의 흡광 스펙트럼이다.

도 18 은 PMMA 매트릭스에 IR 방사 차폐 구성요소를 갖는, 0.12% 아스트라존 오렌지, 0.18% ABS 574, 0.32% ABS 594, 및 0.38% 룩솔 패스트 블루를 포함하는 염료 세트의 크로매틱 도이다.

도 19 는 본 발명의 필터를 갖는 및 필터를 갖지 않는 PDP 의 형광체의 강도를 도시하는 그래프이다.

도 20 은 PMMA 매트릭스에서 MEK 와 DMF 에서 용해되는 적외선 차폐 염료인 염료 IRA 850 의 흡광 스펙트럼이다.

본 발명은, 비 원색을 현저히 흡수하지만 컬러 디스플레이 장치의 반사 광으로부터의 원색 투과율을 현저히 증가시킴으로써, 관측자에 대한 이미지의 컬러 및 콘트라스트를 개선하는, 다중 대역통과 필터를 포함하는 스펙트럼 튜닝된 대역통과 필터 (노치 필터) 를 개시한다. 필터는 원색에 대하여 현저한 영향없이 비 원색을 현저히 흡수하는 적절한 염료의 특정 세트를 포함한다.

디스플레이 장치 스크린으로부터의 콘트라스트는 일반적으로 "콘트라스트 비율" 용어로 정의된다. 콘트라스트 비율 (C) 은 수학식 1 에 의해 일반적으로 정의된다.

여기서, T 는 파장 (λ) 함수로서 기판의 투과율이고, S 는 사람 눈의 스펙트럼 감도 함수이며, Ip 및 Ia 는 각각 디스플레이 소스 강도 (즉, 형광체 방출 강도) 및 주변 광원 강도이고, R 은 디스플레이 형광체용 반사 계수이다. 여기서 알 수 있듯이, C 는 주어진 디스플레이 시스템에 대하여 Ia 및/또는 T(λ) 를 임의로 작게 함으로써 증가될 수 있다. 그러나, 디스플레이가 완전히 어두운 조건 (Ia 가 매우 적음) 에서 관측된다면, 매우 높은 콘트라스트를 가질 수 있지만, 동일한 조건을 이용하지 않고 2개의 상이한 디스플레이를 비교하는 것이 매우 어렵게 된다. 따라서, 디스플레이 산업에서는 디스플레이 성능 비교시에 표준화된 주변 광 조건을 이용하는 것을 시도한다. 유사하게, Ip 를 증가시킴으로써 C 가 개선될 수 있다. 사실, 디스플레이 산업에서는 Ip 를 증가시키는 것이 매우 어렵다. Ia 및 Ip 는 콘트라스트 개선 장치와는 독립적이며, 수학식 2 및 3 에서 제공되는 표준화된 강도 함수는 일반적으로 콘트라스트 개선 장치의 성능을 비교하도록 정의된다.

여기서, Ia 및 Ip 는 각각 규격화된 주변 및 디스플레이 강도이다. 규격화된 콘트라스트 (C) 및 메리트 수 (figure of merit; η) 는 수학식 4 및 5 에서 각각 정의된다.

이상적인 중간 밀도 또는 유사한 필터용으로, 메리트 수는 개선되지 않으며, 즉, η= 1 이다. 따라서, 실제 성능이 향상되지 않지만, 디스플레이 휘도와 컨트라스간의 트레이드 오프를 제공한다. 다시 말하면, 이미지 휘도의 대가로 컨트라스 개선이 제공된다. 따라서, 예를 들어, 50% 흡광 중간 밀도 필터용으로, 콘트라스트는 두배로 될 수 있으며, 즉,= 2, Ip = 0.5 및 Ia = 0.25 이다.그러나 50% 흡광이 존재한다.

메리트 수는 이미지의 컬러 콘트라스트와 이미지의 휘도간의 콘트라스트이다. 다시 말하면, 메리트 수는 이미지의 컬러 콘트라스트 및 휘도인 2개 변수간의 밸런스이다. 양호한 컬러 콘트라스트 및 휘도가 필요하다. 예를 들어, η= 1.2 는 콘트라스트가 휘도보다 약 20% 더 크다는 것을 의미한다. η< 1 는 콘트라스트가 이미지에서 더 개선될 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명의 스펙트럼 튜닝된 필터는 폴리머 매트릭스와 같은 캐리어 매트릭스내에 균일하게 포함된 적절한 염료를 포함한다. 필터는 중간 폴리머 기판을 갖는 또는 갖지 않는 CRT 또는 PDP 모니터 상에 존재할 수 있다. 대안으로서, 필터는 프리 스탠딩일 수 있고 CRT 또는 PDP 모니터의 정면에 배치될 수 있다. 적절한 염료는 필요한 파장을 현저히 흡수하지 않고 불필요한 파장을 선택적으로 흡수하는 것이다. 필요한 파장은 3가지 원색인 적색, 녹색, 및 청색에 대응한다. 표 1 은 본 발명을 실시할 때 유용한 적절한 염료를 나타내는 것이다. 이들중 다수는 다양한 소스로부터 상용가능한 상표등록된 재료들이다. 이러한 한 소스는 위스컨신주 밀워키에 있는 Aldrich Chemical Company 이다.

표 1

적절한 염료 리스트

ABS 574

ABS 594

아스트라존 오렌지 G

브릴리언트 블루 R

룩솔 패스트 블루 R

브롬오클로로페놀 블루 소듐 솔트

브롬오페놀 블루 소듐 솔트

브롬오크레솔 퍼플 소듐 솔트

2`, 7` - 디클로로플루오레신

에오신 Y

플루오레신

플루오레신 아민 이소머 1

플루오레신 아민 이소머 11

플루오렉손

브롬오페놀 블루

아크리딘 오렌지

아크리딘 오렌지 베이스

σ- 크레솔프탈린

σ- 크레솔프탈린 컴플렉손

크레솔 레드

패스트 블루

모던트 오렌지 1

플록신 B

파이로닌 B

로다민 101

로다민 123 하이드레이트

술포브롬오프탈린 소듐 하이드레이트

술포호다민 101 하이드레이트

클로로페놀 레드

IRA 850

본 발명의 필터에서 범용 이미지 개선 애플리케이션을 위한 유용한 염료는 다음과 같은 특성을 갖는다.

1. 흡광 특성

a) 다음의 파장 영역중 한 영역에 있는 흡광 피크 (λ)

- λ< 430 nm

- 470 nm < λ < 510 nm

- 550 nm < λ < 610 nm

- λ > 650 nm

b) 30 - 80 nm 범위내의 흡광 대역폭

2. 안정성

a) 광 조밀성 (fastness)

- 85 MJ/㎡ 의 백색광 (400 nm 내지 700 nm) 노출에서 10 - 20% 미만의 열하

b) 열적 안전성

- 70℃, 70% RH 및 72 시간의 스트레스 조건에서 10 - 20 % 미만의 열하

3. 용해성

a) 환경 친화적 용매에서 용해가능

b) 고화질 코팅용으로 적절한 광학적으로 깨끗한 폴리머 수지 매트릭스에서 용해가능

본 발명의 대역통과 필터를 얻기 위해 표 1 에 도시된 염료의 다양한 조합이 이용될 수 있다. 바람직하게, 염료 조합은 상기한 안정성 및 용해성을 가질 뿐만 아니라 도 1 또는 도 2 의 흡광 스펙트럼을 갖는 한 개 이상의 적색 염료를 포함한다. 이러한 특정 적색 염료와 다른 컬러 염료와의 조합은 CRT 및 PDP 등과 같은 디스플레이 장치용으로 효율적인 다중 대역통과 필터를 생산하도록 행해질 수 있다.

ABS 594 염료 및 ABS 574 염료는 특정 염료 메이커인 오하이오주 데이튼의 Exiton, Inc. 로부터 입수할 수 있다. 이러한 적색 염료들은 각각 도 1 및 도 2 에 도시된 흡광 스펙트럼을 갖는다. 각 염료의 흡광 스펙트럼은 폴리메틸 메타아크릴레이트의 25% 를 포함하는 메틸에틸 케톤에서 각 염료의 0.050% 샘플을 조제함으로써 준비된다. 이후 샘플은 표준 분광 광도계에서 측정된다. 염료의 광 밀도 값, 즉, 흡광도는 염료물을 정의하는데 있어서 특별히 중요한 것은 아니다. 광 밀도 값, 즉 흡광도는 테스트 샘플의 농도가 증가할 때 항상 크게 된다. 그러나, 흡광 스펙트럼의 피크 또는 피크들이 발생하는 파장은 독특한 것이며 특정한 염료에 대하여 일정하게 유지된다. 일단 염료 및 용매계가 선택되면 흡광 피크의 위치는 고정된다. 따라서, 염료 또는 염료 조성을 특성화하는 것은 흡광 피크 또는 피크들의 위치이다.

흡광 피크들의 위치에 더하여, 스펙트럼의 대역폭 (흡광 피크) 은 염료를 식별하는데 또한 사용될 수 있다. 광 밀도 대 파장의 도에서, 피크 높이의 절반에서 nm 단위의 전체 폭이 대역폭으로서 측정된다.

표 1 에 나타낸, Exiton, Inc. 로부터 또한 입수가능한 IRA 850 염료는 도 20 에 도시된 흡광 스펙트럼을 갖는다. 흡광 스펙트럼은 IRA 850 염료의 0.05% 샘플을, 약 33 중량 % 의 디메틸푸란 및 폴리메틸 메타아크릴레이트와 메틸에틸 케톤의 67 중량 % 혼합물의 용액에 첨가함으로써 준비된다. 이 샘플은 표준 분광 광도계에서 측정된다. IRA 850 염료는 실시예 8 에 도시된 바와 같이 플라즈마 디스플레이 패널로부터 IR 방사를 차폐하는데 특히 효과적이다. 플라즈마 디스플레이 패널로부터 방출되는 IR 방사는 원격 제어 유닛의 동작에 간섭하고, 따라서 이러한 전자 장비의 최적 성능과 절충한다.

염료 구성 (모든 염료의 전체 중량) 은 일반적으로 본 발명의 필터를 형성하는데 사용되는 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량% 의 드라이 캐리어를 포함한다. 바람직하게는, 염료는 약 0.04 중량% 내지 약 4.0 중량% 미만의 드라이 매트릭스를 포함한다. 다음의 것들은 본 발명에서 유용한 특정 염료의 일반적이며 바람직한 범위를 나타낸다. 염료의 특정 조합에서 각 염료의 특정 양이 실시예에 도시되며 필터의 전체 흡광 스펙트럼상에서 각 염료가 갖는 영향에 대한 참조를 제공할 수 있다. 이러한 실시예들은 효과적인 컬러 개선 필터를 제공하기 위해 도시된 일반적이며 바람직한 중량 범위내에서 및 실시예에서 도시된 조합을 벗어나서도 다른 유용한 염료 조합을 제시할 수 있다. 염료 ABS 574 는 약 0.02 중량% 내지 약 0.45 중량%, 바람직하게는 약 0.10 중량% 내지 약 0.45 중량% 의 매트릭스를 포함한다. ABS 594 는 약 0.04 중량% 내지 약 0.85 중량%, 바람직하게는 약 0.04 중량% 내지 약 0.80 중량% 의 매트릭스를 포함한다. ABS 574 및 ABS 594 의 조합만이 또는 다른 염료와 함께일 때 특히 유용하다. 또한, 원색의 다중 통과 대역을 갖는 필터를 생산하기 위해, 매트릭스의 약 0.02 중량% 내지 약 2.0 중량%, 바람직하게는 약 0.060 중량% 내지 약 1.0 중량% 의 아스트라존 오렌지 (Astrazon Orange), 매트릭스의 약 0.02 중량% 내지 약 2.0 중량%, 바람직하게는 약 0.06 중량% 내지 약 1.0 중량% 의 룩솔 패스트 블루 (Luxol fast Blue), 매트릭스의 약 0.20 중량% 내지 약 0.80 중량%, 바람직하게는 약 0.40 중량% 내지 약 0.7 중량% 의 디스퍼스 옐로우 9 (Disperse Yellow 9), 매트릭스의 약 0.50 중량% 내지 약 10.00 중량%, 바람직하게는 약 4.00 중량% 내지 약 8.00 중량% 의 IRA 850 이 단독으로 또는 ABS 적색 염료들과 조합하여 사용될 수 있다.

본 발명의 스펙트럼 튜닝된 필터는 막 및 코팅 막을 형성하는 당해 기술의 어떠한 적절한 방법에 의해서도 준비될 수 있다. (표 1 로부터) 적절한 염료 세트 및 수지계가 적절한 용매에서 충분한 농도로 용해되어 모니터상에서 투과된 광의 불필요한 파장의 충분한 흡수가 발생한다. 충분한 흡수는 일반적으로 20% 초과이며, 바람직하게는 50% 초과이고 특히 80% 초과이다. 적절한 용매는, 염료/폴리머 매트릭스 조합이 모니터상에서 진행되기 전에 폴리머 기판상에 존재하는지 여부에 의존할 뿐만 아니라 폴리머 매트릭스 재료용으로 선택된 용매와 사용할 수 있는 것이다. 이러한 수정 및 기술들은 코팅 기술에 숙련된 당업자에게는 명백한 것이다. 일반적으로 보다 낮은 알콜, 물 등의 용매는 비부식성이며 서로 사용할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 염료가 보다 낮은 알콜에서 용해되어 용액 A 를 형성할 수도 있고, 폴리머 매트릭스 재료가 물이나 알콜에서 용해되어 용액 B 를 형성할 수도 있으며 이러한 2가지 용액들은 충분한 양으로 혼합될 수도 있다. 폴리머 매트릭스 재료는 상기한 다른 재료들과 양립될 수 있으며 광학적으로 투명한 막을 또한 형성하는 폴리머이다. 일부 예로는, 폴리비닐 알콜 (PVOH), 폴리비닐 아세테이트 (PVA), 폴리올레핀과 같은 폴리아크릴레이트 및 비닐 폴리머, 폴리메틸 메타아크릴레이트 (PMMA), 폴리스티렌, 사이클로올레핀 폴리머 및 코폴리머 (COC), 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리케톤, 폴리에스테르아미드, 폴리비닐 부티레이트 (PVB) 등이 포함된다. 또한, 폴리머중 많은 부분이 예를 들어, 열적 방사 요법 등과 같은 적절한 기술에 의해 상호연결가능하다. 용액 A 및 B 를 혼합후에, 막 캐스팅, 막 드라잉, 막 두께등을 완화하도록 그리고/또는 개선하도록, 예를 들어, 점성 변형제, 계면활성제, 휘발제 등과 같은 첨가물을 선택적으로 첨가할 수도 있다. 이러한 기술은 코팅 산업에서 공지되어 있다.

하나 이상의 막이, 예를 들어, 용매 캐스팅, 압출, 스프레이 코팅, 롤러 코팅, 딥 (dip) 코팅, 브러시 코팅, 스핀 코팅 등과 같은 어떠한 적절한 기술에 의해서도 염료와 폴리머 매트릭스의 혼합물로부터 형성될 수 있다. 이러한 막 형성 기술은 공지되어 있다. 대안으로서, 염료와 폴리머의 혼합물로부터 막을 형성하는 대신, 폴리머 매트릭스가 우선 막으로서 형성되고 이후 염료처리될 수 있다. 이 막은, 이후에 예를 들어, 접착제 사용과 같은 적절한 방법에 의해 모니터 표면상에 부착된다.

다른 대안으로서, 염료 및 폴리머 매트릭스의 혼합물은 막과 같은 적절한 기판상에 스펀 코팅 (spun coating) 될 수 있다. 이후에 코팅된 기판은 예를 들어, 접착제 사용과 같은 적절한 방법에 의해 모니터 표면상에 부착될 수 있다. 적절한 기판은 폴리머뿐만 아니라 유리이다. 적절한 폴리머 기판은 예를 들어 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리올레핀, 폴리카보네이트 등과 같이 광학적으로 투명한 폴리머이다. 폴리에스테르중에서, 폴리에틸렌, 테레프탈레이트 (PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT) 와 같은 폴리머 막이 바람직하다.

압출되어 막을 형성할 때, 막 또는 염료로의 압출동안 염료는 용융된 폴리머 매트릭스내로 포함될 수 있고 매트릭스 폴리머 혼합물은 우선 펠릿으로 압출될 수 있고 이 펠릿은 용융되고 압출되어 원하는 막으로 형성된다. 이후에 이 막은 다른 적절한 방법에 의해 모니터 표면에 부착될 수 있다. 이러한 방법은 PET 또는 PBT 와 같은 폴리에스테르가 매트릭스로서 사용될 때 특히 유용하다.

다른 대체 방식으로서, 적절한 막을 형성하기 위해 염료/폴리머 혼합물이 모니터상에 직접 스프레이될 수 있다. 본 발명은 이러한 다양한 방법을 충분히 수용할 수 있다.

본 발명의 대역통과 필터는 바람직하게 CRT 스크린 또는 플라즈마 디스플레이 패널에 이용될 수 있다. 본 발명의 필터는 텔레비전, 컴퓨터 스크린 등의 CRT 의 전면 플레이트의 외부면에 부착될 수 있고, 스크린앞에 프리 스탠딩되어 배치될 수 있다. CRT 스크린의 내부면은 컬러 형광체를 포함한다. 이러한 CRT 스크린의 예는 Itou 의 미국특허번호 제 4,977,347 호, Matsuda 의 미국특허번호 제 4,785,217 호, 및 Deal 의 미국특허번호 제 4,563,612 호에서 알 수 있으며, 이들의 내용은 참고로 본 명세서에 포함되어 있다.

본 발명의 대역통과 필터는 플라즈마 디스플레이 패널에도 이용될 수 있다. 플라즈마 디스플레이 패널은 본질적으로 유리의 내부면상에 도전성 박막 전극과 비활성 가스 혼합물을 밀폐시키는 저온 소결유리를 갖는 에지부에서 밀봉되는 유리 사이에 개재된다. 투명 컨덕터의 병렬 라인은 내부면중 한 개상에 배치되며 금속 전극은 외부면상에 있다. 본 발명의 필터는 외부 유리면의 페이스부상에 배치되고, 또는 외부 유리면의 페이스앞에 프리 스탠딩되어 배치될 수 있다. 적절한 플라즈마 디스플레이 패널의 예는 Ushifusa 의 미국특허번호 제 5,818,168 호, 및 Blitzer 의 미국특허번호 제 3,601,532 호에 기재되어 있으며, 이들의 내용은참고로 본 명세서에 포함되어 있다.

다음의 예들은 본 발명의 예를 나타내는 것이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.

제 1 실시예

플라즈마 디스플레이는 두가지 주요 문제점을 갖는다. 적색 형광체 방출 스펙트럼의 590nm 근처에서 불필요한 강력한 오렌지 피크로 인한 (1) 낮은 청색 강도, 및 (2) 낮은 적색 컬러 순도이다. 이 실시예에서 설정되는 염료는 이러한 두가지 문제점을 해결하도록 설계되었다.

도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같은 흡광 스펙트럼을 갖는 염료 ABS 594, 및 ABS 574 각각은, 포화점 근처에서 메틸에틸 케톤에 용해된다. 개별적으로, 폴리머 매트릭스, 폴리메틸 메타아크릴레이트용으로 이용되는 재료는 약 20 중량% 로 메틸에틸 케톤에서 용해된다. 염료 용액은 폴리메틸 메타아크릴레이트 용액에 첨가된다. 계면활성제인 Genepole및 Dynol의 약 0.01 중량% 인 몇개의 드롭 (drop) 이 첨가된다. 막은 4 밀 두께 (100 미크론) 의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 기판상에서 약 1,000 rpm 으로 약 30초동안 스펀 코팅된다. 이후 이 막은 오븐에서 약 50℃ 에서 약 30분동안 건조되어 약 8 미크론의 기판 두께와 전체 드라이 막 (dry film) 을 얻게 된다. 드라이 폴리머 매트릭스에 비해 염료는 ABS 574 의 약 0.040 중량% 이고 ABS594 의 약 0.53 중량% 이다. 이 필터는 직경 5인치 플라즈마 디스플레이 패널상에 장착된다. 필터는 접착제 (PET) 로 플라즈마 디스플레이 패널에 부착된다. 선택된 염료 혼합물은 광학적으로 매우 안정적이었으며 폴리메틸 메타아크릴레이트 폴리머 매트릭스와 호환성있으며 플라즈마 디스플레이 패널상에 액체 코팅 막이 형성된다.

도 3 에 도시된 바와 같이, 염료 세트는 590nm 에서의 불필요한 방출 피크를 흡수한다. 염료 세트는 원색인 적색 및 녹색간을 흡수하기에, 적색 및 녹색 투과에 영향이 발생하는 것이 예상된다. 놀랍게도, 청색에 현저한 개선이 있었다. 이러한 청색 개선에 대한 이유는 불분명하다. 그러나, 세가지 모든 색들이 플라즈마 디스플레이 패널 방전에서 사용되는 네온 가스로부터의 오렌지 방출에 의해 오염되었다고 여겨진다. 네온 가스로부터 발생하는 오렌지 방출은 적색 형광체로부터의 방출과 동일하지 않지만, 방출 피크는 서로 매우 비슷하다. 염료 세트의 한 가지 문제점은 핑크빛의 레스트 컬러 (rest color) 이다.

도 4 는 필터를 구비하는 (실선) 그리고 필터를 구비하지 않는 (점선) 플라즈마 디스플레이 패널의 컬러 방출의 크로매틱 도이다. 도 4 는 CIE 표준 크로매틱 도에서 흑체 방사의 스펙트럼 로커스 (휘어진 온도 스케일) 를 또한 도시한다. + 는 백색점 또는 일광이며, 도트는 필터를 구비하는 그리고 필터를 구비하지 않는 패널로부터의 투과에 대한 주변 광을 나타낸다. 스펙트럼 로커스상의 원은 패널에 의해 투과된 광에 대한 반사된 백색 광을 나타낸다.

표 2

표 2 는 이 예의 필터를 구비하는 그리고 필터를 구비하지 않는 플라즈마 디스플레이 패널의 컬러 좌표를 나타낸다. 크로매틱 도로 도시된 바와 같이, 염료 세트는 필터를 구비하지 않은 플라즈마 디스플레이 패널에 대하여 적색, 녹색, 및 청색 파장의 투과율을 개선하였다.

CIE 표준 크로매틱 도에서 정의된 컬러 좌표는 상당히 비선형이며, 두 개 컬러간의 차이를 컬러 좌표만으로 대조하는 것은 어렵다. 따라서, E 값 즉, ΔE 이 각 좌표에 대하여 측정된다. E 값 즉, ΔE 은 두개 컬러간의 인간의 자각 차이에 비례한다. ΔE = 0 은 인간의 자각이 두 개 컬러를 구별하지 못함을 나타낸다. ΔE = 2 또는 3 은 매우 민감한 관측자가 두 개 컬러간 차이를 구별할 수 있음을 나타낸다. ΔE = 5 는 관측자에게 두 개 컬러간에 명백한 차이가 있음을 나타내고, ΔE > 15 는 한 컬러가 비교되는 레스트 컬러와 완전히 다르다는 결론을 관측자가 내릴 수 있음을 나타낸다.

적색, 녹색, 및 청색용 ΔE 는 각각 약 34.0, 24.6, 9.5 이다. 따라서, 관측자는 본 발명의 필터를 구비하는 PDP 의 적색 및 녹색을 필터를 구비하지 않는 PDP 의 적색 및 녹색과 완벽하게 구별할 수 있다. 관측자는 필터를 구비하지 않는 PDP 에 대조할 때 필터를 구비하는 PDP 의 청색간에 명백한 차이가 있음을 최소한 결론내릴 수 있다.

또한, 염료 세트는 약 13,500°K 의 개선된 컬러 온도, 약 58.2% 의 상대 휘도, 약 1.57 의 상대 콘트라스트, 및 약 0.9137 의 메리트 수를 갖는다.

제 2 실시예

본 발명의 염료 세트는, ABS 574 가 막의 약 0.25% 를 포함하고 ABS 594 가 약 0.50% 를 포함한다는 점을 제외하고, 제 1 실시예의 염료 세트와 본질적으로 동일하다. 이 실시예에서 필터를 제조하는 공정은 제 1 실시예에서의 공정과 동일하다.

이 실시예의 필터는 제 1 실시예의 필터에 대하여 개선되었음을 나타낸다. 따라서, 이 실시예의 필터는 도 5 및 도 6 에 도시된 바와 같이 녹색 투과율에 있어서 개선되었다. 전체 휘도는 약 58.2% 로부터 약 63.6% 로 증가되었고 메리트 수는 제 1 실시예의 약 0.9137 로부터 제 0.9349 로 증가되었으며, 표 2 를 참조한다. 컬러 온도 개선은 필터를 구비하지 않는 패널 디스플레이 스크린의 컬러 온도에 대조하여 약 +7,500°K 이고, 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 약 1.47 의 상대 콘트라스트를 갖는다.

적색, 녹색, 및 청색 좌표용 ΔE 는 각각 약 31.7, 20.0, 6.8 이다. 따라서, 관측자는, 필터를 구비하지 않는 플라즈마 디스플레이 패널의 적색 및 녹색과는 완전히 다른, 본 발명의 필터를 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널의 적색 및 녹색을 구별할 수 있다. 관측자는 필터를 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널의 청색과 필터를 구비하지 않는 플라즈마 디스플레이 패널과 대조하여 적어도 명백한 차이가 있음을 결론내릴 수 있다. 그러나, 레스트 컬러는 여전히 문제점으로 남아있다.

제 3 실시예

이 염료 세트는 비교적 높은 청색 투과율을 유지하는 한편 제 1 및 제 2 실시예의 염료 세트로부터의 레스트 컬러를 개선하고자 제조되었다.

염료 세트는 2층 필터로 제조된다. 제 1 층은 약 6 미크론 두께의 폴리메틸 메타아크릴레이트의 폴리머 매트릭스를 포함한다. 염료 패키지는 막의 약 0.40 중량% ABS 574 및 약 0.80 중량% ABS 594 를 포함한다. 제 1 층은 제 1 실시예에서 기재한 바와 동일한 방법으로 제조된다.

제 2 층은 염료 패키지 아스트라존 오렌지 및 룩솔 패스트 블루로 구성된다. 염료는 50% 물, 30$ 이소프로필 알콜, 및 20% 메틸 알콜의 용액에서 용해된다. 염료 용액은 폴리비닐 아세테이트의 폴리머 매트릭스에 추가된다. 계면활성제인 Genepole및 Dynol의 몇개 드롭 (약 0.01 중량%) 이 추가된다. 제 2 층은 6미크론의 제 1 층상에서 약 1,000 rpm 으로 약 30초동안 스펀 코팅된다. 이 필터는 이후 오븐에서 약 50℃에서 약 30분동안 건조되어 전체 두께 약 12 미크론이 얻어진다. 건조된 폴리비닐 아세테이트 매트릭스에서의 염료는 약 1.0 중량% 아스트라존 오렌지 및 약 1.0 중량% 룩솔 패스트 블루이다. 필터는 직경 5인치의 플라즈마 디스플레이 패널상에 장착된다.

도 7 은 대상이 되는 염료 세트의 광학 밀도 (흡광) 특성을 도시한다. 염료 세트는 만족할만한 약간 청색빛을 띄는 그레이 레스트 컬러를 발생한다. 이것은 플라즈마 디스플레이 패널상에 매우 높은 컬러 온도, 즉, 약 8,000°K 를 발생하기에, 필터는 디스플레이의 컬러 온도용으로 조정될 수 있음을 시사한다.

도 8 은 필터를 구비하지 않는 플라즈마 디스플레이 패널에 대하여 개선된 광 투과율을 갖는 CIE 표준 크로매틱 도를 도시한다. 또한, 약 +1,500°K 의 개선된 컬러 온도, 약 47.1% 의 상대 휘도, 약 1.99% 의 상대 콘트라스트, 및 약 0.9372 의 메리트 수가 존재한다. 적색, 녹색, 및 청색의 ΔE 는 각각 약 35.8, 27.0, 19.7 이다. 따라서, 관측자는 필터를 구비하지 않는 플라즈마 디스플레이 패널의 적색, 녹색, 및 청색에 대하여 필터를 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널의 적색, 녹색, 및 청색을 완벽히 구별할 수 있다. 표 2 는 다른 광학 특성뿐만 아니라 필터를 구비하는 그리고 구비하지 않은 PDP 의 컬러 좌표를 또한 설정한다.

도 19 는 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체의 원색인 청색, 녹색, 및 적색 강도를 도시한다. 점선 그래프를 갖는 그래프는 본 발명의 필터를 구비하지 않은 형광체의 강도를 나타낸다. 청색 형광체 방출 스펙트럼은 약 450nm 이고, 녹색 형광체 방출은 약 515 nm 이며, 적색 형광체 방출은 약 610nm 이고 약 590nm 의 오렌지 방출과 함께일 때에는 약 625nm 이다. 적색 형광체 방출 스펙트럼은 590nm 근처의 강력한 오렌지 피크때문에 낮은 적색 순도를 갖는다.

본 발명의 필터를 플라즈마 디스플레이 패널에 추가함으로써, 도 19 에 실선 그래프로 도시된 바와 같이, 약 590nm 에서의 불필요한 오렌지 피크 강도가 명백히 감소된다. 본 발명의 필터는 적색 형광체 방출 스펙트럼의 적색 순도를 개선하기 위해 오렌지 피크 강도를 감소시킨다. 따라서, 도 19 의 그래프에 도시된 바와 같이, 본 발명의 필터는 컬러 콘트라스트를 개선하며 플라즈마 디스플레이 패널을 향상시킨다.

제 4 실시예

이 예의 염료 세트는 순수한 그레이 레스트 컬러를 생성하고자 제조되었다. 이 염료 세트는 주변 광에서 중성을 띄게 되지만 플라즈마 디스플레이 패널의 컬러 온도를 개선하기 위해 트레이드 오프 기능이 제공된다. 필터는, 제 1 층이 폴리메틸 메타아크릴레이트 매트릭스의 약 0.25 중량% 의 ABS 574 및 약 0.50 중량% 의 ABS 594 를 포함한다는 점을 제외하고, 제 3 실시예에서 제조된 바와 같은 2층 필터이다. 제 2 층의 성분은 제 2 층의 두께가 12 미크론이라는 점을 제외하고 제 4 실시예에서와 동일하다.

도 9 는 제 3 실시예의 염료 세트로부터 수정된 염료 세트의 흡광 스펙트럼을 도시한다. 도 10 의 크로매틱 도는 본 발명의 필터를 구비하지 않는 플라즈마 디스플레이 패널의 염료 세트의 개선된 투과율을 도시한다.

염료 세트는 나머지 염료 세트의 개선된 컬러 온도에 대조하여 겨우 약 400°K 의 개선된 컬러 온도를 갖는다. 상대 휘도는 약 36.7 이고, 상대 콘트라스트는 약 2.42 이며, 메리트 수는 약 0.89 이다. 따라서, 상대 콘트라스트를 개선하기 위해, 염료 세트는 컬러 온도, 상대 휘도, 메리트 수를 희생하였으며, 표 2 를 참조한다.

적색, 녹색, 청색 투과의 ΔE 는 각각 42.5, 36.3, 28.7 이다. 따라서, 관측자는 필터를 구비하지 않는 플라즈마 디스플레이 패널의 적색, 녹색, 및 청색에 대조하여 필터를 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널의 적색, 녹색, 및 청색을 완벽하게 구별할 수 있다.

제 5 실시예

이 염료 세트는 플라즈마 디스플레이 패널의 컬러 온도를 개선하기 위한 트레이드오프를 갖는 주변 광에서 또한 중성을 띄게 된다. 이 염료 세트는, 제 2 층이 12 미크론의 두께를 갖는다는 점을 제외하고 제 4 실시예의 염료 세트와 동일하게 제조된다.

도 11 은 이 염료 세트의 흡광 스펙트럼을 도시하며 도 12 는 필터를 구비하지 않는 플라즈마 디스플레이 패널에 대조할 때 적색, 녹색, 청색 광의 투과율을 도시하는 염료 세트의 크로매틱 도이다.

표 2 에서, 이 염료 세트의 휘도가 제 4 실시예에서의 약 37% 로부터 약 56.9% 로 증가되었으며 청색 영역에서의 투과가 증가되었음을 알 수 있다. 또한 메리트 수는 제 4 실시예의 염료 세트와 비교할 때 약 0.8 로부터 약 0.96 으로 현저히 개선된 한편, 녹색 순도 개선에 있어서 약간의 절충이 있었다. 컬러 온도는 필터를 구비하지 않는 PDP에 대하여 약 1,000°K 개선되었다. 상대 콘트라스트는 약 1.69 이다.

적색, 녹색, 및 청색 좌표의 ΔE 는 각각 약 28.8, 19.2, 15.2 이다. 따라서, 필터를 구비하지 않는 플라즈마 디스플레이 패널에 대하여 필터를 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널의 적색, 녹색, 및 청색을 완벽하게 구별할 수 있다.

제 6 실시예

이 염료 필터는 이전 실시예들의 코팅 방법과는 대조하여 주조 방법에 의해 제조된다. 이 필터는 플라즈마 디스플레이 패널의 표면상으로 주조된다. 필터는 두께 약 50 미크론의 셀룰로스 아세테이트 층으로부터 형성된다. 염료 세트는 아스트라존 오렌지, ABS 574, ABS 594, 및 룩솔 패스트 블루로 구성된다. 모든 염료는 아세톤 및 메타놀 용액에 첨가되며 셀룰로스 아세테이트와 혼합된다. 계면활성제인 Genepole및 Dynol의 몇개 드롭 (약 0.01 중량%) 이 추가된다. 이후에 막은 통상의 스케일 주조 장비를 이용하여 플라즈마 디스플레이 패널의 유리 표면상에 주조된다. 셀룰로스 아세테이트 매트릭스에 대한 최종 건조 염료는약 0.065 중량% 의 아스트라존 오렌지, 약 0.024 중량% 의 ABS 574, 약 0.048 중량% 의 ABS 594, 및 약 0.060 중량% 의 록솔 패스트 블루이다.

표 2 및 도 13, 14 의 데이터에 의해 도시된 바와 같이, 이 막의 성능은 다소 인상적이다. 상대 휘도는 약 64% 이고, 상대 콘트라스트는 1.45 이며, 메리트 수는 약 0.935 이다. 청색 투과율은 약 68% 이다. 따라서, 이 염료 세트는 높은 휘도, 높은 청색 투과, 명백한 컬러 전범위의 증가, 양호한 메리트 수, 및 약 + 500°K 의 개선된 컬러 온도를 나타낸다.

적색, 녹색, 및 청색 좌표의 ΔE 는 각각 약 25.7, 12.2, 13.1 이다. 따라서, 필터를 구비하지 않는 플라즈마 디스플레이 패널에 대하여 필터를 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널의 적색을 완벽하게 구별할 수 있고, 또한 적어도 필토를 구비하지 않은 패널에 대하여 필터를 구비한 플라즈마 디스플레이 패널의 녹색 및 청색간에 명백한 차이가 있음을 관측할 수 있다.

제 7 실시예

이 실시예의 필터는 단일 층 코팅을 사용하여 염료 세트 3 (제 3 실시예) 을 재생산하려는 것이다.

디스퍼스 옐로우 9, 아스트라존 오렌지, ABS 574, 룩솔 패스트 블루의 염료 화합물은 40% 메틸 에틸케톤 및 60% 메타놀의 용액에서 혼합된다. 또한, 폴리비닐 부티레이트 (폴리머 매트릭스) 는 20 중량% 의 물에서 용해된다. 이후에 염료 조성물은 폴리비닐 부티레이트의 용액에 첨가된다. 막은 약 1,000 rpm 으로 약 30 초동안 4 밀 (100 미크론) 두께의 PET 막상에서 스펀 코팅된다. 이후에막은 오븐에서 약 50℃ 에서 약 30분동안 건조되어 두께 약 5미크론의 전체 드라이 막이 얻어진다. 드라이 폴리비닐 부티레이트 염료는 약 0.45 중량% 아스트라존 오렌지, 약 0.25 중량% ABS 574, 약 0.50 중량% ABS 594, 및 약 0.55 중량% 룩솔 패스트 블루이다. 이것은 플라즈마 디스플레이 패널 (5인치 컬러 텔레비전 모니터) 상에 장착된다.

표 2 에서, 컬러 온도에서 명백한 개선, 즉, 약 800°K 가 관측된다. 상대 휘도는 약 69% 의 높은 청색 투과를 갖고, 또한 허용가능한 레스트 컬러를 갖는 약 62% 이다. 상대 콘트라스트는 약 0.94% 의 양호한 메리트 수를 갖는 약 1.51 이다. 도 15 는 대상이 되는 염료 세트의 흡광 스펙트럼을 도시하고 도 16 은 본 발명의 필터를 구비하지 않는 플라즈마 디스플레이 패널에 대조하여 청색, 녹색, 및 적색의 개선된 투과율을 나타낸다.

적색, 녹색, 및 청색 좌표의 ΔE 는 각각 약 24.6, 16.8, 12.0 이다. 따라서, 필터를 구비하지 않는 플라즈마 디스플레이 패널에 대하여 필터를 구비하는 플라즈마 디스플레이 패널의 적색 및 녹색을 완벽하게 구별할 수 있고, 필토를 구비하지 않은 패널에 대하여 필터를 구비한 플라즈마 디스플레이 패널의 청색간에 명백한 차이가 있다고 결론내릴 수 있다.

제 8 실시예

염료 세트는, 폴리메틸 메티아크릴레이트 폴리머 매트릭스에서 약 0.12 중량% 의 아스트라존 오렌지, 약 0.18 중량% 의 ABS 574, 약 0.32 중량% 의 ABS 574, 약 0.32 중량% 의 ABS 594, 및 약 0.38 중량% 의 룩솔 패스트 블루로 구성된다. 사용된 용매는 80% 메틸 에틸케톤 및 20% 디메틸푸란의 혼합물이다. 염료 세트는 PET 상에 7미크론 막으로 스핀 코팅된다.

PDP 에 의해 방출되는 플라즈마로부터의 IR 방사는 원격 제어 유닛의 동작에 간섭하고, 필터에서 IR 차폐가 필요하다는 것을 알게 되었다. 따라서, 이 염료 세트는 약 7 중량% 의 IRA 850 를 폴리머/염료 용액에 첨가함으로써 이러한 요구사항이 만족되도록 설계되었다.

이 염료 세트는 주변 광에서 중성을 나타내지만 이미지 개선 성능과의 어떠한 절충없이도 플라즈마에 의해 방출되는 근적외선 방사를 차단할 수 있는 기능을 제공한다. 또한, 폴리메틸 메타아크릴레이트 수지가 필터 제조시에 다시 이용된다. 폴리메틸 메타아크릴레이트는 폴리비닐 부티레이트보다 광학적으로 더 뛰어나다. 또한, 안정성에 있어서 예상하지 못한 개선이 또한 관측되었다. 어떤 특정한 이론을 주장하지는 것은 아니지만, 폴리비닐 부티레이트에 대조할 때 폴리메틸 메타아크릴레이트로부터의 보다 낮은 습도 흡수로서 안정성 개선을 설명할 수 있다.

도 17 은 염료 세트의 흡광 스펙트럼을 도시한다. 도 18 은 필터를 구비하지 않는 플라즈마 디스플레이 패널에 대하여 적색, 녹색, 및 청색 파장에 있어서 개선된 컬러 콘트라스트를 나타내는 크로매틱 도를 도시한다. 또한, 이 염료 세트는 약 +15,000°K 의 개선된 컬러 온도, 약 1.523 의 상대 콘트라스트를 갖는 약 62.2% 의 개선된 상대 휘도, 약 0.95 의 양호한 메리트 수, 및 약 73% 의 개선된 청색 투과율을 나타내며, 표 2 를 참조한다.

적색, 녹색, 및 청색 좌표의 ΔE 는 각각 약 28.8, 16.0, 9.6 이다. 따라서, 관측자는 필터가 없는 플라즈마 디스플레이 패널에 대하여 필터를 갖는 플라즈마 디스플레이의 적색 및 녹색 컬러를 명확하게 구별할 수 있고, 필터를 갖는 패널에 대하여 필터를 갖는 플라즈마 디스플레이 패널의 청색간에 명백한 차이가 있다고 최소한 결론내릴 수 있다.

Claims

컬러 디스플레이의 컬러 및 콘트라스트 개선용 필터로서,

실질적으로 도 1 에 도시된 바와 같은 흡광 스펙트럼을 갖는 제 1 염료, 또는,

실질적으로 도 2 에 도시된 바와 같은 흡광 스펙트럼을 갖는 제 2 염료, 또는,

캐리어 매트릭스에 균일하게 포함된 상기 제 1 염료와 제 2 염료의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 염료와 제 2 염료의 혼합물을 포함하고,

상기 혼합물은, 약 0.02 중량 % 내지 약 0.85 중량 % 의 상기 제 1 염료 및 약 0.01 중량 % 내지 약 0.45 중량 % 의 상기 제 2 염료를 포함하며,

상기 중량은 상기 매트릭스를 기준으로 한 것을 특징으로 하는 필터.
제 1 항에 있어서,

상기 필터는, 상기 매트릭스내에 균일하게 포함된 상기 제 1 염료 및 제 2 염료, 아스트라존 오렌지 염료 및 룩솔 패스트 블루 염료를 포함하는 다중 대역통과 필터인 것을 특징으로 하는 필터.
제 2 항에 있어서,

상기 매트릭스를 기준으로, 약 0.02 중량 % 내지 약 2.0 중량% 의 아스트라존 오렌지 및 약 0.02 중량% 내지 약 2.0중량% 의 룩솔 패스트 블루를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
제 4 항에 있어서,

상기 매트릭스를 기준으로, 약 0.20 중량% 내지 약 0.80 중량% 로 상기 매트릭스내에 균일하게 포함된 디스퍼스 옐로우 9 염료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
제 3 항에 있어서,

상기 매트릭스내에 균일하게 포함된 IRA 850 염료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
제 1 항에 있어서,

상기 매트릭스는 폴리머 매트릭스인 것을 특징으로 하는 필터.
제 7 항에 있어서,

상기 폴리머 매트릭스는, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 아세테이트, 폴리메틸 메타아크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리올레핀, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리비닐 부티레이트, 사이클로올레핀 폴리머, 사이클로올레핀 코폴리머, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리케톤, 또는 폴리에스테르아미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 염료 및 제 2 염료는 85MJ/㎡ 의 백색광 노출하에서 10 - 20 % 열하 미만의 광 고착성, 및 72시간동안 70% RH 70℃의 조건하에서 10 - 20% 열하 미만의 열적 안정성을 갖는 것을 특징으로 하는 필터.
제 3 항에 있어서,

폴리머 매트릭스내에 균일하게 포함된 상기 제 1 염료와 제 2 염료의 혼합물로부터 형성되는 제 1 층;

상기 제 1층상에 병렬로 배치된 제 2 층; 및

폴리머 매트릭스내에 균일하게 포함된 아스트라존 오렌지 염료와 룩솔 패스트 블루 염료의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
제 10 항에 있어서,

상기 제 1 층은 폴리메틸 메타아크릴레이트 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
제 11 항에 있어서,

상기 제 2 층은 폴리비닐 아세테이트 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
제 1 항에 있어서,

상기 매트릭스는 유리 및 폴리머 기판으로부터 선택되는 투명 기판상으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 필터.
제 1 항에 있어서,

상기 매트릭스는 프리 스탠딩 폴리머 막인 것을 특징으로 하는 필터.
형광물을 포함하는 내면 및 반투명 필터를 포함하는 외면을 구비하는 전면 플레이트를 포함하고,

상기 필터는,

실질적으로 도 1 에 도시된 바와 같은 흡광 스펙트럼을 갖는 제 1 염료, 또는, 실질적으로 도 2 에 도시된 바와 같은 흡광 스펙트럼을 갖는 제 2 염료, 또는, 캐리어 매트릭스에 균일하게 포함된 상기 제 1 염료와 제 2 염료의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 디스플레이 장치.
제 15 항에 있어서,

상기 필터는 상기 매트릭스내에 균일하게 포함된 아스트라존 오렌지 염료 및 룩솔 패스트 블루 염료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 디스플레이 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 필터는 캐리어 매트릭스내에 포함된 디스퍼스 옐로우 9 염료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 캐리어 매트릭스는 폴리머인 것을 특징으로 하는 컬러 디스플레이 장치.
제 18 항에 있어서,

상기 폴리머 매트릭스는, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 아세테이트, 폴리메틸 메타아크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리올레핀, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리비닐 부티레이트, 사이클로올레핀 폴리머, 사이클로올레핀 코폴리머, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리케톤, 또는 폴리에스테르아미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 디스플레이 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 필터는,

폴리머 매트릭스내에 포함된 상기 제 1 염료와 제 2 염료의 혼합물을 포함하는 제 1 층; 및

별도의 폴리머 매트릭스에 포함된 아스트라존 오렌지 염료 및 룩솔 패스트 블루 염료를 포함하는 제 2 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 디스플레이 장치.
제 21 항에 있어서,

상기 제 1 층은 폴리메틸 메타아크릴레이트 매트릭스를 포함하고,

상기 제 2 층은 폴리비닐 아세테이트 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 디스플레이 장치.
제 15 항에 있어서,

상기 매트릭스는 유리 및 폴리머 기판으로부터 선택되는 투명 기판상으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 컬러 디스플레이 장치.
제 15 항에 있어서,

상기 매트릭스는 프리 스탠딩 폴리머 막인 것을 특징으로 하는 컬러 디스플레이 장치.
제 15 항에 있어서,

플라즈마 디스플레이 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 디스플레이 장치.
이미지 개선 필터가 플라즈마 디스플레이 장치위에 배치되며,

상기 필터는 590nm 로 방출되는 가시광을 흡수할 수 있는 하나 이상의 적색 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
제 25 항에 있어서,

상기 필터는 590nm 로 방출되는 가시광의 50% 이상을 흡수할 수 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
제 25 항에 있어서,

상기 하나 이상의 적색 염료는 폴리머 매트릭스내에 포함되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 캐리어 매트릭스는 유리 및 폴리머 기판으로부터 선택되는 투명 기판상으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 매트릭스는 프리 스탠딩 폴리머 막인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
제 25 항에 있어서,

상기 플라즈마 디스플레이 장치의 플라즈마로부터 방출되는 IR 방사를 차폐할 수 있는 IRA 850 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 장치.
용매, 및

실질적으로 도 1 에 도시된 바와 같은 흡광 스펙트럼을 갖는 염료, 도 2 에 도시된 바와 같은 흡광 스펙트럼을 갖는 염료, 아스트라존 오렌지, 룩솔 패스트 블루, 디스퍼스 옐로우 9, IRA 850, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 염료 용액.
제 31 항에 있어서,

상기 용매는 물, 또는, 유기 용매, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 염료 용액.
제 32 항에 있어서,

상기 유기 용매는 이스프로필 알콜, 메틸 알콜, 메티에틸 케톤, 아세톤, 디메틸푸란, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 염료 용액.