專利名稱：紅外線干涉濾光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濾光器，尤其涉及紅外線干涉濾光器，該濾光器壓在諸如等離子體顯示器件等發(fā)光器件與諸如在遙控音頻/視頻元件上找到的那些紅外線感應(yīng)檢測器之間，以防止不想要的紅外線發(fā)射進(jìn)入紅外線傳感器并與遙控器件所產(chǎn)生的想要的紅外線控制信號發(fā)生干擾。
背景技術(shù)：
通常通過遙控來控制消費(fèi)類音頻/視頻(A/V)系統(tǒng)。遙控通常以紅外線發(fā)光二極管來提供簡單的脈沖數(shù)據(jù)流，該數(shù)據(jù)流由A/V器件上的紅外線感應(yīng)檢測器來檢測。由于命令的數(shù)目有限，所以通常IR數(shù)據(jù)流是低頻的。此外，由于應(yīng)用性使得遙控的位置不是確定的，所以A/V上的IR傳感器必須具有寬的檢測角范圍。近來引入的技術(shù)可能與A/V系統(tǒng)上的遙控發(fā)生干擾。這些技術(shù)包括具有高頻噪聲的光源(包括可調(diào)小型熒光燈泡和等離子體顯示器)以及那些使用高頻數(shù)據(jù)流的較新器件。后者的例子包括計(jì)算機(jī)外設(shè)，其中包括數(shù)據(jù)中繼器、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)/打印機(jī)鏈接和局域網(wǎng)。這些器件的紅外線發(fā)射是高頻的，它們可由A/V系統(tǒng)上的低速檢測器來解調(diào)，從而產(chǎn)生明顯隨機(jī)的命令。最好濾除高頻器件所發(fā)射的信號或至A/V器件上紅外線感應(yīng)檢測器的輸入，從而防止不想要的發(fā)射與A/V器件的控制或操作發(fā)生干擾。
公知各種濾光器，它們試圖選擇性地透射想要的波長區(qū)域內(nèi)的電磁輻射并吸收或反射不想要的波長帶內(nèi)的電磁輻射。常把這種濾光器置于顯示器件的圖象平面前表面一側(cè)，以截?cái)嗖恍枰牟ㄩL帶內(nèi)的光，而不犧牲可見光的透射。示例的顯示器通過電子束照射利用熒光材料的場致發(fā)光或熒光體的激勵(lì)發(fā)射，以在圖象平面上顯現(xiàn)圖象。由于這種顯示器件的圖象顯現(xiàn)機(jī)理，所以不僅發(fā)出想要的可見光而且發(fā)出對提高圖象質(zhì)量不必要的光(例如紫外線和紅外線區(qū)域中的光)或波長比紫外線區(qū)域短的區(qū)域中的光。在某些情況下，這些不必要波長區(qū)域內(nèi)的光對人體和不同于顯示器件的設(shè)備造成不利影響，因此最好盡可能地濾除這些光。
8-231245號日本未審查專利公開(Kokai)揭示了一種濾光器(紫外線和紅外線吸收玻璃)，它包括玻璃基底(透明支撐)和濾光層，濾光層覆蓋基底表面且由包含紫外線吸收劑和紅外線吸收劑的硅酮(silicone)涂層構(gòu)成。作為紅外線吸收劑的特定例子，揭示了酞菁化合物、聚亞甲基化合物和其它化合物。這些常規(guī)濾光器中所使用的光吸收濾光層還將吸收可見光區(qū)域(波長范圍通常從400到800nm)中想要的光。雖然所吸收的可見光的數(shù)量較少，但這通常是不利的。當(dāng)把濾光器置于顯示器件的圖象平面的前表面一側(cè)時(shí)，試圖減少不必要的波長區(qū)域內(nèi)的光的數(shù)量導(dǎo)致吸收了更多的可見光，繼而引起可見光透射率減小并降低圖象質(zhì)量。
9-22657號日本未審查專利公開(Kokai)揭示了一種濾光器，它包括濾光層，該濾光層由其表面上有全息鏡(hologram mirror)的樹脂層構(gòu)成。在濾光器的濾光層中，利用全息鏡的波長選擇性反射性發(fā)展了濾光效果。與常規(guī)濾光器的光吸收濾光層不同的是，全息鏡型濾光器不使用染料，也不使用顏料。然而，在形成全息圖時(shí)，把光敏劑加到樹脂層。該光敏劑在全息圖形成后留在濾光器中，而且也有可能吸收可見光區(qū)域中的光。

發(fā)明內(nèi)容
許多A/V遙控都使用發(fā)射集中在大約940nm的發(fā)光二極管。干擾源通常發(fā)出較短波長(通常小于900nm)的光，因而原則上，可通過以僅發(fā)射大于940nm的那些波長的濾光器覆蓋發(fā)射源，或者通過以僅透射所述波長區(qū)域由遙控裝置的發(fā)射所限定的光并反射干擾波長區(qū)域內(nèi)的光的濾光器覆蓋檢測器元件，來抑制干擾輻射。實(shí)際上，這是難以通過標(biāo)準(zhǔn)濾光器來實(shí)現(xiàn)的。吸收濾光器具有從吸收到透射的大的轉(zhuǎn)變，從而防止了高的鑒別率比。在固定的角度，分色濾光器(dichroicfilter)可具有從反射到透射的快速轉(zhuǎn)變且可具有非常高的鑒別率比，但分色濾光器的反射波長隨角度的改變而變化，且通常具有窄的使用角。對于某些應(yīng)用，窄的使用角是不可接受的。此外，實(shí)現(xiàn)從反射到透射的快速譜轉(zhuǎn)變需要層數(shù)相當(dāng)多的分色濾光器，制造起來是昂貴的。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是一種濾光器，它包括能反射預(yù)定比例的特定波長區(qū)域內(nèi)的光同時(shí)透射預(yù)定比例的可見光區(qū)域內(nèi)的光的介電反射層。介電反射層包括每一層由第一聚合物形成的多層構(gòu)成的第一組介電反射層單元與每一層由第二聚合物形成的多層構(gòu)成的第二組介電反射層相結(jié)合，第二聚合物的折射率不同于第一聚合物，通過交替地層疊第一聚合物層和第二聚合物層把第一和第二組介電反射層單元相結(jié)合，介電反射層的反射率不少于反射的光的70％，且透射率為不少于可見光譜的三原色區(qū)域內(nèi)60％的光，三原色區(qū)域包括藍(lán)色區(qū)域(波長；430-490nm)、綠色區(qū)域(波長515-575nm)和紅色(波長；580-640nm)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，如果對發(fā)射源進(jìn)行濾光不實(shí)際，則可使用本發(fā)明的濾光器來濾除至A/V器件的紅外線檢測器的輸入信號，從而不想要的高頻發(fā)射不會與來自遙控器件的低頻發(fā)射發(fā)生干擾?？蓮澢景l(fā)明的濾光器以在一平面內(nèi)提供寬的視角并在正交平面內(nèi)提供有限的視角，或者本發(fā)明的濾光器可結(jié)合散射器(diffuser)一起使用來提供寬的視角?？梢罁?jù)想要的應(yīng)用而廣泛地改變本發(fā)明所使用的濾光器，但在08/402,041號美國專利申請及09/005,727號美國專利申請中描述了用于本發(fā)明的適當(dāng)?shù)募t外線濾光器。
附圖概述

圖1是示出包含在依據(jù)本發(fā)明的濾光器中的介電反射層的波長選擇性反射原理的示意剖面圖。
圖2是示出在本發(fā)明的工作例子中所使用的介電反射膜的透射譜的圖。
圖3是示出工作例子中等離子體顯示器件的圖象平面的發(fā)射譜的圖。
圖4是示出來自工作例子中所使用的遙控器(remocon)的信號的發(fā)射譜的圖。
圖5是示出反射率依據(jù)在例1和2中所產(chǎn)生的濾光器的波長而變化的圖。
圖6是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖，示出與紅外線傳感器輸入處的IR濾光器相結(jié)合的散射器(diffuser)。
圖7是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的圖，示出在一視平面內(nèi)提供側(cè)視角的彎曲IR濾光器。
本發(fā)明的較佳實(shí)施方式音頻/視頻(A/V)系統(tǒng)的遙控系統(tǒng)(遙控器)包括透射單元和接收單元。由于應(yīng)用性使得遙控的位置不是確定的，所以A/V器件上的IR傳感器具有寬的檢測角范圍。典型的透射單元透射通常在波長譜的IR區(qū)域(從約800nm到約1000nm)內(nèi)的操作信號。通常，透射單元提供來自紅外發(fā)光二極管的簡單低頻脈沖數(shù)據(jù)流，該發(fā)射通常集中于940nm左右。然后，由A/V器件上的紅外線接收單元來檢測操作信號。如果除透射單元以外的設(shè)備發(fā)出的IR光的波長與透射器件處的波長(它然后被接收單元接收)基本上相同，則接收單元誤認(rèn)為IR光是來自透射單元的操作信號。這導(dǎo)致A/V器件的不當(dāng)工作。近來引入的技術(shù)可能與A/V系統(tǒng)上遙控發(fā)生干擾。這些技術(shù)包括具有高頻噪聲的光源(包括可調(diào)小型熒光燈泡和等離子體顯示器)以及那些使用高頻數(shù)據(jù)流的較新器件。后者的例子包括計(jì)算機(jī)外設(shè)，其中包括數(shù)據(jù)中繼器、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)/打印機(jī)鏈接和局域網(wǎng)。這些器件的紅外線發(fā)射是高頻的，它們可由A/V系統(tǒng)上的低速檢測器來解調(diào)，從而產(chǎn)生明顯隨機(jī)的命令。在本發(fā)明中，濾除了高頻器件所發(fā)射的信號或至A/V器件上紅外線感應(yīng)檢測器的輸入，從而防止不想要的發(fā)射與A/V器件的控制或操作發(fā)生干擾。
本發(fā)明中所使用的濾光器可有效地防止由來自不同于遙控器發(fā)射器的源的不想要的IR發(fā)射而一起與遙控操作的干擾。為了優(yōu)化性能，希望反射至少70％的遙控器進(jìn)行操作的預(yù)定波長區(qū)域內(nèi)的光，最好大于80％，更好的是大于90％的預(yù)定波長區(qū)域內(nèi)的光，以防止遙控器單元的不當(dāng)操作。
介電反射層在本發(fā)明的濾光器中用作濾光層的介電反射層反射預(yù)定比例的特定波長區(qū)域內(nèi)的光(電磁輻射)，同時(shí)透射預(yù)定比例的另一預(yù)定光區(qū)域內(nèi)的光。在本發(fā)明中，“介電反射層”最好由相互緊貼的多個(gè)可透光介電層構(gòu)成。確定每一層的厚度與折射率之間的關(guān)系，以提供波長選擇特性(透射某一波長區(qū)域內(nèi)的光同時(shí)反射另一波長區(qū)域內(nèi)的光的特性)。在較佳實(shí)施例中，波長選擇特性利用這樣的反射原理，其中夾在兩種材料之間的介電層的厚度與折射率之積是該層內(nèi)入射光的波長的四分之一，該層的折射率高于或低于這兩種材料的折射率，從而允許在兩種材料的兩個(gè)界面處有兩相反射光，并使該層相互重合，以引起相互增強(qiáng)。
例如，介電反射層包括每一層由第一聚合物形成的多層構(gòu)成的第一組介電反射層單元和每一層由第二聚合物形成的多層構(gòu)成的第二組介電反射層單元，第二聚合物的折射率不同于第一聚合物的折射率，該介電反射層由交替地層疊第一和第二聚合物層而形成。在較佳實(shí)施例中，第一和第二組介電反射層單元中的至少一個(gè)包括四分之一波長層，該聚合物的厚度(d，以nm為單位)與折射率(n)之積即n×d是待反射光的波長的四分之一，可透射波長不相應(yīng)于四分之一波長(積(n×d))的光。通過以下參考圖1的描述，將容易理解在介電反射層中所使用的波長選擇性反射原理。
圖1是本發(fā)明的濾光器中介電反射層的局部放大的示意剖面圖。在本實(shí)施例中，在圖中示出形成由第一或第二聚合物形成的聚合物層O、X、Y和Z的介電反射層。即，介電反射層是這些層和其它選用的聚合物層(未示出)的層疊體。如圖所示，在光進(jìn)入聚合物層O并向聚合物層O和相鄰的聚合物層X的界面1前進(jìn)時(shí)，入射光被分成兩部分，光A從界面I反射，光B進(jìn)入聚合物層X并被界面2反射。在此情況下，可以2ndcosψ(這里，d表示聚合物層X的厚度，n表示聚合物層X的折射率)來表示光A和光B之間的光程差。當(dāng)此光程差等于入射光波長的一半(λ/2)時(shí)，反射光的強(qiáng)度最大。然而，在此情況下，聚合物層X的折射率高于或低于相鄰的聚合物層O和Y的折射率，在圖中所示的實(shí)施例中，聚合物層X的折射率高于聚合物層O的折射率。在聚合物層O中，在光沿界面1的法線(圖中的虛線)(即，ψ=0°,θ=0°)進(jìn)入時(shí)，光程差等于2nd。在此情況下，在最大程度上增強(qiáng)反射光的要求是2nd=λ/2，即nd=λ/4。
即，圖中所示的介電反射層以最高的強(qiáng)度反射波長為聚合物層X的厚度與折射率之積(nd)的四倍的光。這就是所謂的“四分之一波長原理”。類似地，如果從界面2和3反射光，則依據(jù)聚合物Y的厚度和折射率，強(qiáng)烈地反射特定波長。具體來說，介電反射層包括相互層疊在頂部的不同厚度的多個(gè)聚合物層，以滿足所需的厚度與折射率之間的關(guān)系，該介電反射層反射相應(yīng)于每一聚合物層的厚度與折射率的特定波長區(qū)域內(nèi)的光，同時(shí)有效地透射其它波長區(qū)域內(nèi)的光。
總而言之，由于一個(gè)聚合物層有效地作用于約10到幾十nm的波段，所以包括有限數(shù)目的層的介電反射層可有效地起到想要的波長選擇性反射器的作用。因此，例如，至少20個(gè)聚合物層足以有效地反射從800到1,000nm的波長譜內(nèi)的光。然而，總的來說，具有不同厚度的層的數(shù)目越大，則反射率越佳。雖然每一層都是可透光的，但它也吸收少量的光。因此，使用過多的層常導(dǎo)致光的透射率和反射率的降低。為此，在本發(fā)明中所使用的介電反射層中所層疊的聚合物層(介電層)的數(shù)目最好在從50到2,000的范圍內(nèi)。
另一方面，在光相對于界面1的法線以某一角度進(jìn)入(即，ψ＞0°,θ＞0°)時(shí)，光程差小于2nd，即2ndcosψ。因此，使反射光最大的要求是ndcosψ=λ/4。即，介電反射層以最高的強(qiáng)度反射波長小于聚合物層X的厚度與折射率之積(nd)的四倍(即，波長等于4ndcosψ)的入射光。介電反射層可包括厚度之積(nd)為反射光的m/4的層，這里m為3或更大的奇數(shù)。
例如，以上介電反射層可由介電反射膜來形成?？赏ㄟ^傳統(tǒng)的方法來形成介電反射膜，諸如(a)把多個(gè)介電層涂敷在透明聚合物膜上的方法和(b)提供聚合物材料構(gòu)成的介質(zhì)并進(jìn)行共擠壓(coextrude)來形成多層膜。例如，在08/402,041、09/006,288和09/006,455號美國專利申請中揭示了生產(chǎn)這種介電反射膜的方法。
可用于構(gòu)成介電反射層的較佳介質(zhì)包括折射率不小于1.1的可透光材料，例如諸如聚酯(例如，聚苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸乙二酯、苯二甲酸乙二酯、對苯二甲酸乙二酯共聚多酯)、丙烯酸聚合物(例如，聚甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯與其它(甲基)丙烯酸酯的共聚物)、聚苯乙烯聚合物(例如，聚苯乙烯、苯乙烯與丁二烯的共聚物及苯乙烯與丙烯腈的共聚物)、含氟聚合物(例如，聚偏1,1-二氟乙烯及氟化乙烯/氟化丙烯共聚物)、聚乙烯、聚丙烯、乙烯/丙烯酸共聚物、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚偏1,1-二氯乙烯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯和環(huán)氧樹脂等聚合物。在09/006,601和08/402,041號美國專利申請中描述了其它適當(dāng)?shù)牟牧稀?br> 最好，通過共擠壓工藝把介電反射膜模塑成為多層聚合物膜。這提供了良好的可塑性，可容易地生產(chǎn)本發(fā)明的濾光器。例如，可通過交替地層疊包含至少一個(gè)以上類型的介質(zhì)的第一層和包含至少一個(gè)以上類型的介質(zhì)的第二層來形成上述介電反射膜。基本上所有層的厚度都小于1μm，其中，多個(gè)層具有不同的厚度，從而產(chǎn)生以上的波長選擇性。每一層的折射率通常不小于1.1，最好在1.2到2.8的范圍內(nèi)。第一層的折射率n1與第二層的折射率n2之差Δn(=︱n1-n2︱)通常在0.05到1.5的范圍內(nèi)，最好在從0.1到1.0的范圍內(nèi)。當(dāng)每一層都包含聚合物時(shí)，最好沿雙軸向拉伸每一聚合物層，以有效地改善波長選擇性反射(特定波長的光的反射率)。
除了兩種介質(zhì)的層以外，還可提供其它介質(zhì)構(gòu)成的至少一層來形成該層疊?？砂阎T如紫外線吸收劑、抗氧化劑、防霉劑、防銹劑、吸濕劑、冷卻劑、發(fā)熒光的材料及表面活性劑等添加劑加入介電反射層中，只要它們對本發(fā)明沒有不利影響。此外，可在介電反射膜的前或后表面或這兩個(gè)表面上形成可透光的保護(hù)膜和粘合劑層，只要它們對本發(fā)明沒有不利影響。
發(fā)射源濾光器通過給發(fā)射源覆蓋反射預(yù)定比例的特定波長區(qū)域內(nèi)的光同時(shí)透射預(yù)定比例的可見光區(qū)域內(nèi)的光的濾光器，可防止來自諸如等離子體顯示器件或可調(diào)小型熒光燈泡等源的不想要的發(fā)射到達(dá)A/V器件的紅外線傳感器。該濾光器最好包含一介電反射層，該介電反射層具有每一層由第一聚合物形成的多層構(gòu)成的第一組介電反射層單元與每一層由第二聚合物形成的多層構(gòu)成的第二組介電反射層單元相結(jié)合，第二聚合物的折射率不同于第一聚合物，通過交替地層疊第一聚合物層和第而聚合物層把第一和第二組介電反射層單元相結(jié)合。在較佳結(jié)構(gòu)中，第一和第二組介電反射層單元中的至少一個(gè)包括四分之一波長層，其聚合物的厚度(d，以nm為單位)與折射率(n)之積即n×d是待反射光的波長的四分之一。對于諸如對等離子體顯示器件的輸出進(jìn)行濾光等應(yīng)用，介電反射層最好反射至少70％待反射的光，并透射至少60％的可見光譜的三原色區(qū)域內(nèi)的光，這些區(qū)域包括藍(lán)色區(qū)域(波長；430-490nm)、綠色區(qū)域(波長；515-575nm)和紅色區(qū)域(波長；580-640nm)。
在本發(fā)明的濾光器中，四分之一波長層中的積(n×d)最好在從200到250nm的范圍內(nèi)，從800到1,000nm的波長區(qū)域內(nèi)的光反射率最好不小于70％。此外，在本發(fā)明的濾光器中，濾光器最好還包括置于面對介電反射層的至少一個(gè)表面的防刮擦劑或防反射樹脂層。樹脂最好包含氟聚合物。例如，在把這種樹脂層置于濾光器的最外層時(shí)，它起到防沾污層的作用，以有效地保護(hù)濾光器的表面免受刮擦或諸如人手指印等沾污，這些刮擦和沾污粘附于濾光器表面并使圖象平面不清晰。當(dāng)樹脂層的厚度(d，以nm為單位)與聚合物的折射率(n)之積即n×d為可見光(它可通過介電反射層即四分之一波長層透射)的波長的四分之一時(shí)，樹脂層對可見光起到防反射層的作用。此結(jié)構(gòu)使得可把光之間尤其是在樹脂層的上表面和下表面處反射的可見光之間的光程差減小一半，從而有效地把所反射的光減到最少。即，與不存在四分之一波長樹脂層的情況相比，可減少波長在可見光區(qū)域內(nèi)的光的反射。這種防反射操作可有效地防止顯示器能見度的降低。尤其較佳的是，把以上四分之一波長樹脂層置于濾光器的最外層，從而它既起到防反射層的作用，又起到防沾污層的作用。
如上所述，本發(fā)明濾光器利用特定介電反射層作為濾光層。此介電反射層包括每一層由第一聚合物形成的多層構(gòu)成的第一組介電反射層單元和每一層由第二聚合物形成的多層構(gòu)成的第二組介電反射層單元，第二聚合物的折射率不同于第一聚合物，通過交替地層疊第一和第二聚合物層而形成此介電反射層。在較佳模式中，第一和第二組介電反射層單元中的至少一個(gè)包括四分之一波長層，其聚合物的厚度(d，以nm為單位)與折射率(n)之積即n×d為待反射光的波長的四分之一。因而，本發(fā)明的濾光器利用了所謂的介電反射原理。通過以下詳細(xì)描述的預(yù)定方法層疊如上所述的多個(gè)聚合物來形成介電反射層。不需要把光敏劑加到聚合物層上(而這在生產(chǎn)全息鏡型濾光器時(shí)是必須的)，因而沒有光敏劑吸收可見區(qū)域內(nèi)的光從而減小可見光透射率的危險(xiǎn)?；旧嫌删酆衔飿?gòu)成的介電反射層增強(qiáng)了介電反射層對可見光的透過性。對于某些應(yīng)用，希望使介電反射層的透射率在三原色區(qū)域，即在藍(lán)色區(qū)域(波長；430-490nm)、綠色區(qū)域(波長；515-575nm)和紅色區(qū)域(波長；580-640nm)內(nèi)不小于60％?？梢姽馔干渎市∮?0％導(dǎo)致感覺到的透過濾光器的亮度和光的色度(顏色)降低，從而降低所顯示的圖象質(zhì)量。為此，三原色區(qū)域內(nèi)光的透射率最好大于70％，尤其是最好大于80％。
通常，如此設(shè)計(jì)本發(fā)明的濾光器，從而光的三原色區(qū)域內(nèi)的光透射率等于不同于三原色區(qū)域的可見光區(qū)域內(nèi)的光透射率。然而，為了增強(qiáng)所發(fā)射的光的色純度，不同于三原色區(qū)域的可見光區(qū)域內(nèi)的光透射率可小于70％。在本說明書中，“光透射率”或“光反射率”是由分光光度計(jì)測得的值。在以下描述中，在提及“光透射率”而不指定波長區(qū)域時(shí)，“光透射率”指“可見光的三原色區(qū)域內(nèi)”的透射率。
在較佳設(shè)計(jì)中，把本發(fā)明的濾光器中所使用的介電反射層設(shè)計(jì)成反射大于70％的波長譜從800到1,000nm內(nèi)的光(以下叫做“IR光”)，從而在四分之一波設(shè)計(jì)中，(n×d)之積在從200到250nm的范圍內(nèi)。此結(jié)構(gòu)可有效地截?cái)鄰陌l(fā)射器件的圖象平面發(fā)出的波長譜從800到1,000nm內(nèi)的光，并可有效地防止遙控的視聽器件的干擾。將更詳細(xì)地描述其中包含介電反射層作為濾光層的本發(fā)明的濾光器和其它特征。
對于某些應(yīng)用，諸如等離子體顯示器件的濾光器，本發(fā)明的濾光器可通過例如把介電反射膜(以下詳細(xì)描述)構(gòu)成的介電反射層緊貼到透明支撐上來形成。透明支撐可由例如玻璃或塑料材料來形成。這里可使用的塑料材料包括丙烯酸、聚碳酸酯和環(huán)氧樹脂。其中，丙烯酸樹脂作為塑料材料是較佳的，因?yàn)樗哂袠O好的透明度和機(jī)械強(qiáng)度(尤其是表面硬度)。也可使用已與聚偏1,1-二氟乙烯樹脂相混合以提高抗沖擊性的丙烯酸樹脂。支撐的厚度通常為1到10mm，更好是2到7mm，最好是3到5mm。當(dāng)支撐厚度過大時(shí)，有可能降低整個(gè)濾光器的透明度(光透射率)，而過小的厚度可能使得難于把介電反射膜緊貼到支撐上。當(dāng)介電反射膜的機(jī)械強(qiáng)度本質(zhì)上不令人滿意時(shí)，在圖象平面上設(shè)置濾光器使得整個(gè)濾光器可能彎曲和變形。支撐的光透射率通常不小于70％，更好不小于80％，尤其是最好不小于85％。
例如，可利用具有高透明度的粘合劑把介電反射膜緊貼到支撐上。這里所使用的粘合劑的光透射率通常不小于70％，更好不小于80％，尤其是最好不小于85％。作為粘合劑，高透明度與高粘接強(qiáng)度相結(jié)合的丙烯酸粘合劑是較佳的。例如，可從包含諸如丙烯酸異辛酯、丙烯酸丁酯或2-丙烯酸乙基己酯等丙烯酸酯單體(具有包含4到14個(gè)碳原子的烷基團(tuán))和諸如(甲基)丙烯酸、羧基烷基(甲基)丙烯酸酯、羥烷基(甲基)丙烯酸酯或N,N-二烷基丙烯酰胺等(甲基)丙烯酸酯單體(具有極性基團(tuán))或包含這些聚合物的混合物的反應(yīng)物來制備丙烯酸粘合劑。如本領(lǐng)域內(nèi)眾所周知的，“(甲基)丙烯酸”包含丙烯酸和甲基丙烯酸，它適用于(甲基)丙烯酸酯等。例如，在利用丙烯酸粘合劑把介電反射膜緊貼到支撐上時(shí)，可使丙烯酸粘合劑形成介電反射膜表面上的粘合劑層，接著把支撐貼到介電反射膜上。粘合劑層的厚度通常為5到100μm，最好為10到50μm。例如，可通過把包含以上聚合物或聚合物混合物的流體涂敷到介電反射膜上來提供粘合劑層。或者，可把包含以上反應(yīng)物的涂敷流體涂敷到膜上，接著進(jìn)行聚合。此外，還可使用把設(shè)在脫膜(release film)上的薄膜粘合劑從脫膜轉(zhuǎn)移到介電反射膜上的方法。粘合劑層可包含諸如聚苯乙烯顆粒等可擴(kuò)散的反射顆粒，只要它們對該層的透明度沒有不利影響。
最好，介電反射層夾在兩片以上支撐之間，從而介電反射層不暴露于外部環(huán)境，從而保護(hù)介電反射層免受劣化和損壞。整個(gè)濾光器的光透射率通常不小于65％，更好不小于70％，最好不小于75％。包括以下所述附加層的整個(gè)濾光器的厚度通常在從2到15mm的范圍內(nèi)。例如在用于顯示器件時(shí)，可通過以下方法把濾光器置于顯示器件的圖象平面的前表面一側(cè)。濾光器形成形狀與圖象平面基本上相同且至少稍大于圖象平面的板狀。提出了一種框架，該框架具有用于接收板的整個(gè)周邊的邊緣部分的槽，把濾光器裝到框架上。把具有框架的濾光器的框架部分與邊緣部分(其上通常設(shè)置用于支撐顯示器主體的顯示器框架)接合來固定濾光器。或者，可使用諸如粘合劑或鉤環(huán)緊固件等接合裝置把顯示器圖象平面的周邊部分與濾光器的周邊部分相接合，從而固定濾光器。此外，把透明粘合劑層置于與濾光器的顯示器圖象平面相對面的基本上整個(gè)表面，以把整個(gè)圖象平面粘接到濾光器的以上相對面，從而把濾光器固定于顯示器的圖象平面。此外，本發(fā)明的濾光器可包括介電反射層和粘合劑層。包含在介電反射層內(nèi)的介電反射膜可包括用于把反射波長特性和反射率提高到所需值的兩個(gè)或多個(gè)膜的層疊。在此情況下，簡單地層疊膜而不使用任何粘合劑并以如上所述的相同方式以框架來固定膜是常規(guī)的?；蛘撸衫靡陨系耐该髡澈蟿┫嗷盈B這些膜。所層疊的膜的數(shù)目最好是三到十個(gè)。當(dāng)所層疊的膜的數(shù)目小于三個(gè)時(shí)，不可期望把反射波長特性和反射率提高到所需值的效果，而所層疊的膜的數(shù)目超過十個(gè)，可能降低可見光的透射率。
對于某些應(yīng)用，本發(fā)明的濾光器可采取進(jìn)一步包含一個(gè)或多個(gè)附加層的各種形式。例如，依據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例，進(jìn)一步可把光透射率不小于80％的EMI屏蔽層緊貼到介電反射層的至少一個(gè)表面上。本實(shí)施例可用來濾除被認(rèn)為對人體有害的電磁輻射。這里可使用的這種EMI屏蔽層包括ITO膜、金屬薄膜和金屬網(wǎng)。屏蔽層的厚度雖然隨介電反射層或屏蔽層的光透射率而改變，但如此設(shè)定該厚度，從而使濾光器的光透射率不低于以上水平。例如，在ITO膜的情況下，透明度相對高，因而ITO膜的厚度最好在從50nm到3μm的范圍內(nèi)。依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施例，可把光透射率不小于80％的透明樹脂層緊貼到介電反射層的至少一個(gè)表面上。此樹脂層可采取硬涂層、抗靜電層、紫外光(UV)截?cái)鄬拥刃问?，且可由適用于該目的的樹脂或樹脂的混合物構(gòu)成。例如，當(dāng)樹脂層是用于反射或吸收波長譜從約280到約400nm(紫外線區(qū)域)內(nèi)的光的UV濾光層時(shí)，可有利地截?cái)鄰娘@示器件的圖象平面發(fā)出的有害紫外光以及IR光。雖然不特別限定UV截?cái)鄬拥墓馔干渎剩灰唤档蜑V光器的透明度即可，但它最好不小于80％。
最好，以上UV截?cái)鄬涌梢允前ū┧針渲?、聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂等的樹脂涂層。例如，可把包含諸如(甲基)丙烯酸酯單體等可聚合成分的涂敷流體涂敷到介電反射層的表面上，接著使可聚合的成分聚合來形成樹脂層。較佳的(甲基)丙烯酸酯單體是其分子中具有苯基團(tuán)和(甲基)丙烯酰基團(tuán)的單體，諸如丙烯酸芐酯、丙烯酸苯氧基乙酸或丙烯酸雙酚A。這些材料增強(qiáng)了聚合后樹脂層的耐熱性、防刮擦性和透明度。替代(甲基)丙烯酸單體，可使用包含以上單體和氨基甲酸乙酯(甲基)丙烯酸酯的成分的共聚物。除了(甲基)丙烯酸酯單體以外，還可單獨(dú)使用具有環(huán)氧或乙烯醚基團(tuán)和硅氧烷改性的聚酯的化合物，或者把其混合物與(甲基)丙烯酸酯單體一起使用。以上可聚合的成分可包含諸如無機(jī)膠體、偶聯(lián)劑、防靜電劑、紫外線吸收劑、交聯(lián)劑、抗氧化劑、防霉劑、光催化劑等添加劑，只要這些添加劑對本發(fā)明沒有不利影響。可通過輻射照射或加熱來進(jìn)行聚合。
還可通過把樹脂膜緊貼到介電反射層的表面上來形成UV截?cái)鄬?。除了丙烯酸樹脂膜以外，這里可使用的樹脂膜包括聚酯膜(諸如聚對苯二甲酸乙二酯和聚苯二甲酸乙二酯膜)和聚偏1,1-二氟乙烯膜(包括丙烯?；男缘?,1-二氟乙烯膜)。例如，對于把樹脂膜緊貼到介電反射層而言，使用如上所述的丙稀酸粘合劑是較佳的。即使在透明樹脂層具有任何超過UV截?cái)嘈Ч男Ч麜r(shí)，也可使用與在形成UV截?cái)鄬訒r(shí)所使用的相同材料和方法來形成透明樹脂層?？扇绱嗽O(shè)定透明樹脂層的厚度，從而光學(xué)層的光學(xué)透射率不小于以上水平。例如，在包括丙烯酸樹脂的層的情況下，透明度相對高，因而丙烯酸樹脂膜的厚度最好在從0.1到10μm的范圍內(nèi)。
例如，可把透明樹脂層和EMI屏蔽層直接緊貼到介電反射層的各表面上。具體來說，濾光器可包括按此順序所設(shè)的UV截?cái)鄬?、介電反射層和屏蔽層的層疊體?；蛘?，可把透明樹脂層和EMI屏蔽層之一緊貼到介電反射層上，接著在其上放置其它層。
當(dāng)濾光器包括兩個(gè)透明支撐時(shí)，濾光器可通過例如以下方法來形成。在開始時(shí)，通過丙烯酸(壓敏粘合劑)把介電反射膜緊貼到第一支撐上，然后在介電反射層上設(shè)置EMI屏蔽層?？砂袳MI屏蔽層涂敷在介電反射膜的表面上。例如，這里可使用的涂敷方法包括諸如汽相淀積和濺射等薄膜形成方法以及涂敷導(dǎo)電糊的方法。或者，可通過丙烯酸(壓敏粘合劑)把透明塑料膜和EMI屏蔽層的層疊膜緊貼到介電反射膜上。塑料膜的較佳材料包括聚對苯二甲酸乙二酯、丙烯酸聚合物和聚偏1,1-二氟乙烯?？砂袳MI屏蔽層涂敷在塑料膜的表面上。接著，把第二支撐設(shè)置在第一支撐/介電反射膜/EMI屏蔽層的層疊體上，然后把諸如UV截?cái)鄬拥韧该鳂渲瑢釉O(shè)置在第二支撐上，以完成濾光器?？砂训诙尉o貼到層疊體上，或者可不必這樣做。在打算緊貼時(shí)，使用丙烯酸粘合劑是較佳的?？墒褂门c如上所述(即，在介電反射層上直接設(shè)置透明樹脂層的方法)相類似的方法來形成透明樹脂層?；蛘?，可在透明樹脂層上設(shè)置其它層，例如以下詳細(xì)描述的防反射層。
對于某些應(yīng)用，較佳的是在本發(fā)明的濾光器的介電反射層上直接或通過透明樹脂層設(shè)置防反射層。介電反射層和透明樹脂層具有高的表面特性(表面粗糙度)和相對高的表面反射率，導(dǎo)致顯示器的圖象平面的可見性較差。防反射層可有效地防止這種不想要的表面反射。當(dāng)把介電反射層夾在兩個(gè)透明支撐之間時(shí)，可把防反射層置于不面對顯示器的圖象平面一側(cè)的支撐表面上。例如，作為防反射層，可使用其表面經(jīng)糙面拋光(matte-finish)的薄膜。較佳的是，在介電反射層上直接或通過透明樹脂層設(shè)置防沾污層，以有效地防止刮擦濾光器的表面，或者防止諸如手指印等沾污附著于濾光器的表面而使圖象平面不清晰。在較佳實(shí)施例中，可由氟涂敷劑(例如，美國明尼蘇達(dá)州的圣保羅的3M公司(3M Co.)以商業(yè)命名Fluorad所銷售的那些)或由包含作為如上所述的透明樹脂的氟聚合物的樹脂層來形成防沾污層?；蛘?，如在09/006,379號美國專利申請中所述，可把防反射層與介電層一起共擠壓。
形成防沾污層的氟聚合物可包括THV(四氟乙烯-六氟丙烯-1,1-二氟乙烯)、聚偏1,1-二氟乙烯、TFE-PDD(四氟乙烯-全氟環(huán)狀聚合物)等。此外，氟聚合物可結(jié)合諸如丙烯酸聚合物等非氟聚合物一起使用，只要不對本發(fā)明的效果產(chǎn)生不利影響。較佳的氟聚合物是諸如THV等結(jié)晶聚合物。諸如TFE-PDD等無定形氟聚合物具有在高溫下相對低的耐熱性，需要進(jìn)行諸如交聯(lián)等附加的工藝和材料(交聯(lián)劑)來增強(qiáng)耐熱性。結(jié)晶氟聚合物可容易地增強(qiáng)樹脂層的耐熱性，而不需要諸如交聯(lián)等附加的工藝和材料(交聯(lián)劑)。較佳的防沾污層是包含氟聚合物的四分之一波長樹脂層。面對以上介電反射層的至少一個(gè)表面放置的正是樹脂層，其厚度和折射率滿足上述預(yù)定關(guān)系。作為確定四分之一波長樹脂層的積(n×d)的可見光的波長，選擇包含在通常從430到640nm(包含三原色區(qū)域的整個(gè)區(qū)域的區(qū)域)最好從515到575nm(包含綠色區(qū)域的區(qū)域，它基本上為三原色區(qū)域的中心區(qū)域)的區(qū)域內(nèi)的值。此結(jié)構(gòu)可有效地增強(qiáng)可見區(qū)域中基本上整個(gè)區(qū)域的光的防沾污操作。例如，選擇550nm的波長，并如此確定樹脂的折射率和該層的厚度，從而積(n×d)變?yōu)?37.5。例如，在使用折射率為1.36的THV時(shí)，在介電反射層的反射表面上設(shè)置約101nm厚的THV層。四分之一波長樹脂層的防沾污層有效地減少了可見光區(qū)域內(nèi)的光的表面反射，該反射將降低顯示器的能見度。
例如，可按照以下方式，淀積以上的四分之一波長樹脂層(包含氟聚合物的樹脂層)，使之面對介電反射層的至少一個(gè)表面緊貼四分之一波長樹脂層(1)直接在介電反射層上，或者(2)在設(shè)置以上的透明樹脂層和EMI屏蔽層后。
可通過加上包含氟聚合物的樹脂涂敷材料來形成緊貼的層。此外，在以上技術(shù)1和2的兩種情況下，最好使用底劑(primer)層來增強(qiáng)四分之一波長樹脂層的粘性。尤其是，在把四分之一波長樹脂層放置在濾光器的最外層時(shí)，可有效地增強(qiáng)四分之一波長樹脂層的耐磨性(防刮擦性)。例如，作為底劑層，可使用包含諸如硅烷偶聯(lián)劑等偶聯(lián)劑的涂敷膜。底劑層的厚度通常從0.01到1μm。
例如，可按照以下方式來形成以上的四分之一波長樹脂層。首先，在諸如MEK(甲乙酮)等極性溶劑中溶解諸如THV等氟聚合物，以制備樹脂涂敷材料。按重量，樹脂涂敷材料中氟聚合物的濃度通常從重量的0.5到10％。然后，使用諸如刮條涂、刮刀涂、輥涂、染涂(dye coat)、旋涂等涂敷手段把樹脂涂敷材料加到介電反射層或透明樹脂層上，接著進(jìn)行干燥，以形成包含涂敷膜(包含氟聚合物)的四分之一波長樹脂層。適當(dāng)?shù)卮_定涂敷溶液的濃度和涂敷條件，從而此干燥涂敷膜的厚度在以上預(yù)定范圍。
如上所述，由于通過層疊具有不同折射率的兩種聚合物的多層，來形成標(biāo)準(zhǔn)的介電反射層，所以難于對膜厚進(jìn)行控制。因此，由于膜厚的變化，使得可能稍稍反射未計(jì)劃反射的可見光區(qū)域內(nèi)的光?？梢姽鈪^(qū)域內(nèi)的反射率有時(shí)達(dá)到約10％。然而，具有防沾污層的濾光器可有效地防止顯示器的能見度的降低。
在依據(jù)以上的技術(shù)(2)設(shè)置透明樹脂層和EMI屏蔽層并在其上緊貼四分之一波長樹脂層時(shí)，透明樹脂層和EMI屏蔽層的折射率(nT)通常不同于四分之一波樹脂層的折射率(nT)，從而會不必要地減小防反射效果。最好，nu和nT滿足表達(dá)式nu＞nT。此結(jié)構(gòu)使得可充分發(fā)揮透明樹脂層和EMI屏蔽層的效果，而不減小防反射的效果。最好，nu和nT滿足表達(dá)式0.8x(nT)2≤nu≤1.2x(nT)2，尤其是，nu與(nT)2近似相同。nu越接近(nT)2，則越可有效地防止防反射效果的降低。
作為有機(jī)材料，聚合物樹脂與無機(jī)材料相比具有相對低的折射率。相應(yīng)地，當(dāng)在四分之一波長樹脂層和介電反射層之間放置樹脂時(shí)，為了增大粘接到這兩層的透明樹脂層的折射率，可使用諸如(1)在分子中包含苯環(huán)、除氟原子以外的鹵素原子和硫原子中的至少一個(gè)的聚合物，以及(Ⅱ)混合有折射率高的氧化物膠體，諸如氧化鈦、氧化銻、氧化鋯、氧化鈮、氧化鋁等。在(Ⅱ)的情況下，透明樹脂層還起到硬涂層的作用，從而可有效地增強(qiáng)四分之一波長樹脂的耐磨性(防刮擦性)。
由于以上氧化物膠體的顆粒直徑小于可見光的波長，所以即使在使用相對大量的氧化物膠體時(shí)，也不會降低樹脂層的透明度。通過電子顯微鏡測得的顆粒直徑最好為1到300nm。當(dāng)顆粒直徑小于1nm時(shí)，不能增強(qiáng)耐磨性。當(dāng)顆粒直徑大于300nm時(shí)，可能會降低膠體的可分散性及透明樹脂層的透明度。按重量，以100份整個(gè)樹脂為基礎(chǔ)，氧化物膠體的含量通常從50到1000份。還可添加諸如硅烷偶聯(lián)劑等偶聯(lián)劑，以使氧化物膠體均勻地分散。與四分之一波長樹脂層結(jié)合使用的透明樹脂層的厚度通常在1到40μm的范圍內(nèi)。在透明樹脂層中可包含膠狀硅烷，以有效地增強(qiáng)四分之一波長樹脂層的耐磨性。
通過透明粘合劑把包括防反射層和介電反射層的層疊體固定在丙烯酸樹脂、玻璃等制成的透明支撐上，可形成以上具有防反射層的濾光器。在此情況下，(ⅰ)防反射層可與粘合劑接觸，或者(ⅱ)介電反射層可與粘合劑接觸。然而，還可以此方式來使用，從而使用最好不被反射即最好被透射的可見光，從而可見光在經(jīng)過防反射層的透射后進(jìn)入介電反射層。例如，最好以此方式使用顯示器用濾光器，從而把介電反射層置于顯示器圖象平面和防反射層之間。
在還把防反射層用作防沾污層時(shí)，最好按以上項(xiàng)目(ⅱ)的形式把防反射層置于最外層。此外，把包含氟聚合物的樹脂層置于不粘到包括透明支撐的防反射層和介電折射層的層疊體的一側(cè)的表面上，從而可在該表面上提供防沾污效果并進(jìn)一步提高可見光的透射率。此外，還可把不包含支撐的包括防反射層和介電折射層的層疊體用作具有防反射層的濾光器。
除了用作顯示器的濾光器以外，具有防反射層的濾光器還有其它應(yīng)用。例如，它可用作節(jié)能膜，應(yīng)用于輪式車輛(汽車、火車等)、船舶、航空器、建筑物的房間(屋子)等的窗玻璃。在這些應(yīng)用中，阻擋了可見光在窗玻璃中的表面反射(即，有效地增強(qiáng)可見光的透射率)，從而使得可有效地反射對人體有害的光而不降低窗玻璃的能見度，這些光諸如紅外區(qū)域中包含熱光線的光、紫外線、電磁輻射。通常以此方式把節(jié)能膜添加到窗玻璃的內(nèi)側(cè)，從而防反射層對著內(nèi)側(cè)。作為窗玻璃上的添加手段(粘合劑)，可利用以上的透明(光透射)粘合劑。在此情況下，通常把不包含透明支撐的以上濾光器直接粘接到窗玻璃上。
通過把以上具有防反射層的濾光器粘接到窗玻璃上而獲得的結(jié)構(gòu)提供了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。即，窗玻璃的結(jié)構(gòu)性材料包括(1)窗玻璃及(2)粘接到窗玻璃的至少一個(gè)表面上的本發(fā)明的具有防反射層的濾光器。這種窗玻璃的結(jié)構(gòu)性材料可防止因包含熱光線S的紅外線區(qū)域內(nèi)的光而使內(nèi)部溫度升高，并可有效地增強(qiáng)內(nèi)部的冷卻效率，而不降低窗玻璃的能見度。
在被用作顯示器的濾光器時(shí)，可進(jìn)一步把諸如金屬箔等導(dǎo)電材料置于諸如濾光器的邊緣部分等濾光器表面上對通過濾光器觀看圖象平面上的圖象來說沒有妨礙的某個(gè)位置，或者置于具有層疊體結(jié)構(gòu)的濾光器的內(nèi)部的某個(gè)位置，從而提供接地或接地點(diǎn)。適當(dāng)?shù)慕饘俨ㄣ~箔帶。
本發(fā)明的濾光器還可包括被著色的介電反射層，以把濾光器用作反射濾色器。例如，如上所述，可使用這樣的方法，其中如此構(gòu)成能反射IR光的介電反射層，從而反射預(yù)定波長區(qū)域內(nèi)的可見光，同時(shí)透射除以上截?cái)嗖ㄩL區(qū)域以外的想要的波長區(qū)域中的可見光，從而允許只把想要的可見光加到照明對象，同時(shí)防止加上包含相對大量的熱光線等的光。最好，對于反射預(yù)定波長區(qū)域內(nèi)的可見光利用以上的介電反射原理。具體來說，可如此構(gòu)成介電反射層，從而第一和第二組介電反射層單元中的至少一個(gè)包括四分之一波長層，其聚合物的厚度(d)與折射率(n)之積即n×d是IR光和預(yù)定可見光的波長的四分之一。
尤其適宜把本發(fā)明的濾光器置于等離子體顯示器件的圖象顯示平面的前表面一側(cè)。例如，等離子體顯示器件可以是平面發(fā)光器件，它利用惰性氣體(諸如氖或氙)的等離子體放電所產(chǎn)生的光發(fā)射并被叫做“等離子體顯示器件(PDP)”。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以是交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。圖象平面的尺寸通常為20到60英寸，可視角通常不小于140°。這里所述的分色濾光器尤其可結(jié)合這種顯示器一起使用，這是因?yàn)?1)等離子體顯示器件的圖象平面相對大，常規(guī)的濾光器不可能在整個(gè)圖象平面中表現(xiàn)出令人滿意的濾光效果；(2)以相對高的強(qiáng)度發(fā)出不想要的波長區(qū)域內(nèi)的光(諸如短波長電磁輻射、紫外光和IR光)，尤其是IR光的發(fā)射可能引起遙控器的失靈；以及(3)從顯示器件周圍大面積上的相對大的圖象平面上發(fā)出以上不想要的光，導(dǎo)致除顯示器件以外置于顯示器件周圍的所有設(shè)備受到不想要的光的影響的危險(xiǎn)。即使在置于相對大的顯示器圖象平面的前表面一側(cè)時(shí)，本發(fā)明的濾光器也可在整個(gè)圖象平面表現(xiàn)出令人滿意的濾光效果，使得可有效地防止對除顯示器件以外置于顯示器件周圍的所有設(shè)備的不良影響(遙控器的誤操作等)。此外，本發(fā)明的濾光器的透明度足夠高，從而不會不必要地吸收觀眾觀看圖象平面上的圖象所需的可見光，繼而使觀眾看到高質(zhì)量的圖象而不犧牲圖象質(zhì)量。
相應(yīng)地，本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種顯示器件，它包括等離子體顯示器件及置于等離子體顯示器件的顯示器圖象平面的前表面一側(cè)的濾光器，該濾光器可有效地防止不利地影響其它設(shè)備操作的不想要的發(fā)射，而不犧牲顯示器件的圖象質(zhì)量。如上所述，使用本發(fā)明的濾光器旨在發(fā)揮這樣的效果，即可見光的透明度高而且可有效地截?cái)嗖幌胍牟ㄩL區(qū)域內(nèi)的光。尤其值得注意的是，本發(fā)明的濾光器可防止因吸收可見光降低透明度而使圖象質(zhì)量降低(這是已有技術(shù)中未解決的問題)，并可有效地截?cái)嘁餉/V器件的遙控器誤操作的IR波長區(qū)域內(nèi)的光。此外，通過在本發(fā)明的濾光器上包括諸如包含氟聚合物的層等防沾污層，可把對濾光器表面的刮擦或者沾污或手指印在濾光器表面上的附著減到最少。此外，在提供了四分之一波長樹脂層時(shí)，可能降低波長在可見光區(qū)域內(nèi)的光的反射，從而有效地防止顯示器能見度的降低。
IR傳感器濾光器除了諸如等離子體顯示器件和小型熒光燈泡等發(fā)出可干擾遙控A/V系統(tǒng)的不想要的IR輻射的發(fā)射源以外，近來引入的技術(shù)也可干擾A/V系統(tǒng)上的遙控。它們包括諸如計(jì)算機(jī)外設(shè)等使用高頻數(shù)據(jù)流的裝置，包括數(shù)據(jù)中繼器、鍵盤、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)/打印機(jī)鏈接和局域網(wǎng)。這些裝置的紅外線發(fā)射通常是高頻的，且可由A/V系統(tǒng)上的低速檢測器來解調(diào)，從而產(chǎn)生明顯的隨機(jī)命令。在此情況下，對發(fā)射源進(jìn)行濾光是不實(shí)際的，這是因?yàn)楦哳l器件的操作需要發(fā)射所述波長區(qū)域內(nèi)的信號。而是，希望對至A/V器件的紅外線檢測器的輸入信號進(jìn)行濾光，從而不想要的高頻發(fā)射不會與來自遙控器件的低頻發(fā)射發(fā)生干擾。
本發(fā)明的聚合物分色濾光器具有從反射到透射的快速轉(zhuǎn)變，是便宜的，而且可容易地適于滿足特定應(yīng)用。圖6示出應(yīng)用濾光器10利用陷波濾光器(notch filter)12和散射器14來濾除短和長的干擾波長。散射器14為接收到的信號提供了寬的視角。減小散射器/濾光器組件的寬度與離開電子器件22上的檢測器元件20的距離之比將增加透射與反射波長之間的有效譜分辨比。在應(yīng)用中，應(yīng)就檢測器靈敏度來平衡此比值。最好，散射器/濾光器組件的光學(xué)孔徑近似等于檢測器孔徑。圖6中的IR濾光器可以是任何分色濾光器，然而，它最好是由多層雙折射聚合物制成的濾光器。此外，最好把濾光器設(shè)計(jì)成如09/006,085號美國專利申請中所述具有從高的透射率到高的反射率的急劇轉(zhuǎn)變。
在圖7中示出第二設(shè)計(jì)，其中彎曲IR濾光器30，以在一平面內(nèi)提供寬的視角并在正交平面內(nèi)提供有限的視角。如此彎曲IR膜，從而該膜跟隨一圓柱體的弧度，且檢測器表面32位于該弧度的中央。通過相對于檢測器的孔徑增加該弧度的半徑，可增加此結(jié)構(gòu)的光學(xué)分辨率。通過使該膜形成球狀可進(jìn)一步增加兩個(gè)平面的視角。如09/126,917號美國專利申請所述，通過對該膜進(jìn)行熱成形來制造此復(fù)合球狀。熱成形將使光譜因膜的局部變薄而偏移，膜的形狀可從球體變化以適應(yīng)光譜的偏移。
將參考以下例子更詳細(xì)地描述本發(fā)明。應(yīng)理解，本發(fā)明不限于以下例子。
例1如下所述來制備本發(fā)明的濾光器在開始時(shí)，提供具有厚度為2mm、沿平面縱向的尺寸為36cm及沿橫向?yàn)?7cm的透明丙烯酸樹脂板(Mitsubishi Rayon有限公司制造，光透射率=約100％)作為支撐。通過丙烯酸壓敏粘合劑(丙烯酸異辛酯/丙烯酸共聚物，光透射率=約98％)組成的粘合劑層，把55μm厚的介電反射膜(平面尺寸與支撐的平面尺寸相同)緊貼到透明支撐上。在如此制備濾光器時(shí)，利用刮涂器在介電反射膜的一個(gè)表面上涂敷包含以上壓敏粘合劑的溶液至25μm的厚度來形成此粘合劑層。通過國際專利公開WO 95/17303中所揭示的方法，把聚苯二甲酸乙二酯(PEN)(折射率=1.64)用作第一聚合物并把聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(折射率=1.49)用作第二聚合物來制備介電反射膜。如此制備的介電反射膜具有如圖2所示的透射譜。圖中所示的光譜是對沿介電反射膜表面的法線進(jìn)入的光的測量結(jié)果。在此介電反射膜中，基本上完全反射不可能被透射的光，IR區(qū)域(從800到1,000nm的波長譜)內(nèi)的光透射率低，該區(qū)域內(nèi)的光反射率不小于80％。以Hitachi有限公司所制造的自動(dòng)(autographic)分光光度計(jì)“Model U-4000”來測量光透射率和光反射率。
依據(jù)以下過程來評估以上制備的濾光器截?cái)郔R光的效果在開始時(shí)，提供Fujitsu有限公司制造的等離子體顯示器(PDP)“ModelPDS-2170”和日本維克多有限公司(JVC)制造的視頻面板(deck)(通常設(shè)有遙控器)。以這樣的方式把視頻面板置于沿垂直于圖象平面的方向距離沿顯示器圖象平面的水平方向的中心約0.5m的位置處，從而接收來自面板的遙控器的信號的部件(光接收部件)基本上垂直于圖象平面的法線。在此情況下，面板的放置角θ為0°。然后，可使靜態(tài)圖象出現(xiàn)在PDP的顯示器圖象平面上，并可通過以上制備的濾光器來觀看。結(jié)果，對于總共四色的圖象，即允許紅、綠、藍(lán)和白分開地出現(xiàn)在圖象平面上的所有情況，圖象平面示出明亮的色彩。
另一方面，把視頻面板的遙控器置于基本上沿PDP殼體上方顯示器圖象平面的水平方向的中心，遙控器信號向面板的信號接收部件透射，同時(shí)當(dāng)心遙控器不覆蓋圖象平面，如此來進(jìn)行遙控。對于以上的紅、綠、藍(lán)和白四色圖象，進(jìn)行五種遙控，即(ⅰ)開-關(guān)、(ⅱ)再現(xiàn)、(ⅲ)快進(jìn)、(ⅳ)倒回和(ⅴ)暫停。結(jié)果，對于所有的彩色圖象平面，可進(jìn)行所有類型的遙控而沒有任何誤操作。
為了比較，除了未在PDP的顯示器圖象平面的前表面一側(cè)提供本發(fā)明的濾光器以外，以與如上所述相同的方式進(jìn)行面板的遙控。結(jié)果，對于所有的彩色圖象平面，都不能成功地進(jìn)行任何以上類型的遙控。從圖3所示的PDP圖象平面發(fā)射譜和圖4所示的遙控器信號的發(fā)射譜，可更容易理解這些結(jié)果。
從圖4可看出，遙控器發(fā)出的IR光的波長譜從約850到1,000nm。圖3中對照例子的細(xì)線圖示出，PDP的圖象平面發(fā)出的IR光的波長譜從約850到1,000nm。另一方面，粗線圖示出本發(fā)明的一個(gè)例子，其中把濾光器置于PDP圖象平面的前表面上從而有效地截?cái)啻薎R光。當(dāng)視頻面板的信號接收部件接收遙控器信號和從PDP的圖象平面發(fā)出的IR光(其波長譜和強(qiáng)度與遙控器的光學(xué)信號基本上相同)時(shí)，面板不啟動(dòng)。當(dāng)置于圖象平面的前表面上的濾光器有效地截?cái)鄰腜DP的圖象平面發(fā)出的IR光時(shí)，可有效地防止以上誤操作。
除了改變放置角θ以外，以與如上所述的相同方式對截?cái)郔R光的效果進(jìn)行測試。當(dāng)放置角θ在從0到45°的范圍內(nèi)時(shí)，總是發(fā)生面板的遙控器的誤操作，而大約60°的θ使得遙控器的誤操作稍有減少。相反，已發(fā)現(xiàn)，在圖象平面的前表面上提供本例的濾光器可在θ從0到60°的范圍內(nèi)防止這種誤操作。
例2除了在MEK中溶解Daineone有限公司制造的THV聚合物“Model THV200”，從而使?jié)舛葹?.4％(按重量)，應(yīng)用線錠(直徑0.4mm)把獲得的溶液(樹脂涂敷材料)添加到介電反射膜(介電反射層)的表面(不粘接到透明支撐的一側(cè)的表面)上，接著進(jìn)行干燥來制備厚度為101nm的四分之一波長樹脂層以外，以與例1相同的方式來制備本例的濾光器。以上THV聚合物的折射率為1.36。
使用與例1中相同的分光光度計(jì)來測量本例的濾光器的反射率。在圖5中示出結(jié)果。允許光從四分之一波長樹脂層一側(cè)進(jìn)入介電反射層。此外，為了參考，在同一圖中也示出例1的濾光器(沒有四分之一波長樹脂層)的測量結(jié)果。從圖5中繪出的結(jié)果很明顯的是，作為防反射層的四分之一波長樹脂層的效果使得可減少可見光區(qū)域(從約430nm到640nm)的反射率，而不降低任何IR光截?cái)嘈阅堋?br> 例3除了在介電反射膜(介電反射層)的表面(不粘接到透明支撐的一側(cè)的表面)上提供底劑層并在底劑層上形成四分之一波長層以外，以與例2相同的方式來制備本例的濾光器。底劑層是通過使用線錠添加硅烷偶聯(lián)劑(按重量，其濃度為1％的乙醇溶液)接著進(jìn)行干燥而獲得的厚度為約30nm的涂敷膜。
本例的濾光器具有與例2相同的濾光性能(IR光截?cái)嗪头婪瓷?。此外，為了評估防沾污特性，有意地把手指的手指印的痕跡置于四分之一波長樹脂層的表面上，僅通過市售的綿紙擦拭幾次可清楚地擦去該痕跡，而不刮擦四分之一波長樹脂層的表面。
權(quán)利要求
1．一種濾光器，包括能反射預(yù)定比例的特定波長區(qū)域內(nèi)的光，同時(shí)透射預(yù)定比例的可見光區(qū)域內(nèi)的光的介電反射層，所述介電反射層包括每一層由第一聚合物形成的多層構(gòu)成的第一組介電反射層單元，結(jié)合了每一層由第二聚合物形成的多層構(gòu)成的第二組介電反射層單元，第二聚合物的折射率不同于第一聚合物，通過交替地層疊第一聚合物層和第二聚合物層來組合第一和第二組介電反射層單元，介電反射層的反射率不小于待反射光的70％，其透射率不小于可見光譜的三原色區(qū)域內(nèi)的光的60％，所述三原色區(qū)域包括藍(lán)色區(qū)域(波長；430-490nm)、綠色區(qū)域(波長；515-575nm)以及紅色區(qū)域(波長；580-640nm)。
2．如權(quán)利要求1所述的濾光器，其特征在于第一和第二組介電反射層單元中的至少一個(gè)包括四分之一波長層，該聚合物的厚度(d，以m為單位)與折射率(n)之積即n×d為待反射光的波長的四分之一。
3．如權(quán)利要求2所述的濾光器，其特征在于四分之一波長層的積(n×d)在從200到250nm的范圍內(nèi)，從800到1,000nm的波長區(qū)域內(nèi)的光反射率不小于70％。
4．如權(quán)利要求1所述的濾光器，其特征在于還包括面對介電反射層的至少一個(gè)表面放置的樹脂層，該層的樹脂包含氟聚合物。
5．如權(quán)利要求4所述的濾光器，其特征在于樹脂的厚度(d，以nm為單位)與折射率(n)之積即n×d為可通過介電反射層透射的可見光的波長的四分之一。
全文摘要
一種濾光器包括能反射預(yù)定比例的特定波長區(qū)域內(nèi)的光,同時(shí)透射預(yù)定比例的可見光區(qū)域內(nèi)的光的介電反射層。介電反射層包括每一層由第一聚合物形成的多層構(gòu)成的第一組介電反射層單元,結(jié)合了每一層由第二聚合物形成的多層構(gòu)成的第二組介電反射層單元,第二聚合物的折射率不同于第一聚合物,通過交替地層疊第一聚合物層和第二聚合物層來組合第一和第二組介電反射層單元,介電反射層的反射率不小于待反射光的70%,其透射率不小于可見光譜的三原色區(qū)域內(nèi)的光的60%,所述三原色區(qū)域包括藍(lán)色區(qū)域(波長;430—490nm)、綠色區(qū)域(波長;515—575nm)以及紅色區(qū)域(波長;580—640nm)。
文檔編號G02B1/11GK1289413SQ99802476
公開日2001年3月28日 申請日期1999年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月28日
發(fā)明者A·J·奧德科克, 原田孝, 石川誠, 陽田彰, 中村達(dá)也 申請人:美國3M公司