專利名稱：吸光/防反射材料元件與顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適于加強(qiáng)與銳化尤其是使用平板玻璃的陰極射線管的對(duì)比度的吸光/防反射材料元件，及一種使用此元件的顯示裝置。
背景技術(shù)：
在最近幾年中，顯示裝置例如陰極射線管的面板的外表面形狀已采用平面外形。在陰極射線管中，當(dāng)它的面板的外表面形狀為平面外形時(shí)，為了抵抗外部空氣壓力，面板玻璃的中心部分與角落部分之間厚度差別增大。
此外，陰極射線管的對(duì)比度按常規(guī)根據(jù)玻璃面板的吸光與熒光表面反射率的減弱作用確定。
然而，當(dāng)由于面板的外表面變平引起面板玻璃的厚度差別而相應(yīng)地出現(xiàn)透射率的差別時(shí)，依據(jù)其均勻性而導(dǎo)致亮度的降低。由此結(jié)果，使得在面板的每個(gè)中心部分與角落部分得到一個(gè)最佳的對(duì)比度變?yōu)槔щy。
因此，配置成增大玻璃的透射率并使形成在面板玻璃表面上的防反射材料元件具有吸光特性。因而配置成使全體透射率相等從而得到一個(gè)良好水平的對(duì)比度。
關(guān)于這種吸光/防反射材料元件或材料體，按常規(guī)已知下述情況。首先，一個(gè)吸光/防反射材料元件有一個(gè)兩層結(jié)構(gòu)并有防反射、吸光與導(dǎo)電的功能(參看日本專利申請(qǐng)公開No.Hei-9-156964)。其次，一個(gè)導(dǎo)電/光衰減型防反射膜元件有一個(gè)玻璃/SnO2(氧化錫)/TiN(氮化鈦)/SnO2/TiN/SiO2(氧化硅)的結(jié)構(gòu)(參看日本專利申請(qǐng)公開No.Hei-6-510382)，等等。
在日本專利申請(qǐng)公開No.Hei-9-156964中公開的吸光/防反射材料元件中，采取了下述措施。即，面板玻璃的透射率從50％提高至80％，而膜的透射率從80％降低至50％。通過采取這些措施，確定可得到一個(gè)相等的對(duì)比度。
然而，為了得到一個(gè)相等的對(duì)比度，吸光膜的厚度必須做得較厚。在面板玻璃與膜之間的折射率差別大的情況下，出現(xiàn)了下述現(xiàn)象。即，來自玻璃側(cè)的入射光(在陰極射線管情況下熒光從熒光材料表面發(fā)出)在玻璃與吸光膜之間的界面上被反射。此反射光再撞擊熒光材料從而引起它發(fā)光。由于此原因，迄今存在陰極射線管上圖象重影的麻煩。
另一方面，在日本專利申請(qǐng)公開No.Hei-6-510382中公開的導(dǎo)電/光衰減型防反射膜中，下述情況確有可能。即，配置成最佳化折射率與第一層透明膜從玻璃側(cè)起的厚度。通過此最佳化，可減少?gòu)牟Ａ?cè)進(jìn)入的光量。然而，此法有由于增加膜的結(jié)構(gòu)而帶來的缺點(diǎn)。
此外，通過考慮光常數(shù)的波長(zhǎng)分散而得到一個(gè)最佳的吸光薄膜材料是十分困難的。例如，此膜不適合于以考慮例如陰極射線管的R(紅色)、G(綠色)與B(蘭色)的每?jī)蓚€(gè)之間的發(fā)射光譜比率為基礎(chǔ)而設(shè)計(jì)的材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一種吸光/防反射材料元件包括一個(gè)形成在一個(gè)基底元件上且其中含有顏料細(xì)顆粒與高折射率細(xì)顆粒的吸光膜；與一個(gè)形成在此吸光膜上作為一個(gè)多層結(jié)構(gòu)且它的至少一層有一個(gè)導(dǎo)電的薄膜以便通過光干涉作用從而減弱對(duì)應(yīng)于入射光的反射光的防反射多層膜。
根據(jù)本發(fā)明的上述吸光/防反射材料元件的結(jié)構(gòu)，吸光膜含有顏料細(xì)顆粒以及高折射率細(xì)顆粒。由此結(jié)果，使調(diào)節(jié)吸光膜的透射率與折射率成為可能。
此外，防反射多層膜可通過光干涉作用以減弱對(duì)應(yīng)于入射光的反射光。同時(shí)，通過它的至少一層由一個(gè)導(dǎo)電的薄膜構(gòu)成，可防止泄漏不需要的輻射。
本發(fā)明的吸光/防反射材料元件包括一個(gè)兩層結(jié)構(gòu)的吸光膜，一層是其中只含有高折射率細(xì)顆粒與氧化硅并有5nm或以上厚度的第一層，而另一層是其中含有顏料細(xì)顆粒、高折射率細(xì)顆粒與氧化硅的第二層；及一個(gè)形成在此吸光膜上作為一個(gè)多層結(jié)構(gòu)且它的至少一層由一個(gè)導(dǎo)電膜構(gòu)成以通過光干涉作用從而減弱對(duì)應(yīng)于入射光的反射光的防反射多層膜。
在上述結(jié)構(gòu)的吸光/防反射材料元件中，在吸光膜與襯底之間的界面上的反射損失變?yōu)閹缀蹩珊雎圆挥?jì)。這是因?yàn)檫@兩個(gè)單元的折射率通過調(diào)節(jié)高折射率細(xì)顆粒的含量而變?yōu)榛鞠嗤木壒?。因此，?dāng)形成吸光/防反射材料元件時(shí)，對(duì)透射率、反射率等每個(gè)進(jìn)行各自的、獨(dú)立的控制成為可能。
本發(fā)明的一種顯示裝置帶有形成在它的面板外表面上的防反射膜，以防反射膜包括一個(gè)形成在基底元件上且其中含有顏粒細(xì)顆粒與高折射率細(xì)顆粒的吸光膜；與一個(gè)形成在此吸光膜上作為一個(gè)多層結(jié)構(gòu)且它的至少一層由一個(gè)導(dǎo)電膜構(gòu)成以通過光干涉作用從而減弱相應(yīng)于入射光的反射光的防反射多層膜。
根據(jù)本發(fā)明的上述顯示裝置的結(jié)構(gòu)，在面板的外表面上提供一個(gè)具有與上述吸光/防反射材料元件相同結(jié)構(gòu)的防反射膜。由此結(jié)果，可通過使用吸光膜構(gòu)造一個(gè)選擇吸光過濾器。


圖1是一個(gè)表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的吸光/防反射材料元件的剖視圖；圖2是一個(gè)表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的吸光膜結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖3是一個(gè)表示用于制作根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的吸光/防反射材料元件的制作步驟的流程圖；圖4是一個(gè)表示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的吸光/防反射材料元件的剖視圖；圖5是一個(gè)表示根據(jù)本發(fā)明應(yīng)用了吸光/防反射材料元件的一個(gè)陰極射線管的示意剖視圖；圖6是一個(gè)表示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的吸光/防反射材料元件的剖視圖；圖7是一個(gè)表示在形成一個(gè)吸光/防反射材料元件的吸光膜時(shí)的一個(gè)基底涂覆材料的混合物例子的說明表；圖8是一個(gè)表示一個(gè)形成的吸光膜的特性的說明圖，此示說明相對(duì)于反側(cè)入射光的透射率的分布狀態(tài)；與圖9是一個(gè)表示一個(gè)形成的吸光膜的特性的說明圖，此示說明相對(duì)于正側(cè)入射光的反射率的分布狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式圖1中的所示的第一實(shí)施例的吸光/防反射膜10構(gòu)造為有如下兩個(gè)膜。一個(gè)是形成在玻璃基底元件11上且其中含有顏料細(xì)顆粒并有一個(gè)從10nm(含)至1000nm(含)或最好從100nm(含)至800nm(含)厚度的吸光膜12。另一個(gè)是形成在吸光膜12上的以通過光干涉作用從而減弱對(duì)應(yīng)于入射光的反射光的防反射多層膜13。
圖1中的吸光/防反射膜10的吸光膜12的結(jié)構(gòu)表示在圖2中。
此吸光膜12含有作為主要成分的氧化硅(SiO2)，且它由成為粘合劑1的此氧化硅的細(xì)顆粒形成。
而且，此吸光膜12中還含有顏料細(xì)顆粒2與高折射率細(xì)顆粒3以便可得到一個(gè)要求的折射率分布。
關(guān)于顏料細(xì)顆粒2，可使用下列材料碳細(xì)顆粒(碳黑)；由鐵、鈷、錳、錫、釕等每種化合物制備的無機(jī)顏料細(xì)顆粒；或由有機(jī)物質(zhì)構(gòu)成的有機(jī)的細(xì)顆粒。
由于含有這些顏料細(xì)顆粒2，因而可調(diào)節(jié)吸光膜12的透射率。
關(guān)于高折射率細(xì)顆粒3，可使用細(xì)顆粒的氧化錫(折射率接近2.0)、氧化鈦(折射率接近2.6)等。
由于含有這些高折射率細(xì)顆粒3，因而可調(diào)節(jié)吸光膜12的折射率。
上述結(jié)構(gòu)的吸光膜12通過執(zhí)行下列步驟而形成。把成為粘合劑1的氧化硅、顏料細(xì)顆粒2與高折射率細(xì)顆粒3混合在有機(jī)溶劑例如乙醇內(nèi)。通過使它們均勻地?cái)U(kuò)散在此溶劑內(nèi)從而制備一個(gè)硅醇鹽溶劑。然后把此硅醇鹽溶劑涂覆在玻璃基底元件11的表面上。最后在規(guī)定溫度下烘焙經(jīng)涂覆的基底元件11。
附帶指出，在有機(jī)溶劑內(nèi)的顏料細(xì)顆粒2的顆粒直徑為至少10nm。因此，為了形成均勻的吸光膜12，厚度D1需要為10nm或以上。
此外，在使用有機(jī)顏料作為顏料的情況下，也可以有第二直徑變?yōu)?0nm或以上的情況。因此，為了形成較穩(wěn)定的吸光膜12，厚度D1必須為100nm或以上。
另一方面，吸光膜12的厚度D1制成1000nm或以上可能導(dǎo)致在此膜形成或干燥之后產(chǎn)生破碎，因而這是不可取的。
如果吸光膜12的厚度D1為800nm或以下，已證實(shí)可得到與在其上面的防反射多層膜的結(jié)構(gòu)、形成方法或保存方法無關(guān)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
此外，為了形成一個(gè)對(duì)玻璃基底元件11有足夠粘接力的均勻的吸光膜12，關(guān)于此元件11，顏料細(xì)顆粒以氧化硅(即粘合劑1)為基準(zhǔn)的重要百分比最好是低的。
具體地說，顏料細(xì)顆粒2以氧化硅為基準(zhǔn)的重量百分比必須為3wt％或以下。當(dāng)顏料細(xì)顆粒2的重量百分比超過3wt％時(shí)，膜對(duì)玻璃基底元件11的粘接力變?yōu)椴蛔?。因此，將出現(xiàn)長(zhǎng)期可靠性變?yōu)閻夯那闆r。
此外，在為了調(diào)節(jié)透射率而要求使用3％或以上的顏料細(xì)顆粒2時(shí)，如后面所述也可形成一個(gè)兩層結(jié)構(gòu)的吸光層12(參看圖4)。由此配置吸光膜使在玻璃基底元件11側(cè)的第一層內(nèi)不含有顏料細(xì)顆粒。
再有，使吸光膜12的折射率接近于玻璃基底元件11的折射率即從1.40(含)至1.65(含)，或最好從1.45(含)至1.55(含)。為此，制作吸光膜使含有高折射率細(xì)顆粒3例如氧化錫、氧化鈦等。
使高折射率細(xì)顆粒3以氧化硅即粘合劑1為基準(zhǔn)的固體含量從20wt％(含)至40wt％(含)變化。從而可容易地調(diào)節(jié)折射率。
而且，如果吸光膜的折射率為1.40(含)至1.65(含)，最佳化玻璃基底元件11的折射率使能避免出現(xiàn)圖象重影的現(xiàn)象。
用于最新平玻璃面板的高透射率玻璃有從1.45(含)至1.55(含)的折射率。因此，在對(duì)平玻璃面板應(yīng)用本實(shí)施例的吸光/防反射材料元件10的情況下，吸光膜的折射率最好為1.45(含)至1.55(含)。
上述高折射率的細(xì)顆粒3的顆粒直徑變?yōu)榕c無機(jī)顏料的原始顆粒直徑幾乎相同。由于這個(gè)原因，即使當(dāng)含有此高折射率的細(xì)顆粒3時(shí)，這對(duì)吸光膜12的最佳厚度將沒有不利作用。
此外，含有此高折射率的細(xì)顆粒3不會(huì)惡化在吸光膜12緊上面的防反射多層膜13的防反射功能。
關(guān)于形成一種是一個(gè)覆蓋膜的吸光膜12的方法，采用溶膠-凝膠法。在此溶膠-凝膠法中，自旋涂覆法最適合于得到均勻的厚度值。
除了這個(gè)旋涂法之外，也可使用輥涂法、浸漬涂法、噴涂法等。
然而，設(shè)定本發(fā)明不受這些形成方法的限制。
然而，即使在使用這些方法中之任一的情況下，得到較好粘度值的相對(duì)于有機(jī)溶劑的固體含量百分比較好為從1.5wt％至4.5wt％(含)，最好為從2.5wt％至3.5wt％(含)。制備一個(gè)其中擴(kuò)散氧化硅的硅醇鹽溶劑以便得到此固體含量百分比。
在固體含量百分比小于1.5wt％的情況下，溶液的粘度變低且隨之帶來下述缺點(diǎn)。即，即使在覆蓋層已達(dá)所述厚度(100nm或以上)的情況下，由于有機(jī)顏料顆粒不合適地暴露因而使吸光膜12的硬度變低。
當(dāng)固體含量百分比超過4.5wt％時(shí)，粘度變?yōu)檫^高。結(jié)果，在玻璃基底元件11上的一個(gè)寬范圍內(nèi)已涂覆的情況下，膜的厚度停止變得均勻。
作為一個(gè)形成例如吸光膜12的具體例子，為此可采取如下程序。
把溶液中成為粘合劑1的氧化硅固體含量百分比調(diào)整為3.0wt％。關(guān)于顏料細(xì)顆粒2，使用以氧化硅為基準(zhǔn)的3.0wt％重量百分比混合的有機(jī)顏料。關(guān)于高折射率的細(xì)顆粒3，使用以氧化硅為基準(zhǔn)的35.0wt％重量百分比混合的氧化錫。從而制備醇鹽溶劑。
然后，使用旋涂法把此醇鹽溶劑在玻璃基底元件11上涂覆至厚度為200nm。在預(yù)定溫度下烘焙得到的涂層，從而形成吸光膜12。
在吸光膜12上形成一個(gè)多層結(jié)構(gòu)的防反射膜(防反射多層膜)13。應(yīng)注意圖1中防反射多層膜13有一個(gè)最簡(jiǎn)單的兩層結(jié)構(gòu)。
防反射多層膜13的至少一層由導(dǎo)電的薄膜14構(gòu)成，此薄膜的表面電阻為每平方10Ω(含)至每平方1000Ω(含)。
關(guān)于構(gòu)成此導(dǎo)電薄膜14的材料，使用透明的ITO(氧化銦錫)、SnO2(氧化錫)或ZnOx(氧化鋅)。或?qū)τ诜婪瓷涠鄬幽?3，使用由TiN(氮化鈦)膜、NbN(氮化鈮)膜等為代表的過渡金屬氮化物膜，它們的每個(gè)具有吸光特性。此外，還使用金屬薄膜例如Ag(銀)膜、Ni-Ti(一種鎳/鐵合金)膜等。
在提供防反射多層膜13的情況下，其中非導(dǎo)電層的層可由例如SiO2膜15形成。
關(guān)于形成此防反射多層膜13的方法，采用例如直流有源濺射方法。
在形成包括例如TiN膜14與SiO2膜15的防反射多層膜的情況下，濺射裝置做成具有下述結(jié)構(gòu)。
濺射裝置構(gòu)造成下列三個(gè)室。第一個(gè)是第一膜形成室，室內(nèi)布置一個(gè)金屬鈦的靶，并使用氮與氬的氣體混合物作為反應(yīng)氣體。第二個(gè)是具有氣體置換功能的隔離室。而第三個(gè)是第二膜形成室，室內(nèi)布置一個(gè)金屬硅的靶，并使用氧與氬的混合氣體作為反應(yīng)氣體。
使用上述構(gòu)造的濺射裝置，在第一膜形成室內(nèi)形成TiN膜14，而在第二膜形成室內(nèi)在TiN膜上形成SiO2膜15。
這里，一個(gè)用于制作本實(shí)施例的吸光/防反射材料元件10的制作程序流程圖表示在圖3中。
首先，清潔玻璃基底元件11的表面(步驟1)。
接著，使用例如輥涂法在玻璃基底元件11上涂覆吸光膜12(步驟2)。
其次，在預(yù)定溫度t(120℃＜t＜200℃)下進(jìn)行烘焙處理(步驟3)。
以及，使用濺射法首先形成第二層TiN膜14(步驟4)，然后形成第三層SiO2膜15(步驟5)。由于執(zhí)行這些步驟的結(jié)果，形成一個(gè)兩層結(jié)構(gòu)的防反射多層膜13。
根據(jù)本實(shí)施例的吸光材料元件10，其中吸光膜12含有高折射率的細(xì)顆粒3。這導(dǎo)致可調(diào)節(jié)吸光膜12的折射率。
由此結(jié)果，可調(diào)節(jié)吸光膜12的折射率以便可使它變?yōu)榈扔诶缋绮ＡЩ自?1的折射率。
此外，其中吸光膜12還會(huì)有顏料。從而，使通過選擇顏料以調(diào)節(jié)吸光膜的透光率特性成為可能。
由此結(jié)果，在使用吸光/防反射材料體10作為例如一個(gè)顯示裝置的面板的防反射膜的情況下，可實(shí)現(xiàn)一個(gè)以考慮RGB亮度為基礎(chǔ)的選擇吸收濾光器。
此外，由于此防反射多層膜13包括導(dǎo)電薄膜14，可防止泄漏不需要的輻射。
而且，根據(jù)本實(shí)施例的吸光/防反射材料體10，它有一個(gè)三層膜結(jié)構(gòu)。即，第一層是吸光膜12，第二層是TiN膜(導(dǎo)電薄膜)14，而第三層是SiO2膜15。因此，可使任一層的折射率在從1.45(含)至1.55(含)的范圍內(nèi)。
由此結(jié)果，可抑制同來自相反側(cè)的入射光相聯(lián)系的光的反射。
本發(fā)明的另一實(shí)施例的吸光/防反射材料體或元件的示意視圖表示在圖4中。
此吸光/防反射材料元件20有一個(gè)兩層結(jié)構(gòu)的吸光膜12。一層是不含有顏料的第一吸光膜16而另一層是其中含有顏料的第二吸光膜17。即，位于玻璃基底元件11側(cè)的第一吸光膜16包括成為粘合劑1的氧化硅與高折射率的細(xì)顆粒3。另一方面，位于第一吸光膜上的第二吸光膜17包括成為粘合劑1的氧化硅、顏料細(xì)顆粒2與高折射率的細(xì)顆粒3。
其它結(jié)構(gòu)與圖1的吸光/防反射材料元件10相同，因此省略了對(duì)它們的重復(fù)說明。
在本實(shí)施例的吸光/防反射材料元件20中，位于玻璃基底元件11側(cè)的吸光膜16其中不含有顏料。由此結(jié)果，增強(qiáng)了此第一吸光膜16與其它之間的粘接強(qiáng)度。
附帶指出，從充分保證接合或粘接強(qiáng)度的角度來看，第一吸光膜16的厚度D2最好做成為5nm或以上。
而且，在為了調(diào)節(jié)透射率的目的而希望使用顏料細(xì)顆粒2含量達(dá)到3％或以上范圍的情況下，混合顏料細(xì)顆粒2如下。即，進(jìn)行混合使它們的以其中包括它們的第二吸光膜12為基準(zhǔn)的重量百分比可變?yōu)樯愿哂趫D1中第一層吸光膜12的情況，例如為5％或以上。
圖4中的吸光/防反射材料元件20可例如形成如下。
首先，把用作第一吸光膜16的其中不含有顏料的溶膠-凝膠溶液涂覆在玻璃基底元件11上。
即，把溶膠-凝膠溶液中的成為粘合劑1的氧化硅的以溶液為基準(zhǔn)的固體含量百分比調(diào)整至例如3.0wt％。然后，把作為高折射率的細(xì)顆粒3的氧化錫細(xì)顆粒以例如35wt％的以氧化硅為基準(zhǔn)的重量百分比混合在此溶液內(nèi)。從而制備一個(gè)醇鹽溶劑。
接著，使用旋涂法把此醇鹽溶劑涂覆至厚度D2為例如5nm。
其次，涂覆用作第二吸光膜17的其中含有顏料細(xì)顆粒的溶膠-凝膠溶液。
即，把溶膠-凝膠溶液中的成粘合劑1的氧化硅的以溶液為基準(zhǔn)的固體含量百分比調(diào)整至例如3.0wt％。然后，把作為高折射率的細(xì)顆粒3的氧化錫細(xì)顆粒以例如35wt％的以氧化硅為基準(zhǔn)的重量百分比混合在此溶液內(nèi)。再后，把作為顏料細(xì)顆粒2的有機(jī)顏料以例如3.5wt％的以氧化硅為基準(zhǔn)的重量百分比混合在此溶液內(nèi)。從而制備一個(gè)醇鹽溶劑。
接著，使用旋涂法把此醇鹽溶劑涂覆至厚度D3為例如200nm。
即使顏料的重量百分比大于前面具體例子中的值(3.0wt％)的事實(shí)，由這樣形成的吸光/防反射材料元件20構(gòu)成的膜元件的粘接強(qiáng)度是相同的。
并且，通過在面板玻璃的外表面上形成上述各實(shí)施例的吸光/防反射材料元件10、20中之任一個(gè)，可構(gòu)造一個(gè)帶有形成在面板玻璃上的防反射膜的顯示裝置。
圖5是一個(gè)陰極射線管的示意剖視圖，作為本發(fā)明的顯示裝置的一個(gè)實(shí)施例而對(duì)它進(jìn)行圖示說明。
此陰極射線管30由玻璃制成的陰極射線管體21構(gòu)成，此管體21包括一個(gè)面板部分21a、一個(gè)漏斗形部分21b與一個(gè)頸狀部分21c。
而且，關(guān)于陰極射線管體21的面板部分21a，一個(gè)其外表面有平直外形的面板玻璃22通過一個(gè)密封部分21d同漏斗形部分21b的玻璃接合。
此面板玻璃22制成它的周邊部分(尤其是角落部分)比它的中心部分較厚，以便抵抗外部空氣壓力。
在陰極射線管體21的頸狀部分21c內(nèi)密封一個(gè)發(fā)射電子束的電子槍23。此外，在從預(yù)狀部分21c至漏斗形部分21b的區(qū)域內(nèi)，附著一個(gè)用于偏轉(zhuǎn)從電子槍23發(fā)射的電子束的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)24。
而且，在面板玻璃22的外表面上形成一個(gè)為了銳化對(duì)比度的防反射膜25。
關(guān)于此防反射膜25，可使用上述各實(shí)施例的吸光/防反射材料元件10或20中之任一個(gè)。
根據(jù)上述實(shí)施例的陰極射線管30，正是此陰極射線管30使用此制成平坦的面板玻璃22。在此陰極射線管30中，關(guān)于用于銳化對(duì)比度的防反射膜25，使用了包括吸光膜12與防反射多層膜13的吸光/防反射材料元件10或20。由于此使用的結(jié)果，發(fā)生吸光膜12的吸光作用。由此結(jié)果，可防止面板玻璃22的厚度由于使面板玻璃22變平而產(chǎn)生它的不利作用。
此外，防反射膜13的光干涉起防止發(fā)生反射的作用，而這使能得到一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)達(dá)不到的高水平的對(duì)比度。還有，在防反射多層膜13內(nèi)提供導(dǎo)電膜14可防止泄漏不需要的輻射。
此外，選擇地確定吸光/防反射材料元件10或20的吸光膜12中的顏料，使能得到一個(gè)可較自由分配的透射率。由此結(jié)果，可對(duì)應(yīng)于陰極射線管的三種顏色(紅色，綠色與蘭色)的亮度值彼此之間的比率進(jìn)行防反射膜25的設(shè)計(jì)。因此，通過最佳化對(duì)應(yīng)于三種顏色的電子束的電流量彼此之間的比率，可提高聚焦性能。
接著，將說明一個(gè)上述吸光/防反射材料元件的示意結(jié)構(gòu)。如圖1表示，吸光/防反射材料元件10形成在陰極射線管的面板玻璃22的外表面上。即，吸光/防反射材料元件10包括一個(gè)布置在面板玻璃22上的吸光膜11，與一個(gè)布置在此吸光膜11上的多層結(jié)構(gòu)的防反射多層膜12。
在這些膜元件中，吸光膜11由一個(gè)具有實(shí)際膜厚度為例如10nm或以上的吸光干燥凝膠膜構(gòu)成。如同將在后面詳細(xì)描述的情況，吸光膜11含有一些用于調(diào)節(jié)折射率的無色高折射率材料的細(xì)粉末。此外，吸光膜11還含有作為彩色顏料成分的有機(jī)或無機(jī)的顏料細(xì)顆粒。
另一方面，防反射多層膜12通過光干涉起減弱對(duì)應(yīng)于入射光逸出的反射光的作用。在此多層結(jié)構(gòu)中，至少一層由具有每平方1000Ω或以下的表面電阻的導(dǎo)電膜構(gòu)成。具體地說，以最簡(jiǎn)單的兩層結(jié)構(gòu)作為一個(gè)例子，此防反射多層膜12由下列兩層膜組成。一層是形成在吸光膜11上作為導(dǎo)電層的TiN(氮化鈦)膜12a，它是第二層，實(shí)際膜厚為12nm。另一層是形成在膜12a上作為最外(最外表面)層的折射率為1.52或以下(例如1.52)的SiO2(氧化硅)膜12b，它是第三層，實(shí)際膜厚為70至110nm(例如85nm)。
附帶指出，關(guān)于導(dǎo)電薄膜，除TiN膜12a之外，認(rèn)為還適于使用例如下列材料透明的ITO(摻錫的氧化銦)，SnO2(氧化錫)，ZnO2(氧化鋅)，或一層例如NbN(氮化鈮)的過渡金屬氮化物膜，或一層例如Ag(銀)或Ni-Fe(鎳鐵合金)的金屬薄膜。
此外，防反射多層膜12可以不是包括TiN膜12a與SiO2膜12b的兩層結(jié)構(gòu)而可以是一個(gè)例如包括ITO SiO2/TiO2/SiO2的三層或更多層結(jié)構(gòu)。如果制成這種多層結(jié)構(gòu)，得到一個(gè)在寬帶范圍內(nèi)的低反射特性成為可能。
接著，將說明一個(gè)在面板玻璃22的外表面上形成上述吸光/防反射元件10的方法。
當(dāng)形成吸光/防反射材料元件10時(shí)，首先在面板玻璃22的外表面上形成吸光膜11。
關(guān)于形成吸光膜11的原材料，使用一個(gè)溶膠-凝膠的硅石膜。即，把醇加到硅醇鹽[Si(OC2H5)4]內(nèi)從而制備一個(gè)混合溶液。為此還必須在此混合溶液中加入為水解作用所必需的水與充當(dāng)催化劑的酸或堿。得到的溶液用作初始材料。而且，在此溶液中摻入作為顏料成分的無機(jī)/有機(jī)的顏料成分例如碳黑或堿性藍(lán)色淀。此外，還摻入用于調(diào)節(jié)光折射率的無色高折射率材料氧化錫細(xì)顆粒。此外，再加入少量用于在溶液中擴(kuò)散固體成分的擴(kuò)散劑。得到的溶液用作基底涂覆材料。
加到初始材料內(nèi)的醇只需要是能溶解醇鹽金屬的材料。即，它可以是甲醇、乙醇、n-丙醇、n-丁醇、辛醇、二丙酮醇等。關(guān)于加速水解作用及防止產(chǎn)生沉積物與析出液相作用的催化劑，使用從包括鹽酸、硫酸、硝酸、醋酸與氨的組中選擇的一種材料或一個(gè)兩種或多種材料的組合。關(guān)于顏色成分，選用對(duì)應(yīng)于有關(guān)的陰極射線管特征的著色劑例如顏料。在此情況下，關(guān)于顆粒直徑，從限制膜厚的觀點(diǎn)來看，難以超過500nm。因此，著色劑的顆粒直徑較好為從10至100nm。關(guān)于無色的高折射率電介質(zhì)材料，除氧化錫以外，也可使用例如氧化鈦、氧化鋯、氧化鋁、氮化硅等。但是，關(guān)于顆粒直徑，考慮到擴(kuò)散能力，認(rèn)為在從10至50nm范圍內(nèi)的超細(xì)顆粒為較好。然而，假如無色的高折射率材料限制為，其體折射率為例如氧化錫細(xì)顆粒的情況下為1.6或以上。關(guān)于涂覆材料溶液中使用的擴(kuò)散劑，只需使用從包括負(fù)離子的、正離子的式非離子的表面活化劑、環(huán)氧樹脂與聚乙烯吡咯烷酮中選擇一種、兩種或更多種。
即是說，吸光膜11形成如下。即，使用一種含有一個(gè)-OH基團(tuán)(醇基團(tuán))與一個(gè)-OR基團(tuán)(醇鹽團(tuán))(每個(gè)是一個(gè)功能基團(tuán))的硅醇鹽的醇溶液作為初始材料。然后，在此醇溶液內(nèi)摻入無機(jī)/有機(jī)的顏料成分與無色的高折射率材料例如氧化錫細(xì)顆粒。此外，還在此醇溶液內(nèi)加入少量的擴(kuò)散劑。然后，使用得到的物質(zhì)作為基底涂覆材料。之后，把此基底涂覆材料涂覆到陰極射線管的面板玻璃22的外表面上。最后，在預(yù)定溫度t(例如t＜160℃)下焙燒有關(guān)的物質(zhì)。
關(guān)于形成吸光膜11即基底涂覆材料的涂覆膜的方法，采用例如濕涂法。在此濕涂覆法中，旋涂法適于得到均勻的膜厚。除旋涂法外，也可采用輥涂法、棒涂法、浸涂法、噴涂法、elestrusion法等。然而，本發(fā)明不受這些方法的限制。
在形成吸光膜11之后，接著在它的上面形成第二層TiN膜12a。進(jìn)而，形成第三層SiO2膜12b。由此結(jié)果，在面板玻璃22的外表面上形成吸光/防反射材料元件10，此元件10含有由TiN膜12a與SiO2膜12b構(gòu)成的兩層結(jié)構(gòu)的防反射多層膜12。
關(guān)于形成由第二層以上(含)構(gòu)成的防反射多層膜12的方法，采用例如直流主動(dòng)濺射法。此直流主動(dòng)濺射法對(duì)于得到一個(gè)在大面積范圍內(nèi)均勻分布的膜厚是最好的方法。還采用簡(jiǎn)單的膜結(jié)構(gòu)以提高制造生產(chǎn)率。
在前述任何方法中，濺射的膜形成在控制壓力為0.1至1Pa的氣氛中進(jìn)行。附帶指出，除濺射法之外，即使采用以使用溶膠-凝膠方法為基礎(chǔ)的濕涂覆法也能形成防反射多層膜12。然而，為了得到一個(gè)表面電阻為每平方1000Ω或以下的導(dǎo)電層(例如TiN膜12a)，以濺射法為較好。此外，也可通過真空沉積形成膜。然而，本發(fā)明不受上述這些膜形成方法的限制。
同時(shí)，根據(jù)上述制作程序在為面板玻璃22的外表面上形成本實(shí)施例的吸光/防反射材料元件10。這時(shí)，調(diào)節(jié)基底涂覆材料中無色的高折射率材料的摻入百分比，即吸光膜11中無色的高折射率材料的含量百分比。所述材料元件10有一大特點(diǎn)，即通過此調(diào)節(jié)可配置它以調(diào)整吸光膜11的折射率如下述。
這里，現(xiàn)在將給出吸光膜11中的無色高折射率材料的含量百分率與吸光膜11的折射率之間關(guān)系的詳細(xì)說明。圖3是一個(gè)表示當(dāng)形成吸光膜時(shí)采用的基底涂覆材料的摻入物百分比的一個(gè)具體例子的說明表。圖4與圖5各是一個(gè)表示形成后的吸光膜的特性的一個(gè)例子的說明圖。
例如，假定基底涂覆材料的各主要溶劑成分已按圖3中的說明確定，使顏料與溶劑的百分比都已固定。在此情況下，還假定使用氧化錫細(xì)顆粒作為無色高折射率材料，形成吸光膜11而使那些細(xì)顆粒的摻入百分比的狀況可變。關(guān)于可變的狀況，舉出氧化錫細(xì)顆粒摻入百分比的下述狀況作為例子。即，這些狀況是氧化錫的以硅石的固體含量即擴(kuò)散劑的固體含量為基準(zhǔn)的重量百分比分別為20％(第一狀況)、30％(第二狀況)與60％(第三狀況)。
制備了滿足上述第一至第三狀況的基底涂覆材料，然后把每種材料旋涂在由一個(gè)具有約1.52折射率的玻璃襯底(5mm)厚構(gòu)成的面板玻璃22上，膜的厚度約為400nm。這時(shí)測(cè)量的反射率與透射率表示在圖4與圖5中。從這些結(jié)果可看到，如果氧化錫的摻入百分比變高，則吸光膜11的透射率變低，折射率變高。另一方面，可看到相反情況，如果氧化錫的摻入百分比變低，則吸光膜11的透射率變高，折射率變低。
此外，比較面板玻璃22的折射率與吸光膜11的折射率，可得到如下結(jié)果。即，當(dāng)氧化錫的摻入百分比變高時(shí)，從而使吸光膜11的透射率降低，且結(jié)果使這兩個(gè)元件的折射率之間的差別增大，可看到面板玻璃22的反射率與吸光膜11的反射率相對(duì)變高。這是因?yàn)楫?dāng)這兩個(gè)元件的折射率之間的差別增大時(shí)，在這些界面上的反射損失變大(參看圖1中的箭頭A)。
因此，在本實(shí)施例的吸光/防反射材料元件10中，氧化錫的摻入百分比確定為20％。通過這個(gè)確定，使面板玻璃22的折射率基本相等。從而使面板玻璃22與吸光膜11之間的每個(gè)界面上的反射損失變小。具體地，依據(jù)體現(xiàn)的氧化錫其折射率在約1.6左右。因此把氧化錫的摻入百分比(以硅石固體含量為基準(zhǔn)的重量百分比)調(diào)整至20％。結(jié)果，吸光膜11的折射率變?yōu)?.45至1.55左右，此值與面板玻璃22的折射率值1.52基本相同。
換句話說，在本實(shí)施例的吸光/防反射材料元件10中，如圖1所示，在每個(gè)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)下述界面反射之間發(fā)生各自的光干涉作用。因而適當(dāng)?shù)嘏渲梅婪瓷錉顩r以得到低的反射特性，即空氣層與最外層SiO2膜12b之間的界面反射(參看圖中的箭頭B)，SiO2膜12b與第二層TiN膜12a之間的界面反射(參看圖中的箭頭C)，及TiN膜12a與吸光膜11之間的界面反射(參看圖中的箭頭D)。在上述情況下，通過上述的反射率調(diào)節(jié)，在吸光膜11與面板玻璃22之間的每個(gè)界面上的反射損失可忽略不計(jì)。由此結(jié)果，對(duì)每個(gè)透射率與反射率進(jìn)行個(gè)別的獨(dú)立的控制成為可能。
控制透射率主要通過調(diào)節(jié)吸光膜11的膜厚進(jìn)行。在只針對(duì)單獨(dú)控制透射率的情況下，吸光膜11的膜厚精度在膜厚的容許范圍值的約±5％至±8％左右。這時(shí)可使透射率精度在從-2％至±2％范圍內(nèi)。當(dāng)涂覆一個(gè)顏料擴(kuò)散系統(tǒng)的涂覆材料時(shí)，可提供高膜厚精度的涂覆方法通常包括旋涂法、輥涂法等。然而，如果能實(shí)現(xiàn)要求的膜厚精度，本發(fā)明不受這些涂覆方法的限制。
另一方面，控制反射率主要通過調(diào)節(jié)防反射多層膜12的厚度進(jìn)行。以利用光干涉為基礎(chǔ)的防反射多層膜12要求根據(jù)各堆積膜的折射率與厚度嚴(yán)格控制。為了適當(dāng)確定各光波依之彼此迭加的相位狀態(tài)，必須從光波長(zhǎng)的觀點(diǎn)調(diào)節(jié)相位。相關(guān)的精度用膜厚表示必須約為±2％。關(guān)于在例如具有上述精度要求的陰極射線管的大面積范圍內(nèi)形成一個(gè)均勻膜厚分布的制作程序，濺射法是合適的。尤其是，以使用反應(yīng)磁控管法為基礎(chǔ)的高速膜形成技術(shù)是合適的，通過它可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的廉價(jià)的生產(chǎn)。
如上述，本實(shí)施例的吸光/防反射材料元件10由下述兩個(gè)膜形成。一個(gè)是形成在面板玻璃22上的吸光膜11。另一個(gè)是形成在吸光膜11上作為一個(gè)多層結(jié)構(gòu)且其中至少一層為導(dǎo)電薄膜(TiN膜12a)的防反射多層膜12。由于這個(gè)原因，如果使用此吸光/反射材料元件10作為用于例如平面陰極射線管的元件，將帶來下述優(yōu)點(diǎn)。即，可減輕由于變平陰極射線管面板外表面而造成的對(duì)面板厚度的影響。以及，在實(shí)現(xiàn)此減輕的同時(shí)，給予具有低水平反射與相應(yīng)的高水平吸光的陰極射線管以出色的對(duì)比度性能。此外，還可使陰極射管具有導(dǎo)電性并因而具有屏蔽漏電磁場(chǎng)的屏蔽作用。即是說，可最后實(shí)現(xiàn)具有這些優(yōu)點(diǎn)的表面處理膜，即可實(shí)現(xiàn)適合于以使用低透明玻璃為基礎(chǔ)的平面陰極射線管的表面處理膜。
此外，在本實(shí)施例的吸光/防反射材料元件10中，在構(gòu)成吸光膜11基底的基底涂覆材料中，不但摻入無色高折射率材料例如氧化錫細(xì)顆粒，而且摻入有機(jī)或無機(jī)的顏料細(xì)顆粒。因此，例如在使用元件10作為陰極射線管面板的防反射膜的情況下，可實(shí)現(xiàn)一個(gè)以考慮RGB亮度為基礎(chǔ)的選擇吸收濾光器。換句話說，選擇顏料的自由度提高。因此可改變陰極射線管屏幕的顏色。此外，控制陰極射線管的透射率分布的自由度提高。因此，可抑制發(fā)光效率低的紅色電子束。從而，使提高聚焦性能成為可能。
附帶指出，在此實(shí)施例中，給出了一個(gè)對(duì)本發(fā)明應(yīng)用于陰極射線管的平面板玻璃情況的說明。然而，本發(fā)明不受應(yīng)用于陰極射線管的限制。例如，本發(fā)明也可如同在陰極射線管情況下相似地應(yīng)用于例如LCD(液晶顯示器)或FED(場(chǎng)發(fā)射顯示器)的自發(fā)光顯示裝置的平玻璃面板。
以上參考附圖描述了本發(fā)明的各優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)了解本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制而可由本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行各種變更與修改而不違背按權(quán)利要求書中規(guī)定的本發(fā)明的精神與范圍。
權(quán)利要求
1.一種吸光/防反射材料元件包括一個(gè)形成在基底元件上且其中含有顏料細(xì)顆粒與高折射率細(xì)顆粒的吸光膜；與一個(gè)形成在此吸光膜上作為一個(gè)多層結(jié)構(gòu)的防反射多層膜，且它的至少一層有一個(gè)導(dǎo)電薄膜以通過光干涉作用從而減弱對(duì)應(yīng)入射光的反射光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的吸光/防反射材料元件，其中吸光膜的實(shí)際膜厚在10nm(含)至1000nm(含)范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的吸光/防反射材料元件，其中吸光膜是通過涂覆一層溶膠一凝膠膜形成的膜，在此膜中，依據(jù)固體含量百分比，有從1.5wt％(含)至4.5wt％(含)的氧化硅擴(kuò)散在一種有機(jī)溶劑內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的吸光/防反射材料元件，其中吸光膜中含有高折射率的相當(dāng)于從20wt％(含)至40wt％(含)重量百分比的作為主要材料的氧化硅，此吸光膜具有從1.40(含)至1.65(含)的折射率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的吸光/防反射材料元件，其中吸光膜中含有以氧化硅為基準(zhǔn)比例為5wt％或以下的顏料細(xì)顆粒。
6.一種吸光/防反射材料元件包括一個(gè)兩層結(jié)構(gòu)的吸光膜，一層為其中只含有高折射率細(xì)顆粒與氧化硅并有5nm或以上厚度的第一層，而另一層為包括顏料細(xì)顆粒、高折射率細(xì)顆粒與氧化硅的第二層；與一個(gè)形成在此吸光膜上作為一個(gè)多層結(jié)構(gòu)的防反射多層膜，且它的至少一層由一個(gè)導(dǎo)電膜構(gòu)成以通過光干涉作用從而減弱對(duì)應(yīng)于入射光的反射光。
7.一種吸光/防反射材料元件包括一個(gè)形成在基底元件上的吸光膜與一個(gè)形成在此吸光膜上有一個(gè)多層結(jié)構(gòu)且它的至少一層由一個(gè)導(dǎo)電薄膜構(gòu)成以便由于光干涉作用而減弱隨著相關(guān)的入射光的撞擊而引出的反射光的防反射多層膜，其中吸光膜中含有高折射率細(xì)顆粒并通過調(diào)節(jié)高折射率細(xì)顆粒的含量百分比使由此得到的折射率與基底元件的折射率基本相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的吸光/防反射材料元件，其中吸光膜的折射率在從1.45(含)至1.55(含)范圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的吸光/防反射材料元件，其中吸光膜是形成在基底涂覆材料的基底上的膜，此基底涂覆材料是通過摻入高折射率細(xì)顆粒得到的材料，此細(xì)顆粒依據(jù)體積的折射率為1.6或以上，以及硅醇鹽的醇溶液中含有-OH基團(tuán)與-OR基團(tuán)，它們的每個(gè)是一個(gè)功能基團(tuán)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的吸光/防反射材料元件，其中在高折射率細(xì)顆粒為氧化錫的情況下，使氧化錫的以基底涂覆材料中的硅石固體含量為基準(zhǔn)的重量百分比基本上為20％。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的吸光/防反射材料元件，其中在基底涂覆材料中摻入有機(jī)或無機(jī)的顏料細(xì)顆粒。
12.一種帶有一個(gè)形成在它的面板的外表面上的防反射膜的顯示裝置，其中防反射膜包括一個(gè)形成在基底元件上且其中含有顏料細(xì)顆粒與高折射率細(xì)顆粒的吸光膜；與一個(gè)形成在此吸光膜上作為一個(gè)多層結(jié)構(gòu)且它的至少一層由一個(gè)導(dǎo)電膜構(gòu)成以通過光干涉作用從而減弱對(duì)應(yīng)于入射光的反射光的防反射多層膜。
13.一種帶有一個(gè)形成在它的面板的外表面上的防反射膜的顯示裝置，其中防反射膜包括一個(gè)兩層結(jié)構(gòu)的吸光膜，一層為其中只含有高折射率細(xì)顆粒與氧化硅的第一層，而另一層為包括顏料細(xì)顆粒、高折射率細(xì)顆粒與氧化硅的第二層；與一個(gè)形成在此吸光膜上作為一個(gè)多層結(jié)構(gòu)且它的至少一層由一個(gè)導(dǎo)電膜構(gòu)成以通過光干涉作用從而減弱對(duì)應(yīng)于入射光的反射光的防反射多層膜。
全文摘要
一種吸光/防反射材料元件包括一個(gè)形成在基底元件上并含有顏色細(xì)顆粒與高折射率細(xì)顆粒的吸光膜,與一個(gè)形成在此吸光膜上的有多層結(jié)構(gòu)且它的至少一層由一層導(dǎo)電薄膜構(gòu)成以便由于光干涉作用以減弱隨著相關(guān)的入射光而出射的反射光的防反射多層膜。并且,構(gòu)成一個(gè)其中在面板的外表面上形成此吸光/防反射材料元件作為防反射膜的顯示裝置。由此可通過低廉的制作處理提供可實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度的吸光/防反射材料元件與導(dǎo)電防反射膜,以及顯示裝置。
文檔編號(hào)B32B7/02GK1338768SQ01125
公開日2002年3月6日 申請(qǐng)日期2001年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月14日
發(fā)明者隅田孝生, 舟橋容子, 荒木宗也 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社