專利名稱：包括防靜電、防反射濾光器的顯示器件和在陰極射線管上制造防反射濾光器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在顯示窗上包括防靜電、防反射濾光器的顯示器件，以及制造在顯示窗上包括防反射濾光器的顯示器件的方法。
這種濾光器設(shè)置在例如陰極射線管這樣的顯示器件的顯示窗上，或等離子體顯示板(PDP)的顯示窗上。所述濾光器通常包括一個(gè)導(dǎo)電層。所述導(dǎo)電層具有防靜電效果，并且，根據(jù)其導(dǎo)電性，提供有效的屏蔽，即通過(guò)設(shè)置透明導(dǎo)電層可降低顯示器件發(fā)射的交變電磁場(chǎng)的強(qiáng)度。
在WO 95/29501中公開(kāi)了一種顯示器件和在顯示器件上制造防反射濾光器的方法。在所述申請(qǐng)中，給出了利用激光器在含氫氣氛中固化涂敷到陰極射線管的顯示窗上的ITO溶膠/凝膠涂層(氧化銦錫，即含SnO2/In2O3的層)的方法的說(shuō)明。
最好，防反射濾光器的反射和電阻都低。反射的降低使顯示器件白天的對(duì)比度改善。電阻的降低使濾光器的屏蔽效果提高。
本發(fā)明的目的是提供開(kāi)篇中所述類型的顯示器件，該器件包括能實(shí)現(xiàn)低反射和好屏蔽效果的濾光器。
為達(dá)到該目的，根據(jù)本發(fā)明的顯示器件的特征在于，防反射濾光器包括導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層包括金屬顆粒和透明區(qū)域；并且另一個(gè)透明層涂敷在所述導(dǎo)電層上。
用包括金屬顆粒和透明區(qū)域的層代替由半導(dǎo)體(例如ITO或ATO，象在現(xiàn)有技術(shù)中那樣)制成的導(dǎo)電、透明層，使得能夠獲得良好的導(dǎo)電性和良好的光學(xué)特性。所述層的結(jié)構(gòu)是這樣的，即層的相當(dāng)大的部分是透明的，并且導(dǎo)電性是通過(guò)金屬顆粒之間的接觸而產(chǎn)生的。導(dǎo)電性，或者用另一個(gè)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，表面電阻具有金屬的特性，并且比半導(dǎo)體受外部因素的控制要少得多。表面電阻可以減小到1000歐姆以下的值。與具有同樣數(shù)量的濾光器層的已知陰極射線管相比反射減小。
最好金屬顆粒包括由銀、鈀、釕、銠、金或鉑組成的組的金屬。這些金屬完全是非彩色的，并且顯示出低的還原性。最好，該層包括銀顆粒(Ag)，導(dǎo)電層包括防腐蝕劑。銀是合適的材料，但銀的腐蝕較容易發(fā)生。銀顆粒的腐蝕導(dǎo)致在銀顆粒外部形成氧化銀層或銀鹽層。這些層增大銀顆粒之間的電阻，并因此增大導(dǎo)電層的電阻。將防腐蝕劑例如以與銀顆粒分開(kāi)的層中的金屬顆粒的形式，或者作為至少覆蓋銀顆粒一部分的層向?qū)щ妼又刑砑樱蛘咦鳛橄蜚y顆粒中的添加物，使銀顆粒的腐蝕減少。防腐蝕劑為尤其是金屬鈀(Pd)、釕(Ru)、銠(Rh)、金(Au)、鉑(Pt)和鉛(Pb)。減少的銀顆粒腐蝕使濾光器電阻的變化更小。
最好，透明顆粒包括由ITO(氧化銦錫)、ATO(摻銻氧化銦錫)、SiO2和TiO2組成的一組材料。
最好，金屬區(qū)域包括具有20nm以下(d1＜20nm)和1nm以上(d1＞1nm)的平均尺寸(d1)的顆粒。
大于20nm的金屬顆粒有在若干區(qū)域積聚致使形成反射表面的缺點(diǎn)，所述反射表面的形成導(dǎo)致反射的增加。小于1nm的金屬區(qū)域顯示出減小的導(dǎo)電性。
最好，透明區(qū)域具有至少為兩倍金屬顆粒尺寸的平均尺寸(d2)(d2＞2d1)。
如果透明區(qū)域更小(d2＜2d1)，則有透明區(qū)域被金屬區(qū)域局部覆蓋的危險(xiǎn)，這會(huì)產(chǎn)生表面被粘污的印象。最好，導(dǎo)電層的厚度(d3)小于d2的1.5倍(d3＜1.5d2)。第一層的更大厚度使得難以形成透明區(qū)域，并且通常導(dǎo)致反射增加。
既沒(méi)有被已知顯示器件或已知方法解決又沒(méi)有被通常向顯示器件涂敷導(dǎo)電層的方法解決的另一個(gè)問(wèn)題涉及所用原材料的不穩(wěn)定性和/或防靜電濾光器的表面電阻的不穩(wěn)定性。
已知方法中所用的溶膠/凝膠溶液通常不穩(wěn)定并且是不耐久的。這意味著在溶液的制備、存儲(chǔ)和處理時(shí)必須非常小心地觀察，而且最好存放較少的所述溶液的供應(yīng)量，并且需在離被用來(lái)實(shí)施該方法的器件較短距離處制備所述溶膠/凝膠溶液，并且所述溶膠/凝膠溶液的制造和使用之間的時(shí)間應(yīng)盡可能短。這些條件有顯著的費(fèi)用增加效果，而且存在很大的風(fēng)險(xiǎn)，即盡管適當(dāng)?shù)刈⒁?，但溶液，進(jìn)而導(dǎo)電層仍不滿足質(zhì)量要求。
根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于，將膠態(tài)金屬顆粒的溶液設(shè)置在顯示窗上，并干燥，之后涂敷第二透明層。這種膠態(tài)溶液比溶膠-凝膠溶液更穩(wěn)定。根據(jù)本發(fā)明制造的防靜電、防反射濾光器的穩(wěn)定性提高。
最好，膠態(tài)金屬顆粒的溶液還包括透明材料的顆粒。所述膠態(tài)金屬顆粒聚集在透明顆粒周圍，從而可容易地形成含金屬顆粒和透明區(qū)域的透明層。
本發(fā)明的這些和其它方案將從下面所述實(shí)施例中變得更明顯，并將參照實(shí)施例對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。
附圖中

圖1示出陰極射線管；圖2是帶有防靜電、防反射濾光器的顯示窗的剖視圖；圖3是導(dǎo)電層的SEM照片的平面圖；圖4是導(dǎo)電層的另一實(shí)例的示意平面圖；圖5以曲線示出所測(cè)的陰極射線管上兩個(gè)雙層防靜電、防反射濾光器的反射，以及圖6是帶有導(dǎo)電層的顯示窗的剖視圖；圖7A和7B是根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例的說(shuō)明圖。
上述各圖是概略的，不是按比例畫出的，一般，相同的參考標(biāo)號(hào)表示相同的部件。
圖1是帶有玻璃外殼2的陰極射線管1的示意剖視圖，該玻璃外殼2包括顯示窗3、錐體4和頸部5。在所述頸部中，設(shè)置了用于產(chǎn)生電子束的電子槍6。該電子束聚焦在顯示窗3內(nèi)部的熒光屏7上。在工作時(shí)，利用偏轉(zhuǎn)線圈系統(tǒng)(未示出)使電子束沿兩個(gè)相互垂直的方向偏轉(zhuǎn)橫越熒光屏7。顯示窗3的外表面帶有根據(jù)本發(fā)明的防靜電、防反射濾光器8。
圖2是帶有防靜電、防反射濾光器8的顯示窗3的剖視圖。所述濾光器包括導(dǎo)電層9(AS)，該導(dǎo)電層9設(shè)置在顯示窗3上，并被透明層10覆蓋，所述各層共同形成ARAS(防靜電、防反射)層。在本例中，第二層，即透明層10被防眩光層11覆蓋，用以抑制眩光。
圖3示出第一層，即導(dǎo)電層9的SEM照片。所述層9包括包圍透明區(qū)域16的金屬顆粒(暗顆粒15)。
金屬顆粒15的平均尺寸(d1)在2-8nm的范圍內(nèi)。透明區(qū)域的平均尺寸為20-35nm。各金屬顆粒15相互接觸，從而提供導(dǎo)電性，并且它們包圍透明區(qū)域16。所形成的結(jié)構(gòu)可稱為肥皂泡結(jié)構(gòu)，其中透明的“泡”位于相互接觸的金屬顆粒的“?！敝?。透明區(qū)域16決定光的透射，而導(dǎo)電性是由金屬顆粒15之間的接觸造成的。最好，金屬顆粒的平均尺寸低于20nm并高于1nm。透明區(qū)域的平均尺寸最好大于金屬顆粒的兩倍。導(dǎo)電層9的厚度不超過(guò)透明區(qū)域平均尺寸的1.5倍。
例1制備乙醇-水(100g)中的膠態(tài)銀(0.1-5g)的溶液。該溶液例如是利用所謂Carey Lea溶膠制備工藝制造的。
使用下列開(kāi)始溶液A 400g/l Na3檸檬酸鹽.2H2OB 300g/l FeSO4.7H2OC 100g/l AgNO3-將700ml的溶液A與500ml的溶液B混合-在攪拌的同時(shí)向該混合物中加入500ml的溶液C，之后-對(duì)所獲得的混合物進(jìn)行離心處理(4000rpm，30分鐘)，之后-將離心處理期間形成的沉淀物分散在1升的水中，之后-加入1升的溶液A，導(dǎo)致一種沉淀物的形成-將該沉淀物分散在1升水中-將分散和沉淀重復(fù)3x，以及-將最后的沉積物分散在1升的水中。
在乙醇或甲醇中稀釋所獲得的水中的銀溶液。被稀釋的溶液隨后被設(shè)置在顯示器件的表面上，并被干燥，由此形成含金屬顆粒15的層9。
溶液中銀的濃度決定含金屬顆粒的層的導(dǎo)電和透射特性。
較高的銀濃度導(dǎo)致與極好的導(dǎo)電性結(jié)合的低透射；較低的銀濃度導(dǎo)致與較差的導(dǎo)電性結(jié)合的高透射。
下表用圖表的方式列出了作為Ag溶液(具有2.5％的固體含量)乙醇(縮寫為AG∶EtOH)的函數(shù)的表面電阻(以歐姆/□表示)，以及有關(guān)透射性的觀察結(jié)果。
<p>圖3中所示的SEM照片示出與AG∶EtOH比例為1∶1.5相對(duì)應(yīng)的層。為改善分散作用，可以向溶液中加入硅烷成分(例如Dow Corning Z6032)。例如利用旋涂的方式將該溶液設(shè)置在顯示窗的外表面上，隨后進(jìn)行干燥。膠態(tài)銀顆粒的顆粒尺寸約為2-8nm。給所獲得的含金屬顆粒的層提供第二層。該第二層覆蓋含金屬顆粒的層，并填充金屬顆粒之間的透明區(qū)域16。為此目的，例如利用旋涂的方式向含金屬顆粒的層9涂敷水解的TEOS(四乙基原硅酸鹽)溶液。標(biāo)準(zhǔn)的TEOS溶液被證明是不令人滿意的，因?yàn)閷?dǎo)電性明顯下降，并且涂層本身外形模糊。這可能是由于金屬顆粒的金屬被Cl-離子(在所述標(biāo)準(zhǔn)溶液中，HCl被用于TEOS溶液的水解)部分地轉(zhuǎn)換成絕緣體AgCl。TEOS溶液(或更概括地說(shuō)制成第二層的每種溶液)最好不含鹵化物(諸如Cl，Br，I)。例如，利用旋涂方式將水解的TEOS(四乙基原硅酸鹽)溶液設(shè)置在導(dǎo)電層上，并進(jìn)行干燥(在92g乙醇中5g TEOS和2.5g HNO3)。
隨后，在一些實(shí)施例中，為防止眩光，可以將防眩光的TEOS層噴涂到第二層上。隨后通過(guò)加熱(160°，30分鐘)使如此設(shè)置的各層固化。
例2如例1所述那樣制備乙醇-水中的膠態(tài)銀溶液。向該溶液中加入尺寸約為20-40nm的透明顆粒(例如ATO或最好是SiO2)。
金屬顆粒∶透明顆粒的體積比(例如Ag∶SiO2，以及其它顆粒)最好在1∶0.8和1∶9之間的范圍內(nèi)。更小的體積比會(huì)引起濾光器的透射變得如此低，以致過(guò)度降低所顯示的圖象的亮度。
更大的體積比導(dǎo)致高的電阻值。最好，體積比在1∶2和1∶5之間的范圍內(nèi)。通過(guò)將透明顆?；旌系饺芤褐?，導(dǎo)電層中的金屬顆粒與透明區(qū)域的比可以被更容易地控制。膠態(tài)金屬顆粒集中在透明顆粒周圍，從而可容易地形成含金屬顆粒15和透明區(qū)域16的透明層。圖4示意地示出了包括平均直徑為d1的金屬顆粒(15)和平均直徑為d2的透明顆粒(17)的導(dǎo)電層9。隨后，如例1中所述，給這種層提供另一個(gè)透明層。
例3如例1中所述那樣制備膠態(tài)溶液，其不同之處在于溶液C由下面物質(zhì)形成C100g/l{xAgNO3+yRNO3(H2O)}
換句話說(shuō)，除了硝酸銀外，溶液C還包括金屬R的硝酸鹽，其中R是鈀、鉑、金、銠或釕。Y的值最好在0.01(1％)和0.70(70％)之間的范圍。這樣，導(dǎo)電層不僅包括銀顆粒，而且包括鈀、鉑、金、銠或釕。導(dǎo)電層中這些金屬的存在降低了銀的腐蝕。結(jié)果獲得更穩(wěn)定的導(dǎo)電層的電阻。
例4如例1中所述那樣制造導(dǎo)電層。在施加TEOS溶液之前，給導(dǎo)電層提供鈀、鉑、銠、金、釕或鉛的鹽溶液(例如硝酸鹽溶液)。銀在該溶液中部分溶解，而貴重金屬或鉛的層至少部分地覆蓋銀顆粒。導(dǎo)電層中這些金屬的存在保護(hù)銀免受腐蝕。結(jié)果獲得更穩(wěn)定的導(dǎo)電層的電阻。
正如在例1中那樣，當(dāng)將另一個(gè)透明層施加到導(dǎo)電層上時(shí)，最好不含鹵化物。習(xí)慣上通過(guò)加入鹽酸(HCl)來(lái)控制例如TEOS溶液的酸性，并進(jìn)而控制穩(wěn)定性。但是，在第二層中使用鹵化物或鹵素化合物對(duì)電阻(顯示出增加)、對(duì)電阻的穩(wěn)定性(顯示出更大的變化)以及對(duì)光學(xué)特性有不良影響。這是在本例中在TEOS溶液中使用HNO3的原因。
按照各例子形成的防靜電、防反射濾光器的表面電阻在100和1000歐姆之間的范圍，例如為600歐姆，透射超過(guò)65％，而反射低于初始反射(4.5％)的20％。為進(jìn)行比較，請(qǐng)注意在已知的陰極射線管中，表面電阻高得多，并在104到1010歐姆的范圍內(nèi)。
圖5以曲線示出作為波長(zhǎng)L(以nm表示)的函數(shù)的兩個(gè)濾光器的反射R(以相對(duì)于沒(méi)有濾光器的陰極射線管的百分比表示)。線41表示其第一層含有ATO而其第二層含有SiO2的雙層防靜電、防反射、抗眩光濾光器的反射。線42表示按照例1中的描述制造的雙層濾光器的反射。在可見(jiàn)光光譜的幾乎所有波長(zhǎng)上該反射明顯降低。反射系數(shù)的最小值低于1％，在本例中約為0.3％。按足以在濾光器中通過(guò)金屬顆粒獲得導(dǎo)電性的濃度加入金屬顆粒顯然還對(duì)濾光器的光學(xué)特性有顯著的正面影響，特別是使反射顯著降低(在本例中降低二分之一到三分之二)。根據(jù)本發(fā)明的防靜電、防反射濾光器的透射通常低于已知的濾光器。但這是優(yōu)勢(shì)而非缺點(diǎn)。通常，在陰極射線管中使用深色玻璃(例如具有50％的透射)以便增加對(duì)比度。由于根據(jù)本發(fā)明的陰極射線管中的濾光器的透射低于100％，因此可以使用顏色更淺類型的玻璃(例如具有70％透射的類型的玻璃)。這有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即在玻璃厚度有變化的情況下，穿過(guò)陰極射線管的顯示屏的光的透射更均勻。通常，顯示窗3的厚度不是均勻的，而是從顯示窗的中心開(kāi)始向顯示窗的邊緣方向增加。10％的厚度的增加并不罕見(jiàn)。結(jié)果，玻璃的吸收以及顯示窗厚度朝著顯示窗邊緣方向的變化造成顯示的圖象亮度降低。顏色更淺的玻璃(高于60％的透射)的使用使這一不良影響減小。在根據(jù)本發(fā)明的顯示器件的實(shí)施例中，沒(méi)有濾光器的顯示窗的透射大于60％，而帶有濾光器的顯示窗的總透射小于50％。
圖6是顯示窗3上的導(dǎo)電層60的剖視圖。導(dǎo)電層9包括透明區(qū)域61和金屬顆粒62。金屬顆粒的平均尺寸(d1，在圖中未表示)小于透明區(qū)域的平均尺寸(d2)。小于透明區(qū)域尺寸的金屬顆粒62填充透明區(qū)域61之間的“孔”，并在透明區(qū)域周圍相互接觸(見(jiàn)圖3和4)，由此提供導(dǎo)電性。導(dǎo)電層的厚度(d3)在圖中示出。導(dǎo)電層9的厚度最好不超過(guò)d2的1.5倍。用透明層63覆蓋層60。
圖7A和7B說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例。圖7A是顯示窗的剖視圖，在該顯示窗上設(shè)置導(dǎo)電顆粒15，使透明區(qū)域16不被覆蓋(平面圖見(jiàn)圖3)。接著，在其上設(shè)置透明層71(圖7B)。所述層71覆蓋導(dǎo)電顆粒，而且還填充透明區(qū)域16。
顯然，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)在本發(fā)明范圍內(nèi)可以有許多變型。本發(fā)明是通過(guò)實(shí)例說(shuō)明的，在其中顯示器件是陰極射線管。盡管特別是對(duì)于陰極射線管來(lái)說(shuō)本發(fā)明是重要的，因?yàn)樵谒龉苤蟹漓o電濾光器的屏蔽效果尤其重要，但本發(fā)明不局限于此。本發(fā)明對(duì)于其它類型的顯示器件，如LCD和等離子體顯示器來(lái)說(shuō)也是重要的。有利的是，可以將本發(fā)明特別是用于等離子體顯示器(PDP)和等離子體控制的LCD(PALC)。在這種器件中發(fā)生等離子體放電并再現(xiàn)圖象。作為放電的結(jié)果，靜電荷可聚集在顯示窗上，并可產(chǎn)生電磁雜散場(chǎng)。在這里描述的實(shí)例中，導(dǎo)電層被直接涂敷在顯示窗上。這是優(yōu)選的實(shí)施方式。但是本發(fā)明不限于此。在實(shí)施例中，另一個(gè)透明層可以位于導(dǎo)電層和顯示器件之間。
可將本發(fā)明概括如下顯示器件的顯示窗帶有防靜電、防反射濾光器。所述濾光器包括導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層包括金屬顆粒和透明顆粒，該層被另一個(gè)透明層覆蓋。金屬顆粒決定導(dǎo)電性，該導(dǎo)電性最好低于1000歐姆，透明顆粒決定光的透射。導(dǎo)電層和透明覆蓋層的組件具有非常低的反射，最好低于1％。
權(quán)利要求
1.在顯示窗上包括防反射濾光器的顯示器件，其特征在于，防反射濾光器包括導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層包括金屬顆粒和透明區(qū)域；并且另一個(gè)透明層涂敷在所述導(dǎo)電層上。
2.如權(quán)利要求1的顯示器件，其特征在于，金屬顆粒包括選自由銀、鈀、釕或銠、金或鉑組成的組中的金屬。
3.如權(quán)利要求2的顯示器件，其特征在于，所述層包括銀顆粒(Ag)和防腐蝕劑。
4.如權(quán)利要求1的顯示器件，其特征在于，導(dǎo)電層包括具有20nm以下(d1＜20nm)和1nm以上的平均尺寸(d1)的金屬顆粒。
5.如權(quán)利要求1的顯示器件，其特征在于，透明區(qū)域具有至少為金屬顆粒尺寸的兩倍的平均尺寸(d2)(d2＞2d1)。
6.如權(quán)利要求1的顯示器件，其特征在于，導(dǎo)電層的厚度(d3)小于透明區(qū)域的平均尺寸的1.5倍。
7.如權(quán)利要求1的顯示器件，其特征在于，透明區(qū)域由透明材料的顆粒形成。
8.如權(quán)利要求7的顯示器件，其特征在于，導(dǎo)電層中金屬顆粒與透明顆粒的體積比在1∶0.8和1∶9之間的范圍。
9.制造帶有防反射濾光器的顯示器件的方法，其特征在于，將膠態(tài)金屬顆粒的溶液設(shè)置在顯示窗上，并干燥，之后涂敷并固定另一個(gè)透明層。
10.如權(quán)利要求11的方法，其特征在于，所述溶液是含有選自由銀(Ag)、鈀(Pa)、釕(Rn)、銠(Rh)、金(Au)和鉑(Pt)組成的組中的金屬的金屬顆粒的膠態(tài)溶液。
全文摘要
帶有防靜電、防反射濾光器的顯示器件的顯示窗。所述濾光器包括導(dǎo)電層,所述導(dǎo)電層包括金屬顆粒和透明顆粒,該層被另一個(gè)透明層覆蓋。金屬顆粒決定導(dǎo)電性,導(dǎo)電性最好為1000歐姆以下,并且透明顆粒決定光的透射。導(dǎo)電層和透明覆蓋層的組件具有極低的反射,最好低于1%。
文檔編號(hào)H01J29/86GK1229520SQ98800837
公開(kāi)日1999年9月22日 申請(qǐng)日期1998年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月28日
發(fā)明者A·C·L·范德波爾, J·P·A·海姆貝克, B·邁耶, J·M·A·A·康普恩, G·H·A·范德胡恩 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司