吸光/防反射材料元件與顯示裝置的製作方法
2023-07-06 04:02:11
專利名稱：吸光/防反射材料元件與顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種適於加強與銳化尤其是使用平板玻璃的陰極射線管的對比度的吸光/防反射材料元件，及一種使用此元件的顯示裝置。
背景技術：
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採用平面外形。在陰極射線管中，當它的面板的外表面形狀為平面外形時，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，陰極射線管的對比度按常規根據玻璃面板的吸光與螢光表面反射率的減弱作用確定。
然而，當由於面板的外表面變平引起面板玻璃的厚度差別而相應地出現透射率的差別時，依據其均勻性而導致亮度的降低。由此結果，使得在面板的每個中心部分與角落部分得到一個最佳的對比度變為困難。
因此，配置成增大玻璃的透射率並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良好水平的對比度。
關於這種吸光/防反射材料元件或材料體，按常規已知下述情況。首先，一個吸光/防反射材料元件有一個兩層結構並有防反射、吸光與導電的功能(參看日本專利申請公開No.Hei-9-156964)。其次，一個導電/光衰減型防反射膜元件有一個玻璃/SnO2(氧化錫)/TiN(氮化鈦)/SnO2/TiN/SiO2(氧化矽)的結構(參看日本專利申請公開No.Hei-6-510382)，等等。
在日本專利申請公開No.Hei-9-156964中公開的吸光/防反射材料元件中，採取了下述措施。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％。通過採取這些措施，確定可得到一個相等的對比度。
然而，為了得到一個相等的對比度，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，出現了下述現象。即，來自玻璃側的入射光(在陰極射線管情況下螢光從螢光材料表面發出)在玻璃與吸光膜之間的界面上被反射。此反射光再撞擊螢光材料從而引起它發光。由於此原因，迄今存在陰極射線管上圖象重影的麻煩。
另一方面，在日本專利申請公開No.Hei-6-510382中公開的導電/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起的厚度。通過此最佳化，可減少從玻璃側進入的光量。然而，此法有由於增加膜的結構而帶來的缺點。
此外，通過考慮光常數的波長分散而得到一個最佳的吸光薄膜材料是十分困難的。例如，此膜不適合於以考慮例如陰極射線管的R(紅色)、G(綠色)與B(蘭色)的每兩個之間的發射光譜比率為基礎而設計的材料。
發明內容
本發明的一種吸光/防反射材料元件包括一個形成在一個基底元件上且其中含有顏料細顆粒與高折射率細顆粒的吸光膜；與一個形成在此吸光膜上作為一個多層結構且它的至少一層有一個導電的薄膜以便通過光幹涉作用從而減弱對應於入射光的反射光的防反射多層膜。
根據本發明的上述吸光/防反射材料元件的結構，吸光膜含有顏料細顆粒以及高折射率細顆粒。由此結果，使調節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幹涉作用以減弱對應於入射光的反射光。同時，通過它的至少一層由一個導電的薄膜構成，可防止洩漏不需要的輻射。
本發明的吸光/防反射材料元件包括一個兩層結構的吸光膜，一層是其中只含有高折射率細顆粒與氧化矽並有5nm或以上厚度的第一層，而另一層是其中含有顏料細顆粒、高折射率細顆粒與氧化矽的第二層；及一個形成在此吸光膜上作為一個多層結構且它的至少一層由一個導電膜構成以通過光幹涉作用從而減弱對應於入射光的反射光的防反射多層膜。
在上述結構的吸光/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為幾乎可忽略不計。這是因為這兩個單元的折射率通過調節高折射率細顆粒的含量而變為基本相同的緣故。因此，當形成吸光/防反射材料元件時，對透射率、反射率等每個進行各自的、獨立的控制成為可能。
本發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形成在基底元件上且其中含有顏粒細顆粒與高折射率細顆粒的吸光膜；與一個形成在此吸光膜上作為一個多層結構且它的至少一層由一個導電膜構成以通過光幹涉作用從而減弱相應於入射光的反射光的防反射多層膜。
根據本發明的上述顯示裝置的結構，在面板的外表面上提供一個具有與上述吸光/防反射材料元件相同結構的防反射膜。由此結果，可通過使用吸光膜構造一個選擇吸光過濾器。
圖1是一個表示根據本發明的第一實施例的吸光/防反射材料元件的剖視圖；圖2是一個表示根據本發明的第一實施例的吸光膜結構的剖視圖；圖3是一個表示用於製作根據本發明的第一實施例的吸光/防反射材料元件的製作步驟的流程圖；圖4是一個表示根據本發明的另一實施例的吸光/防反射材料元件的剖視圖；圖5是一個表示根據本發明應用了吸光/防反射材料元件的一個陰極射線管的示意剖視圖；圖6是一個表示根據本發明的第二實施例的吸光/防反射材料元件的剖視圖；圖7是一個表示在形成一個吸光/防反射材料元件的吸光膜時的一個基底塗覆材料的混合物例子的說明表；圖8是一個表示一個形成的吸光膜的特性的說明圖，此示說明相對於反側入射光的透射率的分布狀態；與圖9是一個表示一個形成的吸光膜的特性的說明圖，此示說明相對於正側入射光的反射率的分布狀態。
具體實施例方式圖1中的所示的第一實施例的吸光/防反射膜10構造為有如下兩個膜。一個是形成在玻璃基底元件11上且其中含有顏料細顆粒並有一個從10nm(含)至1000nm(含)或最好從100nm(含)至800nm(含)厚度的吸光膜12。另一個是形成在吸光膜12上的以通過光幹涉作用從而減弱對應於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的結構表示在圖2中。
此吸光膜12含有作為主要成分的氧化矽(SiO2)，且它由成為粘合劑1的此氧化矽的細顆粒形成。
而且，此吸光膜12中還含有顏料細顆粒2與高折射率細顆粒3以便可得到一個要求的折射率分布。
關於顏料細顆粒2，可使用下列材料碳細顆粒(碳黑)；由鐵、鈷、錳、錫、釕等每種化合物製備的無機顏料細顆粒；或由有機物質構成的有機的細顆粒。
由於含有這些顏料細顆粒2，因而可調節吸光膜12的透射率。
關於高折射率細顆粒3，可使用細顆粒的氧化錫(折射率接近2.0)、氧化鈦(折射率接近2.6)等。
由於含有這些高折射率細顆粒3，因而可調節吸光膜12的折射率。
上述結構的吸光膜12通過執行下列步驟而形成。把成為粘合劑1的氧化矽、顏料細顆粒2與高折射率細顆粒3混合在有機溶劑例如乙醇內。通過使它們均勻地擴散在此溶劑內從而製備一個矽醇鹽溶劑。然後把此矽醇鹽溶劑塗覆在玻璃基底元件11的表面上。最後在規定溫度下烘焙經塗覆的基底元件11。
附帶指出，在有機溶劑內的顏料細顆粒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，在使用有機顏料作為顏料的情況下，也可以有第二直徑變為50nm或以上的情況。因此，為了形成較穩定的吸光膜12，厚度D1必須為100nm或以上。
另一方面，吸光膜12的厚度D1製成1000nm或以上可能導致在此膜形成或乾燥之後產生破碎，因而這是不可取的。
如果吸光膜12的厚度D1為800nm或以下，已證實可得到與在其上面的防反射多層膜的結構、形成方法或保存方法無關的長期穩定性。
此外，為了形成一個對玻璃基底元件11有足夠粘接力的均勻的吸光膜12，關於此元件11，顏料細顆粒以氧化矽(即粘合劑1)為基準的重要百分比最好是低的。
具體地說，顏料細顆粒2以氧化矽為基準的重量百分比必須為3wt％或以下。當顏料細顆粒2的重量百分比超過3wt％時，膜對玻璃基底元件11的粘接力變為不足。因此，將出現長期可靠性變為惡化的情況。
此外，在為了調節透射率而要求使用3％或以上的顏料細顆粒2時，如後面所述也可形成一個兩層結構的吸光層12(參看圖4)。由此配置吸光膜使在玻璃基底元件11側的第一層內不含有顏料細顆粒。
再有，使吸光膜12的折射率接近於玻璃基底元件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，製作吸光膜使含有高折射率細顆粒3例如氧化錫、氧化鈦等。
使高折射率細顆粒3以氧化矽即粘合劑1為基準的固體含量從20wt％(含)至40wt％(含)變化。從而可容易地調節折射率。
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圖象重影的現象。
用於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，在對平玻璃面板應用本實施例的吸光/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)。
上述高折射率的細顆粒3的顆粒直徑變為與無機顏料的原始顆粒直徑幾乎相同。由於這個原因，即使當含有此高折射率的細顆粒3時，這對吸光膜12的最佳厚度將沒有不利作用。
此外，含有此高折射率的細顆粒3不會惡化在吸光膜12緊上面的防反射多層膜13的防反射功能。
關於形成一種是一個覆蓋膜的吸光膜12的方法，採用溶膠-凝膠法。在此溶膠-凝膠法中，自旋塗覆法最適合於得到均勻的厚度值。
除了這個旋塗法之外，也可使用輥塗法、浸漬塗法、噴塗法等。
然而，設定本發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於有機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)。製備一個其中擴散氧化矽的矽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於1.5wt％的情況下，溶液的粘度變低且隨之帶來下述缺點。即，即使在覆蓋層已達所述厚度(100nm或以上)的情況下，由於有機顏料顆粒不合適地暴露因而使吸光膜12的硬度變低。
當固體含量百分比超過4.5wt％時，粘度變為過高。結果，在玻璃基底元件11上的一個寬範圍內已塗覆的情況下，膜的厚度停止變得均勻。
作為一個形成例如吸光膜12的具體例子，為此可採取如下程序。
把溶液中成為粘合劑1的氧化矽固體含量百分比調整為3.0wt％。關於顏料細顆粒2，使用以氧化矽為基準的3.0wt％重量百分比混合的有機顏料。關於高折射率的細顆粒3，使用以氧化矽為基準的35.0wt％重量百分比混合的氧化錫。從而製備醇鹽溶劑。
然後，使用旋塗法把此醇鹽溶劑在玻璃基底元件11上塗覆至厚度為200nm。在預定溫度下烘焙得到的塗層，從而形成吸光膜12。
在吸光膜12上形成一個多層結構的防反射膜(防反射多層膜)13。應注意圖1中防反射多層膜13有一個最簡單的兩層結構。
防反射多層膜13的至少一層由導電的薄膜14構成，此薄膜的表面電阻為每平方10Ω(含)至每平方1000Ω(含)。
關於構成此導電薄膜14的材料，使用透明的ITO(氧化銦錫)、SnO2(氧化錫)或ZnOx(氧化鋅)。或對於防反射多層膜13，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，其中非導電層的層可由例如SiO2膜15形成。
關於形成此防反射多層膜13的方法，採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構。
濺射裝置構造成下列三個室。第一個是第一膜形成室，室內布置一個金屬鈦的靶，並使用氮與氬的氣體混合物作為反應氣體。第二個是具有氣體置換功能的隔離室。而第三個是第二膜形成室，室內布置一個金屬矽的靶，並使用氧與氬的混合氣體作為反應氣體。
使用上述構造的濺射裝置，在第一膜形成室內形成TiN膜14，而在第二膜形成室內在TiN膜上形成SiO2膜15。
這裡，一個用於製作本實施例的吸光/防反射材料元件10的製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，使用例如輥塗法在玻璃基底元件11上塗覆吸光膜12(步驟2)。
其次，在預定溫度t(120℃＜t＜200℃)下進行烘焙處理(步驟3)。
以及，使用濺射法首先形成第二層TiN膜14(步驟4)，然後形成第三層SiO2膜15(步驟5)。由於執行這些步驟的結果，形成一個兩層結構的防反射多層膜13。
根據本實施例的吸光材料元件10，其中吸光膜12含有高折射率的細顆粒3。這導致可調節吸光膜12的折射率。
由此結果，可調節吸光膜12的折射率以便可使它變為等於例如例如玻璃基底元件11的折射率。
此外，其中吸光膜12還會有顏料。從而，使通過選擇顏料以調節吸光膜的透光率特性成為可能。
由此結果，在使用吸光/防反射材料體10作為例如一個顯示裝置的面板的防反射膜的情況下，可實現一個以考慮RGB亮度為基礎的選擇吸收濾光器。
此外，由於此防反射多層膜13包括導電薄膜14，可防止洩漏不需要的輻射。
而且，根據本實施例的吸光/防反射材料體10，它有一個三層膜結構。即，第一層是吸光膜12，第二層是TiN膜(導電薄膜)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)的範圍內。
由此結果，可抑制同來自相反側的入射光相聯繫的光的反射。
本發明的另一實施例的吸光/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有一個兩層結構的吸光膜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，位於玻璃基底元件11側的第一吸光膜16包括成為粘合劑1的氧化矽與高折射率的細顆粒3。另一方面，位於第一吸光膜上的第二吸光膜17包括成為粘合劑1的氧化矽、顏料細顆粒2與高折射率的細顆粒3。
其它結構與圖1的吸光/防反射材料元件10相同，因此省略了對它們的重複說明。
在本實施例的吸光/防反射材料元件20中，位於玻璃基底元件11側的吸光膜16其中不含有顏料。由此結果，增強了此第一吸光膜16與其它之間的粘接強度。
附帶指出，從充分保證接合或粘接強度的角度來看，第一吸光膜16的厚度D2最好做成為5nm或以上。
而且，在為了調節透射率的目的而希望使用顏料細顆粒2含量達到3％或以上範圍的情況下，混合顏料細顆粒2如下。即，進行混合使它們的以其中包括它們的第二吸光膜12為基準的重量百分比可變為稍高於圖1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-凝膠溶液塗覆在玻璃基底元件11上。
即，把溶膠-凝膠溶液中的成為粘合劑1的氧化矽的以溶液為基準的固體含量百分比調整至例如3.0wt％。然後，把作為高折射率的細顆粒3的氧化錫細顆粒以例如35wt％的以氧化矽為基準的重量百分比混合在此溶液內。從而製備一個醇鹽溶劑。
接著，使用旋塗法把此醇鹽溶劑塗覆至厚度D2為例如5nm。
其次，塗覆用作第二吸光膜17的其中含有顏料細顆粒的溶膠-凝膠溶液。
即，把溶膠-凝膠溶液中的成粘合劑1的氧化矽的以溶液為基準的固體含量百分比調整至例如3.0wt％。然後，把作為高折射率的細顆粒3的氧化錫細顆粒以例如35wt％的以氧化矽為基準的重量百分比混合在此溶液內。再後，把作為顏料細顆粒2的有機顏料以例如3.5wt％的以氧化矽為基準的重量百分比混合在此溶液內。從而製備一個醇鹽溶劑。
接著，使用旋塗法把此醇鹽溶劑塗覆至厚度D3為例如200nm。
即使顏料的重量百分比大於前面具體例子中的值(3.0wt％)的事實，由這樣形成的吸光/防反射材料元件20構成的膜元件的粘接強度是相同的。
並且，通過在面板玻璃的外表面上形成上述各實施例的吸光/防反射材料元件10、20中之任一個，可構造一個帶有形成在面板玻璃上的防反射膜的顯示裝置。
圖5是一個陰極射線管的示意剖視圖，作為本發明的顯示裝置的一個實施例而對它進行圖示說明。
此陰極射線管30由玻璃製成的陰極射線管體21構成，此管體21包括一個面板部分21a、一個漏鬥形部分21b與一個頸狀部分21c。
而且，關於陰極射線管體21的面板部分21a，一個其外表面有平直外形的面板玻璃22通過一個密封部分21d同漏鬥形部分21b的玻璃接合。
此面板玻璃22製成它的周邊部分(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內密封一個發射電子束的電子槍23。此外，在從預狀部分21c至漏鬥形部分21b的區域內，附著一個用於偏轉從電子槍23發射的電子束的偏轉系統24。
而且，在面板玻璃22的外表面上形成一個為了銳化對比度的防反射膜25。
關於此防反射膜25，可使用上述各實施例的吸光/防反射材料元件10或20中之任一個。
根據上述實施例的陰極射線管30，正是此陰極射線管30使用此製成平坦的面板玻璃22。在此陰極射線管30中，關於用於銳化對比度的防反射膜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。由於此使用的結果，發生吸光膜12的吸光作用。由此結果，可防止面板玻璃22的厚度由於使面板玻璃22變平而產生它的不利作用。
此外，防反射膜13的光幹涉起防止發生反射的作用，而這使能得到一個現有技術達不到的高水平的對比度。還有，在防反射多層膜13內提供導電膜14可防止洩漏不需要的輻射。
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，使能得到一個可較自由分配的透射率。由此結果，可對應於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行防反射膜25的設計。因此，通過最佳化對應於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，將說明一個上述吸光/防反射材料元件的示意結構。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包括一個布置在面板玻璃22上的吸光膜11，與一個布置在此吸光膜11上的多層結構的防反射多層膜12。
在這些膜元件中，吸光膜11由一個具有實際膜厚度為例如10nm或以上的吸光乾燥凝膠膜構成。如同將在後面詳細描述的情況，吸光膜11含有一些用於調節折射率的無色高折射率材料的細粉末。此外，吸光膜11還含有作為彩色顏料成分的有機或無機的顏料細顆粒。
另一方面，防反射多層膜12通過光幹涉起減弱對應於入射光逸出的反射光的作用。在此多層結構中，至少一層由具有每平方1000Ω或以下的表面電阻的導電膜構成。具體地說，以最簡單的兩層結構作為一個例子，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上作為導電層的TiN(氮化鈦)膜12a，它是第二層，實際膜厚為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(氧化矽)膜12b，它是第三層，實際膜厚為70至110nm(例如85nm)。
附帶指出，關於導電薄膜，除TiN膜12a之外，認為還適於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的兩層結構而可以是一個例如包括ITO SiO2/TiO2/SiO2的三層或更多層結構。如果製成這種多層結構，得到一個在寬帶範圍內的低反射特性成為可能。
接著，將說明一個在面板玻璃22的外表面上形成上述吸光/防反射元件10的方法。
當形成吸光/防反射材料元件10時，首先在面板玻璃22的外表面上形成吸光膜11。
關於形成吸光膜11的原材料，使用一個溶膠-凝膠的矽石膜。即，把醇加到矽醇鹽[Si(OC2H5)4]內從而製備一個混合溶液。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催化劑的酸或鹼。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/有機的顏料成分例如碳黑或鹼性藍色澱。此外，還摻入用於調節光折射率的無色高折射率材料氧化錫細顆粒。此外，再加入少量用於在溶液中擴散固體成分的擴散劑。得到的溶液用作基底塗覆材料。
加到初始材料內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。關於加速水解作用及防止產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兩種或多種材料的組合。關於顏色成分，選用對應於有關的陰極射線管特徵的著色劑例如顏料。在此情況下，關於顆粒直徑，從限制膜厚的觀點來看，難以超過500nm。因此，著色劑的顆粒直徑較好為從10至100nm。關於無色的高折射率電介質材料，除氧化錫以外，也可使用例如氧化鈦、氧化鋯、氧化鋁、氮化矽等。但是，關於顆粒直徑，考慮到擴散能力，認為在從10至50nm範圍內的超細顆粒為較好。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顆粒的情況下為1.6或以上。關於塗覆材料溶液中使用的擴散劑，只需使用從包括負離子的、正離子的式非離子的表面活化劑、環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-OH基團(醇基團)與一個-OR基團(醇鹽團)(每個是一個功能基團)的矽醇鹽的醇溶液作為初始材料。然後，在此醇溶液內摻入無機/有機的顏料成分與無色的高折射率材料例如氧化錫細顆粒。此外，還在此醇溶液內加入少量的擴散劑。然後，使用得到的物質作為基底塗覆材料。之後，把此基底塗覆材料塗覆到陰極射線管的面板玻璃22的外表面上。最後，在預定溫度t(例如t＜160℃)下焙燒有關的物質。
關於形成吸光膜11即基底塗覆材料的塗覆膜的方法，採用例如溼塗法。在此溼塗覆法中，旋塗法適於得到均勻的膜厚。除旋塗法外，也可採用輥塗法、棒塗法、浸塗法、噴塗法、elestrusion法等。然而，本發明不受這些方法的限制。
在形成吸光膜11之後，接著在它的上面形成第二層TiN膜12a。進而，形成第三層SiO2膜12b。由此結果，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構成的兩層結構的防反射多層膜12。
關於形成由第二層以上(含)構成的防反射多層膜12的方法，採用例如直流主動濺射法。此直流主動濺射法對於得到一個在大面積範圍內均勻分布的膜厚是最好的方法。還採用簡單的膜結構以提高製造生產率。
在前述任何方法中，濺射的膜形成在控制壓力為0.1至1Pa的氣氛中進行。附帶指出，除濺射法之外，即使採用以使用溶膠-凝膠方法為基礎的溼塗覆法也能形成防反射多層膜12。然而，為了得到一個表面電阻為每平方1000Ω或以下的導電層(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，本發明不受上述這些膜形成方法的限制。
同時，根據上述製作程序在為面板玻璃22的外表面上形成本實施例的吸光/防反射材料元件10。這時，調節基底塗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，即通過此調節可配置它以調整吸光膜11的折射率如下述。
這裡，現在將給出吸光膜11中的無色高折射率材料的含量百分率與吸光膜11的折射率之間關係的詳細說明。圖3是一個表示當形成吸光膜時採用的基底塗覆材料的摻入物百分比的一個具體例子的說明表。圖4與圖5各是一個表示形成後的吸光膜的特性的一個例子的說明圖。
例如，假定基底塗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顆粒作為無色高折射率材料，形成吸光膜11而使那些細顆粒的摻入百分比的狀況可變。關於可變的狀況，舉出氧化錫細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矽石的固體含量即擴散劑的固體含量為基準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)。
製備了滿足上述第一至第三狀況的基底塗覆材料，然後把每種材料旋塗在由一個具有約1.52折射率的玻璃襯底(5mm)厚構成的面板玻璃22上，膜的厚度約為400nm。這時測量的反射率與透射率表示在圖4與圖5中。從這些結果可看到，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，可得到如下結果。即，當氧化錫的摻入百分比變高時，從而使吸光膜11的透射率降低，且結果使這兩個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的反射率相對變高。這是因為當這兩個元件的折射率之間的差別增大時，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之間的每個界面上的反射損失變小。具體地，依據體現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(以矽石固體含量為基準的重量百分比)調整至20％。結果，吸光膜11的折射率變為1.45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，在本實施例的吸光/防反射材料元件10中，如圖1所示，在每個對應的兩個下述界面反射之間發生各自的光幹涉作用。因而適當地配置防反射狀況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節，在吸光膜11與面板玻璃22之間的每個界面上的反射損失可忽略不計。由此結果，對每個透射率與反射率進行個別的獨立的控制成為可能。
控制透射率主要通過調節吸光膜11的膜厚進行。在只針對單獨控制透射率的情況下，吸光膜11的膜厚精度在膜厚的容許範圍值的約±5％至±8％左右。這時可使透射率精度在從-2％至±2％範圍內。當塗覆一個顏料擴散系統的塗覆材料時，可提供高膜厚精度的塗覆方法通常包括旋塗法、輥塗法等。然而，如果能實現要求的膜厚精度，本發明不受這些塗覆方法的限制。
另一方面，控制反射率主要通過調節防反射多層膜12的厚度進行。以利用光幹涉為基礎的防反射多層膜12要求根據各堆積膜的折射率與厚度嚴格控制。為了適當確定各光波依之彼此迭加的相位狀態，必須從光波長的觀點調節相位。相關的精度用膜厚表示必須約為±2％。關於在例如具有上述精度要求的陰極射線管的大面積範圍內形成一個均勻膜厚分布的製作程序，濺射法是合適的。尤其是，以使用反應磁控管法為基礎的高速膜形成技術是合適的，通過它可實現高質量的廉價的生產。
如上述，本實施例的吸光/防反射材料元件10由下述兩個膜形成。一個是形成在面板玻璃22上的吸光膜11。另一個是形成在吸光膜11上作為一個多層結構且其中至少一層為導電薄膜(TiN膜12a)的防反射多層膜12。由於這個原因，如果使用此吸光/反射材料元件10作為用於例如平面陰極射線管的元件，將帶來下述優點。即，可減輕由於變平陰極射線管面板外表面而造成的對面板厚度的影響。以及，在實現此減輕的同時，給予具有低水平反射與相應的高水平吸光的陰極射線管以出色的對比度性能。此外，還可使陰極射管具有導電性並因而具有屏蔽漏電磁場的屏蔽作用。即是說，可最後實現具有這些優點的表面處理膜，即可實現適合於以使用低透明玻璃為基礎的平面陰極射線管的表面處理膜。
此外，在本實施例的吸光/防反射材料元件10中，在構成吸光膜11基底的基底塗覆材料中，不但摻入無色高折射率材料例如氧化錫細顆粒，而且摻入有機或無機的顏料細顆粒。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，可實現一個以考慮RGB亮度為基礎的選擇吸收濾光器。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，在此實施例中，給出了一個對本發明應用於陰極射線管的平面板玻璃情況的說明。然而，本發明不受應用於陰極射線管的限制。例如，本發明也可如同在陰極射線管情況下相似地應用於例如LCD(液晶顯示器)或FED(場發射顯示器)的自發光顯示裝置的平玻璃面板。
以上參考附圖描述了本發明的各優選實施例，應了解本發明不受上述實施例的限制而可由本領域的技術人員對其進行各種變更與修改而不違背按權利要求書中規定的本發明的精神與範圍。
權利要求
1.一種吸光/防反射材料元件包括一個形成在基底元件上且其中含有顏料細顆粒與高折射率細顆粒的吸光膜；與一個形成在此吸光膜上作為一個多層結構的防反射多層膜，且它的至少一層有一個導電薄膜以通過光幹涉作用從而減弱對應入射光的反射光。
2.根據權利要求1的吸光/防反射材料元件，其中吸光膜的實際膜厚在10nm(含)至1000nm(含)範圍。
3.根據權利要求1的吸光/防反射材料元件，其中吸光膜是通過塗覆一層溶膠一凝膠膜形成的膜，在此膜中，依據固體含量百分比，有從1.5wt％(含)至4.5wt％(含)的氧化矽擴散在一種有機溶劑內。
4.根據權利要求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於從20wt％(含)至40wt％(含)重量百分比的作為主要材料的氧化矽，此吸光膜具有從1.40(含)至1.65(含)的折射率。
5.根據權利要求1的吸光/防反射材料元件，其中吸光膜中含有以氧化矽為基準比例為5wt％或以下的顏料細顆粒。
6.一種吸光/防反射材料元件包括一個兩層結構的吸光膜，一層為其中只含有高折射率細顆粒與氧化矽並有5nm或以上厚度的第一層，而另一層為包括顏料細顆粒、高折射率細顆粒與氧化矽的第二層；與一個形成在此吸光膜上作為一個多層結構的防反射多層膜，且它的至少一層由一個導電膜構成以通過光幹涉作用從而減弱對應於入射光的反射光。
7.一種吸光/防反射材料元件包括一個形成在基底元件上的吸光膜與一個形成在此吸光膜上有一個多層結構且它的至少一層由一個導電薄膜構成以便由於光幹涉作用而減弱隨著相關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顆粒並通過調節高折射率細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.根據權利要求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)範圍。
9.根據權利要求7的吸光/防反射材料元件，其中吸光膜是形成在基底塗覆材料的基底上的膜，此基底塗覆材料是通過摻入高折射率細顆粒得到的材料，此細顆粒依據體積的折射率為1.6或以上，以及矽醇鹽的醇溶液中含有-OH基團與-OR基團，它們的每個是一個功能基團。
10.根據權利要求9的吸光/防反射材料元件，其中在高折射率細顆粒為氧化錫的情況下，使氧化錫的以基底塗覆材料中的矽石固體含量為基準的重量百分比基本上為20％。
11.根據權利要求9的吸光/防反射材料元件，其中在基底塗覆材料中摻入有機或無機的顏料細顆粒。
12.一種帶有一個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形成在基底元件上且其中含有顏料細顆粒與高折射率細顆粒的吸光膜；與一個形成在此吸光膜上作為一個多層結構且它的至少一層由一個導電膜構成以通過光幹涉作用從而減弱對應於入射光的反射光的防反射多層膜。
13.一種帶有一個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兩層結構的吸光膜，一層為其中只含有高折射率細顆粒與氧化矽的第一層，而另一層為包括顏料細顆粒、高折射率細顆粒與氧化矽的第二層；與一個形成在此吸光膜上作為一個多層結構且它的至少一層由一個導電膜構成以通過光幹涉作用從而減弱對應於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形成在基底元件上並含有顏色細顆粒與高折射率細顆粒的吸光膜,與一個形成在此吸光膜上的有多層結構且它的至少一層由一層導電薄膜構成以便由於光幹涉作用以減弱隨著相關的入射光而出射的反射光的防反射多層膜。並且,構成一個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。由此可通過低廉的製作處理提供可實現高對比度的吸光/防反射材料元件與導電防反射膜,以及顯示裝置。
文檔編號B32B7/02GK1338768SQ01125
公開日2002年3月6日 申請日期2001年8月14日 優先權日2000年8月14日
發明者隅田孝生, 舟橋容子, 荒木宗也 申請人:索尼株式會社