專利名稱：光學濾片的鋅基薄膜處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及提供光學裝置，更具體地說，涉及提供具有目標光學性能及
低方塊電阻(sheet resistance)的成本效益光學濾片。
背景技術(shù)：
濾片的目標光學性能的選擇是非常重要的，取決于預期的應用。例如，Hood 等人的美國專利號5，071，206 (已轉(zhuǎn)讓予本專利文件的受讓人)，其描述了一種濾 片裝置，其可用于汽車、住房及寫字樓的窗戶。Hood等人的專利陳述了提供顏色 校正、熱反射性能及紅外反射性能的多涂層。經(jīng)比較，希望的等離子顯示屏(PDP) 的涂層性能可能有點不同。公布的Lairson等人的美國專利申請?zhí)?006/0055308 (也轉(zhuǎn)讓給了本專利文件的受讓人)，描述了在PDP的光學濾片設(shè)計中考慮的因素。 確定的因素有顏色傳送的中立角度，反射光的級別，隨觀察者入射角改變的顏 色轉(zhuǎn)換，以及紅外線和電機輻射的傳輸電平?？上У氖?，無論是涂覆窗戶還是涂 覆PDP的光學濾片的設(shè)計，都要權(quán)衡不同的因素。因此，針對一個想要的性能更 改濾片以提高條件，可能會與維持其它性能的目標級別相沖突。
圖1所示為提供給等離子顯示屏的濾片的一個可能的層裝置，其包括模塊或單 獨的玻璃片IO。首先在聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)基片14上形成標準具濾片 12，然后通過粘合層16將所述基片固定在玻璃片上。因為等離子顯示會產(chǎn)生紅外 輻射和電磁干擾(EMI)，必須按規(guī)定對它們進行控制，將濾片層12設(shè)計成減少來 自顯示器的紅外線和EMI。立基于多層銀層上的標準具濾片用于屏蔽紅外波長及 電磁波。相鄰銀層之間的干擾會在可視區(qū)域內(nèi)引起共振傳輸，同時提供需要的屏 蔽。上述Hood等人的專利描述了適合的層序列。
圖1還包括抗反射(AR)迭層18，將其最初地形成在第二PET基片20上。在本 領(lǐng)域中，抗反射迭層是公知技術(shù)。第二粘合層22使該PET基片20固定在圖l所
示的其它組成部分上。
當PDP濾片12減少來自顯示器的紅外傳輸及EMI時，該濾片還必須在容貌上可接受，而且能夠在圖像顯示方面具有良好的保真度。因此，該濾片在光譜可視 區(qū)域內(nèi)的透視率應較高，而且相應地應為無色，從而不改變等離子顯示器的顯色 性。此外， 一般期望顯示器的反射率應較低，而且反射的顏色為淺藍色至略帶紅 色。
可以以多種方式來表達顏色。上面引述的Hood等人的專利，以CIELa*b*1976 彩色坐標系，具體地說，以ASTM 308-85方法來表達顏色。利用這種方法，藉由 接近0的&*和b+值來顯示特性。 一般來說，消費者希望計算機顯示器顯現(xiàn)的顏 色為中性的或些微帶藍色。對于圖2所示的LWbH坐標系，這通常會產(chǎn)生期望值， 即，反射的3* (即，RW)位于-2至大約10的范圍內(nèi)，反射的W (即，RW)位 于-40至大約2的范圍內(nèi)。該期望值在圖中以虛線23示出。
巨大信息顯示器的用戶們一般期望當視角改變時，反射的顏色的變化最小。當 近距離觀看顯示器時，任何變色將會轉(zhuǎn)移，在這里，顯示器的顏色顯現(xiàn)出橫跨表 面的變化。因為等離子顯示屏本身較大，由于成像需要大量的像素以及巨大的像 素尺寸，減少顏色隨視角移動的需要因此提高了。具體地說，如果"紅-綠"顏色 組分，Ra*，大致上隨角度發(fā)生變化，將會令人不愉快。當顯示器在正入射位具有 較大反射的負數(shù)值他*(即，深藍反射色)時，沿其它軸線的變化，Rb*， 一般很少 出問題。
如之前提到的，有關(guān)PDP濾片設(shè)計的不同因素會有沖突。在窗用濾片的設(shè)計上 存在這種情況。通常，對反射的顏色與EM放映能力的比對進行控制。典型的銀標 準具濾片主要通過反射線束對屏蔽紅外線線起作用。紅外輻射的波長相當接近紅 色，因此難于有效地控制同時在光譜的紅色區(qū)域(即，620-700mm)內(nèi)獲得低反射。 該問題對于等離子顯示器尤其明顯，需要屏蔽820nm和880nm點位的Xe發(fā)射，同 時在光譜紅色區(qū)域內(nèi)保持高透射率。
控制光譜的紅色區(qū)域內(nèi)的反射更為困難，需要PDP濾片12中的低方塊電阻。 已有人作出嘗試去平衡極大化紅色傳輸及極小化方塊電阻的目標。Okamura等人 的美國專利號6, 102，530描述了一種等離子顯示用的光學濾片，該濾片具有小于 3 ohms/square的方塊電阻。通常，小于1. 5 ohms/square的方塊電阻須滿足『聯(lián) 邦通信委員會』(FCC)B類標準，即使是對于具有高亮度功效的PDP組。小于1.4 ohms/square的方塊電阻是較佳的。具有0. 1至0. 2 ohms/square的方塊電阻的 銅線網(wǎng)PDP EMI濾片常用于提供B類兼容性。
對于較低方塊電阻的要求增加了標準具EMI濾片的顏色問題。因?qū)щ妼幼兒?，濾片的發(fā)射帶寬變窄，導致紅色反射增加以及發(fā)射的色帶寬降低。
在不同的視角位顯示紅色反射的標準具濾片與消費者通常期望的產(chǎn)品外觀的 趨勢之間發(fā)生沖突。這由汽車擋風玻璃的設(shè)計可知，令人不愉快的"紫色"外貌 是由來自某些擋風玻璃的煙云的反射造成的。這種討厭的反射限制了用于這種濾 片的導電層的厚度。
圖2示出為PDP設(shè)計的四層銀涂層的困難。繪圖24顯示了與由正入射至60度 視角有密切關(guān)系的顏色。該四層銀涂層可具有可接受的方塊電阻，而且銀的總厚 度可為45nm，以在正入射位提供可接受的色貌。然而，如圖所示，當在60度角 位觀看涂層時，反射光為深紅色，1^*大約為30。另外，會有跟隨入射角的較大 顏色轉(zhuǎn)換，這對近距離觀看較大的屏幕會造成橫跨屏幕的外觀色差。因此，盡管 該涂層適合于一些B類EMI應用，但這種涂層在美觀方面被認為不可接受。
上文引用Lairson等人的參考文獻描述了比現(xiàn)有技術(shù)具有很多優(yōu)點的濾片裝 置。該濾片裝置包括至少5層金屬層，諸如銀或銀合金層，各金屬層由介電層隔 開?？梢允?層金屬層和六層介電層。引文陳述了介電層可以是銦氧化物或者是 銦氧化物和鈦氧化物的組合。
接近于提供光學濾片裝置的現(xiàn)有技術(shù)顯示出在對希望的性能達到目標水平方 面的持續(xù)進步，并尋求更大的進步。希望可以達到這種進步，同時減低成本。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，通過在基片上形成迭層來提供光學濾片，使得該 迭層包括金屬層和介電層，以及由一片以上的鋅基薄膜限定的至少一層介電層。 在該實施方案中，鋅基薄膜具有不同百分比的鋅，且該百分比的選擇基于不同的 因素。在本發(fā)明的另一實施方案中，在透明基片上由許多層形成的光學濾片，當 中至少一層具有鋅基薄膜，有意地使鋅的百分比小于100%而大于80%。本文中， 將術(shù)語"層"定義為一片或多片顯出希望的性能(諸如達到特別的折射率)的薄 膜。將金屬和介電層"交替式樣"中的"介電層"在本文中限定為具有大于1.0 折射率的層。至于鋅基薄膜，用鋅基材料可獲得的最高可能折射率是較佳的折射 率。
用鋅基薄膜形成介電層，相比銦基介電層的模式大大減低了成本。另外，形成 為層的不同鋅基薄膜中的鋅的百分比設(shè)計取得了性能優(yōu)點。根據(jù)第一個實施方案 形成的介電層或?qū)?，有一個出乎意料的結(jié)果，即相比上面引述的方式，與視角有密切關(guān)系的色變率較小。另一個出乎意料的結(jié)果是，方塊電阻降低了。例如，達 到了 1.25 ohms/square的方塊電阻。在介電薄膜的構(gòu)成中，基于包括過程穩(wěn)定性 等因素選擇第一沉積的鋅基薄膜的鋅的百分比。該層的較佳范圍為25%至75%，但 更佳的是大約50%(加或減5%)。在隨后形成的鋅基薄膜中的鋅的百分比的選擇基 于以下因素包括建立隨后形成的金屬層的種子層的目標性能。有意使該鋅的第 二百分比大于第一百分比。第二百分比的范圍為80%至100%，較佳為大約90%。
鋅基薄膜可以是鋅錫合金(ZnSn)，但也可選擇其它材料?？梢詾R鈹沉積鋅和錫。 在濺鍍沉錫實施方案中，術(shù)語"百分比"在本文定義為目標材料的成份。為確保 該層為介電層，結(jié)構(gòu)應能氧化。因此，在ZnSn實施方案中，形成Zn0和Sn02。但 是，每層介電層的一或兩片鋅基薄膜可以替換成ZnSn。例如，第一沉積的鋅基薄 膜可以是ZnSn，是由于其在過程中的穩(wěn)定性，而第二鋅基薄膜可以是鋅/鋁，是 由于其作為銀和銀合金的種子層的優(yōu)越性。
作為進一步的提高，介電層可由最初的銦基(諸如In02)薄膜形成?？梢岳眠@ 種最初的薄膜來保護預先形成的金屬層。通過用高含量氫流形成銦基薄膜，從而 保護下面的銀層免于被氧化，并使過程穩(wěn)定。
因此，本發(fā)明的第一實施方案中，各介電層是由兩片或兩片以上的薄膜形成的 "混合層"，所述薄膜具有基于混合介電層內(nèi)的薄膜位置選擇的化學性質(zhì)。在本 發(fā)明的第二實施方案中，重要的薄膜是鋅基薄膜(諸如ZnSn)，鋅的百分比范圍為
80%至100%。這樣一種薄膜特別適用于銀的種子層，而方塊電阻對于最終的產(chǎn)品 尤為重要。


圖1是可應用本發(fā)明的濾片裝置的側(cè)視圖。
圖2是與依照現(xiàn)有技術(shù)具有四銀層迭層的視角有密切關(guān)系的顏色繪圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個可能實施方案形成的連續(xù)層的側(cè)視圖。
圖4是圖3的部分層的側(cè)視圖，圖中示出一層多片薄膜介電層和一層金屬層。
圖5是為在圖3所示的基片上提供連續(xù)層的過程的一個可能實施方案的表示圖。
具體實施例方式
參見圖3，將交替式樣的層形成在柔韌性聚合基片100上。聚合基片可以是具
7有25至100微米厚度的PET。該基片與交替式樣相對的側(cè)面(圖中未示)可包括粘 合層和釋放條。釋放條易于從粘合劑去除，以使用粘合層將基片及其各層結(jié)合成 想要的濾片組件。例如，可將濾片裝置粘貼到等離子顯示屏上或窗戶上。在另一 實施方案中，直接在需要的濾片組件上形成交替式樣。例如，可能需要將屏幕經(jīng) 過濺鍍室，以沉積形成層的材料。
圖3所示為較佳實施方案，其中有五層介電層101， 102， 103， 104， 105以及 四層金屬層106， 107， 108， 109。在該較佳實施方案中，金屬層為銀或銀合金層。 銀合金層可通過以下步驟形成首先濺鍍銀，然后濺鍍薄鈦帽層，該薄鈦帽層隨 后經(jīng)歷退火及氧化?？梢?，通過將金屬層退火，該層的方塊電阻可減小至0.8 ohms/square。可接受的銀合金包括AgAu和AgPd。特別是在涂覆玻璃時，得知 Pd的百分比額外小。
每一介電層101， 102， 103， 104， 105均為"雜層"。在圖示的實施方案中， 第一介電層由三片薄膜110， 112， 114形成。如圖4所示，該第一介電層還與其 金屬層106結(jié)合。同樣地，第二，第三，第四和第五介電層102， 103， 104， 105 它們每一層均由三片薄膜116， 118， 120形成。這些薄膜及層未用刻度示出。金 屬層106， 107， 108， 109的厚度可在5nm至15nm的范圍內(nèi)，但可考慮其它可能 性。形成介電層的三片薄膜的總厚度可在50nm至100nm的范圍內(nèi)，當然可能有供 選方案。
介電層IOI， 102， 103， 104和105由不同的氧化薄膜110， 112， 114， 116， 118和120形成，以致于不同部分的介電層可設(shè)計成用于達到不同的性能。最靠 近基片100的薄膜為InOx，它由高氫含量流形成，用于保護下面的層。這對上面 的介電層102， 103， 104和105特別有用，因為可防止下面的銀層106， 107， 108 和109被氧化。此外，銦基層在濺鍍沉積過程中可穩(wěn)定形成。在一較佳實施方案 中，濺鍍各層及薄膜。但是，也可在沒有InOx的情況下沉積第一介電層101以減 低成本，而且較佳是用鋅基合金而非InOx來進行沉積，因為沒有提出要求對下面 銀層進行保護。為銀層的最佳成核條件應選擇薄膜114(作為三片薄膜120的第一 片)。
雖然銦基薄膜IIO和116有其優(yōu)點，但這類薄膜相當昂貴。因此，每一介電層 101, 102， 103， 104， 105的第二薄膜112和118是鋅基的。在圖示的實施方案 中，各層為ZnSn。圖3和圖4顯示了鋅的百分比為50%。這是較佳的實施方案， 但范圍可以為25°/。至75%。選擇百分比的目標因素包括成本及過程穩(wěn)定性。第三薄膜114和120具有較高的鋅含量(重量)。圖3再次示出成為ZnSn的薄膜。然而， 選擇薄膜的因素包括與銦基薄膜110和116相關(guān)的成本以及作為隨后形成的金屬 層106， 107， 108和109的種子層的質(zhì)量。另外對于ZnSn來說，鋅基薄膜可由鋅 和鋁形成，由于這樣一種層將會提供銀種子層。圖中實施方案所示的鋅的重量百 分比為90%， 但該百分比可在80%至稍小于100%的范圍內(nèi)變化。這也是ZnAl薄 膜的重量百分比。
形成圖3的光學濾片的一個可能性方法將參照圖5作出描述。然而，本領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員應意識到在不脫離本發(fā)明精神的情況下的其它構(gòu)形是可行的。例如， 可使用較少陰極。在圖5中，通過順時針方向及反時針方向轉(zhuǎn)動一對滾子126和 128，可使柔韌性基片網(wǎng)100圍繞鼓122和124移動。為了描述本發(fā)明，可將滾子 126認定為供應滾子。在圖示的實施方案中，可以將圖3的各種層101至120反 應性地和非反應性地濺鍍到基片上。
在起始途徑中，基片前行通過銀沉積站132和鈦沉積站134，這些站保持不活 動。銦站136因此提供第一薄膜材料到基片上。實踐中，會在基片上形成主要層， 但該主要層對于本發(fā)明并不重要，也未顯示在圖3中。如前所述，在高氫流的環(huán) 境中沉積銦，旨在保護下面的銀層。因此，在第一途徑中，銦氧化膜的重要性比 第二途徑中的要低。但是，第一介電層101可以包括圖3中所示的全部三片薄膜。
圖5示出五個不同的ZnSn站，這些站提供第一 ZnSn薄膜112的含量。這五個 站中每一個均提供薄膜部分直至完成整個薄膜。然后，兩個站148和150協(xié)作形 成90/10 ZnSn薄膜114。如前所述以及圖3和圖4所示，這些薄膜每一片均被氧 化成低吸收層。
然后將滾子126和128交換，是為了第二途徑將基片IOO放置在位。在第二途 徑中，通過使站132活動來沉積銀層106或銀合金層(例如，AgAu或AgPd)。在沉 積第二介電層102之前，將薄鈦層(小于2nm厚度)沉積在銀層上。利用鈦層來保 護銀層免于被氧化。
以與第一介電層101同樣的方式形成第二介電層102。然后再次交換滾子126 和128，運行第三途徑，以提供第一銀層107。重復該過程直至達到需要數(shù)量的介 電和金屬層。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是，完成的產(chǎn)品在視角變化時，其色變率出乎意料的低。另 一個想不到的結(jié)果是低方塊電阻。由五層介電層和四層銀層組成的涂迭層的方塊 電阻值達到1.25ohms/square，其中銀的總厚度約為50體。此外，利用鋅基層使成本降低，事實上，相比其它提供類似或低要求結(jié)果的光學濾片而言，本發(fā)明需 要的層較少。過程穩(wěn)定且要求較低的制造循環(huán)時間。不需要對最終產(chǎn)品加入防腐 蝕涂層，而該類型的其它濾片裝置則可能需要。
圖3的濾片裝置可使用圖1的組分。當在柔韌性網(wǎng)上形成濾片裝置時，可 按需要剪切該網(wǎng)，然后將之應用到玻璃或等離子顯示屏上。
權(quán)利要求
1. 一種提供光學濾片的方法，其包括以下步驟在基片上形成迭層，使所述迭層包括金屬層和介電層，包括通過以下步驟定義至少一層所述介電層；形成第一鋅基薄膜，包括以下步驟基于包含形成鋅基薄膜的過程穩(wěn)定性在內(nèi)的因素，在所述第一鋅基薄膜內(nèi)選擇第一鋅百分比；以及形成第二鋅基薄膜，包括以下步驟；基于包含建立隨后形成的所述金屬層的種子層的目標性能在內(nèi)的因素，在所述第二鋅基薄膜內(nèi)選擇第二鋅百分比，所述第二百分比須大于所述第一百分比。
2. 如權(quán)利要求l的方法，其特征在于，定義所述至少一層介電層還包括以下步驟在形成所述第一和第二鋅基層以及隨后形成所述金屬層之其中一層之前形成銦基薄膜，以使所述至少一層介電層包括連續(xù)的(a)所述銦基薄膜，(b)所述第一鋅基薄膜以及(C)所述第二鋅基薄膜。
3. 如權(quán)利要求2的方法，其特征在于，所述金屬層包含銀，所述銦基薄膜在富氫環(huán)境中形成為銦氧化物。
4. 如權(quán)利要求l的方法，其特征在于，在反應濺鍍過程中將所述第一和第二鋅基薄膜濺鍍沉積為鋅楊合金薄膜，以形成低吸收的鋅楊合金氧化層。
5. 如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，包括在25%至75%的選擇范圍內(nèi)選擇所述第一鋅百分比，以及包括在80%至100。/。的選擇范圍內(nèi)選擇所述第二百分比。
6. 如權(quán)利要求l的方法，其特征在于，形成所述迭層包括提供交替式樣的所述介電和金屬層，使所述介電層之其中一層最靠近所述迭層內(nèi)的所述基片。
7. 如權(quán)利要求6的方法，其特征在于，形成所述迭層包括提供五層所述介電層和四層所述金屬層。
8. 如權(quán)利要求7的方法，其特征在于，所述金屬層為銀或銀合金，并形成所述介電層，使每一所述介電層內(nèi)均包括最近所述基片的銦氧化膜。
9. 如權(quán)利要求l的方法，其特征在于，所述方法還包括提供所述基片，作為用于等離子顯示屏上的柔韌性透明件。
10. —種濾片裝置，其包括透明基片；以及在所述基片上的迭層，所述迭層包括第一金屬層；在所述金屬層相對側(cè)上的第一和第二介電層，所述第一介電層比所述第二介電層更靠近所述基片，每一所述介電層包括第一鋅基薄膜，以及包含鋅百分比大于所述第一鋅基薄膜的第二鋅基薄膜，使得與所述第一金屬層的金屬的種子薄膜密切相關(guān)，所述第二介電層包括位于所述第一金屬層和所述第一鋅基薄膜之間的銦基薄膜；以及為實現(xiàn)目標方塊電阻的重復樣式的另外的所述金屬層及另外的所述介電層。
11. 如權(quán)利要求IO的濾片裝置，其特征在于，所述第二鋅基薄膜中的所述鋅百分比的范圍為80%至100%。
12. 如權(quán)利要求11的濾片裝置，其特征在于，所述第一鋅基薄膜中的鋅百分比的范圍為25%至75%。
13. 如權(quán)利要求11的濾片裝置，其特征在于，所述第一和第二金屬層為銀或銀合金，且所述第一和第二鋅基層為鋅餳合金層。
14. 如權(quán)利要求10的濾片裝置，其特征在于，所述第一鋅基薄膜包括位于所述基片和所述第一鋅基薄膜之間的銦基薄膜。
15. 如權(quán)利要求10的濾片裝置，其特征在于，所述基片被貼到等離子顯示屏上。
16. 如權(quán)利要求10的濾片裝置，其特征在于，所述濾片裝置總共有四層所述金屬層和五層所述介電層。
17. —種形成光學濾片的方法，其包括以下步驟-在透明基片上形成多層，以達到目標光學性能，包括濺鍍沉積至少一層所述層以包含鋅基薄膜，其中鋅百分比須小于100%且大于80%;以及將所述基片貼到一等離子顯示屏或車窗上。
18. 如權(quán)利要求17的方法，其特征在于，所述百分比約為90%。
19. 如權(quán)利要求17的方法，其特征在于，所述鋅基薄膜為氧化鋅餳合金。
20. 如權(quán)利要求17的方法，其特征在于，所述鋅基薄膜為氧化ZnAl。
全文摘要
一種由包括金屬層和介電層的迭層形成的光學濾片，帶有至少一層由一片以上鋅基薄膜定義的介電層。這些鋅基薄膜含有不同百分比的鋅。百分比的選擇基于介電層中薄膜的位置而定。如果該鋅基薄膜在形成金屬層之前一刻其鋅百分比的范圍為80％至100％，則可獲得出乎意料的低方塊電阻。使鋅基薄膜的百分比較接近于50％(25-75)，則可使過程穩(wěn)定及降低制作成本。通過在鄰接金屬層的介電層內(nèi)提供銦基薄膜來進一步提高過程的穩(wěn)定性。
文檔編號G02B5/20GK101467078SQ200680054989
公開日2009年6月24日 申請日期2006年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月14日
發(fā)明者C·H·斯托塞爾, L·博曼, R·蒂爾斯奇, T·伯梅 申請人:南壁技術(shù)股份有限公司