KR20010062587A - 광-흡수성 반사방지 필터, 디스플레이 장치 및 이들의제조 방법 - Google Patents

광-흡수성 반사방지 필터, 디스플레이 장치 및 이들의제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광-흡수성 반사방지막은 10nm 이상인 물리적인 두께를 가지며, 안료 미립자들을 포함하는 글라스 기판상에 형성된 광-흡수성 막과, 광의 간섭에 의해 입사광의 반사광을 감쇠하는 반사방지 다층막을 포함하며, 하나 이상의 반사방지 다층막은 1000이하인 표면 저항을 가지며, 본 발명은 이들을 포함하는 디스플레이 장치와 이들을 제조하는 방법을 포함한다.

Description

광-흡수성 반사방지 필터, 디스플레이 장치 및 이들의 제조 방법{Light-absorptive antireflection filter, Display device, and Methods of procucing the same}
본 발명은 광-흡수성 반사방지 막 및 이를 이용하는 디스플레이 장치, 특히, 콘트라스트를 증가시킬 수 있고 플랫 패널 글라스를 사용하는 다른 디스플레이 장치 또는 음극선관(CRT) 및 플랫 패널 글라스의 반사방지 막과 같은 동일한 것을 사용하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 광-흡수성 반사방지 막과 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근에, 디스플레이 장치, 예를 들면 음극선관의 전방 패널의 외부표면을 플래터닝에서 처리가 이루어져왔다. 일반적으로, 음극선관의 전방 패널은 방폭특성을 제공하기 위해 중앙부분보다는 코너 부분에 더 두껍게 형성된다. 음극선관의 전방 패널의 외부 표면이 플래터닝될 때, 전방 패널의 외부 표면이 곡면이 되는 경우에 비해, 음극선관의 폭축(爆縮)에 관련된 기계적 강도가 저하된다. 그러므로, 음극선관의 방폭특성을 유지하기 위해 전방 패널의 코너부분과 중심부분사이의 패널 두께의 차이를 크게하는 것이 필수적이다.
음그선관의 콘트라스트는 패널 글라스의 광-흡수성과 외부광에 관련된 인광체 스크린의 반사율에 의해 주로 결정된다. 종래의 음극선관에서, 콘트라스트의 증가는 다소 패널 글라스에서 광-흡수성을 증가시킴으로 구해진다. 그러나, 전방 패널의 외부 표면의 플래터닝과 함께 투과율의 차이가 패널 두께의 차이에 대응하여 증가하는 경우, 밝기의 균일성이 정하된다. 그러므로, 패널의 중심부분과 코너부분 양쪽 모두에서 최적의 콘트라스트를 얻는 것이 어렵게된다.
이러한 어려움을 처리하기 위해, 글라스의 투과율을 더 높게하고, 광-흡수성이 패널 글라스의 표면상에 형성된 반사방지막에 주어져서, 전체 투과율을 동일하게 함으로써 양호한 코트라스트를 얻는다.
반사방지 막의 이러한 형태로서는, 예를 들면, 광-흡수성막 및 실리카막의 2층 구조를 가지며, 반사방지, 광-흡수성, 도전성의 기능을 하는 광-흡수성 반사방지 부재가 공지되어 있다(일본 특개평 제 9-156968호 참조). 이러한 광-흡수성 반사방지 부재에 따라, 패널 글라스의 투과율은 예를 들면, 50 내지 80 % 증가하는 반면, 가시광영역에서의 광-흡수성 반사방지 부재의 투과율은 80 내지 50% 감소한다. 이로 인해, 패널 글라스의 누과율이 낮을 때에도 콘트라스트가 확보되고, 광-흡수성 반사방지 부재의 튜과율이 높아진다.
유사한 반사방지막으로써, 글라스/SnO2(주석 옥사이드)/TiN(티타늄 질화물)/Son2/TiN/SiO2(실리콘 디옥사이드)구조를 갖는 도전성 및 광 감쇠 반사방지 코팅 막이 공지되어 있다(일본 특개평 6-510382호 참조).
그러나, 상술된 일본 특개평 9-156964호에 개시된 광-흡수성 반사방지 부재에 따르면, 광-흡수성 반사방지 부재의 투과율을 감소시키기 위해 광-흡수성 반사방지 부재의 전체 두께를 증가시키는 것이 필수적이다. 그러므로, 패널 글라스과 광-흡수성 막사이의 굴절율차가 크게될 때, 글라스측으로부터의 광입사는 글라스와 광-흡수성 막의 경계지점에서 반사되고, 반사된 광은 다시 글라스 포면등에서 반사되어, 겹쳐지거나 고스트(ghost) 영상의 무제점이 발생된다.
예를 들면, 음극선관의 경우, 인광체 스크린으로부터 방사된 광이 글라스와 광-흡수성 막의 경계에서 반사되고, 반사된 방은 다시 인광체 스크린에서 반사되기 때문에, 영상이 두 개로 나타나게 된다. 특히, 상술된 일본특개평9-156964의 광-흡수성 반사방지 부재에 따르면, 하프늄, 지르코늄 또는 티타늄의 질화물들이 광-흡수성 막으로써 양호하게 사용되기 때문에, 패널 글라스와 광-흡수성 막사이의 굴절율의 차이가 크지게 되고, 고스트자 종종 발생하는 문제점있다.
한편, 글라스측으로부터의 제 1 층 투명한 막의 두께 및 굴절율을 최적화함으로써, 일본 특개평 6-510382호에 개시된 도전성 광 감쇠형 반사방지 코팅 막에서, 글라스 표면측으로부터의 입사광을 감쇠시키는 것이 가능하게 되지만, 막 구성의 증가로 인해 많은 결점이 존재하게 된다. 예를 들면, 프로세스 부재의 증가로 인해, 제조단가가 증가한다. 또한, 광학 콘트라스트의 파장의 분산의 구조에서 흡수성을 갖는 박막 층을 위한 최적의 재료를 얻기가 매우어렵다. 예를 들면, 음극선관의 방사 스펙트럼의 비, 즉 R(적), G(녹), B(청) 구조의 재료을 설계하는 것이 불가능하다.
또한, 음극선관의 디스플레이 질을 향상하기 위한 목적으로 패널 글라스의표면상에 형성된 구조로서, 반사 방지, 광 투과율의 조정, 투과된 광의 파장의 분사 조절에 의한 콘트라스트의 개선하기 위한 많은 것들이 제안되어 왔으며, 표면 저항치를 제어함으로써 스퓨리어스 방사를 감소한다.
예를 들면, 일본 특개평 6-208003호에는 색을 포함하는 하나 이상의 층으로 구성된 다층 구조의 반사방지막이 개시되어 있다. 일본 특개평 10-21858호에는 콘트라스트를 개선할 수 있고, 풀러런(fullerene)을 포함함으로써 스태틱 전기를 방지할 수 있는 반사방지막이 개시되어 있다. 일본 특개평 4-334853호에는 색 또는 안료 및 도전성 필터를 포함하는 50%의 투과도를 넘지않는 패널 글라스의 포면상에 형성된 다층 구조의 반사방지 다층막이 개시되어 있다.
이러한 반사방지막에서, 반사방지막으로 구성된 각각의 층은 스핀 코팅, 딥코팅 또는 다른 웨트 코팅으로 형성된다. 그러므로, 막 질의 충분한 균일성과 표면 견고함을 얻을 수 없다. 또한, 도전성 필터가 반사방지막에 도전성을 공급하기 위해 부가될 수 있고, 도전성을 증가하시키기 위해 고 밀도에서 도전성 필터를 분산하는 것이 필수적이고, 도전성 필터등의 집합의 문제점이 발생한다.
상술한 바와 같이, 반사방지, 콘트라스트의 개선 및 스퓨리어스 저감등의 모든 것에서 높은 효율을 제공할 수 반사방지막이 실현되지 않았다.
본 발명의 목적은 반사방지 기능과 콘트라스트를 개선할 수 있는 도전성을 갖는 광-흡수성 반사방지막을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 디스플레이의 질이 개선된 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상술한 광-흡수성 반사방지막 또는 간단한 공정에 의해 상기 반사방지막을 사용하는 디스플레이 장치의 제조 방법 및 제조 비용의 증가를 방지하는 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 특징에 따르면, 제 1 표면측으로부터의 광입사가 소정의 투과율로 통과하도록 하고, 제 2 표면측으로부터의 입사광의 반사된 광을 반사방지 다층막에서 광의 간섭에 의해 감쇠시키는 광-흡수성 반사방지 필터가 제공되며, 상기 광-흡수성 반사방지 필터는 상기 제 1 표면상에 형성되고 안료 미립자들을 포함하는 광-흡수성 막과, 상기 제 2 표면상에 형성되고 상기 광-흡수성 막에 접촉하는 상기 반사방지 다층막과, 상기 반사방지 다층막에 포함된 하나 이상의 도전성 박막을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 광-흡수성 막의 물리적인 두께는 적어도 대략 상기 안료 미립자들의 크기이며, 상기 광-흡수성 막의 질이 균일하게 되는 범위내에서 설정된다.
본 발명의 제 2 특징에 따르면, 영상을 디스플레이하는 디스플레이 유닛과,
상기 디스플레이 유닛측의 제 1 표면측으로부터의 광입사가 소정의 투과율로 통과되도록 하고, 제 2 표면측을부터의 입사광의 반사된 광을 감쇠하는, 상기 디스플레이 유닛상에 형성된 광-흡수성 반사방지 다층막을 포함하는 디스플레이 장치가 제공되며, 상기 광-흡수성 반사방지 다층막은, 상기 제 1 표면상에 형성되고 안료 미립자들을 포함하는 광-흡수성 막과, 상기 제 2 표면상에 형성되고 상기 광-흡수성 막에 접촉하는 반사방지 다층막과, 상기 반사방지 다층막에 포함된 하나 이상의 도전성 박막을 포함한다.
바람직하게는, 상기 디스플레이 유닛은 실질적으로 평평하다.
광-흡수성 반사방지 막과 상술한 구조와 동일한 것을 사용하는 디스플레이 장치에서, 안료 미립자들을 포함하는 광-흡수성 막을 제조하고, 안료 미립자들의 합성 비율과 적절한 형태를 선택함으로써, 투과율의 파장 분산과 투과율을 자유롭게 제어할 수 있다. 그 결과로서, 디스플레이 장치의 RGB 밝기를 고려하는 선택적인 흡수성 필터가 달성될 수 있다. 또한, 하나 이상의 층이 도전성 박막으로 구성되기 때문에, 반사방지 다층막은 광의 간섭에 의해 입사광의 반사광을 감쇠하고, 스퓨리어스 방사를 저하시킨다.
본 발명의 광-흡수성 반사방지 막에 따라, 반사를 방지하고 스퓨리어스 방사를 저하시킬 수 있으며, 또한, 광-흡수성 반사방지막의 투과율을 용이하게 제어할 수 있다.
본 발명의 디스플레이 장치에 따라, 디스플레이 유닛의 반사를 방지하고 스퓨리어스를 저하시킬 수 있게 되어, 높은 콘트라스트를 얻을 수 있게 된다.
본 발명의 제 3 특징에 따르면, 솔벤트와 안료 미립자들을 포함하는 솔루션을 코팅하는 단계, 소정의 투과율을 가지며 상기 안료 미립자들을 포함하는 광-흡수성 막을 형성하기 위해 상기 솔벤트를 드라잉 오프하는 단계, 하나 이상의 도전성 박막을 포함하는 반사방지 다층막을 상기 광-흡수성 막상에 물리적 증착(PVD)에 의해 형성하고, 광의 간섭에 의해 상기 입사광의 반사광을 감쇠하는 단계를 포함하는, 광-흡수성 반사방지막을 제조하는 방법이 제공된다.
바람직하게는, PVD 방법은 스퍼트링 방법을 포함한다.
본 발명의 상술한 특징에 따르면, 솔벤트 및 안료 미립자들을 포함하는 솔루션을 영상을 디스플레이하는 디스플레이 유닛상에 코팅하는 단계와, 소정의 투과율을 가지며 상기 안료 미립자들을 포함하는 광-흡수성 막을 형성하기 위해 상기 솔벤트를 드라잉 오프하는 단계와, 하나 이상의 도전성 박막을 포함하는 반사방지 다층막을 상기 광-흡수성 막상에 물리적 증착(PVD)에 의해 형성하고 광의 간섭에 의해 상기 입사광의 반사광을 감쇠하는 단계를 포함하는, 디스플레이 장치를 제조하는 방법이 제공된다.
바람직하게는, PVD 방법은 스퍼트링 방법을 포함한다.
본 발명의 광-흡수성 반사방지 막을 제조하는 방법에 따라, 안료 미립자들을 포함하는 광-흡수성 막은 웨트 코팅에 의해 형성되며, 반사방지 다층막은 예를 들면, 스퍼터링에 의해 형성된다. 그러므로, 저 가격으로 간단한 제조 공정에 의해 투과율이 제어되며, 반사된 안료 미립자들을 포함하는 광-흡수성 막을 갖는 광-흡수성 반사방지막을 제조하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 디스프레이 장치를 제조하는 방법에 따라, 스퓨리어스 방사를 저하시키고 반사 방지 기능을 갖는 디스플레이 장치를 제조하고, 저 가격으로 간단한 제조 공정에 의해 콘트라스트를 개선하는 것이 가능해 진다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광-흡수성 반사방지 막의 단면도.
도 2의 a는 도 1의 광-흡수성 막부분을 형성하는 공정을 도시하는 단면도.
도 2의 b는 도 1의 광-흡수성 막(12)의 확대 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광-흡수성 반사방지막의 제조공정의 흐름도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광-흡수성 반사방지막의 투과율, 표면 입사광에 대한 반사율, 표면 입사광에 관련된 반사율의 분포 챠트를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광-흡수성 반사방지막의 단면도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광-흡수성 반사방지막의 투과율 및 입사광에 대한 반사율, 표면 입사광에 관련된 반사율의 분포 챠트를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 광-흡수성 반사방지막의 단면도.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 음극선관의 개략도.
*도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명*
10: 광-흡수성 반사방지 막 11: 글라스 기판
12: 광-흡수성 막 13: 반사방지 다층막
이하, 광-흡수성 반사방지막, 디스플레이 장치, 및 이들을 제조하기 위한 방법을 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 광-흡수성 반사방지막의 구조를 단면도를 도시한다.
<제 1 실시예>
본 발명의 실시예의 광-흡수성 반사방지막(10)은 안료 미립자를 함유하며, 10nm 이상, 1000nm 이하이고, 양호하게는 100nm 이상, 800nm 이하인 물리적인 두께를 갖는 글라스 기판(11)상에 형성된 광-흡수성 막(12), 및 광 흡수막(12)상에 형성되고, 광의 간섭에 의한 입사광의 반사된 광을 감쇠하는 반사방지 다층 막(13)을 포함하는 구조를 갖는다.
도 2의 a 및 b는 광-흡수성 막의 구조를 도시한다. 광-흡수성 막(12)은 주로 실리카(SiO2)로 이루어진 Si 알콕사이드(alkoxide) 솔벤트를 코팅함으로써 형성되고, 글라스 표면(11;도 2a 참조)의 표면상의 투과율의 소망의 분산을 얻기 위해 균일한 분산을 형성하도록 에탄올 또는 다른 유기 솔벤트의 안료 미립자를 함유하고, 이어서, 소정의 온도(t)(예를 들면, t≥120℃;도 2b를 참조)에서 이것을 베이킹한다(barking).
안료 미립자로서, 철, 코발트, 망간, 주석, 루테늄등으로 구성되거나 탄소 미립자(탄소 블랙)의 무기 안료의 미립자, 또는 유기 물질로 구성된 유기 안료의 미립자가 사용될 수 있다.
유기 솔벤트의 안료의 입자 크기가 심지어 최소한으로는 10nm 가 되기 때문에, 10nm 이상의 말 두께가 일정한 막을 형성하기 위해 요구된다. 또한, 유기 안료를 사용할 때, 안료가 모이게 되는 상태의 미립자크기(제 2 크기)는 때때로 50nm이상이 된다. 그러므로, 100nm 이상의 막두께가 더 안정한 광-흡수성 막을 형성하기 위해서 요구된다.
한편, 1000nm 이상의 막두께는 막을 형성하고 건조한이후 표면에 균열이 발생할 수 있으므로 바람직하지 못하다. 두께가 800nm 이하일 때, 상단 층 반사방지 다층막의 구조, 형성 방법 및 저장 방법에 무관하게 긴기간의 안정성이 확립된다.
도 1에 도시된 광-흡수성 반사방지막(10)에서, 광-흡수성 막(12)의 두께는 예를 들면, 10nm 이다. 또한, 광-흡수성 막(12)의 굴절율은 글라스 기판(11)의 굴절율, 즉 1.40 이상, 1.65이하인, 양호하게는 1.45이상, 1.55이하인 굴절율에 근접한다. 또한, 반사방지 다층막(13)과 광-흡수성 반사방지막(10)에 관련된 광-흡수성 막(12)의 경계에서의 반사율, 즉 반사방지 다층막(13)측의 반사율은 1.0% 이상으로 이루어진다. 이로 인해, 반사방지 다층막(13)과 광-흡수성 막(12)의 경계에서 반사된 광은 반사방지 다층 막(13)에서의 광의 간섭에 영향을 미치지 않으며, 반사방지 다층막(13)의 반사방지기능은 저하되지 않는다.
코팅된 광-흡수성 막(12)을 형성하는 방법으로는, 예를 들면, 웨트 코팅이 사용된다. 웨트 코팅에서, 스핀 코팅은 균일한 두께를 확보하기에 가장 적절하다. 스핀 코팅외에, 롤 코팅, 바 코팅, 딥 코팅, 스프레이 크팅등이 사용된다. 본 발명은 이러한 형성방법에 한정되지 않음을 알 수 있다.
상술한 광-흡수성 막(12)상에 반사방지다층막(13)이 형성된다. 반사방지 다층막(13)은 하나 이상의 도전성 박막층을 포함한다.도전성 박막의 표면 저항은 예를 들면, 50Ω/□이상, 1000Ω/□이하로 이루어진다. 도전성 박막으로는, 예를 들면, 인듐-주석 옥사이드(ITO), 주석 옥사이드(SnO2), 아연 옥사이드(ZnOx), 티타늄 질화물(TiN) 및 니오뮬 질화물(NbN)등의 광-흡수성을 갖는 천이 금속 질화물, 및 금속계 은(Ag) 또는 Ni-Fe(니켈-철 합그)등이 사용된다.
도 1은 TiN 막(14)이 도전성 박막으로써 형성되는 반사방지 다층막(13)의 가장 단순한 2층 구조의 예를 도시한다. 광-흡수성 막(12)상의 반사방지 다층막(13)의 제 1 층으로는, TiN 막(14)이 예를 들면 12nm 의 물리적인 두께로 형성된다. 반사방지 다층막(13)의 제 2 층으로는, 1.52 이하인, 예를 들면, 1.52의 굴절율을 갖는 SiO2막(15)이 70 내지 110nm 의 물리적인 두께로 형성된다. SiO2막(15)은 광-흡수성 반사방지막(10)의 최외각층이 된다.
반사방지 다층 막(13)을 형성하는 방법으로, 예를 들면, 직류(DC) 액티브 스퍼트링이 사용된다. DC 액티브 스퍼트링은 대규모 영역에 걸쳐 균일한 두께의 분산을 얻는데 적절하다. 또한, 막들의 간단한 구조를 사용함으로써, 제조의 제조성을 향상시키는 것이 가능하다. 반사방지 다층막(13)을 형성하기 위한 스퍼트링 장치는 인-라인형으로서, 기판을 로딩하기 위한 로드 록 챔버, 활성화가스로써 질소 및 아르곤의 합성 가스를 사용하고 금속 티타늄 타겟이 제공되는 제 1 막 형성 챔버, 활성화가스로써 산호 및 아르곤의 혼합가스를 사용하고 금속 실리콘 타겟이 제공된 제 2 막 형성 챔버, 및 기판을 언로딩하기 위한 로드 록 챔버로 구성된다.
모든 스퍼트링은 0.1 내지 1 Pa의 압력에서 재어된 대기에서 실행된다. 스퍼트링에 부가하여, 예를 들면, 솔-겔 공정의 웨트 코팅에 의해 반사방지 다층막(13)을 형성하는 것도 가능함을 알아야 한다. 스퍼트링은 1000Ω/□이하인 표면 저항을 갖는 도전성 박막(예를 들면 TiN 막(14))을 확보하기 위해 바람직함을 알아야 한다. 또한, 스퍼트링 공정에 의해, 균일한 질과 높은 표면 견고성을 갖는 반사방지 다중막(13)을 형성하는 것이 가능하다. 그러므로, 광-흡수성 막(10)의 스크래치 저항을 개선하는 것이 가능하다.
또한, 진공 증착 또는 이온 플랫팅에 의해 반사방지 다층막(13)을 형성하는 것도 가능하다. 본 발명의 광-흡수성 반사막을 형성하는 방법은 상술한 막 형성 방법들에 한정되지 않는다.
도 3은 본 실시예에 따른 광-흡수성 반사방지막(10)의 제조 공정의 흐름을 도시한다. 먼저, 글라스 기판(11)의 표면이 세척된다(단계(1). 그 다음, 광-흡수성 막(12)은 스핀코팅등에 의해 글라스 기판(11)상에 코팅된다(단계2). 이어서, 코팅된 막은 소정의 온도(t)(예를 들면, t≥120℃)에서 베이킹된다(단계3). 그 뒤, 스퍼트링에 의해, 먼저, 반사방지 다층막(13)의 제 1 층의 TiN막(14)이 형성된다(단계4), 그 뒤, 반사방지 다층막(13)의 제 2 층의 SiO2막(15)이 형성된다(단계5).
본 실시예에 따른 상술한 구조의 광-흡수성 반사방지막(10)에서, 광-흡수성 막(12)의 제 1 층, TiN 막(14)의 제 2 층(도전성 박막) 및 SiO2 막(15)의 제 3 층으로구성된 3층 구조의 막구조로 인해, 글라스 기판(11)측으로부터의 입사광의 반사(이하, 후방 입사 광으로도 칭함)를 억제할 수 있다. 또한, 안료가 광-흡수성 막(12)으로 부가되기 때문에, 광-흡수성 반사방지막(10)이 예를들면, 디스플레이 장치의 전방 패널의 반사방지막으로써 사용되고, RGB 광을 고려하는 선택적인 흡수성 필터가 달성될 수 있다.
도 4는 표면측으로부터의 입사광(이하, 표면 입사광으로도 칭함)에 관련된 반사율의 분포, 후방 입사광에 관련된 반사율 및 본 실시예에 따른 상술한 구조의 투과율을 도시한다. 상기 분포로부터 명확한 바와 같이, 가시광의 고 광도(450 nm 이상, 650 nm이하)를 갖는 영역의 파장의 광에 관련된 투과율은 적어도 약 40 %이다. 파장이 식별되기 때문에 거의 투과율의 변화가 없다. 광-흡수성 반사방지막의 투과율은 제 1 층의 광흡수막(12)의 안료의 내용 및 형태를 조절함으로써 예를 들면 95 내지 40 % 정도의 범위내에서 자유럽게 제어될 수 있다. 그러므로, 안료를 포함하지 않는 스프터링막들만으로 구성된 반사방지막에 비해 투과율의 분포를 용이하게 제어할 수 있다.
또한, 본 실시예의 광-흡수성 반사방지막에서, 글라스 기판(11)측으로부터의 광 입사의 광 강도는 광-흡수성 막(12)에서 광의 흡수로 인해 감소된다. 이로 인해, 광-흡수성 막(12)의 경계에서의 반사율은 후방 입사광에 관련해서 10 %이하의 범위에서 제어된다. 반사율은 예를 들면, 광-흡수성 막(12)의 조합을 변화시킴으로써 조절될 수 있다.
후방 입사광에 관하여 10% 이상의 반사율이 광-흡수성 막(12)과 반사방지 다층막(13)의 경계에서 발생되는 경우, 반사된 광은 다시 인광체 스크린(또는 광-흡수성 막(12)의 측이 아닌 글라스 기판(11)의 표면)에 충돌하며, 고스트가 나타난다. 이를 방지하기 위해, 반사율은 10% 이하로 항상 유지된다.
또한, 반사율이 5% 일 때, 입사광의 파장에 관계없이, 고스트가 관찰되지 않는다. 그러므로, 더 양호한 특성을 얻을 수 있다. 이것은 음극선관의 패널 글라스에서 확인된다.
또한, 실리카가 광-흡수성 막(12)의 주 재료로 사용되고, 또한, 광-흡수성 반사방지막(10)의 최외각층은 스퍼트링막이 되기 때문에, 본 실시예의 광-흡수성 반사방지막은 충분한 기계적 강도를 갖는다. 그러므로, 본 실시예의 광-흡수성 반사방지막은 높은 스크래치 저항을 가지며, 음극선과 또는 다른 디스플레이 장치의 최외각 표면에서 실행된 표면 처리에 유리하다.
또한, 광-흡수성 막(12)이 웨트 코팅에 의해 형성되기 때문에, 임의의 안료를 용이하게 부가할 수 있다. 그러므로, 특정 파장 영역의 광을 선택적으로 흡수하는 안료를 부가함으로써, 광 선택 흡수가 달성될 수 있다. 또한, 각각의 안료의 혼합율의 조절 및 안료들의 복수의 형태를 부가함으로서, 광의 투과율의 파장 분포를 제어할 수도 있다.
또한, 광-흡수성 막(12)은 저비용의 웨트 코팅에 의해 형성되고, 도전성 박막을 포함하는 반사방지 다층막(13)은 스퍼트링에 의해 형성되기 때문에, 저 반사율 및 저 스류리어스 방사의 선택적인 광 흡수막을 실현하는 것이 가능하게 된다. 본 실시예의 광흡수 반사방지막은 디스플레이로부터 방상된 전자기파 등의 TCO(The Swedish Central Organization of Salaried Employees)표준을 만족한다.
또한, 스퍼트링 막들에 대해 TiN/SiO2로 구성된 시스템을 사용함으로써, 표면 처리가 비용면에서 낮아진다.
<제 2 실시예>
4층 구조의 반사방지 다층막의 일예를 도시하였다. 도 5는 본 실시예의 광-흡수성 막(30)의 단면도를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 실시예와 동일한 방식으로, 광-흡수성 막(12)이 예를 들면 100nm 의 두께로 글라스 기판(11)상에 형성된다. 4층 구조의 반사방지 다층(33)이 이 위에 형성된다. 반사방지 다층 막(33)으로는, ITO/SiO2/TiO2/SiO2로 구성된 시스템이 사용된다.
본 실시예의 광-흡수성 반사방지막(30)에 따라, 반사방지 다층막(33)의 제 1 층에 대해서는, 도전성막으로는, 예를 들면, ITO 막(34)이 30nm 의 물리적인 두께로 형성된다. 반사방지 다층막(33)의 제 2 층으로는, SiO2막(35)이 16nm 의 물리적인 두께로 형성된다. 반사방지 다층막(33)의 제 3 층으로는, 티타늄 옥사이드(TiO2)막(36)이 90 nm의 물리적인 두께로 형성된다. 반사방지 다층 막(33)의 제 4 층으로는, 광-흡수성 반사방지막(30)의 최외각층의 SiO2막(37)이 80 nm의 물리적인 두께로 형성된다.
본 실시예의 광-흡수성 반사방지막을 형성하기 위해, 먼저, 제 1 실시예와 동일한 방식으로, 광-흡수성 막(12)를 웨트 코팅으로 형성한다. 그 다음, 반사방지 다층막(33)의 ITO 막(34), SiO2막(35), (TiO2)막(36) 및 SiO2막(37)을 순서적으로 예컨대 스퍼트링을 사용하여 형성한다.
도 6은 표면 입사광에 관련된 반사율, 후방 입사광에 관련된 반사율 및 상기 구조의 광-흡수성 반사방지 막의 투과율의 파장 분포를 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 시러시예의 광-흡수성 반사방지막은 또한, 통과하는 광의 파장 분포의 제어, 투과율의 제어 및 반사율의 방지하는 기능을 갖는다. 50 % 이하인 가시광에 관련된 투과율의 감소에 의해, 높은 투과율을 갖는 패널 글라스를 사용하는 디스플레이 장치의 콘트라스트를 개선할 수 있다. 또한, 본 실시예의 광-흡수성 반사방지막(30)에 따라, ITO 막(34)은 도전성 박막으로서 형성되고, 표면 저항은 저하되고, 스퓨리어스 방사가 감소된다.
또한, 도 6과 제 1 실시예의 도4를 비교할 때, 반사율은 본 실시예의 광-흡수성 반사방지막에 따라 파장의 더 넓은 영역에서 감소됨을 알 수 있다. 그러나, 스퍼트링 막들의 2 층이 부가되기 때문에, 공정의 흐름이 복잡하게 된다. 그러므로, 광-흡수성 반사방지막의 구조는 반사방지막에 대해 요구되는 특성들에 따라 적절히 선택된다.
<제 3 실시예>
본 실시예의 광-흡수성 반사방지막은 최외각 층을 위해 마그네슘 플루오르화물(MgF)막을 사용하는 일예이다. 도 7은 본 실시예의 광-흡수성 반사방지막(40)의 단면도를 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 광-흡수성 막(120은 예컨대 100nm 두께로 글라스 기판(11)상에 형성된다. 4층 구조의 반사방지 다층막(43)이 이 위에 형성된다. 반사방지 다층막(33)으로는, ITO 막/SiO2/TiO2/MgF으로 구성된 시스템이 사용된다.
본 실시예의 광-흡수성 반사방지막(40)에 따라, 반사방지 다층막(43)의 제 1 층에 대해서는, 예를 들면, ITO 막(44)이 30nm 의 물리적인 두께로 형성된다. 반사방지 다층막(32)의 제 2 층으로는, SiO2막(45)이 16nm 의 물리적인 두께로 형성된다. 반사방지 다층막(43)의 제 3 층으로는, TiO2막(46)이 90 nm의 물리적인 두께로 형성된다. 반사방지 다층 막(43)의 제 4 층으로는, 광-흡수성 반사방지막(40)의 최외각층의 MgF 막(47)이 100 nm의 물리적인 두께로 형성된다.
본 실시예의 광-흡수성 반사방지막은 MgF 막(47)이 반사방지 다층막(43)의 최외각층에서 SiO2층을 대신해서 형성되는 것을 제외하고는 제 2 실시예의 광-흡수성 반사방지층과 동일하다.
본 실시예의 광-흡수성 반사방지막(40)을 형성하기 위해, 제 2 실시예와 동일한 방식으로, 글라스 기판(11)상에 웨트 코팅을 사용하여 광-흡수성 막(12)를 형성한 이후, 반사방지 다층막(43)의 ITO 막(44), SiO2막(45), (TiO2)막(46) 및 MgF막(47)을 순서적으로 예컨대 스퍼트링을 사용하여 형성한다.
본 실시예의 광-흡수성 반사방지막(40)은, 제 2 실시예의 광-흡수성 반사방지막과 동일한 방식으로, 광이 통과하는 파장 분포의 제어, 투과율의 제어 및 반사율의 방지하는 기능을 갖는다. 이로 인해, 높은 투과율을 갖는 패널 글라스를 사용하는 디스플레이 장치에서도 콘트라스트가 개선된다. 또한, 본 시러시예의 광-흡수성 반사방지막(40)에 따라, ITO막(44)은 도전성 박막으로써 형성되고, 표면 저항은 저하되며, 스퓨리어스 방사가 감소한다.
<제 4 실시예>
도 8은 디스플레이 장치, 예를 들면, 본 발명에 따른 음극선관의 개략도를도시한다. 도 8의 음극선관(50)에서, 인광체 스크린이 제공된 패널 글라스(52)가 화상 튜브 진공관(51)의 내부표면 또는 개구에 적절하다. 전자빔을 발생하는 전자총(53)은 화상 튜브 진공관(51)의 루비 단부에서 밀봉된다. 전자총(53)으로부터 발생된 전자빔을 편향시키는 편향 요크(54)는 화상 튜브 진공관(51)의 목부분에 부착된다.
상기 구조의 음극관에서, 패널 글라스(52)의 외부표면이 평평해진다. 패널 글라스(52)로는, 높은 투과율을 갖는 재료가 사용된다. 패널 글라스(52)의 외각 표면상에, 반사방지막(55)은 콘트라스트의 개선을 위해 형성된다. 반사방지막(55)으로는, 상술한 제 1 실시예 내지 제 3 실시예에서 도시된 바와 같은 광-흡수성 반사방지막이 사용된다.
그 다음, 패널 글라스(52)의 최외각 표면상의 반사방지막(55)을 형성하는 방법을 설명한다. 여기서, 제 1 실시예에 도시된 광-흡수성 반사방지막(10)은 반사방지막(55)로써 사용되기 때문에, 그 다음 설명은 도 1을 참조하여 설명한다. 도 8의 패널 글라스(52)는 도 1의 글라스 기판(11)에 대응한다.
제 1 실시예와 동일한 방식으로, 패널 글라스(52)(글라스 기판(11))의 외부 표면상의 광-흡수성 막(12)를 형성하기 위해, 먼저, 투과율의 소망의 분포를 제공하기 위해 균일한 분산을 형성하도록 유기 솔벤트의 안료 미립자를 포함하며 주로 SiO2로 구성된 Si 알콕사이드 솔벤트는 패널 글라스(52)의 표면상에 코팅된다. 안료 미립자로서는 예를 들면, 탄소 미립자(탄소 블랙) 또는 철, 코발트, 망간등의 합성물의 무기 안료의 미립자들, 또는 유기 물질로 구성된 유기 안료등이 사용될 수 있다. 또한, 유기 솔벤트로는, 예를 들면, 에탄올등이 사용될 수 있다.
Si 알콕사이드 솔벤트가 코팅된 이후, 소정의 온도(t)(예를 들면, t≥120℃)로 베이킹된다. 광-흡수성 막(12)은 이것에 의해 형성된다.
그 다음, 제 1 실시예와 동일한 방식으로, 반사방지 다층막(13)을 구성하는 TiN막(14)과 SiO2막(15)은 예를 들면, DC 액티브 스퍼트링에 의해 순차적으로 형성된다.
음극선관의 패널 글라스(52)는 중심부분에서는 얇게 형성되고 코너부분에서는 두껍게 형성된다. 패널 글라스(52)가 평평하게 이루어질 때, 패널 글라스(52)의 중심 부분과 코너 부분사이의 패널 두께의 차이를 증가시키는 것이 필수적이다. 이것이 문제점이 되며, 밝기가 패널 글라스(52)의 중심 부분과 코너 부분사이의 균일하게 되지 않는 것도 문제점이 된다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 상술한 본 실시예의 디스플레이 장치에 따라, 높은 투과율을 갖는 패널 글라스(52)가 사용되기 때문에, 패널 두께의 차이로 인한 밝기의 불균일성이 감소된다. 또한, 낮은 투과율로 제어된 반사방지막(55)이 패널 글라스(52)상에 형성되기 때문에, 높은 콘트라스트가 확보될 수 있다. 또한, 반사방지 다층막(13)에서의 광의 간섭으로 인해, 반사방지 기능이 확보될 수 있다. 또한, 반사방지 다층 중 하나 이상의 층이 도전성 박막(TiN막14)이기 때문에, 스퓨리어스 방사가 감소한다.
본 실시예의 디스플레이 장치에 따라, 반사방지막(55)의 제 1 층, 즉 광-흡수성 반사방지막(10)의 광-흡수성 막(12)으로 첨가된 안료의 혼합율과 형태를 적절하게 선택함으로써, 투과율의 파장 분포를 자유롭게 제어할 수 있다. 이로 인해, 음극선관의 RGB 밝기의 비율에 따라 반사방지막(55)을 설계할 수 있다. 그러므로, 심지어 RGB 전기 전류의 비율이 포커싱 실행의 개선을 위해 최적화될 수 있을 때, RGB 밝기의 비율을 적절하게 정정할 수 있다.
본 발명의 광-흡수성 반사방지막, 디스플레이 장치 및 이들의 제조 방법의 실시예들은 상술한 설명에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상술한 실시예들에서, 음극선관의 플랫 패널 글라스에 광-흡수성 반사방지막을 적용하는 경우가 도시되어 있지만, 음극선관에 부가하여, 본 발명을 음극선관과 같은 방식으로 광을 방사하는 필드 방사 디스플레이(FED), 액정 디스플레이(LCD) 또는 다른 디스플레이에 적용하는 것도 가능하다.
또한, 안료의 다른 형태의 조합을 사용할 때, 광-흡수성 막 다층구조를 이루는 것도 가능하다. 이로 인해, 안료미립자의 집성(aggregation)등을 방지하고 광-흡수성 막에서 안료가 균일하게 분산되는 것을 가능하게 된다.
본 발명은 상술한 실시예들에 의해 한정되지 않으며 특허청구범위의 정신내에서 변경할 수 있음을 알아야 한다.

Claims (31)

  1. 제 1 표면측으로부터의 광입사를 소정의 투과율로 통과시키고,
    제 2 표면측으로부터의 입사광의 반사된 광을 반사방지 다층막에서 광의 간섭에 의해 감쇠시키는 광-흡수성 반사방지 필터에 있어서,
    상기 광-흡수성 반사방지 필터는,
    상기 제 1 표면상에 형성되고 안료(pigment) 미립자들을 포함하는 광-흡수성 막과,
    상기 제 2 표면상에 형성되고 상기 광-흡수성 막에 접촉하는 상기 반사방지 다층막 및,
    상기 반사방지 다층막에 포함된 하나 이상의 도전성 박막을 포함하는 광-흡수성 반사방지 필터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광-흡수성 막의 물리적인 두께는 적어도 대략 상기 안료 미립자들의 크기이며, 상기 광-흡수성 막의 질이 균일하게 되는 범위내에서 설정되는 광-흡수성 반사방지 필터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광-흡수성 막의 물리적인 두께는 대략 10nm 이상, 1000nm 이하인 광-흡수성 반사방지 필터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광-흡수성 막의 물리적인 두께는 대략 100nm 이상, 800nm 이하인 광-흡수성 반사방지 필터.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 광-흡수성 막의 물리적인 두께는 적어도 대략 상기 안료 미립자들의 집합체들의 제 2 크기인 광-흡수성 반사방지 필터.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 광-흡수성 막은 유기 안료의 미립자들을 포함하는 광-흡수성 반사방지 필터.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 광-흡수성 막은 무기 안료의 미립자들을 포함하는 광-흡수성 반사방지 필터.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 박막의 표면 저항은 대략 50Ω/□이상, 1000Ω/□이하인 광-흡수성 반사방지 필터.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정의 투과율은 상기 안료 미립자들의 형태와 이를 배합한 비율에 의해 제어되는 광-흡수성 반사방지 필터.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 소정의 투과율은 450 nm 내지 650 nm사이의 파장의 광에 대하여 대략 40% 이상, 95% 이하인 광-흡수성 반사방지 필터.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 표면으로부터의 광입사에 대하여 상기 반사방지 다층막과 상기 광-흡수성 막의 경계에서의 반사율은 제 1 반사율로 규정하고, 상기 경계에서 상기 제 1 표면으로부터의 광입사의 반사된 광이 상기 제 1 표면에 상기 제 1 표면측으로부터의 광입사로부터 시각적으로 식별할 수 있는 고스트 영상을 형성하지 않는 범위내에서 설정되는 광-흡수성 반사방지 필터.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 반사율은 대략 0.1% 이상, 10% 이하인 광-흡수성 반사방지 필터.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 반사율은 대략 5% 이하인 광-흡수성 반사방지 필터.
  14. 제 11 항에 있어서,
    제 2 표면측으로부터의 광입사에 대하여 상기 반사방지 다층막과 상기 광-흡수성 막의 경계에서의 반사율은 제 2 반사율로 규정하고, 상기 경계에서 상기 제 2 표면측으로부터의 광입사의 반사광이 상기 반사방지 다층막에서 광의 간섭에 실질적으로 영향을 주지 않는 범위 내에서 설정되는 광-흡수성 반사방지 필터.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 반사율은 대략 1.0 % 이하인 광-흡수성 반사방지 필터.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 박막은 천이(transition) 금속 질화물막을 포함하는 광-흡수성 반사방지 필터.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 박막은 금속 박막을 포함하는 광-흡수성 반사방지 필터.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사방지 다층막은 상기 제 2 표면의 최외각 층에서 실리카막을 갖는 광-흡수성 반사방지 필터.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 실리카막의 투과율은 대략 1.52 이하이고, 상기 실리카막의 물리적인 두께는 대략 75 내지 100nm 인 광-흡수성 반사방지 필터.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사방지 다층막은 상기 제 2 표면의 최외각층에서 마그네슘 플루오루화물막을 갖는 광-흡수성 반사방지 필터.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 마그네슘 플루오루화물막의 굴절율은 대략 1.52 이하이고 상기 마그네슘 플루오루화물막의 물리적인 두께는 대략 70 내지 110nm인 광-흡수성 반사방지 필터.
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 광-흡수성 막의 굴절율은 대략 1.40 이상, 1.65 이하인 광-흡수성 반사방지 필터.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 광-흡수성 막의 굴절율은 대략 1.45 이상, 1.55 이하인 광-흡수성 반사방지 필터.
  24. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사방지 다층막은 PVD(Physical vapor deposition) 막을 포함하는 광-흡수성 반사방지 필터.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 반사방지 다층막은 스퍼트링막을 포함하는 광-흡수성 반사방지 필터.
  26. 디스플레이 장치에 있어서,
    영상을 디스플레이하는 디스플레이 유닛과,
    상기 디스플레이 유닛측의 제 1 표면측으로부터의 광입사가 소정의 투과율로 통과되도록 하고, 제 2 표면측으로부터의 입사광의 반사된 광을 감쇠하는, 상기 디스플레이 유닛상에 형성된 광-흡수성 반사방지 다층막을 포함하며,
    상기 광-흡수성 반사방지 다층막은,
    상기 제 1 표면상에 형성되고 안료 미립자들을 포함하는 광-흡수성 막과,
    상기 제 2 표면상에 형성되고 상기 광-흡수성 막에 접촉하는 반사방지 다층막 및,
    상기 반사방지 다층막에 포함된 하나 이상의 도전성 박막을 포함하는, 디스플레이 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 디스플레이 유닛의 표면은 실질적으로 평평한 디스플레이 장치.
  28. 광-흡수성 반사방지막을 제조하는 방법에 있어서,
    솔벤트와 안료 미립자들을 포함하는 솔루션을 코팅하는 단계와,
    소정의 투과율을 가지며 상기 안료 미립자들을 포함하는 광-흡수성 막을 형성하기 위해 상기 솔벤트를 드라잉 오프(drying off)하는 단계 및,
    하나 이상의 도전성 박막을 포함하는 반사방지 다층막을 상기 광-흡수성 막상에 물리적 증착(PVD)에 의해 형성하고, 광의 간섭에 의해 상기 입사광의 반사광을 감쇠하는 단계를 포함하는, 광-흡수성 반사방지막을 제조하는 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 PVD 방법은 스퍼트링 방법을 포함하는 광-흡수성 반사방지막을 제조하는 방법.
  30. 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 있어서,
    솔벤트 및 안료 미립자들을 포함하는 솔루션을 영상을 디스플레이하는 디스플레이 유닛상에 코팅하는 단계와,
    소정의 투과율을 가지며 상기 안료 미립자들을 포함하는 광-흡수성 막을 형성하기 위해 상기 솔벤트를 드라잉 오프하는 단계 및,
    하나 이상의 도전성 박막을 포함하는 반사방지 다층막을 상기 광-흡수성 막상에 물리적 증착(PVD)에 의해 형성하고 광의 간섭에 의해 상기 입사광의 반사광을 감쇠하는 단계를 포함하는, 디스플레이 장치를 제조하는 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 PVD 방법은 스퍼트링 방법을 포함하는 디스플레이 장치를 제조하는 방법.
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