超薄透明emi屏蔽滤光器的制作方法

专利名称：超薄透明emi屏蔽滤光器的制作方法
技术领域：
本发明提供了可用作光学显示器滤光器的多组件薄膜。该光学显示器滤光器可用 作诸如显示器面板之类的有源光学装置的组件，显示器面板包括液晶显示器面板。
背景技术：
包含平板显示器的电子装置的使用非常流行并且正在加速增加。这些电子装置包 括例如包含电致发光(EL)灯的平板显示器、发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)或 液晶显示器。这些显示器中的大部分需要多个滤光器以调整显示器的性能特性，这些特性 包括中性度和透射色彩水平、反射辐射水平和不希望的近红外和电磁干扰(EMI)辐射的透 射水平。已经开发出了具有EMI屏蔽的光学滤光器，它可修正可见光辐射、修正红外线辐 射、调整颜色、降低反射并且可保护观看者不受有害(EMI)辐射的影响。通常使用与EMI屏 蔽薄膜(特别是具有透明导电网片构造的薄膜)结合的多个不同光学滤光器以产生装置的 最终所需可视输出。这些光学滤光器中的一些已采用了由导体和介电体相间而成的干涉叠 堆(例如，法布里-珀罗)以调整这些滤光器的光学性能特性，并且还提供了 EMI屏蔽。这 些叠堆中的导体通常为金属层，介电体通常为金属氧化物层。金属氧化物层可具有极低的 沉积速率，这会导致高生产成本。为获得所需的性能特性而在电子装置中使用多个光学滤 光器，会增加成本，造成装置体积庞大，并且在所需图像的传输中造成相当大的损失。

发明内容
对可用于电子显示器装置的光学滤光器存在需求，此类光学滤光器重量轻、低成 本并且可将多个所需特征整合到一个滤光器中。还对这样的光学滤光器存在需求，它们在 生产中可容易地进行定制，以调整可见光反射、可见光透射并且在不对电子显示器装置增 加更多组件或成本的情况下提供EMI保护。还对可容易地应用于现有电子显示器装置的光 学滤光器存在需求。所提供的具有EMI屏蔽的光学滤光器的使用，可提供灵活的手段来代 替多个光学薄膜层和EMI屏蔽，以满足某些光学显示器的要求，光学显示器例如在诸如移 动电话之类的手持装置中使用的显示器面板。本发明提供了光学显示器滤光器，其包含透明聚合物基材，与基材相邻的多层构 造，该构造基本上由如下层构成具有第一表面和第二表面的导电层；与第一表面接触的 成核层；和与第二表面接触的阻挡层，以及与构造相邻的透明介电层。所提供的滤光器可具 有嵌入其中的抗反射的层和组件以提高可见光的透射。该滤光器当包含在显示器面板、触 摸面板或电子装置中或者置于显示器面板、触摸面板或电子装置上时，还可提供EMI屏蔽。在本文件中，“一个(种)”和与“至少一个(种)”可替换使用，意为一个(种)或 多个(种)的要素；“相邻”是指所提供的滤光器中的层与其他层邻近。相邻层可以是邻接的或者可被 最多三个居间层隔开；
“合金”是指两种或更多种金属的组合物，其所具有的物理特性与任意这些金属本 身的物理特性不同；“阻挡层”是指防止或阻碍水分或腐蚀剂扩散的层或层组合；“邻接的”是指接触或共有至少一个共同的边界；“介电体”是指导电性比诸如银之类的金属导体差的材料，并且可指透明的半导体 材料和绝缘体(包括聚合物)；以及“电磁干扰(EMI)屏蔽”是指导电层对电磁波的反射。通过提供可容易地应用到电子显示器装置中并且可在一个滤光器中提供多个特 征的重量轻、低成本的薄膜，本文的光学显示器滤光器可表现出一个或多个优点。这些优点 可包括波长在450nm至650nm之间的光化辐射的低于8 %的低平均反射，波长在450nm至 650nm之间的光化辐射的高于85%的高平均透射，以及薄层电阻低于300欧姆/平方的平 均有效EMI屏蔽。所提供的滤光器可对多种电子装置有用，并且可对诸如移动手持电话上 所使用的那些面板的液晶显示器面板和触摸屏面板特别有用。在以下附图和说明中说明了一个或多个实施例的详细内容。由具体实施方式
和附 图以及由权利要求书，本发明的其他特征、目的和优点将显而易见。


图1-6是所提供的光学显示器滤光器的不同实施例的图示。图7A和7B是安装在具有触感性的液晶显示器面板上的所提供的光学显示器滤光 器的实施例的图示。图8是可用于生产所提供的光学滤光器的一些实施例的生产线示意图。图9是两个所提供的实施例的EMI屏蔽对频率的曲线图。
具体实施例方式在以下的描述中，参考了构成本说明书的一部分的一组附图，其中通过举例说明 的方式示出了若干具体的实施例。应当理解的是，在不脱离本发明范围或实质的情况下可 设想并作出其他的实施例。因此，以下具体实施方式
不能理解为具有限制的意义。除非另外指明，否则在说明书和权利要求书中用于表示特征尺寸、数量和物理特 性的所有数字在所有情况下均应理解为被术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则 在上述说明书和所附权利要求中列出的数值参数均为近似值，其可根据本领域的技术人员 使用本文所公开的教导要寻求获得的所需性质而进行改变。由端点表述的数值范围包括该 范围内所包含的所有数值(例如，1至5包括1、1. 5、2、2. 75,3,3. 80、4、和5)以及在此范围 内的任何范围。提供了可用作光学显示器滤光器的多组件薄膜。此类光学显示器滤光器可用作有 源光学装置(如包括液晶显示器面板在内的显示器面板)的组件。多组件薄膜包括透明 基材。有多种基材可采用。基材可以是透明的、平滑的或粗糙的、均勻或不均勻的和/或 柔性或刚性的。优选的是高度透明的、平滑的、均勻的和柔性的基材。基材还可包含其他 涂层或化合物，例如，耐磨涂层(硬质涂膜)或吸收性染料。优选的基材是可进行卷对卷 (roll-to-roll)加工的柔性材料。优选的载体还可在550nm具有至少约85%的可见光透射率。特别优选的载体为柔性塑料材料，其包括热塑性薄膜，例如聚酯(例如，PET)、聚丙 烯酸酯(例如，聚(甲基丙烯酸甲酯)、PMMA)、聚碳酸酯、聚丙烯、高或低密度聚乙烯、聚萘 二甲酸乙二醇酯、聚砜、聚醚砜、聚氨酯、聚酰胺、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯 (PVDF)、氟化乙烯丙烯(FEP)和聚硫乙烯(polyethylene sulfide)；和热固性薄膜，例如纤 维素衍生物、聚酰亚胺、聚苯并噁唑-酰亚胺、聚苯并噁唑和高Tg环烯烃聚合物。载体还可 包括设置在其上的透明多层光学薄膜(“M0F”)，该透明多层光学薄膜具有至少一个交联聚 合物层，如美国专利No. 7，215，473 (Fleming)中的那些。由PET制成的载体是特别优选的。 优选地，载体具有约0. Olmm至约Imm的厚度。所提供的光学显示器滤光器包含多层构造，该多层构造或者直接设置在基材上， 或者任选地在基材和多层构造之间具有底层聚合物层。多层构造基本上由具有第一表面 和第二表面的导电层、与第一表面接触的成核层和与第二表面接触的阻挡层组成。多层构 造可位于基材上，可位于施加到基材的底层上，或者可位于施加到基材或底层的任何其他 (一个或多个)层上。这些其他层可包括本文的任何功能性涂层或它们的组合。可有利地在就要沉积导电层之前沉积成核层。该层可沉积在基材、底层、耐磨层 上或在任何功能性层上。特别优选的是将成核层沉积在底层上以生产这样的光学滤光器， 该光学滤光器可具有金属导电层从而具有高光透射性和高电导率，特别是当该金属为诸 如银或银合金之类的极好的导体时。将氧化锌或铝掺杂氧化锌(AZO)用作与所提供的滤 光器中使用的多层构造的金属层邻接的底层上或有机层上的成核或种子层，这在待审的 P. C. T.专利申请No. PCT/US2007/089, 095中更全面地进行了说明，该专利申请要求2006年 12月28日提交的U. S. S. N. 60/882，389 (Stoss)的优先权。可用作成核或种子层的其他材 料可为透明导电金属氧化物(TCO)，例如氧化铟、铟锡氧化物、铟锌氧化物、具有诸如镓和/ 或硼的其他掺杂物的氧化锌、锌锡氧化物(锡酸锌)或其他TCO或它们的组合。导电层可包含导电元素金属、导电金属合金、导电金属氧化物、导电金属氮化物、 导电金属碳化物或导电金属硼化物或这些材料的组合，并且可直接布置在成核层上。优选 的导电金属包括元素银、铜、铝、金、钯、钼、镍、铑、钌、铝和锌，其中银是特别优选的。还可使 用这些金属的合金，例如银-金、银-钯、银-金-钯，或者这些金属彼此混合而成或这些金 属与其他金属混合而成的分散体。还可将TC0，例如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、 具有或不具有诸如铝、镓和硼的掺杂物的氧化锌、其他TCO或它们的组合用作导电层。当将 导电金属氧化物用作导电层时，介电层可具有比金属氧化物的电阻率高至少约100倍的电 阻率。优选地，导电金属层(一层或多层)的物理厚度为约3nm至约50nm，更优选地为约 5nm至约20nm，而TCO层的物理厚度为约IOnm至约500nm，更优选地为约20nm至约300nm。 通常，使用薄膜金属化领域中所采用的技术来形成导电层(一层或多层)，这些技术例如溅 射(如平面或旋转磁控管溅射)、蒸镀(如电阻式或电子束蒸镀)、化学气相沉积法(CVD)、 金属有机CVD(MOCVD)、等离子体增强、辅助或激活的CVD(PECVD)、离子溅射等等。导电层可 为滤光器提供低于300欧姆/平方、低于200欧姆/平方或甚至低于100欧姆/平方的薄 层电阻。多层构造可包含与导电层的第二表面接触的阻挡层。阻挡层可为导电层提供环 境保护。阻挡层可包含导电层的化学处理。金属层表面和界面的适当化学处理可帮助 改善耐腐蚀性。这些处理可与使用类似或不同材料的增粘处理结合，并且可与等离子处理、扩散阻挡层和成核层结合。可在载体、聚合物层、粘合剂和/或耐磨涂层中包含一种 或多种腐蚀抑制化合物。可通过将金属表面或界面暴露于例如下列的化合物来实现耐腐 蚀性的改善硫醇、含巯基的化合物、酸(如羧酸或有机磷酸)、三唑、染料、润湿剂、有机 硫化物或二硫化物、双巯基乙酸乙二醇酯、苯并三唑或它的一种衍生物(如在美国专利 No. 6，376，065 (Korba等人)、7，148，360 (Flynn等人)中所描述)、2_巯基苯并噁唑、1_苯 基-IH-四唑-5-硫醇和如美国专利 No. 4，873，139 (Kinosky)和 6，357, 880 (Epstein 等人) 中描述的双巯基乙酸乙二醇酯。已经发现在化学性质和施加方面可与成核层类似的材料的薄层可充当阻挡层，从 而为导电层提供腐蚀保护。阻挡层可包含还可用作成核层的材料，例如ΙΤ0、ΙΖ0、具有或不 具有诸如铝、镓和硼的掺杂物的氧化锌、锌锡氧化物、ZnSn03、Zn2SnO4, In203> Sn02、铟锡氧化 物和它们的组合。当导电层包含银时，氧化锌(SiO)可为有效的阻挡层，即使当它为非连续 的并且以与成核层相同的方式施加时也是如此。还考虑了只要阻挡层能保持滤光器的透明 性，则它可比成核层厚，甚至可比成核层厚得多。所提供的滤光器的阻挡层还可包含与本文 所述的金属氧化物阻挡层结合并相邻的透明聚合物层。在本实施例中，透明聚合物层可提 供额外的环境保护。该层可包含任何具有低透湿率的透明聚合物，并且可优选地包含交联 丙烯酸聚合物，如以下描述的供在介电层中使用的那些交联丙烯酸聚合物。介电层可为任何电阻率比导电层的电阻率高至少100倍的薄层。优选的介电层对 可见光辐射是高度透过的。可用的介电层可包括诸如金属氧化物、金属氮化物、金属碳化 物、金属硼化物、金属氮氧化物、金属碳氧化物、金属硼氧化物和它们的组合之类的材料，例 如，氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化铪、氧化铟、氧化锡、氧化锌、铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化 物、氧化钽、氧化锆、氧化铌、碳化硼、碳化钨、碳化硅、氮化铝、氮化硅、氮化硼、氮氧化铝、氮 氧化硅、氮氧化硼、硼氧化锆、硼氧化钛和它们的组合。介电层可包括透明有机聚合物层。特别可用的介电层包括折射率大于约1. 49的 透明有机聚合物层。有机层可选自聚合物、有机金属材料和有机-无机杂化材料。优选的 聚合物包括折射率大于1. 55的共轭聚合物。有机金属材料和有机-无机杂化材料的例子 在PCT申请No.PCT/US07/089，088(Maki等人)中有描述。对于本发明的光学滤光器，为了 满足透明EMI屏蔽的光学要求，优选地将聚合物特别是交联聚合物作为介电层，例如当将 滤光器用作液晶显示器面板滤光器时。在美国专利N0.6，818，291(FunkenbuSCh等人)中 公开了可用于本发明的光学滤光器的交联聚合物的例子。可由多种有机材料形成可用的交联聚合物层。优选地，聚合物层在阻挡层上方原 位交联。如果需要，可使用诸如辊涂(例如，凹版辊涂)或喷涂(例如，静电喷涂)的常规 涂布方法来施加聚合物层，然后使用例如紫外辐射进行交联。最优选地，可通过如以上对底 层所述的单体的闪蒸、汽相沉积和交联来形成聚合物层。对于在该方法中的使用来说，可挥 发的丙烯酰胺(如在美国专利申请No. 11/857，541 (Endle等人)中所公开的那些)和(甲 基)丙烯酸酯单体是优选的，其中可挥发的丙烯酸酯单体是特别优选的。可使用氟化(甲 基)丙烯酸酯、含硅(甲基)丙烯酸酯和其他可挥发的自由基固化的单体。可通过冷却载 体来提高涂布效率。特别优选的单体包括单独使用或与其他多官能或单官能的(甲基) 丙烯酸酯结合使用的多官能(甲基)丙烯酸酯，例如丙烯酸苯硫基乙酯(phenylthioethyl acrylate)、二丙烯酸己二醇酯、丙烯酸乙氧基乙酯、丙烯酸苯氧基乙酯、(单)丙烯酸氰乙酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸月桂 酯、丙烯酸-β -羧乙酯、丙烯酸四氢糠酯、丙烯酸二腈酯、丙烯酸五氟苯基酯、丙烯酸硝基 苯酯、乙丙烯酸-2-苯氧基酯、甲基丙烯酸-2-苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-2，2，2-三氟 甲酯、二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、三丙二醇二 丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、聚 乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、双酚A环氧二丙烯酸酯、1，6-己二醇二甲基丙烯 酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙 烷三丙烯酸酯、2-联苯丙烯酸酯、三(2-羟乙基)_异氰脲酸酯三丙烯酸酯、季戊四醇三丙 烯酸酯、丙烯酸苯硫基乙酯、丙烯酸萘氧基乙酯、Ebecryl 130环二丙烯酸酯(可得自Cytec Surface Specialties, West Paterson, N. J.)、环氧丙烯酸酯 RDX80095 (可得自 Rad-Cure Corporation, Fairfield, N. J.)、CN120E50 和 CN120C60 (均可得自 Sartomer，Exton, Pa.) 和它们的混合物。在交联的聚合物层中可包含多种其他可固化材料，如乙烯基醚、乙烯基 萘、丙烯腈和它们的混合物。可使用诸如辊涂(例如，凹版辊涂)或喷涂(例如，静电喷涂)的常规涂布方法施 加介电层，然后可使用例如电子束或紫外辐射进行交联。其他常规涂布方法包括例如溶液 浇注、喷墨印刷、气溶胶喷涂、浸涂和旋涂。优选的方法为真空沉积技术，其包括等离子聚 合、化学气相沉积法(CVD、MOCVD, PECVD)、真空升华、脉冲激光沉积(PLD)、脉冲激光蒸镀、 聚合物多层处理(PML)、液态多层处理(LML)和等离子体聚合物多层处理(PPML)。以上所 列出的用于沉积底层的方法可用于有机层。在一些实施例中，优选使用包含交联丙烯酸酯聚合物的介电层，该交联丙烯酸酯 聚合物的折射率大于1. 49，大于1. 55，或甚至大于1. 60。使用折射率大于1. 49的有机层可 提高滤光器的光学透射并且为具有一些构造的滤光器提供抗反射性质。对于所提供的光学 滤光器的某些实施例，以下更详细地讨论了高折射率聚合物的使用。优选的聚合物包括共 轭聚合物。可用于生产高折射率有机层的丙烯酸酯可包括硫代丙烯酸酯或丙烯酸苯酯。硫 代丙烯酸酯和丙烯酸苯酯单体可用于制备这样的可固化丙烯酸酯组合物，其折射率大于或 等于约1. 54，大于或等于约1. 56，大于或等于约1. 58或甚至大于或等于约1. 60。特别可用 的硫代丙烯酸酯是丙烯酸苯硫基乙酯。特别可用的丙烯酸苯酯是2-联苯丙烯酸酯。例如， 在美国专利No. 6，833，391 (Chisholm等人)中公开了折射率大于1. 49的可固化(甲基) 丙烯酸酯组合物。在其他实施例中，优选使用包含低折射率(即，低于约1. 47或甚至低于约1. 40) 的聚合物的介电层。这些材料的例子包括例如含有大量氟的聚合物，如美国专利申请 No. 2006/0148996 (Coggio等人)中所公开的那些。低折射率的透明聚合物的其他例子包括 有机硅聚合物。任何透明的低折射率材料均可用于制备所提供的滤光器的实施例。对于所 提供的光学滤光器的某些实施例，以下更详细地讨论了低折射率聚合物的使用。光学显示器滤光器可任选地包含设置在基材上的介电底层。包含交联丙烯酸酯聚 合物的底层是特别优选的。最优选地，可通过对辐射可交联的单体(例如，丙烯酸酯单体) 进行闪蒸和汽相沉积，随后进行原位交联(例如，使用电子束设备、紫外光源、放电设备或 其他适合的装置)来形成底层，如本领域技术人员所熟知的。如果需要，还可使用诸如辊涂 (例如，凹版辊涂)或喷涂(例如，静电喷涂)的常规涂布方法施加底层，然后使用例如紫外辐射进行交联。所需的底层化学组成和厚度将部分取决于载体的性质。例如，对于PET载 体来说，优选地由丙烯酸酯单体形成底层并且底层通常将具有从约几纳米至最多约10微 米(Pm)的厚度。可通过向基材或底层或耐磨层(硬质涂膜，或者如果存在的话)中加入增粘剂，来 进一步提高多层构造的导电层(包括成核层在内)对基材或底层或硬质涂膜的粘附力。增 粘层可以是例如单独的聚合物层或含有金属的层，例如金属、合金、氧化物、金属氧化物、金 属氮化物或金属氮氧化物的层，如在美国专利No. 3，601, 471 (Seddon)或3，682，528 (Apfel 等人)中公开的那些，并且可包含例如Cr、Ti、Ni、NiCr合金或ΙΤ0。增粘层的厚度可从几 纳米(如，Inm或2nm)至约lOnm，并且如果需要的话可更厚。可使用的层间增粘层还可充 当扩散阻挡层。具有扩散阻挡层性质的增粘层的例子包括TCO，例如ITO、铝、氧化铝、铜、氧 化铜、硅、氧化硅、钛、氧化钛、氮化钛、钨酸钛、钽、氧化钽、氮化钽、铬、氧化铬和氮化硅。合 适的增粘添加剂包括硫醇、含巯基的化合物、酸(例如羧酸或有机磷酸)、三唑、染料和润湿 剂。环氧丙烯酸酯(如CN120E50和CN120C60)、双巯基乙酸乙二醇酯和丙烯酸苯硫基乙酯 (PTEA)是特别优选的添加剂。添加剂优选地以足以获得所需的粘附力提高程度而又不造成 导电层过度氧化或其他降解的量存在。电晕处理或等离子体放电还可用于提高粘附力。优选地，通过对基材进行适当预处理来提高多层构造的光滑度、连续性和导电 性以及它对基材或底层的粘附力。优选的预处理方案涉及在存在反应性或非反应性气 氛(如，等离子体、辉光放电、电晕放电、介电阻挡放电或大气压放电)的情况下对载体 进行的放电预处理；化学预处理；火焰预处理；或成核层(如在美国专利No. 3，601，471 和 3，682，528 以及要求 U. S. S. N. 60/882, 389 (Stoss)的优先权的 PCT 专利申请 No. PCT/ US07/089, 095中描述的氧化物和合金)的施加。这些预处理有助于确保载体的表面将能接 受随后施加的金属层。对于某些实施例，等离子体预处理是特别优选的。在沉积每个导电 层之前，优选地在每个介电层上采用类似的预处理或成核层施加。可向所提供的光学显示器滤光器加入各种官能化的层或涂层以改变或改善它们 的物理或化学性质，特别是当施加到滤光器的表面或施加到基材的相对侧时。这些层或涂 层可包括例如用以使滤光器在生产过程中更易于操控的低摩擦涂层(参见例如美国专利 No. 6，744，227 (Bright等人))或滑动颗粒；当将薄膜与另一个薄膜或表面相邻放置时用 以增加滤光器的耐磨或扩散性质或防止出现光耦合(wet-out)或牛顿环的颗粒；当将光学 显示器滤光器施加到信息显示器的表面时用以防止炫光的抗反射层；光学偏振器、防静电 涂层；耐磨或硬涂层材料；防雾材料；磁性或磁光涂层或膜；粘合剂，如压敏粘合剂或热熔 粘合剂，特别是如果它们是光学透明的粘合剂时，如例如在美国专利No. 6, 887, 917 (Yang 等人)，美国专利公开No. 2006/0134362 (Lu等人)中公开的那些或可得自例如3M公 司(St. Paul, MN)、Loctite 公司(Rocky Hill, CT)或 Dymax 公司(Torrington, CT)的 其他粘合剂；用以促进与相邻层的粘附的底漆；当滤光器将以粘附卷状物的形式使用时 所使用的低粘附背胶材料；液晶面板；电致变色或电致发光板；感光乳剂；棱镜膜和全息 膜或图像。在例如下列专利中描述了其他官能化的层或涂层美国专利No. 6，352，761 ； 6，641，900 ；6，830，713 ；6，946，188 和 7，150，907 (均为 Hebrink 等人)；6，368，699 和 6，459，514(均为 Gilbert 等人)；6，737，154 (Jonza 等人)；6，783，349 (Neavin 等人)；和 6，808，658 (Stover)。官能化的层或涂层还可包括抗侵入或耐刺-撕的薄膜和涂层，例如在美国专利No. 7, 238, 401 (Dietz)中描述的官能化的层。其他官能化的层或涂层可包括减振 薄膜层(如在美国专利No. 6，132，882 (Landin等人)和美国专利No. 5，773，102 (Rehfeld) 中描述的那些)和用以提供保护或用以改变薄膜对液体(如水或有机溶剂)或对气体(如 氧气/水蒸汽或二氧化碳)的透过性质的阻挡层。另外，可加入本领域的技术人员已知的 自清洁层，例如碳氟化合物或含氟聚合物层。可将这些官能化组分掺入到光学显示器滤光 器的一个或多个最外层中，或者它们可作为单独的薄膜或涂层施加。
金属层表面和界面的适当化学处理可有助于提高耐腐蚀性。此类处理可与使用 类似或不同材料的增粘处理结合，并且可与等离子处理、扩散阻挡层和成核层结合。可将 一个或多个腐蚀抑制化合物包含在载体、聚合物层、粘合剂和/或耐磨涂层中。可通过将 金属表面或界面暴露于诸如以下的化合物来实现耐腐蚀性的改善硫醇、含巯基的化合物、 酸(如羧酸或有机磷酸)、三唑、染料、润湿剂、如PTEA的有机硫化物、或二硫化物、双巯基 乙酸乙二醇酯、苯并三唑或它的一种衍生物(如在美国专利No. 6，376，065 (Korba等人)、 7，148，360 (Flynn等人)所描述)、2_巯基苯并噁唑、1-苯基-IH-四唑_5_硫醇和如在美 国专利No. 4，873，139 (Kinosky)和6，357，880 (Epstein等人)中描述的双巯基乙酸乙二醇对于一些应用，可能期望改变光学显示器滤光器的外观或性能，例如通过将染 色薄膜层层合到滤光器、将着色涂层施加到滤光器的表面或将染料或颜料加入到一种 或多种用于制造滤光器的材料中来进行改变。染料或颜料可在电磁光谱的一个或多个 选定区域吸收，这些区域包括红外、紫外或可见光谱的一些部分。染料或颜料可用于 补充薄膜的性质，特别是在薄膜透射一些波长而反射其他波长的情况下。在美国专利 No. 6，811，867 (McGurran等人)中描述了可应用在本发明的薄膜或预层合物中的特别可用 的着色层。该层可层合、挤出涂布或共挤出在薄膜上作为表层。颜料的装填量可在约0.01 重量％至约1.0重量％之间变动以根据需要改变可见光透射。也可期望加入UV吸收覆盖 层，以保护薄膜的任何在暴露于紫外辐射时可能不稳定的内层。还可用例如油墨或其他印 刷标记来处理光学显示器滤光器，所述印刷标记例如那些用于显示产品标识、介绍性信息、 广告、警告、装饰或其他信息的印刷标记。可使用各种技术在滤光器上进行印刷，例如网版 印刷、喷墨印刷、热转移印花、凸版印刷、橡皮版印刷、柔性版印刷、点刻印刷、激光印刷等 等，并且可使用各种类型的油墨，其包括单组份和双组份油墨、氧化干燥和紫外干燥油墨、 溶解的油墨、分散的油墨和100%固体油墨系统。所提供的光学滤光器可具有能允许它们同时反射或透射电磁光谱的不同部分的 性能特性。它们可被设计为透射至少80%、至少85%、至少90%或甚至至少92%的波长在 450nm至650nm之间的平均光化辐射。另外，它们还可被设计为反射少于10 %、少于8 %、少 于5%或少于3%的波长在450nm至650nm之间的光化辐射。同样另外，滤光器可被设计为 阻挡到达或来自显示器装置的有害电磁干扰(EMI)发射的通过。滤光器可提供至少10dB、 至少15dB、至少20dB、至少25dB、至少30dB、至少35dB、至少40dB或甚至至少45dB的射频 波和微波的EMI屏蔽。这些范围是本领域的技术人员所熟知的并且通常是可调控的。滤光 器还可通过反射超过95 %、超过97 %、超过98 %或超过99 %的800nm至2500nm之间的平 均近红外辐射来阻挡红外辐射。还特别期望具有低可见光反射率的光学显示器滤光器以改善显示性能。概念性地，可通过将抗反射(AR)涂层添加到上述多层构造的外层以降低可见光反射率。抗反射涂 层的最简单形式为单层，其中对AR层的折射率和光学厚度加以选择，以使得例如金属层的 光学导纳与入射(相邻)介质的光学导纳相匹配。对于所提供的光学显示器滤光器，可通 过任选的底层和/或表涂层(多组件薄膜的最后的介电层和/或额外层)来提供AR功能。 光学滤光器还可被设计为在EM光谱的射频和微波区域提供电磁干扰(EMI)屏蔽。一般来 讲，导电薄膜可用于提供EMI屏蔽。电场的屏蔽效能(SE)与薄膜薄层电阻相关，并且在远 场中可使用良导体近似进行估计SE(dB) = 201og(l+Z。/2Rs)式中Ζ。和Rs分别为自由空间的阻抗(377Ω)和薄膜薄层电阻。在许多显示器应 用中，EMI屏蔽的位置处于高频的近场中。在该类情况下，所达到的SE大于根据上述公式 计算的远场值。因此，使用SE的远场值始终是保守近似。可使用上述设计指导方针来设计 具有EMI屏蔽的低反射光学滤光器。然而，诸如EMI屏蔽、透射和反射的所有性质均是动 态相关的。设计更高的EMI屏蔽性能需要滤光器具有一定的电导率，该电导率与导电层的 总数和厚度有关。同时，例如金属的导电材料很可能会具有高光学损失。因此，通过增加 层的数目和/或厚度来提高导电性可导致较低的透射。低反射率的设计必须考虑构造的所 有的层，而不是只考虑底层和顶层“AR涂层”，并且必须考虑所有其他要求，如宽视角性能的 设计。满足诸如EMI屏蔽、在一定视角内的高透射和低反射之类的所有属性的设计的困难 是显著的。此外，由于所实现的材料性质非常依赖于方法，因此这些结果高度依赖于沉积方 法。例如，取决于方法条件，诸如Ag或ITO之类的导电层的电学和光学性质可能是显著不 同的。控制这些性质对于本文所提供的干涉型光学滤光器的构造是至关重要的。良好的设计需要对电磁波传播的特性的理论处理，这是复杂的并且一般需要计算 方法，这些计算方法通常涉及用适当的边界条件对薄膜组件求解麦克斯韦方程。所提供的 光学显示器滤光器可用于改变从电子显示器装置发射的或入射到电子显示器装置上的辐 射，所述电子显示器装置例如等离子体显示器面板、液晶显示器面板(LDC)、有机发光二极 管(OLED)或诸如移动手持电话上的显示器之类的其他装置。当在这些装置的外表面上使 用时，光学显示器滤光器可阻挡从装置发射的有害辐射并且可改善可视特性，包括提高可 视显示器的对比度。或者，所提供的光学显示器滤光器可保护一些灵敏电子装置不受来自 该装置外部的辐射的影响。例如，触摸屏装置可因暴露于该装置外部的杂散电磁辐射(杂 波)而暂时出现“灵敏度降低”。电容式触摸传感器是特别灵敏的装置。可将光学显示器滤 光器置于触摸屏面板和电子装置之间以抵消这个灵敏度降低。所提供的光学显示器滤光器可用于改变从电子显示器装置发射的辐射，所述电子 显示器装置例如等离子体显示器面板、液晶显示器面板(LCD)或诸如移动手持电话上的显 示器之类的其他装置。当在这些装置的外部使用时，光学显示器滤光器可阻挡从该装置发 射的有害辐射并且可改善所需可见光辐射的可视特性，包括提高可视显示器的对比度。或 者，所提供的光学显示器滤光器可保护一些电子装置不受来自该装置外部的辐射的影响。 例如，触摸屏装置可因暴露于该装置外部的杂散电磁辐射(杂波)而暂时出现“灵敏度降 低”。可将光学显示器滤光器置于触摸屏面板和电子装置之间以抵消这个灵敏度降低。设想到，EMI屏蔽可对符合政府机构的比吸收率(SAR)要求的电子显示器装置的 用户提供保护。例如，对于移动电话，当前美国联邦通讯委员对Ig组织而言设定的SAR水平为IOOkHz至IOGHz之间的辐射低于1. 6瓦特/kg(W/kg)。欧盟设定了对IOg人体组织而 言2W/kg的限度。设想到，可将导电层加入到所提供的滤光器中以达到这些或将来的限度。图1是所提供的光学滤光器的一个实施例的图示。光学滤光器100具有基材102， 该基材是折射率为1. 65的聚对苯二甲酸酯(PET)薄膜。成核层103已被沉积在该基材上， 随后沉积导电层104。阻挡层105可比该成核层更厚并且是连续的，已被沉积到该导电层 104上。该成核层可以是不连续的并且可将其看作供随后沉积该导电层的种子层。如以上 所提到的，在PCT Appl. No. PCT/US07/089, 095 (Stoss等人)中公开了有关该成核层的细 节。该阻挡层可以是不连续的并且厚度可与该成核层类似，或者可更厚并且是连续的。以 上已讨论了该阻挡层的细节。图1包括位于阻挡层105上的聚合物层106。在图1所图示 的实施例中，如果将滤光器各层的折射率和厚度选择成在光学上与该导电层104匹配，则 各层之间的反射率降低。在这个实施例中，阻挡层105与导电层相比非常薄。图2是所提供的光学滤光器的另一个实施例，其中光学滤光器200包括夹在基材 202和多层构造之间的额外聚合物层208，该多层构造包括成核层203、导电层204和阻挡 层205。在图2所示的实施例中加入了聚合物层208以如图1那样在光学上与导电层光学 匹配。如果导电层204为诸如银、金或铜的具有低(< 1)折射率实部的金属，那么聚合物 208应具有高折射率以在光学上与导电层204匹配(忽略了非常薄的阻挡层205的光学贡 献)并且将层204的有效折射率提高至与基材202更紧密匹配。理想的聚合物层208的折 射率与也存在于本实施例中的聚合物层206—样或更高。在同样由图2所图示的另一个实 施例中，可制备更厚的种子层203从而与聚合物208形成匹配的光学对。在本实施例中，该 匹配对203/208优选地具有比基材202更大的有效折射率。图3是所提供的光学滤光器的另一个实施例300的图示，它与图2中所图示的实 施例的不同之处在于，在基材302和聚合物层308之间具有额外的成核阻挡层309。在一 个这样的实施例中，基材302具有层309、308和303，它们充当布置在该基材上的对称三层 等效折射率光学层。在一个示例性实施例中，层303和309为连续的ZnO层，而层308是高 折射率的丙烯酸类聚合物。对于低折射率金属导电层304来说，该对称三层等效折射率光 学层优选地具有大于PET的等效折射率。导电层304和阻挡层305布置在该对称三层等效 折射率光学层的上方，而聚合物306位于该阻挡层的上方以提供额外的光学作用和环境保 护。图4说明了所提供的光学滤光器的实施例400，其中聚合物410、金属氧化物层 409、聚合物408和种子层403这四个层在基材402和导电层404之间进行光学匹配。如在 大多数其他实施例中一样，通过阻挡层405和聚合物406保护导电层404。在同样可由图4 图示的所提供的光学滤光器的另一个实施例中，可将与基材402接触的聚合物410以半波 光学厚度沉积，并且元件409、408和403可形成三层光学层，其具有优选地高于基材402的 等效折射率。图5图示了实施例500，其中在基材502上布置了两种聚合物一具有高折射率的 508和具有低折射率的510。在本实施例中，种子层503便于导电层504的沉积，该导电层 504如之前实施例中一样通过阻挡层505接着是聚合物层506来保护。低折射率聚合物510 的厚度为约四分之一波光学厚度，而高折射率聚合物508和种子层503充当两层等效光学 匹配层。
图6图示了实施例600，除导电层604具有高折射率外，它与图5的实施例非常相 似。与基材602相邻并接触的聚合物608的折射率不同于聚合物610的折射率。这两个聚 合物层的组合充当两层等效光学匹配层。将种子层603、导电层604布置在聚合物610上 方，随后是阻挡层605和聚合物层606从而完成了该滤光器构造。图7A图示了包括所提供的光学滤光器的触敏电子装置的实施例700A。该装置包 括IXD显示器710A。使用橡胶垫712A将多层叠堆(multi-layer stack)布置在该IXD显 示器表面上，该橡胶垫在该IXD显示器表面的大部分上方提供了空隙722A。该滤光器包括 基材706A，在该基材上布置了多层构造，其包括种子(成核)层705A、导电层704A、阻挡层 703A和聚合物层708A。在该多层构造的上方为触敏玻璃716，其通过光学透明的粘合剂 714A粘合到该多层构造的顶部聚合物层708A。最后，通过另外的光学透明的粘合剂层714A 将玻璃720A粘合到触敏玻璃716A。图7B图示了包括所提供的光学滤光器的触敏电子装置的另一个实施例700B。该 装置包括IXD显示器710B。使用光学透明的粘合剂71 将多层滤光器直接布置到该IXD 显示器表面上。该滤光器包含多层构造，其包括聚合物层708B、阻挡层7(Χ3Β、导电层704Β 和种子(成核)层705Β。实施例700Β中的多层构造的布置与实施例700Α中的相反。700Β 中所图示的实施例允许电容式触摸屏显示器的电容性耦合。应当理解可在实施例700Α或 700Β中使用该多层构造的任一种布置。在该多层构造的上方为触敏玻璃716Β，其通过光学 透明的粘合剂714Β粘合到该多层构造的顶部聚合物层708Β。最后，通过另外的光学透明的 粘合剂层718Β将玻璃720Β粘合到触敏玻璃716Β。图8中的示意图示出了可便利地用于制造本发明的薄膜的设备800。动力驱动的 卷轴801和801a将载体卷材802往复移动通过设备800。温度受控的转鼓803以及惰轮 804a和804b将卷材802传送通过金属/金属氧化物溅射施加器805、等离子体处理器806、 单体蒸发器807和UV光站(固化站)808。从贮存器810将液态单体809提供给蒸发其 807。采用多次通过设备800可将相续的层施加到卷材802。可将设备800封闭在适合的室 中(图8中未示出)并保持真空下或提供适合的惰性气氛以阻止氧气、水蒸汽、灰尘和其他 大气污染物对各个等离子体、单体涂布、固化和溅射步骤的干扰。溅射步骤要求真空一其 他过程可优选地在真空下运行，但是可在其他压力下运行。所提供的光学显示器滤光器可与电子显示器结合使用，电子显示器例如液晶显示 器、OLED显示器或可在诸如手持移动电话之类的电子装置上使用的等离子体显示器。所述 滤光器可修正从这些装置发射的辐射从而阻挡不想要的或有害的波长的透射并且修正允 许透射的波长的选择。例如，在一些实施例中，所述滤光器可阻挡EMI辐射的透射，并且可 被设计为允许可见光辐射透射而不允许红外光透射。在一些实施例中，可将所提供的显示器滤光器集成到触敏装置中，如(例如)图7A 和7B中所示。触敏装置可以是电阻式或电容式的。当使用电容式触敏基材来提供触敏时， 所提供的显示器滤光器是特别有用的，因为所述滤光器能保护玻璃不受由该装置所产生的 也可错误地与触敏层相互作用的不想要的辐射的影响。下面的实例进一步说明了本发明的目的和优点，但这些实例中列举的具体材料及 其量以及其他条件和细节均不应被理解为对本发明的不当限制。实例
^ 1各实例的材料
权利要求
1.一种光学显示器滤光器，其包含 透明聚合物基材；与所述基材相邻的多层构造，所述构造基本上由如下层组成 具有第一表面和第二表面的导电层； 与所述第一表面接触的成核层；和 与所述第二表面接触的阻挡层，和 与所述构造相邻的透明介电层。
2.根据权利要求1所述的滤光器，其中所述成核层包含氧化锌或氧化铋。
3.根据权利要求1所述的滤光器，其中所述导电层包含银、铜、铑、钌、铬、铝、金、钯、 钼、镍或锌。
4.根据权利要求1所述的滤光器，其中所述阻挡层包含&ι0、ZnSnO3>Zn2SnO4, Ιη203> SnO2或铟锡氧化物。
5.根据权利要求1所述的滤光器，其中所述介电层包含丙烯酸酯。
6.根据权利要求1所述的滤光器，其中所述介电层具有低于1.47的折射率。
7.根据权利要求1所述的滤光器，其中所述介电层具有大于1.49的折射率。
8.根据权利要求1所述的滤光器，其中所述介电层选自至少一种聚合物、有机金属材 料和有机-无机杂化材料。
9.根据权利要求1所述的滤光器，其还包含抗反射层、低摩擦涂层、偏振器、防静电层、 耐磨层、防雾材料层、磁性或磁光层、增粘剂、抗侵入层、减振层、自清洁层、颜色补偿层和抗 腐蚀层中的至少一者。
10.根据权利要求1所述的滤光器，其还包含光学透明的粘合剂。
11.根据权利要求1所述的滤光器，其中所述滤光器在450nm至650nm的波长之间具有 大于85%的平均光学透射率。
12.根据权利要求1所述的滤光器，其中所述滤光器具有小于300欧姆/平方的薄层电阻。
13.根据权利要求1所述的滤光器，其中当频率在IGHz至18GHz的范围内时，所述滤光 器提供小于30dB的EMI屏蔽。
14.根据权利要求1所述的滤光器，其还包含布置在所述基材和所述成核层之间的底层。
15.根据权利要求1所述的滤光器，其还包含可在电磁光谱的一个或多个区域吸收的 染料或颜料。
16.包含至少一个根据权利要求1所述的光学滤光器的显示器面板。
17.根据权利要求16所述的显示器面板，其中所述面板对触摸产生电子响应。
18.根据权利要求17所述的显示器面板，其包含电容式触敏基材。
19.包含根据权利要求16所述的显示器面板的装置。
20.包含根据权利要求17所述的显示器面板的装置。
全文摘要
本发明提供可用作光学显示器滤光器的多组件薄膜。所述薄膜包含透明基材、成核层、导电层、阻挡层和介电层。所述薄膜可提供高可见光透射、耐腐蚀并且可屏蔽电磁干扰(EMI屏蔽)。所述光学显示器滤光器可用作诸如显示器面板之类的有源光学装置的组件，所述显示器面板包括液晶显示器面板，如移动手持电话上所用的那些液晶显示器面板。
文档编号G02B1/11GK102105820SQ200980129495
公开日2011年6月22日 申请日期2009年6月2日 优先权日2008年6月5日
发明者克拉克·I·布莱特, 斯蒂芬·P·迈基, 约翰·D·黎, 罗伯特·C·菲策尔 申请人:3M创新有限公司