Патент на изобретение №2195040
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧЕРНОЙ МАТРИЦЫ
(57) Реферат: Изобретение относится к системам отображения на экранах цветных электронно-лучевых трубок, а также цветных дисплеев различных типов. Техническим результатом является повышение контрастности изображения на экранах дисплеев. Изобретение касается изготовления черной матрицы на основе металлодиэлектрического покрытия, которое получается термическим напылением в вакууме смеси, содержащей SiO и по крайней мере один из металлов ряда: Fe, Ni, Co, V, W, Ti, Mo, Ta или смесь нескольких из них. Металлодиэлектрические черные покрытия характеризуются хорошими механическими свойствами, а их поверхностное сопротивление можно изменять количественным соотношением между компонентами исходной смеси. Напыление металлодиэлектрического черного покрытия может осуществляться на стандартном вакуумном оборудовании, а отверстия для люминофорных элементов (пикселей) формируются фотолитографическими методами с использованием стандартных органических фоторезистов. 1 табл. Изобретение относится к системам отображения на экранах цветных электроннолучевых трубок (ЦЭЛТ), а также на флюоресцентных, плазменных, жидкокристаллических панелях дисплеев. На матричных экранах ЦЭЛТ и иных типов дисплеев промежутки между отдельными люминофорными элементами заполнены светопоглощающим черным покрытием в виде черной матрицы (ЧМ), поглощающей внешний свет и рассеянное излучение от соседних элементов. (Менее употребительный термин – светопоглощающая матрица). Устранение этого светового фона делает цветное изображение более четким и контрастным. В жидкокристаллических дисплеях ЧМ представляет собой полосчатую структуру, черные линии которой обрамляют пиксели и увеличивают их цветной тон. В результате этого ЧМ обеспечивает четкие тона цветного изображения в целом. Черная матрица используется также в дисплеях портативных компьютеров – ноутбуков. Она имеет низкое отражение, что значительно уменьшает блики от внешнего освещения на экране и повышает контрастность изображения. В серийном производстве матричных ЦЭЛТ для получения черной матрицы используют, главным образом, графитовые покрытия, которые наносят на центрифуге из раствора коллоидно-графитового препарата и структурируют методом взрывной (обратной) фотолитографии. Также известны тонкопленочные структуры на основе черных покрытий (ЧП), которые наносятся методами вакуумного напыления. Например, известен способ изготовления ЧМ (заявка 3539572 А1 ФРГ, МПК4 Н 01 J 9/20, 29/30, публ. 1987 г.), согласно которому на поверхность экрана в вакууме наносят светопоглощающее покрытие в виде двух слоев: оксида металла (МеО) и слоя металла (Me), где Me – это Cr, Ni, и дальше структурируют его методом прямой фотолитографии. Известен способ изготовления ЧМ (Пат. 5976639, США, класс: 428/1,1; 428/209; 428/212; публ. 1999 г.), согласно которому на внутреннюю поверхность панели жидко-кристаллического дисплея методом реактивного напыления наносят ЧП в виде двух слоев, каждый из которых включает по крайней мере два составляющих элемента. Один из слоев является переходным, в котором содержание одного из составных элементов увеличивается вдоль направления падающего света. Первый элемент выбирается из ряда металлов: Cr, W, Та, Ti, Ni, Fe, а второй элемент переходного слоя из ряда: О, N, С. В качестве прототипа выбран способ изготовления ЧМ на экране ЦЭЛТ (Пат. Рос. Федерации 2052864, МПК5 Н 01 J 9/227, публ. 1996 г.), согласно которому на внутреннюю поверхность экрана черное покрытие наносят в виде пространственно-неоднородного слоя SiO В испаритель засыпается смесь порошков SiO и Fe с массовым соотношением компонентов 40 и 60 мас.% соответственно. Для расстояния между экраном и испарителем h=17 см величина навески смеси составляет 150 мг, что обеспечивает толщину ЧП около 400 нм. Заготовка экрана устанавливается на вакуумный пост и откачивается до давления 210-3 Па. Дальше производится нагрев испарителя до температуры, при которой начинают испаряться обе компоненты. После испарения всей навески на поверхности экрана получается черное ненапряженное покрытие. Данные по тестированию полученного ЧП приведены в таблице. После напыления ЧП на него с помощью центрифуги наносят слой позитивного органического фоторезиста, который экспонируют через теневую маску излучением УФ диапазона, проявляют и задубливают его неэкспонированные участки. После этого проводят селективное травление покрытия SiO Формирование ЧМ на экране ЦЭЛТ согласно заявленному способу проводят так, как описано в примере 1. Отличие состоит в том, что для получения ЧМ берется смесь порошков SiO и Fe при массовом соотношении исходных компонентов 5 и 95 мас.% соответственно. После испарения всей навески на экране получается черное покрытие с большим значением коэффициента отражения света со стороны подложки (Rm>30%), которое превышает значения этого коэффициента для графитового ЧП (см. таблицу). Поэтому создание ЧМ на основе такого покрытия не имеет смысла. Пример 3 Формирование ЧМ на экране ЦЭЛТ согласно заявленному способу проводят так, как описано в примере 1. Отличие состоит в том, что для получения ЧМ берется смесь порошков SiO и Fe при массовом соотношении компонентов 70 и 30 мас. % соответственно. Напыленное покрытие имеет хорошие механические свойства, однако его поверхностное сопротивление слишком высоко (r>1МОм/), что не соответствует техническим требованиям для материала ЧП. Кроме того, напыленное покрытие из-за малого содержания металлического компонента (Fe) является довольно прозрачным, оптическая плотность которого не превышает 2 (см. таблицу), что также не отвечает техническим требованиям для материала ЧП. Пример 4 Формирование ЧМ на экране ЦЭЛТ проводят так, как описано в примере 1. Отличие состоит в том, что вместо Fe в исходную смесь вводят V. Значение х остается таким, как и в примере 1. После испарения всей навески на экране получается однородное черное ненапряженное покрытие, поверхностное сопротивление которого составляет 7540 Ом/, а коэффициенты зеркального отражения света с лицевой стороны экрана Rm и диффузного отражения Rd составляют 1,2 и 0,09% соответственно (см. таблицу). В этом покрытии формируют отверстия для люминофоров, как описано в примере 1. Пример 5 Формирование ЧМ на экране ЦЭЛТ проводят так, как описано в примере 1. Отличие состоит в том, что вместо Fe в исходную смесь вводят Ti. Значение х остается таким же, как и в примере 1. После напыления получается очень прочное черное покрытие с поверхностным сопротивлением 6200 Ом/, коэффициенты Rm и Rd которого составляют 1,15 и 0,096% соответственно (см. таблицу). В этом покрытии формируют отверстия для люминофоров, как описано в примере 1. Пример 6 Формирование ЧМ на экране ЦЭЛТ проводят так, как описано в примере 1. Отличие состоит в том, что в испаритель засыпается смесь порошков SiO, Fe, Ti с массовым соотношением компонентов 40; 30; 30 мас.% соответственно. Электрические и оптические свойства полученного ЧП приведены в таблице. Дальше, как в примере 1. Пример 7 Формирование ЧМ на экране ЦЭЛТ проводят так, как описано в примере 1. Отличие состоит в том, что в испаритель засыпается смесь порошков SiO и ковара (сплав Fe-Ni-Со) с массовым соотношением компонентов 40 и 60 мас.% соответственно. Электрические и оптические свойства полученного ЧП приведены в таблице. Дальше, как в примере 1. Из данных по тестированию черных покрытий, приведенных в таблице, видно, что согласно заявленному способу методом термического испарения в вакууме получаются черные покрытия с коэффициентами зеркального отражения света с лицевой стороны экрана меньше 1% и диффузного отражения света около меньше 0,1%. Черные покрытия имеют хорошую адгезию с подложкой экрана, их поверхностное сопротивление находится в пределах 1-10 КОм/, что соответствует техническим требованиям. Для получения ЧМ на основе таких покрытий необходимо использовать при напылении смесь (SiO)xMe100-x, где в качестве Me выбирается по крайней мере один из металлов ряда: Fe, Ni, Co, V, W, Ti, Mo, Та или их смесь, а значение х, которое показывает массовое соотношение между компонентами смеси, изменяется в интервале 20х50 (мас.%). Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 02.12.2003
Извещение опубликовано: 20.02.2006 БИ: 05/2006
|
||||||||||||||||||||||||||