專利名稱：低反射率反差增強(qiáng)濾波器的制作方法
背景技術(shù)：
已知在整個可見光譜具有中性密度的反差增強(qiáng)濾波器可作為加強(qiáng)自發(fā)光電子顯示器(例如，陰極射線管或CRT)的反差。在周圍明亮的光觀看時這種電子顯示器時，往往受到反差減小的損害。在觀察者和顯示器之間，放置反差增強(qiáng)器，反射也CRT面上光線兩次通過該反差增強(qiáng)器，而由CRT發(fā)出的光線只有一次通過這光濾波器。結(jié)果是，該反差增強(qiáng)器相對于由CRT發(fā)出的光強(qiáng)度來說降低了反射光的強(qiáng)度，因此，增強(qiáng)了顯示器的反差。
當(dāng)在周圍光線變化的條件下觀看顯示器，可變密度的反差增加濾波器是有用的，因為濾波器改變密度的能力，可讓使用者根據(jù)克服光的環(huán)境和個人的感覺來控制由濾波器提供的反差增強(qiáng)或眩光的減少。在低的眩光環(huán)境下(例如，低準(zhǔn)級的周圍光線)，為了要提供較真實的顯示顏色，顯示器的較長壽命和增加亮度，可能希望要有低吸收，高透射的反差增強(qiáng)濾波器。在高的眩光環(huán)境下，可能希望要有高吸收，低透射的反差增強(qiáng)濾波器以提供增強(qiáng)的反差和降低的眩光。
可用作可變發(fā)射濾波器或衰減器的器件在本領(lǐng)域中的是熟知的。雖然預(yù)期到根據(jù)周圍光環(huán)境的改變來改變器件的光密度能產(chǎn)生顯示器清晰度的改善超過由固定密度濾波器產(chǎn)生的，但是這種可變密度器件有一些缺點能導(dǎo)致會人失望的性能。一個顯示器和顯示濾波器的特別關(guān)鍵的性質(zhì)是全反射。雖然反差可用多種類型的衰減器容易地被加強(qiáng)，但是為了要避免由反射器和其它反射物引起的眼睛緊張和分心就需要極其低的反射。由于許多的材料，薄層，和交界面的存在，所以在本技術(shù)領(lǐng)域熟知的使用可控可變的透射器導(dǎo)致了不希望有的高準(zhǔn)級全反射。
例如，可變密度的反射增強(qiáng)濾波器可能由電致變色的器件提供，這種器件可在施加了電流或電勢后改變它的光學(xué)性質(zhì)。美國專利4,338,000號(Kamimori等人)報告了一種可變密度電致變色反差增強(qiáng)濾波器，它可作為電視機(jī)的覆蓋玻璃面板之用。PCT公開的申請WO/96/034088號報告了一種用于陰極射線管的電致變色(electrochromic)器件，它使用了一個周圍光的傳感器來控制器件的衰減以提供反差的不變的準(zhǔn)級。該電致變色器一般具有一多層結(jié)構(gòu)，它包括一層電導(dǎo)材料，一個由電致變色薄層材料做成的電極，一離子傳導(dǎo)層，一個對電極，和另一電導(dǎo)層。在具有不同折射率的諸層間的許多交界面可能導(dǎo)致反射的高積累準(zhǔn)級，因此，減少器件能透射和產(chǎn)生的光的數(shù)量到小于所期望的眩光的減少。
在本技術(shù)領(lǐng)域中眾知的另一些可變透射器件的例子，在美國專利5,801,873號(Byker)和5,808,778號(Bauer等人)中報告了由電激勵的生色團(tuán)和電解溶液構(gòu)成的一些器件。在美國專利1,955,923號(Land)和5,130,057號(Saxe)中報告了由懸浮粒子技術(shù)構(gòu)成的一些器件。聚碘化物粒子被電場排成一行，為了增加光的透射，并在沒有場的情況下，能使其減弱以提供減少的透射。在美國專利5,404,244號(VanDine等人)中揭示了由順序地沉積氧化物涂層的薄層構(gòu)成的單塊式電致變色器件。所有這些器件從它們的各種部件，多重交界面，和前、后面的表面產(chǎn)生反射光。
此外，在使用可變密度濾波器時，對于濾波器的可變密度部分不希望它去干擾一由濾波器完成的其它功能，諸如電磁場屏蔽，靜電電荷耗損，和前表面的抗反射，因此，這些高度有用的多功能濾波器能保留。
有鑒于前面所述的，希望要有一種具有減少反射的可變透射的反差增強(qiáng)濾波器。
發(fā)明概述本發(fā)明提供的是可變衰減(即可變透射)反差增強(qiáng)濾波器，它具有小于約20％的全部可見光反射。全部可見部反射小于約1.5％為較佳，而小于約1.0％時為最佳。
本發(fā)明的反差增強(qiáng)濾波器一般是被放在觀察者和顯示器(例如，CRT顯示)之間以便在各種彩光的環(huán)境下提供顯示器的反差增強(qiáng)。本發(fā)明的反差增強(qiáng)濾波器可以任選地直接固定到顯示器。
在第一個方面，反差增強(qiáng)濾波器包括(i)用于提供抗反射的第一裝置，該第一裝置確定濾波器的第一外主表面，(ii)插裝在第一裝置和第二外主表面之間用于提供抗反射的可變衰減元件，
(iii)插裝在可變衰減元件和第一外主表面之間用于提供固定衰減的裝置，和(iv)至少有一個襯底。
在第二個方面，反差增強(qiáng)濾波器包括(i)用于提供反射的第一裝置，該第一裝置確定濾波器的第一外主表面，(ii)插裝在第一裝置和濾波器的第二外主表面之間用于提供抗反射的可變衰減元件，該可變衰減元件具有折射率匹配的薄層；和(iii)至少有一個襯底。
在一較佳的實施例中，提供了用于提供抗反射的第二裝置，它限定了本發(fā)明的反差增強(qiáng)濾波器的第二外主表面。用于提供抗反射的裝置較佳的是抗反射鍍層，更佳的是多層的抗反射鍍層。在一更佳的實施例中，用于提供抗反射的裝置是一多層的衰減抗反射鍍層。
在另一較佳實施例中，該可變衰減元件是一個包括好幾層薄層的電致變色器件，這些薄層包括一電極，一個對電極，一離子傳導(dǎo)層和兩層電導(dǎo)層。該電致變色器件最好是折射率匹配的。也就是說，組成該電致變色器件的這些薄層具有的折射率是彼此接近于相等的。
附圖簡要說明

圖1是本發(fā)明的反射增強(qiáng)濾波器的實施例1的橫截面示意圖。
圖1a是本發(fā)明的反射增強(qiáng)濾波器的實施例2的橫截面示意圖。
圖1b是本發(fā)明的反射增強(qiáng)濾波器的實施例3的橫截面示意圖。
圖2是本發(fā)明的反射增強(qiáng)濾波器的實施例4的橫截面示意圖。
圖3是可變衰減元件的橫截面示意圖。
圖3a是可變衰減元件的橫截面示意圖。
圖4是本發(fā)明的反差增強(qiáng)濾波器的實施例5的橫截面示意圖。
實施發(fā)明的最佳形態(tài)本發(fā)明提供的是具有小于約2.0％的全部可見光反射率的低反射反射增強(qiáng)濾波器，小于約1.5％為較佳。而具有小于約1.0％的全部可見光反射率的濾波器為最佳。在這里所用的術(shù)語“全部可見光反射”指的是從一器件上反射出來的可見光的教量表示為入射到該器件上的光的百分?jǐn)?shù)。在這個整個申請中所用的“可見光”指的是具有波長分布400nm到700nm范圍內(nèi)的電磁輻射。
實施例1現(xiàn)在參考圖1，它示出了本發(fā)明的反差增強(qiáng)濾波器的實施例1的橫截面示意圖。反差增強(qiáng)濾波器10具有第一外主表面12和第二外主表面14。一第一抗反射裝置用抗反射層16的形式所提供，它限定了第一外主表面12的界限。插裝在第一外主表面12和第二外主表面14之間的可變衰減元件22。反差增強(qiáng)濾波器10還包括固定衰減裝置24。固定衰減裝置是用薄層形式來示出的，它被插裝在可變衰減元件22和第一外主表面12之間。雖然該元件和薄層是用單一的薄層示出，但是要知道，每個元件或薄層可能是多層薄層，鍍層，襯底等等制成的。
反差增強(qiáng)濾波器至少還包括一個透明的襯底26。在圖1中，透明的襯底26位于固定衰減裝置24和可變衰減元件22之間。本發(fā)明的反差增強(qiáng)濾波器可以任選地包括多于一個的襯底。合適的襯底包括，例如，濾波或聚合物薄膜。一般來說，襯底是用作為起始材料(即載體薄層)，在它的上面涂敷上組成本發(fā)明的反差增強(qiáng)濾波器的各種薄層(幾層薄層)或鍍層(幾層鍍層)。要知道，本發(fā)明的反差增強(qiáng)濾波器的各個實施例，僅僅是靠把襯底(幾個襯底)放在反差增強(qiáng)濾波器中的不同位置而制成的。任選地，襯底可以是在濾波器中其中一個元件的一部分。例如，一染色的聚合物薄膜可以用作襯底也用作固定衰減元件。
在使用時，反差增強(qiáng)濾波器10被放置在觀察者28和顯示器30之間。第一外主表面12是這樣放置的，使得它面向觀察者28。第二外主表面14是這樣放置的，使得它面向顯示器?？扇芜x地把第二外主表面直接或?qū)訅旱斤@示器30，固定衰減裝置24被放置在觀察者28和可變衰減元件22之間。顯示器30可以是任意型式的顯示器，例如，自發(fā)光的顯示器。從顯示器30發(fā)生的光通過濾波器10，并照射到觀察者28。
實施例2現(xiàn)在參考圖1a，它示出本發(fā)明的反差增強(qiáng)濾波器的于個較佳實施例的橫截面示意圖。反差增強(qiáng)濾波器40包括一第二抗反射裝置，它是由抗反射鍍層42的形式提供的?？狗瓷溴儗?2限定了反差增強(qiáng)濾波器40的第二外主表面的界限。
實施例3現(xiàn)在參考圖1b，它示出本發(fā)明的反差增強(qiáng)濾波器的一個較佳實施例的橫截面示意圖。在這個實施例中，固定衰減裝置和抗反射裝置是由一固定衰減抗反射鍍層44的提供。
實施例4現(xiàn)在參考圖2，它示出了本發(fā)明的反差增強(qiáng)濾波器的橫截面示意圖。反差增強(qiáng)濾波器50具有第一外主表面52和第二外主表面54。—第—抗反射裝置以抗反射鍍層56的形式所提供，它限定了第一外主表面52的界限，插裝于第一以射鍍層56和第二外主表面54之間的是可變衰減元件58?？勺兯p元件58包括多層折射率匹配的薄層。
在使用時，反差增強(qiáng)濾波器50被放置在觀察者28和顯示器30之間。第一外主表面52是這樣放置的，使得它面向觀察者28。第二外主表面54是這樣放置的，使得它面向顯示器?？扇芜x地把第二外主表面直接固定或?qū)訅旱斤@示器30。從顯示器30發(fā)出的光通過濾波器50，并照射到觀察者28。
固定衰減器本發(fā)明的反差增強(qiáng)濾波器的各個實施例，包括用于固定衰減的裝置，這樣的固定衰減起到衰減(即，減小)發(fā)自顯示器的光，從顯示器反射的光和/或從反差增強(qiáng)濾波器自己的表面或交界面反射的光的作用。例如，該固定衰減裝置可衰減從可變衰減元件中的交界面來的反射。把固定衰減器安放在對第一外主表面行得通的還是較佳的選擇。然而，用于提供有用的固定衰減(即，它從可變透射元件和其它界面上減小反射)的裝置可以結(jié)合在抗反射裝置內(nèi)，一個襯底內(nèi)，可以結(jié)合在放置于元件的體內(nèi)和第一外主表面之間的可變衰減元件的一薄層內(nèi)，或可以結(jié)合在同等地安放著的一獨立元件之內(nèi)。例如，可以改進(jìn)一電致變色器件的透明導(dǎo)體來提供固定衰減。
合適的固定衰減器包括涂色的玻璃或聚合薄膜，涂色的無機(jī)或聚合材料，或薄的金屬薄層。涂色的無機(jī)材料包括有顏色的金屬氧化物(例如，諸如TiOx等的過渡金屬氧化物，它是部分地缺氧的)，和諸如金屬氮化物和金屬碳化物等的非氧化物。涂色的聚合材料包括，例如，聚烯烴，聚丙烯酸酯中包含染料和/或顏料的聚酯，或諸如聚酰亞胺的光吸收的聚合物。金屬鍍層包括銀，鋁，金等，它們可以用諸如熟知的汽相沉積或濺射鍍層來沉積。一固定衰減器也可包括如在美國專利4,073,571號(Ginberg等人)和5,235,433號(Barnik等人)報導(dǎo)的圓起偏振器薄膜或如在美國專利5,254,388號(Melby等人)報導(dǎo)的一種微通氣的光控制薄膜。
較佳的固定衰減器的可見光透射依賴于反差增強(qiáng)濾波器的所要的光透射范圍，在濾波器中交界面的反射數(shù)量(即，交界層的反射率)和反差增強(qiáng)濾波器所要的最大反射率，普遍地說，固定衰減器的可見光透射應(yīng)該是足夠地低以便在濾波內(nèi)減少從交界面上反射的光。一般，固定衰減器的可見光透射約為50％到90％，約為65％到80％業(yè)為較佳。固定衰減器具有約70％的可見光透射到為最佳。
抗反射裝置本發(fā)明的反差增強(qiáng)濾波器的諸實施例可以包括一個或幾個用于提供抗反射的裝置。用于提供抗反射的這樣的裝置可以是在本技術(shù)領(lǐng)域中熟知的任何抗反射鍍層?？狗瓷溲b置可以由單層鍍層或多層鍍層的形式提供。對于與空氣為交界面的一層簡單的抗反射鍍層是具有小于襯底(即，鄰接到交界面的材料)的折射率的透明材料的單一薄層，它抗反射底層是被布置的過襯底上。在波長約為520nm時這樣的薄層厚度可以是約四分之一的波長。薄層的折射率近似地等于襯底折射率的平方根。多層抗反射鍍層可以在襯底上沉積兩層或更多層的透明傳導(dǎo)材料來產(chǎn)生。至少有一層的折射率是高于襯底的折射率。多層系統(tǒng)一般至少包括三層薄層。第一層或最外層的折射率低于襯底的折射率以及在波長為520nm時，其光學(xué)上的厚度約為四分之一波長，第二層或中間層的折射率高于襯底的折射率以及在小長為520nm時，其光學(xué)上的厚度約為二分之一波長，第三層的折射率大于襯底的折射率但小于第二層的折射率。在波長為520nm第三層的厚度約為四分之一波長。在美國專利3,432,225’號(Lockhart等人)中報導(dǎo)了一種四層薄層的抗反射鍍層。較好地抗反射鍍層包括在美國專利5,105,310(Dickey)中報導(dǎo)的那幾種。也可以把抗反射層插裝于具有不同折射率的諸如襯底和透明導(dǎo)體兩層之間。
固定衰減裝置和抗反射裝置可以組成一組合元件或多級元件。每個元件可以由一單層或多于一層組成。一般，多于一層的是用來同時提供衰減和抗反射?？梢园压潭ㄋp裝置結(jié)合在內(nèi)，可以鄰接到或可以與抗反射裝置分離。在一較佳的實施例中，抗反射裝置和固定衰減裝置由一固定衰減抗反射層所提供。在美國專利5,091,244號(Biornard)中報導(dǎo)了這樣的固定衰減抗反射鍍層。這些固定衰減抗反射鍍層包括由一含有一種基本上對可見光透明的材料和具有的折射率約在1.35和1.9之間的第一薄層組成。第一薄層的光學(xué)厚度在約480和560nm之間時約為四分之一波長。第一薄層形成了反差增強(qiáng)濾波器的第一外主表面，該鍍層還包括一第二薄層，它包括了一具有厚度在約5和40nm之間的過渡金屬氮化物。鍍層的第三薄層包括基本上對可見光透明的且具有折射率在約1.35和2.65之間的材料。第三薄層的光學(xué)厚度在約480t560nm之間時，小于或等于四分之一波長。鍍層的第四鍍層基本上也是包括具有約為5和40nm之間的過渡金屬氮化物。任選地，鍍層也可以包括對可見光基本上稼蝗且具有在1.35和2.65之間的折射率材料的第五層薄層。在波長在約480和560nm之間時，第五薄層的光學(xué)厚度是小于或等于四分之一波長。過渡金屬氮化物包括鈦，鋯，鉿，釩，鉭，鈮，和鉻。這些固定衰減抗反射鍍層是較佳地在可能包括氮或氨的氣氛中用直接反應(yīng)濺射來涂敷。一明星較佳的固定衰減抗反射鍍層可從Viratec薄膜公司。Garibanlt.MN，商業(yè)名稱為“TDAR”在市場上買到。
本發(fā)明的反差增強(qiáng)濾波器也包括一可變衰減元件。在這里所用的“可變衰減”意思是元件的可見光透射至少可以在可見光透射的兩個準(zhǔn)級之間改變或調(diào)節(jié)。在這里使用的“可見光透射率”指的是通過濾波器，元件，薄層，鍍層或襯底的可見光數(shù)量表示為入射到濾波器，元件，薄層，鍍層或襯底上的光的百分?jǐn)?shù)。較佳的是，可變衰減元件具有連續(xù)地或無限地可變的可見光透射率?？梢姽馔干渎瘦^佳的范圍是從約35％到75％?？勺兯p元件可以由任何數(shù)的光調(diào)制器件型式組成包括例如，多色散液晶器件，在電解溶液中的懸浮的聚合碘化物材料，或發(fā)色團(tuán)。一般，可變衰減元件包括多種的薄層，這種薄層可以包括透明導(dǎo)體和在光學(xué)上能起作用的薄層，而且這種薄層可以包括無機(jī)材料，有機(jī)材料，復(fù)合材料，或一種組合物。較佳地，可變衰減元件是一電致變色的器件。在這里使用的“電致變色的”指的是一種具有光學(xué)性質(zhì)的材料，在施加了電流或電勢后光學(xué)性質(zhì)會改變。電致變色器件在本技術(shù)的領(lǐng)域中是熟知的且一般具有一多層結(jié)構(gòu)，這個結(jié)構(gòu)包括一層電層材料薄層，一由電致變色材料形成的電極，一離子傳導(dǎo)層，一個對電極，和另一電導(dǎo)層。
現(xiàn)在參考圖3，它示了電致變色可變衰減元件60的橫截面示意圖?？勺兯p元件60包括電極62，對電極64，和離子傳導(dǎo)層66。離子傳導(dǎo)層被插裝在電極62和反電極64之間。電極62，對電極64和離子傳導(dǎo)層70之間。第一和第二電導(dǎo)層68和70分別與電極62和對電極64處于電接觸。電極62和對電極64與離子傳層層66處于電接觸。電致變色可變衰減元件60還可以包括一個或更多的襯底72和74。
一低壓電池76和開關(guān)78用導(dǎo)線80和82與元件60相連接，閉合開關(guān)78隨后電池76引起一建在元件60兩端上的電勢。電池的極性將支配所建的電勢本質(zhì)，于是改變在元件60中的光學(xué)性質(zhì)。
電極62最好用電致變色材料來形成(即一種材料，當(dāng)它的氧化狀態(tài)改變時它的光學(xué)性質(zhì)能反向地改變)。電極62的厚度，在正常時就是這樣的，即在“有顏色”的狀態(tài)時，在反差增強(qiáng)濾波器的透明度方面能獲得一可接收的減小。合適的電致變色材料包括，例如，氧化鉬，氧化鎳，氧化銥，氧化鈮，氧化鈦，氧化鎢，和其中的混合物。較佳的材料是無定形的三氧化。
反電極64一般是由一種材料形成的，這種材料能夠儲存離子，然后根據(jù)合適的電勢釋放出離子傳輸?shù)诫姌O62。對電極64的較佳厚度是這樣的，即使得對電極能夠發(fā)射出足夠大量的離子到電極62以在那層薄層中引起在顏色上可接受的變化。某些對電極材料是電致變色的，在這些材料中，當(dāng)它們根據(jù)所施加的電勢放棄或接受離子時，它們的光學(xué)性質(zhì)改變了。合適的電致變色對電極材料包括，例如，氧化釩，氧化鈮，氧化銦，氧化鎳，氧化鈷，氧化鉬，及其混合物。氧化釩是較佳的對電極材料。
在某些情況下，對于電極62和對電極64可由互補(bǔ)的電致變色材料制成是有好處的。所述互補(bǔ)的電致變色材料指的是材料之一的可見光透射率在它得到離子的下降，而另一層的可見光透射率則當(dāng)它失去離子時下降。當(dāng)使用互補(bǔ)的電致變色材料時，離子從一種電致變色材料互補(bǔ)的電致變色材料的運動在可見光透射率上產(chǎn)生了一個較大的變化，因為兩種材料都同時地在可見光透射率上有變化。合適的互補(bǔ)電致變色層包括三氧化鎢，當(dāng)它得到離子時，它會降低右可見光的透射率，而五氧化二釩，當(dāng)它失去離子時，它會降低可見光透射率。
離子傳導(dǎo)層66在電極62和對電極64之間提供了用于傳導(dǎo)離子的介質(zhì)。適合作為傳層層66透射鋰離子的材料包括例如，硅化鋰，硼硅鋰，硅化鋰鋁，鈮酸鋰，氮化鋰和氟化鋰鋁。對氫離子適合的材料包括五氧化鉭和二氧化硅。一種用于離子傳導(dǎo)層66的較佳材料由甲氧基聚乙烯氧化物、丙烯酸酯和鋰磺化過氟丁烷或鋰二氟甲烷磺胺(HQ-15可從Hinnesota Mining andMannfacturing Company，St.Paul，MN市場上購得)。甲氧基聚乙烯氧化物丙烯酸酯有自由徑向光觸發(fā)器的情況下通過紫外光的曝光較好地被光固化，(例如，2，2-dimethoxy-2-phenylacetophenone可從Sartomer Corp.，Exton，PA，商業(yè)名稱為“KBI”在市場上購得。
較為可取地，電致變色器件60是一低反射可變衰減元件?？勺兺干湓子诋a(chǎn)生不希望的高度全反射，因為它們一般包括幾層具有不同折射率的材料，這導(dǎo)致從界面來的反射。全反射可由器件薄膜折射率的匹配而被降低。在這里所用的詞量“折射率已被匹配的”或“折射率匹配的”是被用來描述電致變色器件的，在這些器件中組成該器件的薄層具有彼此接近相等的折射率。較為可取地，在元件中相鄰薄層的最失配對具有不大于0.4的折射率差異。
較好的是，為用在發(fā)明的反差增強(qiáng)濾波器中的電致變色器件60具有折射率已充分地匹配好的薄層。就是說，這些薄層的折射率已被充分地匹配地提供給具有全部可見光反射率小于2.0％的反差增強(qiáng)濾波器。更好的是，反差增強(qiáng)濾波器包括一折射率匹配的可變衰減元件和一固定衰減元件。
離子傳導(dǎo)層66可能是交界面反射的重要的源頭。這種反射對本發(fā)明的反射增強(qiáng)濾波器的有效性是有害的。例如，由甲氧基聚乙烯氧化物丙烯酸酯和鋰鹽組成的離子傳層呈現(xiàn)出低于約1.4的折射率。電極62和對電極64一般是由電致變色材料制成的，例如，金屬氧化物，它們呈現(xiàn)的折射率約1.7或較大一點。作為在電極層(即電極62和對電極64)和離子傳導(dǎo)層66之間在折射率上有差異的結(jié)果，在這些層之間的界面可以產(chǎn)生充分的可見光反射。在本發(fā)明的反差增強(qiáng)濾波器中，這些在折射率上的差異可在電極層中和在離子傳層層66中用安裝折射率調(diào)整器來較好的減小。在這個方法中，電極層的折射率更接近于與離子傳層層66的折射率匹配。用于減小電致變色金屬氧化物層折射率的一種合適的電抗性的折射率調(diào)整器是二氧化。可以把二氧化硅便利地加到電致變色金屬氧化物以把它們的折射率從約2.0降至約1.8。一般，加到金屬氧化物薄膜中的二氧化硅中高達(dá)約25個體積百分點。用于增加聚甲氧基聚乙烯氧化物丙稀酸酯的離子傳導(dǎo)層折射率的一種合適的折射率調(diào)整器是2-溴代萘。可以把2-溴代萘的添加劑便利地加入以把聚甲氧基聚乙烯氧化物丙烯酸酯的折射率從約小于1.4增加到約1.5。一般，可把約25個重量百分點的2-溴代萘在形成薄層前，直接加到組成離子傳導(dǎo)層的鋰鹽和甲氧基聚乙烯氧化物丙烯酸酯的混合物中。結(jié)果是，在電極層和離子傳導(dǎo)層之間折射率的差異從約0.6降低為約0.3。
第一和第二電導(dǎo)層68和70可以是任何合適的透明傳導(dǎo)材料。做成薄層68和70可以是任何合適的透明傳導(dǎo)材料。做成薄層68和70的材料不需要相同的。合適的材料包括，例如，摻雜氧化錫，摻雜氧化鋅，摻錫氧化銦。一種較佳的材料是氟化的氧化錫。一般，電導(dǎo)材料是被沉積在透明襯底上，例如，玻璃。具有一個側(cè)面鍍以氟化的氧化錫的玻璃薄片可，從Libby-Owens-Ford，Toledo，OHio，商業(yè)名稱為“TECH 15”在市場上買到。Tech 15也包含用于減小在透明導(dǎo)體和玻璃襯底之間的界面上的反射率的裝置，另一種值得注意的反射源頭。
一種較佳的電致變色可變衰減元件100的實施例示于圖3a。在這較佳實施例中，電導(dǎo)層68和70分別具有曝露的主表面86和84。曝露的主表面84和86分別提供了導(dǎo)線82和80到電導(dǎo)層70和68的焊接點。潮濕密封層88和90最好被施加在組成可變衰減元件100的各種薄層的邊緣上。合適的密封層包括，例如，Polyisobutlyene(可從Tremco Inc.，Cleveland，OH，商業(yè)名稱為“760-26X”在市場上買到)及其同類產(chǎn)品。
組成電致變色元件每一薄層可用熟知的技術(shù)來沉積，只要是形成分立的連續(xù)的個別薄層。用于各個薄層的特殊沉積方法依賴于幾個參數(shù)，包括，例如，要沉積的材料和要沉積的薄層厚度。一般使用的沉積包括射頻(RF)濺射，化學(xué)汽相沉積，等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積，溶液一凝膠技術(shù)以及其它用于沉積薄膜的熟知方法。
下面非限制的例子將進(jìn)一步說明本發(fā)明。
通用工序I(氧化鎢原始溶的準(zhǔn)備)一種氧化鎢原始液由下面的工序準(zhǔn)備。首先，把20克99.99％+的偏鎢酸銨(NH4WO3)溶于100克的去離子水中。用含有約90cm3的Amberlite IR 120TM(磺酚陽離子交換樹脂)酸性離子交換樹脂(可從Fluka Chemical Corp.，York在市場上買到)的離子交換柱把偏鎢酸銨酯化。把該溶液加到這柱子并讓它在約每分鐘50-70cm3的控制速率下流出，柱中流出物的pH用一pH計監(jiān)控。當(dāng)流出物的pH值降到低于2時，流出流的收集就開始了。收集了近似的為130毫升的流出物。把10克按重量計的30％的過氧化氫加入到這130ml的流出物。最后的混合物在室溫下攪拌約30分鐘，然后在40℃在旋轉(zhuǎn)的蒸發(fā)器中干燥。把最后的干燥粉末溶解在60℃的90ml純粹的乙烯醇中。它將近似地化1-2小時來溶解該干燥的粉末。在此之后，在該溶液中加5ml的去離子水。于是把該溶液在約77℃時回流加熱90分鐘。最好的溶液按重量計約含18％的氧化鎢和在室溫時的粘滯度約為2.5厘沱。對25ml的氧化鎢溶液中加入在10ml乙烯醇中含有3ml環(huán)氧乙烷硅的溶液。(可從Aldrich Chemical CO.，Milwaukce WI，分類號為33，385-9在市場買到)。
通用工序II(氧化釩原始溶液的準(zhǔn)備)首先，用溶解適當(dāng)數(shù)量的偏釩酸鈉(NaVO3)于水中以準(zhǔn)備好重量計8％的NaVO3溶液。攪拌NaVO3和水好幾個鐘頭直到NaVO3完全被溶解。用3600ml的Amberitlite IR-120離子交換樹脂，(可從Fluka Chemical Corp.，New Youk在市場上買到)來酸化4700克的偏釩酸鈉溶液以形成pH小于2的釩酸溶液。緊接在酸化后，用按重量計12％的含一水的氫氧化鋰(LiOH·H2O)在水中把近似為4500克的釩酸溶液部分中和化。最后的酸性釩酸鋰溶液的pH約為5.30。用電感耦合的等離子體發(fā)射光譜儀測量的在溶液中鋰對釩的比值被發(fā)現(xiàn)為0.53到1.00。釩酸鋰溶液具有的固體含量按重量計為3％。760克的酸性釩酸鋰溶液的等分試樣在40℃時用旋轉(zhuǎn)真空蒸發(fā)器來干燥以形成桔黃色固體。該固體溶解于380克的乙烯醇中。在乙烯醇中的溶解在室溫時攪拌幾個小時才能實現(xiàn)，隨后在沸點回流加熱至少一小時。在回流加熱之后，留下了少量的不溶解固體，讓其沉淀，于是留下了一透明桔黃色的氧化釩源始溶液。
實施例5例1參照圖4，反差增強(qiáng)濾波器102按下面的工序制作。
子配件118的準(zhǔn)備
具有第一導(dǎo)電層112的襯底110是以25.4cm(10英寸)×27.9cm(11英寸)的玻璃薄片的形式來提供的，玻璃薄片具有透明的氟化的氧化錫鍍層(可從Libby-Owens-Ford，商業(yè)名稱為“TECH-15在市場上買到)。下一步，氫具有可見光透射率約為70％的固定衰減抗反射鍍層114沉積到在導(dǎo)電層112對面的襯底110的主表面上，用Viratec Thin Films Inc.，F(xiàn)aribault，MN的來涂敷固定衰減抗反射鍍層114(可在市場上買到，商業(yè)名稱為“TDAR-70”)。在固定衰減抗反射鍍層上敷設(shè)一張聚乙烯覆蓋薄層(未示出)。接著，第一電導(dǎo)層112上涂敷了電極116。把襯底110浸到1.5升的氧化鎢源始溶源中來涂敷電極116，氧化鎢原始溶液是按照通用工序I已經(jīng)準(zhǔn)備好的。以約每分鐘20厘米的速率把襯底110從氧化鎢原始溶液中抽出來。留下第一電導(dǎo)線113的焊接點。在鍍好氧化鎢原始溶液后，把聚乙烯覆蓋薄層從固定衰減抗反射鍍層上移去。下一步，把氧化鎢原始溶液的鍍層放在箱式爐子中在225℃作10分鐘的熱處理。在假設(shè)氧化鎢的密度為500克/cm3下，來決定由電極116的涂敷而引起的重量增加和計算電極的鍍層厚度。計算的電極116的厚度應(yīng)為約3000埃。
子配件128的準(zhǔn)備具有第二電導(dǎo)層122的襯底120是以25.4cm(10英寸)×27.9cm(11英寸)玻璃薄片的形式來提供的，玻璃薄片具有透明的氟化的氧化錫鍍層(可從Libby-Owens-Ford，商業(yè)名稱為“TECH-15”。在市場上買到)。下一步，把具有可見光透射率約為95％的抗反射鍍層124濺射沉積到在電導(dǎo)層122對面的襯底120的主表面上。用Virafec Thin Films Inc.，F(xiàn)aribarlt，MN的來涂敷固定衰減抗反射鍍層114(可在市場上買到，商業(yè)名稱為“CDAR-95”)。在固定衰減抗反射鍍層上敷設(shè)了一張聚乙烯覆蓋薄層。接著，第二電導(dǎo)層122上涂敷了對電極126。反襯底120浸到1.5立升的氧化釩原始溶液中來涂敷對電極126，氧化釩原始溶液是按照通用工序II已經(jīng)準(zhǔn)備好的。留下第一電導(dǎo)層122的曝露的表面123未鍍層以提供用于導(dǎo)線119的焊接點。以約每分鐘22厘米的速度把襯底120從氧化釩原始溶解中抽出來。在鍍好氧化釩原始溶液后，把聚乙烯覆蓋薄層從抗反射鍍層上移去。下一步，把已干燥的氧化釩原始溶液鍍層放在箱式爐子中在190℃作20分鐘的熱處理，在假設(shè)氧化釩的密度為5.00克/cm3下，來決定由對電極126的涂敷而引起的重量增加和計算對電極的鍍層厚度。計算的對電極126的厚度設(shè)為約3000埃。
在等待組裝時，把子配件118和128儲放在干燥的氮的環(huán)境中。器件的組裝是用離子傳導(dǎo)粘結(jié)層130把子配件118層壓到子配件128上完成的，如下面所描述。
離子傳導(dǎo)粘合層130的準(zhǔn)備離子傳導(dǎo)粘合層130是作為在液態(tài)樹脂備用的，把它放在電極116和對電極126之間并把它固化。液態(tài)樹脂是用組合示于表1中的組分來準(zhǔn)備的。
表1組分 按重量計所占部分甲氧基聚乙烯氧化物63.36丙烯酸酯單體(可從Shin Nakamura Chemical CO.，Japan購得)鋰磺化過氟丁烷36.302，2-二乙氧基-2-苯基乙酰苯0.10光觸發(fā)劑(可從Sartomer Co.，Exton，PA購得商業(yè)名稱為“IRGACURE KBI”)50.002-溴代萘(可從Aldrich Chemical Co.，Milwankee，WI購得分類號18，364-4)把子配件118層壓到子配件128上是把具有厚約51微米(0.002英寸)的間隔膠帶(可在市場上從Minnesota Mining and Manufacturing Company，St.Paul，MN的810號膠帶購到)放置在電極116邊緣的周圍并在電極116的表面上沉積約30毫升的液態(tài)樹脂來實現(xiàn)的。然后把子配件128壓到與間隔膠帶相接觸，使得液態(tài)樹脂潤濕了對電極126的表面。多余的樹脂從配件的邊緣處注射出來。在除去多余的樹脂后，把配件用兩只15瓦紫外燈曝光五分鐘，(可從Sylvania，商業(yè)名稱為“TYPE 350 BACKLIGHT BULBS”購得)。該燈泡是被裝于在燈泡后面具有白色漫反射器的一個標(biāo)準(zhǔn)的熒光燈固定架上。
把最后的反差增強(qiáng)濾波器通過與電導(dǎo)層112和122相連接的導(dǎo)線113和119分別連接到直流電源117。直流電源由-9V電池，定時，開關(guān)，和電壓控制電路組成，這個線路能使加在導(dǎo)線間的預(yù)定電壓的極性得以反向，并且進(jìn)一步保證在預(yù)定時間內(nèi)打開電路或由開關(guān)115打開。
本發(fā)明的最好的反差增強(qiáng)濾波器具有可見光透射率的范圍是從25％gc55％，并且發(fā)現(xiàn)當(dāng)與一彩色CRT顯示器組合在一起使用時是適合于反差增強(qiáng)的。該器件在施加了1000個周期的改變極性的2.5V電壓下，在這個范圍上循環(huán)作壽命試驗?？梢姽馔干渎实姆秶彤a(chǎn)生一個光密度的完全周期所需全部的電荷轉(zhuǎn)移在1000個周期中基本上保持不變。
比較例A-C比較例A這個比較例子，除下面的以外，其余都始例1所描述的作準(zhǔn)備的。首先，省略了固定衰減抗反射鍍層114和抗反射鍍層124。其次，在氧化鎢原始溶液中省略了硅環(huán)氧乙烷/乙烯醇溶液(參見，通用工序I)在離子傳導(dǎo)粘合的配方中省略了2-省代萘(參見表1)。
比例例B這個比較例子除了省略了固定衰減抗反射鍍層114和抗反射鍍層124外，其余都如例1中所描述的作準(zhǔn)備的。
比例例C這個比較例子除了在氧化鎢原始溶液中省略了硅環(huán)氧乙烷/乙烯醇溶液(參見通用工序I)和在離子傳導(dǎo)粘合配方中省略2-溴代萘外，其余的都如例1所描述的作準(zhǔn)備的(參見表1)。
反射率測量例1和比較例子A-C的反射率是用具有絕對光譜反射附件的Shimadzu型UV PC 3101的分光光度計(可從Shimadzu Corp購得)來測量的。結(jié)果分布于表2。分光光度計光束入射到在表2中標(biāo)出的器件側(cè)面上。
表2反射率，作為百分透射率的函數(shù)器件 器件的百分透射率25％T 30％T 47％T 55％T 60％T比較例子AWO3側(cè)面 -- 6.4-- 9.6--V2O5側(cè)面-- 6.5-- 7.9--比較例子BWO3側(cè)面 -- 4.5-- 6.5--比較例子AWO3側(cè)面 -- 1.52.33.44.1V2O5側(cè)面-- 1.92.02.32.2例1WO3側(cè)面 0.95 1.01.3-- --在不背離這個發(fā)明的范圍和精神下，本發(fā)明的各種改進(jìn)和變化對本領(lǐng)域中技術(shù)人員來說變得明顯了，應(yīng)該懂得本發(fā)明不要過分地限于公布于此的圖示實施例。
權(quán)利要求
1.一種低反射率反差增強(qiáng)濾波器，具有第一外主表面和第二外主表面，其特征在于，包括(i)用于提供抗反射的第一裝置，所述第一裝置確定濾波器的第一外主表面，(ii)插裝在第一外主表面和第二外主表面之間的可變衰減元件，(iii)插裝在可變衰減元件和第一外主表面之間的用于提供固定衰減的裝置，和(iv)至少有一個襯底，當(dāng)光入射到第一外主表面上測量時，所述反差增強(qiáng)濾波器具有小于約2％的全部可見光反射。
2.如權(quán)利要求1所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，當(dāng)光入射到第一外主表面上測量時，所述反差增強(qiáng)濾波器具有小于約1.5％的全部可見光反射。
3.如權(quán)利要求1所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，當(dāng)光入射到第一外主表面上測量時，所述反差增強(qiáng)濾波器具有小于約1.0％的全部可見光反射。
4.如權(quán)利要求1所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，所述可變衰減元件具有折射率匹配的薄層。
5.如權(quán)利要求1所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，用于提供抗反射裝置的第一裝置和用于提供固定衰減的裝置，是以固定衰減反射鍍層的形式來提供的。
6.如權(quán)利要求5所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，所述固定衰減抗反射鍍層包括包含基本上對可見光透明的材料和具有折射率在1.35和1.9之間的，光學(xué)厚度在約480nm和560nm之間時約為四分之一波長的確定第一外主表面的第一層，包含過渡金屬氮化物和具有厚度在約5nm到40nm之間的第二層，包含基本上對可見光透明的，具有折射率在1.35和2.65之間的，光學(xué)厚度在約480nm和560nm之間時約為四分之一波長的第三層，包含過渡金屬氮化物和具有厚度約5nm和40nm之間的第四層，包含基本上對可見光透明的材料，具有折射率在1.35和2.65之間的，光學(xué)厚度在約480nm和約560nm之間時小于或等于約四分之一波長的第五層，包含具有厚度在約5nm和40nm之間的過渡金屬氮化物的第六層。
7.如權(quán)利要求6所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，所述過渡金屬氮化物薄層基本上包括由氮化鈦，氮化鋯，氮化鉿，氮化釩，氮化鈮，氮化鉭和氮化鉻組成的一群中的一種材料。
8.如權(quán)利要求1所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，還包括用于提供抗反射的第二裝置，所述第二裝置確定第二外主表面。
9.如權(quán)利要求1所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，所述可變衰減元件是電致變色器件包括(i)由電致變色材料做成的具有第一折射率的電極，(ii)具有第二折射率的對電極，以及(iii)用于在所述電極和所述對電極間傳導(dǎo)離子的離子傳導(dǎo)層，所述離子傳層具有第三折射率，所述電致變色元件被插裝在用于施加橫跨電致變色元件電勢的第一和第二電導(dǎo)電之間，在第一折射率和第三折射率之間的差異小于約0.4，以及第二折射率和第三折射率之間的差異小于約0.4。
10.如權(quán)利要求9所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，用于提供固定衰減的裝置包括染色的聚合材料、染色的無機(jī)材料、金屬鍍層、圓起偏振器薄膜、或微通氣的薄膜。
11.如權(quán)利要求10所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，所述涂色的聚合材料是染色的聚酯薄膜、染色的聚烯烴薄膜、染色的聚丙烯酸酯薄膜、涂色的聚酯薄膜、涂色的聚烯烴薄膜、涂色的聚丙烯酸酯薄膜、或它們的組合。
12.如權(quán)利要求10所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，所述金屬鍍層由銀、鉛、金或其它們的組合組成。
13.如權(quán)利要求9所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，所述電極由氧化鎢和二氧化硅組成。
14.如權(quán)利要求9所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，所述對電極由氧化釩和二氧化硅組成。
15.如權(quán)利要求9所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，所述離子傳導(dǎo)層由甲氧基聚乙烯氧化物丙烯酸酯和2-溴代萘組成。
16.如權(quán)利要求1所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，所述可變衰減元件具有能從約35％變到75％的可見光透射率。
17.如權(quán)利要求1所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，用于提供固定衰減的裝置具有可見光透射率約為50％到90％。
18.如權(quán)利要求1所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，用于提供固定衰減的裝置具有可見光透射率約為65％到80％。
19.如權(quán)利要求1所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，用于提供固定衰減的裝置具有可見光透射率約為70％。
20.如權(quán)利要求1所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，所述第二外主表面被固定在顯示器上。
21.一種低反射率反差增強(qiáng)濾波器，具有第一外主表面和第二外主表面，其特征在于，包括(i)用于提供抗反射的第一裝置，所述裝置確定第一外主表面，(ii)插裝在用于提供抗反射的第一裝置和第二外主表面之間的可變衰減元件，所述可變衰減元件具有折射率匹配的薄層，以及(iii)至少一個襯底，當(dāng)在光入射到第一外主表面上測量時，所述反差增強(qiáng)濾波器具有小于約2.0％的全部可見光反射。
22.如權(quán)利要求21所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，當(dāng)在光入射到第一外主表面上測量時，所述反差增強(qiáng)濾波器具有小于約1.5％的全部可見光入射。
23.如權(quán)利要求21所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，當(dāng)在光入射到第一外主表面上測量時，所述反差增強(qiáng)濾波器具有小于約1％的全部可見光反射。
24.如權(quán)利要求21所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，還包括用于提供抗反射的第二裝置，所述第二裝置確定第二外主表面。
25.如權(quán)利要求21所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，所述可變衰減元件是電致變色元件，包括(i)由具有第一折射率的電致變色材料制作的電極，(ii)具有第二折射率的對電極，(iii)在所述電極和所述對電極之間的離子傳導(dǎo)層，所述離子傳導(dǎo)層具有第三折射率，所述電致變色元件被插裝在用于在電致變色元件兩端施加電勢的第一和第二傳導(dǎo)層之間，在第一折射率和第三折射率之間的差異小于約0.4，以及在第二折射率和第三折射率之間的差異小于約0.4。
26.如權(quán)利要求25所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，所述電極由氧化鎢和二氧化硅組成。
27.如權(quán)利要求25所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，所述對電極由氧化釩和二氧化硅組成。
28.如權(quán)利要求25所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，所述離子傳導(dǎo)層由甲氧基聚乙烯氧化物丙烯酸酯和2-溴代萘組成。
29.如權(quán)利要求25所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，所述可變衰減元件具有能從約35％變到75％的可見光透射率。
30.如權(quán)利要求21所述的低反射率反差增強(qiáng)濾波器，其特征在于，所述第二外主表面被固定在顯示器上。
全文摘要
一種低反射率可變衰減的反射增強(qiáng)濾波器,當(dāng)在光入射到第一外主表面作測量時,它具有小于約2.0%的全部可見光入射。這種反射增強(qiáng)濾波器具有用于提供抗反射的確定第一外主表面的第一裝置,插裝于第一主表面和第二主表面之間的可變衰減元件;插裝于可變衰減元件和第一主外主表面之間的用于提供固定衰減的裝置,和至少一個襯底。
文檔編號H01J29/89GK1330796SQ99814398
公開日2002年1月9日 申請日期1999年12月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月16日
發(fā)明者P·S·勒格, K·D·巴德, J·E·貝雷, M·H·弗雷, S·G·泰爾 申請人:3M創(chuàng)新有限公司