CN102577657A - 抗反射的透明emi屏蔽的光学滤光器 - Google Patents

抗反射的透明emi屏蔽的光学滤光器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了抗反射的透明EMI屏蔽的光学滤光器，其可用光学透明粘合剂层合至光学显示装置。所提供的滤光器包括导电金属或金属合金层，所述导电金属或金属合金层可为连续的和图案化的或非图案化的。本发明还包括制备所提供的滤光器和触摸传感器的方法，所述触摸传感器是利用所提供的滤光器制备的。

Description

抗反射的透明EMI屏蔽的光学滤光器
技术领域
本发明提供了多组件膜，所述多组件膜可用作电子装置上的光学透明的显示器滤光器。
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。这些电子装置都包含例如包括电致发光(EL)灯、发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)或液晶显示器的平板显示器。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，其可修正可见光辐射、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屏蔽膜(尤其是具有透明导电网片构造的膜)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采用交替的导体和电介质的干涉叠堆(如法布里-珀罗(Fabry-Perot)叠堆)来调整滤光器的光学性能特性，同时还提供EMI屏蔽。这些叠堆中的导体通常为金属层，电介质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，并且造成所需图像在传输中相当大的损失。另外，金属或金属氧化物层在暴露于不利环境条件时可损失所需的光学和/或电学特性。
发明内容
业界需要用于电子显示装置的光学滤光器重量轻、成本低，并且可将所需的多种功能整合到一个滤光器中。另外需要光学滤光器可易于在生产期间定制以调节可见光反射、可见光透射、并且用作透明电导体。这种滤光器可在不对电子显示装置增加更多组件或成本的情况下提供EMI防护。还需要光学滤光器可易于应用于现有的电子显示装置。另外，需要光学滤光器具有改善了的耐腐蚀性的导电层。导电层可为图案化的，并且可与所述导电层或导电层的图案建立电连接。所提供的具有EMI屏蔽的导电性光学滤光器可具有多种用途，包括用于电磁屏蔽、透明电路、太阳能透明电极、显示器面板和触摸面板、低辐射窗、安全窗、电致变色窗、除霜窗、静电耗散等。期望滤光器具有高光学透射率和良好的导电性。还期望滤光器对界面介质(空气间隙或光学透明的粘合膜)具有低光学反射率以提供增强显示对比度。所提供的光学滤光器的使用可提供灵活的手段来代替多层光学膜层和EMI屏蔽，以满足某些光学显示器(例如(如)在手持装置(例如移动电话)中使用的显示屏)的要求。
提供了光学透明的显示器滤光器，其包括具有光学透明粘合剂的透明支承体和在支承体上面的多层构造，所述构造包括支承体上面的金属氧化物层、设置在金属氧化物层上面的含有氧化锌的多晶晶种层、设置在多晶晶种层上面的金属或金属合金导电层、和设置在金属或金属合金导电层上面的透明介电层，其中所述多层构造位于支承体顶部的背对光学透明粘合剂的一侧。导电层可为非图案化的或图案化的。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。当滤光器包括在显示器面板、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。
另一方面，提供了制备显示器滤光器的方法，其包括提供具有光学透明粘合剂的透明支承体、将金属氧化物层涂布至透明支承体顶部的背对粘合剂的一侧、将含有氧化锌或氧化铋的多晶晶种层直接蒸汽涂布到金属氧化物层上、将含有金属或金属合金的导电层直接涂布到多晶晶种层上、以及沉积接触导电层的透明介电层。
另外实现了触敏电子装置，其包括具有光学透明粘合剂的透明支承体和支承体顶部的多层构造，所述构造包括支承体上面的金属氧化物层、设置在金属氧化物层上面的含有氧化锌的多晶晶种层、设置在多晶晶种层上面的图案化导电金属或金属合金层、设置在导电金属或金属合金层上面的第一阻挡层、设置在第一阻挡层上面的第二金属氧化物层、设置在第二金属氧化物层上面的含有氧化锌的第二多晶晶种层、设置在第二多晶晶种层上面的第二图案化金属或金属合金层、和设置在第二导电金属或金属合金层上面的第二阻挡层，其中所述多层构造位于支承体顶部的背对光学透明粘合剂的一侧。
在另一个实施例中，提供了制备显示器滤光器的方法，其包括提供光学透明的显示器滤光器和图案化导电金属或金属合金层，所述光学透明的显示器滤光器包括具有光学透明粘合剂的透明支承体和支承体顶部的背对粘合剂的侧面上的多层构造，所述构造包括支承体上面的金属氧化物层、设置在金属氧化物层上面的含有氧化锌的多晶晶种层、设置在多晶晶种层上面的导电金属或金属合金层、和设置在导电金属或金属合金层上面的透明介电层。
在本文中，冠词“一个”和“所述”与“至少一个”可互换地使用，表示被描述的一个或多个元件。
术语“相邻”是指所提供的滤光器中的层与其他层邻近。相邻的各层可以是邻接的或者可被最多三个居间层隔开者；
术语“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这些金属中的每个本身的物理特性不同；
术语“阻挡层”是指防止或延缓水分或腐蚀剂扩散的层或层组合；
术语“邻接的”是指接触或共有至少一个共同边界；
术语“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)；
术语“电磁干扰(EMI)屏蔽”是指导电层对电磁波的反射；并且
术语“图案化的”是指可包括特征或结构或二者组合的规则阵列或随机阵列的一个或多个构型。
本文所述的光学透明的显示器滤光器所表现的的一种或多种优势均在于它提供可方便地应用于电子显示装置并且可在一个滤光器中提供多种功能的轻质、低成本膜。这些滤光器包括具有改善的耐腐蚀性的导电层并且可包括如下特征：对波长介于450nm和650nm之间的光化辐射具有低于8％的低平均反射率、对波长介于450nm和650nm之间的平均光化辐射具有高于80％的高平均透射率、且具有薄层电阻低于100欧姆/平方的平均有效EMI屏蔽。通常，这些滤光器的透射率时是550nm波长下测定的。所提供的滤光器可用于多种电子装置，尤其可用于诸如移动手持电话上所使用的面板液晶显示器面板和触摸屏面板。
下面的附图和说明示出一个或多个实施例的细节。本发明的其他特征、目的和优点从实施方式、附图和从权利要求书中来看将显而易见。
附图说明
图1-6为所提供的光学透明的显示器滤光器的不同实施例的图示。
图7A和7B为所提供的安装在具有触敏性的液晶显示器面板上的光学透明的显示器滤光器的实施例的图示。
图8为具有EMI屏蔽和电容式触敏层的液晶显示器面板的图示，所述液晶显示器面板包含所提供的滤光器的实施例。
图9为可用于生产所提供的光学滤光器的一些实施例的生产线的示意图。
图10A和10B图解示出了所提供的光学滤光器的实施例的电学(EMI屏蔽效能)和光学(透射性)特性。
具体实施方式
下面的描述参照作为本说明书一部分的附图，附图中以图示方式示出了若干具体实施例。应当理解，在不偏离本发明的范围或精神的前提下可以考虑其他的实施例并进行实施。因此，以下的具体实施方式不应被理解成具有限制性意义。
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。通过端值表示的数值范围包括该范围内的所有数字(如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)以及该范围内的任何范围。
提供了光学透明的显示器滤光器，其包括导电金属或金属合金薄膜。光学透明的显示器滤光器可用作有源光学装置(例如包括液晶显示器面板在内的显示器面板)的组件。多组件膜可包括具有光学透明粘合剂的透明支承体。可采用多种支承体。支承体可为透明的、平滑的或有花纹的、均匀或不均匀的、和/或柔性或刚性的。通常的支承体为高度透明的、平滑的、均匀的、和柔性的。支承体还可包括其他涂层或化合物，例如耐磨涂层(硬膜层)或吸收性染料。通常的支承体包括可进行卷对卷处理的柔性材料。支承体还可在550nm下具有至少约80％的可见光透射率。在一些实施例，支承体可为柔性塑料材料，所述柔性塑料材料可包括热塑性膜，例如聚酯(如，PET)、聚丙烯酸酯(如，聚(甲基丙烯酸甲酯)，PMMA)、聚碳酸酯、聚丙烯、高密度或低密度聚乙烯、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(PVB)、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯(PVDF)、氟化乙丙烯(FEP)、和聚硫化乙烯；和热固性膜，例如纤维素衍生物、聚酰亚胺、苯并噁唑聚酰亚胺、聚苯并噁唑、和高Tg环烯烃聚合物。支承体还可包括设置在其上的透明多层光学膜(“MOF”)，所述透明多层光学膜具有至少一个交联聚合物层，如美国专利No.7,215,473(Fleming)中所述的那些。在多个实施例中，支承体包括PET。通常，支承体具有约0.01mm至约1mm的厚度。
支承体可包括光学透明粘合剂(OCA)。光学透明的压敏粘合剂为本领域的普通技术人员所熟知。可用于本发明的压敏粘合剂包括，例如，基于天然橡胶、合成橡胶、苯乙烯嵌段共聚物、聚乙烯醚、聚(甲基)丙烯酸酯(包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯两者)、聚烯烃和有机硅的那些。光学透明的压敏粘合剂通常为基于丙烯酸酯的压敏粘合剂。然而，基于有机硅的压敏粘合剂、基于橡胶树脂的压敏粘合剂、基于嵌段共聚物的粘合剂(尤其是包括氢化弹性体的那些)、或者基于乙烯醚聚合物的压敏粘合剂也可具有光学透明特性。可用的丙烯酸烷基酯(即，丙烯酸烷基酯单体)包括非叔烷基醇的直链或支链的单官能不饱和丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，其烷基基团具有4至14个碳原子，特别是具有4至12个碳原子。在一些实施例中，压敏粘合剂可基于至少一种聚(甲基)丙烯酸酯(如，为(甲基)丙烯酸类压敏粘合剂)。聚(甲基)丙烯酸类压敏粘合剂可衍生自例如至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯单体，例如(如)丙烯酸异辛基酯、丙烯酸异壬基酯、丙烯酸2-甲基-丁基酯、丙烯酸2-乙基-正己基酯和丙烯酸正丁基酯、丙烯酸异丁基酯、丙烯酸己基酯、丙烯酸正辛基酯、甲基丙烯酸正辛基酯、丙烯酸正壬基酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸正癸基酯、丙烯酸异癸基酯、甲基丙烯酸异癸基酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸4-甲基-2-戊基酯、和丙烯酸十二烷基酯；以及至少一种任选的共聚单体组分，例如(如)(甲基)丙烯酸、醋酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯烷酮、(甲基)丙烯酰胺、乙烯基酯、延胡索酸酯、苯乙烯大分子单体、马来酸烷基酯和延胡索酸烷基酯(分别基于马来酸或延胡索酸)；或者它们的组合。示例性的光学透明的压敏粘合剂包括美国专利公开No.2006/0134362(Lu等人)和No.2007/0141329(Yang等人)中公开的那些。使用并非压敏的而是热活化的光学透明粘合剂也涵盖在本发明的范围内。此外，光学透明粘合剂组分可为单一粘合剂或者可为两种或多种光学透明粘合剂的组合。本领域的普通技术人员都知道，可用隔离衬垫来覆盖粘合剂，尤其是如果其为压敏粘合剂时。示例性的光学透明的压敏粘合剂包括得自3M(St.Paul，MN)的3M OPTICALLY CLEAR ADHESIVES 8171和8172以及3M LIQUID OPTICALLY CLEAR ADHESIVE 2175。
所提供的光学透明的显示器滤光器包括多层构造，所述多层构造直接设置在支承体顶部、或者任选地在支承体和多层构造之间设置底涂层聚合物层。多层构造设置在支承体的背对光学透明粘合剂的一面。多层构造包括支承体上的金属氧化物层。金属氧化物层为导电层提供阻挡层并且通常包括氧化锡(SnO2)。金属氧化物层可包括其他物质，例如(如)ZnSnO3、Zn2SnO4、In2O3、ZnO、铟锡氧化物、氧化铋或它们的组合物。金属氧化物层可为连续的或可为不连续的(岛状)并且厚度通常为约1nm至约10nm。通常在真空下将金属氧化物层从靶溅射到支承体上。在一些实施例，可在沉积金属氧化物层之前将透明聚合物层沉积到支承体上。
可为有利的是，在临沉积导电层之前沉积多晶晶种层(成核层)。可直接将该晶种层沉积到金属氧化物层上。将氧化锌或铝掺杂的氧化锌(AZO)用作成核或晶种层更完整地描述于2006年12月28日提交U.S.S.N.的要求优先权60/882,389(Stoss)的PCT公开WO2008/083308(Stoss等人)中，所述成核或晶种层位于与所提供的滤光器中使用的多层构造的金属层邻接的底涂层上或有机层上。可用作成核或晶种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/或硼之类的其他掺杂物的氧化锌、锌锡氧化物(锡酸锌)、或其他TCO、或者它们的组合。
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。通常的导电金属包括元素银、铜、铝、金、钯、铂、镍、铑、钌、和锌，其中银尤为可用。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TCO，例如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、具有或不具有诸如铝、镓和硼之类的掺杂物的氧化锌、其他TCO或它们的组合用作导电层。在一些实施例，可将银-金合金用作导电层。通常，包含约10重量％(wt％)至约20重量％的金的银-金合金具有低电阻和良好的耐腐蚀性。示例性的银-金合金具有约15重量％的金和约85重量％的银。
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。一般来讲，导电金属或金属合金层的物理厚度为约1nm至约50nm，通常为约5nm至约20nm，而TCO层的物理厚度为约10nm至约500nm，通常为约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，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)、有机金属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200欧姆/平方、低于100欧姆/平方、或甚至低于50欧姆/平方的薄层电阻。
多层构造可包括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。阻挡层可包括导电层的化学处理。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。可在支承体、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-1H-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ITO、IZO、具有或不具有诸如铝、镓、和硼之类的掺杂物的氧化锌、锌锡氧化物、ZnSnO3、Zn2SnO4、In2O3、SnO2、铟锡氧化物和它们的组合。当导电层包含银时，氧化锌(ZnO)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。另外应当设想到，阻挡层可厚于、甚至显著厚于成核层，前提条件是其能保持滤光器的透明性。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。该层可包含具有低水分渗透率并且通常为交联的丙烯酸类聚合物的任何透明聚合物。
阻挡层可包括透明有机聚合物层。尤其可用的阻挡层包括折射率大于约1.49的透明的有机聚合物层。阻挡层也可选自聚合物、等离子体沉积的氧化物、有机金属材料、和有机-无机杂化材料。对于光学层和阻挡层，可掺入含有一些有机物的等离子体沉积的氧化物，如(例如)美国专利No.6,696,157(David等人)和美国专利公开No.2009/0169770(Padiyath等人)所公开的。典型的聚合物包括折射率大于1.55的共轭聚合物。对于所提供的光学滤光器，例如，当将滤光器用作液晶显示器面板滤光器时，聚合物(尤其是交联聚合物)可满足透明EMI屏蔽的光学要求。在美国专利No.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实例。
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)之类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，可通过如以上对底涂层所述的单体的闪蒸、气相沉积和交联来形成聚合物层。在这样的过程中优选使用挥发性丙烯酰胺(例如，公开于美国专利公开No.2008/0160185(Endle等人)中的那些)和(甲基)丙烯酸酯单体，尤其优选挥发性丙烯酸酯单体。也可使用氟化(甲基)丙烯酸酯、硅(甲基)丙烯酸酯和其他挥发性自由基固化单体。可通过冷却支承体来提高涂覆效率。特别优选的单体包括单独使用的或与其他多官能或单官能的(甲基)丙烯酸酯组合使用的多官能(甲基)丙烯酸酯，例如丙烯酸苯硫基乙酯、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、丙烯酸四氢糠基酯、丙烯酸二腈酯、丙烯酸五氟苯基酯、丙烯酸硝基苯酯、丙烯酸-2-苯氧基乙酯、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 SurfaceSpecialties，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.)、以及它们的混合物。交联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。
可任选的是，可将附加的交联聚合物间隔层和附加的导电金属层施加至第一金属层的顶部。例如，对于某些应用而言，包括3个金属层或4个金属层的叠堆(Fabry-Perot叠堆)可提供理想特性。在一具体的实施例中，膜可具有包括2至4个导电金属层的叠堆，其中导电层中的每一个均具有设置在金属层之间的交联聚合物间隔层。可由多种有机材料形成任选的交联聚合物间隔层。间隔层可在涂覆之后进行原位交联。在一个实施例中，可通过如上文所述的单体的闪蒸、汽相沉积和交联来形成交联聚合物层。可用于此过程中的示例性单体包括挥发性(甲基)丙烯酸酯单体。在具体的实施例中，使用了挥发性丙烯酸酯单体。合适的(甲基)丙烯酸酯将具有足够低以允许闪蒸并且足够高以允许在支承体上凝结的分子量。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)之类的常规涂布方法施加间隔层，然后利用(例如)紫外辐射进行交联。间隔层的所需化学组成和厚度将部分地取决于支承体的性质和膜的所需用途。可通过冷却支承体来提高涂覆效率。
适于形成间隔层、阻挡层、或底涂层的示例性单体包括单独使用或组合其它多官能或单官能(甲基)丙烯酸酯使用的多官能(甲基)丙烯酸酯，例如二丙烯酸己二醇酯、丙烯酸乙氧基乙酯、丙烯酸苯氧基乙酯、(单)丙烯酸氰乙基酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸异癸基酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸-β-羧乙基酯、丙烯酸四氢糠基酯、丙烯酸二腈酯、丙烯酸五氟苯基酯、丙烯酸硝基苯基酯、丙烯酸2-苯氧基乙酯、甲基丙烯2-苯氧基乙基酸酯、(甲基)丙烯酸2，2，2-三氟甲基酯、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-已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、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、IRR-214环二丙烯酸酯(得自UCB Chemicals)、环氧丙烯酸酯RDX80095(得自Rad-Cure Corporation)、以及它们的混合物。交联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。交联聚合物间隔层的物理厚度部分地取决于其折射率、部分地取决于膜叠堆的所需光学特性。例如，为了用作红外排斥型Fabry-Perot干涉叠堆中的有机间隔层，交联聚合物间隔层通常应具有约1.3至约1.7的折射率、约75至约200nm或约100至约150nm的光学厚度、以及约50至约130nm或约65至约100nm的相应物理厚度。
可使用诸如辊涂(例如，凹版辊涂)或喷涂(例如，静电喷涂)之类的常规涂布方法来施加间隔层、阻挡层或底涂层(当它是交联聚合物时)，然后可利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(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涂层的方法可用于有机层。
在一些实施例，优选使用包含折射率大于1.49、大于1.55、或甚至大于1.60的交联丙烯酸酯聚合物的介电层。使用折射率大于1.49的有机层可改善滤光器的光学透射率并且可为具有某些结构的滤光器提供抗反射特性。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。尤其可用的硫代丙烯酸酯是丙烯酸苯硫基乙酯。尤其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，优选使用包含具有低折射率(即，低于约1.47或甚至低于约1.40)的聚合物的层。这些材料的实例包括(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实例包括有机硅聚合物。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。
光学透明的显示器滤光器可任选地包括设置在支承体上的介电底涂层。包含交联丙烯酸酯聚合物的底涂层是尤其优选的。最优选地，可藉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)来形成底涂层，一如本领域技术人员所习知。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涂层，然后使用例如紫外辐射进行交联。底涂层的所需化学组成和厚度部分地取决于支承体的性质。例如，对于PET支承体来说，优选地由丙烯酸酯单体形成底涂层并且底涂层通常将具有从约几纳米至最多约10微米(μm)的厚度。
可通过向支承体或底涂层或耐磨层(硬质涂膜)(如果存在的话)中加入增粘剂，来进一步改善多层构造的导电层(包括成核层在内)对支承体或底涂层或硬质涂膜的粘附力。增粘层可为(例如)单独的聚合物层或含金属层(例如金属、合金、氧化物、金属氧化物、金属氮化物或金属氧氮化物的层，如在美国专利No.3,601,471(Seddon)或3,682,528(Apfel等人)中公开的那些)并且包含(例如)Cr、Ti、Ni、NiCr合金或ITO。增粘层的厚度可从几纳米(如，1nm或2nm)至约10nm，并且如果需要的话可以更厚。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实例包括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)是特别优选的增粘添加剂。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也可用于提高粘附力。
可藉对支承体进行适当预处理来提高多层构造的光滑度、连续性、和导电率及其对支承体或底涂层的粘附力。通常的预处理法包括在存在反应性或非反应性气氛的情况下对支承体的放电预处理(如，等离子体、辉光放电、电晕放电、介电阻挡层放电或大气压放电)；化学预处理；火焰预处理；或施加成核层，例如描述于美国专利No.3,601,471和3,682,528和PCT公开WO2008/083308(Stoss等人)中的氧化物和合金。这些预处理可有助于确保支承体的表面将能接受随后施加的金属层。对于某些实施例，等离子体预处理是尤其优选的。在沉积每个导电层之前，通常在每个聚合物间隔层上采用类似的预处理或添加成核层。
可向所提供的光学透明的显示器滤光器加入各种功能化层或涂层以改变或改善它们的物理或化学性质，尤其是当施加到滤光器的表面或施加到支承体的相对侧时。这些层或涂层可包括：(例如)低摩擦涂层(参见(例如)美国专利No.6,744,227(Bright等人))或增滑粒子-以使滤光器较易于在制造期间进行处理；粒子，以增加滤光器耐磨性或扩散性或避免在该膜设置得邻近另一个膜或表面时的浸润或牛顿环形成；抗反射层，以避免在光学透明的显示器滤光器施加至信息显示器的表面时的炫光；光学偏振器；抗静电涂层；耐磨或硬质涂膜材料；抗雾材料；磁性或磁-光性涂层或膜；粘合剂，例如压敏粘合剂或热熔融粘合剂，尤其是光学透明粘合剂，例如公开于例如美国专利No.6,887,917(Yang等人)、美国专利公开No.2006/0134362(Lu等人)的那些或者得自例如3M公司(St.Paul，MN)、Loctite公司(Rocky Hill，CT)、或Dymax公司(Torrington，CT)的其他材料；底漆，用于促进对相邻层的粘附力；低粘附背胶材料，可用于滤光器以粘合剂辊形式进行使用时；液晶面板；电致变色或电致发光面板；照相乳剂；棱镜膜和全息膜或图像。其他的功能化层或涂层描述于(例如)美国专利No.6,352,761；6,641,900；6,830,713；6,946,188；和7,150,907(all Hebrink等人)；6,368,699和6,459,514(both Gilbert等人)；6,737,154(Jonza等人)；6,783,349(Neavin等人)；和6,808,658(Stover)中。功能化层或涂层还可包括抗侵入或抗刺-撕的膜和涂层，例如描述于美国专利No.7,238,401(Dietz)中的功能化层。其他功能化层或涂层可包括减振膜层，例如描述于美国专利No.6,132,882(Landin等人)和美国专利No.5,773,102(Rehfeld)中的那些；以及阻挡层，用于提供防护或改变膜对液体(例如水或有机溶剂)或对气体(例如氧气、水蒸气或二氧化碳)的透过性。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。这些功能组分可掺入到光学透明的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膜或涂层来施加。
对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。可在支承体、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。
对于某些应用，可能需要改变光学透明的显示器滤光器的外观或性能，方法为(例如)将染色膜层压合到滤光器上、将颜料涂层施加到滤光器表面上或在用于制备滤光器的一种或多种材料中包含染料或颜料。染料或颜料可在电磁光谱的一个或多个选定区域发生吸收，这些区域包括红外、紫外或可见光谱的部分。染料或颜料可用于补充膜的性质，尤其是在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膜或预层合物中的尤其可用的着色层。该层可层合、挤出涂布或共挤出在膜上作为表层。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，以保护膜的任何在暴露于紫外辐射时可能不稳定的内层。还可以使用例如墨水或其他印刷油墨(例如，用于显示产品识别信息、取向信息、广告、警告、装饰、或其他信息的那些油墨)来处理光学透明的显示器滤光器。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。此外，它们还可被设计为反射450nm和650nm波长之间少于10％、少于8％、少于5％或少于3％的光化辐射。通常电磁光谱中的透射率是在550nm处测定的。除此之外，滤光器还可被设计成阻挡朝向或来自显示装置的有害电磁干扰(EMI)辐射通过。滤光器可EMI屏蔽至少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。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而阻挡800nm和2500nm波长之间的近红外辐射平均值的大于95％、大于97％、大于98％或大于99％的近红外辐射。
具有低可见光反射率的光学透明的显示器滤光器对于改善显示器的性能尤为可取。从概念上可知，可通过将抗反射(AR)涂层添加至上述多层构造的外层来降低可见光反射率。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。对于所提供的光学透明的显示器滤光器，可通过任选的底涂层和/或表涂层(多组件膜的最后介电层、和/或附加层)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，导电膜可用于提供EMI屏蔽。电场的屏蔽效能(SE)与膜薄层电阻相关，并且在远场中可使用良导体近似进行估计：
SE(dB)＝20log(1+Zo/2Rs)
式中Zo和Rs分别为自由空间的阻抗(377Ω)和膜薄层电阻。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、透射和反射之类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，而不是只考虑底涂层和表涂层“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。
将银-金合金用作导电涂层可提高光学滤光器的抗反射特性，因为所含金的成分可部分地吸收可见光谱。因此，将金加入涂层内使得额外地吸收可见光，从而导致较低的反射率。
良好的设计需要对电磁波传播特性的理论处理，这是复杂的并且一般需要复杂的计算方法，这些计算方法通常涉及在适当的边界条件下对膜组件求解麦克斯韦方程。所提供的光学透明的显示器滤光器可用于改变从电子显示装置发射的辐射，所述电子显示装置为(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。当使用在这些装置的外部时，光学透明的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。而在另外一些情形下，所提供的光学透明的显示器滤光器又可保护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)中而出现暂时的“灵敏度降低”的情形。而光学透明的显示器滤光器可设置在触摸屏面板与电子装置之间以抵消这种敏感性降低。
可以想见，EMI屏蔽可对使用符合政府机构的比吸收率(SAR)规定的电子显示器装置的用户们提供了保护。例如，对于移动电话，当前美国联邦通讯委员会对每1g组织所规定的SAR水平为100kHz至10GHz之间的辐射低于1.6瓦特/kg(W/kg)。欧盟设定了对10g人体组织而言2W/kg的限度。应当设想到，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。
在设计中虑及光学损失和信号增强时，可将所提供的透明导体当作用于触摸面板的“防护件”或“屏蔽件”。EMI屏蔽采用法拉第罩概念，即屏蔽膜需要与电子装置的金属底座形成完整的电封装件并且电接地至该底座。例如，触摸面板和显示器面板之间的采用透明导体膜的EMI屏蔽可与显示器面板的底座一起形成法拉第罩。透明导体防护件可有助于容纳或聚集来自电子装置(例如触敏面板)的靶表面的电磁场，由此增加该装置的灵敏度。为了产生防护件，触摸感应区域的背面和侧面可被另一个导体包绕，所述另一个导体与感应区域本身保持相同的电压。当将电压施加至感应区域时，也将完全相同的电压施加至防护件。因为在感应区域和防护件之间不存在电压差，故在它们之间不存在电场。防护件后面的任何其他导体可与防护件(而非感应区域)形成电场。只有未被防护的感应区前部可与靶触摸屏形成电场。
所提供的光学滤光器可用于为电子装置提供EMI屏蔽电容式触摸传感器。具有显示器(例如LCD显示器)的电子装置可具有利用光学透明粘合剂光学附接的EMI屏蔽光学滤光器，如图7B所示。EMI屏蔽层的阻挡层(可包括交联聚合物层)可用作沉积另外两个光学透明导电金属或金属合金层的介电层。这些层可进行图案化-一次沿x平面取向并且第二次沿y平面取向-以产生多层叠堆，其包括连续EMI屏蔽层、x平面图案化电容层、和y平面图案化电容层。当导电层极薄(例如，藉使用所提供的光学滤光器)并且由金属或金属合金(通常为银-金合金)形成时，可产生用于LCD装置的高敏感度电容式触摸板。具有不连续的触摸屏已公开于(例如)美国专利公开No.2009/0146970(Lowles等人)和美国专利No.6,188,391(Seely等人)中。
可利用多种技术来图案化透明导电金属或金属合金层，所述技术包括激光刻蚀、干法蚀刻、和湿法蚀刻。在一些实施例，所提供的光学屏蔽滤光器可藉这样的方式进行图案化：在保护导电金属或金属合金层的阻挡层上提供具有图案的光刻胶。光刻胶可包括烃蜡类、正性光刻胶、负性光刻胶、或者图案化或掩模领域的普通技术人员已知的任何其他光刻胶或掩模。在涂覆光刻胶之后，可将滤光器浸入蚀刻槽内并且暴露于蚀刻溶液以移除暴露的金属或金属合金层。可用的蚀刻剂包括(例如)氯化铁和高锰酸钾溶液。通常，可将滤光器暴露于蚀刻剂中约1-5分钟。暴露之后，滤光器可用水漂洗、进行干燥、并用于进一步的处理。
图1为所提供的光学滤光器的一个实施例的图示。光学滤光器100具有支承体102，所述支承体102为具有1.65的折射率的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。金属氧化物层103a已设置在支承体上，然后把多晶晶种层103b直接设置在金属氧化物层上。多晶晶种层可为不连续的。透明导电层104(银-金合金)已直接沉积在多晶晶种层上。通过沉积阻挡层107来钝化透明导电层104，在此实施例中，所述阻挡层107包括金属氧化物层105和交联的丙烯酸类聚合物层106。金属氧化物封盖层105可为不连续的并且可与多晶晶种层103b具有类似的厚度或者可为更厚的和连续的。以上已讨论了该阻挡层的细节。在图1所示的实施例中，如将折射率和厚度选择得与导电层104光学相匹，则可降低滤光器中的层与层之间的反射率：。在此实施例中，金属氧化物层105与导电层相比是很薄的。
图2为所提供的光学滤光器的另一个实施例，其中光学滤光器200包括被夹在支承体202和多层构造之间的附加聚合物层208(聚合物底涂层)，所述多层构造包括金属氧化物层203a、多晶晶种层203b、透明导电层204、和阻挡层207(其包括金属氧化物封盖层205和交联的丙烯酸类聚合物层206)。已将聚合物底涂层208添加到图2所示的实施例中以光学匹配导电层，正如图1所示。如果导电层204为具有低(＜1)实数部分的折射率的金属(例如银、金或铜)，则聚合物208应具有高折射指数以与导电层204在光学上相匹配(忽略极薄阻挡层205的光学贡献)，并提高层204的有效折射率，从而更接近地与支承体202相匹配。理想的聚合物层208具有等于或高于聚合物层206(其也存在于本实施例中)的折射率。在也由图2所示的另一个实施例中，多晶晶种层203可做得较厚以便与聚合物208形成匹配的光学对。在此实施例中，层203a、203b和208合在一起可具有高于支承体202的有效折射率。
图3为所提供的光学滤光器的另一个实施例300的图示，其不同于图2所示的实施例之处在于：在支承体302和聚合物底涂层308之间存在一附加的阻挡层309。在一个这样的实施例中，支承体302具有层309、308、303a、和303b，这些层的作用相当于设置在支承体上的对称四层等效折射率光学层。在一个示例性实施例中，层303a、303b、和309为连续的ZnO层，而层308为高折射率的丙烯酸类聚合物。对于低折射率金属导电层304而言，该对称四层等效折射率光学层的等效折射率通常大于PET的等效折射率。透明导电层304和阻挡层307(由金属氧化物封盖层305和交联聚合物306构成)设置在对称四层等效光学层上以提供额外的光学效果和环境保护。
图4示出了所提供的光学滤光器的实施例400，其中用了五个层(聚合物410、附加金属氧化物阻挡层409、底涂层聚合物408、金属氧化物层403a、和多晶晶种层403b)来对支承体402与透明导电层404之间进行光学匹配。如同在大多数其他实施例中一样，藉包含金属氧化物封盖层405和交联聚合物406的阻挡层407来保护透明导电层404。在另外可由图4所示的所提供的光学滤光器的附加实施例中，接触支承体402的底涂层聚合物410可沉积为半波长光学厚度并且元件409、408、403a和403b可形成四层光学层，所述四层光学层的等效折射率优选高于支承体402的等效折射率。
图5示出了实施例500，其中两种底涂层聚合物-具有高折射率的508和具有低折射率的510涂置在支承体502上。在此实施例中，金属氧化物层503a和多晶晶种层503b允许沉积透明导电层504，所述透明导电层504藉阻挡层507(金属氧化物层505和交联聚合物506的组合)予以保护，这与前述实施例相同。低折射率聚合物510的厚度为约四分之一波长光学厚度，而高折射率聚合物508、金属氧化物层503a、和多晶晶种层503b充当三层等效光学匹配层。
图6概要地示出了实施例600，除透明导电层604具有高折射率外，它与图5的实施例非常相似。邻近并且接触支承体602的底涂层聚合物608的折射率不同于低折射率聚合物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。将金属氧化物层603a、多晶晶种层603b、透明导电层604沉积在聚合物610上，并且随后再加上阻挡层607(包括金属氧化物层605和聚合物层606)以完成滤光器构造。
图7A示出了包含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LCD显示器710A。使用橡胶垫712A将多层叠堆设置在LCD显示器表面上，所述橡胶垫在LCD显示器表面的大部分上方提供了空隙722A。滤光器包括其上沉积多层构造的支承体706A，所述多层构造包括底涂层聚合物层708A、金属氧化物层703A、多晶晶种层703A、透明导电层704A、和阻挡层707A(其包括金属氧化物封盖层705A、和聚合物层706A)。在多层构造的上方为触敏玻璃716，其通过光学透明粘合剂714A粘合到多层构造的顶部聚合物层708A。最后，再用一种光学透明粘合剂层718A将玻璃720A粘合至触敏玻璃716A。
图7B示出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LCD显示器710B。使用光学透明粘合剂713B将多层滤光器直接设置到LCD显示器表面上。滤光器包括多层构造，所述多层构造包括底涂层聚合物层708B、金属氧化物层708B、多晶晶种层702B、透明导电层704B、和阻挡层707B(其包括金属氧化物封盖层705B和交联聚合物层706B)。实施例700B中的多层构造的布置与实施例700A中的相反。700B中的所示实施例实现了电容式触摸屏显示器的电容性耦合。应当理解可在实施例700A或700B中使用多层构造的任一种布置。在多层构造的上方为触敏玻璃716B，其通过光学透明粘合剂714B粘合到多层构造的顶部聚合物层708B。最后，通过另外的光学透明粘合剂层718B将玻璃720B粘合至触敏玻璃716B。
图8A和8B示出了包含所提供的光学滤光器的电容式触敏电子装置的另一个实施例800。图8中所示的电子装置非常类似于图7B中所示的电子装置。首先看图8A，其为图8B的组件的分解图。装置800包括LCD显示器810。LCD显示器810的正上方为所提供的光学滤光器的一个实施例。该实施例包括透明支承体807A和直接涂覆在聚酯支承体807A上的底涂层聚合物层808A。光学透明粘合剂813已层合至聚酯支承体807A的背对底涂层聚合物层808A的一侧。EMI屏蔽叠堆设置在聚合物层808A上并且包括金属氧化物层802A、多晶晶种层803A、透明导电层804A、金属氧化物封盖层805A、最后是交联的丙烯酸类聚合物层806A(充当阻挡层和介电层)。
所提供的第二光学滤光器包括透明支承体807B、底涂层聚合物808B、金属氧化物层802B、第二多晶晶种层803B、第二透明导电层804B，所述第二透明导电层804B被图案化且并形成两个电容式触敏层(沿x和y平面取向)中的一个并且设置在第二晶种层803B上。藉第二金属氧化物封盖层805B和第二交联的丙烯酸类聚合物层806B来钝化图案化的导电层804B。将光学透明粘合剂816层合至透明支承体807B的背对底涂层聚合物层808B的一侧。已藉掩模通过层806B进行图案蚀刻，从而完成了该第二滤光器的图案化。蚀刻除去了层806B、805B、804B、803B、和802B的暴露部分，但不影响透明支承体807B。
所提供的第三光学滤光器包括透明支承体807C、底涂层聚合物808C、金属氧化物层802C、第二多晶晶种层803C、第二透明导电层804C，所述第二透明导电层804C被图案化并形成两个电容式触敏层(沿x和y平面取向)中的另一个并且设置在第二晶种层803C上。藉第二金属氧化物封盖层805C和第二交联的丙烯酸类聚合物层806C来钝化图案化的导电层804C。将光学透明粘合剂814层合至透明支承体807C的背对底涂层聚合物层808C的一侧。已藉掩模通过层806C进行图案蚀刻，从而完成该第二滤光器的图案化。蚀刻已除去层806C、805C、804C、803C、和802C的暴露部分，但不影响透明支承体807C。820为具有与其层合的光学透明粘合剂818的玻璃触摸表面。
在图8B中，已将图8A中所示和所述的层和实施例全部层合在了一起，因为各个层和实施例均包括光学透明粘合剂。光学透明粘合剂816已流入第二多层光学滤光器(通过“B”标号示出)的蚀刻凹槽内以填充间隙并提供光学透明层(无空隙)。相似地，光学透明粘合剂818已流入第二多层光学滤光器(以“C”标号示出)的蚀刻凹槽内以填充间隙并提供光学透明层(无空隙)。
导电金属或金属合金层可具有与其附接的电极接线端子，所述电极接线端子可引至地(如在导电连续层充当EMI屏蔽的情况下)或者可引至其他电路(在图案化导电层充当x平面或y平面电容式触摸传感器板的情况下)。为简便起见，未将这些接线端子、地、和电路示于各附图上。
本发明还涵盖图案化光学滤光器和非图案化光学滤光器的组合。在一些实施例中，可将两个图案化触摸传感器(例如示为第二所提供的光学滤光器和第三光学滤光器的那些)直接层合至电子装置或者本领域技术人员已熟知的另一个EMI屏蔽的滤光器上。在其它实施例中，所提供的EMI屏蔽光学滤光器(以所提供的具有“A”标号的非图案化光学显示器滤光器示出)可单独使用或者可与触敏基底的其他实施例结合使用。
图9中的示意图示出了可用于方便地制造本发明的膜的设备900。机动卷轴901和901a使支承卷材902前后移动而通过设备900。温度受控的转筒903以及惰轮904a和904b将卷材902传送通过金属/金属氧化物溅射施加器905、等离子体处理器906、单体蒸发器907、和紫外光工位(固化站)908。由贮存器910向蒸发器907供应液态单体909。可利用多次通过设备900依次将各层施加至卷材902上。可将设备900封闭在合适的室内(在图9中未示出)，并且保持在真空状态下或供给合适的惰性气体，以便阻止氧气、水蒸汽、粉尘和其它大气污染物干扰各种等离子体、单体的涂布、固化或溅射步骤。溅射步骤要求真空--其他过程可优选地在真空下运行，但也可以在其他压力下运行。
所提供的光学透明的显示器滤光器可与电子显示器结组合使用，所述电子显示器为例如液晶显示器、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出的辐射，从而阻挡不想要的或有害的波长的透射，并修正允许透射的波长选择。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、7B、和8中所示。触敏装置可以是电阻式或电容式的。当使用电容式触敏支承体来提供接触灵敏度时，所提供的显示器滤光器是尤其有用的，因为所述滤光器能保护玻璃不受由该装置所产生的、可能错误地与触敏层相互作用的不利辐射的影响。
实例
表1
各实例的材料
Figure BDA0000149749260000251
使用包括滚筒式卷材处理系统的多区真空室来制备所有的实例和比较例，所述滚筒式卷材处理系统允许依次的涂布和/或处理过程：包括等离子体处理、电子束处理、溅射涂布、和蒸汽涂布。一般来讲，在单次通过所述室期间使用依次涂布来沉积两种不同的材料。除非另外指明，卷材是向前运行的。涂布系统的示意图示于图9中并且与公开于例如美国专利No.7,351,479(Fleming等人)的图6A中的涂布系统基本上相同。
测试方法1：光学分析
在BYK Gardner TCS PLUS 8870型分光光度计(BYK Gardner Inc.，USA)上根据ASTM D1003、E308、CIE 15.2来进行测量。利用d/8°几何布局来测量从380到720nm的透射百率。同样地测量了反射率，包括镜面反射在内。
测试方法2：电学分析
使用得自Delcom Instruments Inc.(Prescott，WI)的727R型台式电导监测仪，通过涡电流方法来测量表面电阻率。
测试方法3：屏蔽效能
根据ASTM D-4935来表征对于100MHz至1.5GHz的频率范围的屏蔽效能。
测试方法4：可靠性分析
将约为5.1cm×5.1cm的膜样品放置在温度和湿度受控的恒温恒湿箱中。将一组样品在设为65℃和90％相对湿度(RH)的恒温箱中放置3天。将另一组样品在设为85℃和85％RH的恒温箱中放置3天。目视观察样品的缺陷。
实例-具有SnO 2 底层和ZnO晶种层的Ag/Au导电层
将以商品名“TEIJIN TETORON HB3”得自DuPont Teijin Films Ltd.的未涂底漆的聚酯卷材(2密耳(0.05mm)的厚度和508mm的宽度)加载到滚筒式真空室内。将聚酯卷材按顺序进行等离子体处理并随后用丙烯酸酯溶液(制剂1)进行涂布，然后将该聚酯卷材在以约50fpm(15m/min)的卷材速度通过真空室一次期间进行电子束固化以产生第一丙烯酸酯层。按如下方式来进行等离子体处理。将真空室压力降至5×10-5乇。将氮气以65sccm的流速通过SnO2源引入到真空室中，从而产生3.7×10-3乇的压力。SnO2源为轻度还原了的(非化学计量的)。以1,000瓦的功率进行等离子体处理。按如下方式来进行第一丙烯酸酯层的生成。在将丙烯酸酯溶液涂布到聚酯卷材上之前，将约120ml的丙烯酸酯溶液(制剂1)在真空钟形广口瓶中进行脱气直至达到60毫乇的压力。然后将丙烯酸酯溶液装入38mm直径和120-125mL容量的压力钢瓶内。使用螺杆驱动单体泵将溶液从钢瓶内以约1.5毫升/分钟的速率泵送过超声雾化器。雾化后，将丙烯酸酯溶液在约275℃的温度下闪蒸，随后将该溶液的蒸汽冷凝到该PET卷材上。藉将未涂布的PET卷材表面与温度维持在≤-17℃的转筒周边相接触来促进冷凝。将冷凝溶液在8.5KV的电压和51mA的电流下进行电子束固化。
反向运行聚酯卷材并且将第一SnO2层、晶种层沉积到靠着第一丙烯酸酯层的卷材表面上。将用于等离子体处理的相同SnO2源用于溅射涂布第一SnO2层。使用60sccm的氩气流速、10sccm的氧气流速、和2,000瓦的功率且以50fpm(15m/min)的线速度来实施第一SnO2层的沉积。向前运行聚酯卷材并且将第一ZnO/Al2O3(98∶2重量％/重量％)层和第一Ag/Au金属合金层以50fpm(15m/min)的线速度相继沉积到邻近第一丙烯酸酯层的卷材表面上。利用36sccm的氩气流速和2,000瓦的功率来溅射涂布轻度还原(非化学计量的)的ZnO/Al2O3源。通过将氩气以120sccm的流速通过85/15(重量/重量)Ag/Au源引入到真空室和DC磁控管内来实施Ag/Au金属合金层的沉积。功率水平为2,200瓦。
反向运行卷材并且利用下述材料和处理条件来沉积第二ZnO/Al2O3层X，所述材料和处理条件与用于沉积第一ZnO/Al2O3层的那些基本上相同。当向前运行卷材时，将第二丙烯酸酯层沉积到邻近第二ZnO/Al2O3层的卷材表面上，从而产生实例1。用于沉积第二丙烯酸酯层的材料和处理条件与用于产生第一丙烯酸酯层的那些基本上相同，不同的是单体泵流速为0.55毫升/分钟并且线速度为65fpm(19.8m/min)。通过将3M OPTICALLLY CLEAR ADHESIVE 8171层合至支承体来完成实例1的光学膜。
可靠性测试之前和之后的实例的表面电阻率数据与可靠性测试结果一起示于表2中。屏蔽效能结果示于图10A中。光学分析结果(透射率和反射率)示于图10B中。
表2
可靠性分析和电学分析测试结果
Figure BDA0000149749260000281
利用蚀刻来图案化Ag/Au层
通过这样的方式来后固化实例1中的样品：将其曝露于具有二向色反射器的UVC能量为600mJ/cm2的H-灯泡。然后通过沉积印有线条图案的可印刷烃蜡掩模来图案化样品。利用FeCl3的10重量％的水溶液来蚀刻样品一分钟，随后用去离子水进行充分清洗。在蚀刻处理之后移除掩模，结果得到位于非导电PET上的一组导电迹线。
在不脱离本发明的范围和精神的前提下，本发明的各种修改和更改对本领域的技术人员而言将是显而易见的。应当理解，本发明并非意图受本文提出的示例性实施例和实例的不当限制，并且这种实例和实施例仅以举例的方式提出，本发明的范围旨在仅受下文提出的权利要求书的限制。在公开中引用的所有参考文献的全文都以引用的方式并入本文中。

Claims (23)

1.一种光学透明的显示器滤光器，其包括：
透明支承体，该透明支承体包括光学透明粘合剂；和
所述支承体顶部的多层构造，所述构造包括：
所述支承体上的金属氧化物层；
多晶晶种层，其包含设置在所述金属氧化物层上的氧化锌或氧化铋；
导电金属或金属合金层，其设置在所述多晶晶种层上；和
阻挡层，其设置在所述导电金属或金属合金层上，
其中所述多层构造位于所述支承体顶部的背对所述光学透明粘合剂的一侧。
2.根据权利要求1所述的光学透明的显示器滤光器，其中所述阻挡层包括交联的丙烯酸类聚合物。
3.根据权利要求1所述的光学透明的显示器滤光器，其还包括设置在所述支承体和所述金属氧化物层之间的聚合物底涂层。
4.根据权利要求1所述的光学透明的显示器滤光器，其中所述导电层包括银和至少一种另外金属的合金，所述另外金属的氧化电势比银低。
5.根据权利要求4所述的光学透明的显示器滤光器，其中所述合金包含约85重量％的银和约15重量％的金。
6.根据权利要求1所述的光学透明的显示器滤光器，其中所述金属氧化物层包含氧化锡。
7.根据权利要求1所述的光学透明的显示器滤光器，其中所述金属氧化物层还包含ZnSnO3、Zn2SnO4、In2O3、铟锡氧化物或它们的组合中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的光学透明的显示器滤光器，其中所述多晶晶种层包含氧化锌、铝掺杂的氧化锌或它们的组合。
9.根据权利要求1所述的光学透明的显示器滤光器，其中所述光学透明粘合剂包括交联的丙烯酸类聚合物。
10.根据权利要求1所述的光学透明的显示器滤光器，其还包括抗反射层、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种。
11.根据权利要求1所述的光学透明的显示器滤光器，其还包括邻近所述第一导电层的图案化的第二导电金属或金属合金层。
12.根据权利要求11所述的光学透明的显示器滤光器，其还包括邻近所述第二导电层的第三图案化的导电金属或金属合金层。
13.根据权利要求1所述的光学透明的显示器滤光器，其中所述滤光器具有低于100欧姆/平方的薄层电阻。
14.根据权利要求1所述的光学透明的显示器滤光器，其中当频率在1GHz至18GHz的范围内时，所述滤光器提供低于30dB的EMI屏蔽。
15.根据权利要求1所述的光学透明的显示器滤光器，其还包括可在电磁光谱的一个或多个区域中吸收的染料、颜料或它们的组合。
16.根据权利要求1所述的显示器滤光器，其还包括电容式触敏支承体。
17.一种显示器面板，其包括至少一个根据权利要求1所述的光学滤光器。
18.一种电子装置，其包括根据权利要求17所述的显示器面板。
19.一种触敏电子装置，其包括：
透明支承体，该透明支承体包括光学透明粘合剂；和
所述支承体顶部的多层构造，所述构造包括：
所述支承体上的金属氧化物层；
多晶晶种层，其包含设置在所述金属氧化物层上的氧化锌；
图案化的导电金属或金属合金层，其设置在所述多晶晶种层上；
第一阻挡层，其设置在所述导电金属或金属合金层上；
第二金属氧化物层，其设置在所述第一阻挡层上；
第二多晶晶种层，其包含设置在所述第二金属氧化物层上的氧化锌；
第二图案化的金属或金属合金层，其设置在所述第二多晶晶种层上；和
第二阻挡层，其设置在所述第二导电金属或金属合金层上，
其中所述多层构造位于所述支承体顶部的背对所述光学透明粘合剂的一侧。
20.一种制备显示器滤光器的方法，其包括：
提供包括光学透明粘合剂的透明支承体；
将金属氧化物层涂布至所述透明支承体顶部的背对所述粘合剂的一侧；
将包含氧化锌或氧化铋的多晶晶种层直接蒸汽涂布到所述金属氧化物层上；
将包含金属或金属合金的导电层直接涂布到所述多晶晶种层上；以及
沉积与所述导电层接触的阻挡层。
21.根据权利要求20所述的制备显示器滤光器的方法，其中所述金属氧化物层还包含ZnSnO3、Zn2SnO4、In2O3、铟锡氧化物或它们的组合中的至少一种。
22.根据权利要求20所述的制备显示器滤光器的方法，其还包括图案化所述导电层。
23.一种制备显示器滤光器的方法，其包括：
提供光学透明的显示器滤光器，所述显示器滤光器包括：
透明支承体，该透明支承体包括光学透明粘合剂；和
在所述支承体顶部的背对所述粘合剂的一侧的多层构造，所述构造包括：
所述支承体上的金属氧化物层；
多晶晶种层，其包含设置在所述金属氧化物层上的氧化锌；
导电金属或金属合金层，其设置在所述多晶晶种层上；和
阻挡层，其设置在所述导电金属或金属合金层上；以及
图案化所述导电金属或金属合金层。
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