CN1808671A - 高对比度气体放电板用电极及其制造方法 - Google Patents

高对比度气体放电板用电极及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种薄膜叠层，包括：(a)具有均匀组成的铬、碳和氟薄膜；(b)气体放电电极的导电层可以粘合于其上的纯铬膜；和(c)在所述铬、碳和氟薄膜和所述纯铬膜之间的逐渐变化的过渡层，其中，所述逐渐变化的铬、碳和氟过渡层的碳和氟的含量随着与所述纯铬膜之间的距离减小而减小。

Description

高对比度气体放电板用电极及其制造方法
本申请是优先权日为1998年3月9日的发明名称为“高对比度气体放电板用电极及其制造方法”的中国专利申请CN99805804.1的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种气体放电板用电极。更特别地，本发明涉及一种气体放电板用电极，包含一种黑色基质层，所述黑色基质层减少反射到观察者眼睛中的周围的光并增大对比度。本发明还涉及一种形成黑色基质层的方法、包含这种黑色基质层的电极、包括这种电极的气体放电板。
背景技术
Cr-Cu-Cr(铬-铜-铬)多层薄膜叠层材料已经被认为是用于气体放电板或等离子体显示板(PDP)电极的最优选的结构之一。在这样的电极中，所述Cu层作为主要的电流载体。Cr底层用于改善在所述Cu层与玻璃基板、面板或板之间的粘合力，而Cr顶层防止所述Cu层在后来的热制造过程中被氧化并且作为反射表面把被所述电极阻碍的图像光反射回到所述等离子体单元中。
使用溅射沉积法可以制造Cr-Cu-Cr多层薄膜。但是，由于溅射的Cr薄膜有金属的白色，所述Cr底层在把周围的光反射回到观察者的眼睛中时，降低所述等离子体显示器的图像对比度。为了改善所述等离子体显示器的对比度，在沉积所述Cr粘合层之前，可以在所述玻璃面板上沉积一个防反射层，在该技术中也称为黑色基质层。所述黑色基质层的目的是减小从所述Cr层反射的光量。
有效的黑色基质层应该具有低反射率、高吸光率的暗颜色。所述黑色基质层优选应该能用合适的化学腐蚀剂腐蚀，最优选的是，可以使用腐蚀所述Cr粘合层相同的腐蚀剂腐蚀，使得所述防反射层可以与所述Cr层一起腐蚀，或者使用一种对腐蚀所述金属Cr和Cu层有合适选择性的腐蚀剂。此外，所述黑色基质层应该提供与所述玻璃基板、面板或板和所述Cr粘合层之间良好的粘合力。
虽然可以使用满足上述要求的任何薄膜作为黑色基质层，但是，使用Cr基化合物制成的薄膜是特别有利的。用Cr基化合物，有可能使用反应溅射和纯Cr靶沉积所述薄膜。这使得所述黑色基质层和所述Cr粘合层可以在相同的溅射室内依次沉积，而不需要单独的黑色基质层沉积。同时，Cr基化合物制成的薄膜一般会提供与纯Cr薄膜类似的腐蚀性质。这使得可以在单一的工艺步骤中腐蚀所述黑色基质层和粘合层，而不需要额外的腐蚀步骤以及进行所述额外步骤所需的设备。
在O’Keefe等人的美国专利No.5,628,882中公开了使用Cr金属靶和各种比例的氩气-六氟乙烷(C2F6)气体混合物，通过反应溅射沉积一系列Cr、C和F薄膜的方法，其主要内容在本文中引作参考。(同时见O’keefe等人的，晶体Cr/C/F薄膜的反应溅射沉积，材料通讯18(1994)251-256)。所述薄膜组成(原子百分比)在(35-55)Cr，(20-25)C和(20-45)F范围内，并且通过改变Ar∶C2F6比例控制。所述薄膜被确定为结晶的，其组成不依赖于基板的选择。由于在该专利中不考虑PDP电极的应用，所以，关于用作黑色基质层的适用性方面没有评价所述薄膜。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种有效的黑色基质层，可以与包含Cr/Cu/Cr薄膜叠层的PDP电极相容。
本发明的另一个目的是提供一种与Cu基PDP电极的粘合层一体化的的黑色基质层。
本发明的另一个目的是提供一种可以在单一的真空室中用连续溅射沉积法形成一体化的黑色基质/粘合层的方法。
根据前面的原理和目的，本发明提供一种与结晶的Cr-C-F薄膜制成的黑色基质层一体化的Cr/Cu/Cr PDP电极。此外，本发明提供一种包括Cr-C-F薄膜的薄膜叠层，它作为一种黑色基质层；逐渐变化的Cr-C-F过渡层和纯Cr薄膜作为Cu PDP电极的粘合层。本发明还提供一种可以在单一的真空室中进行的连续溅射沉积法沉积上述薄膜叠层的方法。
本发明提供一种气体放电板，包含透明板、气体放电电极和位于所述透明板和所述气体放电电极之间的并且包含铬/碳/氟薄膜的黑色基质层。
优选的是，所述气体放电电极包含一个由导电材料薄膜形成的导电层，该导电层位于抗氧化材料薄膜与能粘合到所述黑色基质层上的材料制成的薄膜之间。优选的是，所述导电材料是铜，所述抗氧化材料是铬，所述能粘合到所述黑色基质层上的材料是铬。更优选的是，本发明的气体放电板在所述黑色基质层与可以粘合到所述黑色基质层的所述铬薄膜之间还可以包含一种过渡区域，其中，所述过渡区域包含一个铬/碳/氟逐渐变化的区域，其中，所述碳和氟的含量随着与可以粘合到所述黑色基质层的所述铬薄膜的距离减小而减小。
在所述黑色基质层的一个优选的实施方案中，所述过渡层、所述粘合层、所述导电层和所述抗氧化层依次沉积在所述透明板上。合适的沉积方法包括溅射。例如，在连续的溅射操作中，可以依次形成所述黑色基质层、所述过渡层和所述粘合层的每一个，所述导电层和所述抗氧化层可以在后续的、单独的溅射操作中沉积在所述粘合层上。
所述透明板例如可以用玻璃制成。本发明的气体放电板的黑色基质层的厚度优选为约1000-5000埃。
本发明还提供一种适用于气体放电板的黑色基质层，它包含铬/碳/氟薄膜。优选的是，本发明的黑色基质层包含：
(a)从所述黑色基质层的第一面延伸并具有基本均匀的组成的第一部分(即所述第一部分的成分在所述第一部分中基本均匀分布)；
(b)气体放电电极的导电层可以粘合于其上的粘合表面；以及
(c)在所述第一部分和所述粘合表面之间延伸的逐渐变化的过渡区域，其中，碳和氟含量随着与所述粘合表面的距离减小而逐渐减小，例如，使得所述粘合表面的组成是纯Cr(即所述过渡区域的组成从Cr-C-F变化到纯Cr)。更优选地，所述第一部分和所述过渡区域包含铬/碳/氟，所述粘合表面基本是纯铬。
本发明的黑色基质层例如可以从一个单一的溅射过程获得，所述过程包括：
(a)以基本恒定的比例向其中有基板的提供铬溅射靶的溅射室中提供氩源和六氟乙烷源；
(b)在所述基板上沉积具有基本均匀组成的铬/碳/氟薄膜到要求的厚度，提供所述第一部分；
(c)通过所述铬/碳/氟薄膜的连续沉积并把喂入所述溅射室中的六氟乙烷量缓慢减少到零形成所述过渡部分；
(d)通过基本为纯铬的连续沉积形成达到要求厚度的所述粘合表面。
所以，本发明提供一种黑色基质层，其中，所述第一部分和所述过渡区域包含铬/碳/氟，所述粘合表面基本是纯铬，所述黑色基质层在单一的溅射操作中形成，所述溅射操作包括：
(a)以基本恒定的比例向其中有基板的提供铬溅射靶的溅射室中提供氩源和六氟乙烷源；
(b)在所述基板上沉积具有基本均匀组成的铬/碳/氟薄膜到要求的厚度，提供所述第一部分；
(c)通过所述铬/碳/氟薄膜的连续沉积并把喂入所述溅射室中的六氟乙烷量缓慢减少到零形成所述过渡部分；
(d)通过基本为纯铬的连续沉积形成达到要求厚度的所述粘合表面。
本方法中所用的基板可以是例如一种气放电板的透明板。所述透明板一般用玻璃制成。
根据本发明的黑色基质层的所述第一部分的厚度优选为约1000-5000埃。
本发明还提供形成一种适用于气体放电板的的黑色基质层的方法，所述方法包括：
(a)以基本恒定的比例向其中有基板的提供铬溅射靶的溅射室中提供氩源和六氟乙烷源；
(b)在所述基板上沉积具有基本均匀组成的铬/碳/氟薄膜到要求的厚度，形成黑色基质部分；
(c)通过所述铬/碳/氟薄膜的连续沉积并把喂入所述溅射室中的六氟乙烷量缓慢减少到零形成一个过渡部分；
(d)通过基本为纯铬的连续沉积形成达到要求厚度的粘合表面。
本发明还提供一种包含铬/碳/氟薄膜的薄膜叠层，它具有：
(a)一个具有基本均匀组成的第一部分；
(b)一个碳/氟含量随着与所述第一部分的距离增大而减小的逐渐变化的过渡区域；
(c)一个基本为纯铬的薄膜；
其中，(a)、(b)和(c)的每一个的厚度可以相同或不同。
可以通过一种包括下列步骤的方法制造本发明的薄膜叠层：
(a)开始以基本恒定的比例向其中有基板的提供铬溅射靶的溅射室中提供氩源和六氟乙烷源；
(b)沉积具有基本均匀组成的铬/碳/氟薄膜；
(c)把喂入所述溅射室中的六氟乙烷量缓慢减少到零并连续沉积所述铬/碳/氟薄膜；
(d)沉积基本为纯铬的层。
本发明提供以下技术方案：
(1)一种包含透明板、气体放电电极和黑色基质层的气体放电板，所述黑色基质层位于所述透明板与所述气体放电电极之间，并且包含铬/碳/氟薄膜。
(2)一种根据上述(1)的气体放电板，其中，所述气体放电电极包含一个导电材料薄膜形成的导电层，该导电层位于抗氧化材料薄膜与可以粘合到所述黑色基质层上的材料形成的薄膜之间。
(3)一种根据上述(2)的气体放电板，其中，所述导电材料是铜，所述抗氧化材料是铬，可以粘合到所述黑色基质层上的所述材料是铬。
(4)一种根据上述(3)的气体放电板，还包括在所述黑色基质层和能粘合到所述黑色基质层的所述铬薄膜之间的过渡区域，其中，所述过渡区域包含一个铬/碳/氟逐渐变化的区域，其中，所述碳和氟的含量随着与可以粘合到所述黑色基质层的所述铬薄膜之间的距离减小而减小。
(5)一种根据上述(4)的气体放电板，其中，所述黑色基质层、所述过渡层、所述粘合层、所述导电层和所述抗氧化层的每一个在所述透明板上依次沉积。
(6)一种根据上述(5)的气体放电板，其中，所述的层每一个都通过溅射形成。
(7)一种根据上述(6)的气体放电板，其中，所述黑色基质层、所述过渡层和所述粘合层用连续的溅射操作依次形成，所述导电层和所述抗氧化层在后续的、单独的溅射操作中依次沉积在所述粘合层上。
(8)一种根据上述任一项的气体放电板，其中，所述透明板用玻璃制成。
(9)一种根据上述任一项的气体放电板，其中，所述黑色基质层的总厚度为约1000-5000埃。
(10)一种适用于气体放电板的、包含铬/碳/氟薄膜的黑色基质层。
(11)一种根据上述(10)的黑色基质层，包含：
(a)从所述黑色基质层的第一面延伸并具有基本均匀的组成的第一部分；
(b)气体放电电极的导电层可以粘合于其上的粘合表面；以及
(c)在所述第一部分和所述粘合表面之间延伸的逐渐变化的过渡区域，其中，碳和氟含量随着与所述粘合表面的距离减小而逐渐减小.
(12)一种根据上述(11)的黑色基质层，其中，所述第一部分和所述过渡区域包含铬/碳/氟，所述粘合表面基本是纯铬。
(13)一种根据上述(12)的黑色基质层，可以用一个单独的溅射过程获得，所述过程包括：
(a)以基本恒定的比例向其中有基板的提供铬溅射靶的溅射室中提供氩源和六氟乙烷源；
(b)在所述基板上沉积具有基本均匀组成的铬/碳/氟薄膜到要求的厚度，提供所述第一部分；
(c)通过所述铬/碳/氟薄膜的连续沉积并把喂入所述溅射室中的六氟乙烷量缓慢减少到零形成所述过渡部分；
(d)通过基本为纯铬的连续沉积形成达到要求厚度的所述粘合表面。
(14)一种根据上述(12)的黑色基质层，在一个单一的溅射操作中形成，所述溅射操作包括：
(a)以基本恒定的比例向其中有基板的提供铬溅射靶的溅射室中提供氩源和六氟乙烷源；
(b)在所述基板上沉积具有基本均匀组成的铬/碳/氟薄膜到要求的厚度，提供所述第一部分；
(c)通过所述铬/碳/氟薄膜的连续沉积并把喂入所述溅射室中的六氟乙烷量缓慢减少到零形成所述过渡部分；
(d)通过基本为纯铬的连续沉积形成达到要求厚度的所述粘合表面。
(15)一种根据上述(13)或(14)的黑色基质层，其中，所属基板是气体放电板的透明板。
(16)一种根据上述(15)的黑色基质层，其中，所述透明板用玻璃制成。
(17)一种根据上述(11)-(14)的任一项的黑色基质层，其中，所述第一部分的厚度为约1000-5000埃。
(18)一种形成适用于气体放电板的黑色基质层的方法，所述方法包括：
(a)以基本恒定的比例向其中有基板的提供铬溅射靶的溅射室中提供氩源和六氟乙烷源；
(b)在所述基板上沉积具有基本均匀组成的铬/碳/氟薄膜到要求的厚度，形成黑色基质部分；
(c)通过所述铬/碳/氟薄膜的连续沉积并把喂入所述溅射室中的六氟乙烷量缓慢减少到零形成一个过渡部分；
(d)通过连续沉积基本为纯铬的层形成达到要求厚度的粘合表面。
(19)一种包含铬/碳/氟的薄膜的薄膜叠层，它具有：
(a)一个具有基本均匀组成的第一部分；
(b)一个碳/氟含量随着与所述第一部分的距离增大而减小的逐渐变化的过渡区域；
(c)一个基本为纯铬的薄膜；
其中，(a)、(b)和(c)的每一个的厚度可以相同或不同。
(20)一种形成根据上述(19)的薄膜叠层的方法，所述方法包括：
(a)开始以基本恒定的比例向其中有基板的提供铬溅射靶的溅射室中提供氩源和六氟乙烷源；
(b)沉积具有基本均匀组成的铬/碳/氟薄膜；
(c)把喂入所述溅射室中的六氟乙烷量缓慢减少到零并连续沉积所述铬/碳/氟薄膜；
(d)沉积基本为纯铬的涂层。
附图说明
图1是现有技术的Cr/Cu/Cr多层薄膜叠层等离子体显示板电极的截面图。
图2是Cr-C-F薄膜#1的透光度与波长的函数曲线。
图3是Cr-C-F薄膜#2的透光度与波长的函数曲线。
图4是用包括Cr-C-F层、一体化的Cr-C-F过渡层和纯Cr层的一体化黑色基质/粘合层形成的根据本发明的一个实施方案的Cr/Cu/Cr多层PDP电极的截面图。
具体实施方式
图1表示一种传统的Cu基PDP电极。典型的电极1包括作为所述电极主要电流载体的导电Cu层2。导电Cu层2位于包括防止所述Cu层氧化的Cr顶层3和Cr底层4的两个Cr层之间，Cr底层4作为能够把电极1粘合到基板5上的粘合层。
用美国专利No.5,628,882描述的方法沉积两个Cr-C-F薄膜。在所述参考专利中表征了所述薄膜的化学性质和微观结构。根据本发明，这种薄膜用作黑色基质层的合适性确定如下。
用Dektak II表面光度仪(Veeco Instruments，Inc.)测定所述薄膜的厚度。人眼目测所述薄膜的颜色。用SpectraPro 275 0.275 MeterFocal Length Monochrometer(Acton Research Corp.)与Hamamatsu R928光电倍增管粘合测定可见光范围内薄膜的光学透明性。图2和3表示所述薄膜的光透明性与光波波长的函数关系。用典型的纯Cr用腐蚀剂试验所述薄膜的可腐蚀性。通过用Scotch带(3M)的剥离试验评价粘合性。下表中总结了试验结果。
  试样   Cr-C-F#1   Cr-C-F#2
  组成(at.％)   Cr∶C∶F＝57∶25∶18   Cr∶C∶F＝35∶24∶41
  厚度(A)   2000   4000
  颜色   暗褐色   暗褐色
  平均透光度(％)：(可见光)   ＜7   ＜18
  可腐蚀性：用Cr用腐蚀剂   是   是
  与玻璃的粘合性：剥离试验w/Scotch带   良好   良好
这些结果表明所述薄膜适用于与PDP电极粘合使用的黑色基质层。
由于通过使用Cr靶的溅射沉积Cr-C-F黑色基质层和Cr粘合层，这两层可以用依次的、连续的方法在相同的真空室中制造。可以先使用合适比例的氩(Ar)和六氟乙烷(C2F6)气体的混合物沉积所述Cr-C-F层。当所述薄膜达到要求厚度时，优选为约1000-5000埃，所述C2F6的流量逐渐减小到零，产生其中组成从Cr-C-F平滑过渡到纯Cr的过渡区域。通过控制C2F6气体流量减小的速度可以控制该过渡区域的厚度。然后在没有C2F6气体的条件下继续所述溅射操作沉积纯Cr薄膜层。
本发明的方法把两个单独的沉积过程粘合成一个整体的过程，产生作为所述电极的黑色基质层(Cr-C-F薄膜)和粘合层(Cr薄膜)，在所述薄膜之间没有突然的界面。通过形成根据上述方法的一体化黑色基质/粘合层，避免了在所述电极的黑色基质层和粘合层之间缺少粘合所伴随的问题。此外，对于黑色基质薄膜沉积，不要求额外的真空室。
然后，可以把所述一体化的黑色基质层/粘合层放在用于沉积Cu的第二个真空室中，随后为了提供电极/黑色基质层，用传统的技术沉积Cr顶层。图4表示所得的电极/黑色基质层。如图4所示，用包括黑色基质层6、在连续溅射沉积过程中沉积在基板5上的过渡区域7以及粘合Cr底层的一体化黑色基质层/粘合层形成所述电极/黑色基质层。在单独的溅射操作中在Cr底层4上依次沉积导电Cu层2和Cr顶层3。
应该理解，上述描述仅是本发明的说明。该领域内熟练的技术人员可以进行各种替换和改进而不离开本发明。因此，本发明意欲包括在所附权利要求书范围内的所有这样的替换、修改和变化。

Claims (5)

1.一种薄膜叠层，包括：
(a)具有均匀组成的铬、碳和氟薄膜；
(b)气体放电电极的导电层可以粘合于其上的纯铬膜；和
(c)在所述铬、碳和氟薄膜和所述纯铬膜的表面之间的逐渐变化的过渡层，其中，所述逐渐变化的铬、碳和氟过渡层的碳和氟的含量随着与所述纯铬膜的表面之间的距离减小而减小。
2.根据权利要求1的薄膜叠层，其中所述导电层是铜。
3.根据权利要求2的薄膜叠层，可以用一个单独的溅射过程获得，所述过程包括：
(a)以恒定的比例向其中有气体放电板的透明板的提供铬溅射靶的溅射室中提供氩源和六氟乙烷源；
(b)在所述气体放电板的透明板上沉积具有均匀组成的铬、碳和氟薄膜到要求的厚度，提供所述铬、碳和氟薄膜；
(c)通过所述铬、碳和氟薄膜的连续沉积并把喂入所述溅射室中的六氟乙烷量逐渐减少到零形成所述过渡层；
(d)通过纯铬的连续沉积形成达到要求厚度的所述纯铬膜。
4.根据权利要求3的薄膜叠层，所述透明板用玻璃制成。
5.根据权利要求1-3中任一项的薄膜叠层，所述铬、碳和氟薄膜的厚度为1000-5000埃。
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