DE19720974C1 - Front filter for self-illuminating picture screen - Google Patents
Front filter for self-illuminating picture screenInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Vorsatzfilter für selbstleuchtende Bildschirme, z. B. von Kathodenstrahlröhren, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a front filter for self-illuminating screens, for. B. from Cathode ray tubes, according to the preamble of patent claim 1.
Vorsatzfilter für selbstleuchtende Bildschirme besitzen eine verringerte Licht transmission, wodurch eine Kontrastanhebung bei äußerer Lichteinwirkung er reicht wird. Denn das von außen kommende Licht kann erst nach zweimaligem Filterdurchgang als Streulicht vom Bildschirm kommend das Auge des Betrach ters erreichen. Dagegen wird das vom Bildschirm selbst emittierte Nutzlicht beim Filterdurchgang nur einmalig geschwächt.Front filters for self-illuminating screens have a reduced light transmission, which increases the contrast when exposed to external light is enough. Because the light coming from outside can only be done twice Filter passage as stray light coming from the screen the eye of the eye reach. On the other hand, the useful light emitted by the screen itself is Filter passage weakened only once.
Zur Vermeidung störender Lichtreflexionen an der Oberfläche des Filters ist eine möglichst wirksame Entspiegelung eines derartigen Filters wünschenswert.To avoid disturbing light reflections on the surface of the filter is a anti-reflective coating of such a filter is desirable.
Es sind beidseitig interferenzoptisch entspiegelte Vorsatzfilter bekannt. Die Be schichtung ist praktisch absorptionsfrei, so daß zur Verringerung der Lichttrans mission als Träger für die Entspiegelungsschichten Graugläser eingesetzt werden müssen, die jedoch höhere Rohmaterialkosten verursachen als klare Floatgläser.Interference-optical anti-reflective filters are known on both sides. The Be Layering is practically absorption-free, so that to reduce the light trans mission can be used as a carrier for the anti-reflective layers of gray glass which, however, cause higher raw material costs than clear float glasses.
Es ist ferner seit langem bekannt, daß man durch eine auf das Glas aufgebrachte sehr dünne Metallschicht, z. B. Chrom, Chrom-Nickel-Legierungen oder Molybdän, die Transmission durch das Glas um bis zu 30% senken kann, was gleicherma ßen einer Kontrastanhebung entspricht. Zusätzlich haben diese Metallschichten den Vorteil, daß sie, von der Glasseite her betrachtet, noch einen Beitrag zur Re flexionsminderung liefern (Hugo Anders, Dünne Schichten für die Optik, Wissen schaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart, 1965, S. 25-26). Ein weiterer Vorteil einer solchen Metallschicht besteht in ihrer elektrischen Leitfähigkeit. Eine leitende Beschichtung eines Vorsatzfilters ist erwünscht, weil man diese Schicht erden kann und dadurch das Anziehen von Staub verhindert wird. Eine Reinigung der dem Bildschirm zugewandten Seite zur Staubentfernung ist nämlich schwierig, da das Vorsatzfilter fest am Bildschirm angebracht ist.It has also long been known that one is applied to the glass by a very thin metal layer, e.g. B. chromium, chromium-nickel alloys or molybdenum, can reduce transmission through the glass by up to 30%, which is equally corresponds to an increase in contrast. In addition, these have metal layers the advantage that, viewed from the glass side, it still contributes to the re Delivers inflection (Hugo Anders, thin layers for optics, knowledge Gesellschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart, 1965, pp. 25-26). Another The advantage of such a metal layer is its electrical conductivity. A Conductive coating of a prefilter is desirable because of this layer can ground and prevent the attraction of dust. A cleaning the dust removal side facing the screen is difficult because the front filter is firmly attached to the screen.
Eine solche lichtdurchlässige Metallschicht ist aber zwangsläufig sehr dünn und weist daher einen hohen Flächenwiderstand von ca. 1000 Ω auf. Damit können nur elektrostatische Aufladungen abgeleitet werden. Die ebenfalls von der Bild röhre ausgehenden hochfrequenten elektromagnetischen Strahlungen (sog. "Elektrosmog") werden jedoch von einer derartigen hochohmigen Beschichtung nur ungenügend abgeschirmt.Such a translucent metal layer is inevitably very thin and therefore has a high sheet resistance of approx. 1000 Ω on. So that can only electrostatic charges can be discharged. The also from the picture tube outgoing high-frequency electromagnetic radiation (so-called. "Electrosmog"), however, are caused by such a high-resistance coating insufficiently shielded.
Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 018 667 A1 ist eine kleinformatige Bildröhre für Oszillographen mit auf der Innenseite des Bildschirms eingebrann tem Koordinatennetz bekannt, bei dem zwischen dem Glas des Bildschirms (mit eingebranntem Koordinatennetz) und der Phosphorschicht wenigstens ein Ab sorptionspaket bestehend aus einer ersten, d. h. auf dem Glas befindlichen, me tallischen Schicht und einer zweiten, dielektrischen Schicht angeordnet ist. Auf der Vor derseite des Schirms kann noch eine reflexionsvermindernde Beschichtung an geordnet sein. Es handelt sich hierbei nicht um ein Vorsatzfilter. Außerdem ist die interferenzoptische Wirkung bei einer solchen Anordnung eine andere.European patent application EP 0 018 667 A1 describes a small format Image tube for oscillographs with burned on the inside of the screen known coordinate network, in which between the glass of the screen (with branded coordinate network) and the phosphor layer at least one Ab sorption package consisting of a first, d. H. on the glass, me metallic layer and a second dielectric layer is arranged. On the front a reflection-reducing coating can also be applied to the side of the screen be ordered. It is not a front filter. Besides, that is interference optical effect with such an arrangement another.
Als Vorsatzscheiben sind auch kombinierte Anordnungen aus vom Betrachter aus gesehen vorderseitigen, dielektrischen Entspiegelungsschichten und einer rück seitig direkt auf der Glasoberfläche aufgetragenen Metallschicht, vorzugsweise einer Cr-Schicht (DE 36 29 996 A1) bekannt. Eine solche Anordnung stellt zwar gegenüber den ausschließlich entspiegelten Vorsatzfiltern einen erheblichen Fortschritt dar, ist aber noch verbesserungsbedürftig. So liegt die erreichbare Transmissionsminderung nur bei ca. 30% gegenüber dem unbeschichteten Glas. Eine größere Transmissionsminderung ist zwar wünschenswert, kann aber nicht ohne Qualitätsverlust erreicht werden, weil bei einer Anhebung der Schichtdicke der Metallschicht zunehmend die reflektierenden Eigenschaften der Metallschicht zum Tragen kommen, was eine derartige Vorsatzscheibe für den geplanten Ein satzzweck unbrauchbar macht. Außerdem weist die dünne, lichtdurchlässige Me tallschicht einen hohen Flächenwiderstand von etwa 1000 Ω auf, so daß sie die hochfrequenten elektromagnetischen Strahlungen der Bildröhre nur ungenügend abzuschirmen vermag.Combined arrangements from the viewer can also be used as cover plates seen front, dielectric anti-reflective layers and a back metal layer applied directly on the glass surface, preferably a Cr layer (DE 36 29 996 A1) is known. Such an arrangement does compared to the exclusively anti-reflective front filters a considerable one Progress represents, but still needs to be improved. So is the attainable Transmission reduction only at approx. 30% compared to the uncoated glass. A larger reduction in transmission is desirable, but cannot can be achieved without loss of quality because the layer thickness is increased of the metal layer increasingly the reflective properties of the metal layer come to fruition what such a cover plate for the planned one makes useless. In addition, the thin, translucent Me tallschicht a high sheet resistance of about 1000 Ω on so that they can high-frequency electromagnetic radiation from the picture tube is insufficient can shield.
Weiterhin sind auch Anordnungen von dielektrischen Schichten zusammen mit lichtabsorbierenden, elektrisch leitfähigen Schichten auf der Vorderseite einer Glasscheibe bekannt. Diese Anordnungen müssen jedoch durchweg mit den eher aufwendigen Vakuumverfahren aufgetragen werden. Außerdem reichen in diesem Falle insgesamt drei Schichten auf der Vorderseite meist nicht aus, um eine gute Entspiegelungswirkung zu erzielen, dazu sind dann fünf oder mehr Schichten er forderlich. Die Rückseite muß oft noch zusätzlich mit der bekannten, dünnen, lichtabsorbierenden Schicht, z. B. Chrom versehen werden, um auch sie zu ent spiegeln. Dadurch ist wiederum ein sehr hoher Beschichtungsaufwand gegeben. Furthermore, arrangements of dielectric layers are also included light-absorbing, electrically conductive layers on the front of a Glass pane known. However, these arrangements must be consistent with the rather complex vacuum processes can be applied. In addition, this is enough Do not drop out a total of three layers on the front to make a good one To achieve an anti-reflective effect, there are then five or more layers conducive. The back must often also have the well-known, thin, light absorbing layer, e.g. B. chrome, to ent them too reflect. This in turn results in a very high coating outlay.
Elektrisch leitfähige Schichten auf der Vorderseite können bei mangelhafter Er dung auch zusätzliche Probleme bereiten, da dann die gesammelte elektrostati sche Ladung bei Berührung schlagartig abgegeben wird, was eine Gefahr für die Bedienperson darstellt.Electrically conductive layers on the front can be defective if Er cause additional problems, because then the collected electrostatic is suddenly released when touched, which is a danger to the Represents operator.
In der nicht vorveröffentlichten DE 196 34 576 C1 wird eine beidseitig beschichtete Glasscheibe als Vorsatzfilter für selbstleuchtende Bildschirme beschrieben, die, vom Betrachter aus gesehen, vorderseitig eine dielektrische Antireflexbeschich tung, die aus einem konventionellen Schichtenpaket besteht, und rückseitig eine Absorptionsbeschichtung aufweist. Das vorderseitige Schichtenpaket besteht aus, von der Glasseite aus gesehen, wenigstens einer mittelbrechenden, einer hoch brechenden und einer äußeren niedrigbrechenden Schicht. Vom Betrachter aus gesehen auf der Rückseite befindet auf der Glasscheibe, also vor der Absorpti onsschicht auf Metallbasis, ein weiteres dielektrisches Schichtenpaket, das sich vom vorderseitigen nur durch das Fehlen der äußeren niedrigbrechenden Schicht unterscheidet. Bei einem solchen Vorsatzfilter wird die Lichttransmission stark herabgesetzt. Auch der Flächenwiderstand wird abgesenkt, jedoch noch nicht im für eine Abschirmung der von der Bildröhre ausgehenden hochfrequenten elek tromagnetischen Strahlung befriedigenden Maße. Dazu sind nämlich Flächenwi derstände von weniger als 100 Ω erforderlich.In the unpublished DE 196 34 576 C1 one is coated on both sides Glass pane described as a front filter for self-illuminating screens, which, seen from the viewer, a dielectric anti-reflective coating on the front device, which consists of a conventional layer package, and one on the back Has absorption coating. The front layer package consists of seen from the glass side, at least one medium refractive, one high refractive and an outer low refractive index layer. From the viewer seen on the back is on the glass pane, in front of the Absorpti onsicht on metal basis, another dielectric layer package, the from the front only due to the lack of the outer low-index layer differs. With such a front filter, the light transmission becomes strong reduced. The surface resistance is also reduced, but not yet in for shielding the high-frequency elec tromagnetic radiation satisfactory dimensions. For this are namely area wi resistances of less than 100 Ω required.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bildschirmvorsatzfilter für selbstleuchtende Bildschirme mit einer transmissionsvermindernden Metallschicht zu finden, das neben einer ausgezeichneten Verminderung störender Reflexe eine Verringerung der Transmission um über 30% und damit eine ausgezeichnete Kontrastanhe bung besitzt, das weiterhin einen geringen Flächenwiderstand der Beschichtung von weniger als 100 Ω Ohm aufweist und damit nicht nur elektrostatische Aufla dungen verhindert, sondern auch elektromagnetische Abstrahlungen der- Bildröh re abschirmt.The object of the invention is to provide a screen filter for self-illuminating To find screens with a transmission-reducing metal layer that in addition to an excellent reduction in disturbing reflections, a reduction the transmission by over 30% and thus an excellent contrast exercise that also has a low surface resistance of the coating less than 100 Ω Ohm and thus not only electrostatic charging prevented, but also electromagnetic radiation re shields.
Diese Aufgabe wird durch ein Bildschirmvorsatzfilter gemäß dem Hauptanspruch gelöst.This task is accomplished by a screen filter according to the main claim solved.
Das erfindungsgemäße Vorsatzfilter für selbstleuchtende Bildschirme stellt eine beidseitig beschichtete Glasscheibe dar, die, vom Betrachter aus gesehen, vor derseitig eine konventionelle dielektrische Antireflexbeschichtung und rückseitig eine Absorptionsbeschichtung auf Metallbasis mit elektrischer Leitfähigkeit auf weist. Auf der dem Bildschirm zugewandten Seite des Filters, also vom Betrachter aus gesehen auf der Rückseite, befindet sich zwischen der Glasscheibe und der Absorptionsschicht auf Metallbasis ein weiteres Schichtenpaket, das aus wenig stens zwei Oxidschichten aufgebaut ist: von der Glasscheibe aus gesehen zu nächst eine Oxidschicht mit vermittelndem Brechungsindex und dann eine elek trisch leitfähige Oxidschicht mit hohem Brechungsindex.The front filter for self-illuminating screens according to the invention provides one glass pane coated on both sides, which, seen from the viewer, in front on the other hand a conventional dielectric anti-reflective coating and on the back a metal-based absorption coating with electrical conductivity points. On the side of the filter facing the screen, i.e. from the viewer seen from the back, is between the glass and the Absorbent layer based on metal is another layer package consisting of little at least two oxide layers are built up: seen from the glass pane first an oxide layer with a mediating refractive index and then an elec tric conductive oxide layer with high refractive index.
Die Oxidschicht mit vermittelndem Brechungsindex kann prinzipiell auf zwei Arten
realisiert sein:
Sie kann inhomogen aufgebaut sein. In diesem Falle variiert der Brechungsindex,
vorzugsweise ist er, von der Glasscheibe aus gesehen, stetig ansteigend, so daß
die Brechungsindizes an den beiden Grenzflächen der inhomogenen Schicht
ähnlich, vorzugsweise identisch mit, den Brechungsindizes der angrenzenden op
tischen Medien, also dem des Glases auf der einen Seite und dem der elektrisch
leitfähigen Oxidschicht auf der anderen Seite sind. Bei einer Schichtdicke von
wenigstens 120 nm vermag eine solche Schicht die Lichtreflexionen wirksam zu
vermindern, die sonst beim Übergang vom Glas zur elektrisch leitfähigen Schicht
mit hohem Brechungsindex auftreten. Eine Erhöhung der Schichtdicke führt zu ei
ner weiteren Verbesserung der Antireflexwirkung einer solchen inhomogenen
Schicht.The oxide layer with a mediating refractive index can in principle be implemented in two ways:
It can have an inhomogeneous structure. In this case, the refractive index varies, preferably it, viewed from the glass pane, rises continuously, so that the refractive indices at the two interfaces of the inhomogeneous layer are similar, preferably identical, to the refractive indices of the adjacent optical media, that is to say that of the glass one side and that of the electrically conductive oxide layer on the other side. With a layer thickness of at least 120 nm, such a layer is able to effectively reduce the light reflections that would otherwise occur during the transition from glass to the electrically conductive layer with a high refractive index. Increasing the layer thickness leads to a further improvement in the anti-reflective effect of such an inhomogeneous layer.
Aufgrund der verwendeten Materialien wird eine inhomogene Oxidschicht mit vermittelndem Brechungsindex i.a. auf der Glasseite einen Brechungsindex zwi schen 1,5 und 1,7 und, von dort ansteigend, auf der Seite der elektrisch leitfähi gen Oxidschicht einen Brechungsindex zwischen 1,8 und 2,2 aufweisen.Due to the materials used, an inhomogeneous oxide layer is included mediating refractive index i.a. on the glass side a refractive index between between 1.5 and 1.7 and, increasing from there, on the side of the electrically conductive gene oxide layer have a refractive index between 1.8 and 2.2.
Die Oxidschicht mit vermittelndem Brechungsindex kann homogen aufgebaut sein. In diesem Fall entspricht ihr Brechungsindex vorzugsweise dem geometri schen Mittel der Brechungsindizes der beiden angrenzenden optischen Medien, das ist die Quadratwurzel aus dem Produkt aus dem Brechungsindex des Glases und dem der elektrisch leitfähigen Oxidschicht und wird üblicherweise zwischen 1,7 und 1,8, vorzugsweise ca. 1,75 betragen. Nur in einem relativ engen Schicht dickenbereich ist die optimale Antireflexwirkung gegeben. Daher beträgt die Schichtdicke hier üblicherweise zwischen 60 und 90 nm, vorzugsweise ca. 75 nm.The oxide layer with a mediating refractive index can be built up homogeneously be. In this case, their refractive index preferably corresponds to the geometri mean of the refractive indices of the two adjacent optical media, this is the square root of the product of the refractive index of the glass and that of the electrically conductive oxide layer and is usually between 1.7 and 1.8, preferably about 1.75. Only in a relatively narrow layer the optimal anti-reflective effect is given. Therefore, the Layer thickness here usually between 60 and 90 nm, preferably about 75 nm.
Auf die Oxidschicht mit vermittelndem Brechungsindex folgt eine elektrisch leitfä hige Oxidschicht die vorzugsweise einen Brechungsindex zwischen 1,8 und 2,2 sowie eine Schichtdicke zwischen 50 und 1000 nm aufweist. Die Dicke der elek trisch leitfähigen Oxidschicht ist in diesem großen Bereich frei wählbar. Um einen möglichst niedrigen Flächenwiderstand zu erreichen, ist jedoch eine relativ hohe Schichtdicke sinnvoll. The oxide layer with a mediating refractive index is followed by an electrically conductive one hige oxide layer which preferably has a refractive index between 1.8 and 2.2 and has a layer thickness between 50 and 1000 nm. The thickness of the elec tric conductive oxide layer is freely selectable in this large range. To one However, achieving the lowest possible surface resistance is a relatively high one Layer thickness makes sense.
Die elektrisch leitfähige Oxidschicht besteht vorzugsweise aus fluordotiertem Zinndioxid (SnO2 : F), sie kann aber auch allein oder zusätzlich aus anderen elek trisch leitfähigen transparenten Oxiden bestehen, beispielsweise aus antimondo tiertem Zinndioxid (SnO2 : Sb) und/oder zinndotiertem Indiumoxid (ITO) oder auch aus zinnfreien leitfähigen transparenten Oxiden. Alle diese Schichtmaterialien weisen hohe Brechungsindizes von etwa 2 auf.The electrically conductive oxide layer is preferably made of fluorine-doped tin dioxide (SnO 2 : F), but it can also be used alone or in addition from other electrically conductive transparent oxides, for example from antimondated tin dioxide (SnO 2 : Sb) and / or tin-doped indium oxide (ITO ) or from tin-free conductive transparent oxides. All of these layer materials have high refractive indices of about 2.
Die Oxidschicht mit vermittelndem Brechungsindex besteht vorzugsweise eben falls aus einem oder mehreren der oben genannten, an sich elektrisch leitfähigen Oxiden wie SnO2 : F, SnO2 : Sb, ITO, jedoch ist zur Einstellung eines vermittelnden Brechungsindex noch SiO2 beigefügt, wodurch die elektrische Leitfähigkeit der genannten Schichtmaterialien weitgehend verlorengeht. Die Leitfähigkeit dieser Schicht ist jedoch ohne Bedeutung; die Schicht ist nur zur Entspiegelung erfor derlich. Es werden vorteilhafterweise die oben genannten, an sich elektrisch leit fähigen Oxide im Gemisch mit SiO2 verwendet, da sie im weiteren Beschich tungsverlauf auch noch in reiner Form aufgetragen werden. Es können aber auch andere, dem Fachmann bekannte mittelbrechende Oxide oder Oxidgemische, beispielsweise SiO2/TiO2 eingesetzt werden.The oxide layer with a mediating refractive index preferably also consists of one or more of the above-mentioned, electrically conductive oxides such as SnO 2 : F, SnO 2 : Sb, ITO, but SiO 2 is also added to set a mediating refractive index, as a result of which the electrical Conductivity of the layer materials mentioned is largely lost. However, the conductivity of this layer is irrelevant; the layer is only required for anti-reflective treatment. It is advantageous to use the above-mentioned oxides, which are electrically conductive, in a mixture with SiO 2 , since they are also applied in pure form in the further course of the coating. However, other medium-refractive oxides or oxide mixtures known to those skilled in the art, for example SiO 2 / TiO 2 , can also be used.
Ist die Schicht inhomogen aufgebaut, so wird an der Glasseite beispielsweise im Gemisch SnO2 : F und SiO2 ein niedriger Brechungsindex von z. B. 1,52 bei einem SiO2-Anteil von etwa 88 Volumen-% bzw. etwa 70 Gewichts-% erreicht. Durch ei ne sukzessive Verringerung des SiO2-Gehalts ist eine stetige Erhöhung des Bre chungsindex innerhalb der inhomogenen Schicht möglich, bis schließlich die Zu sammensetzung des reinen SnO2 : F frei von SiO2 erreicht ist.If the layer is inhomogeneous, a low refractive index of, for example, a mixture of SnO 2 : F and SiO 2 is obtained on the glass side. B. 1.52 with an SiO 2 content of about 88% by volume or about 70% by weight. A gradual reduction in the SiO 2 content enables a steady increase in the refractive index within the inhomogeneous layer until the composition of the pure SnO 2 : F free of SiO 2 is finally achieved.
Eine solche inhomogene Schicht kann beispielsweise in an sich bekannten Sprühverfahren, z. B. in einem Sprühverfahren direkt in der heißen Zone einer Floatglas-Fertigungsanlage, erzeugt werden, vorzugsweise dadurch daß Sprüh flüssigkeiten mit unterschiedlicher Zusammensetzung verwendet werden, deren Sprühnebel sich im Bereich der Sprühzone, durch die das Glas transportiert wird, überschneiden. Als geeignete SiO2- und SnO2 : F-liefernde Substanzen seien hier beispielsweise Tetraethylorthosilicat bzw. Monobutylzinntrichlorid und Trifluores sigsäure genannt.Such an inhomogeneous layer can be used, for example, in spray processes known per se, e.g. B. in a spraying process directly in the hot zone of a float glass production plant, preferably by using spray liquids with different compositions, the spray of which overlap in the area of the spray zone through which the glass is transported. Examples of suitable SiO 2 - and SnO 2 : F-providing substances are tetraethyl orthosilicate or monobutyltin trichloride and trifluorosacetic acid.
Ist die Schicht homogen aufgebaut, so wird beispielsweise im Gemisch SnO2 : F mit SiO2 ein Brechungsindex von z. B. 1,75 bei einem konstanten SiO2-Anteil von etwa 50 Vol.-% bzw. etwa 25 Gew.-% erreicht. If the layer is a homogeneous structure, as for example in a mixture of SnO 2: F with SiO 2, a refractive index of z. B. 1.75 at a constant SiO 2 content of about 50 vol .-% or about 25 wt .-% achieved.
Auch diese Schicht wird vorzugsweise durch Sprühbeschichtung erzeugt. Beim weiteren Transport durch die Sprühzone wird anschließend, d. h. ohne Überlap pung der Sprühnebel, die elektrisch leitfähige Oxidschicht, vorzugsweise aus rei nem SnO2 : F, in der gewünschten Schichtdicke aufgetragen.This layer is also preferably produced by spray coating. During further transport through the spray zone, the electrically conductive oxide layer, preferably made of pure SnO 2 : F, is then applied in the desired layer thickness, ie without overlap of the spray mist.
Für eine gute Entspiegelungswirkung ist es bei der vorliegenden Erfindung schon
durchaus ausreichend, wenn die vorderseitige konventionelle dielektrische Anti
reflexbeschichtung aus drei Schichten besteht. Solche Antireflexschichtenpakete
aus 3 Schichten sind bekannt. Ihre Brechungsindices stehen in folgender Relation
zueinander:
For a good anti-reflective effect, it is quite sufficient in the present invention if the conventional dielectric anti-reflective coating on the front consists of three layers. Such 3-layer anti-reflective layer packages are known. Their refractive indices are related to each other in the following way:
nMitte < ninnen < naußen.n middle <n inside <n outside .
Wie dem Fachmann bekannt ist, sollten folgende Bedingungen ungefähr erfüllt
sein:
nMitte < 2,0
naußen ≈ nMitte 1/2
ninnen ≲ (nMitte . nGlas)1/2.As is known to those skilled in the art, the following conditions should be approximately met:
n middle <2.0
n outside ≈ n middle 1/2
n inside ≲ (n center . n glass ) 1/2 .
Auch sind dem Fachmann die Anforderungen an die (optische) Dicke hinsichtlich der Wellenlänge bekannt.The requirements for the (optical) thickness are also known to the person skilled in the art the wavelength known.
Die Antireflexbeschichtung kann auch aus mehr als drei Schichten bestehen.The anti-reflective coating can also consist of more than three layers.
Bevorzugt liegen die Brechungsindices n und die Dicken der Schichten d der vor
derseitigen Antireflexbeschichtung in den folgenden Bereichen:
Für die erste, d. h. die innere, mittelbrechende Schicht:
n = 1,65-1,85; d = 50-80 nm;
für die zweite, die hochbrechende Schicht:
n = 2,0-2,2; d = 90-125 nm,
für die dritte, niedrigbrechende Schicht:
n = 1,39-1,45; d = 80-105 nm.The refractive indices n and the thicknesses of the layers d of the anti-reflective coating on the front are preferably in the following ranges:
For the first, ie the inner, middle refractive layer:
n = 1.65-1.85; d = 50-80 nm;
for the second, the high refractive index layer:
n = 2.0-2.2; d = 90-125 nm,
for the third, low refractive index layer:
n = 1.39-1.45; d = 80-105 nm.
Diese dielektrischen Schichten bestehen aus einem oder mehreren der Oxide des Silicium, Aluminium, Titan, Zirconium, Zinn, Cer oder Tantal. Bevorzugt ist die Verwendung von Silicium und Titan. These dielectric layers consist of one or more of the oxides of the Silicon, aluminum, titanium, zirconium, tin, cerium or tantalum. The is preferred Use of silicon and titanium.
Diese Schichten werden beispielsweise im Tauchverfahren nach dem bekannten Sol-Gel-Prozeß hergestellt. Die geforderte einseitige Beschichtung ist hier durch ein vorheriges randnahes Verkleben zweier Scheiben möglich, so daß beide Scheiben jeweils nur auf einer Seite beschichtet werden. Derartige Tauchbe schichtungen werden abschließend bei < 400°C eingebrannt. Dabei findet eine thermische Zerstörung der Verklebung statt, so daß die beiden Scheiben wieder getrennt werden.These layers are, for example, in the immersion process according to the known Sol-gel process manufactured. The required one-sided coating is here a previous gluing of two panes near the edge is possible, so that both Slices can only be coated on one side. Such diving layers are then baked at <400 ° C. One finds thermal destruction of the bond instead, so that the two panes again be separated.
Aufgrund der ähnlichen Anforderungen an die erste Schicht der vorderseitigen dielektrischen Antireflexbeschichtung und der rückseitigen Oxidschicht mit vermit telndem Brechungsindex können diese beiden Schichten auch in Material, Bre chungsindex und Schichtdicke identisch gewählt werden und beispielsweise vor ab in einem Tauchverfahren gemeinsam aufgebracht werden.Because of the similar requirements for the first layer of the front dielectric anti-reflective coating and the back oxide layer with vermit These two layers can also have a refractive index in material, Bre The index and layer thickness can be chosen identically and, for example, before ab be applied together in a dipping process.
Nach dem Aufbringen der dielektrischen Antireflexbeschichtung wird abschlie ßend einseitig, und zwar auf der Rückseite, also auf der Seite, auf der sich die Oxidschicht mit vermittelndem Brechungsindex und die elektrisch leitfähige Oxid schicht mit hohem Brechungsindex befinden, die Absorptionsschicht aufgebracht. Dazu können Vakuumverfahren, z. B. Kathodenzerstäubungsverfahren, verwendet werden.After the application of the dielectric antireflection coating is completed eats one-sided, on the back, i.e. on the side on which the Oxide layer with mediating refractive index and the electrically conductive oxide layer with a high refractive index, the absorption layer applied. Vacuum processes, e.g. B. sputtering method used will.
Die einschichtige Absorptionsbeschichtung kann beispielsweise aus Cr oder auch aus Ni oder Mo oder aus Legierungen dieser Metalle bestehen.The single-layer absorption coating can be made of Cr or else, for example consist of Ni or Mo or of alloys of these metals.
Es hat sich überraschenderweise als günstig erwiesen, die Metallschicht derart zu dotieren, daß Sauerstoff und/oder auch Stickstoff homogen eingebaut wird. Im Falle des Sauerstoffeinbaus entstehen Suboxide MeOx. Besonders günstig ist ein Sauerstoffanteil, der einer Zusammensetzung MeOx mit x = 0,1 . . . 0,4 entspricht.Surprisingly, it has proven advantageous to dope the metal layer in such a way that oxygen and / or nitrogen is incorporated homogeneously. In the case of oxygen incorporation, suboxides MeO x are formed . An oxygen fraction which has a composition MeO x with x = 0.1 is particularly favorable. . . Corresponds to 0.4.
Eine solche Dotierung kann leicht dadurch realisiert werden, daß während der Vakuumbeschichtung eine geringe Menge von Sauerstoff sowie gegebenenfalls von Stickstoff, der jedoch weniger reaktiv ist, im einfachsten Fall von gereinigter Luft, in die Beschichtungskammer zudosiert wird. Durch diese Störung der metal lischen Struktur durch Dotierung ergibt sich überraschenderweise ein flacheres Spektrum der rückseitigen Restreflexion als bei der Beschichtung mit einer reinen Metallschicht.Such a doping can easily be realized in that during the Vacuum coating a small amount of oxygen as well, if necessary of nitrogen, which is however less reactive, in the simplest case of purified Air that is metered into the coating chamber. Due to this disruption of the metal The structure by doping surprisingly results in a flatter one Spectrum of the residual reflection on the back than when coating with a pure Metal layer.
Die Dicke der Absorptionsschicht wird so gewählt, daß durch das Zusammenwir ken mit den rückseitigen Oxidschichten eine optimale Entspiegelung der Rücksei te eintrifft. Es ergibt sich so von der Glasseite her betrachtet ein Lichtreflexions minimum.The thickness of the absorption layer is chosen so that the interaction with the back oxide layers an optimal anti-reflective coating on the back arrives. When viewed from the glass side, there is a reflection of light minimum.
Die erfindungsgemäße Schichtenfolge führt zusammen mit einer vorderseitigen konventionellen dielektrischen Antireflexbeschichtung zu einem Bildschirm- Vorsatzfilter, das eine Licht-Restreflexion zwischen 0,3 und 0,6% besitzt.The layer sequence according to the invention leads together with one on the front conventional dielectric anti-reflective coating to a screen Front filter, which has a residual light reflection between 0.3 and 0.6%.
Beim erfindungsgemäßen Vorsatzfilter kann durch die geeignete Wahl der Dicke der Absorptionsschicht die Lichttransmission um bis zu etwa 50% abgesenkt werden. Die gewünschte hohe Transmissionsverminderung wird also schon bei Verwendung einer farblosen klaren Glasscheibe realisiert. Bei Verwendung von grauem Glas, beispielsweise mit einer ursprünglichen Lichttransmission von ca. 62%, wird die Lichttransmission entsprechend auf 30 bis 35% herabgesetzt. Meist wird Floatglas verwendet.In the front filter according to the invention, the thickness can be selected appropriately the absorption layer reduces the light transmission by up to about 50% will. The desired high transmission reduction is already at Realized using a colorless clear glass pane. When using gray glass, for example with an original light transmission of approx. 62%, the light transmission is reduced accordingly to 30 to 35%. Float glass is mostly used.
Besteht die Absorptionsschicht aus Chrom oder Chromsuboxid, so beträgt ihre Dicke zur Erzielung der genannten Eigenschaften zwischen 5 und 15 nm.If the absorption layer consists of chromium or chromium suboxide, it is Thickness between 5 and 15 nm to achieve the stated properties.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung und des Ausführungsbei
spiels näher erläutert:
Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing and the exemplary embodiment:
Show it:
Fig. 1 in einer schematischen Längsschnittdarstellung ein erfindungsgemä ßes Vorsatzfilter, Fig. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an inventive attachment filter SLI,
Fig. 2 die graphische Darstellung der spektralen Restreflexion eines erfin dungsgemäßen Vorsatzfilters. Fig. 2 is a graphical representation of the spectral residual reflection of an inventive filter according to the invention.
Fig. 1 zeigt nicht maßstabsgetreu eine Glasscheibe 1, auf deren Vorderseite vom Betrachter aus gesehen sich eine konventionelle dielektrische Antireflexbe schichtung, bestehend aus drei Einzelschichten 4a-4c befindet. Fig. 1 does not show a glass pane 1 to scale, on the front of which is seen from the viewer, a conventional dielectric antireflection coating consisting of three individual layers 4 a- 4 c.
Davon hat die äußerste Schicht 4c den niedrigsten Brechungsindex (n(c)), die mittlere Schicht 4b einen hohen Brechungsindex (n(b)) und die innere, direkt auf dem Glas aufliegende Schicht 4a einen mittleren Brechungsindex (n(a)).The outermost layer 4 c has the lowest refractive index (n (c) ), the middle layer 4 b has a high refractive index (n (b) ) and the inner layer 4 a directly on the glass has an average refractive index (n (a ) ).
Es gilt also: n(b) < n(a) < n(c). The following therefore applies: n (b) <n (a) <n (c) .
Die erste, direkt auf dem Glas aufliegende Schicht 4a bestand aus einem Ge misch von SiO2 und TiO2 mit 51,5 Gew.-% TiO2 und besaß einen Brechungsindex von 1,75 und eine Schichtdicke von 60 nm. Die zweite Schicht 4b bestand aus 84 Gew.-% TiO2, wies einen Brechungsindex von 2,06 auf und hatte eine Dicke von 98 nm. Die darauffolgende dritte Schicht 4c bestand aus reinem SiO2 und besaß einen Brechungsindex von 1,45 und eine Dicke von 87 nm.The first layer 4 a lying directly on the glass consisted of a mixture of SiO 2 and TiO 2 with 51.5% by weight of TiO 2 and had a refractive index of 1.75 and a layer thickness of 60 nm. The second layer 4 b consisted of 84% by weight of TiO 2 , had a refractive index of 2.06 and had a thickness of 98 nm. The subsequent third layer 4 c consisted of pure SiO 2 and had a refractive index of 1.45 and a thickness of 87 nm.
Bei einer Temperatur von 440°C wurden die drei aufgetragenen Tauchschichten eingebrannt und gleichzeitig die Verklebung thermisch zerstört, so daß Scheiben erhalten wurden, die auf der einen Seite im Sprühverfahren beschichtet und auf der anderen Seite im Tauchverfahren entspiegelt worden sind.The three applied dip layers were applied at a temperature of 440 ° C burned in and at the same time thermally destroyed the bond, so that panes were obtained, coated on one side in the spray process and on the other side have been anti-reflective in the dipping process.
In einer Kathodenzerstäubungsanlage wurde dann die zuvor im Sprühverfahren beschichtete Seite mit einer Chromschicht versehen. Durch Zugabe von gereinig ter Luft zur Restgasatmosphäre während dieser Vakuumbeschichtung wurde eine Schicht erzeugt, die, in die Metallschicht eingebaut, 1/6 an Teilen Sauerstoff ent hielt, die also aus Chromsuboxid CrOx mit x = 0,2 bestand. Die Dicke dieser Schicht betrug etwa 8 nm und war damit so bemessen, daß sich, von der Glasseite her betrachtet, ein Lichtreflexionsminimum ergab. Das so hergestellte erfindungsgemäße Vorsatzfilter besitzt eine Licht-Restreflexion von 0,4%, eine Lichttransmission von 50% und einen Flächenwiderstand von 17 Ω .The cathode sputtering system was then sprayed coated side with a chrome layer. By adding clean air to the residual gas atmosphere during this vacuum coating became a Layer created, which, built into the metal layer, ent 1/6 parts of oxygen ent held, so the chromium suboxide CrOx with x = 0.2. The thickness of this Layer was about 8 nm and was so dimensioned that from the Viewed from the glass side, a light reflection minimum resulted. The so made attachment filter according to the invention has a residual light reflection of 0.4%, a Light transmission of 50% and a sheet resistance of 17 Ω .
Das erfindungsgemäße beidseitig beschichtete Vorsatzfilter für selbstleuchtende
Bildschirme mit zusätzlichen Oxidschichten zwischen Glasscheibenrückseite und
und Absorptionsbeschichtung weist, verglichen mit einem Vorsatzfilter, dessen
Absorptionsbeschichtung direkt auf der Glasrückseite aufgebracht ist, folgende
Vorteile auf:
Durch das interferenzoptische Zusammenwirken der Absorptionsbeschichtung mit
den Oxidschichten tritt eine optimale Entspiegelung der Rückseite nun bei deut
lich größerer Schichtdicke der Absorptionsbeschichtung ein. Dadurch wird die
Lichttransmission stärker abgesenkt, so daß auch schon bei Verwendung von kla
rem Floatglas eine gute kontrastanhebende Filterwirkung erzielt wird. Während
bei der Anordnung von Chrom direkt auf der Rückseite einer klaren Floatglas
scheibe die Lichttransmission nur um etwa 33% abgesenkt wird, sind es bei dem
erfindungsgemäßen Vorsatzfilter etwa 50%.The front filter coated on both sides for self-illuminating screens with additional oxide layers between the rear of the glass pane and the absorption coating has the following advantages compared to a front filter whose absorption coating is applied directly to the back of the glass:
Due to the interference-optical interaction of the absorption coating with the oxide layers, an optimal anti-reflective coating on the back now occurs with a significantly greater layer thickness of the absorption coating. As a result, the light transmission is reduced more, so that a good contrast-increasing filter effect is achieved even when using kla rem float glass. While with the arrangement of chrome directly on the back of a clear float glass pane, the light transmission is only reduced by approximately 33%, it is approximately 50% in the case of the front filter according to the invention.
Schon durch die dickere metallische Absorptionsbeschichtung, vor allem aber durch die elektrisch leitfähige Oxidschicht, in bevorzugter Ausführungsform aus durch Sprühbeschichtung aufgebrachtem SnO2 : F, wird eine deutliche Erhöhung auf der Rückseite der Glasscheibe 1 befindet sich zunächst eine Oxidschicht 3a mit vermittelndem Brechungsindex. Dann folgt eine elektrisch leitfähige Oxid schicht 3b mit hohem Brechungsindex. Darauf folgend ist die Absorptionsbe schichtung 2 aufgebracht.Already through the thicker metallic absorption coating, but above all through the electrically conductive oxide layer, in a preferred embodiment from SnO 2 : F applied by spray coating, there is initially a significant increase on the back of the glass pane 1 , an oxide layer 3 a with a mediating refractive index. Then follows an electrically conductive oxide layer 3 b with a high refractive index. Subsequently, the Absorptionsbe coating 2 is applied.
In Fig. 2 ist der Reflexionsgrad eines erfindungsgemäßen Vorsatzfilters gemäß dem unten folgenden Ausführungsbeispiel für den Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm gegen die Wellenlänge aufgetragen.In FIG. 2, the reflectance is a header filter according nm following the below exemplary embodiment of the wavelength range between 400 and 700 against the wavelength plotted.
Eine mögliche Zusammensetzung der Schichten sowie eine Herstellungsmöglich
keit des erfindungsgemäßen Vorsatzfilters beschreibt das Ausführungsbeispiel:
Die Oberfläche eines klaren, 3 mm dicken Floatglases aus Kalk-Natron-Glas wur
de im bekannten Sprühverfahren am heißen Ende einer Floatglas-Fertigungslinie
mittels mehrerer sich überlappender Sprühnebel mit einer Oxidschicht 3a verse
hen, die einen vermittelnden, stetig ansteigenden Brechungsindex und eine
Schichtdicke von 200 nm aufwies. Beginnend mit einer Zusammensetzung auf
oxidischer Basis von 70 Gew.-% SiO2 und 30 Gew.-% SnO2 : F, wodurch sich auf
der an das Floatglas angrenzenden Seite der Schicht ein Brechungsindex von
1,52 einstellte, wurde der SiO2-Gehalt sukzessive bis auf 0 Gew.-% abgesenkt,
wodurch der Brechungsindex des Schichtmaterials bis auf 2,05 auf der dem
Floatglas abgewandten Seite erhöht wurde, wo reines SnO2 : F vorliegt.The exemplary embodiment describes a possible composition of the layers and a possibility of manufacturing the front filter according to the invention:
The surface of a clear, 3 mm thick float glass made of soda-lime glass was provided with an oxide layer 3 a in the known spray process at the hot end of a float glass production line by means of several overlapping spray mist, which had a mediating, constantly increasing refractive index and a layer thickness of 200 nm. Starting with an oxide-based composition of 70% by weight SiO 2 and 30% by weight SnO 2 : F, which resulted in a refractive index of 1.52 on the side of the layer adjacent to the float glass, the SiO 2 - The content was successively reduced to 0% by weight, as a result of which the refractive index of the layer material was increased to 2.05 on the side facing away from the float glass, where pure SnO 2 : F is present.
Danach wurde eine elektrisch leitfähige Oxidschicht 3b aufgesprüht, die aus rei nem SnO2 : F bestand und einen Brechungsindex von 2,05 sowie eine Schichtdicke von 300 nm aufwies.Then an electrically conductive oxide layer 3 b was sprayed on, which consisted of pure SnO 2 : F and had a refractive index of 2.05 and a layer thickness of 300 nm.
Zwei dieser in einem Sprühverfahren gewonnenen Vorprodukte wurden anschlie ßend mit einem UV-härtbaren Kleber auf Polymethylmethacrylatbasis randnah verklebt. Dazu wurde eine Kleberspur auf der sprühbeschichteten Seite einer Scheibe randnah aufgetragen, dann eine zweite Scheibe mit der sprühbeschichte ten Seite aufgesetzt, angedrückt, und die Verklebung dann mit UV-Licht ausge härtet. Dieser Verbund wurde dann in einem herkömmlichen, kostengünstigen Tauchverfahren auf den beiden äußeren, bisher noch unbeschichteten Seiten konventionell dreifach dielektrisch entspiegelt.Two of these preliminary products obtained in a spray process were then connected with a UV-curable adhesive based on polymethyl methacrylate glued. For this purpose, an adhesive trace was applied to the spray-coated side of one Apply the disc close to the edge, then a second disc with the spray coating on the side, pressed on, and then glued out with UV light hardens. This composite was then made in a conventional, low cost Dipping process on the two outer, as yet uncoated sides conventionally triple dielectric anti-reflective.
Durch das aufeinanderfolgende Tauchen der Scheiben in ethanolische Lösungen
unterschiedlicher Konzentrationsverhältnisse von Si(OCH3)4 und TiCl2(OC2H5)2,
und abschließendes gemeinsames Aushärten wurden folgende Schichten aufge
bracht:
der elektrischen Leitfähigkeit erreicht. Dies entspricht gleichermaßen einer wün
schenswerten Absenkung des Flächenwiderstandes.By successively dipping the panes in ethanolic solutions of different concentration ratios of Si (OCH 3 ) 4 and TiCl 2 (OC 2 H 5 ) 2 , and finally curing them together, the following layers were applied:
electrical conductivity. This also corresponds to a desirable reduction in the sheet resistance.
Während bei der Anordnung von Chrom direkt auf der Rückseite einer klaren Floatglasscheibe der Flächenwiderstand etwa 1000 Ω beträgt, sind es bei dem erfindungsgemäßen Vorsatzfilter etwa 20 Ω . Dadurch lassen sich mit den erfin dungsgemäßen Vorsatzfilter auch hochfrequente elektromagnetische Abstrahlun gen der Bildröhre wirksam abschirmen.While with the arrangement of chrome directly on the back of a clear Float glass pane the sheet resistance about 1000 Ω it is with the attachment filter according to the invention about 20 Ω . This allows the inventions according to the front filter also high-frequency electromagnetic radiation shield effectively against the picture tube.
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