JP2005224948A - 透明反射基材、カラーフィルタ及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 炭素含有無機物層の単独又は他の屈折率層と組合わせて、透明かつ反射光強度が大きく、視認性を向上させた光学用基材であり、十分な反射効果を発揮する高光反射性の透明反射基材、及びそれを用いたカラーフィルタ、液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 直接又は他の層を介して、透明基材の少なくとも一方の面に、高光反射性を示す高屈折率の無機物層を有する反射層を設けた透明積層基材において、前記無機物層が炭素含有の無機酸化物層、或いは無機窒化酸化物層であるように、したものである。
【選択図】 図1
【解決手段】 直接又は他の層を介して、透明基材の少なくとも一方の面に、高光反射性を示す高屈折率の無機物層を有する反射層を設けた透明積層基材において、前記無機物層が炭素含有の無機酸化物層、或いは無機窒化酸化物層であるように、したものである。
【選択図】 図1
Description
本発明は、高光反射性の透明積層基材に関し、さらに詳しくは、自身が透明でありながら高光反射性に優れ、反射型液晶や半透過半反射型液晶用カラーフィルタ等に用いる高光反射性の透明反射基材及びその製造方法に関するものである。
本明細書において、配合を示す「比」、「部」、「%」などは特に断わらない限り質量基準であり、「/」印は一体的に積層されていることを示す。また、「反射層」は「金属窒化酸化物層、金属窒化酸化物層及び屈折率の異なる複数層の交互積層層」、「薄膜」は「金属窒化酸化物層、並びに、高又は低屈折率層」、「CVD」は「化学気相成長法」、「液晶表示装置」は「液晶ディスプレイ」、及び「PET」は「ポリエチレンテレフタレート」、の略語、機能的表現、通称、又は業界用語である。
従来、反射層として、光散乱層、レンズシートと呼ばれる層を形成している。例えば、アクリル樹脂に対して、屈折率の異なる散乱粒子(例えば、シリカ粒子)を分散させた樹脂溶液をスピンコート等により塗布し、加熱硬化して、作製している(例えば、特許文献1)。しかしながら、反射効率が良好でない為に、高コントラストが得られず、バックライトが必要となったり、明度が不足したりする、という問題点がある。
また、特許文献2にあるように、基板上に反射層としてアルミニウムミラー(鏡面)を部分的に形成し、また基板には透過性を有する部分を有する透過反射型液晶ディスプレイが記載されている。しかし、この反射層自体は隠蔽性が高く、透明性を有したものではないという欠点がある。
特開2003−156735号公報
特開2002−525680号公報
そこで、本発明はこのような問題点を解消するためになされたものである。その目的は、炭素含有無機物層の単独又は他の屈折率層と組合わせて、透明かつ反射光強度が大きく、視認性を向上させた光学用基材であり、十分な反射効果を発揮する高光反射性の透明反射基材、及びそれを用いたカラーフィルタ、液晶表示装置を提供することである。
上記の課題を解決するために、請求項1の発明に係る高光反射性の透明反射基材は、直接又は他の層を介して、透明基材の少なくとも一方の面に、高光反射性を示す高屈折率の無機物層を有する反射層を設けた透明積層基材において、前記無機物層が炭素含有の無機酸化物層、或いは無機窒化酸化物層であるように、したものである。また、請求項2の発明に係わる高光反射性の透明反射基材は、上記無機酸化物層の組成が、TiOxCy:H(x=1.0〜2.5、y=0.1〜1.5)で、膜厚が0.01〜10μmであり、当該酸化チタン層の屈折率が1.7〜2.9(λ=550nm)、消衰係数が0.01(λ=436nm)以下であるように、したものである。
請求項3の発明に係わる高光反射性の透明反射基材は、上記無機酸化物層の組成が、SiOxCy(x=0.5〜1.7、y=0.2〜2.0)で、膜厚が0.01〜10μmであり、屈折率が1.55以上2.50以下(λ=550nm)であつて、層の組成を消衰係数が0.018(λ=550nm)以下であるように、したものである。請求項4の発明に係わる高光反射性の透明反射基材は、上記無機窒化酸化物層の組成が、TiOxNyCz(x=1.0〜1.8、y=0.5〜1.0、z=0.3〜1.5)で、膜厚が0.01〜10μmであり、屈折率が1.8〜2.6(波長λ=550nm)であるように、したものである。
請求項5の発明に係わる高光反射性の透明反射基材は、上記無機窒化酸化物層の組成が、SiOxNyCz(x=1.0〜1.8、y=0.5〜1.5、z=0.3〜1.5)であり、屈折率が1.6〜2.5(波長λ=550nm)且つ膜厚が0.01〜10μmであるように、したものである。請求項6の発明に係わる高光反射性の透明反射基材は、上記反射層が第1屈折率層、第2屈折率層からなる透明積層基材において、前記第1屈折率層の膜厚が10〜200nmで、屈折率が1.3〜1.5(波長λ=550nm)の低屈折率層、前記第2屈折率層が請求項1〜5のいずれか一つに記載の炭素含有無機物層であるように、したものである。
請求項7の発明に係わる高光反射性の透明反射基材は、上記反射層が第1屈折率層、第2屈折率層、第3屈折率層からなる透明積層基材において、前記第1屈折率層が請求項1〜5のいずれか一つに記載の炭素含有無機物層、前記第2屈折率層の膜厚が10〜200nmで、屈折率が1.3〜1.5(波長λ=550nm)の低屈折率層、前記第3屈折率層が請求項1に記載の炭素含有無機物層であるように、したものである。
請求項8の発明に係わる高光反射性の透明反射基材は、上記反射層が第1屈折率層、第2屈折率層、第3屈折率層、第4屈折率層からなる透明積層基材において、前記第1屈折率層の膜厚10〜200nmで、屈折率が1.3〜1.5(波長λ=550nm)の低屈折率層、前記第2屈折率層が請求項1に記載の炭素含有無機物層、前記第3屈折率層の膜厚が10〜200nmで、屈折率が1.3〜1.5(波長λ=550nm)の低屈折率層、前記第4屈折率層が請求項1に記載の炭素含有無機物層であるように、したものである。
請求項9の発明に係わるカラーフィルタは、請求項1〜8のいずれか一つに記載の透明反射基材がカラーフィルタの構成要素として設けてなるように、したものである。請求項10、11の発明に係わる反射型液晶表示装置あるいは半透過半反射型液晶表示装置は、請求項9に記載のカラーフィルタを構成要素として設けてなるように、したものである。
本発明者らは、鋭意、研究を進め、無機物層として、炭素含有の無機酸化物層、或いは無機窒化酸化物層を高屈折率化させることで、本発明に至った。すなわち、請求項1の本発明によれば、透明、かつ反射光強度が大きい透明反射基材が提供される。請求項2〜8の本発明によれば、透明かつより反射光強度が大きい透明反射基材が提供される。
請求項9の本発明によれば、視認性が高く、バックライトの消費電力を低減できたカラーフィルタが提供される。請求項10、11の本発明によれば、照明光の利用効率を向上させ、液晶表示における消費電力の低減を可能にする反射型又は半透過半反射型の液晶表示装置が提供される。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。図1は、本発明の1実施例を示す透明反射基材の断面図である。図2は、金属窒化酸化物層を形成するCVD装置の要部の説明図である。図3は、金属窒化酸化物層を形成するCVD装置の要部の説明図である。図4は、本発明の1実施例を示すカラーフィルタの断面図である。図5は、反射型液晶表示装置の構成を説明する要部の説明図である。図6は、半透過型半反射型液晶表示装置の構成を説明する要部の説明図である。
本発明の透明反射基材は、図1の図1(A)に図示するように、透明基材11の少なくとも一方の面に、透明な炭素含有の無機物層を含む反射層17を有する。該反射層17は、単独又は複数の屈折率層を有し、相対的に高い屈折率層と低い屈折率層が交互に積層されている。例えば、図1(B)のように、反射層17は第1屈折率層51、第2屈折率層52、第3屈折率層53、第4屈折率層54までの4層構成をとることができるが、4層に限定されるものではない。
以下、本発明の透明反射基材を構成する各層毎に詳述する。
(透明基材)
透明基材11の材料としては、使用条件や製造に耐える透明性、耐熱性、機械的強度などがあれば、種々の材料が適用できる。従来より、カラーフィルタに用いられているものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、石英ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、或いは透明樹脂フィルム(環状ポリオレフィン、ポリカーボネート、透明ポリイミド、PESなど)、光学用樹脂板(アクリル系樹脂)等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることが可能である。また、透明基板は、必要に応じてアルカリ溶出防止用やガスバリア性付与、その他の目的の表面処理を施したものを用いても良い。
(透明基材)
透明基材11の材料としては、使用条件や製造に耐える透明性、耐熱性、機械的強度などがあれば、種々の材料が適用できる。従来より、カラーフィルタに用いられているものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、石英ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、或いは透明樹脂フィルム(環状ポリオレフィン、ポリカーボネート、透明ポリイミド、PESなど)、光学用樹脂板(アクリル系樹脂)等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることが可能である。また、透明基板は、必要に応じてアルカリ溶出防止用やガスバリア性付与、その他の目的の表面処理を施したものを用いても良い。
上記透明基材の石英ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材の厚さは、通常0.5〜5mm程度であり、透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材の厚さは12〜1000μm程度、好ましくは50〜200μmである。厚さが薄すぎると、機械的強度が不足して反りやたるみなどが発生し、また一方で厚さが厚すぎると、過剰な性能となってコスト的にも無駄である。上記の透明なリジット材、可撓性を有する透明なフレキシブル材にしても、透明性は高いほどよいが、好ましくは視感度透過率で80%以上である。
該透明基材11は、塗布に先立って塗布面へ、コロナ放電処理、プラズマ処理、オゾン処理、フレーム処理、プライマー(アンカーコート、接着促進剤、易接着剤とも呼ばれる)塗布処理、予熱処理、除塵埃処理、蒸着処理、アルカリ処理、などの易接着処理を行ってもよい。該樹脂フィルムは、必要に応じて、充填剤、可塑剤、帯電防止剤などの添加剤を加えても良い。帯電防止剤は、透明基材11表面へ、公知のスプレイやロールコーティング法で塗布してもよく、他のバインダへ混入させて、該塗布液を公知のスプレイやロールコーティング法で塗布してもよい。また、耐薬品性及び機械強度の向上、傷付き防止などの観点から、基材の片面或いは両面に保護層として、ハードコート層を形成しても良く、その形成方法は、公知の手法であるUV硬化型或いは熱硬化型の材料を用い、スプレイコート、ロールコート、リバースロールコート、グラビアコート、バーコート、キスコート、ダイコート、コンマコート、などの公知のコ−ティング方式で塗布し乾燥して、形成すればよい。
(無機物層)
本発明の透明反射基材は、透明基材11上に、少なくとも1層以上の高光反射性となる高屈折率の無機物層を含む反射層17を形成する。反射層17を構成する炭素含有の無機酸化物層、或いは無機窒化酸化物層を含む1層以上の膜(薄膜)は、各層の光学特性がそれぞれ異なるもので、各層の光学特性(特に屈折率)や層構成により、積層体全体として効果的に反射するように構成されている。通常、反射膜の積層体を構成する層は、その屈折率により、低屈折率層、高屈折率層に大別される。
本発明の透明反射基材は、透明基材11上に、少なくとも1層以上の高光反射性となる高屈折率の無機物層を含む反射層17を形成する。反射層17を構成する炭素含有の無機酸化物層、或いは無機窒化酸化物層を含む1層以上の膜(薄膜)は、各層の光学特性がそれぞれ異なるもので、各層の光学特性(特に屈折率)や層構成により、積層体全体として効果的に反射するように構成されている。通常、反射膜の積層体を構成する層は、その屈折率により、低屈折率層、高屈折率層に大別される。
本発明の透明反射基材においては、「請求項1〜5」の反射層17は、無機物層(高屈折率層)、「請求項6」の反射層17は、第1屈折率層51(低屈折率層)/第2屈折率層52(高屈折率層)、「請求項7」の反射層17は、第1屈折率層51(高屈折率層)/第2屈折率層52(低屈折率層)/第3屈折率層53(高屈折率層)、「請求項8」の反射層17は、第1屈折率層51(低屈折率層)/第2屈折率層52(高屈折率層)/第3屈折率層53(低屈折率層)/第4屈折率層54(高屈折率層)、の層構成である。このように、相対的な低屈折率層と高屈折率層を順次積層して2層、3層、4層・・・多層としてもよく、反射効果が向上できる。しかし、5層以上の多層化は、反射光の波長域が狭くなる為に、好ましくなく、1層から4層が好適である。
(反射層、薄膜の定義)
炭素含有の無機酸化物層、或いは無機窒化酸化物層の無機物層層は、機能表現では反射層となり、構成表現では薄膜となる。また、反射層17は、炭素含有の無機酸化物層、或いは無機窒化酸化物層の1層以上を含み、複数の低屈折率層及び/又は高屈折率層を含む場合も、複数層の構成全体として効果的な反射性を有するので、複数層も機能表現では反射層と、構成表現では薄膜と総称することがある。
炭素含有の無機酸化物層、或いは無機窒化酸化物層の無機物層層は、機能表現では反射層となり、構成表現では薄膜となる。また、反射層17は、炭素含有の無機酸化物層、或いは無機窒化酸化物層の1層以上を含み、複数の低屈折率層及び/又は高屈折率層を含む場合も、複数層の構成全体として効果的な反射性を有するので、複数層も機能表現では反射層と、構成表現では薄膜と総称することがある。
(無機酸化物層)
本発明の透明反射基材で使用する高屈折率の無機物層として、炭素含有の無機酸化物層がある。この炭素含有の無機酸化物層は、具体的には、TiOxCy:Hにおいて、x=1.0〜2.5、y=0.1〜1.5の範囲の組成にすることにより、酸化チタン薄膜の残留炭素成分の比率が低い薄膜となり、酸化チタン薄膜の酸化による性能劣化を抑えることができ、透明性が高く、透明基材との密着性に優れたものが得られる。また、炭素含有の無機酸化物層として、SiOxCy(x=0.5〜1.7、y=0.2〜2.0)の範囲の組成にすることにより、酸化ケイ素薄膜の残留炭素成分の比率が低い薄膜となり、酸化ケイ素薄膜の酸化による性能劣化を抑えることができ、透明性が高く、透明基材との密着性に優れたものが得られる。
本発明の透明反射基材で使用する高屈折率の無機物層として、炭素含有の無機酸化物層がある。この炭素含有の無機酸化物層は、具体的には、TiOxCy:Hにおいて、x=1.0〜2.5、y=0.1〜1.5の範囲の組成にすることにより、酸化チタン薄膜の残留炭素成分の比率が低い薄膜となり、酸化チタン薄膜の酸化による性能劣化を抑えることができ、透明性が高く、透明基材との密着性に優れたものが得られる。また、炭素含有の無機酸化物層として、SiOxCy(x=0.5〜1.7、y=0.2〜2.0)の範囲の組成にすることにより、酸化ケイ素薄膜の残留炭素成分の比率が低い薄膜となり、酸化ケイ素薄膜の酸化による性能劣化を抑えることができ、透明性が高く、透明基材との密着性に優れたものが得られる。
上記の酸化チタン薄膜の高屈折率層を構成する材料には、四塩化チタンやチタニウムテトライソプロポキシド等の有機チタン化合物が好適である。上記の実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
上記の酸化チタン薄膜のTiOxCy:Hの組成において、x値が1.0未満ではTi−O結合が減少して膜応力が大きくなる為に剥離や欠けが生じやすくなり、x値が2.5より大きいと薄膜の酸化が進行して官能基が多く形成される為に耐熱性や耐湿性に欠ける薄膜となる。y値が0.1未満では基材界面での炭素含有成分の減少により、基材との密着性が低下し、y値が1.5より大きいと炭素含有成分の増加の為、膜吸収が発生する。ここで、炭素含有成分とは、Si−C結合、Si−O−C結合、Si−N−C結合、C−C結合の何れかの結合を含むもののことである。
上記の酸化チタン薄膜において、その薄膜の屈折率が1.7〜2.9(λ=550nm)、消衰係数が0.01(λ=436nm)以下であるようにした。尚、上記屈折率は550nmの波長光における屈折率であり、また上記消衰係数とは、層の各波長、この場合は436nmにおける吸収割合を示す数値であり、屈折率の虚数部分にあたる。具体的には、分光器で測定した透過、反射スペクトルにCaughyの式を適用することにより算出できる。また、光学異方性のない基材(例えば、ケイ素、ポリカーボネート、ガラス等)上へ作製した薄層を、エリプソメトリ(偏光解析法)を用いる方式でも算出することができる。
また、上記の酸化ケイ素薄膜の高屈折率層を構成する材料には、有機シリコーンが好ましく、具体的には、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)、テトラメチルジシロキサン(TMDSO)、メチルトリメトキシシラン(MTMOS)、メチルシラン、ジメチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、テトラメトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、テトラエトキシシラン等が挙げられる。
上記の酸化ケイ素薄膜のSiOxCyの組成において、x値が0.5未満では、それだけケイ素原子(Si)とケイ素原子(Si)とが結合する割合、つまりSi−Si結合の割合が増加することになり、消衰係数が増加し、その結果、酸化ケイ素薄膜の透明度が低下して透明反射基材中の一層として好適に用いることができなくなるからである。一方、ケイ素原子に結合している酸素原子の数xを1.7より多くすると、単なるシリカ層(SiO2)と同様の屈折率(1.46〜1.55)になってしまい、透明反射基材を構成する高屈折率層として好適に用いることができない。
また、本発明の酸化ケイ素薄膜中のケイ素原子(Si)と結合している炭素原子(C)の数yは0.2〜2.0である。これは、結合している炭素原子の数が0.2より少ないと単なるシリカ層(SiO2)と同様の屈折率(1.46〜1.55)となってしまい、透明反射基材を構成する高屈折率層として好適に用いることができないからである。また一方、ケイ素原子に結合している炭素原子の数yを2.0より多くすると、酸化ケイ素薄膜の透明度が低下してしまい、透明反射基材中の一層として好適に用いることができなくなると同時に、酸化ケイ素薄膜の内部応力が増加して、層へのクラック発生や、層剥がれなどが発生しやすくなるからである。このように、炭素の含有量を調整することにより、当該酸化ケイ素薄膜を所望の屈折率とすることができる。
上記の酸化ケイ素薄膜において、その薄膜の屈折率が1.55以上2.50以下(λ=550nm)であつて、消衰係数が0.018(λ=550nm)以下であるようにした。尚、上記屈折率は550nmの波長光における屈折率であり、また上記消衰係数は、層の波長550nmにおける吸収割合を示す数値であり、屈折率の虚数部分にあたる。具体的には、分光器で測定した透過、反射スペクトルにCaughyの式を適用することにより算出できる。また、光学異方性のない基材(例えば、ケイ素、ポリカーボネート、ガラス等)上へ作製した薄層を、エリプソメトリ(偏光解析法)を用いる方式でも算出することができる。
上記の酸化チタン薄膜あるいは酸化ケイ素薄膜である高屈折率の無機物層の厚さは、0.01〜10μmである。厚さが、この範囲未満では光学的にこの無機物層が存在しない場合と同一となる為に反射率は上昇せず、この範囲以上では光学干渉が殆ど起こらない為に反射率の向上は認められない。
上記の高屈折率の無機物層を形成する方法として、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、イオンプレーティング法、化学気相成長(CVD)法、熱CVD法、Cat−CVD(Catalytic Chemical Vapor Deposition)法、プラズマ化学気相成長(プラズマCVD)法などの一般的薄膜形成手段が採用でき、プラズマCVD法が安定的に成膜できる点で好ましい。
(無機窒化酸化物層)
本発明の透明反射基材で使用する高屈折率層の無機物層として、無機窒化酸化物層がある。この無機窒化酸化物層は、具体的には、TiOxNyCz(x=1.0〜1.8、y=0.5〜1.0、z=0.3〜1.5)で、膜厚が0.01〜10μmであり、屈折率が1.8〜2.6(波長λ=550nm)であるようにしたものである。あるいは、無機窒化酸化物層の組成として、SiOxNyCz(x=1.0〜1.8、y=0.5〜1.5、z=0.3〜1.5)であり、屈折率が1.6〜2.5(波長λ=550nm)且つ膜厚が0.01〜10μmであるようにしたものである。これにより無機窒化酸化物層の酸化による性能劣化を抑えることができ、透明性が高く、透明基材との密着性に優れたものが得られる。
本発明の透明反射基材で使用する高屈折率層の無機物層として、無機窒化酸化物層がある。この無機窒化酸化物層は、具体的には、TiOxNyCz(x=1.0〜1.8、y=0.5〜1.0、z=0.3〜1.5)で、膜厚が0.01〜10μmであり、屈折率が1.8〜2.6(波長λ=550nm)であるようにしたものである。あるいは、無機窒化酸化物層の組成として、SiOxNyCz(x=1.0〜1.8、y=0.5〜1.5、z=0.3〜1.5)であり、屈折率が1.6〜2.5(波長λ=550nm)且つ膜厚が0.01〜10μmであるようにしたものである。これにより無機窒化酸化物層の酸化による性能劣化を抑えることができ、透明性が高く、透明基材との密着性に優れたものが得られる。
上記のTiOxNyCzの薄膜である高屈折率層を構成する材料には、四塩化チタンやチタニウムテトライソプロポキシド等の有機チタン化合物が好適である。上記の実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
x値がこの範囲未満ではTi−O結合が減少して膜応力が大きくなる為に剥離や欠けが生じやすくなり、この範囲より大きいと薄膜の酸化が進行して官能基が多く形成される為に耐熱性や耐湿性に欠ける薄膜となるからである。y値がこの範囲未満では屈折率が向上しない為に十分な反射率を得ることが出来ず、この範囲より大きいとTi−N結合が増加して膜は硬質化する為に可撓性に欠ける薄膜となるからである。z値がこの範囲未満では基材界面での炭素含有成分の減少により、基材との密着性が低下し、この範囲より大きいと炭素含有成分の増加の為、膜吸収が発生するからである。ここで、炭素含有成分とは、Si−C結合、Si−O−C結合、Si−N−C結合、C−C結合の何れかの結合を含むもののことである。
上記のSiOxNyCzの薄膜であるの高屈折率層を構成する材料には、有機シリコーンが好ましく、具体的には、アリルジメチル(ジイソプロピルアミノ)シラン、アリルアミノトリメチルシラン、ケイ弗化アンモニウム、アニリノトリメチルシラン、1,3−ビス(クロロメチル)テトラメチルジシラザン、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシラン、ビス(ジエチルアミノ)ジエチルシラン、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシラン、ビス(ジメチルアミノジメチルシリル)エタン、ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルシラン、ビス(ジメチルアミノ)メチルシラン、ビス(ジメチルアミノ)ビニルエチルシラン、ビス(ジメチルアミノ)ビニルメチルシラン、ビス(エチルアミノ)ジメチルシラン、ビス(エチルメチルケトキシム)メチルイソプロポキシシラン、ビス(メチルジエトキシシリルプロピル)アミン、N,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド、N−6,9−ビス(トリメチルシリル)アデニン、N,N′−ビス(トリメチルシリル)−1,4−ブタンジアミン、ビス(トリメチルシリル)カルボジイミド、ビス(トリメチルシリル)シトシン、N,O−ビス(トリメチルシリル)ヒドロキシルアミン、3−シアノプロピル(ジイソプロピル)ジメチルアミノシラン、ジ−n−ブチルテトラメチルジシラザン、(ジエチルアミノ)トリメチルシラン、(ジイソプロピルアミノ)トリメチルシラン、(N,N′−ジメチル)トリメチルシラン、1,3−ジビニルテトラメチルジシラザン、ヘプタメチルジシラザン、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチルシクロトリシラザン、1,2,3,4,5,6−ヘキサメチルシクロトリシラザン、ヘキサメチルジシラザン、ノナメチルトリシラザン、オクタメチルシクロテトラシラザン、n−オクチルジイソプロピル(ジメチルアミノ)シラン、フェネチルジメチル(ジメチルアミノ)シラン、フェニルビス(ジメチルアミノ)シラン、フェニルメチルビス(ジメチルアミノ)シラン、1,3,5,7−テトラエチル−2,4,6,8−テトラメチルシクロテトラシラザン、テトラキス(ジエチルアミノ)シラン、テトラキス(ジメチルアミノ)シラン、1,1,3,3−テトラメチルジシラザン、2,2,5,5−テトラメチル−2,5−ジラ−1−アザシクロペンタン、1,1,3,3−テトラフェニルジメチルジシラザン、1,3,5,7−テトラビニル−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシラザン、1,2,3−トリエチル−2,4,6−トリメチルシクロトリシラザン、トリ−n−ヘキシルシリルアミン、N−(トリメチルシリル)アセトアミド、トリメチルシリルアジド、N−(トリメチルシリル)イミダゾール、トリフェニルアミノシラン、1−トリメチルシリル−1,2,4−トリアゾール等が挙げられる。
上記のSiOxNyCzの組成において、x値が1.0未満では、それだけケイ素原子(Si)とケイ素原子(Si)とが結合する割合、つまりSi−Si結合の割合が増加することになり、その結果、酸化ケイ素薄膜の透明度が低下して透明反射基材中の一層として好適に用いることができなくなるからである。一方、ケイ素原子に結合している酸素原子の数xを1.8より多くすると、単なるシリカ層(SiO2)と同様の屈折率(1.46〜1.55)になってしまい、透明反射基材を構成する高屈折率層として好適に用いることができない。
また、上記のSiOxNyCzの組成において、y値が0.5未満では、屈折率が向上しない為に十分な反射率を得ることが出来ず、一方でy値が1.5より大きいとSi−N結合が増加して膜は硬質化する為に可撓性に欠ける薄膜となるからである。また、上記組成でz値が0.3より少ないと単なるシリカ層(SiO2)と同様の屈折率(1.46〜1.55)となってしまい、透明反射基材を構成する高屈折率層として好適に用いることができないからである。また一方、ケイ素原子に結合している炭素原子の数zを1.5より多くすると、酸化ケイ素薄膜の透明度が低下してしまい、透明反射基材中の一層として好適に用いることができなくなると同時に、酸化ケイ素薄膜の内部応力が増加して、層へのクラック発生や、層剥がれなどが発生しやすくなるからである。このように、炭素の含有量を調整することにより、当該酸化ケイ素薄膜を所望の屈折率とすることができる。
本発明の透明反射基材で用いる高屈折率層の無機物層としての無機窒化酸化物層は、その層の厚さは、0.01〜10μmである。この厚さが、この範囲未満では光学的にその無機窒化酸化物層が存在しない場合と同一となる為に反射率は上昇せず、この範囲以上では光学干渉が殆ど起こらない為に反射率の向上は認められない。
上記の高屈折率の無機物層の無機窒化酸化物層を形成する方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、イオンプレーティング法、化学気相成長(CVD)法、熱CVD法、Cat−CVD(Catalytic Chemical Vapor Deposition)法、プラズマ化学気相成長(プラズマCVD)法等の一般的薄膜形成手段が採用でき、プラズマCVD法が安定的に成膜できる点で好ましい。
(プラズマCVD法)
本発明の透明反射基材の高屈折率層としての無機物層を製造する好ましい方法であるプラズマCVD法について説明する。例えば、図2に図示するように、まず、ウェッブ状の透明基材11が給紙部123より巻き出されて、真空容器121中のプラズマCVDの反応室に導入される。この反応容器121の全体は、図示していない真空ポンプにより排気される。また、同時に反応室には、原料ガス導入口125より規定流量の有機チタン化合物ガスと酸素ガス、窒素ガスが供給され、反応室の内部は、常に一定圧力のこれらのガスで満たされている。なお、その有機チタン化合物ガスは、上記の高屈折率層を構成する四塩化チタン、各種チタンアルコキシド化合物等のガスである。供給ガスには、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2Oでも良い。
本発明の透明反射基材の高屈折率層としての無機物層を製造する好ましい方法であるプラズマCVD法について説明する。例えば、図2に図示するように、まず、ウェッブ状の透明基材11が給紙部123より巻き出されて、真空容器121中のプラズマCVDの反応室に導入される。この反応容器121の全体は、図示していない真空ポンプにより排気される。また、同時に反応室には、原料ガス導入口125より規定流量の有機チタン化合物ガスと酸素ガス、窒素ガスが供給され、反応室の内部は、常に一定圧力のこれらのガスで満たされている。なお、その有機チタン化合物ガスは、上記の高屈折率層を構成する四塩化チタン、各種チタンアルコキシド化合物等のガスである。供給ガスには、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2Oでも良い。
また、プラズマCVD装置においては、材料ガス流量・圧力、放電条件、透明基材11の走行速度のコントロール等により、形成される薄膜の屈折率、膜厚等を広範囲でコントロールしうるため、材料を変更することなく、所望の光学特性の膜を得ることができる。
次に、巻き出されて、反応室に導入された透明基材11は、反転ロールを経て、成膜用ドラム127に巻き付き、その回転と同期しながら反転ロールの方向に送られていく。この時、成膜用ドラム127は、温度コントロールが可能であり、この時、透明基材11の表面温度と成膜用ドラムの表面温度はほぼ等しい。従って、プラズマCVD時に酸化窒化チタンが堆積する透明基材11の表面温度、すなわちプラズマCVDの成膜温度を任意にコントロールできる。この例においては、プラズマCVDにより酸化窒化チタン薄膜を透明基材11上に成膜する場合の成膜温度を、その時の成膜用ドラム127の表面温度により表示する。
電極126と成膜用ドラム127との間には、図示していない電源によりRF電圧が印加される。このとき、電源の周波数は、ラジオ波に限らず、直流からマイクロ波まで適当な周波数を使用することも可能である。そして、電極126と成膜用ドラム127の間にRF電圧を印加することにより、この両電極の周辺にプラズマが発生する。該プラズマ中で有機チタン化合物ガスと酸素ガス、窒素ガスが反応し、窒素と炭素原子含有の酸化窒化チタンを生成して成膜用ドラム127に巻き付いた透明基材11上に堆積して、巻取り基材の全幅にわたって、均一性の高い酸化窒化チタン薄膜が形成される。その後、酸化窒化チタン薄膜が表面に形成された透明基材11は、反転ロールを経て、基材巻取部124で巻き取られる。
上記のように、本発明においては、プラズマにより有機チタン化合物ガスと酸素ガス、窒素ガスが化学反応して生成した酸化窒化チタンが、成膜用ドラム127により適切な温度に冷却された透明基材11上に堆積して、酸化窒化チタン薄膜を形成するので、透明基材11が高温にさらされ、伸び、変形、カール等することなく、酸化窒化チタン薄膜の形成が可能である。
上記のように製造される薄膜は、窒素原子及び/又は炭素原子を含有した有機チタン化合物から成膜される、炭素を含む酸化窒化チタン薄膜である。また、炭素を含む酸化窒化チタン薄膜中の酸素及び窒素原子は、反応ガスとの反応でも形成される。本明細書では、単に金属窒化酸化物と略す場合もある。その屈折率は1.8〜2.6(波長λ=550nm)程度で、且つ膜厚が0.01〜10μmであり、該薄膜の組成はTiOxNyCz(x=1.0〜1.8、y=0.5〜1.0、z=0.3〜1.5)となるものである。
また、酸化窒化チタン薄膜を含む反射膜の作製には、図3に示すようなプラズマCVD装置を用いることも可能である。当該プラズマCVD装置は容量結合型のプラズマCVD装置であり、その基本的構造及び原理は図2の装置と同様である。従って、当該装置においても、ウェッブ状の透明基材11は給紙部211より巻き出されて、真空容器210中の反応室(a,b,c)に導入される。そして、当該反応室内の成膜用電極ドラム231上で所定の膜が形成され、巻取り部215により巻き取られる。
図3に示す装置と図2に示す装置との差は、酸化窒化チタン薄膜等の薄膜を形成するための反応室である。該反応室が図2に示すプラズマCVD装置は1つ、図3に示すプラズマCVD装置は3つの反応室を有している点にある。夫々の反応室(a室221、b室223、c室225)は隔離壁で隔離されることで形成されている。ここで、以下の説明の便宜上、当該3つの反応室を右側から反応室a、反応室b、反応室cとする。そして、各反応室には、a室電極板241、b室電極板243、c室電極板245及び原料ガスを導入するガス供給ノズルa室251、ガス供給ノズルb室253、ガス供給ノズルc室255が設置されている。
各反応室(a,b,c)は、成膜用電極ドラム231の外周に沿って設置されている。これは、積層膜が形成される基材は、図2に示す例で説明したように成膜用ドラムと同期しながら反応室内に挿入され、かつ成膜用ドラム上において積層膜を形成するものであることから、このように配置することにより連続して各膜を積層することができるからである。なお、図3に示す装置では反応室の数を3室としたが、本発明の透明反射基材の製造方法に用いるプラズマCVD装置としては、これに限定されるものではなく、必要に応じて変更することができる。
上述したようなプラズマCVD装置によれば、各反応室へ導入する原料ガスを変化させることにより、夫々の反応室内で独立して膜を形成することが可能であることから、例えば、シリカ薄膜と酸化窒化チタン膜との積層膜をプラスティックフィルム基材上に形成する場合は、例えば反応室aに有機チタン化合物を含むガスを導入し、反応室bに有機珪素化合物を含むガスを導入し、反応室cには有機チタン化合物を含む原料ガスを導入することにより、透明基材11が成膜用ドラムを経て、基材巻取り部へ巻き取られるまでに、当該透明基材11上に、TiOxNyCz(x=1.0〜1.8、y=0.5〜1.0、z=0.3〜1.5)の組成を有する高屈折率層、酸化シリコン層の低屈折率層、TiOxNyCz(x=1.0〜1.8、y=0.5〜1.0、z=0.3〜1.5)の組成を有する高屈折率層が順次形成された透明積層フィルムを形成することが可能となる。
さらに、上記の場合において、各々の反応室内の条件、例えばガスの流量や圧力、放電条件等を変化させることにより、各反応室で形成される薄膜の特性を変化させることも可能である。当該装置により得られる各層の膜の厚さや屈折率等を自在に組み合わせることも可能となる。また、必ずしも夫々の反応室に異なる原料ガスを導入する必要もなく、例えば図3に示す反応室a,b,c全てに有機珪素化合物を含むガスを導入することでシリカ膜を形成し、その後に一旦反応室a,b,cに導入されたガスを全て抜き、改めて有機チタン化合物を含むガスを反応室a,b,cに導入して、シリカ膜の上に酸化窒化チタン薄膜を形成することも可能である。
本発明においては、上述した図2に示すような装置で複数回の処理することにより、透明基材11上に酸化窒化チタン膜等の高屈折率層とシリカ薄膜の低屈折率層とが形成された積層フィルムを形成するようにしてもよいし、上述したように図3に示す装置を用いて、プラズマCVD装置を一回使用して、透明基材11を処理することにより、プラスティックフィルム基材上にシリカ膜等の低屈折率層、酸化窒化チタン薄膜等の高屈折率層が形成された積層フィルムを形成するようにしてもよい。また、図3に示す装置を用いて、複数回プラスティックフィルムを処理することにより、シリカ薄膜の低屈折率層と酸化窒化チタン膜等の高屈折率層とが交互に複数層積層された積層フィルムを得ることも可能である。
(低屈折率層)
本発明の低屈折率層は、透明基材11上に形成され、これにより透明反射基材の反射フィルムとしての反射効果を向上させるものである。低屈折率層の中でも、シリカ薄膜がプラズマCVD法により形成されたものが好ましく、特に好ましくは、基材の温度が−10〜150℃に制御されて、シリカが積層された反射基材が好ましい。また、低屈折率層としては屈折率が1.3〜1.5程度(波長λ=550nm)のものが好ましく、その範囲にあるものとしては、例えば酸化シリコン層、すなわちシリカ薄膜やその他に、フッ化マグネシウムや酸フッ化ケイ素等を用いてもよい。光学特性に関し、低屈折率材料に求められる物性はフッ化マグネシウムや酸フッ化ケイ素の方が前記シリカ薄膜よりも優れている。
本発明の低屈折率層は、透明基材11上に形成され、これにより透明反射基材の反射フィルムとしての反射効果を向上させるものである。低屈折率層の中でも、シリカ薄膜がプラズマCVD法により形成されたものが好ましく、特に好ましくは、基材の温度が−10〜150℃に制御されて、シリカが積層された反射基材が好ましい。また、低屈折率層としては屈折率が1.3〜1.5程度(波長λ=550nm)のものが好ましく、その範囲にあるものとしては、例えば酸化シリコン層、すなわちシリカ薄膜やその他に、フッ化マグネシウムや酸フッ化ケイ素等を用いてもよい。光学特性に関し、低屈折率材料に求められる物性はフッ化マグネシウムや酸フッ化ケイ素の方が前記シリカ薄膜よりも優れている。
しかしながら、フッ化マグネシウム等は、機械強度や耐湿性等がシリカ薄膜に比べ劣るので、その用途によっては、強度向上層やバリア向上層を積層する等の手段との併用が好ましい。その点において、シリカ薄膜については、前記フッ化マグネシウム等のように、強度向上層等の併用手段等を特に必要とせず、総合的には最も好適である。シリカ薄膜を形成するための原料としては、シラン、ジシラン、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)、テトラメチルジシロキサン(TMDSO)、メチルトリメトキシシラン(MTMOS)、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、テトラメトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、テトラエトキシシラン等のSi系化合物を用いることが可能である。特に、水蒸気との反応性が高い方が好ましい。
上記のシリカ薄膜等である低屈折率層の製造方法は、特に限定するものではなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、Cat−CVD法、プラズマCVD法、熱CVD法など種々の真空成膜の方法、あるいはゾルゲル法などによるウェットコーティングなどの方法を用いることができる。
上記、高屈折率層及び低屈折率層に関して、プラズマCVD法が好適に用いられる。それに際して、連続的に製造可能、且つ基材の温度制御も正確に行うことができる点等の理由から、少なくとも原料ガスが導入される反応室と、温度コントロール可能な成膜用ドラムと、上記成膜用ドラムとの間にプラズマを発生させるプラズマ発生手段を有し、上記成膜用ドラムによりウェッブ状の基材が連続的に原料ガスが導入された反応室内に搬送されることにより、上記基材の温度制御が行なわれると同時に上記基材上に膜が形成されるプラズマCVD装置及びガス供給系、具体的には図2、3に示すような装置により低屈折率層を形成することが好ましい。
(カラーフィルタ)
本発明のカラーフィルタは、上記に説明した透明反射基材をそのカラーフィルタの構成要素として設けて使用するものである。例えば、図4にしめすように、透明基材11上に高光反射性を示す高屈折率の無機物層を含む反射層17を設けた本発明の透明反射基材10を用い、その反射層17の上に、赤フィルタ(R)と緑フィルタ(G)と青フィルタ(B)の3色フィルタからなるカラーフィルタ18、電極19をこの順に設けた構成を基本とすることができる。必要に応じて、カラーフィルタと電極との間に保護層を設けたり、無機物層とカラーフィルタとの間に保護層を設けたり、適宜、層を追加して設けることができる。また、必要に応じて、基材/カラーフィルタ/高光反射層の構成を用いても良い。
本発明のカラーフィルタは、上記に説明した透明反射基材をそのカラーフィルタの構成要素として設けて使用するものである。例えば、図4にしめすように、透明基材11上に高光反射性を示す高屈折率の無機物層を含む反射層17を設けた本発明の透明反射基材10を用い、その反射層17の上に、赤フィルタ(R)と緑フィルタ(G)と青フィルタ(B)の3色フィルタからなるカラーフィルタ18、電極19をこの順に設けた構成を基本とすることができる。必要に応じて、カラーフィルタと電極との間に保護層を設けたり、無機物層とカラーフィルタとの間に保護層を設けたり、適宜、層を追加して設けることができる。また、必要に応じて、基材/カラーフィルタ/高光反射層の構成を用いても良い。
上記のカラーフィルタを構成する赤フィルタ(R)と緑フィルタ(G)と青フィルタ(B)の3色フィルタからなるカラーフィルタは、顔料分散型、染色型、印刷型、転写型、電着型などの従来から公知であるものを使用することができる。また上記のカラーフィルタの構成要素である電極としては、酸化インジウム錫(ITO)などの透明導電体で形成した透明電極が用いられる。
(液晶表示装置)
本発明のカラーフィルタは、反射型液晶表示装置あるいは半透過半反射型液晶表示装置の構成要素として設けることができる。まず、反射型液晶表示装置の場合は、例えば図5に示すように、透明反射基材10/カラーフィルタ18/電極19/液晶層20/電極21/透明基板22の構成にすることにより、照明光321である入射光が透明反射基材10で反射して、表示光322として、液晶表示装置360から発し、液晶のカラー表示が観察できる。
本発明のカラーフィルタは、反射型液晶表示装置あるいは半透過半反射型液晶表示装置の構成要素として設けることができる。まず、反射型液晶表示装置の場合は、例えば図5に示すように、透明反射基材10/カラーフィルタ18/電極19/液晶層20/電極21/透明基板22の構成にすることにより、照明光321である入射光が透明反射基材10で反射して、表示光322として、液晶表示装置360から発し、液晶のカラー表示が観察できる。
また、半透過半反射型液晶表示装置の場合は、例えば図6に示すように、バックライト30/透明反射基材10/カラーフィルタ18/電極19/液晶層20/電極21/透明基板22の構成にすることにより、バックライト30から発した光341が透明反射基材10を透過し、カラーフィルタ18、液晶層20を経由して、液晶表示装置360のカラー表示として観察でき、また外部光の照明光321である入射光が、透明反射基材10で反射して、反射光の表示光322として戻ってきて、上記の透過光341による表示と相まって観察できる。すなわち、半透過半反射型液晶表示装置は反射型及び透過型の表示を併用した液晶表示装置である。反射型液晶表示装置はバックライトの装置を必要としないが、半透過半反射型液晶表示装置の場合は、バックライトが必要であるが表示画面を明るくすることができる等、夫々の特徴を生かして、使い分けることができる。
(多層の反射層)
本発明におけるカラーフィルタ、液晶表示装置に用いる透明反射基材は、透明反射基材を構成する高光反射性を示す高屈折率の無機物層を含む反射層として、透明な無機窒化酸化物層、或いは炭素含有の無機酸化物層を含む反射層が適用でき、該反射層は、単独又は複数の屈折率層を有し、相対的に高い屈折率層と低い屈折率層が交互に積層されているも適用できる。例えば、図1(B)のように、第1屈折率層、第2屈折率層、第3屈折率層、第4屈折率層までの4層構成をとることができる。尚、図の例示のように、4層に限定されるものではない。
本発明におけるカラーフィルタ、液晶表示装置に用いる透明反射基材は、透明反射基材を構成する高光反射性を示す高屈折率の無機物層を含む反射層として、透明な無機窒化酸化物層、或いは炭素含有の無機酸化物層を含む反射層が適用でき、該反射層は、単独又は複数の屈折率層を有し、相対的に高い屈折率層と低い屈折率層が交互に積層されているも適用できる。例えば、図1(B)のように、第1屈折率層、第2屈折率層、第3屈折率層、第4屈折率層までの4層構成をとることができる。尚、図の例示のように、4層に限定されるものではない。
次に、実施例及び比較例を挙げて、本発明を更に詳述する。尚、文中、部又は%とあるのは、特に断りのない限り質量基準である。
透明基材として厚さ0.7mmの硝子基材へ、下記成膜条件のプラズマCVD法にて、TiOxNyCz薄膜を形成し、透明反射基材を得た。
(成膜条件)
印加電力 1.0kW
成膜圧力 10Pa
TTIP(チタニウムテトライソプロポキシド)流量 100sccm
酸素ガス流量 1.5slm
窒素ガス流量 0.1slm
成膜ドラム表面温度(成膜温度) 250℃
印加電力 1.0kW
成膜圧力 10Pa
TTIP(チタニウムテトライソプロポキシド)流量 100sccm
酸素ガス流量 1.5slm
窒素ガス流量 0.1slm
成膜ドラム表面温度(成膜温度) 250℃
実施例1で得られたTiOxNyCz膜の組成はx=1.25、y=0.8、z=0.34で、膜厚は60nm、屈折率(λ=550nm)は2.40、密着性はクロスカット試験にて100/100であり、硝子基材上へ成膜温度250℃で、屈折率2.40の均質なTiOxNyCz膜が形成できた。
透明基材として厚さ0.7mmの硝子基材へ、下記成膜条件のプラズマCVD法にて、TiOxCy薄膜を形成し、透明反射基材を得た。
(成膜条件)
印加電力 1.0kW
成膜圧力 10Pa
TTIP(チタニウムテトライソプロポキシド)流量 100sccm
酸素ガス流量 1.5slm
成膜ドラム表面温度(成膜温度) 250℃
印加電力 1.0kW
成膜圧力 10Pa
TTIP(チタニウムテトライソプロポキシド)流量 100sccm
酸素ガス流量 1.5slm
成膜ドラム表面温度(成膜温度) 250℃
実施例2で得られたTiOxCy膜の組成はx=1.25、y=0.34で、膜厚は60nm、屈折率(λ=550nm)は2.3、密着性はクロスカット試験にて100/100であり、硝子基材上へ成膜温度250℃で、屈折率2.3の均質なTiOxCy膜が形成できた。
透明基材として厚さ0.7mmの硝子基材へ、下記成膜条件のプラズマCVD法にて、SiOxNyCz薄膜を形成し、透明反射基材を得た。
(成膜条件)
印加電力 1.0kW
成膜圧力 10Pa
HMDSN(ヘキサメチレンジシラザン)流量 100sccm
酸素ガス流量 1.5slm
成膜ドラム表面温度(成膜温度) 200℃
印加電力 1.0kW
成膜圧力 10Pa
HMDSN(ヘキサメチレンジシラザン)流量 100sccm
酸素ガス流量 1.5slm
成膜ドラム表面温度(成膜温度) 200℃
実施例3で得られたSiOxNyCz膜の組成はx=1.25、y=0.34、z=0.45で、膜厚は60nm、屈折率(λ=550nm)は2.35、密着性はクロスカット試験にて100/100であり、硝子基材上へ成膜温度200℃で、屈折率2.35の均質なSiOxNyCz膜が形成できた。
透明基材として厚さ0.7mmの硝子基材へ、下記成膜条件のプラズマCVD法にて、SiOxCy薄膜を形成し、透明反射基材を得た。
(成膜条件)
印加電力 1.0kW
成膜圧力 10Pa
HMDSO(ヘキサメチレンジシロキサン)流量 100sccm
酸素ガス流量 1.5slm
成膜ドラム表面温度(成膜温度) 200℃
印加電力 1.0kW
成膜圧力 10Pa
HMDSO(ヘキサメチレンジシロキサン)流量 100sccm
酸素ガス流量 1.5slm
成膜ドラム表面温度(成膜温度) 200℃
実施例4で得られたSiOxCy膜の組成はx=1.25、y=0.34で、膜厚は80nm、屈折率(λ=550nm)は2.1、密着性はクロスカット試験にて100/100であり、硝子基材上へ成膜温度200℃で、屈折率2.1の均質なSiOxCy膜が形成できた。
透明基材として厚さ0.7mmの硝子基材へ、真空薄膜法にてSiO2薄膜を50nm形成した後に、実施例1と同様のプロセスを用いて、TiOxNyCz薄膜を積層して、透明反射基材を得た。
透明基材として厚さ0.7mmの硝子基材へ、真空薄膜法にてSiO2薄膜を50nm形成した後に、実施例2と同様のプロセスを用いて、TiOxCy薄膜を積層して、透明反射基材を得た。
透明基材として厚さ0.7mmの硝子基材へ、真空薄膜法にてSiO2薄膜を50nm形成した後に、実施例3と同様のプロセスを用いて、SiOxNyCz薄膜を積層して、透明反射基材を得た。
透明基材として厚さ0.7mmの硝子基材へ、真空薄膜法にてSiO2薄膜を50nm形成した後に、実施例4と同様のプロセスを用いて、SiOxCy薄膜を積層して、透明反射基材を得た。
上記の実施例5で作製した透明反射基材のTiOxNyCz薄膜の上に、赤フィルタ(R)と緑フィルタ(G)と青フィルタ(B)の3色フィルタからなる顔料分散型のカラーフィルタを形成し、さらにそのカラーフィルタ上に、ITOで形成した透明電極を形成して、カラーフィルタを得た。
透明反射基材を実施例6と同様とし、それ以外を実施例9と同様のプロセスで、カラーフィルタ、透明電極を形成して、カラーフィルタを得た。
透明反射基材を実施例7と同様とし、それ以外を実施例9と同様のプロセスで、カラーフィルタ、透明電極を形成して、カラーフィルタを得た。
透明反射基材を実施例8と同様とし、それ以外を実施例9と同様のプロセスで、カラーフィルタ、透明電極を形成して、カラーフィルタを得た。
(比較例1)
透明基材として厚さ0.7mmの硝子基材へ、下記成膜条件のプラズマCVD法にて、TiOxNyCz薄膜を形成し、透明反射基材を得た。
透明基材として厚さ0.7mmの硝子基材へ、下記成膜条件のプラズマCVD法にて、TiOxNyCz薄膜を形成し、透明反射基材を得た。
(成膜条件)
印加電力 0.3kW
成膜圧力 30Pa
TTIP(チタニウムテトライソプロポキシド)流量 250sccm
酸素ガス流量 0.2slm
窒素ガス流量 1.0slm
成膜ドラム表面温度(成膜温度) 200℃
印加電力 0.3kW
成膜圧力 30Pa
TTIP(チタニウムテトライソプロポキシド)流量 250sccm
酸素ガス流量 0.2slm
窒素ガス流量 1.0slm
成膜ドラム表面温度(成膜温度) 200℃
比較例1で得られたTiOxNyCz膜の組成はx=0.9、y=0.4、z=0.1で、膜厚は80nm、屈折率(λ=550nm)は1.8、密着性はクロスカット試験にて60/100であった。
(比較例2)
透明基材として厚さ0.7mmの硝子基材へ、下記成膜条件のプラズマCVD法にて、TiOxNyCz薄膜を形成し、透明反射基材を得た。
透明基材として厚さ0.7mmの硝子基材へ、下記成膜条件のプラズマCVD法にて、TiOxNyCz薄膜を形成し、透明反射基材を得た。
(成膜条件)
印加電力 2.3kW
成膜圧力 10Pa
TTIP(チタニウムテトライソプロポキシド)流量 100sccm
酸素ガス流量 1.0slm
窒素ガス流量 1.5slm
成膜ドラム表面温度(成膜温度) 200℃
印加電力 2.3kW
成膜圧力 10Pa
TTIP(チタニウムテトライソプロポキシド)流量 100sccm
酸素ガス流量 1.0slm
窒素ガス流量 1.5slm
成膜ドラム表面温度(成膜温度) 200℃
比較例2で得られたTiOxNyCz膜の組成はx=0.9、y=1.2、z=1.7で、膜厚は80nm、屈折率(λ=550nm)は2.1、密着性はクロスカット試験にて90/100であった。
(測定) 無機酸化物膜の組成分析は、光電子分光光度計ESCALAB220i−XL(VG Scientific社製、商品名)を用い、下記の分析条件で行った。分析条件は、X線源:MgKα(非単色化X線)、X線出力:15kV、20mA(300W)
、測定領域:500μmφ、帯電中和:なし、Ar+イオンスパッタエッチング実施(Ar+イオンスパッタ、イオン種:Ar+、加速電圧:3keV、エミッション電流:7.5mA、MAGNIFICATION:2mm×2mm)である。
、測定領域:500μmφ、帯電中和:なし、Ar+イオンスパッタエッチング実施(Ar+イオンスパッタ、イオン種:Ar+、加速電圧:3keV、エミッション電流:7.5mA、MAGNIFICATION:2mm×2mm)である。
膜厚測定、及び屈折率測定は、エリプソメーターUVISELTM(JOBIN YVON社製、商品名)を用いて行った。
(評価) 密着性は、JIS−K5400の8.5.1記載に準拠して、具体的には、隙間間隔2mmのカッターガイドを用いて、層を貫通して基材に達する切り傷を縦横につけて、100個のマス目状とし、セロハン粘着テープ(ニチバン社製405番24mm幅)をマス状の切り傷面に貼り付け、消しゴムで擦って完全に付着させた後、垂直に引き剥がした。剥離後の面を目視により観察し、100個のマス目における層残留率(マス目の一部分でも剥がれたものも剥がれた個数として扱う)を密着性の尺度とし、密着性(%)=(1−(剥がれたマス目/100マス))×100で求めた。
透明性は、JIS−Z8701に規定されたXYZ表色系を用いて視感度透過率を算出する。また、測定はJIS−Z8722に基づき、分光光度計により求めた。
反射率は、分光光度計の型番 UV−3100PC(メーカー;島津製作所)を用いて測定した。
上記、カラーフィルタを用いた反射型液晶表示装置及び半透過半反射型液晶表示装置は、従来品と比較し、高コントラスト及び明度の高い表示装置であることを目視で確認できた。
本発明の透明反射基材は、ディスプレイ用途のカラーフィルタに適用が可能であり、更には明るく高コントラストとなる反射型液晶装置及び半透過半反射型液晶装置を提供することが可能となる。
10:透明反射基材
11:透明基材
17:反射層
18:カラーフィルタ
19:電極
20:液晶層
21:電極
22:透明基板
51:第1屈折率層
52:第2屈折率層
53:第3屈折率層
54:第4屈折率層
121、210:真空容器
123、211:給紙部
124、215:巻取り部
125、251、253、255:ガス供給ノズル
126、241、243、245:電極
127、231:成膜ドラム(電極)
321:照明光
322:表示光
341:透過光
360:液晶表示装置
11:透明基材
17:反射層
18:カラーフィルタ
19:電極
20:液晶層
21:電極
22:透明基板
51:第1屈折率層
52:第2屈折率層
53:第3屈折率層
54:第4屈折率層
121、210:真空容器
123、211:給紙部
124、215:巻取り部
125、251、253、255:ガス供給ノズル
126、241、243、245:電極
127、231:成膜ドラム(電極)
321:照明光
322:表示光
341:透過光
360:液晶表示装置
Claims (11)
- 直接又は他の層を介して、透明基材の少なくとも一方の面に、高光反射性を示す高屈折率の無機物層を有する反射層を設けた透明積層基材において、前記無機物層が炭素含有の無機酸化物層、或いは無機窒化酸化物層であることを特徴とする透明反射基材。
- 上記無機酸化物層の組成が、TiOxCy:H(x=1.0〜2.5、y=0.1〜1.5)で、膜厚が0.01〜10μmであり、当該酸化チタン層の屈折率が1.7〜2.9(λ=550nm)、消衰係数が0.01(λ=436nm)以下であることを特徴とする請求項1に記載の透明反射基材。
- 上記無機酸化物層の組成が、SiOxCy(x=0.5〜1.7、y=0.2〜2.0)で、膜厚が0.01〜10μmであり、屈折率が1.55以上2.50以下(λ=550nm)であつて、層の組成を消衰係数が0.018(λ=550nm)以下であることを特徴とする請求項1に記載の透明反射基材。
- 上記無機窒化酸化物層の組成が、TiOxNyCz(x=1.0〜1.8、y=0.5〜1.0、z=0.3〜1.5)で、膜厚が0.01〜10μmであり、屈折率が1.8〜2.6(波長λ=550nm)であることを特徴とする請求項1に記載の透明反射基材。
- 上記無機窒化酸化物層の組成が、SiOxNyCz(x=1.0〜1.8、y=0.5〜1.5、z=0.3〜1.5)であり、屈折率が1.6〜2.5(波長λ=550nm)且つ膜厚が0.01〜10μmであることを特徴とする請求項1に記載の透明反射基材。
- 上記反射層が第1屈折率層、第2屈折率層からなる透明積層基材において、前記第1屈折率層の膜厚が10〜200nmで、屈折率が1.3〜1.5(波長λ=550nm)の低屈折率層、前記第2屈折率層が請求項1〜5のいずれか一つに記載の炭素含有無機物層であることを特徴とする透明反射基材。
- 上記反射層が第1屈折率層、第2屈折率層、第3屈折率層からなる透明積層基材において、前記第1屈折率層が請求項1〜5のいずれか一つに記載の炭素含有無機物層、前記第2屈折率層の膜厚が10〜200nmで、屈折率が1.3〜1.5(波長λ=550nm)の低屈折率層、前記第3屈折率層が請求項1に記載の炭素含有無機物層であることを特徴とする透明反射基材。
- 上記反射層が第1屈折率層、第2屈折率層、第3屈折率層、第4屈折率層からなる透明積層基材において、前記第1屈折率層の膜厚10〜200nmで、屈折率が1.3〜1.5(波長λ=550nm)の低屈折率層、前記第2屈折率層が請求項1に記載の炭素含有無機物層、前記第3屈折率層の膜厚が10〜200nmで、屈折率が1.3〜1.5(波長λ=550nm)の低屈折率層、前記第4屈折率層が請求項1に記載の炭素含有無機物層であることを特徴とする透明反射基材。
- 請求項1〜8のいずれか一つに記載の透明反射基材がカラーフィルタの構成要素として設けてなることを特徴とするカラーフィルタ。
- 請求項9に記載のカラーフィルタを構成要素として設けてなることを特徴とする反射型液晶表示装置。
- 請求項9に記載のカラーフィルタを構成要素として設けてなることを特徴とする半透過半反射型液晶表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004032868A JP2005224948A (ja) | 2004-02-10 | 2004-02-10 | 透明反射基材、カラーフィルタ及び液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004032868A JP2005224948A (ja) | 2004-02-10 | 2004-02-10 | 透明反射基材、カラーフィルタ及び液晶表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005224948A true JP2005224948A (ja) | 2005-08-25 |
Family
ID=35000046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004032868A Pending JP2005224948A (ja) | 2004-02-10 | 2004-02-10 | 透明反射基材、カラーフィルタ及び液晶表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005224948A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007256702A (ja) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Oike Ind Co Ltd | 積層フィルム |
WO2016117436A1 (ja) * | 2015-01-20 | 2016-07-28 | 東レ株式会社 | 多層積層基板 |
-
2004
- 2004-02-10 JP JP2004032868A patent/JP2005224948A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007256702A (ja) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Oike Ind Co Ltd | 積層フィルム |
WO2016117436A1 (ja) * | 2015-01-20 | 2016-07-28 | 東レ株式会社 | 多層積層基板 |
CN107206742A (zh) * | 2015-01-20 | 2017-09-26 | 东丽株式会社 | 多层积层基板 |
EP3251833A4 (en) * | 2015-01-20 | 2018-10-03 | Toray Industries, Inc. | Multilayer laminated circuit board |
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