JP4321681B2 - 拡散反射板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属（ナノ）粒子の懸濁液（suspension）で基板を被覆する拡散反射板組成物の製造方法に関する。本発明は、さらに、上記の方法を使用して作製された拡散反射板と、前記拡散反射板を備えた反射型表示装置とに関する。

反射型ディスプレイは、たとえば、液晶、電気泳動、エレクトロクロミック、エレクトロウェッティング、または、スイッチングフォイル（switching foil）効果に基づいて、電気光学層を利用し、省電力を確保する薄型軽量構造のフラットパネル形状に形成される。したがって、このような表示装置はハンドヘルド型装置のディスプレイのような幅広いアプリケーション分野のため開発されている。液晶のような電気光学物質は、自立発光タイプではなく、外部光ビームを選択的に透過または遮蔽することにより画像を表示する。このような表示装置は照明システムに応じて透過型と反射型に分類できる。

反射型表示装置の場合、表示は周辺環境からの入射光を利用することによって実現される。入射光を効率的に利用することにより明るさの改良を目標とすることが本質的である。さらにぺーバーホワイトと称される白色表示を実現するため、パネル内で入射光の拡散反射を実現することが基本的に要求される。したがって、従来技術の反射型表示装置は多くの場合にパネル内に拡散反射層を備える。この拡散反射層は微細な凹凸を含む表面を有し、できる限りペーパーホワイトの外観を現すため完全拡散に近い特性を有する。しかし、反射特性が実用上十分であると断定することは難しく、反射型表示装置の反射特性を改良する点から見て、設計およびプロセスの段階から凹凸の状態を改良するため従来技術の反射型表示装置の問題が検討されている。

欧州特許第９６５８６３号では、多段プロセスによって拡散反射板が作られ、感光性をもつ樹脂膜が基板に形成される。次のプロセスにおいて、樹脂膜がフォトリソグラフィによってパターン形成され、互いに隔離された柱状のボディの集まりが得られる。続いて、次のプロセスにおいて、１２度未満の最大傾斜角をもつ凹凸表面を有する層を形成するため個々の柱状ボディの緩やかな変形を可能にさせる熱処理が行われる。最終プロセスとして、金属膜が緩やかに変形された凹凸層に形成される。この方法は非常に手間がかかる方法であり、熱処理で達成されるような所要の粗さがその層に金属層を被せることによって、たとえば、アルミニウム層を、粗い樹脂層にスパッタリングすることによって部分的に元に戻されるという欠点を伴う。ＴＦＴアレイの製造コストは、フォトマスクの数と共に増加し、歩留まりは一般にフォトマスクの数の増加と共に減少する。フォトリソグラフィによってパターンを形成する上記の方法の別の欠点は、これらのパターンが十分にランダムでないとき、干渉色が表面の照明後に現れることである。

したがって、本発明の目的は、容易に実行可能であり、低コストであり、かつ、上記の欠点がない、拡散反射板の製造方法を提供することである。

金属粒子の懸濁液で基板を被覆するこのような方法は、金属ナノ粒子および／または金属サブミクロン粒子の懸濁液に、少なくとも一つのメチル基および少なくとも一つのアルコキシ基を有する添加剤としてシラン誘導体を添加し、被覆された基板を高温でアニールすることによって見出された。

シラン誘導体の添加によって、熱安定性が改善され、導電性ミラーをより高温でアニールさせることが可能であることが分かった。より高温のアニーリングはミラーの導電性を高める。アニーリング温度は、３５０℃よりも高く、より好ましくは、約５００℃である。このようなアニーリング温度で、ナノ粒子は、約１μｍの幅と１００ｍｍの高さの典型的な寸法をもつクラスタを形成する。シラン誘導体は、好ましくは、メチルトリアルコキシシランであり、アルコキシ分子は１〜４個の炭素原子を含有する。さらに好ましくは、シラン誘導体は、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、または、それらの混合物である。

金属ナノ粒子の懸濁液が、２０ｖｏｌ．％未満、好ましくは、１〜１５ｖｏｌ．％、より好ましくは、５〜１０ｖｏｌ．％のシラン誘導体を含有するときに、特に優れた結果が得られる。

反射型ディスプレイ用の拡散ミラーが作製されるとき、ナノ粒子は、好ましくは、コロイド銀ゾル粒子である。しかし、金、プラチナ、ラジウム、イリジウム、パラジウム、クロム、銅、および、アルミニウム、並びに、それらの混合物もまた選択される。パッシブマトリックスディスプレイでは、必要に応じてバックアップ金属がライン抵抗を減少させるため使用される。アクティブマトリックスディスプレイでは、行および列が、たとえば、アルミニウムを用いる標準的なメタライゼーションによって形成される。アクティブマトリックスディスプレイの場合、金属の堆積はアクティブプレートを作製する最後のステップである。この金属層は、したがって、ミラーを作製するために役立ち、また、ＴＦＴ間に金属接続部（ビア）を作製するために役立つ。

本発明によって作製されたディスプレイは、完全なペーパーホワイトの外観を有し、層が照明されるときに干渉色が現れない。この方法は、さらに、これらのディスプレイを作製する従来の方法よりもかなり低コストである。１０〜２０μｍの間隔をもつ画素を作製することが可能であり、金属を塗布する前に、画素間に「キノコ状」ラインを画成することにより、さらに狭い間隔を達成することが可能である。これは、「ＯＥ誌」（第１巻、第２号、２００１年２月、１８頁）に記載されているように、高分子ＬＥＤマトリックスディスプレイ内のカソードラインを分離するため「パッド（ｐａｄｄｏ）」プロセスで行われる（http://oemagazine.com/fromTheMagazine/feb01/brightness.htmlも参照のこと）。

したがって、本発明は、また、少なくとも一つの基板と、電気光学層と、本発明の拡散反射板と、少なくとも一つの電極とを備えた反射型表示装置に関する。

上記の方法により製造された拡散反射板は反射型表示装置内に組み込むことができる。この場合、反射型表示装置は、基本構造として、入射側に配置された第１の透明基板と、所定のギャップを介して第１の基板に連結され反対側に配置された第２の基板と、ギャップ内で第１の基板側に位置する電気光学層と、ギャップ内で第２の基板側に位置する拡散反射層と、第１の基板と第２の基板との間の少なくとも一つの基板に形成された電気光学層に電圧を印加する電極と、を具備する。拡散反射層は、堆積領域を形成する樹脂膜と、堆積領域に形成された金属膜で構成される。

本発明は、反射型ディスプレイのための、ならびに、ＬＣＤ、電気泳動ディスプレイ、エレクトロクロミックディスプレイ、エレクトロウェッティングディスプレイ、フォイルディスプレイ、スイッチングミラー、ＰＡＬＣディスプレイ、および、高分子ＬＥＤのような金属電極が使用されるその他のディスプレイのための、拡散ミラーおよび電気接続部を備えたアクティブプレートまたはパッシブプレートを作製するため適用可能である。

本発明は、以下の図面および例によってさらに説明されるが、それらに限定されない。

添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の拡散反射板を表す。図１に示されるように、基板１は、たとえば、ガラス材料などで作られる。感光性を有する樹脂膜２は基板１に形成されるが、このことは必須ではない。樹脂膜２として、たとえば、フォトレジストが使用される。本実施形態において、膜はスピンコーティングまたは印刷方法を用いてフォトレジストで被覆することにより約１．０μｍの厚さで形成される。次に、そのプロセスで、スピンコーティングを使用して、本発明のナノ粒子金属懸濁液で基板または樹脂膜２にパターン形成することにより、柱状ボディの集まりが膜３として与えられる。フォトリソグラフィのようなその他のプロセスを使用しても構わない。フォトリソグラフィ法の場合、紫外線の照射による露光プロセスが実行され、その後に、現像プロセスが実行される。紫外線の適切な照射エネルギーは、１５０ｍＪ〜２５０ｍＪの範囲に収まる。照射エネルギーが１５０ｍＪ未満であるとき、エネルギーは不十分であり、照射エネルギーが２５０ｍＪを上回るとき、エネルギーは過剰であり、これにより、サイドエッチングが生じることがある。金属膜３は、たとえば、スピンコーティング、スパッタリング、または、蒸着によってアルミニウム、銀などのようなナノ粒子金属材料を基板１または樹脂膜２に堆積することにより形成される。

サブミクロン銀粒子（１４．７ｇ、たとえば、三井製）が１０．１４ｇの水および２．５８７ｇの５ｗｔ．％ポリビニルアルコールに添加され、４５ｇのガラスパールが存在する条件下、ローラーコンベア上で１晩に亘って湿式ボール粉砕され、５３．４ｗｔ．％Ａｇの水分散液を得た。

二つの加水分解混合物がＡまたはＢ：
Ａ）４０ｇ ＭＴＭＳ（メチルトリメトキシシラン）
０．８ｇ ＴＥＯＳ（オルトケイ酸テトラエチル）
３２ｇ 水
４．５ｇ エタノール
Ｂ）４０ｇ ＭＴＭＳ
４０ｇ 水
の成分を混合することにより調製された。

コーティング液は、以下の表に示されるような量で銀分散液を上記加水分解混合物ＡまたはＢの一方と混合することにより調製され、その後、このコーティング液を５０ｒｐｍで１０秒に亘ってスピンコーティングし、続いて、３００ｒｐｍで４０秒に亘ってスピンコーティングすることにより、ガラス基板に混合物が回転塗布された。サンプルは３５℃で乾燥させられた。硬化は４５０℃または５８０℃で９０分間に亘って空気中で加熱することにより実行された。

被覆されたサンプルは、それらの角度に依存する散乱反射特性および反射／透過特性が測定された。サンプルは可視領域で優れた反射を示すことが分かった。反射光の強度は、対比ＢａＳＯ_４サンプルに対して（入射角で）４倍の強度であった。１５度の入射角で、反射光の強度は純粋に拡散反射するＢａＳＯ_４の強度の３〜３．５倍であった。５０度の入射角で、反射光の強度はＢａＳＯ_４の強度のおよそ０．５倍に達した。

本発明の拡散反射板の概略図である。

Claims (9)

1. 金属ナノ粒子の懸濁液で基板を被覆し、前記被覆された基板を高温でアニールする拡散反射板の製造方法であって、金属ナノ粒子の前記懸濁液が少なくとも一つのメチル基および少なくとも一つのアルコキシ基を有する添加剤としてシラン誘導体を含む、拡散反射板の製造方法。
2. アニーリングが３５０℃を超える温度で実行される、請求項１に記載の拡散反射板の製造方法。
3. 金属ナノ粒子の懸濁液および添加剤で被覆され、アニールされた基板を備えた拡散反射板であって、前記添加剤が少なくとも一つのメチル基および少なくとも一つのアルコキシ基を有するシラン誘導体を含む、拡散反射板。
4. 前記シラン誘導体がメチルトリアルコキシシランであり、アルコキシ分子が１〜４個の炭素原子を含む、請求項３に記載の拡散反射板。
5. 前記シラン誘導体が、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、または、それらの混合物である、請求項４に記載の拡散反射板。
6. 前記金属ナノ粒子の懸濁液が、２０ｖｏｌ．％未満のシラン誘導体を含む、請求項３から５のいずれか一項に記載の拡散反射板。
7. 前記金属ナノ粒子が、金、銀、プラチナ、ラジウム、イリジウム、パラジウム、クロム、銅、および、アルミニウム、並びに、それらの混合物から選択される、請求項３から６のいずれか一項に記載の拡散反射板。
8. 前記金属ナノ粒子がコロイド銀ゾル粒子である、請求項３から７のいずれか一項に記載の拡散反射板。
9. 少なくとも一つの基板、電気光学層、請求項３から８のいずれか一項に記載の拡散反射板、および、少なくとも一つの電極を備えた表示装置。

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