CN1235063C - 突起膜及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种溶胶形涂覆液3是通过将两种溶剂A和B以及两种膜成分C和D混合在一起制备的。如此制备的溶胶形涂覆液3施加于玻璃基片(200)上,由此在玻璃基片(200)上形成混合层(401)。具有形成在其上的混合层(401)的玻璃基片(200)放置在室温下,从而使溶剂A蒸发并进行形成上层(403)和下层(402)的混合层(401)的相分离。然后对混合层(401)加热,由此蒸发掉上层(403)中的膜成分C和下层(402)中的膜成分D,因此形成内部散射层(404)。

Description

突起膜及其制造方法
技术领域
本发明涉及突起(projecting)膜及其制造方法,特别涉及用作适用于反射型液晶显示装置、半透射型液晶显示装置、突起型显示器传输屏等中的光散射/反射基片的突起膜及其制造方法。
背景技术
近年来,作为用于可移动显示装置等的显示装置,从减少显示装置的电能消耗和由此使电池尺寸减小的方面考虑,已经开始使用采用反射自然光或室内光(以下统称为“外部光”)的反射型液晶显示装置(以下称为“反射型LCDs”)和连接反射/透射型LCDs(以下称为“半透射型LCDs”),其中当外部光量很高时,半透射型LCDs采用反射外部光,当外部光量很低时其采用来自背景光源的光。
可移动显示装置之中,特别对于移动电话和便携式计算机要求以高分辨率和全色显示。例如,用在这种可移动显示装置中的反射型LCDs需要具有高的开口比(opening ratio)以增加亮度和无视差地显示图像。例如在“FPD Intelligence,2000年2月编辑(66-69页)”中所述的内部散射/反射板形式的反射型LCD是一种公知的能够满足这些要求的反射型LCD。
图16是表示这个常规内部散射/反射板形式的反射型LCD结构的示意截面图。
在图16中,内部散射/反射板形式的反射型LCD10由透射光的一对玻璃基片11和12、如下所述形成在玻璃基片12的内表面上并散射入射光13和反射该光作为反射光14的反射膜15、形成在玻璃基片11的内表面上并只透射一定波长(颜色)的光的滤色器16以及封装在反射膜15和滤色器16之间并控制光的透射性的液晶层17构成。
内部散射/反射板形式的反射型LCD 10的组成部件当中,玻璃基片12和反射膜15一起构成光散射/反射基片18。
图17是表示在图16中出现的光散射/反射基片18的截面示意图。
图17中,光散射/反射基片18由玻璃基片12、形成在玻璃基片12的顶部并具有突起形状的内部散射层20、以及形成在内部散射层20顶部并具有跟随内部散射层20的突起形状的形状的反射膜21构成。反射膜21反射入射光,并由于突起形状而散射光。内部散射层20和反射膜21一起构成上述反射膜15。
例如在日本专利号No.2698218、日本特许公开专利公报(Kokai)No.11-326615和日本特许公开专利公报(Kokai)No.2000-267086中公开了制造这种光散射/反射基片的方法,如下所述。
首先,采用在专利号2698218(以下称为第一现有技术)中公开的方法制造的光散射/反射基片由玻璃基片30、通过在玻璃基片30上打点而形成的内部散射层31、以及形成在玻璃基片30和内部散射层31顶部上的反射膜32构成,如图18所示。在第一现有技术中,该制造方法包括将作为有机物质的光敏树脂施加于玻璃基片30的表面上的步骤;通过构图所施加的光敏树脂为预定形状、掩模、曝光及显影而形成大量精细突起部分的步骤;对其上已经形成突起部分的玻璃基片30进行热处理以使突起部分的角部成圆形并由此形成内部散射层31的步骤;和通过汽相淀积或溅射法在玻璃基片30和散射层31的顶部形成由无机材料如金属材料或绝缘物质构成的反射膜32的步骤。
而且,采用在日本特许公开专利公报(Kokai)No.11-326615(以下称为第二现有技术)中公开的制造方法制造的光散射/反射基片包括玻璃基片700、以点线表示于玻璃基片700上的第一内部散射层701、形成在玻璃基片700和第一内部散射层701的顶部的第二内部散射层702、以及形成在第二内部散射层702的顶部的反射膜703,如图19所示。在该第二现有技术中,除了等效于第一现有技术中的制造步骤之外,还进行以下步骤:通过在第一内部散射层701的顶部施加与第一内部散射层701中使用的相同种类的光敏树脂,形成第二内部散射层702的步骤,其中第一内部散射层701是通过倒圆形成在玻璃基片700上的突起部分的角部形成的;对第二内部散射层702进行热处理的步骤。
另一方面,采用在日本特许公开专利公报(Kokai)No.2000-267086(以下称为第三现有技术)中公开的制造方法制造的光散射/反射基片包括玻璃基片40、形成在玻璃基片40顶部的内部散射层41、形成在内部散射层41顶部的反射膜42,如图20中所示。内部散射层41包括第一树脂层43和由第二树脂构成并通过第一树脂层43的上部分布的多个球形部分44。由于球形部分44通过第一树脂层43的上部分布,因此在内部散射层41的表面上形成大量精细突起部分。在该第三现有技术中,该制造方法包括:对玻璃基片40上施加其中混合了第一树脂和第二树脂的混合树脂液体的步骤,这些树脂都是趋于相互分离成分离相的有机物质;对得到的混合树脂层进行相分离,以便形成在其表面上具有大量精细突起部分的内部散射层41的步骤;以及利用汽相淀积或溅射法在内部散射层41的顶部形成由金属材料制成的反射膜42的步骤。
然而,上述第一和第二现有技术中的光散射/反射基片制造方法都是以采用光敏树脂的光刻技术为基础的。因此这些制造方法包括施加光敏树脂、掩模、曝光、显影、进行热处理等步骤,因而存在制造工艺复杂和制造成本高的问题。
另一方面,第三现有技术是以树脂相分离技术为基础的,不是光刻技术为基础的,因此不存在射束问题。但是,在上述第一-第三现有技术中,内部散射层具有有机材料作为其基本骨架,因此存在于由无机材料如金属材料或绝缘材料构成的反射膜的粘接性很差的问题,因此反射膜容易剥离。而且,当利用真空膜形成方法如汽相淀积或溅射法形成反射膜时,存在的问题是在内部散射层表面吸附的成分和在内部散射层内部未反应的成分作为气体从内部散射层排放出来,因此改变了反射膜的光学特性(反射性、折射率、所透射的色调等)。
用于制造具有无机材料如金属材料或绝缘材料作为其基本骨架的薄膜的方法例如在日本专利号2901833中公开了,其中所述无机材料具有对于这种由无机材料构成的反射膜的良好粘接性。
利用该制造方法制造的薄膜是由第一和第二溶胶(sol)溶液制成的,该溶液由金属醇盐化合物(或金属乙酰丙酮化合物)制成;其中混合了第一和第二溶胶溶液的溶液施加于玻璃基片上,因此形成微型凹陷(micropitted)表面层。
然而,通过这种方法形成的薄膜的突起形状是通过两种被选择溶胶溶液中的化合物的官能团和分子量来控制。结果是,不能形成直径大于约200nm的突起部分,因此不可能采用该薄膜作为散射可见光(波长400-800nm)的内部散射层。
本发明的目的是提供一种突起膜及其制造方法,其相对于由无机材料构成的反射膜的粘接性提高了,并且防止了反射膜的光学特性的改变,而且还可以通过较少制造步骤自由地控制突起部分的直径。
发明的公开
为实现上述目的,本发明提供形成在基片上并呈现突起形状的突起膜,该突起膜具有无机材料作为其主要骨架。
优选,突起膜含有不少于50重量%的包括无机材料的成分。
还优选,该突起膜具有用有机材料进行改性的侧链。
还优选,该突起膜具有在30-1000nm范围内的平均表面粗糙度。
仍然优选,该突起膜具有不大于10μm的最大表面粗糙度。
还优选,该突起形状保持相同。
还优选,突起膜具有直径大于可见光波长的突起部分。
还优选,突起膜具有不小于1%的模糊(haze)比。
还优选,突起膜具有由|a2+b2|表示的不大于10的被透射色调值,其中|a2+b2|是Hunter色坐标(a,b)的矢量和的平方。
还优选,响应于垂直入射到突起膜上的可见光而散射的透射光具有在关于立体角的±20°的范围内的角度分布。
还优选,响应于垂直入射到突起膜上的可见光的反射光具有关于从镜像反射角的立体角的±40°范围内的散射角分布。
还优选,该突起膜用做设置在反射型或半透射型液晶显示装置中的内部散射层。
或者,该突起膜用做防闪光膜。
或者,该突起膜形成到复印机的原件放置窗口和汽车的侧窗中的一个的表面上。
另外,该突起膜被用在液晶显示装置中的电致发光装置中。
还优选,该突起膜包括形成在基片顶部的第一相和形成在第一相顶部并呈现突起形状的第二相。
更优选,第一相包括无机材料。
还优选,第一相是预先形成在基片上的基层。
或者,第二相是与第一相连续形成的。
优选,第一相和第二相之间的界面呈现凸凹不平形状。
还优选,第一相含有这样的成分,其中至少一种第一金属化合物已经通过凝胶反应固化,第二相含有这样的成分,其中具有低于第一金属化合物的凝胶反应率的至少一种第二金属化合物通过凝胶反应固化。
更优选,第二金属化合物具有低于第一金属化合物的吸湿性。
更优选,突起膜是通过采用溶胶形涂覆液的溶胶-凝胶法形成的,其中所述涂覆液中混合了至少第一金属化合物和第二金属化合物。
还优选,溶胶形涂覆液含有有机进行改性的金属化合物。
还优选,该溶胶形涂覆液中已经混合了至少一种溶剂,并且除这种/这些溶剂之外的至少一种溶剂具有不小于30dyn/cm的表面张力。
还优选,溶胶形涂覆液含有不小于5重量%的溶剂,该溶剂具有不小于30dyn/cm的表面张力。
还优选,第一金属化合物和第二金属化合物各是能承受水解和缩聚反应中的一个的金属化合物。
还优选,第一金属化合物和第二金属化合物各是选自硅、铝、钛、锆和钽的金属醇盐。
还优选,除第一金属化合物和第二金属化合物之外的至少一种金属化合物是烷氧基硅。
而且,为实现上述目的,本发明还提供制造突起膜的方法,包括通过溶胶-凝胶法在基片上形成具有以无机材料作为其基本成分的结构的突起膜的突起膜形成步骤。
优选,该突起膜含有不少于50%的包括无机材料的成分。
还优选,该突起膜形成步骤包括向基片上施加溶胶形涂覆液,其中该涂覆液中混合了至少一种第一金属化合物和至少一种第二金属化合物,并且通过凝胶反应使涂覆的溶胶形涂覆液固化。
更优选,在突起膜形成步骤中,涂覆的溶胶形涂覆液是通过凝胶反应固化的,并且进行相分离以分离成形成在基片顶部的第一相和形成在第一相顶部并具有突起形状的第二相。
更优选,第二金属化合物具有低于第一金属化合物的凝胶反应率。
还优选,第二金属化合物具有低于第一金属化合物的吸湿性。
还优选,溶胶形涂覆液含有有机进行改性的金属化合物。
还优选,溶胶形涂覆液中具有至少一种溶剂,除这种/这些溶剂之外的至少一种溶剂具有不小于30dyn/cm的表面张力。
更优选,溶胶形涂覆液含有不小于5重量%的溶剂,该溶剂具有不小于30dyn/cm的表面张力。
还优选,第一金属化合物和第二金属化合物各是能承受水解和缩聚反应中的一个的金属化合物。
还优选,第一金属化合物和第二金属化合物各是选自硅、铝、钛、锆和钽的金属醇盐。
还优选,除第一金属化合物和第二金属化合物之外的至少一种金属化合物是烷氧基硅。
而且,为实现上述目的,本发明还提供制造突起膜的方法,包括向基片上涂覆包括第一膜成分以及第一溶剂和第二溶剂的混合液的溶胶形涂覆液以形成混合层的混合层形成步骤;选择地从混合层中去掉第一溶剂的相分离步骤,并进行相分离以使第一溶剂和第一膜成分分离成上层,将第二溶剂分离成下层;从混合层中去掉第二溶剂并使第一膜成分凝胶化的凝胶化步骤。
优选,第一溶剂是第二溶剂和第一膜成分均匀地溶解于其中的溶剂。
更优选,第一溶剂具有低于第二溶剂的沸点。
还优选,第一溶剂具有比第二溶剂快的蒸发率。
还优选,第二溶剂是第一膜成分的不良溶剂。
还优选,第一溶剂具有低于第二溶剂的表面张力。
还优选,第一膜成分是其中选自硅、铝、钛、锆和钽的金属醇盐已经进行水解和缩聚反应中的一个的溶胶溶液。
还优选,第一溶剂包括选自由包括选自由包括甲醇、乙醇、丙醇和丁醇的醇、包括丙酮和乙酰丙酮的酮、包括乙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸丙酯的酯、包括乙基溶纤剂和丁基溶纤剂的溶纤剂以及包括己二醇和1,2-丙二醇的二元醇构成的组的至少一种溶剂。
还优选,第二溶剂包括选自由在其每端具有羟基并由通式HO-(CH2)n-OH(n是2-10的整数)表示的直链二元醇和由通式HO-(CH2)n(CHOH)m-OH(n≥2,m≥1)表示的多元醇构成的组的至少一种溶剂。
还优选,预先在基片上形成基层。
更优选,基层是通过将第三溶剂和第二膜成分混合在一起形成另外一种溶胶形涂覆液,并将该另外的涂覆液施加于基片以形成另外的混合层,并从该另外的混合层中去掉第三溶剂和使第二膜成分凝胶化。
还优选,第三溶剂是其中溶解了第二膜成分的溶剂。
更优选,第二膜成分具有比第一膜成分大的极性。
还优选,第二膜成分是无机材料。
而且,为实现上述目的,本发明还提供制造突起膜的方法,包括混合层形成步骤,将包括第一膜成分、第二膜成分以及第一溶剂和第二溶剂的混合液的溶胶形涂覆液施加于基片上,以便形成混合层;相分离步骤,选择地从混合层中去掉第一溶剂,并进行相分离使第一溶剂和第一膜成分成为上层,第二膜成分成为下层;和凝胶化步骤,从混合层中去掉第二溶剂,并使第一膜成分和第二膜成分凝胶化。
优选,第一溶剂是其中均匀地溶解了第二溶剂、第一膜成分和第二膜成分的溶剂。
还优选,第一溶剂具有低于第二溶剂的沸点。
还优选,第一溶剂具有比第二溶剂快的蒸发率。
还优选,第二溶剂是第一膜成分的不良溶剂。
还优选,第一溶剂具有低于第二溶剂的表面张力。
还优选,第二膜成分具有大于第一膜成分的极性。
还优选,第一膜成分是其中选自硅、铝、钛、锆和钽的金属醇盐已经进行水解和缩聚反应中的一个的溶胶溶液。
还优选,第二膜成分是无机材料。
还优选,第一溶剂包括选自由包括甲醇、乙醇、丙醇和丁醇的醇、包括丙酮和乙酰丙酮的酮、包括乙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸丙酯的酯、以及包括丁基溶纤剂的溶纤剂构成的组的至少一种溶剂。
还优选,第二溶剂包括选自由在其每端具有羟基并由通式HO-(CH2)n-OH(n是2-10的整数)表示的直链二元醇和由通式HO-(CH2)n(CHOH)m-OH(n≥2,m≥1)表示的多元醇构成的组的至少一种溶剂。
附图的简要说明
图1是根据本发明第一实施例的具有突起膜的光散射/反射基片的制造工艺的流程图;
图2A-2D是用于说明根据本发明第一实施例的光散射/反射基片的制造工艺的示意图;
图3A-3C是用于说明通过图1中的步骤S103形成的内部散射层206的突起形状的示意图;
图4是根据本发明第二实施例的具有突起膜的光散射/反射基片的制造工艺的流程图;
图5是根据本发明第二实施例的光散射/反射基片的制造方法的概念图;
图6A-6E是用于说明根据本发明第二实施例的光散射/反射基片的制造工艺的示意图;
图7A表示在内部散射层206上形成反射膜204之后,可见光垂直入射的情况;
图7B表示在内部散射层206上形成反射膜204之前,背景光垂直入射的情况;
图8是根据本发明第三实施例的光散射/反射基片的制造方法的概念图;
图9A-9C是用于说明根据本发明第三实施例的光散射/反射基片的制造工艺的示意图;
图10A和10B分别是表示图9C中出现的内部散射层404的不同形式的例子的截面图;
图10A表示上层403和下层402之间的界面具有凸凹不平形状的情况;
图10B表示上层403和下层402之间的界面是平坦的情况;
图11A-11C是详细地表示根据本发明第二实施例的用于例4、5A和5B的散射的透射光角度分布的曲线;
图11A表示其中内部散射层206没有形成基层的情况(例4);
图11B表示其中内部散射层206形成在二氧化钛基层顶部的情况(例5A);
图11C表示其中内部散射层206形成在二氧化硅基层顶部的情况(例5B);
图12A-12C是详细地表示根据本发明第二实施例的用于例4、5A和5B的反射光散射角度分布的曲线;
图12A表示其中内部散射层206没有形成基层的情况(例4);
图12B表示其中内部散射层206形成在二氧化钛基层顶部的情况(例5A);
图12C表示其中内部散射层206形成在二氧化硅基层顶部的情况(例5B);
图13A和13B是详细地表示根据本发明第三实施例的用于例6的光学特性的曲线;
图13A表示散射的透射光角度分布;
图13B表示反射光散射角度分布;
图14A-14B是表示根据本发明第三实施例的用于例7的光学特性的曲线:
图14A表示散射的透射光角度分布;
图14B表示反射光散射角度分布;
图15A-15B是表示根据本发明第三实施例的用于例8的光学特性的曲线:
图15A表示散射的透射光角度分布;
图15B表示反射光散射角度分布;
图16是表示常规内部散射/反射板形式的反射型LCD的结构的示意截面图;
图17是表示图16中出现的光散射/反射基片的结构的示意截面图;
图18是表示根据第一现有技术的光散射/反射基片的截面图;
图19表示根据第二现有技术的光散射/反射基片的截面图;
图20是根据第三现有技术的光散射/反射基片的截面图。
实施本发明的最佳方式
为实现上述目的,本发明人进行了刻苦的研究。结果是,本发明人发现如果形成在基片上的突起膜具有无机材料作为其基本骨架,并优选具有用有机材料进行改性的侧链,则相对于由无机材料如金属或绝缘物质构成的反射膜的粘接性提高了,并且可以防止反射膜的光学特性的改变;而且,当在基片上形成突起膜时,通过预先或同时形成另一膜,可以实现突起膜和基片之间的良好粘接性。本发明人还发现如果与突起膜一起形成其它膜,则在突起膜和其它膜之间的界面呈现凸凹不平形状的情况下,通过锚接效应提高了两种膜之间的粘接性。
而且,本发明人还发现如果突起膜的平均表面粗糙度Ra至少为30nm,则突起膜的突起部分的直径可以做得大于可见光的波长,因此该突起膜可用做散射可见光的内部散射层。
而且,本发明人发现如果突起膜的表面粗糙度不大于1000nm,优选在45-300nM范围内,更优选在60-200nm范围内,则可以提高该突起膜对反射膜的粘接性,并可防止反射膜的光学特性的改变,而且可以制造适合于散射光的突起形状。
而且,在该突起膜用在液晶显示装置的光散射/反射基片中的情况下,涂覆到突起膜上的反射膜必须采用涂层进行平面化;本发明人发现如果突起膜的最大表面粗糙度Rmax不大于10μm,优选不大于3μm,更优选不大于1.5μm,则该涂层可以不必具有大的膜厚,而且可以制造适用于散射光的粗糙形状。
此外,本发明人发现如果突起膜的模糊比(haze ratio)至少为1%,优选至少为5%,更优选至少为10%,则突起膜呈现适用于散射光的突起形状,而且如果由|a2+b2|(是Hunter色坐标(a,b)的矢量和的平方)表示的透射的色调值不大于10,优选不大于5,则透射光不带颜色,因此可形成理想地用于透射模式的突起膜。
而且,本发明人发现,当形成突起膜时,如果第一相含有其中至少一种第一金属化合物已经通过下述凝胶反应固化的成分,第二相含有其中具有比第一金属化合物慢的凝胶反应率的至少一种第二金属化合物已经通过凝胶反应固化的成分,而且优选第二金属化合物具有低于第一金属化合物的吸湿性,则可以进行相分离,以便第二相形成在第一相的顶部,而且第二金属化合物可以以液滴形状渗透到第一相的顶部,并可以固化同时保持液滴形状,因此第二相的形状可以做成适合于散射光的突起形状。
而且,本发明人发现如果通过采用溶胶形涂覆液的溶胶-凝胶法形成内部散射层,其中涂覆液中混合了至少第一金属化合物和第二金属化合物以及至少第一溶剂,而且优选内部散射层含有至少为50重量%的由无机材料构成的成分,则可以很容易地通过选择第一金属化合物和第二金属化合物的类型和混合比例、溶剂的类型和溶胶形涂覆液的施加厚度来控制内部散射层的形状;而且,可以很容易地形成内部散射层的结构,以便其基本骨架是无机材料,并且其某些侧链用有机材料进行改性,因此可以提高内部散射层相对于由无机材料如金属或绝缘物质构成的反射膜的粘接性。
此外,本发明人发现如果第一金属化合物和第二金属化合物各是能承受水解或缩聚反应的金属化合物,并且优选第一金属化合物和第二金属化合物各是选自硅、铝、钛、锆和钽的金属醇盐,更优选第一金属化合物和第二金属化合物中的至少一种金属化合物是烷氧基硅,则可以促进涂覆的溶胶形涂覆液通过凝胶反应的固化,并且可以简化内部散射层的制造工艺和可以降低制造成本;而且,形成的内部散射层不吸收在可见光区域的光,并且具有这种内部散射层的光散射/反射基片适用于半透射型LCD或投影型显示器;此外,内部散射层中的第一金属化合物和第二金属化合物制成得可以可靠地进行相分离。
此外,本发明人还发现如果其中第一金属化合物已经通过凝胶反应固化的内部散射层中中的成分与其中第二金属化合物已经通过凝胶反应固化的内部散射层中的成分的成分比为x∶1-x,其中x在0.1-0.9范围内,优选在0.2-0.8范围内,更优选在0.3-0.7范围内,则内部散射层中的第二相的形状可以做成适合于散射光的突起形状。
而且,第一金属化合物和第二金属化合物各可由一种或多种类型的金属化合物构成。
此外,本发明发现如果由第一膜成分和第一溶剂与第二溶剂的混合液构成的溶胶形涂覆液施加于基片上以形成混合层,则通过控制溶胶形涂覆液中的每单位面积的第一膜成分的重量,可以自由控制制造的突起膜的表面粗糙度。而且,通过依次选择地从混合层中去掉第一溶剂并进行相分离以使第一溶剂和第一膜成分成为上层,第二溶剂成为下层,则可以有效地进行相分离。此外,通过依次从混合层中去除第二溶剂和使第一膜成分凝胶化,可以在不需要大量制造步骤的情况下制造突起膜。
而且,本发明人发现如果预先在基片上形成由无机材料构成的基层,则可以可靠地形成具有相对于基片的良好粘接性的突起膜。
而且,本发明人还发现如果由第一膜成分、第二膜成分以及第一溶剂和第二溶剂的混合液构成的溶胶形涂覆液施加于基片上以形成混合层,则通过控制溶胶形涂覆液中的每单位面积的第一膜成分的重量,可以自由地控制制造的突起膜的表面粗糙度。而且,通过依次从混合层去掉第一溶剂和进行相分离以使第一溶剂和第一膜成分分离成上层,使第二溶剂和第二膜成分分离成下层,可以有效地进行相分离。而且,通过依次从混合层去掉第二溶剂和使第一膜成分和第二膜成分凝胶化,可以在不需要大量制造步骤的情况下制造突起膜。
下面参照附图详细说明根据本发明的突起膜的实施例及其制造方法。
图1是根据本发明第一实施例的具有突起膜的光散射/反射基片的制造工艺流程图。
通常,溶胶-凝胶法是其中用一种或多种化合物制备溶胶形溶液的方法,其中每种化合物处于金属和有机或无机材料之间,在溶胶形溶液中的混合物的水解或缩聚反应发生以便利用凝胶反应使溶胶形溶液固化,然后对被固化的溶胶形溶液加热以生成一种或多种固体金属氧化物。
在凝胶反应中,金属化合物与剩余的水进行缩聚反应,由此发生聚合反应,形成金属-氧-金属网络。
在图1中,首先制备其中混合了多种金属化合物和溶剂的溶胶形涂覆液1(步骤S101)。
如硅、铝、钛、锆和钽等金属的醇盐、羧酸盐、硝酸盐、氯化物、氯氧化物等可用做混合到溶胶形涂覆液1中的金属化合物,但是特别是,在本发明的光散射/反射基片用在半透射型LCD或投影型显示传输荧光屏的情况下,优选采用不吸收在可见光区域中的光的金属化合物,因此将利用原始色调适当地显示图像。
而且,为提高具有如下所述的大表面张力的溶剂的作用,并且由此可靠地进行多种金属化合物的相分离,作为混合到溶胶形涂覆液1中的每种金属化合物,优选采用这样的金属化合物,即其在溶胶形涂覆液1的干燥期间产生的溶剂的蒸发率比具有大表面张力的溶剂的蒸发率快。
包括甲醇、乙醇、丙醇和丁醇的醇、包括丙酮和乙酰丙酮的酮、包括乙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸丙酯的酯、包括1,2-亚乙基二醇、丙二醇和己二醇的二元醇(二元醇类)、包括丙三醇的三元醇、在其分子中有4个或更多个羟基的多元醇、包括乙基溶纤剂和丁基溶纤剂的溶纤剂、水等可用作混合到溶胶形涂覆液1中的溶剂。然而,从实验得知,如果制成的溶胶形涂覆液1含有至少5重量%、优选至少10重量%的具有大表面张力的溶剂,则可以促进在溶胶形涂覆液1干燥期间的多种金属化合物的相分离的效果。因此特别优选采用二元醇如1,2-亚乙基二醇、三元醇如丙三醇、其它多元醇或水,其具有30dyn/cm或更大的表面张力。
而且,优选将螯合剂,例如β-二酮如乙酰丙酮,或β-酮酯(ketoester)如乙酰乙酸乙酯,混合到溶胶形涂覆液1中。这种螯合剂具有螯合金属化合物如金属醇盐的效果,因此抑制了金属化合物的反应性,并在制备溶胶形涂覆液1时可用作调节剂,并允许精确地控制多种金属化合物的相分离。
接着,在步骤S102中,将在步骤S101中制备的溶胶形涂覆液1施加于玻璃基片200上,由此在玻璃基片200上形成混合层201(图2A)。
然后,在步骤S103中,对形成在玻璃基片200上的混合层201进行干燥(包含在溶胶形涂覆液1中的溶剂被蒸发掉),由此形成呈现突起形状的内部散射层206。
关于干燥混合层201的方法没有特别的限制,只要溶胶形涂覆液中的溶剂能够蒸发掉即可。例如,可采用空气干燥或其中将混合层201加热到100℃或更高的方法,或者在溶剂具有高沸点和慢蒸发率的情况下,可以采用将混合层201加热到200℃或更高的方法。
当利用上述任何干燥方法干燥混合层201时,通过下述突起形状成型机构进行多种金属化合物的相分离,因此形成具有光散射功能的内部散射层206。
很难明确说明突起形状成型机构,但是已经注意到了突起形状的形成工艺,本发明人已经假设了如下两种理论。
(1)以多种金属化合物之间的水解或缩聚反应速度不同为基础的理论
如果混合层201中的多种金属化合物的每种的水解或缩聚反应的速度(以下称为凝胶反应速度)不同,则将选择地为凝胶反应速度最快的一种或多种金属化合物的组(以下称为“组A”)开始进行通过凝胶反应的固化,组A金属化合物将以平面形状固化,因此在玻璃基片200的表面上形成下层202(图2B)。
而且,当下层202固化时,凝胶反应速度比组A慢的其它金属化合物(以下称为“组B”)将作为液滴渗透到下层202的表面上。此时,如果组B的吸湿性低于组A,则已经渗透到下层202表面上的组B金属化合物开始通过凝胶反应固化,同时仍然保持它们的液滴形状,因此组B金属化合物将作为具有突起形状的上层203固化(图2B)。
(2)以多种金属化合物之间的溶解度不同为基础的理论
如果混合层201中的多种金属化合物的每种在溶剂中的溶解度不同,则溶解度较低的第一组A将析出并以平面形状固化,由此在玻璃基片200的表面上形成下层202(图2B)。
之后,溶解度比组A大的组B将沉淀在下层202顶部。此时,如果组B的吸湿性低于组A,则组B金属化合物将以液滴形状析出,并作为具有突起形状的上层203固化(图2B)。
根据任何一种理论,通过组A金属化合物和组B金属化合物进行相分离的工艺,形成由下层202和上层203构成并呈现突起形状的内部散射层206。
形成的内部散射层206的突起形状不是必须由下层202形成其凹陷部分和由上层203形成其突起部分,如图2B所示,还可以是下层202的表面完全被上层203覆盖。在任何一种情况下,突起部分的直径和高度分别在1-1000μm和0.1-100μm范围内,并且形成倾斜形状,其中在突起部分和凹陷部分连接的位置的斜面平缓,而且这里的倾斜角不大于约25°。
为使通过图1中所示的工艺制造的光散射/反射基片能用在LCD中,该光散射/反射基片必须具有根据LCD的像素尺寸等限定的某种所希望的光散射特性。因此优选内部散射层206的突起部分的直径和高度分别在5-100μm和0.3-2μm范围内,在突起部分和凹陷部分相接处的倾斜角不大于15°。
而且,为形成内部散射层206的所希望的突起形状,可通过在金属醇盐的水解或缩聚反应中采用酸性催化剂等控制凝胶反应速度;可以通过控制酸性催化剂的浓度、反应时间等来控制凝胶反应速度。
而且,通过具有快凝胶反应速度的金属化合物(组A)的凝胶反应固化形成的成分在下层202中较多,并且通过具有慢凝胶反应速度的金属化合物(组B)的凝胶反应固化形成的成分在上层203中较多。然而,不需要进行组A金属化合物成为下层202和组B金属化合物成为上层203的严格的相分离,但是下层202可以含有某种程度的组B金属化合物,上层203可以含有某种程度的组A金属化合物。
图3A-3C是用于说明通过图1中所示步骤S103形成的内部散射层206的突起形状的示意图。图3A表示其中由烷氧基钛构成的组A与由烷氧基硅构成的组B的成分比为0.3∶0.7的情况,图3B表示这个成分比为0.5∶0.5的情况,图3C表示这个成分比为0.7∶0.3的情况。在图3B中,突起部分的直径和高度分别在50-100μm和1-2μm范围内。
回到图1,在步骤S104中,在内部散射层206的顶部形成反射膜204(图2C),由此完成光散射/反射基片的制造工艺。
反射膜204形成得在内部散射层206的突起形状上具有均匀厚度,因此反射膜204也呈现突起形状。
具有至少50%的反射率的薄金属膜可用做反射膜204。
薄金属膜的材料选自铝、银和具有这些金属作为其基本成分的合金。薄金属膜可由不同金属材料的单层或多层构成。而且,为提高薄金属膜的反射率,可以给薄金属膜增加由绝缘物质构成的增加反射层。
图2C是表示通过图1所示光散射/反射基片制造工艺制造的成品光散射/反射基片的结构的示意截面图。
在图2C中,光散射/反射基片由玻璃基片200、由形成在玻璃基片200的一个表面上并具有组A金属化合物作为其基本成分的下层202和以点的形式形成在下层202上并具有组B金属化合物作为其基本成分的突起形状上层203构成的内部散射层206、以及由形成在内部散射层206顶部的薄金属膜构成的反射膜204构成。
在反射膜204中,为防止薄金属膜的氧化和提高其化学耐久性,可在薄金属膜上面和下面形成稳定的金属氧化物膜205,由此形成夹层结构(图2D)。
薄金属膜和金属氧化物膜205的厚度如此确定,以便不会由于反射光干扰产生颜色;通过改变这些膜厚可以自由改变其反射率。
根据图1中所示的制造工艺,制备其中混合了多种金属化合物和溶剂的溶胶形涂覆液1(步骤S101),将制备的溶胶形涂覆液1施加于玻璃基片200上(步骤S102),并且对施加于玻璃基片200上的溶胶形涂覆液1进行干燥处理,由此形成内部散射层206(步骤S103)。结果是,可以在不需要大量制造步骤的情况下制造内部散射层206。而且,由于多种金属化合物是金属醇盐,如烷氧基钛和烷氧基硅,因此可以提高内部散射层206相对于由薄金属膜构成的反射膜204的粘接性,此外,不会排放被吸收在内部散射层206表面上的成分或在内部散射层206内部的未反应成分的气体。其结果是,可以降低光散射/反射基片的制造成本,并且可以防止反射膜204的剥离和反射膜204的光学特性的改变。
此外,在步骤S104中,可以在内部散射层206上形成半透射膜;薄绝缘膜可用做该半透射膜。
薄绝缘膜形成为多层膜,其中形成各由低折射率层和高折射率层构成的多对。氧化硅或氟化镁可用做低折射率层的材料,氧化钛或氧化钽可用做高折射率层的材料。这种薄绝缘膜适合用做半透射膜,因为没有光学吸收。
应该注意,通过图中所示的工艺制造的光散射/反射基片不仅可用在上述内部散射/反射板形反射型LCD、半透射型LCD或投影型显示传输荧光屏中,而且还可以用在外部散射/反射板形、前部扩散板或液晶散射形反射型LCD、半透射型LCD或投影型显示传输荧光屏中,如在“FPD Intelligence,2000年2月编辑(66-69页)”中所述。
而且,上述光散射/反射基片的光散射特性是这样的,以便在距离入射光的镜像反射方向至少±15°范围内反射率是均匀的,因此大大满足了用在上述形式的反射型LCDs中的光散射/反射基片所需要的光散射特性。此外,上述光散射/反射基片的反射率和透射率至少都为50%,因此大大满足了用在上述形式的半透射型LCDs或投影型显示传输荧光屏中的光散射/反射基片所需要的反射率和透射率。
在步骤S103中,作为组A金属化合物和组B金属化合物进行的缩聚反应,下层202和上层的结构203都变得致密,因此下层202和上层203都成为坚固相。然而,组A和组B进行容积收缩,因此在下层202和上层203内部产生膜应力。
这种膜应力与下层202和上层203的厚度呈正比第变大,特别是,如果这些厚度超过1μm,则可能出现如在下层202和上层203中发生破裂和对玻璃基片的粘接强度下降等问题。因此需要松弛该膜应力。
由于膜应力需要松弛,因此优选采用其中金属和有机功能基直接键合在一起的金属化合物。
对松弛膜应力有效的公知的有机功能基包括烯丙基、烷基、乙烯基、缩水甘油基、苯基、甲基丙烯酰氧基、巯基、和氨基。已知很多类似于硅烷的金属化合物,其中金属和这种有机功能基直接键合在一起。特别是,有很便宜和容易得到的很多类似于硅烷的金属化合物,因此适合用做步骤S101中的金属化合物。
图4是根据本发明第二实施例的具有突起膜的光散射/反射基片的制造工艺的流程图。在图4的制造工艺的下列说明中,需要参考图5和图6A-6E,其中图5是根据第二实施例的光散射/反射基片的制造方法的概念图,图6A-6E是用于说明根据第二实施例的光散射/反射基片的制造工艺的示意图。
本发明的第二实施例与第一实施例基本上相同的地方在于,采用溶胶-凝胶法形成突起膜,因此在这两个实施例中采用相同的参考标记表示等效的结构元件。
在图4中,首先制备其中混合了溶剂A、溶剂B和膜成分C的溶胶形涂覆液2(步骤S101)。
溶剂A是溶剂B和膜成分C均匀溶解在其中的溶剂。具体而言,选自包括甲醇、乙醇、丙醇和丁醇的醇、包括丙酮和乙酰丙酮的酮、包括乙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸丙酯的酯、包括乙基溶纤剂和丁基溶纤剂的溶纤剂、以及包括己二醇和1,2-丙二醇的二元醇构成的组中的单种溶剂或其混合溶剂可用做溶剂A。
溶剂B是具有比溶剂A高的沸点和比溶剂A低的蒸发率的溶剂,并且是膜成分C的不良溶剂。作为结果,溶剂A优先蒸发,因此溶胶形涂覆液2中的溶剂B的相对浓度升高,并且促进了互相不一致的溶剂B和膜成分C的相分离。具体而言,采用选自由通式HO-(CH2)n-OH表示的在其每端具有羟基的直链二元醇、和由通式HO-(CH2)n(CHOH)m-OH表示的多元醇构成的组中的单种溶剂或其混合溶剂作为溶剂B。如果n大于10,则熔点变得太高,因此很难形成涂覆液。因此优选采用上述二元醇,其中n在2和10(包含端点)之间。而且,即使在二元醇当中,从实验可知如果将具有低表面张力的二元醇如1,2丙二醇(HOCHOHCH3,常用名为丙二醇)或2-甲基-2,4-戊二醇(CH3COH(CH3)CH2CH(OH)CH3,常用名为己二醇)用做溶剂B,则不会发生相分离,因此不希望采用这种二元醇。
溶剂B的具体例子包括1,2-亚乙基二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、丙三醇、和1,2,4-丁三醇。
应该注意这里“蒸发率”定义为在25℃的相对蒸发率,其中以乙酸正丁酯(CH3COO(CH2)3CH3)的蒸发时间为100,蒸发率可以从下式获得。
溶剂的相对蒸发率=(乙酸正丁酯的蒸发时间)/(溶剂的蒸发时间)×100
膜成分C是一种溶胶溶液,其中基本骨架由无机材料、特别是选自硅、铝、钛、锆和钽的金属的醇盐构成的化合物已经进行水解或缩聚反应。这些金属醇盐很容易得到,并且在常温下和常压下稳定,而且无毒,因此可以使光散射/反射基片制造工艺简单和降低制造成分。此外,这些金属醇盐在可见光区中没有光吸收,因此透射光不带颜色,而且可以形成用于透射模式的理想的突起膜。
接着,在步骤S102中,将溶胶形涂覆液2施加到玻璃基片200上(图5中的施加步骤),由此在玻璃基片200上形成混合层201(图6A)。然后,在步骤S103’中,其上已经形成混合层201的玻璃基片200放在室温下(图5中的室温放置步骤),由此溶剂A从混合层201蒸发,并且混合层201进行相分离形成主要由溶剂B构成的下层202和主要由膜成分C构成的上层203(图6B)。
混合层201的相分离是由在溶胶形涂覆液2中优先蒸发的溶剂A促进的。而且,这种相分离还利用了上层203和下层202之间的极性(表面张力)和比重的不同。具体地说,在基片由具有高表面能的玻璃构成的情况下,如本实施例那样,利用主要由具有高极性的溶剂B构成的下层202覆盖玻璃基片200的表面比利用主要由膜成分C构成的上层203覆盖更有利,这是由于膜成分C和溶剂B的吸湿性造成的。这一点和相对于膜成分C的溶剂B的较大比重导致了在如图6B中发生的相分离。
由于膜成分C具有比溶剂B差的吸湿性,因此主要由膜成分C构成的上层203以点状形成于下层202表面上,即上层203具有在下层202上的点状的突起部分形成的形状。然而,应该注意,上层203不是必须一点状形成于下层202的表面上,而是可以具有凸凹不平的形状,其中下层202的整个表面被上层203覆盖。
通过控制上层203的表面粗糙度,即上层203的表面的最大表面粗糙度(Rmax)和平均表面粗糙度(Ra),可控制突起部分的形状。通过调整膜成分C和溶剂B的极性以及在每单位面积溶胶形涂覆液2中的膜成分C的重量,可以控制该表面粗糙度。具体而言,膜成分C的极性越低,溶剂B的极性越高,并且在每单位面积溶胶形涂覆液2中的膜成分C的重量越高,则膜成分C的吸湿性越差,表面粗糙度越高。
从实验可知,这些参数当中,在每单位面积的溶胶形涂覆液2中的膜成分C的重量具有最强的影响。
优选控制上层203的表面粗糙度,使Rmax不大于10μm,Ra在30-1000nm范围内;这可以通过使在每单位面积的溶胶形涂覆液2中的膜成分C的重量在0.1ng/cm2-10μg/cm2、优选在1ng/cm2-1μg/cm2范围内来实现。如果上层203的Ra小于30nM,则内部散射层206将几乎不散射光。而且,如果Rmax超过10μm和Ra超过1000nm,则内部散射层206和玻璃基片200之间的粘接性下降,并且内部散射层206变黄。
更优选控制上层203的表面粗糙度,使Rmax不大于3μm,Ra在45-300nm范围内。作为结果,突起部分的直径变得大于可见光的波长,并且可以散射可见光。而且,为了可靠地进行可见光的散射,更优选控制表面粗糙度,使Rmax不大于1.5μm,Ra在60-200nm范围内。
接着,在步骤S103’中,对在步骤S103’中已经通过相分离形成的上层203和下层202加热(图5中的加热步骤),由此形成具有光散射功能的内部散射层206。
在加热处理中,由溶剂B构成的下层202被蒸发掉,并在具有突起形状的上层203中,膜成分C凝胶化并固化(图6C)。因此不仅通过控制上述表面粗糙度而且可以通过控制膜成分C的凝胶反应速度,来形成内部散射层206的所希望的形状。凝胶反应速度例如可以通过酸性催化剂的浓度和/或反应时间来控制。
随着凝胶反应的进行,由膜成分C构成的内部散射层206的结构变得致密,因此该层成为固相。然而,进行膜成分C的容积收缩,因此在内部散射层206内部产生膜应力。这种膜应力的出现是由于形成突起形状的内部散射层206,并与膜厚正比例地增加。
如果如上所述在内部散射层206中产生膜应力,则可能出现如在内部散射层206中发生破裂和对玻璃基片200的粘接性下降等问题。因此优选采用有机改性金属醇盐作为膜成分C,以便松弛膜应力。
通常,对松弛膜应力有效的公知的有机功能基包括烯丙基、烷基、乙烯基、缩水甘油基、苯基、甲基丙烯酰氧基、巯基、和氨基。已知很多类似于硅烷化合物的金属化合物,其中金属和这种有机功能基直接键合在一起。特别是,有很多类似于硅烷化合物的金属化合物,它们很便宜和容易得到,并适合用做膜成分C。
而且,优选膜成分C具有无机材料作为其基本骨架,并且其侧链利用具有优异耐热性的有机功能基进行有机改性。具有差的耐热性的有机功能基倾向于变黄或通过热分解而分离,如果膜成分C是利用这种有机功能基进行有机改性的,则在膜成分C凝胶化时可能在膜成分C内部产生裂缝。
通常,具有最好耐热性(耐热性,例如300℃或更高)的有机功能基是烷基和苯基,但是根据涂敷的厚度,可以适当地采用其它功能基,如烯丙基、乙烯基、缩水甘油基、甲基丙烯酰氧基、巯基或氨基,或其多种成分的混合物。
如上所述形成的内部散射层206被制造成使得模糊比至少为1%,优选为至少5%,更优选至少105,其中模糊比是通过在JIS-K7105-1981中所述的混浊值测量法测量的光散射指数,并使得由|a2+b2|表示的透射色调值,即Hunter色坐标(a,b)的矢量和的平方,不大于10,更优选不大于5,其中该透射色调值是如在JISR3106中所述的透射色调指数。
接着,在步骤S104中,在通过步骤S103’形成的内部散射层206顶部形成反射膜204(图6D),由此完成制造工艺。
形成的反射膜204在具有突起形状或粗糙形状的内部散射层206顶部具有均匀厚度,因此反射膜204也呈现粗糙形状。
薄金属膜或具有至少50%反射率的薄绝缘膜可用做反射膜204。
在采用薄金属膜作为反射膜204的情况下,薄金属膜的材料选自铝、银和具有这些金属作为其基本成分的合金,并且薄金属膜可以由单层或不同金属材料的多层构成。而且,为提高薄金属膜的反射率,可以给薄金属膜添加由绝缘物质构成的反射增加层。
另一方面,在薄绝缘膜用做反射膜204的情况下,反射膜204形成为多层膜,其中形成各由低折射率层和高折射率层构成的多对。氧化硅或氟化镁可用做低折射率层的材料,氧化钛或氧化钽可用做高折射率层的材料。这种薄绝缘膜适合用做半透射膜,因为没有光学吸收。
此外,为防止氧化和提高化学耐久性,可以在内部散射层206和反射膜204之间以及在反射膜204的外表面上设置稳定金属氧化物膜205(图6E)。反射膜204的厚度和金属氧化物膜如此确定,以便不会发生由于反射光干涉造成的着色;通过改变这些膜的厚度可以自由改变反射率。
而且,在实现由于外部光聚集到观看方向而具有明亮显示屏的半透射型LCD的情况下,优选光散射/反射基片的反射光散射角度分布就立体角(solid angle)而言在±40°范围内,并且散射透射光角度分布就立体角而言在±20°范围内。
下面参考图7A和7B介绍控制光散射/反射基片的反射光散射角度分布和散射透射光角度分布的方法。
图7A和7B是用于说明控制反射光散射角度分布和散射透射光角度分布的示意图。具体而言,图7A表示其中在反射膜204已经形成在内部散射层206上之后可见光垂直入射的情况,图7B表示其中在内部散射层206上形成反射膜204之前背景光垂直入射的情况。
在图7A和7B中,形成在内部散射层206表面上的突起形状平缓倾斜,因此在内部散射层206的表面上形成为均匀厚度的反射膜204的表面也具有平缓倾斜形状(图7A)。
当可见光垂直入射到这种反射膜204上时,如果不考虑内部散射层206和反射膜204的折射率和反射率的影响,则反射光的散射角的最大值为2θ,其中θ是倾斜角的最大值(图7A)。而且,当在内部散射层206表面上形成反射膜204之前背景光垂直入射到内部散射层206上时,散射透射光的角度的最大值为θ,即倾斜角的最大值(图7B)。
因此通过控制θ,即内部散射层206的倾斜角的最大值,可控制反射光散射角度分布和散射透射光角度分布。
根据上述第二实施例的制造工艺(图4),通过将两种溶剂A和B以及膜成分C混合在一起(步骤S101),植被溶胶形涂覆液2,将该制备的溶胶形涂覆液2施加于玻璃基片200上,以便在玻璃基片200上形成混合层201(步骤S102),将带有形成其上的混合层201的玻璃基片200放置在室温下,由此使溶剂A蒸发掉,并进行分离成上层203和下层202的相分离,然后加热混合层201,由此使下层202中的溶剂B蒸发掉,并使上层203中的膜成分C凝胶化以便形成内部散射层206(步骤S103”)。结果是,可利用少数制造步骤自由控制形成在内部散射层206的表面上的突起部分的尺寸。而且,内部散射层206是由膜成分C形成的,而膜成分C是由其基本骨架为无机材料的化合物构成的。结果是,可以提高内部散射层206对由无机材料构成并形成在内部散射层206上的反射膜204的粘接性。此外,由于内部散射层206的基本骨架不是有机材料,因此可以防止释放被吸收字内部散射层206表面上的成分或内部散射层206内部的未反应成分的气体,并因此可以防止反射膜204的光学特性改变。
而且,在第二实施例中,可以在玻璃基片200的表面上预先形成基层,以便提高玻璃基片200和内部散射层206之间的粘接性。
这个基层的制造工艺包括:涂敷步骤,其中将混合了溶剂X和膜成分Y的溶胶形涂覆液2’均匀涂敷到玻璃基片200上;和加热步骤,其中进行加热以蒸发掉溶剂X和使膜成分Y凝胶化。
溶剂X应该是其中溶解了膜成分Y的溶剂;具体而言,可采用选自包括甲醇、乙醇、丙醇和丁醇的醇、包括丙酮和乙酰丙酮的酮、包括乙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸丙酯的酯、包括1,2-亚乙基二醇、丙二醇和己二醇的二元醇(二元醇类)、包括丙三醇的三元醇、在其分子中有4个或更多个羟基的多元醇、包括乙基溶纤剂和丁基溶纤剂的溶纤剂、水等,或其混合溶剂。
膜成分Y是无机材料。通过采用凝胶化膜成分Y作为基层,可以形成具有可靠地大于具有凝胶化膜成分C作为其基本成分的内部散射层206的极性的基层,因此可以可靠地提高内部散射层206对玻璃基片200的粘接性。
下面参考附图详细说明根据本发明第三实施例的制造具有突起膜的光散射/反射基片的方法。
在图4的流程之后进行根据第三实施例制造光散射/反射基片的方法。在下面的说明中,将适当地参考图8和图9A-9C,其中图8是根据本发明第三实施例的光散射/反射基片的概念图,图9A-9C是用于说明根据本发明第三实施例的光散射/反射基片的制造工艺的示意图。
在图4中,首先制备溶胶形涂覆液3,其中混合了溶剂A和B以及膜成分C和D(步骤S101)。
膜成分D是于溶剂A和B兼容的无机材料,因此膜成分D的极性可靠地大于膜成分C的极性,并因此可以促进下述相分离。而且,通过该相分离,在玻璃基片200和具有凝胶化膜成分C作为其基本成分的上层403之间形成由凝胶化膜成分D构成的层,因此可以提高内部散射层206对玻璃基片20的粘接性。
而且,在高反应性金属醇盐用做膜成分C的情况下,优选采用螯合剂,例如β-二酮如乙酰丙酮,或β-酮酯如乙酰乙酸乙酯进行稳定化。如果进行采用螯合剂的这种稳定化,则很容易控制,而且通过改变螯合剂,可以改变稳定化材料的极性,因此可以控制相分离。
接着,在步骤S102中,将溶胶形涂覆液3涂覆到玻璃基片200上(图8中的涂敷步骤),因此在玻璃基片200上形成混合层401(图9A)。然后,在步骤S103’中,将其上已经形成混合层401的玻璃基片200放置在室温下(图8中的室温放置步骤),由此从混合层401蒸发溶剂A,并使混合层401相分离成主要由溶剂B和膜成分D构成的下层402和主要由溶剂A和膜成分C构成的上层403(图9B)。
混合层401的相分离被溶胶形涂覆液3中的溶剂A优先蒸发而促进。
如在第二实施例那样,这种相分离利用了上层403和下层402之间的极性和比重的不同。而且,作为相分离的结果,下层402中膜成分D过量,但是上层403中也可以含有一定量的膜成分D。
而且,通过相分离及其控制得到的上层403的表面形状与上述第二实施例的一样。如在第二实施例中那样,由此优选通过控制每单位面积内溶胶形涂覆液3中的膜成分C的重量来控制上层403的表面粗糙度,以使Rmax不大于10μm,优选不大于3μm,更优选不大于1.5μm,Ra在30-1000nm范围内,优选在45-300nm范围内,更优选在60-200nm范围内。
接着,在步骤S103”中,加热通过步骤S103’中的相分离形成的上层403和下层402(图8中的加热步骤),由此形成具有光散射功能的内部散射层404(图9C)。
在这个加热步骤中,溶剂B从下层402蒸发掉,并且膜成分D凝胶化,因此下层402固化。
而且,根据混合到溶胶形涂覆液3中的成分,可以省略上述室温放置步骤,并且为了进行上述相分离,在加热步骤中同时进行从下层402蒸发溶剂B和膜成分D的凝胶化。
而且,具有突起形状的上层403通过膜成分C的凝胶化而固化。此时,如果上层403中包含膜成分D,则将通过膜成分C和D的共聚物的凝胶化而进行固化。由此不仅可以通过如上所述地控制表面粗糙度,而且可以通过控制膜成分C和D以及其共聚物的凝胶反应速度来形成内部散射层404的上述突起形状。例如可以通过控制酸性催化剂的浓度和/或反应时间来控制凝胶反应速度。
应该注意具有凝胶膜成分D作为其基本成分的下层402不同于具有凝胶膜成分C作为其基本成分的上层403的地方在于下层402基本上不形成突起形状。结果是,不会在下层402中产生大的膜应力,因此不会出现破裂现象。而且,为了可靠地进行膜成分C和膜成分D的相分离,优选在膜成分D中不会包含大大影响表面张力的有机成分。与膜成分C不一样,在膜成分D中不需要采用有机改性的化合物。
上层403和下层402之间的界面可成为粗糙形状(图10A)或成为平面状(图10B)。
上层403和下层402之间的界面的形状根据溶剂B及膜成分C和D的极性(表面张力)和比重以及溶胶形涂覆液3中溶剂B及膜成分C和D的含量而改变。
具体而言,如果膜成分C具有比溶剂B和膜成分D低的极性,则主要由膜成分C构成的上层403将聚集并在由溶剂B和膜成分D构成的下层402的表面上成为点状。而且,如果膜成分C具有比溶剂B和膜成分D高的比重并且与溶剂B和膜成分D相比有大量膜成分C包含在溶胶形涂覆液3中,则聚集并以点状形成于下层402表面上的上层403将在下层402表面上形成粗糙形状。具体而言,如果与溶剂B和膜成分D相比,膜成分C具有高极性和低比重并且与溶剂B和膜成分D相比有少量膜成分C包含在溶胶形涂覆液3中,则下层402的表面张力将占优势,并因此上层403和下层402之间的界面的形状将变得更平坦。
上层403和下层402之间的界面优选呈现粗糙形状,由于在这些层之间的粘接的面积较大,因此由于锚接作用,可以可靠地提高这些层之间的粘接强度。
关于上述形成的内部散射层404的模糊比和透射色调值,与第二实施例的相同。因此内部散射层404可制造成其模糊比至少为1%,优选至少为5%,更优选至少为10%,并且透射色调值不大于10,优选不大于5。
接着,在步骤S104中,在已形成的内部散射层404的顶部形成反射膜204(图9C),由此完成制造工艺。
根据上述第三实施例的制造工艺(图4),溶胶形涂覆液3是通过将两种溶剂A和B以及两种膜成分C和D混合在一起制备的(步骤S101),将制备的溶胶形涂覆液3施加于玻璃基片200上以便在玻璃基片200上形成混合层401(步骤S102),将其上具有混合层401的玻璃基片200放置在室温下,由此蒸发掉溶剂A并由此进行相分离成上层403和下层402(步骤S103’),然后加热混合层401,由此蒸发掉下层402中的溶剂B和使上层403中的膜成分C和D及其共聚物凝胶化,以便形成内部散射层404(步骤S103”)。结果是,通过少数制造步骤可以自由地控制形成在内部散射层404表面上的突起部分的尺寸。而且,内部散射层404是由膜成分C和D及膜成分C和D的共聚物形成的,其中膜成分C和D是由无机材料形成其基本骨架的化合物。结果是,可以提高内部散射层404对由无机材料形成并形成在内部散射层404上的反射膜204的粘接性。此外,由于内部散射层404形成得具有无机材料作为其基本骨架,因此该结构是稳定的,并且可以防止由于释放吸收在内部散射层404上的成分或内部散射层404内部的未反应成分的气体而产生的气泡状缺陷。而且,由于结构稳定,结构的改变最小化,并因此可保持反射特性的改变最小化。
公知方法可用于涂覆上述溶胶形涂覆液1、2、2’和3,例如采用如旋涂器、滚涂器、喷涂器或屏障形涂覆器等装置的方法、浸涂法、浮置法或印刷法,如曲面印刷、丝网印刷或照相凹版印刷术。
而且,根据上述第一、第二或第三实施例的突起膜适合用在设置在反射型LCD或半透射型LCD中的光散射/反射基片上,但是由于倾向于发生反向散射(back-scattering),因此还可以用在设置在后部投影型TV显示器等中的透射/扩散板上。而且,由于可以控制光的反射率,因此突起膜还可以用做防闪光膜,或者通过形成在复印机的原件放置窗口、汽车的侧窗等的表面上而还可以用在低摩擦力板上。
而且,在电致发光装置中,例如有机EL发光装置,产生的光的发射效率η取决于折射率n,即η=1/2_n2,并且约为20%,结果是光的利用效率很低。这是因为发射的光在邻接具有相对低折射率的介质的表面上经受了全反射,因此不能射出。都知道可以通过在光发射表面一侧或非光发射表面一侧上形成突起膜而避免这种全反射,并且本发明的突起膜还适合用在这种应用中。
下面介绍本发明的第一实施方案的特殊例子。
例1
将作为金属化合物的24.84g的烷氧基硅,γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、作为催化剂用于促进烷氧基硅水解的5.4g的1mol/l(1N)的盐酸和作为溶剂的9.76g的乙醇混合在一起,并在室温下搅拌该混合物24小时,由此制备硅化合物浆液(1)。
而且,将作为金属化合物的17.6g烷氧基钛,四异丙氧基钛和作为螯合剂的12.4g的乙酰丙酮化物混合在一起,并在室温下搅拌该混合物24小时,由此制备乙酰丙酮-螯合的钛化合物浆液(1)。
然后将1.67g的硅化合物浆液(1)、1.52g的钛化合物浆液(1)和3.00g的1,2-亚乙基二醇以及作为溶剂的3.81g乙醇混合在一起,并搅拌该混合物,由此制备涂覆液(1)。
以1000rpm的旋转速度将该涂覆液(1)旋涂到由钠钙硅玻璃制成的100mm×100mm×0.5mm厚玻璃基片200的一个表面上。
然后对其上涂覆了涂覆液(1)的玻璃基片200在250℃下进行干燥处理3分钟,由此使涂覆液(1)进行凝胶化反应,因而获得在玻璃基片200上的固化薄膜(内部散射层206)。
构成内部散射层206的成分当中,无机成分的比例为50.8重量%。
采用扫描电子显微镜(SEM)从内部散射层206的横截面方向观察如此获得的内部散射层206的横截面。
发现固化成平面形状的下层202已经形成在玻璃基片200上,由固化成液滴形状的上层203构成的突起形状形成在下层202上。
采用俄歇电子光谱分析仪检测下层202和上层203的成分,发现平面下层202(凹陷部分)具有氧化钛过量的成分,液滴状上层203(突起部分)具有氧化硅过量的成分。因此证明在干燥处理期间涂覆液(1)中的钛化合物和硅化合物已经进行了相分离,其中钛化合物主要形成下层202,硅化物主要形成上层203。
从内部散射层206的横截面的SEM观察中测量突起部分和凹陷部分相连的倾斜角。测量的倾斜角在0-8°范围内。
采用光谱仪测量具有形成在其上的内部散射层206的玻璃基片200的透射性,发现在从400-800nm的可见区域内不吸收。
接着,利用汽相淀积法向形成在玻璃基片200上的内部散射层206的表面上淀积厚度为100nm的由金属银(Ag)构成的反射膜204,由此获得光散射/反射基片。
通过目测证明了来自光散射/反射基片的反射光没有颜色。而且,光散射/反射基片的反射率为95%。
采用可变角光泽计(由Suga Test Instruments Co.,Ltd.制造:Model UGV-6P)测量反射光散射角分布。具体地说,测量当入射光从垂直于光散射/反射基片的表面的方向以-30°的角度入射到光散射/反射基片的表面上时的反射光的角度相关性。以镜像反射方向(从法向到光散射/反射基片的表面的+30°)为中心测量散射角度分布,即反射光均匀分布的角度范围;测量的散射角度分布以“±X°”的形式示于下列表1中,其中0°表示镜像反射方向。
在实施例1中获得的光散射/反射基片的散射角分布为±15°,表示光散射特性足够实际使用。
而且,采用交叉切割带剥离评估方法(JIS K5400 3.5)评估在内部散射层206和形成于其上的反射膜204之间的界面处的粘接性以及在内部散射层206和玻璃基片200之间的界面处的粘接性。评估结果作为通过交叉切割成1mm×1mm方格阵列形成的100份当中没有发生剥离的份数示于下列表1中。
发现在内部散射层206和反射膜204之间的界面处或在内部散射层206和玻璃基片200之间的界面处没有剥离。
例2
将19.03g的作为金属化合物的烷氧基硅,乙烯基三乙氧基硅烷、作为促进烷氧基硅的水解作用的催化剂的5.4g的1mol/l(1N)盐酸、和作为溶剂的15.57g的乙醇混合在一起,并在室温下搅拌该混合物24小时,由此制备硅化合物浆液(2)。
然后将1.67g的硅化合物浆液(2)、实施例1中使用的1.52g的钛化合物浆液(1)和3.00g的1,2-亚乙基二醇以及作为溶剂的3.81g乙醇混合在一起,并搅拌该混合物,由此制备涂覆液(2)。
以1000rpm的旋转速度将该涂覆液(2)旋涂到由钠钙硅玻璃制成的100mm×100mm×0.5mm厚玻璃基片200的一个表面上。
然后对其上涂覆了涂覆液(2)的玻璃基片200在200℃下进行干燥处理3分钟,由此使涂覆液(2)进行凝胶化反应,因而获得玻璃基片200上固化的内部散射层206。
构成内部散射层206的成分当中,无机成分的比例为83.0重量%。
如实施例1所述,采用SEM从内部散射层206的横截面方向观察如此获得的内部散射层206的横截面。
发现已在玻璃基片200上形成了固化成平面形状的下层202,并且由固化成液滴形状的上层203构成的突起形状也已形成在下层202上。
采用俄歇电子光谱分析仪检测下层202和上层203的成分,发现平面下层202(凹陷部分)具有氧化钛过量的成分,液滴状上层203(突起部分)具有氧化硅过量的成分。因此证明在干燥处理期间涂覆液(2)中的钛化合物和硅化合物已经进行了相分离,其中钛化合物主要形成下层202,硅化物主要形成上层203。
从内部散射层206的横截面的SEM观察中测量突起部分和凹陷部分相连的倾斜角。测量的倾斜角在0-8°范围内。
采用光谱仪测量具有形成在其上的内部散射层206的玻璃基片200的透射性,发现在从400-800nm的可见区域内不吸收光。
接着,利用溅射法向形成在玻璃基片200上的内部散射层206的表面上淀积具有三层结构的反射膜204,其中该三层结构为从内部散射层106一侧依次形成的10nm厚的氧化硅膜(膜205)、12nm厚的金属铝膜和20nm厚的氧化硅膜(膜205),由此获得光散射/反射基片。
通过目测证明了来自光散射/反射基片的反射光没有颜色。
利用光谱仪测量具有形成在其上的内部散射层206的玻璃基片200的透射性。发现在从400-800nm的可见区域中的透射率为约30%,并且透射率几乎没有变化。而且,光散射/反射基片的反射率为60%。
采用与例1相同的方法测量反射光散射角分布。
在例2中获得的光散射/反射基片的散射角范围为±15°,这表示光散射特性足够实际使用。
这些光学特性表明在例2中获得的光散射/反射基片适合用在半透射型LCD或透射型显示屏中。
而且,采用与例1中相同的方法评估在内部散射层206和反射膜204之间的界面处的粘接性以及内部散射层206和玻璃基片200之间的界面处的粘接性。
在内部散射层206和反射膜204之间的界面处或在内部散射层206和玻璃基片200之间的界面处没有发现剥离现象。
例3
将例2中使用的2.00g硅化合物浆液(2)、例1中使用的1.21g钛化合物浆液(1)以及作为溶剂的3.00g的1,2-亚乙基二醇和3.79g的乙醇混合在一起,并搅拌该混合物,由此制备涂覆液(3)。
以1000rpm的旋转速度将该涂覆液(3)旋涂到由钠钙硅酸盐玻璃制成的100mm×100mm×0.5mm厚玻璃基片200的一个表面上。
然后对其上涂覆了涂覆液(3)的玻璃基片200在200℃下进行干燥处理3分钟,由此使涂覆液(3)进行凝胶化反应,因而获得玻璃基片200上固化的内部散射层206。
构成内部散射层206的成分当中,无机成分的比例为79.6重量%。
与例1一样,采用SEM从内部散射层206的横截面方向观察如此获得的内部散射层206的横截面。
发现在玻璃基片200上形成固化成平面形状的下层202,在下层202上形成由固化成液滴形状的上层203构成的突起形状。
采用俄歇电子光谱分析仪检测下层202和上层203的成分,发现平面下层202(凹陷部分)具有氧化钛过量的成分,液滴状上层203(突起部分)具有氧化硅过量的成分。因此证明在干燥处理期间涂覆液(3)中的钛化合物和硅化合物已经进行了相分离,其中钛化合物主要形成下层202,硅化物主要形成上层203。
而且,从内部散射层206的横截面的SEM观察中测量突起部分和凹陷部分相连的倾斜角。测量的倾斜角在0-10°范围内。
采用光谱仪测量具有形成在其上的内部散射层206的玻璃基片200的透射率,发现在从400-800nm的可见区域内不吸收光。
接着,向形成在玻璃基片200上的内部散射层206的表面上淀积具有与例2相同的三层结构的反射膜204,由此获得光散射/反射基片。
通过目测证明了来自光散射/反射基片的反射光没有颜色。而且,光散射/反射基片的反射率为90%。
采用与例1中相同的方法测量反射光散射角分布。
在例3中获得的光散射/反射基片的散射角范围为±20°,这表示光散射特性足够实际使用。
而且,采用与例1中相同的方法评估在内部散射层206和反射膜204之间的界面处的粘接性以及内部散射层206和玻璃基片200之间的界面处的粘接性。
在内部散射层206和反射膜204之间的界面处或在内部散射层206和玻璃基片200之间的界面处没有发现剥离现象。
对比例1
将例1中使用的1.67g硅化合物浆液(1)和作为溶剂的3.00g的己二醇和5.33g的乙醇混合在一起,并搅拌该混合物,由此制备涂覆液(4)。
以1000rpm的旋转速度将该涂覆液(4)旋涂到由钠钙硅酸盐玻璃制成的100mm×100mm×0.5mm厚玻璃基片200的一个表面上。
然后对其上涂覆了涂覆液(4)的玻璃基片200在250℃下进行干燥处理3分钟,由此使涂覆液(4)进行凝胶化反应,因而获得在玻璃基片200上的固化内部散射层206。
构成这种内部散射层206的成分当中,无机成分的比例为28.9重量%。
与例1一样,采用SEM从内部散射层206的横截面方向观察如此获得的内部散射层206的横截面。
发现只有固化成平面形状的下层202形成在玻璃基片200上,而没有形成突起形状。
采用俄歇电子光谱分析仪检测下层202的成分,发现平面下层202具有作为其基本成分的氧化硅。
上述原因推测是由于在涂覆液(4)中只包含一种金属化合物,因此在干燥处理期间没有发生涂覆液(4)中的硅化物的相分离。
由于没有在玻璃基片200上形成突起形状,因此连接突起部分和凹陷部分的倾斜角约为0°。
采用光谱仪测量具有形成在其上的内部散射层206的玻璃基片200的透射率,发现在从400-800nm的可见区域内不吸收。
接着,与例1一样,利用汽相淀积法向形成在玻璃基片200上的内部散射层206的表面上淀积厚度为100nm并由金属银(Ag)构成的反射膜204,由此获得光散射/反射基片。
通过目测证明了来自光散射/反射基片的反射光没有颜色。而且,光散射/反射基片的反射率为95%。
采用与例1中相同的方法测量反射光散射角分布。发现在对比例1中获得的光散射/反射基片的散射角范围约为0°,即没有表示出光散射特性。
而且,采用与例1中相同的方法评估在内部散射层206和反射膜204之间的界面处的粘接性以及内部散射层206和玻璃基片200之间的界面处的粘接性。
发现在内部散射层206和反射膜204之间的界面处有轻微剥离。这是因为,虽然内部散射层206包含无机成分,但是其比例小于50重量%,这低于在例1-3中获得的内部散射层206中的无机成分的比例,结果导致内部散射层206相对于由无机材料构成的反射膜204的粘接性很差。
对比例2
将例1中使用的1.52g钛化合物浆液(1)和作为溶剂的3.00g的己二醇和5.48g的乙醇混合在一起,并搅拌该混合物,由此制备涂覆液(5)。
以1000rpm的旋转速度将该涂覆液(5)旋涂到由钠钙硅酸盐玻璃制成的100mm×100mm×0.5mm厚玻璃基片200的一个表面上。
然后对其上涂覆了涂覆液(5)的玻璃基片200在250℃下进行干燥处理3分钟,由此使涂覆液(5)进行凝胶化反应,因而获得在玻璃基片200上的固化内部散射层206。
构成这种内部散射层206的成分当中,无机成分的比例为100重量%。
与例1一样,采用SEM从内部散射层206的横截面方向观察如此获得的内部散射层206的横截面。
与对比例1一样,发现只有固化成平面形状的下层202形成在玻璃基片200上,而没有形成突起形状。
上述原因推测是由于在涂覆液(5)中只包含一种金属化合物,因此在干燥处理期间没有发生涂覆液(5)中的钛化合物的相分离。
由于没有在玻璃基片200上形成突起形状,因此连接突起部分和凹陷部分的倾斜角约为0°。
采用光谱仪测量具有形成在其上的内部散射层206的玻璃基片200的透射率,发现在从400-800nm的可见区域内不吸收。
接着,与例1一样,利用汽相淀积法向形成在玻璃基片200上的内部散射层206的表面上淀积厚度为100nm并由金属银(Ag)构成的反射膜204,由此获得光散射/反射基片。
通过目测证明了来自光散射/反射基片的反射光没有颜色。而且,光散射/反射基片的反射率为95%。
采用与例1中相同的方法测量反射光散射角分布。发现在对比例2中获得的光散射/反射基片的散射角范围约为0°,即没有表示出光散射特性。
而且,采用与例1中相同的方法评估在内部散射层206和反射膜204之间的界面处的粘接性以及内部散射层206和玻璃基片200之间的界面处的粘接性。
发现在内部散射层206和反射膜204之间的界面处或在内部散射层206和玻璃基片200之间的界面处没有剥离。
对比例3
将厚度为1.2μm的光敏树脂(由Tokyo Ohka Kogyo有限公司制造:产品名为OFPR-800)旋涂到由钠钙硅酸盐玻璃制成的100mm×100mm×0.5mm厚玻璃基片200的一个表面上。
然后对其上涂覆了光敏树脂的玻璃基片200在100℃下进行预焙处理30秒,然后采用光掩模进行UV曝光。
这里使用的光掩模具有其中直径为6μm的圆形传输部分随机排列的图形。
接着,采用显影剂(由Tokyo Ohka Kogyo有限公司制造:产品名为NMD-3)进行显影,由此在玻璃基片200上形成精细的圆形突起部分,然后在200℃下进行加热60分钟,由此倒圆突起部分的角部。
然后进一步将厚度为0.3μm的光敏树脂旋涂到其上已经形成倒圆的微小突起部分的玻璃基片200上,然后在200℃下进行加热60分钟,由此进一步倒圆突起部分的角部,因此完成在玻璃基片200上的内部散射层206的形成。
与例1一样,采用SEM观察如此获得的内部散射层206的横截面。
发现在玻璃基片200上形成了具有平滑突起形状的内部散射层206。测量在形成的突起形状中连接突起部分和凹陷部分的倾斜角。测量的倾斜角在0-8°范围内。
采用光谱仪测量具有形成在其上的内部散射层206的玻璃基片200的透射率,发现在从400-800nm的可见区域内不吸收。
接着,与例2一样,利用溅射法向形成在玻璃基片200上的内部散射层206的表面上淀积具有三层结构的反射膜204,由此获得光散射/反射基片。
用肉眼观察反射的自然光的颜色,虽然完全呈现白色反射颜色,但是在局部角范围内看到闪光色。
而且,光散射/反射基片的反射率为60%。
采用与例1中相同的方法测量反射光散射角分布。
在对比例3中获得的光散射/反射基片的散射角范围约为±20°,这表示光散射特性足够实际使用。
而且,采用与例1中相同的方法评估在内部散射层206和反射膜204之间的界面处的粘接性以及内部散射层206和玻璃基片200之间的界面处的粘接性。
发现在内部散射层206和反射膜204之间的界面处在被评估面积的70%上发生剥离。因此该粘接性非常低,因而不可能用于实际工业使用。
推测这种差的粘接性是由于内部散射层206具有有机材料作为其基本骨架的结构,如上所述。
将上述例1-3和对比例1-3的结果收集在一起列于下列表1中。
表1
  倾斜角   反射光散射角范围   粘接性   反射率
  例子   1   0~8°   ±15°   100/100   95%
  2   0~8°   ±15°   100/100   60%
  3   0~10°   ±20°   100/100   90%
  对比例   1   近似0°   近似0°   90/100   95%
  2   近似0°   近似0°   100/100   95%
  3   0~8°   ±20°   30/100   60%
如表1中的例1-3的各种特性所示,本发明的光散射/反射基片具有足够用于实际使用的光散射特性。而且,内部散射层206、以及反射膜204和玻璃基片200之间的粘接性比对比例3的光散射/反射基片的更好,其中对比例3是光散射/反射基片具有由有机光敏树脂制成的内部散射层206的现有技术的例子。
下面将介绍本发明的第二和第三实施方案的具体例子。
例4、5A和5B
在涉及第二实施方案的例4中,将作为溶剂A的50g乙基溶纤剂(2-乙氧基乙醇,由Kanto Kagaku制造)、作为溶剂B的30g甘油以及作为膜成分C的20g下述溶胶溶液混合在一起,由此制备溶胶形涂覆液2。
通过将29.75g的苯基三甲氧基硅烷(由Shin-Etsu ChemicalCO.,Ltd制造的LS-2750)、12.42g的γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(由Shin-Etsu Chemical CO.,Ltd制造的KBM503)、和27.04g的乙基溶纤剂混合在一起,并在20℃(室温)下搅拌24小时,并通过去掉水而进行水解和缩聚反应,由此制备上述溶胶溶液。将10.8g的1mol/l盐酸添加到溶胶溶液中,作为促进水解的催化剂。这种溶胶溶液将具有15重量%(15mass%)的固体含量,其中假设向无机物质(二氧化硅,SiO2)的转换是完全的。
采用通过研磨(float)工艺制造的0.55mm厚的玻璃基片(透射的色调值:0.02,(a,b)=(-0.1,0.1))作为玻璃基片200,以1000rpm的旋转速度利用15秒钟将溶胶形涂覆液2旋涂到玻璃基片200的一个表面上,由此形成混合层201。
接着,对如此形成的混合层201进行空气干燥3分钟,由此使溶剂A和膜成分C相分离成上层203,使溶剂B相分离成下层202。
然后利用远红外线炉在300℃下进行加热7分钟,由此使溶胶形涂覆液2中的膜成分C凝胶化,然后允许自然辐射冷却,直到温度降低到室温为止,由此完成在玻璃基片200上的内部散射层206的形成。
采用扫描电子显微镜(SEM)拍摄内部散射层206的5000x放大率的横截面照片,并且测量内部散射层206的突起部分的倾斜角,由此发现最大倾斜角为2°。
而且,通过采用记录针型粗糙度测量仪(由Tencor Instruments制造的Alpha-Step 500表面断面测量仪)以50μm/S的速度利用记录针进行内部散射层206表面的500μm扫描,测量表面粗糙度,发现Rmax为8000nm,Ra为757.3nm。而且,通过利用光学显微镜观察,在内部散射层206的表面上观察到直径约为100-500μm的突起部分。
采用瞬时多重测量系统(由Otsuka Electronics Co.,Ltd制造的MCPD-1000),通过利用标准光源D65照射光散射/反射基片,测量获得的内部散射层206的散射透射光角度分布,发现散射透射光角度范围在±10°(图11A)。
而且,测量内部散射层206的模糊比为2.6%。
而且,还可以预先在玻璃基片200上形成二氧化钛基层或二氧化硅基层,然后采用例4的方法形成内部散射层206;在这里这些情况将分别称为例5A和5B。
在形成二氧化钛基层的情况下(例5A),将28.4g的烷氧基钛,四异丙氧基钛(由Tokyo Kasei Kogyo Co.,Ltd制造)首先与20.0g的乙酰丙酮混合进行螯合,并因此稳定化烷氧基钛,由此制备二氧化钛原材料(膜成分Y)。然后将作为溶剂X的8g乙基溶纤剂与2g二氧化钛原材料混合,由此制备溶胶形涂覆液2’。然后将该溶胶形涂覆液2’以1000rpm的旋转速度利用15秒种旋涂到要形成混合层201的玻璃基片200的表面上,然后在100℃下进行干燥10分钟,由此形成基层。
然后在基层顶部形成内部散射层206。对于例5A,当测量内部散射层206的突起部分的倾斜角和散射透射光角度分布时,发现最大倾斜角为5°,并且散射的透射光角度范围为±10°(图11B)。
而且,测量内部散射层206的模糊比为5.6%。
另一方面,在形成二氧化硅基层的情况下(例5B),首先将50g硅酸乙酯40(Colcoat制造)和41g乙基溶纤剂通过搅拌混合在一起以使硅酸乙酯40水解,由此制备二氧化硅原料(膜成分Y)。此时,将9g的1mol/l的盐酸添加到膜成分Y中,作为促进水解的催化剂。然后将8g的作为溶剂X的乙基溶纤剂与2g的二氧化硅原料混合,由此制备溶胶形涂覆液2’。然后以1000rpm的旋转速度用15秒种将溶胶形涂覆液2’旋涂到要形成混合层201的玻璃基片200的表面上,然后在100℃下进行干燥10分钟,由此形成基层。
然后在基层顶部形成内部散射层206。对于例5B,当测量内部散射层206的突起部分的倾斜角和散射透射光角度分布时,发现最大倾斜角为5°,并且散射的透射光角度范围为±10°(图11C)。
此外,内部散射层206的模糊比为6.8%。
从上述结果来看,发现在例4、5A和5B中获得的内部散射层206都表现出足够实际使用的光学特性。
接着,从例4、5A和5B的每个例子看来,将具有三层结构的反射膜204淀积到内部散射层206的表面上,其中利用溅射法,按照顺序从内部散射层206一侧形成厚度为10nm的氧化硅膜(膜205)、厚度为85nm的金属铝膜和厚度为20nm的氧化硅膜(膜205),由此获得光散射/反射基片。
对于该光散射/反射基片,采用交叉切割带剥离评估法(JISK5400 3.5)评估在内部散射层206和形成在其上的反射膜204之间的界面处的粘接性以及内部散射层206和玻璃基片200之间的界面处的粘接性。评估结果示于下列表2中,其中该结果是作为通过交叉切割成1mm×1mm方块阵列而分割形成的100份中不发生剥离的份数示出的。
对于例4、5A和5B所有例子,在内部散射层206和反射膜204之间的界面处或者在内部散射层206和玻璃基片200之间的界面处都没有发现剥离。
而且,采用可变角光泽仪(由Suga Test Instruments Co.,Ltd制造的:MODEL UGV-6P)测量在例4、5A和5B中获得的光散射/反射基片的反射光散射角度分布。通过进行校准来进行测量,以便在-45°入射角和45°反射角的初始光泽标准板(黑色)的镜像光泽度为87.2%,然后在光接收器一侧上设置1/10光减弱过滤器,并从-30°向光散射/反射基片上发送光,并测量在0-60°角度的散射光的强度。测量结果是反射光相对于30°镜像反射角的散射角的范围在不形成集层的情况下(图12A)为±10°,在形成二氧化钛基层的情况下(图12B)为±20°,在形成二氧化硅基层的情况下(图12C)为±15°。
例6
在本例中,涉及第三实施方案,将作为溶剂A的47.42g乙基溶纤剂、作为溶剂B的20.0g的1,2-亚乙基二醇、作为膜成分C的25.0g的下述二氧化硅原料、以及作为膜成分D的下述二氧化钛原材料混合在一起,由此制备溶胶形涂覆液3。
通过将27.76g的苯基三甲氧基硅烷、17.38g的γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、和27.51g的乙基溶纤剂混合在一起,并在20℃(室温)下搅拌24小时,并通过去除水而进行水解和缩聚反应,由此制备上述二氧化硅原材料。将11.34g的1mol/l盐酸添加到二氧化硅原材料中,作为促进水解的催化剂。
上述二氧化钛原材料是通过将28.4g的四异丙氧基钛与20.0g的乙酰丙酮混合,由此螯合,并稳定化了四异丙氧基钛来制备的。
关于制备的溶胶形涂覆液的成分,固体含量为5.0重量%,其中假设二氧化硅原材料和二氧化钛原材料完全转换成无机物质(SiO2和TiO2)。溶液中的溶剂B1,2-亚乙基二醇的含量为20重量%,SiO2含量以摩尔比表示,γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷与苯基三甲氧基硅烷的比为1∶2,二氧化硅原材料与二氧化钛原材料的比为4∶1。
采用通过研磨工艺制造的0.55mm厚的玻璃基片(透射的色调值:0.02,(a,b)=(-0.1,0.1))作为玻璃基片200,通过曲面印刷法将该溶胶形涂覆液3施加于玻璃基片200的一个表面上,由此形成混合层401。
接着,对如此形成的混合层401进行空气干燥2分钟,由此使溶剂A和膜成分C相分离成上层403,使溶剂B和膜成分D分离成下层402。
然后利用远红外线炉在300℃下进行加热7分钟,由此使溶胶形涂覆液3中的膜成分C和D及其共聚物凝胶化,然后允许自然辐射冷却,直到温度降低到室温为止,由此完成在玻璃基片200上的内部散射层404的形成。
采用与例4中相同的方法测量内部是生产404上的突起部分的倾斜角和表面粗糙度,发现在例6中获得的突起部分的最大倾斜角为10°,Rmax为300nm,Ra为81.0nm,在内部是生产404表面上看到的突起部分的直径约为5-10μm。
而且,测量内部散射层404的模糊比为36.0%,并且测量内部散射层404的透射色调值为0.29((a,b)=(-0.2,0.5))。
此外,采用与例4中相同的方法测量散射透射光角度分布和反射光散射角度分布,发现用于在例6中得到的内部散射层404的散射透射光角度范围为±10°(图13A),反射光散射角范围为±30°(图13B)。
从上述结果看来,发现在例6中获得的内部散射层404表示光学特性足以用于实际使用。
接着,向内部散射层404的表面上淀积与例4、5A和5B中相同的具有三层结构的反射膜204,由此获得光散射/反射基片。
对于得到的光散射/反射基片,采用与例4相同的方法评估内部散射层404和反射膜204之间界面处的粘接性以及内部散射层404和玻璃基片200之间界面处的粘接性。
在内部散射层404和反射膜204之间的界面处以及内部散射层404和玻璃基片200之间的界面处都没有发现剥离现象。
例7
在本例中,涉及第三实施方案,将作为溶剂A的30.5g乙基溶纤剂、作为溶剂B的10.0g甘油、作为膜成分C的8.0g的下述第一二氧化硅原材料、以及作为膜成分D的下述第二二氧化硅原材料混合在一起,由此制备溶胶形涂覆液3。
通过将19.84g的苯基三甲氧基硅烷、24.84g的γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、和24.52g的乙基溶纤剂混合在一起,并在20℃(室温)下搅拌24小时,并通过去除水而进行水解和缩聚反应,由此制备上述第一二氧化硅原材料。将10.80g的1mol/l盐酸添加到第一二氧化硅原材料中,作为促进水解的催化剂。
上述第二二氧化硅原材料是通过将50g硅酸乙酯40与41g的乙基溶纤剂混合并搅拌,由此使硅酸乙酯40水解。并将9g的1mol/l的盐酸添加到第二二氧化硅原材料,作为促进水解的催化剂。
关于制备的溶胶形涂覆液的成分,固体含量为3.0重量%,其中假设二氧化硅原材料完全转换成无机物质(SiO2)。溶液中的溶剂B甘油的含量为20重量%,SiO2的含量用摩尔比表示,γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷与苯基三甲氧基硅烷的比为1∶1,第一二氧化硅原材料与第二二氧化硅原材料的比为4∶1。
采用通过研磨工艺制造的0.55mm厚的玻璃基片(透射的色调值:0.02,(a,b)=(-0.1,0.1))作为玻璃基片200,通过曲面印刷法将该溶胶形涂覆液3施加于玻璃基片200的一个表面上,由此形成混合层401。
接着,对如此形成的混合层401进行空气干燥2分钟,由此使溶剂A和膜成分C相分离成上层403,使溶剂B和膜成分D分离成下层402。
然后利用远红外线炉在300℃下进行加热7分钟,由此使溶胶形涂覆液3中的膜成分C和D及其共聚物凝胶化,然后允许自然辐射冷却,直到温度降低到室温为止,由此完成在玻璃基片200上的内部散射层404的形成。
采用与例4中相同的方法测量内部是生产404上的突起部分的倾斜角和表面粗糙度,发现在例7中获得的突起部分的最大倾斜角为8°,Rmax为250nm,Ra为63.0nm,在内部散射层404表面上看到的突起部分的直径约为3-10μm。
而且,测量内部散射层404的模糊比为23.4%,并且测量内部散射层404的透射色调值为0.17((a,b)=(-0.1,0.4))。
此外,采用与例4中相同的方法测量散射透射光角度分布和反射光散射角度分布,发现用于在例7中得到的内部散射层404的散射透射光角度范围为±10°(图14A),反射光散射角范围为±25°(图14B)。
从上述结果看来,发现在例7中获得的内部散射层404表示光学特性足以用于实际使用。
接着,向内部散射层404的表面上淀积与例4、5A和5B中相同的具有三层结构的反射膜204,由此获得光散射/反射基片。
对于得到的光散射/反射基片,采用与例4相同的方法评估内部散射层404和反射膜204之间的界面处的粘接性以及内部散射层404和玻璃基片200之间的界面处的粘接性。
在内部散射层404和反射膜204之间的界面处以及内部散射层404和玻璃基片200之间的界面处都没有发现剥离现象。
例8
在本例中,涉及第三实施方案,将作为溶剂A的50.6g乙基溶纤剂、作为溶剂B的30.0g的甘油、作为膜成分C的17.8g的下述第三二氧化硅原材料、以及作为膜成分D的1.7g的下述第二二氧化硅原材料混合在一起,由此制备溶胶形涂覆液3。
通过将29.75g的苯基三甲氧基硅烷、12.42g的γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、和27.04g的乙基溶纤剂混合在一起,并在20℃(室温)下搅拌24小时,并通过去除水而进行水解和缩聚反应,由此制备上述第三二氧化硅原材料。将10.80g的1mol/l盐酸添加到第三二氧化硅原材料中,作为促进水解的催化剂。
关于制备的溶胶形涂覆液的成分,固体含量为3.0重量%,其中假设二氧化硅原材料完全转换成无机物质(SiO2)。溶液中的溶剂B甘油的含量为30重量%,SiO2含量用摩尔比表示,γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷与苯基三甲氧基硅烷的比4∶1,第三二氧化硅原材料与第二二氧化硅原材料的比为8∶1。
采用通过研磨工艺制造的0.55mm厚的玻璃基片(透射的色调值:0.02,(a,b)=(-0.1,0.1))作为玻璃基片200,以3000rpm的旋转速度利用15秒种将该溶胶形涂覆液3施加于玻璃基片200的一个表面上,由此形成混合层401。
接着,对如此形成的混合层401进行空气干燥5分钟,由此使溶剂A和膜成分C相分离成上层403,使溶剂B和膜成分D相分离成下层402。
然后利用远红外线炉在300℃下进行加热7分钟,由此使溶胶形涂覆液3中的膜成分C和D及其共聚物凝胶化,然后允许自然辐射冷却,直到温度降低到室温为止,由此完成在玻璃基片200上的内部散射层404的形成。
采用与例4中相同的方法测量内部散射层404上的突起部分的倾斜角和表面粗糙度,发现在例8中获得的突起部分的最大倾斜角为12°,Rmax为500nm,Ra为81.4nm,在内部散射层404表面上看到的突起部分的直径约为3-10μm。
而且,测量内部散射层404的模糊比为48.0%,并且测量内部散射层404的透射色调值为0.10((a,b)=(-0.1,0.3))。
此外,采用与例4中相同的方法测量散射透射光角度分布和反射光散射角度分布,发现用于在例8中得到的内部散射层404的散射透射光角度范围为±15°(图15A),反射光散射角范围为±30°(图15B)。
从上述结果看来,发现在例8中获得的内部散射层404表示光学特性足以用于实际使用。
接着,向内部散射层404的表面上淀积与例4、5A和5B中相同的具有三层结构的反射膜204,由此获得光散射/反射基片。
对于得到的光散射/反射基片,采用与例4相同的方法评估内部散射层404和反射膜204之间的界面处的粘接性以及内部散射层404和玻璃基片200之间的界面处的粘接性。
在内部散射层404和反射膜204之间的界面处以及内部散射层404和玻璃基片200之间的界面处都没有发现剥离现象。
例9
在本例中,涉及第三实施方案,将作为溶剂A的18.71g乙基溶纤剂和5.00g的己二醇的混合物、作为溶剂B的10.0g的甘油、作为膜成分C的12.5g的下述二氧化硅原材料、以及作为膜成分D的3.79g的下述二氧化钛原材料混合在一起,由此制备溶胶形涂覆液3。
通过将29.75g的苯基三甲氧基硅烷、12.42g的γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、和27.04g的乙基溶纤剂混合在一起,并在20℃(室温)下搅拌24小时,并通过去除水而进行水解和缩聚反应,由此制备上述二氧化硅原材料。将10.80g的1mol/l盐酸添加到二氧化硅原材料中,作为促进水解的催化剂。
上述二氧化钛原材料是通过将28.4g的四异丙氧基钛与20.0g的乙酰丙酮混合,由此螯合,并稳定化四异丙氧基钛制备的。
关于制备的溶胶形涂覆液的成分,固体含量为5.0重量%,其中假设二氧化硅原材料和二氧化钛原材料完全转换成无机物质(SiO2和TiO2)。溶液中的溶剂B甘油的含量为20重量%,以摩尔比表示SiO2含量,γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷与苯基三甲氧基硅烷的比1∶3,二氧化硅原材料与二氧化钛原材料的比为3∶1。
采用通过研磨工艺制造的0.55mm厚的玻璃基片(透射的色调值:0.02,(a,b)=(-0.1,0.1))作为玻璃基片200,利用曲面印刷法将该溶胶形涂覆液3施加于玻璃基片200的一个表面上,由此形成混合层401。
接着,对如此形成的混合层401进行空气干燥2分钟,并进行整平。此时,混合层401是呈现光散射的透明液体膜,并且没有发生相分离。
然后利用远红外线炉在300℃下进行加热7分钟。在该加热步骤的初始阶段,促进溶剂A的蒸发,并伴随着使溶剂A和膜成分C相分离成上层403,使溶剂B和膜成分D相分离成下层402。
此外,在该加热步骤中,涂覆液3中的膜成分C和D及其共聚物凝胶化。然后允许自然辐射冷却,直到温度降低到室温为止,由此完成在玻璃基片200上的内部散射层404的形成。
采用与例4中相同的方法测量内部散射层404上的突起部分的倾斜角和表面粗糙度,发现在例9中获得的突起部分的最大倾斜角为10°,Rmax为400nm,Ra为102.0nm,在内部散射层404表面上看到的突起部分的直径约为5-10μm。
而且,测量内部散射层404的模糊比为20.9%,并且测量内部散射层404的透射色调值为0.20((a,b)=(-0.2,0.4))。
此外,采用与例4中相同的方法测量散射透射光角度分布和反射光散射角度分布,发现用于在例9中得到的内部散射层404的散射透射光角度范围为±10°,反射光散射角范围为±20°。
从上述结果看来,发现在例9中获得的内部散射层404表示光学特性足以用于实际使用。
接着,向内部散射层404的表面上淀积与例4、5A和5B中相同的具有三层结构的反射膜204,由此获得光散射/反射基片。
对于得到的光散射/反射基片,采用与例4相同的方法评估内部散射层404和反射膜204之间的界面处的粘接性以及内部散射层404和玻璃基片200之间的界面处的粘接性。
在内部散射层404和反射膜204之间的界面处以及内部散射层404和玻璃基片200之间的界面处都没有发现剥离现象。
对比例4
将例8中使用的溶剂A 86.1g、例8中使用的溶剂B 10.0g、例8使用的膜成分C(第三二氧化硅原材料)3.56g、以及例8中使用的膜成分D(第二二氧化硅膜原材料)0.34g混合在一起,由此制备溶胶形涂覆液3。
关于制备的溶胶形涂覆液的成分,固体含量为0.6重量%,其中假设二氧化硅原材料完全转换成无机物质(SiO2)。溶液中的溶剂B甘油的含量为10重量%,以摩尔比表示SiO2含量,γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷与苯基三甲氧基硅烷的比4∶1,第三二氧化硅原材料与第二二氧化硅原材料的比为8∶1。
采用该制备的溶胶形涂覆液,然后将内部散射层404形成在玻璃基片200上,与例4中一样。
采用与例4中相同的方法测量内部散射层404上的突起部分的倾斜角和表面粗糙度,发现在对比例4中获得的突起部分的最大倾斜角为12°,Rmax为38nm,Ra为12.0nm。而且,当利用光学显微镜观察内部散射层404的表面时,表面呈现为平面状,看不到突起部分。
而且,测量内部散射层404的模糊比为0.80%。
此外,采用与例4中相同的方法测量散射透射光角度分布和反射光散射角度分布,发现用于在对比例4中得到的内部散射层404的散射透射光角度范围为±1°,即通过该内部散射层404透射的光根本没有散射。而且,发现反射光散射角范围很窄,在±5°之间,即反射几乎是镜像反射。从上述结果看来,发现在对比例4中获得的内部散射层404表示光学特性不足以用于实际使用。
对比例5
将例7中使用的溶剂A 31.5g、例7中使用的溶剂B 40.0g、例7中使用的膜成分C(第一二氧化硅原材料)24.0g、以及例7中使用的膜成分D(第二二氧化硅膜原材料)4.5g混合在一起,由此制备溶胶形涂覆液3。
采用该制备的溶胶形涂覆液,然后将内部散射层404形成在玻璃基片200上,与例7中一样。
采用与例4中相同的方法测量内部散射层404上的突起部分的倾斜角和表面粗糙度,发现在对比例5中获得的突起部分的最大倾斜角为3°,Rmax为3500nm,Ra为1210.0nm。利用光学显微镜观察,在内部散射层404的表面上看到稀少分散的直径约为100μm的突起部分。
而且,采用与例4中相同的方法测量散射透射光角度分布和反射光散射角度分布。发现用于在对比例5中得到的内部散射层404的散射透射光角度范围为±1°,即通过该内部散射层404透射的光几乎没有散射。而且,发现反射光散射角范围很窄,在±5°之间,即反射几乎是镜像反射。这是因为如果突起部分的直径为100μm或更大,如对比例5中那样,则突起部分的尺寸比(高度/直径)很小。
此外,测量内部散射层404的透射色调值为17.73((a,b)=(-0.3,4.2)),并且内部散射层404颜色变黄。因此发现在对比例5中获得的内部散射层404呈现不足以用于实际使用的光学特性。
对比例6
将对比例5中使用的溶胶形涂覆液3以1000rpm的旋转速度并用15秒种旋涂到玻璃基片200的一个表面上,由此形成混合层401。然后利用远红外线炉在300℃下进行加热7分钟,使溶胶形涂覆液3中的膜成分C和D以及其共聚物凝胶化,并允许自然辐射冷却,直到温度下降到室温为止,由此在玻璃基片200上形成内部散射层404。
采用与例4中相同的方法测量内部散射层404上的表面粗糙度,发现在对比例6中获得的Rmax为10500nm,Ra为5800.0nm。利用光学显微镜观察,在内部散射层404的表面上看到稀少分散的直径约为200μm的突起部分并且在突起部分上的某些地方可以看到裂缝。
因为必须采用涂层对涂覆到内部散射层404上的反射膜204进行整平,并且如果Rmax大于10μm,则涂层必须很厚,所以不希望Rmax很高(10500nm)。
而且,测量内部散射层404的透射色调值为64.25((a,b)=(-0.5,0.8)),并且内部散射层404颜色变黄。因此发现在对比例6中获得的内部散射层404呈现不足以用于实际使用的光学特性。
接着,向内部散射层404的表面上淀积与例4、5A和5B中相同的具有三层结构的反射膜204,由此获得光散射/反射基片。
对于得到的光散射/反射基片,采用与例4相同的方法评估内部散射层404和反射膜204之间的界面处的粘接性以及内部散射层404和玻璃基片200之间的界面处的粘接性。结果是,在5个地方发生剥离,并且当观察已经发生剥离的部分时,发现发生了内部散射层404的粘接性缺陷。
对比例7
如例6那样制备溶胶形涂覆液,但是使用丙二醇(1,2-丙二醇,表面张力为23dyn/cm)代替1,2-亚乙基二醇作为溶剂B,然后象例6那样在玻璃基片200上形成内部散射层404。
采用与例4中相同的方法测量内部散射层404上的表面粗糙度,发现在对比例7中获得的Rmax为5.2nm,Ra为2.2nm。而且,当利用光学显微镜观察内部散射层404的表面时,表面呈现平面状,并且没有看到突起部分。该表面形状与在形成内部散射层404之前的玻璃基片200的表面形状几乎相同,并且实际上,从利用SEM拍摄的横截面照片证实了平面膜已经形成为内部散射层404。该平面膜的厚度为150nm。
此外,采用与例4中相同的方法测量散射透射光角度分布和反射光散射角度分布。发现用于在对比例7中得到的内部散射层404的散射透射光角度范围很窄,约为±1°,即通过该内部散射层404透射的光几乎没有散射。而且,发现反射光散射角范围很窄,在±5°之间,即反射几乎是镜像反射。
从上述结果看来,发现在对比例7中获得的内部散射层404呈现不足以用于实际使用的光学特性。
将上述例4-9和对比例4-7的结果收集起来分别列于下列表2和3中。
表2
  没有基层的例4   具有二氧化钛基层的例5A   具有二氧化硅基层的例5B   例6   例7   例8   例9
  模糊比   2.6%   5.6%   6.8%   36.0%   23.4%   48.0%   20.9%
  最大倾斜角   2°   5°   5°   10°   8°   12°   10°
  平均表面粗糙糙度Ra   757.3nm   -   -   81.0nm   63.0nm   81.4nm   102.0nm
  最大表面粗糙度Rmax  8000nm   -   -   300nm   250nm   500nm   400nm
  突起部分的直径  100~500μm   -   -   5~10μm   3~10μm   3~10μm   5~10μm
  透射的色调值   |a2+b2|  -   -   -   0.29   0.17   0.10   0.20
  (a,b)  -   -   -   (.02,0.5)   (-0.1,0.4)   (-0.1,0.3)   (-0.2,0.4)
  散射透射光角度分布  ±10°   ±10°   ±10°   ±10°   ±10°   ±15°   ±10°
  反射光散射角度分布  ±10°   ±10°   ±15°   ±30°   ±25°   ±30°   ±20°
  光学特性  ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
  存在裂缝  ×   ×   ×   ×   ×   ×   ×
  发生剥离的部分的数量(交叉切割带剥离评估法)  0   0   0   0   0   0   0
  对反射膜的粘接性  ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
表3
                                对比例
  4   5   6   7
  模糊比   0.8%   -   -   -
  最大倾斜角   12°   3°   -   -
  平均表面粗糙度   12.0nm   1210.0nm   5800.0nm   2.2nm
  最大表面粗糙度   38nm   3500nm   10500nm   5.2nm
  突起部分的直径   不可能观察到   约100μm   约200μm   不可能观察到
  透射的色调值   |a2+b2|   -   17.73   64.25   -
  (a,b)   -   (-0.3,4.2)   (-0.5,8.0)   -
  散射透射光角度分布   约±1°   约±1°   -   约±1°
  反射光散射角度分布   小于±5°   小于±5°   -   小于±5°
光学特性 × × × ×
  存在裂缝  -   -   ○   -
  发生剥离的部分的数量(交叉切割带剥离评估法)  -   -   5   -
  对反射膜的粘接性  -   -   ×   -
如列于表2和3中的例4-例9的各种特性所示,作为根据本发明实施例的突起膜的内部散射层206(404)呈现足够实际使用的散射透射光角度分布和反射光散射角度分布,而对比例4-7不是这种情况。而且,呈现出足够实际使用的透射色调值,而对比例5和6不是这样。而且,内部散射层对反射膜204和玻璃基片200的粘接性良好,而对比例6的情况就不是这样。
工业适用性
如上面的详细说明,根据本发明的突起膜,该突起膜具有用无机材料作为其基本骨架的结构。结果是,可以提高对于由无机材料如金属或绝缘物质制成的反射膜的粘接性,此外,不会释放作为吸附在突起膜表面上的成分或突起膜内部的未反应充分的气体。可以防止反射膜的剥离和反射膜的光学特性的改变。
突起膜优选含有不少于50重量%的由无机材料构成的成分。结果是,可以进一步提高突起膜对由无机材料如金属或绝缘物质构成的反射膜的粘接性。
突起膜中的侧链优选利用有机材料进行改性。结果,可以提高对由无机材料如金属或绝缘物质构成的反射膜的粘接性,并防止了反射膜的光学特性的改变。
突起膜的平均表面粗糙度优选在30-1000nm范围内,更优选为45-300nm,还优选60-2000nm。结果是,可以呈现适于散射反射光的突起形状。
突起膜的最大表面粗糙度优选不大于10μm。结果是,可以呈现适于散射光的突起形状。而且,在突起膜用于液晶显示装置的光散射/反射基片上时,必须采用涂层来整平涂覆到突起膜上的反射膜,如果表面粗糙度Rmax很大,则这个涂层必须做得很厚,这是不希望的;因此优选突起膜的表面粗糙度Rmax很低,优选不大于3μm,更优选不大于1.5μm。
突起膜的突起形状优选是山脉状的。作为结果,该突起膜呈现更适合于散射反射光的突起形状。
突起膜的突起部分的形状优选大于可见光的波长。结果是,该突起膜可用作散射可见光的内部散射层。
该突起膜的模糊比优选不小于1%,更优选不小于5%,还更优选不小于10%。结果是,该突起膜呈现适合于散射光的突起形状。
由|a2+b2|表示的突起膜的透射色调值,即Hunter色坐标(a,b)的矢量和的平方,优选不大于10,更优选不大于5。结果是,透射的光不带颜色,因此可形成理想的用于透射模式的突起膜。
当可见光垂直入射到突起膜上时的散射透射光的角度分布就立体角而言优选在±20°范围内。结果是,该突起膜呈现适合于散射透射光的突起形状。
当可见光垂直入射到突起膜上时的反射光的散射角度分布就从镜像反射角的立体角而言优选在±40°范围内。结果是,该突起膜呈现适合于散射反射光的突起形状。
该突起膜优选由形成在基片顶部的第一相和形成在第一相顶部并呈现粗糙形状的第二相构成。结果是,该突起膜可呈现适合于散射反射光的突起形状。
第一相优选由无机材料构成。结果是,可以可靠地形成具有对基片的良好粘接性的突起膜。
第一相优选是预先形成在基片上的基层。结果是,更加可靠地形成了具有对基片的良好粘接性的突起膜。
作为选择,第二相与第一相同时形成。结果是,通过较少的制造步骤可靠地形成具有对基片的良好粘接性的突起膜。
第一相和第二相之间的界面优选呈现粗糙形状。结果是,通过锚接效果可靠地提高了两个相之间的粘接性。
优选第二相中的第二金属化合物的凝胶反应速度低于第一相中的第一金属化合物的凝胶反应速度。结果是,可以进行相分离,以便在第一相顶部形成第二相。
第二金属化合物优选具有低于第一金属化合物的吸湿性。结果是,第二金属化合物可以以液滴形状渗透到第一相的顶部中,并且可以固化同时仍保持液滴形状,因此第二相的形状可以是适合于散射光的突起形状。
该突起膜优选通过采用溶胶形涂覆液的溶胶-凝胶法形成,其中溶胶形涂覆液中混合了至少第一金属化合物和第二金属化合物以及至少一种溶剂。结果是,不需要大量制造步骤,因此可降低光散射/反射基片的制造成本。而且,通过合适地选择第一金属化合物和第二金属化合物的类型和混合比例、溶剂的类型和溶胶形涂覆液的涂敷厚度,可以很容易地控制突起膜的形状,此外,突起膜可以很容易制成具有其中其基本骨架是无机材料和其侧链用有机材料进行改性的结构。
该溶胶形涂覆液优选含有有机改性的金属化合物。结果是,突起膜可以制成含有有机成分,因此可以松弛在突起膜内部产生的膜应力。因此,即使在突起膜的厚度超过1μm时也可以防止突起膜破裂。
溶胶形涂覆液中的溶剂的至少一种优选具有不小于30dyn/cm的表面张力。结果是,可以可靠地进行第一金属化合物和第二金属化合物的相分离。
溶胶形涂覆液优选含有不小于5重量%的溶剂,其中该溶剂具有不小于30dyn/cm的表面张力。结果是,可以可靠地进行第一金属化合物和第二金属化合物的相分离。
第一金属化合物和第二金属化合物的每种都优选是能承受水解或缩聚反应的金属化合物。结果是,可以促进涂敷的溶胶形涂覆液由于凝胶化反应而固化。
第一金属化合物和第二金属化合物的每种都优选是选自硅、铝、钛、锆和钽的金属的醇盐。结果是,该金属化合物很容易获得,并且在正常温度和压力下是稳定的和无毒的,因此光散射/反射基片的制造工艺可以简单化,并且可以减少其制造成本。此外,形成的突起膜将不吸收在可见区域内的光,因此具有这种突起膜作为内部散射层的光散射/反射基片适合用在半透射型LCD或投影型显示器中。而且,当涂敷的溶胶形涂覆液由于凝胶反应而固化时,这些金属的醇盐将产生作为具有相对快蒸发率的溶剂的乙醇,因此这些乙醇将蒸发得比混合到溶胶形涂覆液中的具有高表面张力的溶剂快,结果可以可靠地进行突起膜中的第一金属化合物和第二金属化合物的相分离。
第一金属化合物和第二金属化合物中的至少一种金属化合物优选是烷氧基硅。结果是,水解或缩聚反应的速度比其它金属醇盐慢,因此可以可靠地进行第一金属化合物和第二金属化合物的相分离。
根据本发明的制造突起膜的方法,在突起膜形成步骤中,具有由无机材料作为其基本骨架的结构的突起膜是利用溶胶-凝胶法形成的。结果是,在不需要大量制造步骤的情况下,可以提高突起膜对由无机材料如金属或绝缘物质制成的反射膜的粘接性,此外,不会释放出吸收在突起膜表面上的充分或突起膜内部的未反应成分的气体。因此可以降低光散射/反射基片的制造成本,并且可以防止反射膜的剥离和反射膜的光学特性的改变。
突起膜优选含有不少于50%的由无机材料构成的成分。结果是,进一步提高了突起膜对由无机材料如金属或绝缘物质构成的反射膜的粘接性。
该突起膜形成步骤优选包括将其中混合料至少至少一种第一金属化合物、至少一种第二金属化合物和至少一种溶剂的溶胶形涂覆液涂敷到基片上,和使涂覆的溶胶形涂覆液由于凝胶反应而固化。结果是,通过适当地选择金属化合物的类型和混合比例、溶剂的类型、和溶胶形涂覆液的涂敷厚度,可以很容易地控制突起膜的形状,此外,还可以很容易地制成具有这样结构的突起膜,即其中其基本骨架由是无机材料,并且其某些侧链用有机材料进行改性。
优选,在突起膜形成步骤中,涂敷的溶胶形涂覆液通过凝胶反应而固化,并进行相分离成形成在基片顶部的第一相和形成在第一相顶部并具有突起形状的第二相。结果是,该突起膜可以形成为呈现适合于散射反射光的粗糙形状。
第二金属化化合物的凝胶反应速度优选低于第一金属化合物的凝胶反应速度。结果是,施加的溶胶形涂覆液可以通过凝胶反应而固化并进行相分离,以便在具有第一金属化合物作为其基本成分的第一相顶部形成具有第二金属化合物作为其基本成分的第二相。
第二金属化合物优选具有低于第一金属化合物的吸湿性。结果是,第二金属化合物可以以液滴状渗透到第一相的顶部中,并且可以固化同时仍保持液滴形状,因此第二相的形状可以为适合于散射光的粗糙形状。
溶胶形涂覆液优选含有有机改性的金属化合物。结果是,该突起膜可以形成为含有有机成分,因此在突起膜内部产生的膜应力可以被释放。因此在突起膜的厚度超过1μm时可防止突起膜破裂。
溶胶形涂覆液中的至少一种溶剂优选具有不小于30dyn/cm的表面张力。结果是,可以可靠地进行金属化合物的相分离。
该溶胶形涂覆液优选含有不少于5重量%的溶剂,其中该溶剂具有不小于30dyn/cm的表面张力。结果是,可以更可靠地进行金属化合物的相分离。
第一金属化合物和第二金属化合物的每种都优选是能经受水解或缩聚反应的金属化合物。结果是,可以促进由于凝胶反应而使施加的溶胶形涂覆液固化。
第一金属化合物和第二金属化合物中的每种都优选是选自硅、铝、钛、锆和钽的金属的醇盐。这种金属醇盐可以可靠地获得、在常温和常压下是稳定的并且无毒,因此可以简化光散射/反射基片的制造工艺,并因此降低其制造成本。此外,形成的突起膜不吸收可见区域内的光,因此具有这种突起膜作为内部散射层的光散射/反射基片适合用在半透射型LCD或投影型显示器中。而且,当施加的溶胶形涂覆液由于凝胶反应而固化时,这些金属的醇盐将产生醇,醇是具有相对快的蒸发速度的溶剂,因此这些乙醇将比混合到溶胶形涂覆液中的具有高表面张力的溶剂蒸发的快,因此可以可靠地进行突起膜中的金属化合物的相分离。
第一金属化合物和第二金属化合物中的至少一种金属化合物优选是烷氧基硅,其具有低于其它金属醇盐的水解或缩聚反应的速度。结果是,可以可靠地进行金属化合物的相分离。
根据本发明的制造突起膜的方法,将由第一膜成分以及第一溶剂和第二溶剂的混合液构成的溶胶形涂覆液施加到基片上,由此形成混合层。结果是,通过控制溶胶形涂覆液中的每单位面积上的第一膜成分的重量,可以自由地控制制造的突起膜的表面粗糙度。而且,依次选择地从混合层中去除第一溶剂,并进行第一溶剂和第一膜成分形成为上曾和第二溶剂形成为下层的相分离。结果是,可以有效地进行相分离。此外,然后从混合层去除第二溶剂,并使第一膜成分凝胶化。结果是,可以在不需要大量制造步骤的情况下制造该突起膜。
其中均匀地溶解第二溶剂和第一膜成分的溶剂优选用作第一溶剂。结果是,可以可靠地控制溶胶形涂覆液中的每单位面积上的第一膜成分的重量。
第一溶剂优选具有低于第二溶剂的沸点。结果是,可以选择地去除第一溶剂。
第一溶剂优选具有比第二溶剂快的蒸发速度。结果是,可以选择地去除第一溶剂。
第二溶剂优选是第一膜成分不良溶剂。结果是,可以有效地进行相分离。
第一溶剂油旋具有低于第二溶剂的表面张力。结果是,第二溶剂和第一膜成分可均匀地溶解于第一溶剂中。
第一膜成分优选由选自硅、铝、钛、锆和钽的金属的醇盐构成。结果是,第一膜成分可以可靠地获得、在常温和常压下是稳定的和无毒的,因此可简化光散射/反射基片的制造工艺,并由此降低其制造成本。此外,将不吸收在可见区域内的光,因此透射的光将不带颜色,因此可形成适合于用于透射模式的突起膜。
第一溶剂优选是选自包括甲醇、乙醇、丙醇和丁醇的醇、包括丙酮和乙酰丙酮的酮、包括乙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸丙酯的酯、包括乙基溶纤剂和丁基溶纤剂的溶纤剂、以及包括己二醇和1,2-丙二醇的二元醇中的单种溶剂,或其混合溶剂。结果是,可以自由地控制制造的突起膜的表面粗糙度,并可以有效地进行相分离。
第二溶剂优选是具有大表面张力(30dyn/cm)并选自由通式HO-(CH2)n-OH表示的在其每端具有羟基的直链二元醇和由通式HO-(CH2)n(CHOH)m-OH(n≥2,m≥1)表示的多元醇中的单种溶剂或其混合溶剂,结果是,可有效进行相分离。另外,如果n大于10,则熔点太高,因此将很难产生涂覆液,因此优选采用上述二元醇(其中n在2-10范围内)作为第二溶剂。
优选预先在基片上形成基层。结果是,可以可靠地形成具有对基片的良好粘接性的突起膜。
优选通过将第三溶剂和第二膜成分混合在一起以形成另一溶胶形涂覆液,将该另一溶胶形涂覆液施加于基片上以形成另一混合层,并从该另一混合层去除第三溶剂,使第二膜成分凝胶化,由此形成该基层。结果是,可以在不需要大量制造步骤的情况下进行制造。
第三溶剂优选是其中溶解第二膜的溶剂。结果是,基层可以均匀地施加于基片上。
第二膜成分优选具有大于第一膜成分的极性。结果是,可以可靠地形成具有对于基片的良好粘接性的突起膜。
第二膜成分优选是无机材料。结果是,可以形成极性可靠地大于具有第一膜成分作为其基本成分的突起膜的基层,因此可以提高突起膜对基片的粘接性。
根据本发明的突起膜的制造方法,将由第一膜成分、第二膜成分以及第一溶剂和第二溶剂的混合液构成的溶胶形涂覆液施加于基片上,由此形成混合层。结果是,通过控制溶胶形涂覆液中的每单位面积上的第一膜成分的重量,可以自由地控制制造的突起膜的表面粗糙度。而且,然后选择地从混合层中去除第一溶剂,并进行第一溶剂和第一膜成分形成为上层以及第二溶剂和第二膜成分形成为下层的相分离。结果是,可以有效地进行相分离。此外,然后从混合层去除第二溶剂,并使第一膜成分和第二膜成分凝胶化。结果是,可以在不需要大量制造步骤的情况下制造该突起膜。
其中均匀地溶解第二溶剂、第一膜成分和第二膜成分的溶剂优选用作第一溶剂。结果是,可以可靠地控制溶胶形涂覆液中的每单位面积上的第一膜成分的重量。
第一溶剂优选具有低于第二溶剂的沸点。结果是,可以选择地去除第一溶剂。
第一溶剂优选具有比第二溶剂快的蒸发速度。结果是,可以选择地去除第一溶剂。
第二溶剂优选是第一膜成分的不良溶剂。结果是,可以有效地进行相分离。
第一溶剂优选具有低于第二溶剂的表面张力。结果是,第二溶剂、第一膜成分和第二膜成分可以均匀地溶解于第一溶剂中。
第二膜成分优选具有大于第一膜成分的极性。结果是,在基片由具有大极性的玻璃制成的情况下,可以可靠地提高基片和突起膜之间的粘接性。此外,第一膜成分的极性越低,第一膜成分将聚剂的越多并通过凝胶反应而形成点状,结果是通过相分离形成的两层之间的界面呈现粗糙形状,因此这个界面处的粘接的面积增加,并因此可以提高两层之间的粘接性。
第一膜成分优选由选自硅、铝、钛、锆和钽的金属的醇盐构成。结果是,第一膜成分很容易得到、在常温和常压下稳定和无毒,因此可简化光散射/反射基片的制造工艺,并因此降低其制造成本。此外,将不吸收可见区域中的光,因此该突起膜适合于用作散射反射光的膜。而且,当施加的溶胶形涂覆液由于凝胶反应而固化时,这些金属的醇盐将产生醇,而醇是具有相对快蒸发速度的溶剂,因此这些醇将比混合到溶胶形涂覆液中的具有高表面张力(例如30dyn/cm)的溶剂蒸发的快,结果是可以可靠地进行相分离。
第二膜成分优选是无机材料。结果是,第二膜成分的极性可以可靠地大于第一膜成分,因此可以促进相分离。而且,作为相分离的结果,凝胶化的第二膜成分形成在基片和具有凝胶化第一膜成分作为其基本成分的上层之间,因此可以提高突起膜对基片的粘接性。
第一溶剂优选是选自包括甲醇、乙醇、丙醇和丁醇的醇、包括丙酮和乙酰丙酮的酮、包括乙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸丙酯的酯以及包括丁基溶纤剂的溶纤剂中的单种溶剂,或其混合溶剂。结果是,第二溶剂和第一膜成分可以均匀地溶解于第一溶剂中,因此可以自由地控制制造的突起膜的表面粗糙度。
第二溶剂优选是具有大表面张力(30dyn/cm或更高)并选自由通式HO-(CH2)n-OH表示的在其每端具有羟基的直链二元醇和由通式HO-(CH2)n(CHOH)m-OH(n≥2,m≥1)表示的多元醇中的单种溶剂或其混合溶剂。结果是,可以有效地进行相分离。而且,如果n大于10,则熔点太高,因此将很难产生涂覆液,因此优选采用上述二元醇(其中n在2-10范围内)作为第二溶剂。

Claims (42)

1、一种形成在基片上并呈现突起形状的突起膜,该突起膜具有无机材料作为其基本骨架,其中突起部分的直径大于可见光的波长。
2、根据权利要求1的突起膜,含有不少于50重量%的包括所述无机材料的成分。
3、根据权利要求1或2的突起膜,其中该突起膜具有用有机材料进行改性的侧链。
4、根据权利要求1或2的突起膜,具有在30-1000nm范围内的平均表面粗糙度Ra。
5、根据权利要求1或2的突起膜,具有不大于10μm的最大表面粗糙度Rmax。
6、根据权利要求1或2的突起膜,其中所述突起形状是山脉状的。
7、根据权利要求1或2的突起膜,具有不小于1%的模糊比。
8、根据权利要求1或2的突起膜,具有不大于10的透射色调值,该透射色调值由|a2+b2|表示,即Hunter色坐标(a,b)的矢量和的平方。
9、根据权利要求1或2的突起膜,其中就立体角而言,响应于垂直入射到突起膜上的可见光的散射透射光具有在±20°范围内的角度分布。
10、根据权利要求1或2的突起膜,其中就从镜像反射角的立体角而言,响应于垂直入射到突起膜上的可见光的反射光具有在±40°范围内的散射角分布。
11、根据权利要求1或2的突起膜,所述突起膜用作设置在反射型或半透射型液晶显示装置中的内部散射层。
12、根据权利要求1或2的突起膜,所述突起膜用作防闪光膜。
13、根据权利要求1或2的突起膜,所述突起膜形成在复印机的原件放置窗口或汽车侧面车窗的一个表面上。
14、根据权利要求1或2的突起膜,所述突起膜用在液晶显示装置中的电致发光装置中。
15、根据权利要求1的突起膜,包括形成在所述基片顶部的第一相和形成在所述第一相顶部并呈现所述突起形状的第二相。
16、根据权利要求15的突起膜,其中所述第一相包括无机材料。
17、根据权利要求15或16的突起膜,其中所述第一相是预先形成在所述基片上的基层。
18、根据权利要求15或16的突起膜,其中所述第二相与所述第一相同时形成。
19、根据权利要求18的突起膜,其中所述第一相和所述第二相之间的界面呈现粗糙形状。
20、根据权利要求15的突起膜,其中所述第一相含有其中至少一种第一金属化合物已经由于凝胶反应而固化的成分,并且第二相含有其中具有低于所述至少一种第一金属化合物的凝胶反应速度的至少一种第二金属化合物已经由于凝胶反应而固化的成分。
21、根据权利要求20的突起膜,其中所述至少一种第二金属化合物具有低于所述至少一种第一金属化合物的吸湿性。
22、根据权利要求20的突起膜,该突起膜是通过采用溶胶形涂覆液的溶胶-凝胶法形成的,其中溶胶形涂覆液中混合了至少所述至少一种第一金属化合物和所述至少一种第二金属化合物。
23、根据权利要求22的突起膜,其中所述溶胶形涂覆液含有有机改性的金属化合物。
24、根据权利要求22或23的突起膜,其中所述溶胶形涂覆液中混合了至少一种溶剂,所述溶剂之中的至少一种溶剂具有不小于30dyn/cm的表面张力。
25、根据权利要求24的突起膜,其中所述溶胶形涂覆液含有不小于5重量%的具有不小于30dyn/cm的表面张力的所述至少一种溶剂。
26、根据权利要求20的突起膜,其中所述至少一种第一金属化合物和所述至少一种第二金属化合物的每种都是能经受水解和缩聚反应之一的金属化合物。
27、根据权利要求26的突起膜,其中所述至少一种第一金属化合物和所述至少一种第二金属化合物的每种都是选自硅、铝、钛、锆和钽的金属的醇盐。
28、根据权利要求26或27的突起膜,其中除所述至少一种第一金属化合物和所述至少一种第二金属化合物之外的至少一种金属化合物是烷氧基硅。
29、一种制造突起膜的方法,包括:
突起膜形成步骤,利用溶胶-凝胶法在基片上形成具有无机材料作为其基本骨架的突起膜;
其中所述突起膜形成步骤包括将其中混合了至少一种第一金属化合物和至少一种第二金属化合物的溶胶形涂覆液施加于所述基片上,并通过凝胶反应使所述施加的溶胶形涂覆液固化;和
其中所述溶胶形涂覆液中已经混合了至少一种溶剂,并且所述溶剂之中的至少一种溶剂具有不小于30dyn/cm的表面张力;
突起膜的突起部分的直径大于可见光的波长。
30、根据权利要求29的方法,其中所述突起膜含有不少于50重量%的包括所述无机材料的成分。
31、根据权利要求29或30的方法,其中在所述突起膜形成步骤中,所述施加的溶胶形涂覆液通过凝胶反应而固化,并进行分离成形成在所述基片顶部的第一相和形成在所述第一相顶部并具有突起形状的第二相的相分离。
32、根据权利要求31的方法,其中所述至少一种第二金属化合物具有低于所述至少一种第一金属化合物的凝胶反应速度。
33、根据权利要求32的方法,其中所述至少一种第二金属化合物具有低于所述至少一种第一金属化合物的吸湿性。
34、根据权利要求29的方法,其中所述溶胶形涂覆液含有有机改性的金属化合物。
35、根据权利要求29的方法,其中所述溶胶形涂覆液含有不少于5重量%的具有不小于30dyn/cm的表面张力的所述至少一种溶剂。
36、根据权利要求29的方法,其中所述至少一种第一金属化合物和所述至少一种第二金属化合物中的每种都是能承受水解和缩聚反应中的一种的金属化合物。
37、根据权利要求36的方法,其中所述至少一种第一金属化合物和所述至少一种第二金属化合物中的每种都是选自硅、铝、钛、锆和钽的金属的醇盐。
38、根据权利要求36或37的方法,其中除所述至少一种第一金属化合物和所述至少一种第二金属化合物之外的至少一种金属化合物是烷氧基硅。
39、一种制造突起膜的方法,包括:
混合层形成步骤,将包括第一膜成分以及第一溶剂和第二溶剂的混合液的溶胶形涂覆液施加于基片上,以便形成混合层;
相分离步骤,选择地从所述混合层中去除第一溶剂,并进行所述第一溶剂和所述第一膜成分成为上层和所述第二溶剂成为下层的相分离;和
凝胶化步骤,从所述混合层中除去所述第二溶剂,并使所述第一膜成分凝胶化;
其中突起膜的突起部分的直径大于可见光的波长。
40、根据权利要求39的方法,其中所述第一溶剂是其中均匀地溶解了所述第二溶剂和所述第一膜成分的溶剂。
41、根据权利要求40的方法,其中所述第一溶剂具有低于所述第二溶剂的沸点。
42、根据权利要求40或41的方法,其中所述第一溶剂具有比所述第二溶剂快的蒸发速度。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003186004A (ja) * 2001-12-14 2003-07-03 Nippon Sheet Glass Co Ltd 凸状膜の形成方法
EP1491498A1 (en) * 2002-02-28 2004-12-29 Japan Science and Technology Agency Titania nanosheet alignment thin film, process for producing the same and article including the titania nanosheet alignment thin film
DE10256662A1 (de) 2002-12-04 2004-06-17 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
JP4506070B2 (ja) * 2002-11-01 2010-07-21 コニカミノルタホールディングス株式会社 防眩層の形成方法、防眩フィルムの製造方法及び防眩層形成用のインクジェット装置
US7378136B2 (en) 2004-07-09 2008-05-27 3M Innovative Properties Company Optical film coating
DE102005041242A1 (de) * 2005-08-31 2007-03-01 Merck Patent Gmbh Verfahren zur Strukturierung von Oberflächen von Substraten
JP2008279597A (ja) 2006-05-10 2008-11-20 Oji Paper Co Ltd 凹凸パターン形成シートおよびその製造方法、反射防止体、位相差板、工程シート原版ならびに光学素子の製造方法
WO2010004796A1 (ja) * 2008-07-11 2010-01-14 シャープ株式会社 照明装置および液晶表示装置
KR20110108373A (ko) * 2009-01-26 2011-10-05 아사히 가라스 가부시키가이샤 전자 디바이스용 기판의 제조 방법, 전자 디바이스의 제조 방법, 전자 디바이스용 기판 및 전자 디바이스
JP5251904B2 (ja) * 2010-03-08 2013-07-31 新日鐵住金株式会社 シリカ系無機ポリマー膜で被覆したステンレス箔及びそれを用いたシリコン薄膜太陽電池
KR20130058003A (ko) * 2010-04-20 2013-06-03 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 반응성 표면-개질된 나노입자를 함유하는 감압 접착제
CN104145215B (zh) * 2012-03-02 2016-12-14 三菱制纸株式会社 透射型屏幕
DE102014112876B4 (de) * 2014-09-08 2023-01-05 Lisa Dräxlmaier GmbH Oberflächenmodifizierbarer Spritzgussformkörper und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102015116121A1 (de) 2015-09-23 2017-03-23 Carl Zeiss Smart Optics Gmbh Optisches Bauteil und Verfahren zum Beschichten eines Optischen Bauteils
WO2017145881A1 (ja) * 2016-02-22 2017-08-31 シャープ株式会社 光学部材の製造方法、及び、光学部材
US20190097175A1 (en) * 2017-09-28 2019-03-28 Applied Materials, Inc. Thin film encapsulation scattering layer by pecvd
JP2019082594A (ja) * 2017-10-31 2019-05-30 ソニー株式会社 表示装置
CN109449290B (zh) * 2018-09-29 2023-05-19 广州国显科技有限公司 柔性基板及其制作方法、阵列基板、显示面板和显示装置
DE112019006323T5 (de) * 2018-12-21 2021-09-09 Omron Corporation Verfahren zum korrigieren von durch lineare skalen erfassten werten
CN111267488B (zh) * 2020-03-04 2021-06-15 深圳市汉森软件有限公司 控制喷墨打印机制备幕布折光层的方法、装置、设备及介质

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6168350A (ja) * 1984-09-11 1986-04-08 Shibata Hario Glass Kk 表面反射の低減された無機板ならびにその製造方法
JPS623046A (ja) * 1985-06-28 1987-01-09 Asahi Glass Co Ltd 酸化珪素被膜の形成方法
US5413865A (en) * 1992-01-31 1995-05-09 Central Glass Company, Limited Water-repellent metal oxide film and method of forming same on glass substrate
JP3296590B2 (ja) * 1992-05-25 2002-07-02 日産自動車株式会社 ゾルゲル膜およびその形成法
JP2716330B2 (ja) 1992-11-13 1998-02-18 セントラル硝子株式会社 低反射ガラスおよびその製法
US5674625A (en) * 1993-11-10 1997-10-07 Central Glass Company, Limited Multilayered water-repellent film and method of forming same on glass substrate
JPH0963767A (ja) 1995-08-18 1997-03-07 Sumitomo Chem Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2000284705A (ja) 1999-04-01 2000-10-13 Idemitsu Kosan Co Ltd 光学的表示装置および光学的表示装置の製造方法
JP2000352710A (ja) * 1999-06-11 2000-12-19 Seiko Epson Corp 液晶装置用基板及びその製造方法、ならびにこれを用いた液晶装置、電子機器
US6559915B1 (en) * 1999-07-19 2003-05-06 Fuji Photo Film Co., Ltd. Optical films having matt property, films having a high transmittance, polarizing plates and liquid crystal display devices

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