JP2004325469A

JP2004325469A - 微小凹凸面の形成方法、樹脂散乱膜の形成方法、凹凸形状体、光散乱板、反射板、並びに液晶表示体

Info

Publication number: JP2004325469A
Application number: JP2003115500A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Asuke; 慎太郎足助
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】光散乱をなすための規則性の無いランダムな微小凹凸面を非常に簡易簡便な方法で作り上げること。
【解決手段】ガラス基板上に散乱膜形成用の樹脂溶液を塗布し、これを水蒸気ミスト雰囲気中で乾燥させ、樹脂溶媒の気化熱により気中水蒸気を樹脂層表面に結露させることで樹脂層表面に凹凸面を形成する。前記乾燥に際して温度を制御することにより凝縮状態を調整して凝縮密度を制御する。前記溶液の溶質を制御することにより凹部形状を制御することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は微小凹凸面の形成方法、樹脂散乱膜の形成方法、凹凸形状体、光散乱板、反射板、並びに液晶表示体に係り、特に液晶を用いた表示体など、モバイル用途の表示体などで使用するのに好適な微小凹凸面の形成方法、樹脂散乱膜の形成方法、凹凸形状体、光散乱板、反射板、並びに液晶表示体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に液晶表示体は透明な一対のガラス基板の間に液晶を封じ込め、マトリックス配置の電極による電圧印加作用に伴う液晶の配向性を利用して画像表示を行わせる。この液晶表示体のなかで反射型のものは、一方のガラス基板の表示窓から入射してきた光を他方のガラス基板側に設けた反射板にて表示窓側に反射させる構造を採用する。特に反射型の場合、外部の光を利用して画像表示を行うことから、反射光をより多く反射させて明るく表示させ、あるいは視野角改善のために、凹凸を施した反射板や散乱板を用いた構成が採用されている。通常、これは基板面に樹脂層を形成し、樹脂層に凹凸を施した散乱板や、その上に反射層を形成することによって反射電極を形成するなどの方法が採られる。
【０００３】
このような反射板や散乱板を形成する従来方法としては、特許文献１、２に記載されているように、基板上に感光性の樹脂膜を形成し、円形の透孔が規則的または不規則に配列したマスクを用いたフォトエッチングによって製造している。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１７５１２６号公報
【特許文献２】特開２００２−３１８３８５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法では、凹凸に規則性があると干渉縞が出てしまう問題があるため、感光性の樹脂をフォトエッチングする際のマスクにランダムな透孔を形成しているものの、透孔をランダムに形成することは困難であり、どうしても規則性が出てしまう問題があった。また、従来方法では、フォトエッチングにより樹脂散乱層の製造を行っているため、プロセス数が多くなり、コストアップにつながっていた。
【０００６】
本発明は、規則性の無いランダムな微小凹凸面を非常に簡易簡便な方法で作り上げることができる微小凹凸面の形成方法、樹脂散乱膜の形成方法並びにこれらの方法を用いてできる凹凸形状体、光散乱板、反射板、並びに液晶表示体を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る微小凹凸面の形成方法は、基板面に溶液を塗布した後、ミスト雰囲気中に配置して前記溶液の溶媒を乾燥させ、前記溶媒の気化熱により前記ミストを塗布層表面に凝縮させ、付着された凝縮物を媒介にして当該塗布層表面に微小な凹凸面を形成することを特徴としたものである。この場合において、前記乾燥に際して温度を制御することにより凝縮状態を調整して凝縮密度を制御するようにすればよい。また、前記溶液の溶質を制御することにより凹部形状を制御するようにしてもよい。
【０００８】
本発明に係る樹脂散乱膜の形成方法は、ガラス基板上に散乱膜形成用の樹脂溶液を塗布し、これを水蒸気ミスト雰囲気中で乾燥させ、樹脂の溶媒の気化熱により気中水蒸気を樹脂層表面に結露させることで樹脂層表面に凹凸面を形成する構成とした。この場合、塗布した樹脂溶液を乾燥する際のミスト雰囲気の温湿度を制御することにより、脱溶媒時に生じる気化熱で雰囲気中の水蒸気を樹脂層表面に結露させる密度を調整可能とすればよい。また、前記溶媒種類を変更することにより凹部形状を制御するようにしてもよい。前記凹凸面の凹部形状が半球状とすればよい。更に、前記凹凸面をランダムに形成することが望ましい。
【０００９】
本発明に係る凹凸形状体は、基板面とその表面に形成される樹脂表層とからなり、当該表層面には樹脂の溶媒の気化熱で凝縮されたミスト液滴で形成されたランダムな球面状凹部を含む微小凹凸面が形成されていることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明に係る光散乱板は、ガラス基板面とその表面に形成される樹脂散乱層とからなり、当該樹脂散乱層面には樹脂の溶媒の気化熱で凝縮されたミスト液滴で形成されたランダムな球面状凹部を含む微小凹凸面が形成されていることを特徴としている。
【００１１】
本発明に係る反射板は、ガラス基板面とその表面に形成される樹脂散乱層とからなり、当該樹脂散乱層面には樹脂の溶媒の気化熱で凝縮されたミスト液滴で形成されたランダムな球面状凹部を含む微小凹凸面が形成され、この微小凹凸面の表層には反射鏡面層を設けるようにすればよい。
【００１２】
本発明に係る液晶表示体は、互いに対向するガラス基板間に液晶を封じ込めた液晶表示体であって、一方のガラス基板面に対面して形成される樹脂散乱層を含み、この樹脂散乱層面には樹脂の溶媒の気化熱で凝縮されたミスト液滴で形成されたランダムな球面状凹部を含む微小凹凸面が形成されてなることを特徴としている。
【００１３】
上記構成によれば、ガラスなどの基板上に塗布された樹脂などの材料溶液の塗布層の乾燥のみでランダムで半球状の凹凸表面を形成することが可能である。塗布した樹脂溶液を乾燥する際の雰囲気制御が凹凸面形状に影響を与え、温湿度を制御することで、脱溶媒時に生じる気化熱で空気中の水蒸気を樹脂上に結露させ、表面に凹凸を作る。これを利用して凹凸形状を溶媒種類や温湿度などで制御できる。特に、本発明では、形成される凹形状が半球状である点と、無秩序に配置される点がポイントとなっている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る微小凹凸面の形成方法、樹脂散乱膜の形成方法、凹凸形状体、光散乱板、反射板、並びに液晶表示体の具体的実施の形態を、図面を参照して、詳細に説明する。
この発明は溶媒に溶質としての樹脂を溶かした溶液を基板に塗布したとき、樹脂の溶媒が揮発し、このときの気化熱により雰囲気中の水蒸気を冷却し、これが凝縮して揮発中の塗布樹脂層表面に結露する作用を利用したものである。
【００１５】
図１は実施形態に係る微小凹凸面の形成方法の原理工程図を示している。薄膜が形成される面を有する基板１０があり、この表面に樹脂層を塗布形成した上で、これをミスト雰囲気中で乾燥処理することにより樹脂層の表面が微小凹凸面となるように形成したものである。
【００１６】
基板１０としてはガラス基板その他の任意の基板を用いることができるが、いま、液晶表示体に利用する場合にはガラス基板を用いる。このガラス基板１０を準備し、チャンバ１２内にセットする（図１（１））。このガラス基板１０の表面に樹脂を溶質として溶媒に溶かした樹脂溶液１４を塗布する。樹脂溶液１４としては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系化合物、メトキシプロピルアセテート、ジエチレングリコールメチルエチルエーテルなどの混合物がある。樹脂溶液１４の塗布作業は図２に示している設備によって行われる。すなわち、吸着手段を搭載したステージ１６上の定位置にガラス基板１０を載せ、真空吸着させて固定保持させる。ステージ１６は回転できるように構成され、図示しないモータなどを利用して回転駆動可能とされている。このステージ１６上のガラス基板１０に向けて樹脂溶液１４の液滴を吐出するノズル１８が設けられており、当該ノズル１８から回転しているガラス基板１０の中心部に樹脂溶液１４を点滴することによりスピンコートを行う。このとき、ガラス基板１０も樹脂溶液１４も２５℃に温度調節して処理する。これにより、１〜３μｍの薄膜状態の樹脂溶液層が形成される（図１（２））。なお、塗布方法は上記に限らず、スピンオン、スリットコートなどの適宜方法を採用することができる。
【００１７】
次いで、樹脂溶液１４のコーティング層が形成されているガラス基板１０に対して結露による凹凸形成処理と乾燥処理を行う。まず、樹脂溶液１４のコーティング層が形成されているガラス基板１０をチャンバ１２に入れる。形成すべき凹凸の狙い形状によって温度が調整されるが、樹脂コーティング時と同等温度から１０℃くらい高温の２５〜３５℃に設定しつつ、チャンバ１２の内部を水蒸気による高湿度のミスト雰囲気下で行うようにしている。この凹凸形成処理と乾燥処理を行う設備例を図３に示す。図示のように、赤外線ヒータやホットプレートなどからなる加熱器２０がチャンバ１２内に配置され、この上にガラス基板１０を搭載するようにしている。加熱器２０では樹脂溶液１４の層が上になるように配置される。チャンバ１２の上部には水蒸気のミストノズル２２が設けられ、チャンバ１２の内部を高湿（湿度５５〜９５％、特に望ましくは６５〜９０％）に保持するように調整している。ガラス基板１０を２５〜３５℃で加熱することにより、樹脂の溶媒が揮発し、その気化熱で基板１０上空の水蒸気が結露し、樹脂膜上に水滴２４が付着する（図１（３））。付着した水滴２４は球状であり、不規則に配置される。
【００１８】
そして、水滴２４が付着した後、樹脂溶液１４のコーティング層が形成されているガラス基板１０に５０〜９０℃の熱を加えて乾燥処理を行うことで樹脂の溶媒を揮発させる。この場合、チャンバ１２は別でもよいし、同じでもよい。同一の場合は、ランプヒータなどの加熱器２０によって急速昇温させる。この乾燥処理によって、ガラス基板１０上の樹脂溶液１４の層から樹脂の溶媒が揮発する。水滴２４が付着していない部分と水滴２４の付着部分で乾燥速度は異なるため、最終的に樹脂表面は凹凸形状で乾燥完了する。これによって光散乱板２６が形成されるのである（図１（４））。
【００１９】
このようにしてガラス基板１０の表面に固化した樹脂層１４ａが形成されるが、その表面部には半球状の凹部２８がランダムに並んだ凹凸面が形成されることになる。散乱板としての用途に使う場合は、凹凸のサイズはランダムであるほうが望ましい。ただし、可視光線の波長領域（約４００〜８００ｎｍ）と材料の屈折率、デバイス作成の効率などの関係から、制約が生じるので、縦横０．３〜２μｍ程度のバラツキに抑えたほうが望ましい。
なお、上記一連の処理は、各工程の時間が重要であり、凹凸形成処理の工程は短時間で良く、その後の乾燥処理も熱源によって温度や時間を変化させるようにすればよい。
【００２０】
図４は上記方法で作製した反射板３０の断面図である。ベースとなる基板３２とその表面に樹脂散乱層３４を形成している。当該樹脂散乱層３４面には樹脂の溶媒の気化熱で凝縮されたミスト液滴で形成されたランダムな半球面状凹部３６を含む微小な凹凸面が形成され、この微小凹凸面の表層には金属材料などによる反射鏡面層３８を数μｍの厚さで適宜方法により形成している。反射鏡面層３８は下層の樹脂散乱層３４に倣って上表面が微小凹凸面４０となる。これにより例えば反射型液晶表示体用の反射鏡面とすることができる。
【００２１】
図５は上記方法で作製した光散乱板を有する反射型液晶表示体４２であり、互いに対向するガラス基板４４ａ、４４ｂ間に液晶４６を封じ込めている。一方のガラス基板４４ａ面に対面して形成される樹脂散乱層４８を含み、この樹脂散乱層４８面には樹脂の溶媒の気化熱で凝縮されたミスト液滴で形成されたランダムな球面状凹部を含む微小凹凸面５０が形成されている。樹脂散乱層４８の表層面には反射電極５２が、他方のガラス基板４４ｂの内面には前記反射電極５２と直交する方向に設定された透明電極５４が設けられている。この表示体４２の表示面側には偏向板５６が設けられている。このような液晶表示体４２は樹脂散乱層４８を簡易な方法で作成することができるので、低コストで作成できる利点がある。
【００２２】
なお、上記実施形態では、液晶表示体に利用できる光散乱板に適用した例を説明したが、複数の樹脂を堆積する工程などで、吸着力・接着力を向上するための方法として、応用展開することができ、また、成膜樹脂の表面光沢を低減させたい場合に応用することができる。
【００２３】
上述したように、本実施形態によれば、従来の工程ではフォトは多くの工程を必要とし、場合によっては２回のフォトを必要とするなど、生産性が低く、コスト高であったが、本実施形態では、フォト工程は一切不要で光散乱用の凹凸面を形成することができる。また、樹脂材料には、高価な感光性樹脂を使用する必要がない。凹部の配置が無秩序であり、パターン規則性に起因する干渉等が生じない。更に、凹部が半球状であるため、深さ方向に理想的な局面ができ、樹脂散乱層としての特性が優れたものとなる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、基板面に溶液を塗布した後、ミスト雰囲気中に配置して前記溶媒を乾燥させ、前記溶媒の気化熱により前記ミストを塗布層表面に凝縮させ、付着された凝縮物を媒介にして当該塗布層表面に微小な凹凸面を形成するようにしたので、規則性の無いランダムな微小凹凸面を非常に簡易簡便な方法で作り上げることができるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る微小凹凸面の形成方法の原理工程図である。
【図２】樹脂溶液の塗布状態を示す装置断面図である。
【図３】凹凸形成状態を示す装置断面図である。
【図４】実施形態に係る光散乱板の断面図である。
【図５】実施形態に係る反射型液晶表示体の断面図である。
【符号の説明】
１０………ガラス基板、１２………チャンバ、１４………樹脂溶液、１４ａ………樹脂層（固体）、１６………ステージ、１８………ノズル、２０………加熱器、２２………ミストノズル、２４………水滴、２６………光散乱板、２８………凹部、３０………反射板、３２………基板、３４………樹脂散乱層、３６………半球面状凹部、３８………反射鏡面層、４０………微小凹凸面、４２………反射型液晶表示体、４４ａ、４４ｂ………ガラス基板、４６………液晶、４８………樹脂散乱層、５０………微小凹凸面、５２………反射電極、５４………透明電極、５６………偏向板。

Claims

基板面に溶液を塗布した後、ミスト雰囲気中に配置して前記溶液の溶媒を乾燥させ、前記溶媒の気化熱により前記ミストを塗布層表面に凝縮させ、付着された凝縮物を媒介にして当該塗布層表面に微小な凹凸面を形成することを特徴とする微小凹凸面の形成方法。
前記乾燥に際して温度を制御することにより凝縮状態を調整して凝縮密度を制御することを特徴とする請求項１に記載の微小凹凸面の形成方法。
前記溶液の溶質を制御することにより凹部形状を制御することを特徴とする請求項１に記載の微小凹凸面の形成方法。
ガラス基板上に散乱膜形成用の樹脂溶液を塗布し、これを水蒸気ミスト雰囲気中で乾燥させ、樹脂の溶媒の気化熱により気中水蒸気を樹脂層表面に結露させることで樹脂層表面に凹凸面を形成することを特徴とする樹脂散乱膜の形成方法。
塗布した樹脂溶液を乾燥する際のミスト雰囲気の温湿度を制御することにより、脱溶媒時に生じる気化熱で雰囲気中の水蒸気を樹脂層表面に結露させる密度を調整可能としたことを特徴とする請求項４に記載の樹脂散乱膜の形成方法。
前記溶媒種類を変更することにより凹部形状を制御することを特徴とする請求項４に記載の樹脂散乱膜の形成方法。
前記凹凸面の凹部形状が半球状であることを特徴とする請求項２に記載の樹脂散乱膜の形成方法。
前記凹凸面をランダムに形成することを特徴とする請求項４に記載の樹脂散乱膜の形成方法。
基板面とその表面に形成される樹脂表層とからなり、当該表層面には樹脂の溶媒の気化熱で凝縮されたミスト液滴で形成されたランダムな球面状凹部を含む微小凹凸面が形成されていることを特徴とする凹凸形状体。
ガラス基板面とその表面に形成される樹脂散乱層とからなり、当該樹脂散乱層面には樹脂の溶媒の気化熱で凝縮されたミスト液滴で形成されたランダムな球面状凹部を含む微小凹凸面が形成されていることを特徴とする光散乱板。
ガラス基板面とその表面に形成される樹脂散乱層とからなり、当該樹脂散乱層面には樹脂の溶媒の気化熱で凝縮されたミスト液滴で形成されたランダムな球面状凹部を含む微小凹凸面が形成され、この微小凹凸面の表層には反射鏡面層を設けてなることを特徴とする反射板。
互いに対向するガラス基板間に液晶を封じ込めた液晶表示体であって、一方のガラス基板面に対面して形成される樹脂散乱層を含み、この樹脂散乱層面には樹脂の溶媒の気化熱で凝縮されたミスト液滴で形成されたランダムな球面状凹部を含む微小凹凸面が形成されてなることを特徴とする液晶表示体。