JP4636079B2 - 発色構造体とその製造方法 - Google Patents
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Description
しかし、上記の技術では、色調に対しては、光輝材の影響はあるものの、その主因子は顔料や染料によるものであり、退色が避けられないのが現状である。
多層薄膜形成に用いるスパッタリングや、支持物質薄膜層を形成する際に用いるエッチングには、工数が掛かるとともに、露光機等、大型の設備も必要になり、生産性が悪いという問題がある。
本発明の発色構造体の製造方法は、所定の発色特性を有する発色構造体を製造する方法であって、第1液状体材料により第1の屈折率を有する第1透明薄膜を前記発色特性に基づく厚さで成膜する第1工程と、第2液状体材料により第2の屈折率を有する第2透明薄膜を前記発色特性に基づく厚さで成膜する第2工程とを有し、前記第1の屈折率は、前記第2の屈折率よりも小さく、前記第1工程及び第2工程を交互にそれぞれ複数回繰り返して行い、最下層及び最上層を前記第1透明薄膜で成膜し、前記最下層の前記第1透明薄膜及び前記最上層の前記第1透明薄膜の間に位置する複数の前記第1透明薄膜及び複数の前記第2透明薄膜をそれぞれ同一厚さで成膜し、前記最下層及び前記最上層の前記第1透明薄膜の厚さを、前記最下層及び前記最上層の前記第1透明薄膜の間に位置する前記第1透明薄膜の厚さの二倍で成膜することを特徴とするものである。
従って、本発明の発色構造体の製造方法では、第1液状体材料及び第2液状体材料をそれぞれ発色特性に基づく厚さで成膜するという簡単な方法で発色構造体を形成できるため、露光機等、大型の設備も不要になり、効率的な製造が可能になる。
従って、本発明では、用いる材料により、屈折率n1、n2、及び屈折角θ1、θ2が予め設定されている場合には、第1透明薄膜、第2透明薄膜の厚さt1、t2を上記の式に基づいて適宜設定することにより、所望波長の光を高い発色強度にて発色させることが可能になる。
これにより、本発明では、必要最低限の液状体材料を必要な領域にのみ効率的に塗布することが可能になり、生産性を向上させることができる。
従って、本発明では、第1工程及び第2工程のそれぞれで第1液状体材料、第2液状体材料が膜化されるため、塗布した第1液状体材料と第2液状体材料とが混合されてしまい発色特性に悪影響を及ぼすことを防止できる。
これにより、本発明では、上述したn1×t1=n2×t2=λ/4の関係を満足させる膜厚t1、t2を適宜選択することにより、所望波長の光を高い発色強度にて発色させることが可能になる。
これにより、本発明では、実験及びシミュレーションの結果から、良好な発色特性を得ることができた。
この場合、特に前記第1透明薄膜及び前記第2透明薄膜を、前記最下層及び最上層に位置する透明薄膜の厚さが、前記他の層に位置する透明薄膜の二倍の厚さで成膜することにより、良好な発光特性(反射特性)を得ることができた。
これにより、本発明では、第1透明薄膜と第2透明薄膜との少なくとも一方を、ばらつきが少ない一定の厚さで精度よく成膜することが可能になる。
これにより、本発明では、第1液状体材料及び第2液状体材料をそれぞれ発色特性に基づく厚さで成膜するという簡単な方法で発色構造体を形成できるため、露光機等、大型の設備も不要になり、効率的な製造が可能になる。
従って、本発明では、用いる材料により、屈折率n1、n2、及び屈折角θ1、θ2が予め設定されている場合には、第1透明薄膜、第2透明薄膜の厚さt1、t2を上記の式に基づいて適宜設定することにより、所望波長の光を高い発色強度にて発色させることが可能になる。
これにより、本発明では、上述したn1×t1=n2×t2=λ/4の関係を満足させる膜厚t1、t2を適宜選択することにより、所望波長の光を高い発色強度にて発色させることが可能になる。
これにより、本発明では、実験及びシミュレーションの結果から、良好な発色特性を得ることができた。
これにより、本発明では、第1透明薄膜を、ばらつきが少ない一定の厚さで精度よく成膜することが可能になる。
これにより、本発明では、第2透明薄膜を、ばらつきが少ない一定の厚さで精度よく成膜することが可能になる。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
まず、本実施形態に係る発色構造体の製造方法に用いる液滴吐出装置について説明する。
図1は、液滴吐出装置の概略的な構成図である。
液滴吐出装置(インクジェット装置)IJは、液滴吐出ヘッドから基板Pに対して液滴を吐出(滴下)するものであって、液滴吐出ヘッド301と、X方向駆動軸304と、Y方向ガイド軸305と、制御装置CONTと、ステージ307と、クリーニング機構308と、基台309と、ヒータ315とを備えている。ステージ307は、この液滴吐出装置IJによりインク(液状体材料)を設けられる基板Pを支持するものであって、基板Pを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えている。
Y方向ガイド軸305は、基台309に対して動かないように固定されている。ステージ307は、Y方向駆動モータ303を備えている。Y方向駆動モータ303はステッピングモータ等であり、制御装置CONTからY方向の駆動信号が供給されると、ステージ307をY方向に移動する。
クリーニング機構308は、液滴吐出ヘッド301をクリーニングするものである。クリーニング機構308には、図示しないY方向の駆動モータが備えられている。このY方向の駆動モータの駆動により、クリーニング機構は、Y方向ガイド軸305に沿って移動する。クリーニング機構308の移動も制御装置CONTにより制御される。
ヒータ315は、ここではランプアニールにより基板Pを熱処理する手段であり、基板P上に塗布された液体材料に含まれる溶媒の蒸発及び乾燥を行う。このヒータ315の電源の投入及び遮断も制御装置CONTにより制御される。
したがって、液滴吐出ヘッド301の吐出ノズルは、非走査方向であるX方向に一定間隔で並んで設けられている。なお、図1では、液滴吐出ヘッド301は、基板Pの進行方向に対し直角に配置されているが、液滴吐出ヘッド301の角度を調整し、基板Pの進行方向に対して交差させるようにしてもよい。このようにすれば、液滴吐出ヘッド301の角度を調整することで、ノズル間のピッチを調節することが出来る。また、基板Pとノズル面との距離を任意に調節することが出来るようにしてもよい。
液滴吐出ヘッド301には、液体材料(配線用インク等)を収容する液体室321に隣接してピエゾ素子322が設置されている。液体室321には、液体材料を収容する材料タンクを含む液体材料供給系323を介して液体材料が供給される。
ピエゾ素子322は駆動回路324に接続されており、この駆動回路324を介してピエゾ素子322に電圧を印加し、ピエゾ素子322を変形させることにより、液体室321が変形し、ノズル325から液体材料が吐出される。
この場合、印加電圧の値を変化させることにより、ピエゾ素子322の歪み量が制御される。また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子322の歪み速度が制御される。ピエゾ方式による液滴吐出は材料に熱を加えないため、材料の組成に影響を与えにくいという利点を有する。
続いて、上記の液滴吐出装置IJを用いて、基板P上に発色構造体を製造する方法の第1実施形態について、図3を参照して説明する。
まず、発色構造体の構成について説明する。
図3は、多層構造を有する発色構造体Cが基板P上に形成された断面図である。
第1透明薄膜F1、第2透明薄膜F2の形成材料としては、ポリシロキサン系樹脂(屈折率1.42)、SiO2(石英;屈折率1.45)、Al2O3(アルミナ;屈折率1.76)、ZnO(酸化亜鉛;屈折率1.95)、酸化チタン(屈折率2.52)、Fe2O3(酸化第二鉄;屈折率3.01)等を適宜選択できる。
そして、これら第1工程及び第2工程を交互に複数回(第1工程は全部で6回、第2工程は全部で5回)繰り返して行うことにより、第1透明薄膜F1と第2透明薄膜F2とが所定の厚さで交互に積層された発色構造体Cが形成される。
λ=2×(n1×t1×cosθ1+n2×t2×cosθ2)…(1)
また、反射率(反射強度)Rは次式で表される。
R=(n12−n22)/(n12+n22)…(2)
この反射率を表す式(1)から明かなように、第1透明薄膜F1と第2透明薄膜F2との屈折率の差が大きいほど、反射強度(発色強度)は大きくなる。
さらに、発色強度は光学厚みが、次式を満足するときに最大となる。
n1×t1=n2×t2=λ/4 …(3)
第1透明薄膜形成材料としてシロキサンポリマー(屈折率1.42)を含む第1液状体材料を用い、第2透明薄膜形成材料として酸化チタン(屈折率2.52)を含む第2液状体材料を用いて第1透明薄膜F1、第2透明薄膜F2を成膜した。
ここで、例えば青色(λ=480nm)を発色させる場合には、式(3)に基づいて、各第1透明薄膜F1を厚さt1=84.5nmで成膜し、各第2透明薄膜F2を厚さt2=47.6nmで成膜した。この結果、図4(a)に示すように、反射率が80%以上で青色の発色特性が得られた。
続いて、発色構造体Cとその製造方法の第2実施形態について、図5乃至図12を参照して説明する。
上記第1実施形態では、第1透明薄膜F1、第2透明薄膜F2をそれぞれについて同じ厚さで成膜する構成としたが、第2実施形態では最上層及び最下層については、他の層と厚さを異ならせている。
続いて、発色構造体Cとその製造方法の第3実施形態について、図13を参照して説明する。
上記第1、第2実施形態では、第1透明薄膜F1、第2透明薄膜F2について、屈折率の小さい第1透明薄膜F1の膜厚が、屈折率の大きい第2透明薄膜F2よりも大きな膜厚で形成する構成としたが、本実施形態ではこれとは逆の構成としている。
そして、図13(b)に示すように、本実施形態においても、所定領域以外の波長領域における反射ピークを小さくできるとともに、所定領域以外に出現する反射ピークの波長領域を小さくでき、良好な発色特性を得ることが可能になる。
さらに、粒子径以上の膜厚で透明薄膜を形成する場合には、透明薄膜の膜厚を粒子径の整数倍とすることにより、上記粒子径の厚さで膜を成膜する工程を複数回繰り返すことにより、ばらつきが少ない一定の厚さで精度よく成膜することが可能になる。
Claims (4)
- 所定の発色特性を有する発色構造体を製造する方法であって、
第1液状体材料により第1の屈折率を有する第1透明薄膜を前記発色特性に基づく厚さで成膜する第1工程と、
第2液状体材料により第2の屈折率を有する第2透明薄膜を前記発色特性に基づく厚さで成膜する第2工程とを有し、
前記第1の屈折率は、前記第2の屈折率よりも小さく、
前記第1工程及び第2工程を交互にそれぞれ複数回繰り返して行い、
最下層及び最上層を前記第1透明薄膜で成膜し、
前記最下層の前記第1透明薄膜及び前記最上層の前記第1透明薄膜の間に位置する複数の前記第1透明薄膜及び複数の前記第2透明薄膜をそれぞれ同一厚さで成膜し、
前記最下層及び前記最上層の前記第1透明薄膜の厚さを、前記最下層及び前記最上層の前記第1透明薄膜の間に位置する前記第1透明薄膜の厚さの二倍で成膜することを特徴とする発色構造体の製造方法。 - 請求項1記載の発色構造体の製造方法において、
前記第1液状体材料と前記第2液状体材料との少なくとも一方を、液滴吐出法で吐出することを特徴とする発色構造体の製造方法。 - 請求項1または2記載の発色構造体の製造方法において、
前記第1工程及び前記第2工程は、前記液状体材料を塗布する工程と、塗布した前記液状体材料を乾燥または焼成する工程とをそれぞれ有することを特徴とする発色構造体の製造方法。 - 所定の発色特性を有して設けられた発色構造体であって、
第1液状体材料により前記発色特性に基づく厚さで成膜され、第1の屈折率を有する第1透明薄膜と、
第2液状体材料により前記発色特性に基づく厚さで成膜され、第2の屈折率を有する第2透明薄膜とが交互にそれぞれ複数積層され、
前記第1の屈折率は、前記第2の屈折率よりも小さく、
最下層及び最上層は、前記第1透明薄膜で成膜され、
前記最下層の前記第1透明薄膜及び前記最上層の前記第1透明薄膜の間に位置する複数の前記第1透明薄膜及び複数の前記第2透明薄膜はそれぞれ同一厚さで成膜され、
前記最下層及び前記最上層の前記第1透明薄膜の厚さは、前記最下層及び前記最上層の前記第1透明薄膜の間に位置する前記第1透明薄膜の厚さの二倍で成膜されることを特徴とする発色構造体。
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