(57)【要約】本発明は、構造化された電気光学部品を製造するための方法に関し、この方法によれば、構造を形成する間に、１つ以上の工程で、導電層及び少なくとも１つの金属酸化物層を含む電気光学部品から、少なくとも１つの層の少なくとも１つのセグメントを除去するために、レーザー光が用いられる。本発明はまた、前述の様式で得られる少なくとも１つの構造化された電気光学部品、及び必要に応じ、追加の部品または部分から、電気光学素子を製造するための方法にも関する。これらの電気光学素子は、電気光学ディスプレイ及びインジケーター、特に、調光ミラー、ウインドウまたは他のディスプレイ素子の形態で提供される、表面の大きいボタンを有する電気光学素子及びインジケーターとしての使用に適する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、導電層、及び少なくとも１つの金属酸化物層を含む電気光学部品上の少なくとも１つの層の少なくとも１つのセグメントを、１つ以上の工程で、レーザー光によってアブレーションして（ａｂｌａｔｅ）構造を形成する、構造化された電気光学部品の製造方法。
【請求項２】
ＩＲレーザー光またはＵＶレーザー光が用いられることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記レーザー光がＣＯ２レーザーまたはネオジム／ＹＡＧレーザーによって発生することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの金属酸化物層がエレクトロクロミック層であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記エレクトロクロミック層が酸化タングステン、酸化モリブデンまたは酸化ニッケル、好ましくは三酸化タングステンを含むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの金属酸化物層がイオン挿入層（ｉｏｎ  ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ）であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記導電層が必要に応じてドープされた金属酸化物、好ましくはインジウムドープスズオキサイド（ＩＴＯ）、アンチモンドープスズオキサイド（ＡＴＯ）またはフッ素ドープスズオキサイド（ＦＴＯ）から作製されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記層が薄膜であることを特徴とする、請求項１〜７のいずか一項に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの工程で、少なくとも１つのセグメントが１つの層のみにおいてアブレーションされることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの層のセグメントが少なくとも１つの工程でアブレーションされ、該工程においてアブレーションされない少なくとも１つの他の層が該セグメントの下に位置することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
金属酸化物層の少なくとも１つのセグメントが１つの工程でアブレーションされ、導電層が該セグメントの下に位置しかつ該工程でアブレーションされず、そして該金属酸化物層の少なくとも１つのセグメント及び該下にある導電層のセグメントが第二の工程でアブレーションされることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
電気光学素子の製造方法であって、ここで、該素子は、複数の部品から組み立てられ、該複数の部品のうち少なくとも１つは、請求項１〜１１のいずれか一項に記載されるように製造された、構造化された電気光学部品である。
【請求項１３】
電気光学ディスプレイ素子が製造されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法によって得ることができる電気光学部品。
【請求項１５】
請求項１２または１３に記載の方法によって得ることができる電気光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造化された電気光学部品及びこれらの電気光学部品を含む電気光学素子（特に、ディスプレイ素子）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気光学ディスプレイまたはディスプレイ素子は、多くの用途、特に、調光ミラー（ｓｗｉｔｃｈａｂｌｅ  ｍｉｒｒｏｒ）、ウインドウまたは他のディスプレイ素子の形態の、大きなインターフェースを有するものに重要である。電気光学システムは、基本的に、２つの平行する電気光学部品、すなわち、シーリングフレームと共にフラットチャンバーの境界を規定する電気光学機能層（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｌａｙｅｒ）を備えるキャパシタプレートを含む。これらのキャパシタプレートの少なくとも１つは、透明材料、例えば、透明な半導体（ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯ）で被覆されたガラス（例えば、Ｋガラス）から構成される。これらのプレートの間のチャンバーは、イオン伝導媒体（電解質）で充填されている。そのようなシステムは公知であり、そして例えば、米国特許出願公開第３４５１７４１号、欧州特許出願公開第２４０２２６号、ドイツ国特許出願公開番号第１９８０４３１４号、国際公開番号第９４／２３３３３号及びＤ．Ｔｈｅｉｓ、Ｕｌｌｍａｎｎ’Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、Ｖｅｒｌａｇ  Ｃｈｅｍｉｅ  １９８７、８１巻、６２２頁に記載されている。
【０００３】
そのようなシステムは、基本的に、非構造化フルサーフェスシステム（ｕｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  ｆｕｌｌ−ｓｕｒｆａｃｅ  ｓｙｓｔｅｍ）及び構造化システムに分類され得る。非構造化システムは、米国特許第４９０２１０８号に記載されており、そして構造化システムは、ドイツ国特許出願公開第１９６３１７２８号に記載されている。
【０００４】
複合的な情報についての電気光学またはエレクトロクロミック（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ）ディスプレイの製造は、構造化システムを必要とする。米国特許第４４８８７８１号及び米国特許第４５４７０４６号は、細片の形態で構成された電気導体トラック上にエレクトロクロミック材料を付着することによって製造されるマトリクスディスプレイの製造を記載する。日本国特許出願公開第６３２９８２２５号、日本国特許出願公開第６３２９１０３６号、及び日本国特許出願公開第６３１６３８２４号は、照明後に情報が表示され得る、追加の吸収層を有するディスプレイを記載する。日本国特許出願公開第６２１６３０２１号は、レーザー光によってアモルフォス電気光学層を、電気光学的特性を有さない結晶形態へと部分的に変換（ｃｏｎｖｅｒｔ）する方法を記載する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複合セグメントディスプレイのようなディスプレイを製造するために、エレクトロクロミック層（ＷＯ３）及び下にある透明の導電層の両方を、エレクトロクロミック層がセグメント化（ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ）またはアブレーション（ａｂｌａｔｅｄ）される時に下にある透明の導電層が影響または損傷を受けない様式で、セグメントへと再分割することができなくてはならない。この分割を、迅速に、精密に、縁部をきれいに、可能であれば一工程で、実施する必要もある。このことは、上記の方法では不可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
驚くべきことに、本発明者らは、上記の要件を、レーザー光を用いる構造化によって満たすことができることを見出した。従って、本発明は、基板、導電層、及び少なくとも１つの金属酸化物層を含む電気光学部品上の少なくとも１つの層の少なくとも１つのセグメントを、１つ以上の工程でレーザー光によってアブレーションして構造を形成する、構造化された電気光学部品の製造のための方法に関する。
【０００７】
この方法は、構造化された電気光学部品及び任意の他の部品を組み立てることによって得ることができる電気光学システム、特にディスプレイの製造に適する、非常に精密に構造化された電気光学部品を得るために、直接的かつ安価に用いられ得る。ここで、電気光学部品は、電気光学機能層を備えかつ、特に、電気光学システムまたは素子のキャパシタプレートまたは電極として用いられる、基板である。
【０００８】
これらの電気光学部品は、特に、電気光学多層システムである。これらの層は、薄膜である。電気光学多層システムにおける基板上の層の各々は、一般的に、１μｍ以下の厚さを有し、種々の機能層が、種々の厚さを有し得る。
【０００９】
電気光学システムは、種々の分野の用途について、かつ個々の部品の種々の組み合わせで、広範に記載されている。前述の機能層だけでなく、導電層及びエレクトロクロミック層、他の層（例えば、拡散バリア層（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｌａｙｅｒ）またはイオン挿入層（ｉｏｎ  ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ））もまた、この基板に適用され得る。電解質も使用される。従来技術から公知の全ての部品または層を、本発明に従い用いることができる。この点に関し、上で引用される文献が参照される。特に、電気光学システムに好ましい部品または層は、国際公開第９５／２８６６３号（本明細書中に参考として援用される）に記載されている。
【００１０】
これらの層の順番は、変化し得、そして所定の機能層について、複数の層が存在し得る。本発明に従う方法を用いて、これらの全ての層が、所望の場合、電気光学部品の構造化またはセグメント化を達成するために、レーザー光によって層状様式（ｌａｙｅｒｅｄ  ｆａｓｈｉｏｎ）で選択的にアブレーションされ得る。
【００１１】
これらの層は、一般的に、無機物である。これらは、通常、金属酸化物層であるが、導電層は金属層であり得る。しかし、好ましくは、導電層も金属酸化物層であり得る。金属酸化物層は、１つ以上の金属の酸化物であり得る。この金属酸化物は、必要に応じて、非金属さえも用いて、ドープ（ｄｏｐｅ）され得る。好ましくは、追加の少なくとも１つの金属酸化物層は、少なくとも１つのエレクトロクロミック層である。機能層として用いられ得る他の金属酸化物層の例は、１つ以上のイオン挿入層である。本来、電気光学部品は、エレクトロクロミック層及びイオン挿入層の両方を含み得る。
【００１２】
例えば、熱蒸発、スパッタリングまたはＣＶＤならびに噴霧熱分解及び電気化学めっき法が、電気光学部品を製造するために用いられ得る。基板上に意図される順番に多層システムを提供するために、大きな基板を、一般的に、機能層で均一に被覆し得るゾル−ゲル法は、好ましくは、特に、非構造化電気光学部品を製造するために用いられる。ゾル−ゲル法において、金属酸化物前駆体が、湿式化学法によって、被覆ゾルとして、必要に応じてプレコートされた基板に直接塗布され得、次いで加熱処理によって金属酸化物層に変化され得る。詳細は、上に引用される国際公開第９５／２８６６３号に見出され得る。これらの被覆は、従来の湿式被覆法（例えば、浸漬、拡散、噴霧、ローラーの使用、またはスピンコーティング）によって基板に塗布され得る。次いで、伝導性をもたらすために加熱処理を実施する。さらに、プレ構造化部品（ｐｒｅ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）もまた構造化され得るが、これらの非常に容易に得ることができる非構造化電気光学部品は、本発明に従う構造化に特に適する。
【００１３】
導電層が適用され得るいずれの基板も、基板として用いられ得、そして従来技術から公知の基板材料（特にガラスまたはプラスチック）が用いられ得る。ガラスが最も好ましい。好ましくは、この基板は、透明である。透明の導電層を備え得、かつ適用された層の引き続く加熱処理の間に用いられる温度に耐え得る全ての透明の基板は、基板として、特に適切である。好ましくは、これらの基板（例えば、一般的に０．５〜１０．０ｍｍの厚さ、好ましくは０．９〜４．０ｍｍの厚さを有する対応するプレート）は、ガラスまたは透明のプラスチックから作製される。これらのプレートは、全体的に平坦であるか、または僅かに湾曲しているかのいずれかである。
【００１４】
ガラス基板が層基板として用いられる場合、拡散バリア層（例えば、ＳｉＯ２）が、ガラスに対するアルカリ金属の拡散を防ぐためにガラス基板と導電層との間に備えられ得る。導電層の抵抗は、可能な限り低くあるべきである。意図されるサイズに切断した後、これらの基板は、一般的に、超音波浴中で有機溶媒、界面活性剤溶液及び超純水を用いる特定の洗浄及びクリーニング手順に供される。
【００１５】
任意の拡散バリア層を除き、この基板は、一般的に、直接導電層に並べられる。好ましくは、この層は、透明である。特定の場合、薄い金属層（例えば、２０ｎｍ未満の厚さの銀）が、この目的のための透明の導電層として用いられ得る。それにもかかわらず、好ましくは、導電層は、金属酸化物層、特に透明の金属酸化物層である。一般的に、それは、ドープされた金属酸化物である。適切な金属酸化物の例は、インジウムスズオキサイド（ＩＴＯ）、フッ素ドープスズオキサイド（ＦＴＯ）及びアンチモンドープスズオキサイド（ＡＴＯ）ならびにドープされた亜鉛オキサイド（ｄｏｐｅｄ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）及びドープされたチタンオキサイド（ｄｏｐｅｄ  ｔｉｔａｎｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ）であり；ＩＴＯ、ＡＴＯ及びＦＴＯが特に好ましい。
【００１６】
特に、エレクトロクロミック酸化物層が、エレクトロクロミック層を形成するために用いられる。好ましいエレクトロクロミック金属酸化物は、タングステン及びモリブデンの酸化物、ならびに酸化ニッケルであり；酸化タングステン（ＷＯ３）が特に好ましい。５００ｎｍまでの厚さのエレクトロクロミック層が提供され得る。複数の（例えば、５つまでの）夫々が上記された層も存在し得る。製造法は、国際公開第９５／２８６６３号に記載されている。
【００１７】
電気光学部品にしばしば用いられる第三の層は、非着色イオン挿入層である。（プロトンまたはリチウムイオンについての）非着色酸化物イオン挿入層も同様に広範に知られている（例えば、セリウム、チタン、バナジウム、鉄、ジルコニウム、塩素の酸化物及びこれらの酸化物と種々の組成の混合物に基づくもの）。１つの公知の好ましいイオン挿入層は、セリウム及びチタンの酸化物（ＣｅＴｉＯｘ）に基づく。例えば、約４００ｎｍまでの層の厚さを有するイオン挿入層が用いられる。
【００１８】
本発明は、無機薄膜システムが導電性の被覆をされた基板に適用された電気光学部品に関する。構造化電気光学部品は、レーザーを用いて金属酸化物の薄膜を構造化することによって直接的かつ効率的な方法で製造され得る。特に、（単一の）金属酸化物層（例えば、エレクトロクロミック層についての酸化タングステン）、混合金属酸化物層（例えば、イオン挿入層についてのＣｅＴｉＯｘ）及び導電性金属酸化物層（例えば、フッ素ドープスズオキサイドまたはインジウムドープスズオキサイド）を含む金属酸化物層が構造化される。好ましくは、この方法は、均一に被覆された基板であって、この基板が構造化されていない形態の多層システムを保有しているものを用いて開始する。
【００１９】
層のセグメントとは、アブレーションの間に、特に、下の層まで完全にアブレーションされる層の部分である。厚さの寸法以外に、このセグメントは、点、線または面の形態であり得る。セグメントのアブレーションまたは切断によって、意図される構造を形成するこの層の残りのセグメントが形成される。異なる位置の２つ以上のセグメントも、一工程で、少なくとも１つの層からアブレーションされ得る。
【００２０】
驚くべきことに、レーザーを用いて、電気光学部品の層、特に金属酸化物層を、層状の様式で、選択的にアブレーションまたは分離することが可能である。選択的な層状のアブレーションとは、レーザーを適切に用いることで、下にある層を損傷またはアブレーションすることなく、単一の層のみ（ｏｎｅ  ａｎｄ  ｏｎｌｙ  ｏｎｅ  ｌａｙｅｒ）、より正確には、その層の単一のセグメントのみ（ｏｎｅ  ａｎｄ  ｏｎｌｙ  ｏｎｅ  ｓｅｇｍｅｎｔ）をアブレーションすることができることを意味する。レーザー光を適切に用いることで、下の層を損傷することなく２つ以上の層が共にアブレーションされるような、選択的な層状のアブレーションも実施され得る。このことは、残っている残留構造を損傷することなく正確に構造化することを可能にする。必要とされる場合、基板を、レーザー光によって切断することもできる。
【００２１】
これらの層を、細い線に沿って切断するか、またはある領域にわたってアブレーションすることもできる。異なる金属酸化物層の「スタック（ｓｔａｃｋ）」において、これらの層を、別個にアブレーションすることができる。構造化は１つ以上の工程で実施され得る。構造化のために、好ましくは、少なくとも１つの層のセグメントが少なくとも１つの工程でアブレーションされ、このセグメントの下に位置する少なくとも１つの他の層（好ましくは金属酸化物層）は、この工程でアブレーションされない。別の好ましい実施形態において、金属酸化物層の少なくとも１つのセグメントは、一工程でアブレーションされ、（例えば）導電層がそのセグメントの下に位置し、かつこの工程ではアブレーションされず、そして第二の工程で、金属酸化物層の少なくとも１つのセグメントと下にある導電層のセグメントとが共にアブレーションされる。
【００２２】
レーザー光を発生させるためのレーザーは、従来技術から公知のいずれのものでもよい。特に、市販のシステム（例えば、レーザーエッチング装置）が用いられ得る。好ましくは、赤外または紫外の範囲（ＩＲまたはＵＶの範囲）の放射のレーザー光が用いられる。例は、ガスレーザー、固体レーザー、色素レーザーまたは半導体レーザーである。用いられ得るレーザーの特定の例は、エキシマーレーザー（例えば、Ｆ２、ＡｒＦ、ＫｒＦ及びＸｅＣｌレーザー、Ｉレーザー、Ｎ２レーザー、ＨＦレーザー、ＣＯレーザー、ＣＯ２レーザー、ネオジム／ＹＡＧレーザー、ネオジム−ガラスレーザーまたはルビーレーザー）であり；ＣＯ２レーザー及びネオジムＹＡＧレーザーが好ましく、そしてＣＯ２レーザーを用いることが特に好ましい。
【００２３】
赤外レーザー光を用いることが特に好ましい。このことは、驚くべきことに、正確で選択的な層状アブレーションを可能にする。赤外の波長範囲（ＣＯ２レーザーにより発生した光は、約１０μｍの波長を有する）がアブレーションされる層の厚さ（一般に１μｍ未満である）より約１桁大きいため、このことはより驚異的でさえある。それにも関わらす、薄膜の選択的な層状のアブレーションは、ＩＲレーザー光を用いた場合に特に良好に実施され得る。
【００２４】
レーザーは、意図されるアブレーションの深さ、またはアブレーションをされることが意図される層によって調整され得る。この目的のために、特に、レーザー出力及びスクライビング速度が調整される。当業者は、場合によって必要とされる設定を容易に決定することができるか、または直接的な試験からそれを容易に見出すことができる。
【００２５】
本発明に従う方法によって得ることができる電気光学部品が、電気光学システムの製造に用いられる。この目的のために、本発明に従い製造された、少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つの、構造化電気光学部品を、必要に応じて他の部品と共に組み立てて、電気光学素子を形成する。一般的に、２つの電気光学部品が、電解質を介して連結され、そしてシーリングフレームでシールされる。あるいは、第一に、電気光学部品を、これらの間に間隔を空けて配置し、シーリングフレームを用いて、これらの部品を連結し、中間の空間を、開いた状態になっている開口部を通して電解質で充填し、次いでこの開口部をシールする。本発明に従い製造された１つ、２つまたはそれより多い構造化電気光学部品も、必要に応じて他の標準的な電気光学部品と共に組み立てて、複合的な電気光学部品を形成し得、次いで、それは電気光学素子を製造するために用いられる。電気光学素子の構造の詳細に関して、上に引用される従来技術が参照される。
【００２６】
本発明に従い製造される電気光学素子は、特に、電気光学ディスプレイである。例えば、これらは、明暗をバックグラウンドとするディスプレイ（ｄｉｓｐｌａｙｓ  ｏｎ  ｌｉｇｈｔ  ａｎｄ  ｄａｒｋ  ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ）に用いられる。セグメント化された電気光学ディスプレイ（ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ）及び電気光学マトリクスディスプレイ（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃａｌ  ｍａｔｒｉｘ  ｄｉｓｐｌａｙ）も好ましい実施形態である。
【００２７】
これらの電気光学部品は、たった１つの作業工程で、均一に被覆された基板から製造され得る。それらから製造された電気光学ディスプレイ素子を用いて、複雑なディスプレイ（ｄｉｓｐｌａｙ）及びテキストを表すことができ、そしてこのディスプレイの非常に高い解像度（１０００ｄｐｉまで）及び高いコントラストを達成することができる。本発明に従う方法は、大きいディスプレイ素子の製造に適する。本発明の他の利点は、非常に早い加工速度及びさらなる費用低減を可能にする市販のレーザー（例えば、レーザーエッチング装置）使用する機会である。
【００２８】
従って、本発明は、電気光学ディスプレイの製造、特に、調光ミラー、ウインドウまたは他のディスプレイ素子の形態の大型インターフェースを有する電気光学ディスプレイの製造に適する。本発明は、以下の実施例によってさらに例示される。
【実施例】
【００２９】
導電性の被覆をしたガラス（例えば、Ｋガラス）の一方の側面を、Ｂ．Ｍｕｎｒｏ、Ｐ．Ｃｏｎｒａｄ、Ｓ．Ｋｒａｅｍｅｒ、Ｈ．Ｓｃｈｍｉｄｔ、Ｐ．Ｚａｐｐ、Ｓｏｌａｒ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ＆  Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌｓ、１９９８、５４、１３１に記載の方法に従う浸漬被覆によって酸化タングステンまたはセリウムチタン酸化物層を用いて被覆した。これらの被覆を夫々、１７５℃及び４５０℃で濃縮した。次いで、これらの層をＣＯ２レーザーエッチングシステム（波長：１０．６μｍ；焦点距離  ０．１２７ｍｍ、操作：ＣＷ）を用いて構造化した。酸化タングステン層を、２．５ワットの電力及び４９５ｍｍ／ｓの速度で、導電性基板を損傷することなく、その表面にわたりアブレーションした。伝導性被覆を含む、被覆を、４ワットの電力及び１６５ｍｍ／ｓの速度で、ガラスから除去することができた。
【国際調査報告】
2005527858.tif 000002
2005527858.tif 000003
2005527858.tif 000004
2005527858.tif 000005