(57)【要約】【課題】反射膜を多くの工程を必要とせず、容易に形成できるようにする。【解決手段】基板１０は、成膜チャンバ１２内の電極板１４に装着され、可変直流電源１６によってマイナスに帯電される。噴霧装置１８は、液体供給装置２０から供給された原料溶液２２の微小液滴２４を基板１０に向けて噴射する。原料溶液２２は、溶媒２６に金属の微細な粒子２８が分散させてある。微小液滴２４は、飛翔中に溶媒２６が蒸発し、金属微粒子となって基板１０の表面に堆積され、基板１０の表面に不規則な凹凸を有する乱反射膜を形成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面に金属微粒子を堆積して形成した乱反射膜を有することを特徴とする反射器。
【請求項２】
請求項１に記載の反射器において、
前記基板は透光性であり、前記乱反射膜は光を透過させる多数の透孔を有することを特徴とする反射器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の反射器において、
前記乱反射膜は、平均粒径の異なる複数種類の金属微粒子からなることを特徴とする反射器。
【請求項４】
金属の微細な粒子または金属原子を含む溶液の微小液滴を帯電させた基板に向けて噴射し、前記微小液滴中の溶媒を飛翔中に蒸発させて前記基板の表面に金属微粒子を堆積させて乱反射膜を形成することを特徴とする反射器の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の反射器の製造方法において、
前記微小液滴を前記基板と逆極性に帯電させることを特徴とする反射器の製造方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の反射器の製造方法において、
前記基板は、前記金属微粒子を堆積させる帯電させた成膜領域と、前記金属微粒子を堆積させない非帯電の非成膜領域とを有することを特徴とする反射器の製造方法。
【請求項７】
請求項５に記載の反射器の製造方法において、
前記基板は、前記金属微粒子を堆積させる帯電させた成膜領域と、前記金属微粒子を堆積させない前記成膜領域と逆極性に帯電させた非成膜領域とを有することを特徴とする反射器の製造方法。
【請求項８】
請求項４ないし請求項７のいずれかに記載の反射器の製造方法において、
前記微小液滴を加熱することを特徴とする反射器の製造方法。
【請求項９】
請求項１ないし請求項３のいずれか２に記載の反射器を有することを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項１０】
請求項９に記載のカラーフィルタを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光を乱反射させる乱反射膜を有する反射器およびその製造方法並びにカラーフィルタ、液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、反射型の液晶表示装置が開発されている。反射型液晶表示装置は、前面から入射した太陽光などの外部の光を、液晶素子の後方に設けた反射膜によって前面側に反射させて表示するようになっている。したがって、反射型液晶表示装置は、バックライトを使用しないために電力消費量を低減することができる。ところが、反射型液晶表示装置は、外部の光が充分でない暗い所では視認性に劣る欠点がある。そこで、反射膜を半透過性にしてバックライトを内蔵させ、反射型と透過型とに切り替えて使用できる半透過型液晶表示装置が開発されている。このような反射型または半透過型液晶表示装置に用いられる反射膜または半透過膜は、一様な反射光が得られるように入射光を乱反射させる乱反射膜によって構成してある。そして、特許文献１には、入射光を乱反射できる半透過膜を次のようにして形成することが開示してある。
【０００３】
まず、ガラス基板に透明な光感光性樹脂を塗布して樹脂膜を形成する。次に、樹脂膜をフォトリソグラフィー技術によって露光、現像（いわゆるフォトエッチング）し、微小な凹凸を多数設けた凸状配列群を形成する。その後、スパッタリングや蒸着によって凸状配列群の表面に金属膜を形成する。さらに、金属膜に光を透過させる多数の透孔を形成して半透過膜にする。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１７４７９７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載されている半透過膜の製造方法は、上記したように多くの工程を経なければならず、多くの時間と手間とを必要とする。また、上記の製造方法は、反射機能を有する金属膜をスパッタリングや蒸着によって形成するため、高価な真空装置を必要とし、多くのエネルギーを投入する必要があるために高価となる。
【０００６】
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、反射膜を多くの工程を必要とせず、容易に形成できるようにすることを目的としている。
また、本発明は、真空装置などを用いることなく、安価に製造できるようにすることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を解消するために、本発明に係る反射器は、基板表面に金属微粒子を堆積して形成した乱反射膜を有することを特徴としている。このようになっている本発明は、基板に直接金属微粒子を堆積して乱反射膜を形成するため、樹脂の塗布や樹脂膜のフォトエッチングを必要とせず、工程の簡素化が図れて容易に反射膜（乱反射膜）を形成することができる。また、金属微粒子を堆積して乱反射膜を形成するため、高価な真空装置などを必要とせず、安価に形成することができる。
【０００８】
前記基板は透光性であり、前記乱反射膜は光を透過させる多数の透孔を設けることができる。これにより、上記の効果が得られるとともに、入射した光の一部が反射膜によって反射され、一部が透孔を介して反射膜の反対側に透過するため、半透過機能を有する乱反射膜を得ることができる。また、乱反射膜は、平均粒径の異なる複数種類の金属微粒子を有するように形成してよい。これにより、乱反射膜の凹凸の調整や、反射率の調整などを図ることができる。
【０００９】
そして、本発明に係る反射器の製造方法は、金属の微細な粒子または金属原子を含む溶液の微小液滴を帯電させた基板に向けて噴射し、前記微小液滴中の溶媒を飛翔中に蒸発させて前記基板の表面に金属微粒子を堆積させて乱反射膜を形成することを特徴としている。このようになっている本発明は、金属微粒子を直接基板に堆積をすることができる。このため、樹脂の塗布や樹脂膜のフォトエッチングを必要とせず、工程の簡素化が図れて乱反射膜を容易に形成することができる。また、液滴を噴射して金属微粒子を堆積するため、真空装置を必要とせず、エネルギー消費量も少なくでき、反射器を安価にすることができる。
【００１０】
微小液滴は、基板と逆極性に帯電させるとよい。微小液滴を基板と逆極性に帯電させると、微小液滴が基板との間に作用する静電引力によって基板に吸引され、溶液のロス分を少なくできるとともに、金属微粒子の堆積速度を向上することができる。そして、基板は、金属微粒子を堆積させる帯電させた成膜領域と、金属微粒子を堆積させない非帯電の非成膜領域とを有するようにできる。これにより、金属微粒子が基板の帯電した部分に選択的に堆積されるため、光を透過させる透孔を有する多孔な乱反射膜とすることが可能で、半透過性の反射器を得ることができる。また、前記基板は、前記金属微粒子を堆積させる帯電させた成膜領域と、前記金属微粒子を堆積させない前記成膜領域と逆極性に帯電させた非成膜領域とを有するようにできる。非成膜領域を成膜領域と逆極性に帯電させたことにより、非成膜領域に金属微粒子が付着するのを確実に防止することができ、半透過性の乱反射膜の特性を向上することができる。さらに、微小液滴は、加熱することができる。微小液滴を加熱することにより、溶媒の蒸発を促進することができ、乱反射膜を形成する装置の小型化を図ることができるとともに、蒸発しにくい溶媒を使用することが可能となり、材料の選択性を高めることができる。
【００１１】
そして、本発明に係るカラーフィルタは、上記の反射器を有することを特徴としている。これにより、上記の効果を有するカラーフィルタが得られる。また、本発明に係る液晶表示装置は、前記のカラーフィルタを備えたことを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る反射器およびその製造方法並びにカラーフィルタ、液晶表示装置の好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る反射器の製造方法の説明図である。図１において、反射器を形成するための基板１０は、成膜チャンバ１２内の一側に設置してある電極板１４に装着される。この電極板１４は、可変直流電源１６に接続してあって、可変直流電源１６をオンすることにより、基板１０を例えばマイナスに帯電できるようになっている。なお、基板１０は、任意の材質のものを使用することができるが、実施形態の場合、透明なガラス基板を使用している。
【００１３】
成膜チャンバ１２には、電極板１４の反対側に電極板１４に対抗させて噴霧装置１８が設けてある。そして、噴霧装置１８は、液体供給装置２０が接続してあって、液体供給装置２０から供給された原料溶液２２を微小液滴２４にして基板１０に向けて噴霧（噴射）できるようになっている。原料溶液２２は、一部を模式的な拡大図として示したように、溶媒２６の中にアルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）または銀（Ａｇ）などの金属の微細な粒子２８が分散させてある。金属の微細な粒子２８は、粒径が例えば数１０ｎｍ〜数μｍ程度のものを使用することができる。また、溶媒２６は、微細な粒子２８を分散可能なものであれば、有機溶媒でも無機溶媒でも何でもよい。なお、原料溶液２２は、金属を溶解させたものや、有機金属化合物を溶解したものであってもよい。そして、実施形態の場合、噴霧装置１８は、可変直流電源３０に接続してある。この可変直流電源３０は、噴霧装置１８により噴霧された微小液滴２４を基板１０と逆極性に帯電させるためのもので、実施形態の場合、プラス側が噴霧装置１８に接続してある。
【００１４】
成膜チャンバ１２内の適宜の位置には、赤外線ヒータやレーザ光源などのような加熱手段３２が設けてあって、飛翔する微小液滴２４を加熱して微小液滴２４中の溶媒を容易に蒸発させることができるようになっている。また、成膜チャンバ１２には、図示しないガス導入口が設けてあって、矢印３４のように窒素などのキャリアガスを成膜チャンバ１２内に導入できるようにしてある。さらに、成膜チャンバ１２には、電極板１４の背面側に排気口（図示せず）が設けてあり、この排気口から成膜チャンバ１２内を矢印３６のように排気できるようなっている。これにより、噴霧装置１８から噴射された微小液滴２４は、キャリアガス３４の流れに乗って基板１０に向けて流れる。
【００１５】
このようになっている実施形態は、成膜チャンバ１２内の電極板１４に、透明ガラス板などの透光性を有する基板１０を噴霧装置１８に対向するように装着する。そして、可変直流電源１６をオンにして電極板１４に例えばマイナスの直流電圧を印加する。これにより、ガラスなどからなる絶縁性の基板１０は静電誘導現象により分極され、表面がマイナスに帯電される。また、噴霧装置１８に接続した可変直流電源３０をオンにし、噴霧装置１８にプラスの直流電圧を印加する。さらに、成膜チャンバ１２内に窒素などのキャリアガス３４を供給するとともに、矢印３６のように成膜チャンバ１２内を排気する。そして、液体供給装置２０から原料溶液２２を供給し、噴霧装置１８から原料溶液２２を微小液滴２４にして基板１０に向けて噴射する。原料溶液２２は、適宜の溶媒２６に例えばＡｌ、ＣｒまたはＡｇなどの金属の微細な粒子２８が分散させてある。なお、原料溶液２２は、塩酸や硝酸にＡｌやＣｒを溶解したもの、硝酸にＡｇを溶解したものなど、無機酸に金属を溶解させたものや、有機金属化合物を有機溶媒に溶解したものなどであってもよい。
【００１６】
噴霧装置１８から噴射された微小液滴２４は、噴霧装置１８が可変直流電源３０によってプラスの電圧が印加されているため、基板１０と逆極性のプラスに帯電される。そして、微小液滴２４は、キャリアガス３４によって搬送されるとともに、基板１０との間の静電引力によって吸引され、基板１０に向けて飛翔する。このとき、加熱手段３２によって微小液滴２４を加熱する。これにより、微小液滴２４は、基板１０に向けて飛翔する間に溶媒２６が蒸発し、粒径が数１０ｎｍ〜数μｍの金属微粒子となって基板１０の表面に堆積され、基板１０が反射器にされる。
【００１７】
なお、実施形態の場合、噴霧装置１８と基板１０との距離は、約３０ｃｍとなっていて、通常の無機酸や有機溶媒は、加熱手段３２による加熱を行なわなくとも容易に溶媒２６を蒸発させることができる。しかし、加熱手段３２により微小液滴２４の加熱を行なうと、沸点の高い溶媒などを蒸発させることができ、原料溶液２２の選択の自由度を高めることができる。
【００１８】
図２は、第１実施形態に係る反射器の一部を示したものである。この反射器４０は、上記のようにして基板１０に到達した金属微粒子４４が基板１０の表面に不規則に堆積された微小な凹凸を有する乱反射膜４２を備えている。すなわち、金属微粒子４４は、基板１０の表面の微小な凹凸に伴う電界の不均一、噴射された微小液滴２４の密度のバラツキなどにより不規則に堆積され、不規則な凹凸を有する乱反射膜４２となる。この乱反射膜４２は、実施形態の場合、光を透過しない程度の厚さに金属微粒子４４を堆積して形成してある。しかし、乱反射膜４２は、半透過膜として形成してもよい。
【００１９】
なお、金属微粒子４４の粒径は、噴霧装置１８のノズル径、金属の微細な粒子２８の粒径、原料溶液２２の濃度などによって制御することができる。すなわち、噴霧装置１８のノズル径が太ければ微小液滴２４の径が大きくなって大きな粒径を有する金属微粒子４４を形成することができる。また、溶媒２６に分散させた金属の微細な粒子２８の径を大きくすれば、粒径の大きな金属微粒子４４となる。そして、原料溶液２２の溶質の濃度を低くすれば金属微粒子４４の粒径を小さくすることができ、濃度を高くすれば粒径の大きな金属微粒子４４とすることができる。
【００２０】
なお、前記実施形態においては、基板１０をマイナスに帯電させた場合について説明したが、基板１０をプラスに帯電させて微小液滴２４をマイナスに帯電させるようにしてもよい。そして、前記実施形態においては、同じ粒径の金属微粒子４４を堆積する場合について説明したが、異なる粒径（平均粒径）を有する金属微粒子を堆積するようにしてもよい。すなわち、例えば濃度の異なる原料溶液を交互に噴射したり、複数の噴霧装置１８を成膜チャンバ１２に設置し、それぞれから濃度の異なる原料溶液を噴射することにより、粒径の異なる金属微粒子を堆積することができる。これにより、凹凸の程度を調整したり、反射率を調整したりすることが可能である。また、異なる金属（例えば、ＡｌとＣｒなど）の微粒子を堆積することも可能である。
【００２１】
このように実施形態においては、噴霧装置１８が噴射した微小液滴２４の溶媒２６を蒸発させて金属微粒子４４を形成し、これを直接基板１０に堆積して乱反射膜４２を形成するため、工程の簡素化が図れ、乱反射膜４２を容易に形成することができる。しかも、高価な真空装置などを使用しないため、消費エネルギーを低減でき、安価な反射器４０とすることができる。
【００２２】
図３は、第２実施形態に係る反射器の一部を示したものである。この反射器５０は、ガラス基板などの透光性の本図に図示しない基板の表面に、半透過膜５２が形成してある。半透過膜５２は、乱反射膜部５４と、この乱反射膜部５４に設けた光を透過させる多数の微細な透孔部５６とから形成してある。すなわち、半透過膜５２は、入射した光の一部が乱反射膜部５４によって反射され、一部が透孔部５６を介して反対側に透過する。乱反射膜部５４は、その一部を拡大して示したように、不規則に堆積された金属微粒子４４から形成してある。そして、乱反射膜部５４は、例えば液晶表示装置のカラーフィルタに使用された場合、液晶表示装置の前面側から入射した外部からの光を前面側に反射する。また、透孔部５６は、図３の下方に設けられた図示しない光源が放射した光を前面側に透過する。
【００２３】
このようになっている第２実施形態に係る反射器５０の半透過膜５２は、次のようにして形成することができる。まず、ガラス基板６０（図４参照）の乱反射膜部５４を設けたい成膜領域６２を電子ビームによって描画し、成膜領域６２をマイナスに帯電させる。その後、ガラス基板６０を成膜チャンバ１２の電極板１４に装着する。そして、可変直流電源１６により電極板１４にプラスの直流電圧を印加する。これにより、ガラス基板６０は、透孔部５６となる非成膜領域６４が成膜領域６２と逆極性のプラスに帯電される。そこで、噴霧装置１８に可変直流電源３０によりプラスの直流電圧を印加して微小液滴２４を噴霧する。微小液滴２４は、前記したように成膜領域６２と逆極性のプラスに帯電されるため、ガラス基板６０の非成膜領域６４から斥力を受け、成膜領域６２から引力を受ける。したがって、溶媒が蒸発して形成された金属微粒子４４は、成膜領域６２に選択的に堆積され、成膜領域６２に乱反射膜部５４を形成する。このため、ガラス基板６０は、半透過膜５２を有する反射器５０にされる。
【００２４】
図５は、実施の形態に係る半透過型液晶表示装置の一例の一部断面を示したものである。この半透過型液晶表示装置７０は、透明なガラスからなる上基板７２の上面に第１偏光板７４が設けてあり、上基板７２の下面に透明な共通電極７６が設けてある。また、共通電極７６の下方には、一対の配向膜７８、８０に挟まれた液晶層８２が配置してある。そして、配向膜８０の下には、素子電極８４が設けてあり、この素子電極８４の下に絶縁層８６を介してカラーフィルタ８８が設けてある。このカラーフィルタ８８は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のフィルタ素子を有するフィルタ部９０と、このフィルタ部９０の下に配設した第２実施形態に係る半透過型の反射器５０とから構成してある。そして、反射器５０のガラス基板６０が半透過型液晶表示装置７０の下側基板を構成している。反射器５０のガラス基板６０の下面には、第２偏光板９２が設けてある。さらに、半透過型液晶表示装置７０は、第２偏光板９２の下方に、図示しないバックライト光源が配置してある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る反射器の製造方法の説明図である。
【図２】第１実施形態に係る反射器の一部断面図である。
【図３】第２実施形態に係る反射器の説明図である。
【図４】第２実施形態に係る反射器の製造方法の説明図である。
【図５】実施形態に係る半透過型液晶表示装置の一部断面図である。
【符号の説明】
１０………基板、１２………成膜チャンバ、１６、３０………可変直流電源、１８………噴霧装置、２０………液体供給装置、２２………原料溶液、２６………溶媒、２８………金属の微細な粒子、４０、５０………反射器、４２………乱反射膜、４４………金属微粒子、５２………半透過膜、５４………乱反射膜部、５６………透孔部、６０………ガラス基板、６２………成膜領域、６４………非成膜領域、７０………半透過型液晶表示装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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