(57)【要約】【課題】液晶表示素子の視認性を向上させることができる光散乱反射基板を提供する。【解決手段】光散乱反射基板１は、ガラス基板１１と、ガラス基板１１の上側表面に積層された凹凸状光散乱膜１２と、光散乱膜１２に積層されてその凹凸形状に沿って凹凸形状を呈する反射膜１３とを備える。光散乱膜１２は、平坦な平坦層１４と、平坦層１４の上側表面に凸状に形成された複数の凸部１５と、微粒子１６が平坦層１４上であって凸部１５の形成されていない平坦面１４ａ上に隙間なく１層に配設されて形成された微粒子層１７とを備える。微粒子１６は、シリカ微粒子であり、その平均粒径は、５０〜３００ｎｍ、好ましくは６０〜２００ｎｍ、より好ましくは７０〜１５０ｎｍである。【選択図】      図１
2005043512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に相分離により形成された主骨格が無機材料から成る層、及び該層の上に相分離により形成された主骨格が無機材料からなる凸部を有する光散乱膜と、該光散乱膜上に積層された無機材料を主成分とする反射膜とを有する光散乱反射基板において、前記光散乱膜は微粒子を有することを特徴とする光散乱反射基板。
【請求項２】
前記微粒子は、前記凸部の間において前記層の上に隙間なく配置されて微粒子膜を形成していることを特徴とする請求項１記載の光散乱反射基板。
【請求項３】
前記微粒子は１層に配置されていることを特徴とする請求項２記載の光散乱反射基板。
【請求項４】
前記微粒子は無機材料から成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光散乱反射基板。
【請求項５】
前記微粒子は、その平均粒径が５０〜３００ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光散乱反射基板。
【請求項６】
前記微粒子は、その平均粒径が６０〜２００ｎｍであることを特徴とする請求項５記載の光散乱反射基板。
【請求項７】
前記微粒子は、その平均粒径が７０〜１５０ｎｍであることを特徴とする請求項６記載の光散乱反射基板。
【請求項８】
膜成分、前記膜成分の貧溶媒である溶媒、及び前記膜成分及び前記溶媒を均一に溶解する他の溶媒の混合物から成るゾル状塗布液を基板上に塗布して塗布層を形成する塗布層形成工程と、前記塗布層から前記他の溶媒を選択的に除去すると共に、前記他の溶媒及び前記膜成分を上側の上層に、前記溶媒を下側の下層に相分離する相分離工程と、前記塗布層から前記溶媒を除去すると共に、前記膜成分をゲル化して前記基板上に凸部を形成するゲル化工程を有する光散乱反射基板の製造方法において、
前記ゾル状塗布液は、微粒子が分散して溶解している分散媒を有し、前記相分離工程において、前記微粒子は前記下層に相分離され、前記ゲル化工程において、前記微粒子は、前記凸部の間において前記基板の上に隙間なく配置されて微粒子膜を形成することを特徴とする光散乱反射基板の製造方法。
【請求項９】
前記分散媒は、その表面張力が３０ｄｙｎ／ｃｍ以上であることを特徴とする請求項８記載の光散乱反射基板の製造方法。
【請求項１０】
前記微粒子は、その量が固形分として、前記ゾル状塗布液の質量に対して、０．２〜３．０質量％であることを特徴とする請求項８又は９記載の光散乱反射基板の製造方法。
【請求項１１】
前記微粒子は、その量が固形分として、前記ゾル状塗布液の質量に対して、０．３〜２．５質量％であることを特徴とする請求項１０記載の光散乱反射基板の製造方法。
【請求項１２】
前記微粒子は、その量が固形分として、前記ゾル状塗布液の質量に対して、０．４〜２．０質量％であることを特徴とする請求項１１記載の光散乱反射基板の製造方法。
【請求項１３】
前記ゾル状塗布液は、前記他の溶媒に溶解する他の膜成分を有し、前記相分離工程は、前記他の膜成分を前記下層に相分離し、前記ゲル化工程は、前記他の膜成分をゲル化して前記基板と前記凸部の間に層を形成し、前記微粒子を前記凸部の間において前記層の上に隙間なく配置して前記微粒子膜を形成することを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の光散乱反射基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光散乱反射基板及び該光散乱反射基板の製造方法に関し、特に反射型液晶表示素子や半透過型液晶表示素子等に好適に用いられる光散乱反射基板及び該光散乱反射基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
反射型液晶表示素子や半透過型液晶表示素子等は、それらの表示の視認性を向上させるべく、入射した光の反射光を散乱させる光散乱反射基板を備える。
【０００３】
従来の光散乱反射基板は、ガラス基板と、ガラス基板の上側表面に点在する凸部と、ガラス基板の上側表面及び凸部に積層された反射膜とを備える。反射膜はその表面が凹凸形状となっているので、反射膜に入射した光の反射光は散乱する。
【０００４】
従来の光散乱反射基板の製造方法は、ガラス基板の上側表面に有機材料である感光性樹脂を塗布し、この感光性樹脂を所定のパターン形状にマスキングし、露光して現像し、多数の微細な凸部を形成する。次いで、このガラス基板に熱処理を施して凸部の角を丸めた後に、ガラス基板の上側表面及び凸部に蒸着法やスパッタリング法によって金属材料や誘電体等の無機材料から成る反射膜を積層して光散乱反射基板を作製する（例えば、特許文献１）。
【０００５】
しかしながら、従来の光散乱反射基板は、凸部が有機材料から成るために無機材料から成る反射膜との密着性が悪く、反射膜が容易に剥離するのに加えて、反射膜がスパッタリグ等の真空成膜法により形成される際に、凸部の表面から吸着成分や内部の未反応成分がガスとして放出され、反射膜の光学特性（反射率、屈折率、透過色調等）を変質させるという問題があり、また、従来の光散乱反射基板の製造方法は、製造工程が複雑であるという問題があった。
【０００６】
このような問題を解決するために、本発明者は、特願２００２−５６４４６２において、ゾルゲル法を利用して形成された主骨格が無機材料であると共に側鎖が有機材料で修飾された膜から成る凹凸状光散乱膜を備える光散乱反射基板、及び当該光散乱反射基板の製造方法の発明を提案した。
【０００７】
上記光散乱反射基板の製造方法は、無機材料を主骨格とする少なくとも１種類の膜成分と、ゾル状塗布液の均質化に有効に働く溶媒と相分離に有効に働く溶媒の少なくとも２種類の溶媒とから成るゾル状塗布液をガラス基板の上側表面に塗布した後に、ゾル状塗布液の均質化に有効に働く溶媒を選択的に除去しながらゾル状塗布液を乾燥させ、相分離に有効に働く溶媒と膜成分間又は膜成分相互間の表面張力差を利用して相分離させ、膜成分をゲル化して凸部を形成することにより、凹凸状光分散膜を得るものである。
【０００８】
これにより、光散乱反射基板は、無機材料から成る反射膜と光散乱膜との密着性が向上すると共に、反射膜の光学特性の変質を防止することができ、また、光散乱膜の形成が容易になり、光散乱反射基板の製造工程を簡素化することができた。また、この光散乱反射基板の製造方法は、光散乱反射基板の散乱特性の調整を膜成分の無機材料の質量％を調整することにより行っており、凸部の径や大きさ、及び凸部の斜面の傾斜角度を任意に調整することができる。
【０００９】
【特許文献１】
特許第２６９８２１８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記製光散乱反射基板の製造方法では、ガラス基板上側表面に凸部が形成されていない平坦面の面積を調整することが困難であるため、従来の光散乱反射基板にはこの平坦面が形成されてしまい、反射膜に平面部が形成され、この反射膜の平面部は、入射した光を正反射するため、光散乱反射基板の散乱性を低下させる原因となっており、液晶表示素子の視認性を低下させる原因となっていた。
【００１１】
本発明の目的は、液晶表示素子の視認性を向上させることができる光散乱反射基板及び該光散乱反射基板の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の光散乱反射基板は、基板と、該基板上に相分離により形成された主骨格が無機材料から成る層、及び該層の上に相分離により形成された主骨格が無機材料からなる凸部を有する光散乱膜と、該光散乱膜上に積層された無機材料を主成分とする反射膜とを有する光散乱反射基板において、前記光散乱膜は微粒子を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項１記載の光散乱反射基板によれば、光散乱膜が微粒子を有するので、反射膜が層と凸部の間の平坦面上方においても凹凸形状を呈し、反射膜の平坦面上方に入射した反射光を散乱させることができ、もって反射光の正反射強度を低減させることができる。
【００１４】
請求項２記載の光散乱反射基板は、請求項１記載の光散乱反射基板において、前記微粒子は、前記凸部の間において前記層の上に隙間なく配置されて微粒子膜を形成していることを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の光散乱反射基板によれば、微粒子が、凸部の間において層上に隙間なく配置されて微粒子膜を形成しているので、反射膜が平坦面上方の全体において凹凸形状を呈し、反射膜の平坦面上方に入射した反射光の正反射強度を確実に低減させることができる。
【００１６】
請求項３記載の光散乱反射基板は、請求項２記載の光散乱反射基板において、前記微粒子は１層に配置されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の光散乱反射基板によれば、微粒子は１層に配置さているので、微粒子の平坦面及び凸部に対する付着強度の低下を防止することができる。
【００１８】
請求項４記載の光散乱反射基板は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光散乱反射基板において、前記微粒子は無機材料から成ることを特徴とする。
【００１９】
請求項４記載の光散乱反射基板によれば、微粒子が無機材料から成るので、反射膜の微粒子との密着性を向上させることができると共に、良好な反射膜の耐熱性を低下させることがなく、反射膜の光学特性の変質を防止することができる。
【００２０】
請求項５記載の光散乱反射基板は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光散乱反射基板において、前記微粒子は、その平均粒径が５０〜３００ｎｍであることを特徴とする。
【００２１】
請求項５記載の光散乱反射基板によれば、微粒子の平均粒径が５０〜３００ｎｍであるので、微粒子層の平坦面及び凸部に対する付着強度を充分なものにできると共に、反射膜に入射した反射光を確実に散乱させることができる。
【００２２】
請求項６記載の光散乱反射基板は、請求項５記載の光散乱反射基板において、前記微粒子は、その平均粒径が６０〜２００ｎｍであることを特徴とする。
【００２３】
請求項６記載の光散乱反射基板によれば、微粒子の平均粒径が６０〜２００ｎｍであるので、請求項５の効果を確実に奏することができる。
【００２４】
請求項７記載の光散乱反射基板は、請求項６記載の光散乱反射基板において、前記微粒子は、その平均粒径が７０〜１５０ｎｍであることを特徴とする。
【００２５】
請求項７記載の光散乱反射基板によれば、微粒子の平均粒径が７０〜１５０ｎｍであるので、請求項５の効果をより確実に奏することができる。
【００２６】
請求項８記載の光散乱反射基板の製造方法は、膜成分、前記膜成分の貧溶媒である溶媒、及び前記膜成分及び前記溶媒を均一に溶解する他の溶媒の混合物から成るゾル状塗布液を基板上に塗布して塗布層を形成する塗布層形成工程と、前記塗布層から前記他の溶媒を選択的に除去すると共に、前記他の溶媒及び前記膜成分を上側の上層に、前記溶媒を下側の下層に相分離する相分離工程と、前記塗布層から前記溶媒を除去すると共に、前記膜成分をゲル化して前記基板上に凸部を形成するゲル化工程を有する光散乱反射基板の製造方法において、前記ゾル状塗布液は、微粒子が分散して溶解している分散媒を有し、前記相分離工程において、前記微粒子は前記下層に相分離され、前記ゲル化工程において、前記微粒子は、前記凸部の間において前記基板の上に隙間なく配置されて微粒子膜を形成することを特徴とする。
【００２７】
請求項８記載の光散乱反射基板の製造方法によれば、ゾル状塗布液の有する分散媒に分散して溶解されている微粒子が、相分離工程において下層に相分離され、ゲル化工程において、凸部の間において層上に隙間なく配置されて微粒子膜を形成するので、反射膜が層と凸部の間の平坦面上方においても凹凸形状を呈し、反射膜の平坦面上方に入射した反射光を散乱させることができ、もって反射光の正反射強度を低減させることができる。
【００２８】
請求項９記載の光散乱反射基板の製造方法は、請求項８記載の光散乱反射基板の製造方法において、前記分散媒は、その表面張力が３０ｄｙｎ／ｃｍ以上であることを特徴とする。
【００２９】
請求項９記載の光散乱反射基板の製造方法によれば、分散媒の表面張力が３０ｄｙｎ／ｃｍ以上であるので、複数種類の金属化合物の相分離を効率良く行うことができる。
【００３０】
請求項１０記載の光散乱反射基板の製造方法は、請求項８又は９記載の光散乱反射基板の製造方法において、前記微粒子は、その量が固形分として、前記ゾル状塗布液の質量に対して、０．２〜３．０質量％であることを特徴とする。
【００３１】
請求項１０記載の光散乱反射基板の製造方法によれば、微粒子の量が固形分として、前記ゾル状塗布液の質量に対して、０．２〜３．０質量％であるので、光散乱反射基板において、微粒子が平坦面上に２段に積み重なることを防止して、微粒子層の凸部及び平坦面に対する付着強度の低下を防止できると共に、平坦面上において微粒子層に隙間が生じることを防止することができる。
【００３２】
請求項１１記載の光散乱反射基板の製造方法は、請求項１０記載の光散乱反射基板の製造方法において、前記微粒子は、その量が固形分として、前記ゾル状塗布液の質量に対して、０．３〜２．５質量％であることを特徴とする。
【００３３】
請求項１１記載の光散乱反射基板の製造方法によれば、微粒子の量が固形分として、ゾル状塗布液の質量に対して、０．３〜２．５質量％であるので、請求項１０の効果を確実に奏することができる。
【００３４】
請求項１２記載の光散乱反射基板の製造方法は、請求項１１記載の光散乱反射基板の製造方法において、前記微粒子は、その量が固形分として、前記ゾル状塗布液の質量に対して、０．４〜２．０質量％であることを特徴とする。
【００３５】
請求項１２記載の光散乱反射基板の製造方法によれば、微粒子の量が固形分として、ゾル状塗布液の質量に対して、０．４〜２．０質量％であるので、請求項１０の効果を確実に奏することができる。
【００３６】
請求項１３記載の光散乱反射基板の製造方法は、請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の光散乱反射基板の製造方法において、前記ゾル状塗布液は、前記他の溶媒に溶解する他の膜成分を有し、前記相分離工程は、前記他の膜成分を前記下層に相分離し、前記ゲル化工程は、前記他の膜成分をゲル化して前記基板と前記凸部の間に層を形成し、前記微粒子を前記凸部の間において前記層の上に隙間なく配置して前記微粒子膜を形成することを特徴とする。
【００３７】
請求項１３記載の光散乱反射基板の製造方法によれば、前記相分離工程において、ゾル状塗布液が有する他の溶媒に溶解する他の膜成分が下層に相分離され、ゲル化工程において、他の膜成分がゲル化されて基板上と凸部の間に層を形成し、微粒子は層上であって凸部の間に隙間なく配置されて微粒子膜を形成するので、凸部の基盤との密着性を向上させることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００３９】
図１は、本発明の実施の形態に係る光散乱反射基板の断面図である。
【００４０】
図１において、本発明の実施の形態に係る光散乱反射基板１は、外径寸法が、例えば３７０ｍｍ×４７０ｍｍで、厚さが、例えば０．５ｍｍであるソーダライムガラス製ガラス基板１１と、ガラス基板１１の上側表面に積層された凹凸状光散乱膜１２と、光散乱膜１２に積層されてその凹凸形状に沿って凹凸形状を呈する反射膜１３とを備える。
【００４１】
反射膜１３は、厚さ１０ｎｍの酸化珪素膜と、厚さ１２ｎｍの金属アルミニウム膜と、厚さ２０ｎｍの酸化珪素膜が光散乱膜１２側から順に積層された３層構造である。
【００４２】
光散乱膜１２は、厚さが、例えば６０ｎｍである平坦な平坦層１４と、平坦層１４の上側表面に凸状に形成され、高さが、例えば５００ｎｍである複数の凸部１５と、平均粒径１００ｎｍの球状の微粒子１６が平坦層１４上であって凸部１５の形成されていない平坦面１４ａ上に隙間なく１層に配設されて形成された微粒子層１７とを備える。
【００４３】
平坦層１４は、チタン化合物等の無機材料から成り、凸部１５は、有機シラン化合物等の主骨格が無機材料で形成された化合物から成る。微粒子１６は、シリカ微粒子である。
【００４４】
微粒子層１７は、微粒子１６が平坦層１４及び凸部１６に挟持されて、平坦面１４ａ上に付着されており、微粒子１６の粒径が大きくなると微粒子１６の単位質量当りの平坦層１４及び凸部１５への接着面積が小さくなるので、平坦面１４ａ及び凸部１５に対する付着強度が低下し、一方、微粒子１６の粒径が小さくなると反射膜１３に入射する可視光の波長に比べて反射膜１３の凹凸の周期が小さくなるので、反射膜１３の反射光が散乱しなくなる。従って、微粒子１６の平均粒径は、５０〜３００ｎｍ、好ましくは６０〜２００ｎｍ、より好ましくは７０〜１５０ｎｍである。
【００４５】
光散乱反射基板１は、平坦層１４の平坦面１４ａ上に微粒子１６が隙間なく１層に配設されて形成された微粒子層１７を備えるので、反射膜１３が、平坦面１４ａ上においても凹凸形状を呈し、反射膜１３の平坦面１４ａ上に入射した反射光を散乱させることができ、反射光の正反射強度を低減させることができる。
【００４６】
光散乱反射基板１は、無機材料から成る反射膜１３が、主骨格が無機材料で形成された化合物から成る平坦層１４及び凸部１５、並びに無機材料であるシリカ微粒子である微粒子１６上に積層させるので、反射膜１３の平坦層１４、凸部１５、及び微粒子１６との密着性を向上させることができる。また、微粒子１６が無体材料から成るので、良好な反射膜１３の耐熱性を低下させることがなく、反射膜１３の光学特性の変質を防止することができる。
【００４７】
以下、図１の光散乱反射基板１の製造方法を図面を参照して説明する。
【００４８】
図２は、図１の光散乱反射基板の製造処理のフローチャートであり、図３は、図１の光散乱反射基板の製造方法の概念図であり、図４は、図１の光散乱反射基板の製造工程を説明するための図である。
【００４９】
以下の図２の光散乱反射基板１の製造処理の説明において、図３及び図４を適宜参照する。
【００５０】
本処理は、後述するゾルゲル法を利用して反射型液晶表示素子や半透過型液晶表示素子に好適に用いられる光散乱反射基板を低コスト且つ高品質で製造する際に実行される。
【００５１】
一般に、ゾルゲル法とは金属の有機又は無機化合物溶液とし、溶液中で化合物の加水分解・縮重合反応を進ませてゾルをゲル化反応させてゲルとして固化し、ゲルの加熱によって酸化物固体を作製する方法である。
【００５２】
尚、ゲル化反応とは、１種類又は複数種類の金属化合物が脱水縮重合反応により、金属−酸素−金属からなるネットワークを形成してポリマー化することである。
【００５３】
図２において、まず、溶媒Ａ（溶媒）、溶媒Ｂ（他の溶媒）、膜成分Ｃ（膜成分）、膜成分Ｄ（他の膜成分）、及び微粒子Ｅが分散された分散媒Ｆを混合したゾル状塗布液αを作製する（ステップＳ１）。
【００５４】
溶媒Ａは、溶媒Ｂ、膜成分Ｃ、膜成分Ｄ、及び分散媒Ｆを均一に溶かす溶媒であり、具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、アセトン、アセチルアセトン等のケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル等のエステル類、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ類等から成る単溶媒又は混合溶媒が用いられる。
【００５５】
本実施の形態において、溶媒Ａは、エチルセルロソルブ及びへキシレングリコールから成る混合溶媒であり、その組成は、例えば、エチルセルロソルブが２０．０９ｇであり、へキシレングリコールが４０．０ｇである。
【００５６】
溶媒Ｂは、溶媒Ａより沸点が高く蒸発速度が低い溶媒であり、膜成分Ｃの貧溶媒である。これにより、後述するように、溶媒Ａが優先的に蒸発してゾル状塗布液α中の溶媒Ｂの濃度が相対的に高まり、互いに相溶しない溶媒Ｂと膜成分Ｃの相分離が促進される。具体的には、ＨＯ−（ＣＨ２）ｎ−ＯＨで一般化される直鎖状で両端末に水酸基がついたグリコール、又はＨＯ−（ＣＨ２）ｎ（ＣＨＯＨ）ｍ−ＯＨで一般化される多価アルコール等からなる単溶媒又は混合溶媒が有効である。このとき、ｎが１０以上では融点が高くなり過ぎコーティング液とすることが困難であるので、ｎ＝２〜１０までのグリコールを使用するのが好ましい。また、同じグリコールであっても、１，２プロパンジオール（通称プロピレングリコール（ＨＯＣＨＯＨＣＨ３））や、２−メチル−２，４−ペンタンジオール（通称へキシレングリコール（ＣＨ３ＣＯＨ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）  ＣＨ３））等、表面張力が小さい溶媒（例えば、３０ｄｙｎ／ｃｍ以下）を溶媒Ｂとして使用した場合は相分離が起こらないことが経験的に知られている。
【００５７】
本実施の形態において、溶媒Ｂは、グリセリンであり、その組成は、例えばグリセリンが１２．０ｇである。
【００５８】
尚、蒸発速度とは、２５℃において酢酸ｎ−ブチル（ＣＨ３ＣＯＯ（ＣＨ２）３ＣＨ３）の蒸発時間を１００として求められる比較蒸発速度であり、以下の式により求められる。
【００５９】
2005043512.tif 000003
膜成分Ｃは、主骨格が無機材料で形成される化合物であり、珪素、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、タンタルの群から選択された金属アルコキシドを加水分解又は縮重合反応させたゾル溶液である。これらの金属のアルコキシドは入手が容易であり、常温・常圧で安定し、且つ毒性がなく、もって光散乱反射基板の製造工程を容易にして製造コストを下げることができることに加え、可視光域において光学的吸収を生ずることが無いため、透過光が着色されることがなく、透過モードで使用するのに最適である後述する図４（ｃ）の凸部１０６を形成することができる。
【００６０】
本発明の実施の形態において、膜成分Ｃは、フェニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、及びエチルセロソルブを混合し、２０℃（室温）で２４時間攪拌し、加水分解反応及び脱水縮重合反応させて作製したゾル溶液である。また、その組成は、例えば、フェニルトリメトキシシランが３７．１３ｇ、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが１５．５０ｇ、エチルセロソルブが３３．８８ｇである。
【００６１】
膜成分Ｄは、溶媒Ａ及び溶媒Ｂに相溶する無機材料であり、本実施の形態においては、テトライソプロポキシチタンとアセチルアセトンを混同し、キレート配位させて安定化させたチタン化合物である。また、その組成は、例えば、テトライソプロポキシチタンが２８．４ｇであり、アセチルアセトンが２０．０ｇである。
【００６２】
微粒子Ｅは、膜成分Ｃ，Ｄと同様に、シリカやチタン等の無機材料であり、後述する図４（ｃ）の微粒子層１０８を形成し、反射膜１１０と微粒子１０７との密着性を向上させると共に、反射膜１１０の光学特性の変質を防ぐことができる。微粒子Ｅは、その粒径が大きすぎると凸部１０６、及び平坦層１０５の平坦面１０５ａ（図４（ｃ））に対する付着強度が低下し、小さすぎると反射膜１１０の反射光が散乱しなくなるので、微粒子Ｅの平均粒径は、５０〜３００ｎｍ、好ましくは６０〜２００ｎｍ、より好ましくは７０〜１５０ｎｍである。
【００６３】
本実施の形態において、微粒子Ｅは、シリカ微粒子であり、その平均粒径は１００ｎｍである。
【００６４】
分散媒Ｆは、微粒子Ｅを分散させるために使用する溶媒であり、ＨＯ−（ＣＨ２）ｎ−ＯＨで一般化される直鎖状で両端末に水酸基がついたグリコール、又はＨＯ−（ＣＨ２）ｎ（ＣＨＯＨ）ｍ−ＯＨで一般化される多価アルコールの群から選択され、表面張力が大きく、３０ｄｙｎ／ｃｍ以上である単溶媒又は混合溶媒、例えばエチレングリコールや水等を用いることが有利である。この溶媒を使用することにより、複数種類の金属化合物の相分離を効率良く行えることが経験的に分かっている。
【００６５】
本実施の形態において、分散媒Ｆは、エチレングリコールであり、表面張力は４７．７ｄｙｎ／ｃｍである。
【００６６】
微粒子Ｅを直接溶媒Ａ，Ｂと混合してゾル状塗布液αを作製すると、ゾル状塗布液αにおいて、微粒子Ｅが固まってしまい微粒子Ｅが全体に分散されないが、微粒子Ｅを分散媒Ｆと混合して微粒子Ｅを分散媒Ｆ内に分散させてから、この分散媒Ｆを溶媒Ａ，Ｂと混合することにより、ゾル状塗布液α内に微粒子Ｅを分散させることができる。
【００６７】
微粒子Ｅの量が多すぎると、微粒子Ｅが後述する図４（ｃ）の微粒子層１０８を形成したときに、微粒子Ｅが平坦面１０５ａ上に２段に積み重なり、微粒子層１０８の凸部１０６及び平坦面１０５ａに対する付着強度が低下し、一方、微粒子Ｅの量が少なすぎると、微粒子層１０８が平坦面１０５ａを充分に覆うことができないため、微粒子Ｅの量はその固形分として、ゾル状塗布溶液αの質量に対して、０．２〜３．０質量％、好ましくは０．３〜２．５質量％、より好ましくは０．４〜２．０質量％である。本実施の形態において、微粒子Ｅの量はその固形分として、ゾル状塗布溶液αの質量に対して１．０質量％であり、分散媒Ｆに対して２０．０質量％である。
【００６８】
次いで、外径寸法が、例えば３７０ｍｍ×４７０ｍｍで、厚さが、例えば０．５ｍｍであるフロート法により製造されたソーダライムガラス製ガラス基板１０１の上側表面に、ゾル状塗布液αを塗布し（ステップＳ２）（図３の塗布工程）、ガラス基板１０１の上側表面に塗布層１０２を形成する（図４（ａ））。ゾル状塗布液αの塗布方法としては、公知の技術が用いられ、例えばスピンコーター、ロールコーター、スプレーコーター、又はカーテンコーター等の装置を用いる方法、浸漬引き上げ（ディップコーティング）法、流し塗り（フローコーティング）法、スクリーン印刷、又はグラビア印刷等の各種印刷法が用いられる。
【００６９】
次いで、ステップＳ２において塗布層１０２が形成されたガラス基板１０１を室温放置することにより、塗布層１０２を乾燥させ（ステップＳ３）（図３の室温放置工程）、塗布層１０２から溶媒Ａを蒸発させて、塗布層１０２を溶媒Ｂ、膜成分Ｄ、分散媒Ｆから成る下側の下層１０３と、溶媒Ａ及び膜成分Ｃから成る上側の上層１０４とに相分離する（図４（ｂ））。この相分離の結果、下層１０３は膜成分Ｄがリッチとなるが、上層１０４に多少の膜成分Ｄが含まれていてもよい。
【００７０】
ステップＳ３における塗布層１０２の乾燥は、塗布層１０２に含まれている溶媒Ａが蒸発すればよく、塗布層１０２の乾燥は、室温放置によるものだけではなく、加圧乾燥や減圧乾燥等を用いて行われればよい。
【００７１】
ステップＳ３において塗布層１０２の相分離は、ゾル状塗布液αに含有される溶媒Ａが優先的に蒸発することにより促進される。また、この相分離は、上層１０４と下層１０３との極性（表面張力）及び比重の差を利用している。すなわち、本実施の形態のように、ガラス基板１０１が表面エネルギーの大きいガラスから成る場合、膜成分Ｃから成る上層１０４より極性が大きい溶媒Ｂから成る下層１０３がガラス基板１０１の表面を覆う方がその濡れ性からエネルギー的に有利であり、また、溶媒Ｂは膜成分Ｃより比重が大きいため、図４（ｂ）のように相分離が行われ、下層１０３が平坦になる。また、微粒子Ｅは自重により下層１０３に含まれる。
【００７２】
膜成分Ｃは溶媒Ｂに対する濡れ性が悪いため、膜成分Ｃから成る上層１０４は、下層１０３の表面に分散する。この分散された上層１０４の形状は、各々凸状を呈する。尚、上層１０４は下層１０３の表面に分散するのではなく、上層１０４に下層１０３の表面が全て覆われるような凹凸形状であってもよい。
【００７３】
ここで、ゾル塗布液α中に混入する微粒子Ｅの分散媒Ｆが、高沸点であると共に、膜成分Ｃ及び溶媒Ａとの相溶性が良い溶媒であった場合、その溶媒により塗布層１０２が均質な状態のままで乾燥が進行し、相分離が行われないまま塗布層１０２が固化し、その結果、凸状を呈しないという不具合が生じるので、分散媒Ｆ自信が相分離に有効に働くように、表面張力は上述のように３０ｄｙｎ／ｃｍ以上となっている。
【００７４】
次いで、ステップＳ３で相分離された上層１０４及び下層１０３を加熱することにより（ステップＳ４）（図３の加熱工程）、ガラス基板１０１の上側表面に積層され、厚さが、例えば６０ｎｍであり、膜成分Ｄから成る平坦な平坦層１０５と、平坦層１０５の上側表面に凸状に形成され、高さが、例えば５００ｎｍであり、膜成分Ｃから成る複数の凸部１０６と、微粒子Ｅから成る微粒子１０７が平坦層１０５上であって凸部１０６の形成されていない平坦面１０５ａ上に隙間なく１層に配設されて形成された微粒子層１０８とから成り、光散乱機能を有する光散乱膜１０９を形成する。
【００７５】
この加熱処理では、下層１０３において、溶媒Ｂ及び分散媒Ｆを蒸発させて膜成分Ｄをゲル化させることにより、平坦層１０５が形成され、次いで、平坦層１０５の平坦面１０５ａ上に微粒子Ｅが互いに重なり合うことなく隙間なく１層に沈殿して微粒子層１０８が形成され、一方、上層１０４において、膜成分Ｃがゲル化することにより固化して、凸部１０６が形成される（図４（ｃ））。このとき、上層１０４に膜成分Ｄが含まれている場合は、膜成分Ｃ，Ｄの共重合化合物がゲル化することにより固化し、凸部１０６が形成される。
【００７６】
このゲル化反応が進行すると、膜成分Ｃから成る上層１０４の組織が緻密化して強固な相となる一方で膜成分Ｃの体積収縮が進行し、上層１０４の内部に膜応力が発生する。この膜応力は、上層１０４が凸状を形成することに起因するものであり、膜厚に比例して大きくなる
上層１０４中に膜応力が発生すると、上層１０４中にクラックが発生し、ガラス基板１０１との密着力が低下する等の問題が生じる。そのため、この膜応力を緩和する有機修飾された金属アルコキシドが膜成分Ｃとして好適に用いられる。
【００７７】
一般に、膜応力を有効に緩和する有機官能基としては、アリル基、アルキル基、ビニル基、グリシジル基、フェニル基、メタクリロキシ基、メルカプト基、若しくはアミノ基等が知られており、これらの有機官能基と金属とが直接結合した金属化合物としては、シラン化合物に類する金属化合物が数多く知られている。特に、シラン化合物に類する金属化合物は安価、且つ入手しやすいものが多いので、膜成分Ｃとして好適に用いてもよい。
【００７８】
また、膜成分Ｃは無機材料を主骨格とし、その側鎖には耐熱性に優れる有機官能基が有機修飾されたものが好ましい。耐熱性の乏しい有機官能基は熱分解より黄変したり脱離しやすいため、このような有機官能基で有機修飾された膜成分Ｃがゲル化したときにその内部にクラックが発生する可能性がある。
【００７９】
一般に、耐熱性が最も優れる有機官能基としては、アルキル基、フェニル基であるが（例えば、３００℃以上）、塗布する厚みによっては、その他の官能基、例えば、アリル基、ビニル基、グリシジル基、メタクリロキシ基、メルカプト基、若しくはアミノ基など、又はこれらを複数混合したもの好適に用いてもよい。
【００８０】
尚、ゲル化した膜成分Ｄを主成分とする平坦層１０５は、ゲル化した膜成分Ｃを主成分とする凸部１０６と異なり凸状を呈しない。このため平坦層１０５内には大きな膜応力が発生しないので、クラックが発生しない。また、膜成分Ｃと膜成分Ｄとの相分離を確実に行うため、膜成分Ｄとしては、表面張力に最も影響する有機成分を含まないものが好ましい。従って、膜成分Ｃと違い、膜成分Ｄには有機修飾された化合物を用いる必要は必ずしもない。
【００８１】
次いで、ステップＳ４で形成された光散乱膜１０９の上にスパッタリング法により反射膜１１０を積層し（ステップＳ５）（図４（ｄ））、本処理を終了する。
【００８２】
図４（ｄ）において、ガラス基板１０１、平坦層１０５、平坦面１０５ａ、凸部１０６、微粒子１０７、微粒子層１０８、光散乱膜１０９、及び反射膜１１０は、図１の光散乱反射基板１のガラス基板１１、平坦層１４、平坦面１４ａ、凸部１５、微粒子１６、微粒子層１７、光散乱膜１２、及び反射膜１３に夫々対応し、ステップＳ５において、光散乱反射基板１が作製される。
【００８３】
反射膜１１０は凸状又は凹凸状の光散乱膜１０９の上に均一の厚さで積層されるため、反射膜１１０は凹凸形状を呈する。また、反射膜１１０としては金属薄膜、又は５０％以上の反射率を有する誘電体の薄膜が用いられる。
【００８４】
反射膜１１０の材料に金属薄膜を用いる場合は、アルミニウム、銀、若しくはこれらの金属を主成分とする合金から選択され、金属薄膜は単層でも、複数種類の金属からなる複層でもよい。また、金属薄膜の反射率を向上させるため、誘電体からなる増反射層を金属薄膜に加えてもよい。
【００８５】
一方、反射膜１１０の材料に誘電体の薄膜を用いる場合は、反射膜１１０は、低屈折率層と高屈折率層とからなる一組が複数積層された多層膜として形成される。低屈折率層の材料としては、酸化珪素、若しくはフッ化マグネシウムが主に用いられ、高屈折率層の材料としては、酸化チタン、若しくは酸化タンタルが主に用いられる。誘電体薄膜は、光学的吸収を生ずることが無いため、半透過膜として好適に用いられる。
【００８６】
本実施の形態において、反射膜１１０は、光散乱膜１０９側から順に積層された厚さ１０ｎｍの酸化珪素膜、厚さ１２ｎｍの金属アルミニウム膜、及び厚さ２０ｎｍから成る。
【００８７】
さらに、光散乱膜１０９と反射膜１１０の境界面、及び反射膜１１０の表面には、酸化防止及び化学的な耐久性向上のために安定な金属酸化物の膜１１１を配してもよい（図２（ｅ））。反射膜１１０及び金属酸化物の膜１１１の膜厚は、反射光の干渉による着色が発生しないように決定され、これらの膜厚を変化させることにより反射率を任意に変更することができる。
【００８８】
本発明の実施の形態によれば、微粒子１６は、平坦層１４の平坦面１４ａ上に隙間なく１層に配置されているので、反射膜１３が、平坦面１４ａ上においても凹凸形状を呈し、反射膜１３の平坦面１４ａ上に入射した反射光を散乱させることができ、反射光の正反射強度を低減させることができる。
【００８９】
光散乱反射基板１は、微粒子１６が無機材料から成るので、反射膜１３の微粒子１６との密着性を向上させることができると共に、良好な反射膜１３の耐熱性を低下させることがなく、反射膜１３の光学特性の変質を防止することができる。
【００９０】
微粒子１６は、その平均粒径が、５０〜３００ｎｍ、好ましくは６０〜２００ｎｍ、より好ましくは７０〜１５０ｎｍであるので、微粒子層１７の平坦面１４ａ及び凸部１５に対する付着強度を充分なものにできると共に、反射膜１３に入射した反射光を確実に散乱させることができる。
【００９１】
分散媒Ｆは、その表面張力が大きく、３０ｄｙｎ／ｃｍ以上であるので、複数種類の金属化合物の相分離を効率良く行うことができる。
【００９２】
微粒子Ｅは、その量が、その固形分として、ゾル状塗布溶液αの質量に対して、０．２〜３．０質量％、好ましくは０．３〜２．５質量％、より好ましくは０．４〜２．０質量％であるので、光散乱反射基板１において、微粒子１６が平坦面１０５ａ上に２段に積み重なることを防止して、微粒子層１０８の凸部１０６及び平坦面１０５ａに対する付着強度の低下を防止できると共に、平坦面１０５ａ上において微粒子層１０８に隙間が生じることを防止できる。
【００９３】
本発明の実施の形態において、ゾル状塗布液αは、膜成分Ｄを含むものとしたが、ゾル状塗布液αはこれに限るものではなく、ゾル状塗布液αは、膜成分Ｄを含まなくてもよい。この場合、光散乱反射基板１において、平坦層１４は形成されず、微粒子１６はガラス基板１１の上側表面上であって凸部１５が形成されていない部分に配置され、微粒子層１７が形成される。
【００９４】
本発明の実施の形態において、光散乱反射基板１は、ガラス基板１１を備えるものとしたが、光散乱反射基板１はこれに限るものではなく、ガラス基板１１の替わりに他の材料から成る基板を用いてもよい。
【００９５】
尚、本発明の光散乱反射基板は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成を取り得る。
【００９６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１記載の光散乱反射基板によれば、光散乱膜が微粒子を有するので、反射膜が層と凸部の間の平坦面上方においても凹凸形状を呈し、反射膜の平坦面上方に入射した反射光を散乱させることができ、もって反射光の正反射強度を低減させることができる。
【００９７】
請求項２記載の光散乱反射基板によれば、微粒子が、凸部の間において層上に隙間なく配置されて微粒子膜を形成しているので、反射膜が平坦面上方の全体において凹凸形状を呈し、反射膜の平坦面上方に入射した反射光の正反射強度を確実に低減させることができる。
【００９８】
請求項３記載の光散乱反射基板によれば、微粒子は１層に配置さているので、微粒子の平坦面及び凸部に対する付着強度の低下を防止することができる。
【００９９】
請求項４記載の光散乱反射基板によれば、微粒子が無機材料から成るので、反射膜の微粒子との密着性を向上させることができると共に、良好な反射膜の耐熱性を低下させることがなく、反射膜の光学特性の変質を防止することができる。
【０１００】
請求項５記載の光散乱反射基板によれば、微粒子の平均粒径が５０〜３００ｎｍであるので、微粒子層の平坦面及び凸部に対する付着強度を充分なものにできると共に、反射膜に入射した反射光を確実に散乱させることができる。
【０１０１】
請求項６記載の光散乱反射基板によれば、微粒子の平均粒径が６０〜２００ｎｍであるので、請求項５の効果を確実に奏することができる。
【０１０２】
請求項７記載の光散乱反射基板によれば、微粒子の平均粒径が７０〜１５０ｎｍであるので、請求項５の効果をより確実に奏することができる。
【０１０３】
請求項８記載の光散乱反射基板の製造方法によれば、ゾル状塗布液の有する分散媒に分散して溶解されている微粒子が、相分離工程において下層に相分離され、ゲル化工程において、凸部の間において層上に隙間なく配置されて微粒子膜を形成するので、反射膜が層と凸部の間の平坦面上方においても凹凸形状を呈し、反射膜の平坦面上方に入射した反射光を散乱させることができ、もって反射光の正反射強度を低減させることができる。
【０１０４】
請求項９記載の光散乱反射基板の製造方法によれば、分散媒の表面張力が３０ｄｙｎ／ｃｍ以上であるので、複数種類の金属化合物の相分離を効率良く行うことができる。
【０１０５】
請求項１０記載の光散乱反射基板の製造方法によれば、微粒子の量が固形分として、前記ゾル状塗布液の質量に対して、０．２〜３．０質量％であるので、光散乱反射基板において、微粒子が平坦面上に２段に積み重なることを防止して、微粒子層の凸部及び平坦面に対する付着強度の低下を防止できると共に、平坦面上において微粒子層に隙間が生じることを防止することができる。
【０１０６】
請求項１１記載の光散乱反射基板の製造方法によれば、微粒子の量が固形分として、ゾル状塗布液の質量に対して、０．３〜２．５質量％であるので、請求項１０の効果を確実に奏することができる。
【０１０７】
請求項１２記載の光散乱反射基板の製造方法によれば、微粒子の量が固形分として、ゾル状塗布液の質量に対して、０．４〜２．０質量％であるので、請求項１０の効果を確実に奏することができる。
【０１０８】
請求項１３記載の光散乱反射基板の製造方法によれば、前記相分離工程において、ゾル状塗布液が有する他の溶媒に溶解する他の膜成分が下層に相分離され、ゲル化工程において、他の膜成分がゲル化されて基板上と凸部の間に層を形成し、微粒子は層上であって凸部の間に隙間なく配置されて微粒子膜を形成するので、凸部の基盤との密着性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る光散乱反射基板の断面図である。
【図２】図１の光散乱反射基板の製造処理のフローチャートである。
【図３】図１の光散乱反射基板の製造方法の概念図である。
【図４】図１の光散乱反射基板の製造工程を説明するための図である。
【符号の説明】
１  光散乱反射基板
１１，１０１  ガラス基板
１２，１０９  光散乱膜
１３，１１０  反射膜
１４，１０５  平坦層
１５，１０６  凸部
１６，１０７  微粒子
１７，１０８  微粒子層
【図１】
2005043512.tif 000004
【図２】
2005043512.tif 000005
【図３】
2005043512.tif 000006
【図４】
2005043512.tif 000007