特開2021-25023IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

無機ナノ結晶コロイド分散液を利用したフルカラー無機ナノ粒子インクとその作製方法、並びに、シリコンナノ粒子の作製方法に関するものである。

要約特許出願時に添付された[要約書]

【課題】半永久的に変色・退色せず、単色性が高く、高解像度を実現できるインクを提供する。
【解決手段】本インクは、無機ナノ結晶コロイド分散液であって、無機ナノ結晶は、屈折率nが3以上の無機材料からなり、表面電位が正又は負の電位であり、粒径分布がターゲットとするインク色に応じた波長λを屈折率nで除算した値をピークとして標準偏差が±15%以内である。本インクに用いる無機材料は、消光係数が0.5以下であることが好ましく、さらに、球体形状であり、粒径分布のピーク値が90〜200nmの範囲内であることが好ましい。また、無機ナノ粒子は、無機材料の固溶限界濃度より高濃度にホウ素とリンが粒子表面にドーピングされ、表面電位が正又は負に帯電したものを利用することが好ましい。
【選択図】図1

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

顔料や染料は、色素が可視光の特定の波長を吸収する性質を利用して発色するが、発色する色素分子はいずれ分解されて退色する。そのため、半永久的に変色・退色しない顔料が求められているのが実情である。色素を用いない構造色などの発色手法が注目されているが、単色性や高解像度を実現することは原理的に難しく、上述のとおり、最近になって2次元周期配列したシリコンナノ粒子によって高解像度が実現できたと報告されるものの、用途が限定されるといった問題がある。
また一方で、高い円形度を有する球体形状で、サイズが制御されたシリコンナノ粒子を作製することは決して容易ではなく、量産化に向けた新たな作製方法が要望されている。 かかる状況に鑑みて、本発明は、半永久的に変色・退色せず、単色性が高く、高解像度を実現できるインク及びその作製方法を提供することを目的とする。また本発明は、サイズ制御が可能でインクに適した結晶性シリコンナノ粒子の作製方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明者らは、鋭意検討した結果、高屈折率誘電体ナノ粒子(100nm程度)はミー共鳴により、可視波長域で非常に大きな光散乱を示すため、従来とは異なる発色原理により、周期配列構造を用いない発色性ナノ構造体として利用できることに着眼し、結晶シリコンなどの高屈折率誘電体のナノ粒子のインク(分散溶液)形成に成功した。さらに、平均粒子径(90〜300nm)を制御することにより、単一の粒子が可視域(青〜赤・・・ 続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る
【発明の効果】
本発明のフルカラー無機ナノ粒子インク及びその作製方法によれば、化学的に安定な無機材料インク、且つ、退色が無く、大面積な印刷・塗布プロセスが利用できるといった効果がある。また、単一粒子が様々な色を生成するため、光の回折限界(1μm以下)に近い解像度でカラーピクセルを実現でき、通常のインクだけでなく、マイクロディスプレイへの応用も期待できる。また、本発明のシリコンナノ粒子の作製方法によれば、サイズ制御が可能で本発明のインクに適した結晶性シリコンナノ粒子を簡便に得られ、量産化が図れるといった効果がある。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】無機ナノ粒子インクの作製フロー図

【図2】シリコンナノ粒子インクの作製フロー図

【図3】密度勾配遠心分離法による粒径分離の説明図

【図4】減光特性スペクトルを比較した結果のグラフ

【図5】粒径の違いに伴う散乱光による色の違いの説明図

【図6】拡散反射スペクトルの測定結果を示すグラフ

【図7】異なる粒径を有するインクの混合インクの説明図

【図8】異なる粒径を有する複数のインクを基板に塗布する方法の説明図

【図9】実施例5のシリコンナノ粒子の作製方法の概念図

【図10】実施例5のシリコンナノ粒子の作製方法の処理フロー図

【図11】アニール温度と粒径の関係を示すグラフ

【図12】結晶性シリコンナノ粒子のSEM像及び拡大像

【図13】アニール温度と消光スペクトルの関係を示すグラフ

【図14】アニール温度と拡散反射スペクトルの関係を示すグラフ

【図15】実施例6の成膜処理フロー図

【図16】ガラス基板上での成膜イメージ図

選択図 図1出願人が指定した本件の代表的な図

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