JP2005173239A - 遮光層付き光学シート及びカラーフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】良好なコントラスト及び高い解像度を発揮でき、表示品位のより高い遮光層付き光学シートとカラーフィルタを提供する。
【解決手段】遮光層付き光学シート２０は、遮光層１３Ｂの光学基材２１との接触面が粗面１３ｂになっている。この粗面１３ｂは、転写シート１０の光熱変換転写層１３に含まれる粒子を適宜調整することにより、転写工程で形成することができる。この粗面１３ａは、遮光層１３Ｂと光学基材２１との接触面に、空気層２２を存在させることになる。
【選択図】図３

Description

本発明は、レーザー光熱転写法などにより転写される遮光層付き光学シート及びそれを用いたカラーフィルタに関するものである。

特許文献１は、フッ素系撥水・撥油剤を含有する遮光層（ブラックマトリックス）の間隙に、カラーパターンを印刷する方法として、特定の表面張力を有するインクを用いてインクジェット記録方式で印刷を行うことを開示している。

特許文献２は、レーザー光熱転写法を使用したカラーフィルタ要素の作製方法であって、レーザー光による熱転写を利用して、フッ素系界面活性剤を含有した黒色ドナーシートから着色剤をカラーフィルタ要素の基板上に転写して、所望とするパターンでブラックマトリックス（遮光層）を形成することを開示している。

一方、特許文献３は、所望の光学基板（ここでは、ＴＦＴが設けられたＴＦＴ基板に対向する対向基板）上に、ストライプ状の遮光層を形成することを開示している。

特開平６−３４７６３７号公報 米国特許第５，５２１，０３５号 特開平９−２５８２６８号公報（第６図）

本件出願人は、遮光層をレーザー光熱転写法で形成し、その遮光層の間にインクジェット記録方式で複数色の画素部を形成するカラーフィルタを開発しようとしている。
ところが、上述した従来の技術では、レーザー光熱転写法によって、ブラックマトリックス（遮光層）を形成したカラーフィルタを用いた液晶表示装置を、観察した場合に、ブラックマトリックス部分で外光が反射して、映像のコントラストが低下する、という問題があった。

本発明の課題は、良好なコントラスト及び高い解像度を発揮でき、表示品位のより高い遮光層付き光学シート及びカラーフィルタを提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、透明又は半透明の光学基材（２１）と、前記光学基材上に形成された遮光層（１３Ｂ）とを備え、前記遮光層と前記光学基材との接触面は、粗面（１３ｂ）であること、を特徴とする遮光層付き光学シートである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の遮光層付き光学シートにおいて、前記遮光層と前記光学基材との接触面は、空気層（２２）が存在すること、を特徴とする遮光層付き光学シートである。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の遮光層付き光学シートと、前記遮光層付き光学シート上に形成された濡れ性変化層と、前記濡れ性変化層上に形成された複数色の画素部と、を備えたカラーフィルタである。

以上説明したように、本発明によれば、遮光層と光学基材との接触面が粗面となるので、遮光層が外光反射の防止作用をするために、容易に反射率を低減することができ、カラーフィルタなどに使用した場合に、良好なコントラスト及び高い解像度を発揮でき、表示品位のより高い表示装置が実現される。

本発明は、外光反射を防止するという目的を、遮光層と光学基材との接触面を粗面にすることによって実現する。

以下、図面等を参照して、本発明の実施例をあげて、さらに詳しく説明する。
図１は、本発明の実施例による遮光層付き光学シートを作製するための転写シート１０を示す図である。

転写シート１０は、レーザー光熱転写法により、所定のパターンを、光学基材２１に転写するためのシート（ドナーシート）であって、転写基材１１と、離型層１２と、光熱変換転写層１３などとを備えている。

転写基材１１は、光熱変換転写層１３の担体となるものであって、遮光層の転写のために、レーザー光を照射して加熱が行われるので、レーザー光の透過性、耐熱性などが必要であると共に、後述する光学基材２１（図２）に貼り合わせて使用されかつ使用後には剥離されるので、適度の柔軟性、軽さ、取り扱い性、機械的強度などが必要である。
この転写基材１１は、ポリエステル樹脂などの各種のプラスチック材料を挙げることができ、その厚さは、通常、約２５〜１００μｍの範囲が好適であり、この実施例では、１００μｍのＰＥＴフィルムを用いた。

離型層１２は、転写基材１１から光熱変換転写層１３を剥離するための層である。この離型層１２は、所定の剥離成分を有するＵＶ硬化性のアクリレート樹脂組成物を、例えば、スピンコート法、グラビア印刷法、ダイコーティング法等の常用の塗布方法に従って、転写基材１１の表面に塗布し、ＵＶ硬化させることによって形成することができる。この離型層１２の厚さは、通常、約０．５〜２μｍの範囲が好適であり、この実施例では、１μｍとした。

光熱変換転写層１３は、レーザー光の照射を受けて、その光エネルギーを熱エネルギーに変換し、遮光層に転写される画像成分を溶融させ、光学基材２１の表面に転写及び固着させるための層である。
この光熱変換転写層１３は、光熱変換性を付与するために、カーボンブラック等の光吸収性材料、又は、そのような光吸収性材料を分散して含有する必要があり、硬化目的のため、熱硬化性の成分を含有しているのが好ましく、例えば、カーボンブラック、熱硬化性モノマー又はオリゴマー、硬化剤等をバインダ樹脂中に分散させた層とすることができる。

また、光熱変換転写層１３は、転写性を付与するために、光熱変換作用により加熱されて溶融し、光学基材２１にパターン状に転写される画像成分を含む必要があり、その画像成分をレーザー光熱転写法に従って、光学基材２１の表面に高コントラストで転写し、転写された画像パターンとして固着させることができ、使用後の転写シート１０を光学基材２１から剥離する際に剥離残渣を生じることがない限り、任意の組成で形成することができる。

光熱変換転写層１３の画像成分は、例えば、液晶表示装置のブラックマトリックス上でセパレーションリブとして、又は、ブラックマトリックス兼セパレーションリブとして使用されるので、遮光性と転写性とを考慮に入れた組成にする。ここで、遮光性の向上のためには、一般的に、黒色顔料（カーボンブラック等）やその他の有色顔料を高められた量で添加することや、金属粉などを添加することが挙げられる。

この実施例では、以下の組成のものを使用した。
カーボンブラック １２部
変成アクリル樹脂 １０部
エポキシ樹脂 ４部
硬化剤 ５部
メチルエチルケトン／トルエン ７０部

この光熱変換転写層１３は、通常、所定の組成を有する樹脂組成物を、例えばスピンコート法、グラビア印刷法、ダイコーティング法等の常用の塗布方法に従って、離型層１２の表面に塗布し、乾燥させることによって形成することができる。光熱変換転写層１３の厚さは、通常、０．１〜２μｍの範囲が好ましく、この実施例では、１．３μｍとした。

なお、転写シート１０としては、光熱変換転写層１３の光熱変換作用により発生する熱が不足する場合には、転写基材１１と光熱変換転写層１３との間に、レーザー光を吸収して熱に変換する光熱変換層をさらに設けてもよい。

図２は、図１の転写シート１０の遮光層の光学基材への転写工程を示した断面図である。
図２（ａ）に示すように、図１に示した転写シート１０を用意し、これを、その光熱変換転写層１３が光学基材２１に密着するようにして重ね合わせる。この光学基材１１は、この実施例では、無アルカリガラス（厚さ：０．７ｍｍ）とした。
次いで、得られた積層体の転写シート１０に対して、転写基材１１の側から、レーザー光Ｌを所定のパターンで照射する。ここで、レーザー光Ｌのパターンは、光学基材２１に転写しようとしている遮光層に対応する。

レーザー光Ｌのパターン照射の結果、転写シート１０の光熱変換転写層１３の光熱変換作用により、光エネルギーが熱エネルギーに変換され、図２（ｂ）に示すように、光熱変換転写層１３の内部に含まれる画像成分１３Ａがパターン状に加熱されて溶融し、光学基材２１に転写され、これに固着される。
なお、画像成分１３Ａが光学基材２１に転写された後、転写シート１０が光学基材２１から剥離される。この剥離条件は、この実施例では、ロール径１００ｍｍ、圧力０として、このロールを１００ｍｍ／ｓｅｃで駆動した。
さらに、転写シート１０が剥離された光学基材２１の画像成分１３Ａを熱硬化させるために、この実施例では、２５０℃雰囲気中に３０分間さらすベーク工程に通した。

図２（ｃ）は、上述したようにして、光学基材２１の上に転写された遮光層１３Ｂを示しており、本実施例による遮光層付き光学シート２０は、例えば、この遮光層１３Ｂと、光学基材２１とを備えている。この遮光層１３Ｂは、上述したベーク工程を経て、光学基材２１に対して強い力で密着している。
ここで、レーザー光Ｌによる転写条件について説明する。
遮光層１３Ｂが、例えば、ライン状に形成されたストライプ部と、このストライプ部の片側に所定間隔で形成された突状部とからなる場合には、ストライプ部に照射されるレーザー光Ｌは、ＹＡＧレーザー（波長１０８４ｎｍ、スポット径２０μｍ、出力３０ｍＷ）であって、ストライプ部１３ｃａ上を１００ｍｍ／ｓｅｃで移動させる。
また、突状部に照射されるレーザー光Ｌは、ストライプ部１３ｃａに照射する場合に比べると、レーザー光Ｌをパルス発振する点が異なる。さらに、遮光層１３Ｂの枠線に照射するレーザー光Ｌは、ラインビーム（２０μｍ×５ｍｍ）とした。

図３は、本実施例のよる遮光層付き光学シートを拡大して模式的に示した断面図である。
この実施例では、遮光層付き光学シート２０は、遮光層１３Ｂの光学基材２１との接触面が粗面（散乱面）１３ｂになっている。
この粗面１３ｂは、転写シート１０の光熱変換転写層１３に含まれる粒子を適宜調整することにより、転写工程で形成することができる。この粒子は、遮光層１３Ｂの厚さｔの約１／１０程度が好ましく、例えば、光熱変換転写層１３の厚さが１μｍの場合には、平均粒径０．１μｍ程度のものを使用すればよい。
また、この粗面１３ａの隙間は、図２で説明した転写工程の温度を、通常よりも低温に調整することにより、形成することができる。
この粗面１３ａは、遮光層１３Ｂと光学基材２１との接触面に、空気層２２を存在させることになる。

本実施例の遮光層付き光学シート２０は、空気層２２が存在することにより、観察側（図３の下側）からの入射する光（外光）を散乱させるので、遮光層１３Ｂが、より黒く観察される。
したがって、後述するカラーフィルタ３０に使用した場合に、コントラストの良好な鮮明な画像を得ることができる。

このように、本実施例によれば、遮光層１３Ｂの光学基材２１との接触面が粗面１３ａになっているので、カラーフィルタ３０に使用した場合に、良好なコントラスト及び高い解像度を発揮できる。しかも、転写シート１０の光熱変換転写層１３を調整するだけで、特殊な工程を加えることなく、製造でき生産コストを上昇させることもない。また、遮光層１３Ｂが反射防止作用をするので、容易に反射率を大きく低減することができ、この遮光層１３Ｂを用いたカラーフィルタであると、表示品位のより高い表示装置が実現される。

図４は、本実施例によるカラーフィルタを模式的に示した断面図である。なお、以下では、カラーフィルタの製造方法の説明に従い、各部材等についても説明する。
まず、カラーフィルタ３０に用いられる遮光層付き光学シートは、光学基材３１と、この光学基材３１上に転写された遮光層１３Ｃとを備えている。この遮光層１３Ｃは、上述した転写工程（ここでは、転写フィルムを光学基材３１から剥離するまでの工程となる：図２参照）と、上述したベーク工程とにより、光学基材３１上に転写される。

図５は、本実施例による遮光層付き光学シート２０上に、濡れ性変化層を塗布する濡れ性変化層塗布工程を示す図である。
図６は、光学基材３１側からエネルギーを照射するバック露光工程を示す図である。
次に、この遮光層付き光学シート２０上に、濡れ性変化層３２を塗布した後（図５参照）、光学基材３１側からエネルギー３５を照射する（図６参照）。
この濡れ性変化層３２は、エネルギー３５の照射により、濡れ性が変化する層であって、例えば、光触媒作用を有する二酸化チタン等を含む。
ここで、濡れ性とは、濡れ性変化層３２表面における水との接触角をいい、この実施例による濡れ性変化層３２では、エネルギー３５の照射により水との接触角が小さい親水性領域３２Ａを形成する。また、エネルギー３５の照射前は、濡れ性変化層３２は、水との接触角が大きい疎水性領域３２Ｂを形成している。なお、後述するインクＲ，Ｇ，Ｂは、水性インクであるために、親水性領域３２Ａは親インク性となり、同じく、疎水性領域３２Ｂは撥インク性となる。

また、遮光層１３Ｃの凸部上面の両端部は、上述したように、遮光層１３Ｃの長手方向に沿って土手状に形成した土手部を備えているので、光学基材３１側から照射されたエネルギー３５は、土手部により、遮光層１３Ｃの凸部上面に回り込まないので、この遮光層１３Ｃの凸部上面を精度よく疎水性領域３２Ｂにすることができる。

したがって、遮光層１３Ｃの凸部上面には、エネルギー３５が照射されないので、この凸部上面に塗布された濡れ性変化層３２は、疎水性領域３２Ｂとなっている。これに対して、遮光層１３Ｃの凸部上面以外（すなわち、遮光層１３Ｃの間であって、以下、開口部という）には、エネルギー３５が照射されるので、この開口部に塗布された濡れ性変化層３２は、親水性領域３２Ａとなっている。

図７は、遮光層１３Ｃの間に、インクＲ，Ｇ，Ｂを吐出する着色工程を示す図である。
次に、赤色、緑色、青色を示すインクＲ，Ｇ，Ｂをインクジェット記録方式により、遮光層１３Ｃの間に形成されたストライプ状の開口部に吐出して、開口部を着色した。これにより、複数色（ここでは、Ｒ、Ｇ、Ｂ）の画素部３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂを開口部に形成することにより（図中（ａ）参照）、カラーフィルタ３０を製造する。

さらに、遮光層１３Ｃ上に、所望の層（例えば、保護層であるオーバーコート層３４：図４参照）を形成する場合には、画素部３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ側からエネルギー３５Ａを照射することにより（図中（ｂ）参照）、濡れ性変化層３２の疎水性領域３２Ｂを親水性領域３２Ａに変化させる。
これにより、カラーフィルタ３０の表面にオーバーコート層３４等の所望の層を形成する場合に、このオーバーコート層３４との密着性を高めることができる（図６参照）。

このように、遮光層１３Ｂの光学基材２１との接触面が粗面１３ａになっている光学シート２０を用いるので、上述したカラーフィルタ３０に使用した場合に、良好なコントラスト及び高い解像度を発揮でき、表示品位のより高い表示装置が実現される。

（変形例）
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
例えば、本実施例の遮光層付き光学シート２０の遮光層１３Ｂ，１３Ｃは、カラーフィルタのセパレーションリブや、液晶表示装置のブラックマトリックス（又はブラックストライプ）を例に説明したが、有機ＥＬ素子の隔壁（バンク）に利用してもよい。

本発明の実施例による遮光層付き光学シートを作製するための転写シート１０を示す図である。 図１の転写シート１０の遮光層の光学基材への転写工程を示した断面図である。 本実施例のよる遮光層付き光学シートを拡大して模式的に示した断面図である。 本実施例によるカラーフィルタを模式的に示した断面図である。 本実施例による遮光層付き光学シート２０上に、濡れ性変化層を塗布する濡れ性変化層塗布工程を示す図である。 光学基材３１側からエネルギーを照射するバック露光工程を示す図である。 遮光層１３Ｃの間に、インクＲ，Ｇ，Ｂを吐出する着色工程を示す図である。

符号の説明

１０ 転写シート
１１ 転写基材
１２ 離型層
１３ 光熱変換転写層
２０ 遮光層付き光学シート
２１ 光学基材
２２ 空気層
１３Ｂ，１３Ｃ 遮光層
１２ｂ 粗面
３０ カラーフィルタ
３２ 濡れ性変化層
３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ 画素部
Ｌ レーザー光

Claims (3)

1. 透明又は半透明の光学基材と、
   前記光学基材上に形成された遮光層とを備え、
   前記遮光層と前記光学基材との接触面は、粗面であること、
   を特徴とする遮光層付き光学シート。
2. 請求項１に記載の遮光層付き光学シートにおいて、
   前記遮光層と前記光学基材との接触面は、空気層が存在すること、
   を特徴とする遮光層付き光学シート。
3. 請求項１又は請求項２に記載の遮光層付き光学シートと、
   前記遮光層付き光学シート上に形成された濡れ性変化層と、
   前記濡れ性変化層上に形成された複数色の画素部と、
   を備えたカラーフィルタ。

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