JP3608609B2

JP3608609B2 - 転写フィルム及び拡散反射板の製造方法

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Publication number: JP3608609B2
Application number: JP2000063321A
Authority: JP
Inventors: 桂子木沢; 健吉田; 恭生鶴岡; 信明高根
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 2000-03-03
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2020-03-03
Also published as: JP2000321406A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バックライトを必要としない反射型液晶表示装置や高効率を必要とされる太陽電池などに使用される拡散反射板の製造に使用される転写フィルム及び拡散反射板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ（以下ＬＣＤと略す）は、薄型、小型、低消費電力などの特長を生かし、現在、時計、電卓、ＴＶ、パソコン等の表示部に用いられている。更に近年、カラーＬＣＤが開発されＯＡ・ＡＶ機器を中心にナビゲーションシステム、ビュウファインダー、パソコンのモニター用など数多くの用途に使われ始めており、その市場は今後、急激に拡大するものと予想されている。特に、外部から入射した光を反射させて表示を行う反射型ＬＣＤは、バックライトが不要であるために消費電力が少なく、薄型、軽量化が可能である点で携帯用端末機器用途として注目されている。
【０００３】
従来から反射型ＬＣＤにはツイステッドネマティック方式並びにスーパーツイステッドネマティック方式が採用されているが、これらの方式では直線偏光子により入射光の１／２が表示に利用されないことになり表示が暗くなってしまう。そこで、偏光子を１枚に減らし、位相差板と組み合わせた方式や相転移型ゲスト・ホスト方式の表示モードが提案されている。
図２は、反射型ＬＣＤの断面図を示すもので、１はガラス基板、２は薄膜層、３は反射膜、１１はカラーフィルタ、１２はブラックマトリクス、１３は透明電極、１４は平坦化膜、１５は配向膜、１６は液晶層、１７はスペーサ、１８は位相差フィルム、１９は偏光板である。
【０００４】
反射型ＬＣＤにおいて外光を効率良く利用して明るい表示を得るためには、更にあらゆる角度からの入射光に対して、表示画面に垂直な方向に散乱する光の強度を増加させる必要がある。そのために、反射板上の反射膜を適切な反射特性が得られるように制御することが必要である。
基板に感光性樹脂を塗布しフォトマスクを用いてパターン化して凹凸を形成し、金属薄膜を形成して拡散反射板を形成する方法（特開平４−２４３２２６号公報）が提案されている。さらに拡散反射膜を転写フィルムとして製造する方法（特願平１０−２１６９３９号）が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
拡散反射膜の凹凸を形成するため、凹凸形成前駆体薄膜に熱硬化性樹脂を用いると、均一に熱を与える硬化装置設定が難しく、熱硬化後の凹凸形状にムラが現われやすく、一定の反射特性を持つ拡散反射板を安定に生産することは困難である。そこで反射特性を向上させる目的で、凹凸の高さを複数もつ拡散反射板を得たい場合、前記の方法では複数回の感光性樹脂の塗布、露光、現像が必要であるため工程がより煩雑となる。
また、拡散反射板を製造する工程においてネガ感光性凹凸形成前駆体薄膜を平滑性の良い基板上に転写しベースフィルムと下塗り層を剥離後露光する工程では、ベースフィルムと下塗り層を剥離時または剥離後、転写された凹凸形状が変化しやすく、一定の反射特性を持つ拡散反射板を安定に生産することは困難である。また、ベースフィルムと下塗り層を順次剥離すること、ベースフィルムと下塗り層を剥離した後露光することは、効率が悪く生産性が低い。
さらに、ネガ感光性凹凸面形成前駆体薄膜を平滑性の良い基板上に転写した後露光し、ベースフィルムと下塗り層を剥離する工程では、下塗り層の活性光線透過率が１０％未満である場合、ネガ感光性凹凸形成前駆体薄膜に十分な露光量を与えられず、ベースフィルムと下塗り層剥離時に表面の凹凸形状が崩れやすく、多数の微細な凹凸を有し、一定の反射特性を持つ拡散反射膜前駆体を形成することが困難である。また、十分な露光量を与えるために露光時間を長くすることは、生産効率を下げる原因となる。
本発明は、良好な反射特性を有する反射型ＬＣＤ用拡散反射板等に使用される拡散反射板を効率良く製造するために使用される転写フィルム及び拡散反射板の製造方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の転写フィルムは、（１）ベースフィルム、（２）表面に多数の微細な凹凸を有する感光性下塗り層、（３）ネガ感光性凹凸面形成前駆体薄膜（薄膜層）が順次積層された拡散反射板の製造に使用される転写フィルムにおいて、前記（２）感光性下塗り層と（１）ベースフィルムの活性光線透過率が１０％以上であることを特徴とする転写フィルムである。（３）ネガ感光性凹凸面形成前駆体薄膜の膜厚は、０.２〜１００μｍであることが好ましい。本発明の拡散反射板の製造方法は、基板の表面に前記の転写フィルムのネガ感光性凹凸面形成前駆体薄膜面を張り合わせ、露光後、ベースフィルムと感光性下塗り層を剥離することを特徴とする拡散反射板の製造方法である。
また、本発明の転写フィルムは、（１）ベースフィルム、（２）表面に多数の微細な凹凸を有する感光性下塗り層、（３）ネガ感光性凹凸面形成前駆体薄膜（薄膜層）が順次積層された転写フィルム（ただし凹凸形状が隣り合う凸部又は凹部のピッチが１０〜３００ｎｍの範囲にあるものを除く）において、前記（２）感光性下塗り層と（１）ベースフィルムの活性光線透過率が１０％以上であることを特徴とする転写フィルムである。（３）ネガ感光性凹凸面形成前駆体薄膜の膜厚は、０ . ２〜１００μｍであることが好ましい。本発明の拡散反射板の製造方法は、基板の表面に前記の転写フィルムのネガ感光性凹凸面形成前駆体薄膜面を張り合わせ、露光後、ベースフィルムと感光性下塗り層を剥離することを特徴とする拡散反射板の製造方法である。以下、感光性下塗り層を単に下塗り層という。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の反射型ＬＣＤ用等拡散反射板の製造方法によれば、ベースフィルム上に下塗り層として感光性樹脂を形成しておき、その下塗り層に対して表面が多数の微細な凹凸を有する状態に加工処理された原型を押しあてることによって、表面に多数の微細な凹凸を形成し、その下塗り層にネガ感光性凹凸面形成前駆体薄膜を積層し転写フィルムを形成する。前記転写フィルムは表面平滑性の良い基板上に転写後、露光し、ベースフィルムと下塗り層を同時に剥離することによって、下塗り層と凹凸面形成前駆体薄膜に熱硬化性樹脂を用いた転写フィルム製造方法や活性光線透過率が１０％未満のベースフィルムと下塗り層上にネガ感光性凹凸面形成前駆体薄膜を積層した転写フィルムよりも工程が単純かつ低コストで、表面に多数の微細な凹凸を有し、一定の反射特性を持つ拡散反射膜前駆体を形成できる。これに更に金属薄膜等の反射膜を形成すれば所望の拡散反射板が得られる。
図１は、拡散反射板の断面図であり、１はガラス基板、２は薄膜層、３は反射膜である。
【０００８】
本発明のベースフィルムとしては、化学的、熱的に安定であり、シートまたは板状に成形できるものを用いることができる。また、ベースフィルムと下塗り層の活性光線透過率が１０％以上となるベースフィルムを用いる。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のポリハロゲン化ビニル類、セルロースアセテート、ニトロセルロース、セロハン等のセルロース誘導体、ポリアミド、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエステル、あるいはアルミ、銅等の金属類等である。これらの中で特に好ましいのは寸法安定性に優れた２軸延伸ポリエチレンテレフタレートである。
【０００９】
感光性下塗り層としては、ベースフィルムと感光性下塗り層の活性光線透過率が１０％以上になるネガ感光性樹脂組成物を用いる。またこの中に必要に応じて、染料、有機顔料、無機顔料、粉体及びその複合物を単独または混合して用いてもよい。これら感光性下塗り層の誘電率、硬度、屈折率、分光透過率は特に限定されない。さらに、凹凸形成後は凹凸面形成前駆体薄膜よりも硬く、ベースフィルムとの密着性が凹凸面形成前駆体薄膜との密着性よりも強いものが好ましい。例えばポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、エチレンと酢酸ビニル、エチレンとアクリル酸エステル、エチレンとビニルアルコールのようなエチレン共重合体、ポリ塩化ビニル、塩化ビニルと酢酸ビニルの共重合体、塩化ビニルとビニルアルコールの共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、スチレンと（メタ）アクリル酸エステルのようなスチレン共重合体、ポリビニルトルエン、ビニルトルエンと（メタ）アクリル酸エステルのようなビニルトルエン共重合体、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸ブチルと酢酸ビニルのような（メタ）アクリル酸エステルの共重合体、合成ゴム、セルローズ誘導体等から選ばれた、少なくとも１種類以上の有機高分子を用いることができ、凹凸形成後硬化させるために光開始剤やエチレン性二重結合を有するモノマ等を添加することができる。
【００１０】
本発明の凹凸面形成前駆体薄膜としては、有機重合体を含む組成物または無機化合物、金属を用いることができるが、好ましくは下塗り層に塗布しフィルム状に巻き取ることが可能なネガ感光性樹脂組成物を用いる。凹凸形成後は基板との密着性が下塗り層との密着性よりも強いものが好ましい。これら凹凸面形成前駆体薄膜の誘電率、硬度、屈折率、分光透過率は特に限定されない。例えばポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、エチレンと酢酸ビニル、エチレンとアクリル酸エステル、エチレンとビニルアルコールのようなエチレン共重合体、ポリ塩化ビニル、塩化ビニルと酢酸ビニルの共重合体、塩化ビニルとビニルアルコールの共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、スチレンと（メタ）アクリル酸エステルのようなスチレン共重合体、ポリビニルトルエン、ビニルトルエンと（メタ）アクリル酸エステルのようなビニルトルエン共重合体、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸ブチルと酢酸ビニルのような（メタ）アクリル酸エステルの共重合体、合成ゴム、セルローズ誘導体等から選ばれた、少なくとも１種類以上の有機高分子を用いることができる。凹凸形成後硬化させるために必要に応じて光開始剤やエチレン性二重結合を有するモノマ等を添加することができる。
【００１１】
本発明の転写フィルムのカバーフィルムとしては、化学的および熱的に安定で、薄膜層との剥離が容易であるものが望ましい。具体的にはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルアルコール等の薄いシート状のもので表面の平滑性が高いものが好ましい。剥離性を付与するために表面に離型処理をしたものも含まれる。
【００１２】
仮支持体（ベースフィルム、下塗り層が設けられたベースフィルム）上の薄膜層、反射膜を基板に転写する方法としては、カバーフィルムを剥がし、基板上に加熱圧着すること等がある。さらに密着性を必要とする場合には基板を必要な薬液等で洗浄したり、基板に接着付与剤を塗布したり、基板に紫外線等を照射する等の方法を用いてもよい。本発明の転写フィルムをラミネートする装置としては基板を加熱、加圧可能なゴムロールとベースフィルムとの間に挟み、ロールを回転させて、転写フィルムを基板に押し当てながら基板を送りだすロールラミネータを用いることが好ましい。
このようにして基板表面に形成したネガ型感光性凹凸面形成前駆体薄膜の膜厚は、０．２μｍ〜１００μｍの範囲が好ましい。このとき凹凸形状の最大高低差より薄膜層の膜厚が厚い方が凹凸形状を再現しやすい。膜厚が等しいあるいは薄いと原型凸部で薄膜層を突き破ってしまい、平面部が発生し拡散反射を効率よく得にくくなる。
【００１３】
前記下塗り層とネガ型感光性凹凸面形成前駆体薄膜はその形状の安定性を付与するために、露光機によりベースフィルム上から露光を行い感光部分を硬化させる。本発明に適用し得る露光機としては、カーボンアーク灯、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライドランプ、蛍光ランプ、タングステンランプ等が挙げられる。
この露光装置は画素及びＢＭ等のパターン形成用の平行露光機でも良いが、本発明では予め形成された凹凸を硬化させることが出来れば良く、このためには感光性樹脂が硬化する露光量以上の光量を与えておけばよい。従って、一般に基板洗浄装置として利用されているラインに組み込める散乱光を用いるＵＶ照査装置を用いることが出来る。これらの装置を用い、転写後のフィルムをベースフィルム上から露光し、下塗り層とネガ型感光性凹凸面形成前駆体薄膜を硬化させることによって、制作プロセスを簡略化し、一定の反射特性を持つ拡散反射膜を安定して形成することができる。
露光はベースフィルムと下塗り層を剥がす前に行う。
【００１４】
以上反射型ＬＣＤ表示装置で説明したが、本発明の拡散反射板は外部光線を拡散反射させることが必要なデバイスに用いることが出来る。例えば太陽電池の効率向上を目的とした拡散反射板がある。
図４は、拡散反射板の製造工程を示す断面図であり、４はベースフィルム、５はカバーフィルム、６は下塗り層である。
【００１５】
【実施例】
実施例１
図３に示すように、ベースフィルム４に厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを用い、このベースフィルム４上に下記組成の感光性樹脂組成物を溶剤（プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート）で溶解し、コンマコーターで１．５μｍの膜厚になるよう塗布乾燥し下塗り層６とした。次に不規則なパターンを有するフォトマスクを介して、ベースフィルム上の感光性樹脂層（下塗り層６）を不規則なパターン（平均ピッチ１５μｍ）に感光させた。露光機は大型マニュアル露光機（ＭＡＰ１２００、大日本スクリーン社製）を用い、５００ｍＪ／平方ｃｍ照射した。現像液（炭酸ナトリウム水溶液０．５％）を用い、１分間バットで現像することで、不規則な凹凸形状を感光性樹脂層（下塗り層６）の表面に形成した。次に感光性樹脂層（下塗り層６）上に下記薄膜層形成用溶液をコンマコーターで６μｍの膜厚になるよう塗布乾燥しネガ感光性凹凸面形成前駆体薄膜層２を形成し、カバーフィルム５としてポリエチレンフィルムを被覆して図３に示すような転写フィルムを得た。
次に、この転写フィルムのカバーフィルムを剥がしながら、ネガ感光性凹凸面形成前駆体薄膜層２がガラス基板に接する様にラミネータ（ロールラミネータＨＬＭ１５００、日立化成テクノプラント社製）を用いて基板温度２０℃、ロール温度９０℃、ロール圧力０．５９ＭＰａ（６ｋｇ／平方ｃｍ）、速度０．５ｍ／分でラミネートし、ガラス基板上にネガ感光性凹凸面形成前駆体薄膜層、感光性樹脂層（下塗り層６）、ベースフィルム４が積層された基板を得た。露光機（大型マニュアル露光機、ＭＡＰ１２００、大日本スクリーン社製）で感光性樹脂層（下塗り層６）、ベースフィルム４を介してネガ感光性凹凸面形成前駆体薄膜層が反応する光線を５００ｍＪ／平方ｃｍ照射したのち、次にベースフィルム４、感光性樹脂層（下塗り層６）を剥離し、ガラス基板上に不規則な凹凸形状の表面の薄膜層を得た。次に、オーブンで２３０℃、３０ｍｉｎの熱硬化をし、真空蒸着法で、銀薄膜を０．２μｍの膜厚になるよう積層し反射膜を形成した。これによって得られた拡散反射板は、反射特性に優れ、反射型ＬＣＤ用拡散反射板として使用可能であった。これによって得られた拡散反射板の平均高低差は１．２μｍであった。
感光性樹脂溶液（％は重量％）：
アクリル酸・ブチルアクリレート・ビニルアセテート共重合樹脂３３％
ブチルアクリレート（モノマー）５３％
ビニルアセテート（モノマー）８％
アクリル酸（モノマー）２％
ヘキサンジオールアクレレート（モノマー）１％
ベンゾインイソブチルエーテル（光開始剤）３％
薄膜層形成用溶液：
ポリマーとしてスチレン、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、アクリル酸、グリシジルメタクリレート共重合樹脂を用いた（ポリマーＡ）。分子量は約３５０００、酸価は１１０である。部は重量部（以下同じ）。

図５は、拡散反射板の反射光特性を測定する装置の斜視図であり、２０は試料、２１は反射光線、２２は入射光線、２３は輝度計である。
図６には方位角（φ）を一定とした場合の反射強度（標準白色板に対する相対強度）の入射角度依存性を示す。入射角度−６０°〜６０°の範囲で十分な反射強度が得られ、反射特性にすぐれた拡散反射板を得ることができることが分かった。
【００１６】
実施例２
ベースフィルムに厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを用い、このベースフィルム上に実施例１と同様な光硬化性樹脂溶液をコンマコーターで２０μｍの膜厚になるよう塗布乾燥した。次に不規則なパターンを有するロール状の原盤を押しあて紫外線を照射し光硬化性樹脂を硬化しロール原盤を分離し、不規則な凹凸形状を光硬化性樹脂層（下塗り層）の表面に形成した。次に光硬化性樹脂層（下塗り層）上に実施例１と同様な薄膜層形成用溶液をコンマコーターで２μｍの膜厚になるよう塗布乾燥し、ネガ感光性凹凸面形成前駆体薄膜層２を形成し、カバーフィルムとしてポリエチレンフィルムを被覆して転写フィルムを得た。
次に、この転写フィルムのカバーフィルムを剥がしながら、ネガ感光性凹凸面形成前駆体薄膜層がガラス基板に接する様にラミネータ（ロールラミネータＨＬＭ１５００、日立化成テクノプラント社製）を用いて基板温度９０℃、ロール温度８０℃、ロール圧力０．６８ＭＰａ（７ｋｇ／平方ｃｍ）、速度０．５ｍ／分でラミネートし、ガラス基板上にネガ感光性凹凸面形成前駆体薄膜層、光硬化性樹脂層（下塗り層）、ベースフィルムが積層された基板を得た。露光機（大型マニュアル露光機、ＭＡＰ１２００、大日本スクリーン社製）で感光性樹脂層（下塗り層６）、ベースフィルム４を介してネガ感光性凹凸面形成前駆体薄膜層が反応する光線を１００ｍＪ／平方ｃｍ照射したのち、次に、光硬化性樹脂層（下塗り層）、ベースフィルムを剥離し、ガラス基板上に不規則な凹凸形状の表面の薄膜層を得た。次に、オーブンで２３０℃、３０ｍｉｎの熱硬化をし、真空蒸着法で、アルミニウム薄膜を０．２μｍの膜厚になるよう積層し反射層を形成した。図７には方位角（φ）を一定とした場合の反射強度（標準白色板に対する相対強度）の入射角度依存性を示す。入射角度−６０°〜６０°の範囲で十分な反射強度が得られ、反射特性にすぐれた拡散反射板を得ることができることが分かった。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の反射型液晶表示装置等の拡散反射板の製造法では、良好な反射特性を有する拡散反射板を効率良く製造することができ、かつ原型の凹凸をあらかじめ適切に設定しておくことによって、拡散反射板の反射特性を自由に制御でき、かつ再現性のよい反射特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の拡散反射板の断面図。
【図２】反射型ＬＣＤの断面図。
【図３】本発明の拡散反射板の製造に使用される転写フィルムの断面図。
【図４】本発明の拡散反射板の製造工程を示す断面図。
【図５】本発明の拡散反射板の反射光特性を測定する装置の斜視図。
【図６】本発明の実施例１の拡散反射板の反射特性の入射角依存性を示すグラフ。
【図７】本発明の実施例２の拡散反射板の反射特性の入射角依存性を示すグラフ。
【符号の説明】
１．ガラス基板
２．薄膜層
３．反射膜
４．ベースフィルム
５．カバーフィルム
６．下塗り層
１１．カラーフィルタ
１２．ブラックマトリクス
１３．透明電極
１４．平坦化膜
１５．配向膜
１６．液晶層
１７．スペーサ
１８．位相差フィルム
１９．偏光板
２０．試料
２１．反射光線
２２．入射光線
２３．輝度計

Claims

（１）ベースフィルム、（２）表面に多数の微細な凹凸を有する感光性下塗り層、（３）ネガ感光性凹凸面形成前駆体薄膜が順次積層された拡散反射板の製造に使用される転写フィルムにおいて、前記（２）感光性下塗り層と（１）ベースフィルムの活性光線透過率が１０％以上であることを特徴とする転写フィルム。
（３）ネガ感光性凹凸面形成前駆体薄膜の膜厚が０．２〜１００μｍである請求項１記載の転写フィルム。
基板の表面に請求項１又は２記載の転写フィルムのネガ感光性凹凸面形成前駆体薄膜面を張り合わせ、露光後、ベースフィルムと感光性下塗り層を剥離することを特徴とする拡散反射板の製造方法。
（１）ベースフィルム、（２）表面に多数の微細な凹凸を有する感光性下塗り層、（３）ネガ感光性凹凸面形成前駆体薄膜が順次積層された転写フィルム（ただし凹凸形状が隣り合う凸部又は凹部のピッチが１０〜３００ｎｍの範囲にあるものを除く）において、前記（２）感光性下塗り層と（１）ベースフィルムの活性光線透過率が１０％以上であることを特徴とする転写フィルム。
（３）ネガ感光性凹凸面形成前駆体薄膜の膜厚が０．２〜１００μｍである請求項４記載の転写フィルム。
基板の表面に請求項４又は５記載の転写フィルムのネガ感光性凹凸面形成前駆体薄膜面を張り合わせ、露光後、ベースフィルムと感光性下塗り層を剥離することを特徴とする拡散反射板の製造方法。