JP4400127B2 - ２次元的にマトリクス状に配列されてなるマイクロレンズアレイの製造方法に用いる転写シート - Google Patents

Description

本発明は、液晶プロジェクター等に用いられる背面投射型スクリーンに用いられる転写シート及びこの転写シートを用た遮光層を形成したマイクロレンズアレイシート製造方法、並びにマイクロレンズアレイシートに関する。

従来、液晶プロジェクター等に用いられる背面投射型スクリーンとしては、主としてフレネルレンズシートと凸シリンドリカルレンズを１次元的に並設されてなるレンチキュラーシートを張り合わせたものが用いられている。

また、スクリーンのレンチキュラーシートの非集光部分には、Ｓ／Ｎ比を向上させるために、遮光性を有する部材からなる遮光層が設けられている。この遮光層はストライプ状のパターンであり、ブラック・ストライプ（ＢＳ）とも呼ばれている。

このような遮光層の形成にあたっては、レンズ自身の集光特性を利用した、所謂、セルフアライメント法が、レンズ部がファインピッチ化する傾向にあっても、アライメント性に優れるため、採用されている。

セルフアライメント法の例として、現像液による湿式処理を要さず、設備が比較的簡便な乾式処理による手法があり、レンチキュラーシートの凸シリンドリカルレンズ面とは反対の平坦面に、感光層（感光、硬化することで粘着性が消失する材料）を全面に形成したのち、レンズ面より露光することで、集光部分にあたる部分の感光層を硬化させ、非集光部にあたる粘着性を維持した部分に、インキやトナーを付着させたり、あるいは転写シートの着色層を圧着、剥離させるなどの手法により形成されている（特許文献１参照）。

特に、後者の圧着、剥離させる手法で遮光層を形成した場合は、パターン輪郭の鮮明性に優れている。

一方、液晶プロジェクター等に用いられる背面照射型スクリーンとして、上記レンチキュラーシートに代えて、単位凸レンズが２次元的にマトリクス状に配列されてなる構成のマイクロレンズシートを採用することも行われている。この場合、遮光層のパターンは、単位凸レンズの集光部を除いたパターンとなり、ブラック・マトリクス（ＢＭ）と称されている。

このパターン（ＢＭ）は、レンチキュラーシートを用いたストライプ状の遮光層と比較して、より一層、精細なパターンである。よって、前記したようなレンチキュラーシートの着色層をそのまま使用し、遮光層とすることは、光学的な濃度の点などから困難であった。
特開平９−１２０１０２号公報

本発明は、上記の技術的背景を考慮してなされたものであって、高濃度な遮光層を有するマイクロレンズアレイシート及びその製造方法並びに転写シートを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、基材の片面に、少なくとも着色顔料と、引っ張り破断応力が２ＭＰａ以上の有機高分子重合体を含む着色層を有することを特徴とする転写シートである。

請求項２に記載の発明は、前記基材と着色層は、剥離速度２０００ｍ／分での１８０度剥離力が３０Ｎ／ｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の転写シートである。

請求項３に記載の発明は、前記着色層は、少なくとも２層以上であり、転写シートの基材に最も近い層の着色顔料分が６０重量部〜９０重量部以上であり、次層以降は１０〜５９重量部であることを特徴とする請求項１または２に記載の転写シートである。

請求項４に記載の発明は、前記着色層は、少なくとも２層以上であり、転写シートの基材に最も近い層の膜厚が０．１〜３μｍであり、次層以降の膜厚が１〜１０μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の転写シートである。

請求項５に記載の発明は、一方の面にマイクロレンズ面を、反対の平坦面に粘着性を有する感光層を形成したのち、前記マイクロレンズ部面より紫外線により照射することにより、前記感光層中のマイクロレンズ部により集光した集光部を硬化させ、非集光部の粘着性を維持した状態とした感光層に、請求項１〜４のいずれかに記載の転写シートの前記着色層が、重なるように圧着し、前記基材に近い着色層部分が凝集破壊によって剥離することにより、非集光部分に遮光層を形成することを特徴とするマイクロレンズアレイシートの製造方法である。

請求項６に記載の発明は、請求項５の製造方法により製造されたことを特徴とするマイクロレンズアレイシートである。

請求項７に記載の発明は、前記遮光層の光学透過濃度が、少なくとも２．０以上あることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズアレイシートである。

本発明により、解像度の高い、精細なパターンからなる遮光層を有するマイクロレンズアレイシートを提供することができる。

よって、これをフレネルレンズシートと組み合わせて水平視野角、垂直視野角が共に広く、高解像度の背面投射型スクリーンを提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明する。図１は本発明の着色層有するマクロレンズアレイシートを製造する方法の一例の説明図である。
＜マクロレンズアレイシート＞
マクロレンズアレイシートは、例えば、金型を使うプレス法と成型用スタンパを用いる２Ｐ法（Ｐｈｏｔｏ−Ｐｏｌｙｍｅｒ法）により製造することができる。以下、２Ｐ法による製造方法を説明する。

本発明に用いられる支持体１の具体例としては、ポリエステル、ポリプロピレン、セロハン、ポリカーボネート、酢酸セルロース、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ナイロン、ポリイミド、ポリ塩化ビニリデン、アイオノマー等のプラスチックフィルムが挙げられる。またそれらの基材の表面には、感光性樹脂の密着性を調整するために、片面もしくは両面に、コロナ処理、易接着処理が施されていることが望ましい。

このような透明な支持体１の一方の面に、紫外線又は電離放射線で硬化する感光性樹脂を塗布した後、マイクロレンスシートの逆型（即ち、単位レンズ部が凹部となる表面形状）を有するスタンパを設置する。このスタンパは、金属層の表面に機械的に彫る手法、化学的に腐食する手法、レーザー加工で彫る手法等で、単位レンズ曲面の形状を正確に加工することができる手法により製造することができる。

そして、支持体側から紫外線又は電離放射線を照射し、感光性樹脂を硬化させると、支持体１の片面に、マイクロレンズアレイ５が、２次元的にマトリクス状に配列マイクロレンズアレイシートを得ることができる。なお、マイクロレンズアレイには、該反応硬化物と近似の屈折率を有するフィラー、離型剤及び帯電防止剤等を含有することができる。

図２は、本発明のマイクロレンズアレイシートの一例を示す図であり、（ａ）はマイクロレンズアレイシートの断面図である。（ｂ）はマイクロレンズアレイシートにおいて、単位レンズが碁盤目状のマトリクス配列である場合の平面図である。（ｃ）はマイクロレンズアレイシートにおいて、単位レンズがデルタ配列である場合の平面図である。（ｄ）は本発明のレンズ配列がハニカム配列のマイクロレンズアレイシートの平面図である。なお、単位レンズは、非球面形状もしくは球面形状の曲面を持ち、その配列ピッチは１００μ以下である。
＜転写シート＞
本発明の転写シートに用いる基材フィルム３としては、特に限定されるものではなく、従来の熱転写シートに使用されているものと同じ基材フィルムを用いることができるが、着色層と密着性の高いフィルムを使用することが好ましい。

例えば、ポリエステル、ポリプロピレン、セロハン、ポリカーボネート、酢酸セルロース、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ナイロン、ポリイミド、ポリ塩化ビニリデン、アイオノマー等のプラスチックフィルムが挙げられる。またそれらの基材の表面には、着色層との密着性を調整するために、基材表面に、コロナ処理、易接着処理が施されていることが望ましい。

着色層に含まれる黒色の顔料としては、無機顔料、有機顔料、カーボン等が挙げられるが、分散性、黒色濃度の面からカーボンが好ましい。

着色層に含まれる有機高分子重合体としては、基材３との密着力の高い例えばポリ塩化ビニル、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、ポリビニルエーテル、ポリビニルアセタール、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ジアクリルフタレート、エチレン酢酸ビニル、スチレン樹脂、エポキシアクリル樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂等が挙げられるが、これらのうち、基材３との密着性の高いエチレン酢酸ビニル樹脂などが特に好ましい。

これら着色層には、前記各成分に加えて、界面活性剤、成形剤、滑り剤、粘度増加剤、接着調整剤等、その他添加剤を１重量部から２０重量部の範囲で加えることも可能である。

本発明においては、転写シートの着色層は、２層以上であることが好ましい。

単層で微細なパターンを形成しようとすると、インキ層の凝集力を向上させた場合、圧着剥離時に界面剥離になりジッピングムラが発生する。

一方、インキの凝集力を低下させた場合、圧着剥離時に凝集破壊になり、墨濃度ムラや墨濃度低下が発生することから、基材３に近接する第１着色層４を凝集破壊にしてジッピングを解消し、次層以降となる第２着色層９で墨濃度をコントロールすることにより良好な遮光パターンが形成できる。

本発明においては、転写シートの着色層に含まれる有機高分子重合体は、引っ張り破断応力が２ＭＰａ以上であることが好ましい。引っ張り破断応力が２ＭＰａより低いと着色層の凝集力が低下し、転写性、詳しくは遮光層のパターンの形成される形状が悪くなる点で好ましくないからである。

転写シートは、着色層と転写シートの基材との凝集破壊による剥離速度２０００ｍ／分での１８０度剥離力が３０Ｎ／ｍ以下であることが好ましい。凝集破壊による剥離力が３０Ｎ／ｍより高いと圧着剥離時にジッピングムラが発生し、好ましくない。

また、転写シートの着色層は、少なくとも２層以上であり、基材３に近接する第１着色層４の着色顔料分が６０重量部〜９０重量部以上であり、次層以降となる第２着色層９は１０〜５９重量部であることにより、着色層４を凝集破壊にしてジッピングを解消し、着色層９で墨濃度をコントロールする。

ここで、第１着色層４の顔料分が６０重量部より少ないと圧着剥離時に界面剥離になりジッピングムラが発生する点で好ましくない。第２着色層９の顔料分が１０重量部より少ないと墨濃度が低下し、５９重量部より多いと凝集破壊となって墨濃度ムラが発生する点で好ましくない。

転写シートの着色層は、少なくとも２層以上であり、転写シートの基材３に近接する第１着色層４の膜厚が０．１〜３μｍであり、次層以降となる第２着色層９の膜厚が１〜１０μｍであることが好ましい。この範囲を超えた場合それぞれ違う剥離状態となってしまい、転写性、詳しくは遮光層の形成される形状が悪くなる点で好ましくないからである。
＜遮光層の形成＞
本発明の着色層を形成する方法としては、まず、支持体１上のマイクロレンズが形成された面と反対の面に、透明な粘着性を有する感光性樹脂２を塗布又はラミネートする（図１（ａ））。

本発明で用いられる感光性樹脂層２は、感光することで粘着性が消失する性質を有する紫外線感光性樹脂材料であれば特に限定されるものではない。例えば、モノマー、オリゴマー及びもしくはプレポリマーの光重合性化合物、必要に応じて光重合性のない熱可塑性樹脂、活性光線によって活性化される光重合開始剤、必要に応じて熱重合禁止剤を含有する。このような感光性樹脂の市販品としては、クロマリン（デュポン社：登録商標）フィルム等が挙げられる。

次に、レンズ面より紫外線６等を露光することにより、感光性樹脂２の集光部分が硬化し、非集光部分が未硬化（粘着性を維持した状態）になるようなパターンが形成される（図１（ｂ））。

この部分に転写シート（図３）を圧着し、第１着色層４の部分からの凝集破壊による剥離により、集光部８以外の非集光部７にあたる箇所に着色層が形成される（図１（ｃ））。図４の転写状態の波線で切られた右側のように各単位レンズによるに、遮光部１０を形成された状態となる。

以下に本発明の実施例について説明する。本発明は下記に使用するものに限定されるものではない。

＜マイクロレンズシート＞
厚さ１２５μｍの支持体（材質：ポリエチレンテレフタレート）上に紫外線硬化型樹脂（材質：エポキシアクリレート系）の硬化物からなるマイクロレンズ群を形成したもの。レンズピッチ８０μｍ。
＜感光性樹脂＞
クロマリンフィルム（デュポン社製）
＜転写シート＞
先ず、下記転写シート用着色層インキを準備した。
＜第１着色層＞
・カーボンブラック ２０ｇ
・エチレン−酢酸ビニル樹脂（Ａ） ８ｇ
（酢酸ビニル２８％ ＡＳＴＭ Ｄ−８８２による引っ張り破断応力 ４．４ＭＰａ）
・分散剤（ＢＹＫ化学、ディスパーバイク１６３） ４ｇ
・溶剤（トルエン） ６８ｇ
上記処方の転写シート用着色インキを、基材フィルムであるポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ、ルミラー２５μｍ）に、乾燥膜厚が０．５μｍになるように、ワイヤーバーにより塗布及び乾燥した。処方を表１に示す。

次に、２層目の下記転写シート用着色層インキを準備した。
＜第２着色層＞
・カーボンブラック １０ｇ
・エチレン−酢酸ビニル樹脂（Ａ） １８ｇ
（酢酸ビニル２８％ ＡＳＴＭ Ｄ−８８２による引っ張り破断応力 ４．４ＭＰａ）
・分散剤（ＢＹＫ化学、ディスパーバイク１６３） ４ｇ
・溶剤（トルエン） ６８ｇ
上記処方の転写シート用着色インキを、２層目として基材フィルムに、乾燥膜厚が１．５μｍになるように、ワイヤーバーにより塗布及び乾燥して転写シートを得た。処方を表１に示す。

次に着色層／基材フィルムとの１８０度剥離力を測定した。着色層の表面側に粘着付板を貼り付け、基材フィルム側を１８０度折り曲げた状態で着色層と基材フィルムとの接着力をテンシロンにより引っ張り速度２０００ｍｍ／分で１８０度剥離した値より測定した。
＜遮光層の形成＞
マイクロレンズシートと感光性樹脂を、レンズ面の反対側に貼り合わせ、次にレンズ面より近紫外線水銀灯により露光を行い、その後、感光性樹脂面に転写シートを転写して、遮光層の形成されたマイクロレンズアレイシートを作成したところ、遮光層（着色層）の透過濃度は２．５と高い遮光性があり、且つ遮光率８５％と非常に解像度の高い遮光層を有するマイクロレンズアレイシートを得た。結果を表１に示す。

各々、表１に示すインキ組成にした以外は実施例１と同様に作成し、評価した。

実施例１に比べさらに良好な遮光性と遮光率が得られた。

着色層に使用する樹脂を下記に変更した以外は実施例２と同様に作成し、評価した。
・エチレン−酢酸ビニル樹脂（Ｂ）
（酢酸ビニル３３％ ＡＳＴＭ Ｄ−８８２による引っ張り破断応力 ８．３ＭＰａ）
実施例２に比べさらに良好な遮光性が得られた。

比較例１

着色層に使用する樹脂を下記に変更した以外は実施例３と同様に作成し、評価した。
・エチレン−酢酸ビニル樹脂（Ｃ）
（酢酸ビニル４６％ ＡＳＴＭ Ｄ−８８２による引っ張り破断応力 １．６ＭＰａ）
実施例に比べ遮光性も遮光率も低かった。

本発明は、液晶プロジェクター等に用いられる背面投射型スクリーンに用いられる転写シート及びこの転写シートを用た遮光層を形成したマイクロレンズアレイシート製造方法、並びにマイクロレンズアレイシートに関する。

本発明のマイクロレンズアレイシートの製造方法を示す説明図である。

（ａ）は片面にマイクロレンズアレイを形成し、反対面に感光樹脂層を形成する工程。

（ｂ）は紫外線感光性樹脂層にマイクロレンズアレイ側よりＵＶを照射し、紫外線感光樹脂層に集光部（感光パターン）と非集光部（非感光パターン）を形成する工程。

（ｃ）転写シートを圧着、剥離する工程。
本発明で用いられるマイクロレンズアレイシートの構成を示す説明図である。

（ａ）はマイクロレンズアレイシートの断面図である。

（ｂ）はレンズ配列が碁盤目状配列のマイクロレンズアレイシートの平面図である。

（ｃ）はレンズ配列がデルタ配列のマイクロレンズアレイシートの平面図である。

（ｄ）はレンズ配列がハニカム配列のマイクロレンズアレイシートの平面図である。
本発明である黒色の転写シートの一例を示す断面説明図である。 マイクロレンズアレイと集光部、非集光部の説明図である。

符号の説明

１ 支持体
２ 感光性樹脂層
３ 基材シート
４ 第１着色層
５ マイクロレンズアレイ
６ 紫外線
７ 非感光パターン
８ 感光パターン
９ 第２着色層
１０ 集光部
１１ 非集光部

Claims (1)

1. ２次元的にマトリクス状に配列されてなるマイクロレンズアレイの製造方法に用いる転写シートであって、
   基材の片面に、少なくとも着色顔料と、有機高分子重合体を含む着色層を有し、
   前記着色層は、２層からなり、
   転写シートの基材に最も近い第１着色層は膜厚が０．１〜３μｍであり、前記第１着色層の上に形成される第２着色層は膜厚が１〜１０μｍであり、
   前記基材と前記着色層は、剥離速度２０００ｍｍ／分での１８０度剥離力が１３Ｎ／ｍから４０Ｎ／ｍであることを特徴とする２次元的にマトリクス状に配列されてなるマイクロレンズシートの製造方法に用いる転写シート。