(57)【要約】【課題】遮光層に欠損が生じた場合であっても、その欠損を目立たたせることなく表示品位が維持でき、しかも、歩留まりのよ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。【解決手段】遮光層付き光学シート２０は、光学基板２１と、この光学基材２１上に所定間隔で転写された遮光層１３Ｃなどとを備えており、遮光層１３Ｃは、その長手方向の側辺が連続的な凹凸形状であり、また、光学基材２１の表面と、遮光層１３Ｃの側面との角度θが鋭角である。【選択図】図５
2005173218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記遮光層は、その長手方向の側辺が連続的な凹凸形状であること、
を特徴とする遮光層付き光学シート。
【請求項２】
請求項１に記載の遮光層付き光学シートにおいて、
前記光学基材の表面と、前記遮光層の側面との角度が鋭角であること、
を特徴とする遮光層付き光学シート。
【請求項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の遮光層の間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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、所望の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。
【０００４】
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。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３４７６３７号公報
【特許文献２】米国特許第５，５２１，０３５号
【特許文献３】特開平９−２５８２６８号公報（第６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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形成されたブラックマトリックス（遮光層）の側面に、意図していない欠損が生じた場合、光学性能が低下してしまう可能性があった。
その結果、この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の欠損により、ドット抜け等の問題が発生してしまい、製造上の歩留まりが低下してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明の課題は、遮光層に欠損が生じた場合であっても、その欠損を目立たたせることなく表示品位の維持ができ、しかも、歩留まりのよ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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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（２１）上に形成された遮光層（１３Ｃ）とを備え、前記遮光層（１３Ｃ）は、その長手方向の側辺が連続的な凹凸形状であること、を特徴とする遮光層付き光学シートである。
【０００９】
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、前記光学基材（２１）の表面と、前記遮光層（１３Ｃ）の側面との角度（θ）が鋭角であること、を特徴とする遮光層付き光学シートである。
【００１０】
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（２０）と、前記遮光層付き光学シート（２０）の遮光層（１３Ｃ）の間に形成された濡れ性変化層（３２）と、前記濡れ性変化層（３２）上に形成された複数色の画素部（３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ）と、を備えたカラーフィルタである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、遮光層の長手方向の側辺を連続的な凹凸形状にしたので、遮光層の側辺に、意図していない周期性又は連続性を有する微小な欠損が生じた場合であっても、遮光層全体としてみれば、モアレ不良やムラ不良が低減でき、光学性能を維持することができる。
また、光学基材の表面と、遮光層の側面との角度を鋭角にしたので、遮光層の側面が傾斜し、光学基材側からエネルギー照射を行う場合には、遮光層の側面に確実に照射できる。
その結果、この光学シートをカラーフィルタなどに使用した場合に、表示品位を維持できるようになるので、不良品の発生率を大幅に抑えることができ、歩留まりが向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、遮光層に欠損が生じた場合であっても、その欠損を目立たたせることなく表示品位の維持ができるという目的を、遮光層の長手方向の側辺を連続的な凹凸形状にすることによって実現する。
【実施例】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。なお、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、遮光層１３Ｂ上を１００ｍｍ／ｓｅｃで移動させる。
【００２６】
図３は、本実施例の遮光層付き光学シート２０を各種転写条件に基づいて説明するための断面図である。
光学基材２１上に転写される遮光層１３Ｂ（図２（ｃ）参照）は、転写条件によって、その形状が異なる。
ここで、転写条件としては、転写シート１０と光学基材２１との密着性が挙げられ、この密着性は、レーザー光ＬのエネルギーＬ１等によって変化する。
具体的には、レーザー光ＬのエネルギーＬ１は、その中心部が大きく、周辺部が小さくなる、いわゆるガウシアン分布になる。このために、光熱変換転写層１３のうちレーザー光Ｌの中心部に相当する部分は、エネルギーＬ１が大きいので、柔らかくなって十分に溶けて、光学基材２１との密着性が強くなり、その結果、この部分は、光学基材２１と強く密着すると共に、離型層１２から確実に剥離される。
一方、光熱変換転写層１３のうちレーザー光Ｌの周辺部に相当する部分は、エネルギーＬ１が小さいので、十分に溶けていない状態となり、その結果、この部分は、光学基材２１との密着性が弱く、離型層１２と密着性が強くなり、離型層１２から剥がれ難くなる。
したがって、転写シート１０を光学基材２１から剥離する場合には、光熱変換転写層１３のうちレーザー光Ｌの周辺部に相当する部分が離型層１２に絡み、その結果、図中（ａ）に示すように、その両端部が捲れ上がった状態の遮光層１３Ｂ１が形成される。
【００２７】
さらに、この遮光層１３Ｂ１は、図中（ｂ）に示すように、ベーク工程（２５０℃、３０ｍｉｎ）を行うことにより、両端部の捲れ上がった剥離部分が整えられた遮光層１３Ｃとなる。
【００２８】
なお、遮光層１３Ｃの両端部の土手形状は、遮光層１３Ｃ上を、その長手方向に沿って移動しているレーザー光ＬのエネルギーＬ１を反映しているので、遮光層１３Ｃの長手方向に沿って微妙に変化する。
したがって、本実施例による遮光層付き光学シート２０では、各種転写条件（上述した転写シート１０と光学基材２１との密着性）を適宜調整することによって、その両端部が土手状に形成された遮光層１３Ｃを形成することができる。
【００２９】
ここで、図４及び図５を用いて遮光層１３Ｃについてさらに詳しく説明する。
図４は、遮光層１３Ｃを拡大して示した上面図であり、図５は、図４におけるＡ−Ａ断面図である。
上述した工程によって形成された本実施例の遮光層１３Ｃは、図４（ａ）に示すように、中央部分の幅が、Ｘ１＝２０μｍ、長手方向の両側辺の凹凸形状の幅が、Ｘ２＝１μｍであって、全体の幅は、Ｘ＝２２μｍである。
【００３０】
一方、一般的に用いられているフォトリソ法によって形成された遮光層（比較例）は、図４（ｂ）に示すように、長手方向の両側辺に明らかな凹凸形状は形成されず、その幅は、Ｙ２＝０．２μｍであって、全体の幅は、Ｙ＝２０．４μｍである。
【００３１】
比較例の遮光層は、周期性又は連続性を有する微小な欠陥が生じた場合には、非常に微小な欠陥であっても、人間の目が判断できるような透過光源によるモアレ不良やムラ不良が発生し、製品の歩留りを低下させるといった問題が生じていた。
一方、本実施例の遮光層は、比較例と同様の欠陥を生じさせても、ライン幅の凹凸による線幅変動により、上記のモアレ不良やムラ不良が無くなり、製品の歩留りを向上させることができた。
【００３２】
また、図５に示すように、光学基材２１の表面と、遮光層１３Ｃの側面との角度θは、鋭角である。この角度θや上述した凹凸形状を形成する方法としては、例えば、レーザー光Ｌの出力等の転写条件を調整したり、転写シート１０を光学基材２１から剥離するときの剥離条件を調整したり、ベーク工程の温度や時間を適宜調整する等が挙げられる。
角度θは、本実施例では鋭角としたが、４５度以上〜９０度未満の範囲内であることがさらに好ましい。その理由は、形成が比較的容易、強度も保てるという点からである。
【００３３】
このように、本実施例の光学シート２０によれば、遮光層１３Ｃの長手方向の側辺を連続的な凹凸形状にしたので、遮光層１３Ｃの側辺に、意図しない周期性又は連続性を有する微小な欠損が生じた場合であっても、遮光層全体としてみれば、モアレ不良やムラ不良が低減でき、光学性能を維持することができる。また、レーザー光Ｌの出力や剥離条件等を調整するだけの簡易な工程で凹凸形状を製造できるので、生産コストを上昇させることもない。
【００３４】
また、光学基材２１の表面と、遮光層１３Ｃの側面との角度θを鋭角にしたので、遮光層１３Ｃの側面が傾斜し、光学基材２１側からエネルギー照射を行う場合には、遮光層１３Ｃの側面に確実に照射できる。
したがって、本実施例の遮光層付き光学シート２０は、後述するカラーフィルタ３０に対して、遮光層１３Ｃに多少の欠損があっても性能を維持したまま使用できるので、不良品の発生率が低下し、歩留まりが向上する。
【００３５】
図６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、ベーク工程（図３（ｂ）参照）とにより、光学基材３１上に転写される。
【００３６】
図７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８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７参照）、光学基材３１側からエネルギー３５を照射する（図８参照）。
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。
【００３７】
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１３ｃ−１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１３ｃ−１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。
【００３８】
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。
【００３９】
図９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。
【００４０】
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６参照）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）。
【００４１】
このように、本実施例のカラーフィルタ３０によれば、上述した遮光層付き光学シート２０と、この光学シート２０上に形成された濡れ性変化層３２と、濡れ性変化層３２上にインクジェット記録方式により形成された複数色の画素部３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂと、を備えたので、複数色の画素部３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂを形成するときに、複数色を示すインクＲ，Ｇ，Ｂが遮光層１３Ｃの土手部１３ｃ−１に吐出された場合であっても、遮光層１３Ｃの側辺が連続的な凹凸形状であるので、平坦な側辺と比較してインクが開口部に流れ込みやすくなり、安定したインクの塗布が可能となる。
【００４２】
また、平坦な側面と比較して、表面積が大きくなるので、インクと側面との接触面積が増加し、インクの定着率が向上する。
【００４３】
一方、エネルギー３５を照射して、濡れ性変化層３２の濡れ性を変化させる場合に、光学基材３１の表面と、遮光層１３Ｃの側面との角度を鋭角としたので、遮光層１３Ｃの側面に確実に光が照射でき、遮光層１３Ｃの側面に塗布された濡れ性変化層３２の濡れ性を確実に変化させることができる。
したがって、このカラーフィルタ３０によれば、表示品位の維持ができ、しかも、歩留まりが向上する。
【００４４】
（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。
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。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】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２】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３】本実施例の遮光層付き光学シート２０を各種転写条件に基づいて説明するための断面図。
【図４】遮光層１３Ｃを拡大して示した上面図である。
【図５】図４におけるＡ−Ａ断面図である。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【符号の説明】
【００４６】
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
１３Ｂ，１３Ｃ    遮光層
１３Ｃ−１    土手部
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
【図１】
2005173218.tif 000003
【図２】
2005173218.tif 000004
【図３】
2005173218.tif 000005
【図４】
2005173218.tif 000006
【図５】
2005173218.tif 000007
【図６】
2005173218.tif 000008
【図７】
2005173218.tif 000009
【図８】
2005173218.tif 000010
【図９】
2005173218.tif 000011