(57)【要約】【課題】光学性能に優れたシート状の光学素子を形成すし、かつ、ロール金型の製造を容易化する。【解決手段】シート状の光学素子に周面の形状を転写するためのロール金型の製造装置１は、円筒状の金型母材６の周面に角錐状または角錐台状の複数の凹凸を切削加工して金型中間体７を形成する切削手段２と、研磨剤を分散させた研磨液Ｋを貯留するとともに金型中間体７を内部に収容可能な筒状の浴槽３０と、角錐状の凸部５０１が周面に形成された金型中間体７を浴槽３０内に浸漬させた状態で、当該浴槽３０と金型中間体７とを相対回転させることで凸部５０１を研磨する回転装置３１とを有する。【選択図】図３
2010082943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の光学素子に周面の形状を転写するためのロール金型の製造方法において、
円筒状の金型母材周面に角錐状または角錐台状の複数の凹凸を切削加工する切削工程と、
研磨剤を分散させた研磨液を貯留するとともに前記金型母材を内部に収容可能な筒状の浴槽を準備する準備工程と、
前記切削工程により凹凸を形成した金型母材を前記浴槽内に浸漬させ、当該浴槽と前記金型母材とを相対回転させることによって前記凹凸を研磨する研磨工程と、
を有することを特徴とするロール金型の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のロール金型の製造方法において、
前記切削工程により形成される凹凸の高さｈは０<ｈ≦３０（μｍ）であることを特徴とするロール金型の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のロール金型の製造方法において、
前記研磨工程では、前記浴槽に対して前記金型母材を回転させることを特徴とするロール金型の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載のロール金型の製造方法において、
前記研磨工程では、前記金型母材を当該金型母材の周方向に往復回転させることを特徴とするロール金型の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載のロール金型の製造方法において、
前記研磨工程では、前記金型母材の中心軸と、前記浴槽の中心軸との一方の向きを変動させつつつ、これら金型母材及び浴槽を相対回転させることを特徴とするロール金型の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載のロール金型の製造方法によって製造されたことを特徴とするロール金型。
【請求項７】
請求項６記載のロール金型において、
前記凹凸の高さｈは０<ｈ≦３０（μｍ）であることを特徴とするロール金型。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のロール金型の製造方法によって形成されたロール金型を用いた、複数の凹凸形状を表面に有するシート状の光学素子の製造方法において、
シート状の光学素子部材を載置する第１工程と、前記第１工程で載置されたシート状の光学素子上で前記ロール金型を回転させてロール金型周面の凹凸を転写する第２工程とを有することを特徴とするシート状の光学素子の製造方法。
【請求項９】
シート状の光学素子に周面の形状を転写するためのロール金型の製造装置において、
円筒状の金型母材周面に角錐状または角錐台状の複数の凹凸を切削加工する切削手段と、
研磨剤を分散させた研磨液を貯留するとともに前記金型母材を内部に収容可能な筒状の浴槽と、
角錐状または角錐台状の複数の凹凸が周面に形成された前記金型母材を前記浴槽内に浸漬させた状態で、当該浴槽と前記金型母材とを相対回転させることで前記凹凸を研磨する回転手段とを有することを特徴とするロール金型の製造装置。
【請求項１０】
請求項９記載のロール金型の製造装置において、
前記回転手段は、前記浴槽に対して前記金型母材を回転させることを特徴とするロール金型の製造装置。
【請求項１１】
請求項１０記載のロール金型の製造装置において、
前記回転手段は、前記金型母材を当該金型母材の周方向に往復回転させることを特徴とするロール金型の製造装置。
【請求項１２】
請求項９〜１１の何れか一項に記載のロール金型の製造装置において、
前記回転手段は、前記金型母材の中心軸と、前記浴槽の中心軸との一方の向きを変動させつつつ、これら金型母材及び浴槽を相対回転させることを特徴とするロール金型の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロール金型の製造方法、製造装置、ロール金型、及びシート状の光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ディスプレイや有機ＥＬパネルなどの表示装置においては、シート状の光学素子に円錐や四角錐、円錐台、四角錐台など、錐状または錐台状の凹凸が形成されており、例えば、外光や周辺物の映り込みを防ぐための反射防止膜として使用されたり、指向性鋭く入射する光を広い角度範囲に分配、配光するための光拡散板として使用されたり、発光素子からの光の反射を防止して正面輝度を向上させるための調光シートとして使用されたりしている（例えば、特許文献１参照）。そして、このような表面に微細な凹凸を形成したシートの製造方法としては、ローラ状で表面に凹凸が形成された金型ローラをシート上で回転させて、金型表面の微細な凹凸形状をシート表面に転写させる方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
ここで、上記のようなシート状の光学素子のうち、特に調光シートとして使用される光学素子は、図５，図６（ａ）に示すように、錐状や錐台状の凸部１００を有機ＥＬ素子などの面発光素子１０１の出射面１０２側に向けて配設されており、これにより、図６（ｂ）に示すように、当該出射面１０２で全反射して光が面発光素子１０１の内側に閉じ込められてしまうのを防止するようになっている。
【特許文献１】特開２００８−１２３６９４号公報
【特許文献２】特開２００３−２５４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、円錐状や円錐台状の凹凸に対するネガ形状の凹凸をロール金型の金型母材周面に形成するには、一般的には一つ一つの円錐台を任意の順番で形作る以外に方法が無く、然るにこのような微細な凹凸を金型表面のほぼ全体に亘って形成することは膨大な時間を要する。加えてその膨大な時間内において加工に用いる工具が摩耗等により劣化し、加工品位が落ちることにより製品の性能に悪影響を及ぼす危険性がある。
【０００５】
一方、角錐状や角錐台状の凹凸に対するネガ形状の凹凸を金型母材の周面に切削や打刻によって単純に形成すると、光学素子に転写形成される凹凸が稜線部分によって出射光の配光特性にムラを生じさせるため、円錐状や円錐台状の凹凸の場合と比較して光学性能が劣ってしまう。
【０００６】
本発明の課題は、光学性能に優れたシート状の光学素子を形成することができ、かつ、ロール金型の製造を容易化することのできるロール金型の製造方法、製造装置、当該製造方法で製造されたロール金型、及びシート状の光学素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の形態によれば、シート状の光学素子に周面の形状を転写するためのロール金型の製造方法において、
円筒状の金型母材周面に角錐状または角錐台状の複数の凹凸を切削加工する切削工程と、
研磨剤を分散させた研磨液を貯留するとともに前記金型母材を内部に収容可能な筒状の浴槽を準備する準備工程と、
前記切削工程により凹凸を形成した金型母材を前記浴槽内に浸漬させ、当該浴槽と前記金型母材とを相対回転させることによって前記凹凸を研磨する研磨工程と、
を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明のロール金型の製造方法においては、前記切削工程により形成される凹凸の高さｈは０<ｈ≦３０（μｍ）であることが好ましい。
【０００９】
また、本発明のロール金型の製造方法においては、
前記研磨工程では、前記浴槽に対して前記金型母材を回転させることが好ましい。
【００１０】
また、この場合には、
前記研磨工程では、前記金型母材を当該金型母材の周方向に往復回転させることが好ましい。
【００１１】
また、本発明のロール金型の製造方法においては、
前記研磨工程では、前記金型母材の中心軸と、前記浴槽の中心軸との一方の向きを変動させつつつ、これら金型母材及び浴槽を相対回転させることが好ましい。
【００１２】
本発明の第２の側面によれば、ロール金型において、
本発明のロール金型の製造方法によって製造されたことを特徴とする。
【００１３】
本発明のロール金型においては、
前記凹凸の高さｈは０<ｈ≦３０（μｍ）であることが好ましい。
【００１４】
本発明の第３の側面によれば、本発明のロール金型の製造方法によって形成されたロール金型を用いた、複数の凹凸形状を表面に有するシート状の光学素子の製造方法において、
シート状の光学素子部材を載置する第１工程と、前記第１工程で載置されたシート状の光学素子上で前記ロール金型を回転させてロール金型周面の凹凸を転写する第２工程とを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の第４の形態によれば、シート状の光学素子に周面の形状を転写するためのロール金型の製造装置において、
円筒状の金型母材周面に角錐状または角錐台状の複数の凹凸を切削加工する切削手段と、
研磨剤を分散させた研磨液を貯留するとともに前記金型母材を内部に収容可能な筒状の浴槽と、
角錐状または角錐台状の複数の凹凸が周面に形成された前記金型母材を前記浴槽内に浸漬させた状態で、当該浴槽と前記金型母材とを相対回転させることで前記凹凸を研磨する回転手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明のロール金型の製造装置においては、
前記回転手段は、前記浴槽に対して前記金型母材を回転させることが好ましい。
【００１７】
また、この場合には、
前記回転手段は、前記金型母材を当該金型母材の周方向に往復回転させることが好ましい。
【００１８】
また、本発明のロール金型の製造装置においては、
前記回転手段は、前記金型母材の中心軸と、前記浴槽の中心軸との一方の向きを変動させつつつ、これら金型母材及び浴槽を相対回転させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、光学性能に優れた円錐状又は円錐台形状の微細凹凸を備えた光学シートを提供するために、手間のかかる円錐状又は円錐台加工工程を、研磨剤を分散させた研磨液を貯留する筒状の浴槽を用いた研磨で行うことにより、円錐状や円錐台状の凹凸を切削加工で形成する場合と比較して、ロール金型の製造を容易化して製造時間を短縮することができ、また微細凹凸の形状ばらつきが少ないロール金型を提供できる。これにより、結果として従来の切削加工による金型を用いて形成された微細凹凸を備えた光学シートに比べて、光学性能上優れた光学シートを提供できる、という優れた作用効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。
まず、本発明に係るロール金型の製造方法によって製造されるロール金型について説明する。
【００２１】
図１は、本実施の形態におけるロール金型５を示す概略図である。
この図に示すように、ロール金型５は、円筒状の金型本体５０及び回転軸５１を有している。
【００２２】
このうち、金型本体５０の周面には、稜線部分の丸められた角錐状または角錐台状の微細な凹凸形状が設けられている。ここで、角錐状（角錐台状）の凹凸が設けられているとは、角錐状（角錐台状）の凹部，凸部のうち、少なくとも一方が設けられていることを意味する。本実施の形態においては、図２（ａ）に示すように、金型本体５０の周面には、稜線部分が丸められた略四角錐状の凸部５００が軸方向及び周方向に複数配列されている。ここで、凸部５００の大きさとしては、例えば高さ（高低差）が１００μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下が好ましい。なお、このような金型本体５０の材料としては、従来より公知の材料を用いることができ、より具体的には、適切な表面粗さが得られる均質な金属、例えば銅やアルミニウム、無電解Ni-Pメッキなどを好ましく用いることができる。
【００２３】
また、回転軸５１は、上述の図１に示すように、金型本体５０を貫通した状態で、当該金型本体５０と同軸に設けられている。なお、このような回転軸５１としては、従来より公知のものを用いることができる。
【００２４】
以上のようなロール金型５は、シート状の光学素子部材を平板などに載置しておき、この光学素子部材上で回転することにより、当該光学素子に周面の凹凸形状を転写するようになっている。このようにロール金型５を用いた光学素子の製造方法としては、例えば特開２００７−８３４４７号公報に開示の方法など、従来より公知の方法を用いることができる。
【００２５】
続いて、上記のロール金型５を製造する製造装置について説明する。
図３は、本発明に係るロール金型の製造装置１（以下、金型製造装置１とする）の概略構成を示す概念図である。
【００２６】
この図に示すように、金型製造装置１は、切削装置２と研磨装置３とを備えている。
【００２７】
このうち、切削装置２は、図２（ｂ）に示すように、凸部５００が形成される前のロール金型５（以下、金型母材６とする。）の周面を切削して四角錐状の凸部５０１を形成するものである。なお、この凸部５０１は、上述の凸部５００と異なり、稜線が丸められておらず、角ばった状態となっている。このような切削装置２としては、例えばエンドミルなど、従来より公知の切削装置を用いることができる。
なお、切削加工としては、金型母材６を軸中心で回転させながら切削工具と当該金型母材６とを相対的に接離方向に移動させることにより周方向にライン状の凹溝を形成し、次加工で金型母材６の軸方向に切削工具と金型母材６とを相対移動させることにより格子状の角錐状又は角錐台状の凹凸形状を加工する加工方法が、切削時間を短縮できる点で好ましい。
【００２８】
また、研磨装置３は、図３，図４に示すように、浴槽３０と回転装置３１とを有している。
浴槽３０は、凸部５０１の形成された金型母材（以下、金型中間体７とする）を縦向きで内部に収容可能な有底円筒状の容器であり、研磨剤を分散させた研磨液Ｋを内部に貯留している。ここで、浴槽３０内の研磨液Ｋの液量は、金型中間体７の金型本体５０全体が浸漬される量となっている。なお、この研磨液Ｋとしては、アルミナ等の研磨剤を水等の液体に分散させた分散液を用いることができる。
【００２９】
回転装置３１は、金型中間体７を浴槽３０内の研磨液Ｋに浸漬させた状態で、当該浴槽３０と金型中間体７とを相対回転させるものであり、本実施の形態においては、金型中間体７の回転軸５１を把持して当該金型中間体７を浴槽３０に対して相対回転させるようになっている。
【００３０】
続いて、上記の金型製造装置１を用いたロール金型５の製造方法について説明する。
まず、切削装置２が金型母材６の周面を切削して、この周面に複数の凸部５０１を配列させて形成する（切削工程）。これにより、金型中間体７が形成される。なお、ここで形成される凸部５０１の高さは１００μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下となっている。
【００３１】
次に、金型中間体７を研磨装置３における浴槽３０内の研磨液Ｋに浸漬させ、回転装置３１が金型中間体７を当該浴槽３０に対して相対回転させる（研磨工程）。より詳細には、回転装置３１は、金型中間体７を当該金型中間体７の周方向に往復回転させる。これにより、金型中間体７の周面の凸部５０１が研磨されて稜線部分が丸められ、凸部５００が形成され、その結果、ロール金型５が製造される。
【００３２】
なお、プレストンの公式によれば、研磨工程による研磨除去量は（研磨除去量）＝（比例定数）×（加工圧力）×（加工速度）×（加工時間）で表されるため、研磨したい量や、使用する研磨材、研磨したい金型中間体７の外径、相対回転速度、加工時間などを設定することにより、研磨工程の処理時間を設定することができる。また、金型中間体７を往復回転させる場合には、各方向での加工時間が概ね同程度であることが好ましい。
【００３３】
以上のロール金型５の製造方法によれば、浴槽３０内の研磨液Ｋをに金型中間体７を浸漬させ、金型中間体７を当該浴槽３０に対して相対回転させることによって凸部５０１を研磨するので、凸部５０１の稜線部分を丸め、円錐状に形状を近づけることができる。従って、凹凸形状ばらつきが少ないロール金型を製造することができるとともに、光学素子に転写形成される凹凸が稜線部分によって出射光の配光特性にムラを生じさせてしまうのを防止することができる。加えて、切削による円錐状又は円錐台形状と比較して研磨加工に期待される表面粗さの改善が見込まれるので、部分的な光量ムラ等の不具合を防止する効果を得ることができる。また手間のかかる円錐状や円錐台形状を研磨工程により一括形成できるため、円錐状や円錐台状の凹凸を切削加工で形成する場合と比較して、ロール金型５の製造を容易化し、製造工程全体としての製造時間を短縮することができる。
【００３４】
また、金型中間体７を浴槽３０内で往復回転させるので、凸部５０１の稜線部分を確実に丸め、円錐状に近づけることができる。従って、光学性能に優れたシート状の光学素子を確実に形成することができる。
【００３５】
なお、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
【００３６】
例えば、上記実施の形態においては、回転装置３１は金型中間体７を浴槽３０に対して相対回転させることとして説明したが、浴槽３０を金型中間体７に対して相対回転させることとしても良い。更に、この場合には、浴槽３０を周方向に往復回転させることとしても良い。
【００３７】
また、回転装置３１は金型中間体７を往復回転させることとして説明したが、金型中間体７の中心軸と、浴槽３０の中心軸との一方の向きを変動させ他方の軸に対してずらしつつ、これら金型中間体７及び浴槽３０を相対回転させることとしても良い。かかる構成をとることにより、浴槽３０と金型中間体７との間の研磨液Ｋの体積が不均一となって乱流が発生し、局所的に研磨量を多くしたり、少なくしたりすることが可能となる。勿論、この場合にも、凸部５０１の稜線部分を確実に丸め、円錐状に近づけることができるため、光学性能に優れたシート状の光学素子を確実に形成することができる。
【００３８】
また、ロール金型５の周面には角錐状の凸部５００が設けられることとして説明したが、角錐台状の凸部が設けられることとしても良いし、角錐状または角錐台状の凹部が設けられることとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】ロール金型（金型母材）の概略構成を示す概念図である。
【図２】（ａ）はロール金型の凸部５００を示す図であり、（ｂ）は金型中間体の凸部５０１を示す図である。
【図３】本発明に係るロール金型の製造装置の概略構成を示す概念図である。
【図４】本発明に係るロール金型の製造装置の概略構成を示す模式図である。
【図５】凹凸の形成されたシート状の光学素子を示す図である。
【図６】凹凸の形成されたシート状の光学素子が面発光素子の出射面に配設された状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１              金型製造装置（ロール金型の製造装置）
２              切削装置（切削手段）
５              ロール金型
３０            浴槽
３１            回転装置（回転手段）
５００，５０１  凸部（凹凸）
Ｋ              研磨液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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