(57)【要約】【課題】  基板に形成した樹脂層に所定の形状の凹凸を正確に形成することが可能な凹凸形成装置を提供する。【解決手段】  加工ローラ４２は、ローラモータ４４によって回転する。加工ローラ４２には、加工ローラ４２の速度をリアルタイムに出力するローラ速度センサ４５が備えられている。一方、ステージ４３の近傍には、ステージ４３の速度をリアルタイムに出力するステージ速度センサ４９が備えられている。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に樹脂層が形成された基板を搬送するステージと、前記樹脂層に微細な凹凸を形成する加工ローラと、前記ステージを移動させるステージ移動手段と、前記加工ローラを回転させるローラ回転手段と、前記ステージの速度と前記加工ローラの周面の速度とがほぼ等速になるように、前記ステージ移動手段と前記ローラ回転手段とを制御する速度制御装置とを備えたことを特徴とする凹凸形成装置。
【請求項２】
前記ステージの移動速度を検出するステージ速度センサと、前記加工ローラの周面の速度を検出するローラ速度センサとを更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の凹凸形成装置。
【請求項３】
前記速度制御装置が、ＣＰＵ、インターフェース、ローラモータ制御装置、およびステージモータ制御装置を含み、前記ＣＰＵは、前記インターフェースを介して前記ローラモータ制御装置、前記ステージモータ制御装置、前記ステージ速度センサ、および前記ローラ速度センサと接続され、前記ステージ速度センサおよび前記ローラ速度センサからの速度信号に基づいて、前記ローラモータ制御装置および前記ステージモータ制御装置に制御信号を出力することを特徴とする請求項２に記載の凹凸形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に形成された樹脂層に微細な凹凸を形成する凹凸形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、携帯電話や携帯用ゲーム機などの携帯電子機器では、そのバッテリ駆動時間が使い勝手に大きく影響するために、消費電力を抑えることができる反射型液晶表示装置を表示部として備えている。反射型液晶表示装置は、その前面から入射する外光を反射するための反射膜を備えており、その形態としては液晶パネルを構成する２枚の基板の間に反射膜を内蔵したものや、透過型の液晶パネルの背面側に半透過膜を備えた反射体を配設したものが知られている。
【０００３】
光を反射させるための反射体としては、表面に多数の凹部を形成した基板の表面に反射膜を成膜した反射体が知られている。こうした反射体は、多数の凹部の作用によって反射面内でムラなく均一な反射光を得ることができる。
【０００４】
こうした反射体の従来の製造方法としては、例えば、円筒形のローラの周面に圧子などによって凹凸形成した転写原型を製造し、この転写原型を回転させつつ樹脂層などに押し付けて、この樹脂層に多数の凹部を形成した転写体から反射体を製造する方法が考えられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したような反射体の製造方法では、周面に凹凸形成した転写原型の周面の速度と、凹部を形成する樹脂層の送り速度との間に速度差があると、樹脂層に正確に凹凸面が形成されず、皺やヒビが発生する懸念がある。樹脂層に凹部を形成した転写体に正確に凹凸面が形成されないと、所定の反射性能を維持した反射体を製造することが困難である。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、基板に形成した樹脂層に所定の形状の凹凸を正確に形成することが可能な凹凸形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、表面に樹脂層が形成された基板を搬送するステージと、前記樹脂層に微細な凹凸を形成する加工ローラと、前記ステージを移動させるステージ移動手段と、前記加工ローラを回転させるローラ回転手段と、前記ステージの速度と前記加工ローラの周面の速度とがほぼ等速になるように、前記ステージ移動手段と前記ローラ回転手段とを制御する速度制御装置とを備えたことを特徴とする凹凸形成装置が提供される。
【０００８】
前記ステージの移動速度を検出するステージ速度センサと、前記加工ローラの周面の速度を検出するローラ速度センサとを更に備えていてもよい。前記速度制御装置が、ＣＰＵ、インターフェース、ローラモータ制御装置、およびステージモータ制御装置を含み、前記ＣＰＵは、前記インターフェースを介して前記ローラモータ制御装置、前記ステージモータ制御装置、前記ステージ速度センサ、および前記ローラ速度センサと接続され、前記ステージ速度センサおよび前記ローラ速度センサからの速度信号に基づいて、前記ローラモータ制御装置および前記ステージモータ制御装置に制御信号を出力するように構成してもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の凹凸形成装置によれば、樹脂層への凹部（凹凸）の形成にあたって、加工ローラの周面の速度およびステージの速度を一定範囲内で等速に保つことによって、樹脂層に形成される凹部を、所定のサイズで型崩れなく精密に形成することができる。加工ローラとステージとの間に速度差があると、樹脂層に皺が寄ったり、樹脂層がヒビ割れたりして凹部の形状が精密に転写されないことがあり、反射体に加工したときに所定の反射特性が得られない懸念があるが、加工ローラとステージとを等速に保つことによってこうした凹部の形成不良を回避することが可能になる。よって、高精度な凹凸を安定して形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を交えて説明する。まず最初に、本発明の凹凸形成装置によって製造される反射体の一例について説明する。図１は、反射体の構成の一例を示す部分斜視図であり、図２は、図１に示す反射体の断面模式図であり、図３のＡは、図１に示す反射体に形成された凹部の平面構成図であり、図３のＢは、図３のＡに示すＧ−Ｇ線に沿う断面構成図である。
【００１１】
図１のＢに示すように、反射体１０は支持層１１と、この支持層１１の一面１１ａ上に積層されたＡｌやＡｇ等の高反射率の反射膜１２とから概略構成されている。この支持層１１は、図１のＡに示すように、基板１５と、この基板１５上に形成された樹脂層１６とから構成されている。樹脂層１６は、反射膜１２に所定の表面形状、すなわち樹脂層１６の凹部１３に倣った凹部１２ａを与えるもので、一面１１ａに複数の凹部１３が設けられている。
【００１２】
こうした凹部１３によって、図１のＢに示すように、反射膜１２に凹部１２ａが形成され、反射膜１２にムラの無い均一な反射性を与える。こうした支持層１１を構成する基板１５は、例えばＳｉＯ２ コーティング付きのガラス板から構成されれば良く、また、樹脂層１６は紫外線硬化性樹脂から構成されていればよい。こうした支持層１１の厚さは、例えば５０μｍ〜１ｍｍの範囲であれば好ましく、特に１００〜７００μｍの範囲がよい。
【００１３】
反射膜１２は、基板の一面１１ａ上に、例えば、ＡｌやＡｇ等の高反射特性の金属を蒸着して形成すればよく、膜厚は０．０５〜０．２μｍの範囲が良く、０．０８〜０．１５μｍの範囲が特に好ましい。反射膜１２の膜厚が０．０５μｍ未満だと反射率が低下してしまうので好ましくなく、０．２μｍを超えると必要以上に成膜コストがかかることや、凹部１３によって与えられる凹部１２ａが小さくなってしまうので好ましくない。
【００１４】
凹部１３は、支持層１１の樹脂層１６に対して、後ほど詳述する反転金型を用いて型押し加工によって形成されたものであり、図１のＢ及び図２に示すように、反射膜１２上において、各凹部１２ａの輪郭１２ｃ同士が相互に接している。この輪郭１２ｃ同士が接する部分は先の尖ったピーク形状に形成され、凹部１２ａ同士の間にある平坦部分１２ｄの領域が少ないのが反射特性上好ましい。
【００１５】
また図３に示すように、凹部１３の内面は、各々半径が異なる２つの球面の一部である第１曲面１３ａと、第２曲面１３ｂとを含んでおり、これらの曲面１３ａ，１３ｂを与える球の中心Ｏ１，Ｏ２は凹部１３の最深点Ｏの法線上に配置されている。第１曲面１３ａはＯ１を中心とする半径Ｒ１の球面の一部とされ、第２曲面１３ｂはＯ２を中心とする半径Ｒ２の球面の一部とされている。そして、図３のＡに示す平面図において、凹部１３の最深点Ｏを通過し、Ｇ−Ｇ線に直交する直線Ｈの近傍において第１曲面１３ａと第２曲面１３ｂとが概ね区画されている。凹部１３の深さは例えば０．３〜２．０μｍ程度に形成されればよい。
【００１６】
図４は、上述したような構成の反射体１０に、図３における図示右側から入射角３０°で光を照射し、受光角を反射面に対する正反射の方向である３０°を中心として±３０°の範囲（０°〜６０°；０°が反射体一面の法線方向に相当）で振って反射体１０の反射率（％）を測定した結果を示すグラフである。
【００１７】
図４に示すグラフから明らかなように、上記構成を備えた反射体１０によれば、半径の比較的小さい球面からなる第２曲面１３ｂの傾斜角の絶対値が比較的大きいことから、反射光が広角に散乱されて約１５°〜５０°の広い受光角範囲で高い反射率を得ることができる。また、半径が比較的大きい球面からなる第１曲面１３ａにおける反射により、前記第２曲面１３ｂよりも特定方向の狭い範囲に散乱される反射が生じるため、全体として反射率が正反射方向である３０°よりも小さい角度で最大となり、そのピークの近傍における反射率も高くなる。
【００１８】
その結果、反射体１０に入射し反射された光のピークが正反射方向よりも反射体１０の法線方向に近い側にシフトするので、反射体１０の正面方向の反射輝度を高めることができる。従って、こうした反射体１０が液晶表示装置の反射層に適用されれば、通常表示面を斜めにして使用されることから、液晶表示装置の正面方向における反射輝度を向上させることができ、液晶表示装置の観察者方向への輝度を高めることができる。
【００１９】
次に、本発明の凹凸形成装置について説明する。図５は本発明の凹凸形成装置を示す断面図である。凹凸形成装置３０は、樹脂層形成部３１と、凹凸加工部４１と、速度制御部（速度制御装置）５１とからなる。樹脂層形成装置３１は、仕切壁３２、樹脂供給器３３、成型刃３４などを備えている。上面に樹脂層１６が形成される基板１５は後述するステージ４３に載置されて凹凸形成装置３０に導入される。
【００２０】
仕切り壁３２と成型刃３４とで区画される空間は、樹脂供給器３３から供給される流動性の樹脂１８が溜められる樹脂溜３７とされる。そして、成型刃３４の刃状先端３４ａと基板１５との間には所定の隙間が保たれ、この隙間の間隔を制御することにより、基板１５上に塗布される樹脂層１６の膜厚が制御される。
【００２１】
通常、この樹脂層１６の膜厚は、形成後の膜厚で２．５〜３．５μm，好ましくは２．５〜３．０μmに設定される。２．５μm未満であると、ランダムな微小凹凸のうち深い側の凹部を安定に形成できなくなって所望の反射特性が得られない。また３．５μｍを超えると、形成した凹部の上に形成される平坦化膜の膜厚が厚くなり、パネルの信頼性に悪影響を及ぼす（高温保存或いは高温高湿保存時の平坦化膜の収縮、或いは極端な場合クラック等が発生する等。）。なお、図には示していないが、この樹脂の塗布手段は上述のものに限らずいわゆるロールコータであっても良い。
【００２２】
凹凸加工部４１は、加工ローラ４２と、樹脂層形成部３１と凹凸加工部４１との間で基板１５を搬送するステージ４３とを備えている。略円筒形の加工ローラ４２は、モータ（ローラ回転手段）４４によって回転し、その周面に多数の凹凸（突起）４２ａが形成されている。凹凸（突起）４２ａは、例えば図１に示す反射体１０の樹脂層１６に形成される凹部（凹凸）１３の形状を反転させた形状であればよい。
【００２３】
また、加工ローラ４２には、加工ローラ４２の周面の速度をリアルタイムに出力するローラ速度センサ４５が備えられている。ローラ速度センサ４５は、加工ローラ４２の周面の速度を検出してローラ速度信号として連続的に出力する。こうしたローラ速度センサ４５は、例えばロータリーエンコーダであればよい。
【００２４】
こうした加工ローラ４２の回転によって、樹脂層形成部３１で基板１５上に積層された樹脂層１６に凹凸４２ａが連続的に押し付けられ、樹脂層１６に多数の凹部１３が形成される。こうした凹凸４２ａを備えた加工ローラ４２は、例えば、塑性変形性の円筒材に凹部１３を象った圧子を打ち付けて形成することができる。
【００２５】
ステージ４３は、樹脂層形成部３１と凹凸加工部４１との間で基板１５を搬送する平板状の移動ステージであり、ステージ４３の下面に接するピンチローラ４６、および搬送ローラ４７とを備えている。ピンチローラ４６は、基板１５を介して加工ローラ４２に対面して設けられ、加工ローラ４２との間で基板１５を支持する。送りローラ４７はモータ（ステージ移動手段）４８によって回転し、樹脂層１６が形成された基板１５を、加工ローラ４２の円周速度と基板１５の移動速度とを高精度で一致させて搬送する。
【００２６】
速度制御部５１は、ローラモータ制御装置５２、ステージモータ制御装置５３、インターフェース（Ｉ／Ｆ）５４、およびこれらを制御するＣＰＵ５５等から構成されている。ローラモーター制御装置５２は、モータ４４に接続されて加工ローラ４２の速度を制御する。ステージモータ制御装置５３は、モータ４８に接続されてステージ４３の速度を制御する。
【００２７】
インターフェース（Ｉ／Ｆ）５４には、ローラモータ制御装置５２、ステージモータ制御装置５３、およびローラ速度センサ４５、ステージ速度センサ４９がそれぞれ接続され、ＣＰＵ５５との間で制御信号をやり取りする。ＣＰＵ５５は、ローラ速度センサ４５およびステージ速度センサ４９からの速度信号に基づいて、ローラモータ制御装置５２およびステージモータ制御装置５３に制御信号を出力する。
【００２８】
このような構成の凹凸形成装置の動作と作用を説明する。本発明の凹凸形成装置３０を用いて、基板１５上に樹脂層１６を形成してから、この樹脂層１６に凹部１３を形成する場面を想定する。基板１５は、ステージ４３に載置されて凹凸形成装置３０に導入され、樹脂溜３７で樹脂１８がディップされた後、成型刃３４によって樹脂１８の膜厚が一定に規制され樹脂層１６が形成される。
【００２９】
そして、樹脂層１６及び基板１５は加工ローラ４２とピンチローラ４６に挟まれる。そして加工ローラ４２の凹凸４２ａが樹脂層１６に連続して押し付けられ、樹脂層１６には多数の凹部１３が形成される。
【００３０】
この樹脂層１６への凹部１３の形成にあたって、ローラモータ制御装置５２は、加工ローラ４２が所定の速度で回転するようにモータ４４を制御する。また、ステージモータ制御装置５３は、ステージ４３が所定の速度で移動するようにモータ４８を制御する。ステージ４３は、ステージモータ制御装置５３によって、例えば１０ｍｍ／ｓｅｃで移動するように制御される。加工ローラ４２は、凹凸４２ａが形成された周面の速度が、ステージ４３の移動速度とほぼ同じになるように回転速度が制御される。
【００３１】
加工ローラ４２の周面の速度およびステージ４３の速度は、ローラ速度センサ４５、ステージ速度センサ４９でそれぞれローラ速度信号、およびステージ速度信号としてリアルタイムに出力される。速度制御部５１は、ローラ速度信号、およびステージ速度信号に基づいて、加工ローラ４２の周面の速度およびステージ４３の速度が規定の誤差の範囲内で常にほぼ等速になるように、ローラモータ制御装置５２およびステージモータ制御装置５３に向けて制御信号を出力する。
【００３２】
このように、樹脂層１６への凹部１３の形成にあたって、加工ローラ４２の周面の速度およびステージ４３の速度を一定範囲内で等速に制御するよって、樹脂層１６に形成される凹部１３を、所定のサイズで型崩れなく精密に形成することができる。加工ローラ４２とステージ４３との間に速度差があると、樹脂層１６に形成される凹部１３に皺が寄ったり、ヒビ割れたりして凹部１３の形状が精密に転写されないことがあり、反射体１０に加工したときに所定の反射特性が得られない懸念があるが、加工ローラ４２とステージ４３とを等速に保つことによってこうした凹部１３の形成不良を回避することが可能になる。
【００３３】
この後、凹部１３が形成された樹脂層１６に紫外線等（不図示）を照射して樹脂層１６を硬化させ、さらに凹部１３を覆うようにその上面にＡｌやＡｇのような高反射性膜を成膜することで図１に示すような反射体１０を得ることができる。
【００３４】
このような反射体１０は、例えば液晶表示パネル（反射型液晶表示装置）に好適に用いることができる。図６に示すように、液晶表示パネル５１は、液晶層５２を挟持して対向する第１の基板５３と第２の基板５４をシール材５５で接合一体化した液晶表示パネルであり、第１の基板５３の液晶層５２側には、電極層や配向膜を含み、液晶層５２を駆動制御するための表示回路５６が形成され、第２の基板５４の液晶層５２側には、電極層や配向膜を含み液晶層５２を駆動制御するための表示回路５７が積層形成されている。
【００３５】
また、表示回路５６と表示回路５７との間には、この２つの表示回路５６，５７間に一定の間隔を保持するためのスペーサ部材５８が多数形成されている。そして、第１の基板５３と第２の基板５４の間に、反射体１０が形成される。また反射体１０の上面には、オーバーコート層５９が積層されている。
【００３６】
このような構成により、反射体１０は液晶表示パネル５１に入射した外光Ｎを効率的に反射させ、液晶層５２を明るく照らし出す役割を果たす。
【００３７】
また、反射体１０は、例えば半透過反射型の液晶表示パネル（半透過反射型液晶表示装置）にも好適に用いることができる。図７に示すように、反射体１０には、一定の大きさの開口１０ａが形成されるとともに、第１の基板５３の下側には、液晶表示パネル５１を照明する照明装置６１が備えられる。こうした液晶表示パネル５１は、液晶表示パネル５１に入射した外光Ｎを反射体１０で効率的に反射させ、液晶層５２を明るく照らし出すとともに、照明装置６１から照射される照明光Ｌを反射体１０に形成した開口１０ａから透過させ、夜間や暗所でも液晶層５２を明るく照らし出すことができる。
【実施例１】
【００３８】
本出願人は本発明の凹凸形成装置の効果を検証した。検証にあたって、樹脂層を形成する基板として厚み０．７ｍｍのガラス基板（ＳｉＯ２ パッシベーション膜４００Å付き４５０ｍｍ×３５０ｍｍ）を準備した。また基板上に形成する樹脂層として、感光性アクリル系樹脂を用いた。また図５に示す凹凸形成装置で感光性アクリル系樹脂を基板表面に厚さ３μｍになるように塗布し平坦化した。
【００３９】
そして、所定の凹凸形状を有する加工ローラを設置した凹凸形成装置で樹脂層の一面に凹部を形成した。この時、加工ローラの周面速度、およびステージの送り速度を１０ｍｍ／ｓｅｃに設定するとともに、加工ローラの周面速度とステージの送り速度が完全に一致する時の加工ローラの直径を１００とした。そして、加工ローラの回転速度を変化させることなく、加工ローラの直径を「９９．６」「１００」「１００．５」にそれぞれ変化させて、相対的に加工ローラの周面速度を変化させたときの、それぞれの樹脂層に形成された凹部の転写状態を検証した。こうした検証結果を図８に示す。
【００４０】
図８に示す検証結果によれば、加工ローラの直径を９９．６にすると、加工ローラの周面の速度がステージに対して遅くなるため、凹部にヒビ割れが発生した。一方、加工ローラの直径を１００．５にすると、加工ローラの周面の速度がステージに対して早くなるため、凹部に伸びが発生した。加工ローラの直径を１００にすると、加工ローラの周面の速度とステージの速度が一致して、凹部が正確に転写された。こうした結果より、加工ローラとステージとの速度を一致させることによって、精密な凹部を樹脂層に形成できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、反射体の構成の一例を示す部分斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す反射体の断面模式図である。
【図３】図３は、図１に示す反射体に形成された凹部の平面構成図およびＧ−Ｇ線に沿う断面構成図である。
【図４】図４は、反射体の反射率を測定した結果を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の凹凸形成装置を示す断面図である。
【図６】図６は、反射体の好ましい適用例を示す断面図である。
【図７】図７は、反射体の好ましい適用例を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の検証結果を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  凹凸形成装置
１１  支持層
１３  凹部（凹凸）
１５  基板
１６  樹脂層
４２  加工ローラ
４１  凹凸加工部
４３  ステージ
４４  ローラモータ（ローラ回転手段）
４５  ローラ速度センサ
４８  ステージモータ（ステージ移動手段）
４９  ステージ速度センサ
５１  速度制御部（速度制御装置）
【図１】
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【図２】
2005246783.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005246783.tif 000009
【図８】
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