(57)【要約】  【課題】内面拡散反射体を形成するための母型を極めて短時間で製造することが可能な母型の製造方法及びこの製造方法により得られた母型から製造される内面拡散反射体を提供する。  【解決手段】略半球状の回転軌跡を有する切れ刃と逃げ面とを有する工具を、前記工具の回転軸を母型となる基材加工面の法線に対して傾斜させ、前記回転軸を中心に回転させながら前記基材加工面に対して相対的に所定の送り速度で送ることにより、前記基材加工面に対して略半球状の凹面を形成するとともに所定のピックフィード量でピックフィードすることを繰り返して前記基材加工面に略半球状の凹面を形成することを特徴とする。  【選択図】図３
2005254608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略半球状の回転軌跡を有する切れ刃と逃げ面とを有する工具を、前記工具の回転軸を母型となる基材加工面の法線に対して傾斜させ、前記回転軸を中心に回転させながら前記基材加工面に対して相対的に所定の送り速度で送ることにより、前記基材加工面に対して略半球状の凹面を形成するとともに所定のピックフィード量でピックフィードすることを繰り返して前記基材加工面に略半球状の凹面を形成することを特徴とする内面拡散反射体を形成するための母型の製造方法。
【請求項２】
前記送り速度及び／又は前記ピックフィード量を、所定の範囲内で変化させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の内面拡散反射体を形成するための母型の製造方法。
【請求項３】
前記基材に対して、前記工具の送り方向及び／又は前記ピックフィード方向に振動を加えるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内面拡散反射体を形成するための母型の製造方法。
【請求項４】
前記基材に対して、前記基材加工面の法線方向に振動を加えるようにしたことを特徴とする請求項２又は３に記載の内面拡散反射体を形成するための母型の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の内面拡散反射体を形成するための母型の製造方法により得られた母型に基づいて製造されたことを特徴とする内面拡散反射体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置のガラス基板間に配置される内面拡散反射体を形成するための母型及び内面拡散反射体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、反射体の製造方法としては、特許文献１に開示されるように、基板の一方の面に感光樹脂を塗布し、フォトマスクを使用してパターニングすることにより、同一形状の多数の微細な凸部を形成し、前記凸部を形成された樹街上に反射膜を形成して製造するようにしていた。
しかしながら、この方法により得られた反射体を備える液晶表示装置は、その視野角範囲において、均一な明るさは得られなかった。また、フォトマスクを作製する工程で、大面積をランダムにパターニングすることが困難であった。
【０００３】
上記技術に比べて、視野角範囲において均一な明るさを得ることが可能な反射体の製造方法が、例えば、特許文献２に開示されている。この特許文献２に開示される製造方法では、まず、金属基板上に球状のダイヤモンド圧子を押圧して凹面が形成された母型とする。次に、前記母型の凹面にシリコンゴム等を押圧して転写型を作製する。そして、感光性透明アクリル系樹脂が塗布されたガラス基板に、前記転写型を押圧して反射体を製造するようにしていた。
しかしながら、前記母型の加工は、塑性加工によるため、１点１点を押圧するのに非常に時間がかかっていた。従って、大画面用の反射体用母型を作製するのには不向きであった。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１９４５０２号公報（請求項１）
【特許文献２】特開平１１−４２４６９号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、内面拡散反射体を形成するための母型を極めて短時間で製造することが可能な母型の製造方法及びこの製造方法により得られた母型から製造される内面拡散反射体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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明者等は鋭意検討の結果、内面拡散反射体を形成するための母型の略球面状の凹面を切削加工により形成することで、上記課題を解決すること見出した。
即ち、本発明の内面拡散反射体を形成するための母型の製造方法は、請求項１に記載の通り、略半球状の回転軌跡を有する切れ刃と逃げ面とを有する工具を、前記工具の回転軸を母型となる基材加工面の法線に対して傾斜させ、前記回転軸を中心に回転させながら前記基材加工面に対して相対的に所定の送り速度で送ることにより、前記基材加工面に対して略半球状の凹面を形成するとともに所定のピックフィード量でピックフィードすることを繰り返して前記基材加工面に略半球状の凹面を形成することを特徴とする。
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の製造方法において、前記送り速度及び／又は前記ピックフィード量を、所定の範囲内で変化させるようにしたことを特徴とする。
また、請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の製造方法において、前記基材に対して、前記工具の送り方向及び／又は前記ピックフィード方向に振動を加えるようにしたことを特徴とする。
また、請求項４に記載の本発明は、請求項２又は３に記載の製造方法において、前記基材に対して、前記基材加工面の法線方向に振動を加えるようにしたことを特徴とする。
また、本発明の内面拡散反射体は、請求項５に記載の通り、請求項１乃至４のいずれかに記載の内面拡散反射体を形成するための母型の製造方法により得られた母型に基づいて製造されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、内面拡散反射体を製造するための母型を略半球状の回転軌跡を有する工具を回転して切削することにより製造できるようにしたために、形成される略半球状の凹面の深さ方向への工具の制御回数が（極めて）少なくなる。更に、極めて短時間で大画面液晶用の内面拡散反射体の母型を得ることが可能となる。
また、工具の送り方向及び／又はピックフィード量を所定の範囲内で変化させることにより、隣接する略半球状の凹面の間隔がランダム性を備えることになる。更に、工具の送り方向及び／又はピックフィード方向に振動を加えることにより、前記ランダム性をより増加させることができる。また、更に、基材加工面の法線方向に対して振動を加えることにより、略半球状の凹面の深さ方向においてもランダム性を備えることになる。そして、これらのランダム性により、母型から形成される内面拡散反射体は、干渉縞や紅色が生じにくくなり、視認特性が向上する。
また、本発明の内面拡散反射体によれば、視野角範囲で均一な明るさを得ることが可能となる。また、内面拡散反射体に形成された略半球状の凹面は、隣接する方向及び／又は深さ方向においてランダム性を備えたものとなり、縞模様や紅色等の発生を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
上記の通り、本発明は、略半球状の回転軌跡を有する切れ刃と逃げ面とを有する工具を、前記工具の回転軸を母型となる基材加工面の法線に対して傾斜させ、前記回転軸を中心に回転させながら前記基材加工面に対して相対的に所定の送り速度で送ることにより、前記基材加工面に対して略半球状の凹面を形成するとともに所定のピックフィード量でピックフィードすることを繰り返して前記基材加工面に略半球状の凹面を形成するものである。
このように、本発明では、工具を回転させながら基材を工具に対して相対的に移動させることにより、基材に対する切れ刃の切削と逃げ面における非切削とが繰り返され、略半球状の凹面を形成するものである。
本発明に使用される工具は、前記の通り、略半球状の回転軌跡を有する切れ刃と逃げ面とを有するものであれば特に制限されるものではない。尚、本発明における工具の逃げ面とは、切削仕上げ面との不必要な接触を避けるために逃がした面をいう。
本発明において使用する切削工具としてはボールエンドミルが好ましい。このため、以下の説明においては必要に応じてボールエンドミルを使用した場合の例を挙げることにする。
また、使用できる基材としては、平板形状のものであれば、その材質については、特に制限はないが、例えば、アルミニウム合金、黄銅、ニッケル等を使用することができる。
【０００９】
前記工具２は、例えば、図１に側面拡大図を示すように、工具径２Ｒの切れ刃２ａが、回転軸２ｃからαの角度の範囲において形成される。また、回転軸２ｃを挟んで、この切れ刃２ａとは反対側に逃げ面２ｂが形成される。
前記切れ刃２ａのボール半径Ｒは、内面拡散反射体に必要とされる略半球状の凹面に応じて適宜決定される。このボール半径Ｒと後述する工具２の送り速度により、基材表面に形成される凹面のおおよその形状を決定することができる。
また、工具２を基材加工面の法線に対して傾斜させた状態で切削する場合の前記角度αは、基材に凹面を形成できる角度であれば特に制限はないが、例えば、角度６０〜９０°の範囲とすることができる。
【００１０】
工具２による切削は、例えば、１回転等の少ない回数により滑らかな凹面を形成することができれば、短時間で多くの凹面を形成することができる。従って、加工された切れ刃２ａの切れ刃形状と形成される凹面の理想的な断面形状との形状誤差は±１％以下とすることが好ましい。このため、前記工具は、ダイヤモンド等の単結晶材料や超硬合金焼結材により横成することが好ましい。
【００１１】
工具２は、工具２の回転中心付近の切れ刃２ａで基材表面を切削しないようにするため、その回転軸２ｃを基材加工面の法線に対して相対的に傾斜させるようにする。この傾斜角度は、特に制限されるものではないが、例えば、３０〜４５°の範囲内で設定することができる。
【００１２】
工具２の送り速度又はピックフィード量は、任意に設定できるが、所定の範囲内で変化させるようにすることが好ましい。基材加工面に形成される略半球状の凹面のピッチがランダムとなり、母型から形成される内面拡散反射体が干渉縞や虹色等が生じにくくなるからである。また、前記所定の値は、工具径（２Ｒ）以下の値とすることが好ましい。これにより、略半球状の凹面を基材に連接して形成することができ、母型から得られる内面拡散反射体の光学特性が向上させることができる。
尚、工具２の送り速度は、隣接する凹面の中心間の距離（工具２の１回転当たりの送り量：ピッチ）に、工具２の単位時間当たりの回転数を掛けることにより求めることができる。
【００１３】
上記横成により、基材を工具２に対して相対的に所定の送り速度で送りつつ、工具２を回転軸２ｃの周りに回転させることにより、切れ刃２ａと逃げ面２ｂとが切削と空転を繰り返すことにより、１列の略半球状の凹面を形成する。そして、所定のピックフィード量でピックフィードしてから２列目を形成し、これらの動作を繰り返すことにより内面拡散反射体を形成するための母型を形成することができる。
【００１４】
また、本発明においては、工具２の回転軸２ｃ方向に意図的に制御を加えるものではないが、加工時の振動や切削の抵抗による移動を合むものとする。このような移動により、形成される略半球状の凹面の形状がランダムとなる。従って、形成される内面拡散反射板から生じる縞模様や虹色の発生が抑えられ、視認特性を向上させることができる。
【００１５】
更に、前記視認特性を向上させるために、工具２の送り方向及び／又はピックフィード方向に振動を加えることが好ましい。或いは、送り方向及び／又はピックフィード方向の振動に加えて、基材加工面の法線方向に振動を加えることが好ましい。このような振動を加える方法としては、例えば、圧電素子（ピエゾ素子）等を使用することができる。振動の種類としては、ランダムなもの、或いは、正弦波等任意に選択することができる。
【００１６】
尚、本発明において略半球状とは、半円又は半横円を回転させることにより形成される形状はもとより、回転放物面、或いは、これらの近似形状を含むものとする。
【００１７】
次に、本発明の内面拡散反射体を製造する方法について次に説明する。
上記説明した凹面が形成された母型の外周を枠で囲み、この枠内に、例えば、シリコンゴムやＰＢＴＰ等のプラスチック樹脂を注液して、凹凸形状を反対にした型面を備えるプラスチック樹脂製転写型を形成する。尚、前記転写型を形成する材料としては、プラスチック樹脂を使用することが好ましい。転写型の強度及び耐久性の向上を図り、長時間に亘る内面拡散反射体を製造することができるからである。
【００１８】
一方で、内面拡散反射体を横成することとなるガラス基板の上面に、アクリル系レジスト、ポリスチレン系レジスト、アジドゴム系レジスト、イミド系レジスト等の感光性樹脂液をスピンコート法、スクリーン印刷法、吹き付け法等の塗布方法により塗布する。その後、加熱炉又はホットプレート等の加熱装置を用いて感光性樹脂から形成される樹脂材をガラス基板上に積層するとともにプリベークする。
【００１９】
このガラス基板上の樹脂材に前記樹脂製転写型を一定時間押圧してから外し、樹脂材表面に凹面を形成する。尚、押圧時の圧力は、樹脂材の種類に応じて適宜選択することができ、例えば、３０〜５０ｋｇ／ｃｍ2程度とすることができる。また、押圧時間についても、同様に樹脂材の種類に応じて適宜選択することができ、例えば、３０秒〜１０分程度とすることができる。
【００２０】
その後、ガラス基板の表面側（感光性樹脂膜面側）から、不要な部分を除く等の目的で必要に応じてフォトマスクを介して、樹脂材を硬化させるための紫外線等の照射線を照射して未硬化の樹脂材を硬化させる。ここで照射する紫外線等の照射線は、上記樹脂材の種類に応じて適宜選択することができる。そして、加熱炉やホットプレート等の加熱装置を用いてガラス基板上の樹脂材を加熱してポストベークする。
最後に、スパッタリング法等によって成膜して、凹面に沿って反射膜を形成し内面拡散反射体を得ることができる。
【００２１】
また、上記内面拡散反射体の製造方法において、前記転写型をロールプレスの表面に設けて、ガラス基板に転写を行うようにすれば、短時間で多くの転写を行うことができる。
【実施例】
【００２２】
以下に本発明の一実施例を図面を参照して説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
図２は、本発明の内面拡散反射体を形成するための母型の製造方法を説明するためのもので、図中１で示されるものはＮＣフライス盤である。ＮＣフライス盤１は、工具２、主軸３、チャック部４、加工テーブル５、並びに、図示しないがモータ制御部及び加工テーブル制御部を備えている。
次に、図１を参照して工具２について説明する。同図に示されるように工具２の先端部は、単結晶材料であるダイヤモンドから構成され、回転軸２ｃからウィンドーアングル７０°（α）の範囲でボール半径０．０５ｍｍ（Ｒ）の切れ刃２ａが形成され、回転軌跡が略半球状のものとなるように形成される。
尚、本実施例では、切れ刃２ａの上記実施の形態で説明した形状誤差は、±５００ｎｍとなっている。
また、加工テーブル５は、基材７を載置して移動させるためのもので、工具２の送り方向（ｙ軸）とピックフィード方向（ｘ軸）に所定のピッチで移動可能なものを使用した。
また、上記加工テーブル５上には、その上面に基材７を４５°（θ）の角度で傾斜して載置することができる台座８を設けるようにした。
【００２３】
次に、上記構成により加工を行う方法について図３を参照して説明する。
まず、台座８上に、タテ４０ｍｍ×ヨコ５０ｍｍ角、厚さ１０ｍｍのアルミニウム（Ａ５０５２アルミニウム合金）基材７を前記４５°の角度で載置する。
そして、工具２を回転速度２万回転／分で回転させて、アルミニウム基材７に対して、切り込み深さ５μｍとして、４８０ｍｍ／分の速度で工具２の送り方向（ｙ軸方向）に対して、加工テーブル５を移動させることによりアルミニウム基材７を移動させ、アルミニウム基材７に対して１列分の略半球状の凹面９を連接して形成する。そして、アルミニウム基材７を、切れ刃４の送り方向に対して加工面内で垂直方向に２１μｍピックフィードして、前記１列目と同様に略半球状の凹面９を連接して形成する。
【００２４】
上記動作を繰り返すことにより、アルミニウム基材７上に１分間で２万個の凹面９を形成することができた。尚、上記切削の過程において、切れ刃４の送り量及びピックフィード量は、その値に、その値の±１０％の範囲内で乱数を加えたものとした。
このようにして形成された内面拡散反射体を形成するための母型１０の略半球状の凹面１０は、図４に平面図を示すように、略半球状の凹面は、切れ刃２の送り方向（ｙ軸方向）に対して、ピッチｘt＝２４μｍ±２．４μｍの範囲でランダムに連接しており、ピックフィード方向に対して、ピッチｙt＝２１μｍ±２．１μｍの範囲でランダムに連接していた。尚、ここでいう凹面のピッチｘt，ｙtとは、母型１０を平面視したときに円形となる凹面９の中心間の距離をいう。
【００２５】
次に、図５を参照して、前記母型１０から本発明の内面拡散反射体を製造する方法について説明する。
箱型容器１１の底に、母型１０を配置し、成形樹脂１２を流し込み、常温にて放置、硬化させ、この硬化した樹脂製品を箱型容器１１から取り出して不要な部分を削除することにより、前記母型１０の凹凸形状を反対にした型面を備える転写型１３を得た。
【００２６】
また、ガラス基板１５の上面にアクリル系の感光性樹脂液をスピンコート法により塗布する。そして、加熱炉を用いてガラス基板１５上の感光性樹脂液を１００℃で１分以上プリベークして感光性樹脂層１６を形成する。
この後、前記転写型１３を、図６に示すように、金属ロール１４の外周面に設けて、前記ガラス基板１５上の感光性樹脂層１６に５ｍｍ／ｓｅｃ程度の速度及び０．５ＭＰａ〜１．２ＭＰａの圧力でローリング転写する。それから、転写型１３を感光性樹脂層１６から外し、感光性樹脂層１６上に略半球状の凹面を形成する。そして、ガラス基板１５の感光性樹脂層１６の上方側から紫外線を照射し、未硬化の感光性樹脂層１６を硬化させ、加熱炉で２４０℃の温度で６０分程度ポストベークして感光性樹脂層１６を硬化させる。
最後に、感光性樹脂層１６の表面にアルミニウムをスパッタリングによって成膜して内面拡散反射体を得た。
上記のようにして得られた内面拡散反射体は、視野角範囲で均一な明るさが得られ、しかも、反射板に生じる縞模様や紅色等を生じなかった。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】工具の側面拡大図
【図２】本発明の内面拡散反射体を形成するための母型のＮＣフライス盤による製造方法を説明するための説明図
【図３】本発明の内面拡散反射体を形成するための母型のＮＣフライス盤による製造方法を説明するための説明図
【図４】本発明の内面拡散反射体を形成するための母型の平面図
【図５】本発明の転写型の製造方法を示す説明図
【図６】同転写型から本発明の内面拡散反射体を製造する方法を示す説明図
【符号の説明】
【００２８】
１    ＮＣフライス盤工具
２    工具
２ａ  切れ刃
２ｂ  逃げ面
２ｃ  軸心
３    主軸
４    チャック部
５    加工テーブル
７    基材
８    台座
９    略半球状の凹面
１０    母型
１１    箱型容器
１２    成形樹脂
１３    転写型
１４    金属ロール
１５    ガラス基板
１６    感光性樹脂層
【図１】
2005254608.tif 000003
【図２】
2005254608.tif 000004
【図３】
2005254608.tif 000005
【図４】
2005254608.tif 000006
【図５】
2005254608.tif 000007
【図６】
2005254608.tif 000008