JP2005134706A - 芯出し加工方法及び微細凹凸面形成用の転写母型の製造方法並びに転写母型製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ランダムな微細凹凸形状を、高効率で歩留まり良く製造することが可能な微細凹凸面形成用の転写母型の製造方法を提供する。
【解決手段】 母型基材４２と、母型基材４２を軸周りに回転駆動するための基材駆動手段４５と、母型基材４２の外周面４２ｃを切削加工するための切削手段４４と、母型基材４２の外周面４２ｃに圧痕を打刻するための打刻手段４３と、制御手段５４とを用いて、母型基材４２の外周面４２ｃを切削加工して母型基材４２の芯出しを行い、次に母型基材４２の外周面４２ｃに圧痕を打刻することを特徴とする転写母型の製造方法を採用する。
【選択図】 図９

Description

本発明は、微細凹凸面形成用の転写母型の製造方法及び転写母型製造装置に関するものである。

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前記反射膜を備えた反射体を配設したものが知られている。

例えば、特許文献１に記載の反射型液晶表示装置では、液晶層を透過した光を反射させるための反射体を、光を散乱させる際の指向性が異なる２種類以上の領域により構成し、かつ前記各領域の最大寸法が５ｍｍ角以下としている。すなわち、拡散指向性の異なる領域を１画素内、又は画素単位で混合し、必要な反射特性を得るようになっている。
このような拡散反射性を持たせる反射帯表面の凹凸構造の形成方法としては、特許文献１、あるいは特許文献２等に記載されているように、サンドブラスト、エッチャントによるエッチング、フォトリソグラフィ等が利用され、フィルム基材に対してはエンボス加工等が用いられている。
特許第３０１９０５８号公報 特開平９−５４３１８号公報

しかしながら、上述の形成方法により形成した微細な凹凸形状を有する反射体では、その反射特性を所望の状態に制御することが極めて困難であるという問題があった。これは、反射体の反射、拡散特性に異方性や非対称性を付与するためには、前記凹凸形状を適切に制御する必要があるが、上述の方法では、凹凸部の分布にランダム性を付与するのは容易であるものの、凹凸部が等方的な形状にならざるを得ないためである。そこで、反射面の微細凹凸形状を高精度かつ高効率に製造することができる加工ツールの開発が望まれている。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ランダムな微細凹凸形状を、高効率で歩留まり良く製造することが可能な微細凹凸面形成用の転写母型の製造方法及びその製造装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の芯出し加工方法は、基準面上に回転自在に保持された略円柱状の基材と、該基材を軸周りに回転駆動するための基材駆動手段と、前記基材の外周面を切削加工又は研磨加工するための切削研磨手段と、前記基材の外周面に所定の加工を行う外周面加工手段と、前記基材駆動手段及び前記切削研磨手段及び前記外周面加工手段を制御する制御手段とを用いて、前記基材に真円状の基準加工面を形成するとともに、該基準加工面に所定の加工を行うことを特徴とする。
また、前記所定の加工は、該基準加工面に微小圧痕を形成する加工であることが好ましい。

次に、本発明の微細凹凸面形成用の転写母型の製造方法は、定盤上で回転自在に保持された略円柱状の母型基材と、該母型基材を軸周りに回転駆動するための基材駆動手段と、前記母型基材の外周面を切削加工するための切削手段と、前記母型基材の外周面に圧痕を打刻するための打刻手段と、前記基材駆動手段及び前記切削手段及び前記打刻手段を制御する制御手段とを用いて、前記制御手段により前記基材駆動手段と前記切削手段とを作動させて、前記母型基材の外周面を切削加工して前記母型基材の芯出しを行い、次に前記制御手段により前記基材駆動手段と前記打刻手段とを作動させて、前記母型基材の外周面に圧痕を打刻することを特徴とする。

上記の転写母型の製造方法によれば、定盤上で母型基材を回転自在に保持した状態で、母型基材の外周面を切削加工して芯出しされた状態で切削後の外周面に圧痕を打刻するので、母型基材の回転中芯に対する圧痕の形成位置及び圧痕の深さの精度を高めることができる。即ち、母型基材を定盤に対して回転自在に保持した状態で芯出しを行うことで、母型基材の回転中芯を正確に決めることができる。そして、この母型基材を定盤から分離させずに圧痕を打刻するので、回転中芯に対する圧痕の形成位置及びその位置での深さの精度をサブミクロン（１μｍ未満）オーダーまで高めることができる。
このようにして製造された転写母型を用いて反射体の凹凸形状を形成することで、反射特性を所望の状態に容易に制御することができる。

また、本発明の微細凹凸面形成用の転写母型の製造方法は、先に記載の転写母型の製造方法であり、前記切削手段が、前記母型基材の外周面を切削加工するための切削工具と、前記切削工具を前記母型基材の軸方向と平行に移動させるための工具搬送部とからなり、前記母型基材を回転させつつ前記切削工具を前記母型基材の軸方向と平行に移動して、前記母型基材の回転軸が前記定盤の定盤面に平行となるように芯出しを行うことを特徴とする。

上記の転写母型の製造方法によれば、母型基材の回転中芯の軸方向を定盤面と平行にすることができるので、回転中芯に対する圧痕の形成位置及びその位置での深さの精度をサブミクロン（１μｍ未満）オーダーまで高めることができる。

また、本発明の微細凹凸面形成用の転写母型の製造方法は、先に記載の転写母型の製造方法であり、前記母型基材の両端を回転自在に支持した状態で芯出し及び圧痕の打刻を行うことを特徴とする。

上記の転写母型の製造方法によれば、前記母型基材の両端を回転自在に支持した状態で芯出し及び圧痕の打刻を行うので、加工中に母型基材の回転中芯がぶれることがなく、回転中芯に対する圧痕の形成位置及び及びその位置での深さの精度をサブミクロン（１μｍ未満）オーダーまで高めることができる。

次に、本発明の転写母型製造装置は、定盤上で回転自在に保持された略円柱状の母型基材と、該母型基材を軸周りに回転駆動するための基材駆動手段と、前記母型基材の外周面を切削加工するための切削手段と、前記母型基材の外周面に圧痕を打刻するための打刻手段と、前記基材駆動手段及び前記切削手段及び前記打刻手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

上記の転写母型製造装置によれば、切削手段と打刻手段が備えられているので、圧痕の形成を位置精度良く行うことができる。

また、本発明の転写母型製造装置は、先に記載の転写母型製造装置であって、前記定盤に対して着脱自在な保持部材が備えられ、前記母型基材の回転軸方向が前記定盤の定盤面に平行となるように前記母型基材が前記保持部材によって回転自在に支持されていることを特徴とする。

上記の転写母型製造装置によれば、母型基材を保持部材とともに定盤から取り外すことができるので、母型基材を加工して得られた転写母型を転写型の製造に用いることができる。

また、本発明の転写母型製造装置は、先に記載の転写母型製造装置であって、前記切削手段が、前記母型基材の外周面を切削加工するための切削工具と、前記切削工具を前記母型基材の軸方向と平行に移動させるための工具搬送部とからなることを特徴とする。

上記の転写母型製造装置によれば、前記切削工具を前記母型基材の軸方向と平行に移動させることができ、前記母型基材の軸方向を前記定盤の定盤面に平行にすることができる。

また、本発明の転写母型製造装置は、先に記載の転写母型製造装置であって、前記打刻手段が、前記母型基材の外周面に圧痕を打刻するための圧子と、該圧子を前記母型基材の径方向に駆動させるための圧子駆動部と、前記圧子を前記母型基材の軸方向に駆動させるための圧子搬送部とからなることを特徴とする。

上記の転写母型製造装置によれば、圧子の移動方向と母型基材の平行度をサブミクロンレベルで一致させることができ、圧子を前記母型基材の径方向及び軸方向に動かすことができるので、母型基材の軸方向に対する圧痕の形成位置及びその位置での深さの精度をサブミクロン（１μｍ未満）オーダーまで高めることができる。

また、本発明の転写母型製造装置は、先に記載の転写母型製造装置であって、前記制御手段は、前記基材駆動手段と前記切削手段を作動させることにより前記母型基材の外周面を切削加工させて前記母型基材の芯出しをした後に、前記基材駆動手段と前記打刻手段を作動させることにより前記母型基材の外周面に圧痕を打刻させるように構成されたことを特徴とする。

上記の転写母型製造装置によれば、母型基材の芯出しをした後に、母型基材を保持部材から取り外さずに圧痕を打刻させるので、回転中芯に対する圧痕の形成位置及び深さの精度をサブミクロン（１μｍ未満）オーダーまで高めることができる。

また、本発明の転写母型製造装置は、先に記載の転写母型製造装置であって、前記保持部材は、前記定盤上に載置される保持本体部と該保持本体部から突出形成された一対の保持脚と該保持脚の先端に取り付けられた軸受とから構成され、前記母型基材は、略円柱状の母型本体部と該母型本体部の両端に設けられた一対の軸部とから構成され、各軸部に前記軸受が各々嵌め込まれて前記保持部材と前記母型基材とが一体化されていることを特徴とする。

上記の転写母型製造装置によれば、母型基材の両端の回転軸に軸受が嵌め込まれて一体化されているので、母型基材が片持ちで固定されている場合と比べて回転軸のぶれがほとんどなくなるので、芯出しによって回転中芯を正確に得ることができ、圧痕の形成位置及び深さの精度を高めることができる。

本発明の転写母型の製造方法によれば、定盤上で母型基材を回転自在に保持した状態で、母型基材の外周面を切削加工して芯出しをするとともに切削後の外周面に圧痕を打刻するので、母型基材の回転中芯に対する圧痕の形成位置及び圧痕の深さの精度を高めることができる。即ち、母型基材を定盤に対して回転自在に保持した状態で芯出しを行うことで、母型基材の回転中芯を正確に決めることができる。そして、この母型基材を定盤から分離させずに圧痕を打刻するので、回転中芯に対する圧痕の形成位置及びその位置での深さの精度をサブミクロン（１μｍ未満）オーダーまで高めることができる。
このようにして製造された転写母型を用いて反射体の凹凸形状を形成することで、反射特性を所望の状態に容易に制御することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（反射体の製造方法）
まず、本発明に係る転写母型により作製される反射体について説明する。図１は、反射体の構成の一例を示す部分斜視図であり、図２Ａ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２Ｂは、図２Ａに示すＧ−Ｇ線に沿う断面構成図である。
図１に示す反射体１０は、ＡｌやＡｇ等の高反射率の反射膜１２と、この反射膜１２に所定の表面形状を与えるためのアクリル樹脂材料などからなる有機膜１１とを備えて構成されている。この有機膜１２の表面に、複数の凹部１３が設けられており、この凹部１３上に形成された反射膜１２により反射性を得ている。

図２Ａ、図２Ｂに示す凹部１３の内面は、本発明で好適に用いられる凹部の一例であり、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の中芯Ｏ_１，Ｏ_２は凹部１３の最深点Ｏの法線上に配置されており、第１曲面１３ａはＯ_１を中芯とする半径Ｒ１の球面の一部とされ、第２曲面１３ｂはＯ_２を中芯とする半径Ｒ２の球面の一部とされている。そして、図２Ａ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。

図３は、上記構成を備えた反射体１０に、図２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°を中芯として±３０°の範囲（０°〜６０°；０°が液晶パネル２０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。
この図に示すように、上記構成を備えた反射体１０によれば、半径の大きい第１曲面１３ａ及び半径の比較的小さい球面からなる第２曲面１３ｂによって決まる傾斜角の分布幅と頻度を反映することから、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。特に、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。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正面方向の反射輝度を高めることができる。従って、例えば本実施形態の反射体１０を液晶表示装置の反射層に適用するならば、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、もって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。

次に、上記構成の反射体を製造する方法について図面を参照して以下に説明する。
図４Ａは、反射体の凹凸形状を形成するための微細凹凸面形成用の母型組立体の一例を示す分解斜視図であり、図４Ｂは母型組立体の平面模式図であり、図５は、図４に示す母型を用いてロール版を作製する工程を示す断面構成図、図６は、図５に示す工程により作製されたロール版の断面構造を示す図、図７は、図６に示すロール版を用いて反射体の凹凸形状を形成する工程を示す斜視構成図である。

図４Ａ及び図４Ｂに示す母型組立体１５は、転写母型１６と保持部材１７とから構成されている。転写母型（以下、母型と表記する）１６は、母型本体部１６ａと軸部１６ｂとからなり、鉛や銅、真ちゅう、はんだ、ステンレス鋼あるいはニッケルメッキされた超硬タングステンなどから構成されている。母型本体部１６ａの外周面１６ｃには微細な凹部が多数形成されている。この外周面１６ａに形成される凹部の形状は、図１に示す凹部１３とほぼ同様の形状であり、この外周面１６ａの形状が図１に示す有機膜１１の表面形状に相当する。

また図４Ａに示すように、母型本体部１６ａの長手方向両端に一対の軸部１６ｂ、１６ｂが設けられている。各軸部１６ｂには、母型本体部１６ａに近い順に基部１６ｂ_１と雄ネジ部１６ｂ_２と先端部１６ｂ_３とが形成されている。そして、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、各基部１６ｂ_１にベアリング１７ａ（軸受）が各々嵌め込まれ、各雄ネジ部１６ｂ_２に固定ワッシャ１７ｂ及びナット１７ｃが各々装着されている。

更に、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、保持部材１７は、保持本体部１７ｄと保持本体部１７ｄから突出形成された一対の保持脚１７e、１７ｅと保持脚１７e、１７ｅの先端に取り付けられるベアリング１７ａ、１７ａとから構成されている。保持脚１７e、１７ｅの先端にはＵ字状溝１７ｆ、１７ｆが各々設けられており、このＵ字状溝１７ｆ、１７ｆにベアリング１７ａ、１７ａが嵌め込まれている。また、保持部材１７には固定ボルト１７ｇ、１７ｇが備えられており、この固定ボルト１７ｇを締め付けることでＵ字状溝１７ｆ、１７ｆからベアリング１７ａ、１７ａが固定される。このようにして転写母型１６と保持部材１７とが一体化されている。

次に、図５Ａに示すように、図４に示す母型１６の表面形状を転写樹脂膜２０に転写する。この工程において、母型組立体１５は母型１６がステージ１９上に向けられて配置されている。また、母型１６とステージ１９との間に、被加工物である転写樹脂膜２０を表面に塗布された基板１８が通過できるようになっている。母型１６と基板１８との間には、母型１６の滑りを防止するために回転／移動を同期するための手段を設けることもできる。母型１６と基板１８は、どちらか一方のみで駆動することもできる。また上記基板１８の送り方向上流側に、基板１８上に転写樹脂膜２０を塗布形成する樹脂供給部２２が設けることもできる。母型１６よりも下流側の基板１８上方に紫外線照射部２４が配設されている。尚、転写加工時の材料の粘度制御のために、樹脂供給部２２と母型１６との間の基板１８上方に、第２の紫外線照射部を設けても良い。

また、母型組立体１５の近傍にモータ２１が備えられ、母型１６の軸部の先端部１６ｂ_３とモータ２１との間には無端環状ベルト２０２が巻掛けられている。このようにして、モータ２１の駆動力が無端環状ベルト２０２を介して母型１６に伝達されるように構成されている。

基板１８は、ガラス基板やプラスチック基板、樹脂フィルム基板などを用いることができる。また、樹脂供給部２２により基板１８上に塗布形成される転写樹脂膜２０は、本実施形態では紫外線硬化樹脂を用いているが、熱硬化樹脂であっても良く、その場合には、紫外線照射部２４に代えてヒートランプ等の熱源若しくは冷却装置を配設すればよい。

上記構成の図５Ａに示す工程では、モータ２１を回転駆動させることにより母型１６を回転させた状態で、母型１６とステージ１９との間に基板１８を挿入して基板１８を図示右方向へ移動させながら、基板１８上の転写樹脂膜２０を母型１６の表面に押し付けて母型１６の表面形状を転写樹脂膜２０に転写し、転写樹脂膜２０表面に凹凸面２５を形成する。転写樹脂膜２０は、予めスピンコーター等で基板１８に塗布しておくか、もしくは基板１８を図示右方向へ移動させながら、樹脂供給部２２により樹脂材料を順次塗布することにより形成し、母型１６による加工後に紫外線照射部２４による硬化を行ってその表面形状を保持するようになっている。以上の工程により、転写樹脂膜２０表面に母型１６と逆凹凸の凹凸面２５が形成された樹脂版２６を得る。

次に、図５Ｂに示すように、図５Ａに示す工程により得られた樹脂版２６の凹凸面２５上に、金属膜２７を成膜する。次いで、金属膜２７を電極として用いた電解メッキによりＮｉ膜２８を形成する（Ｎｉ電鋳）。上記金属膜２７は、金メッキ膜等とすることが好ましく、このような金属膜を形成することで、金属膜２７とＮｉ膜２８との剥離をＮｉ膜２８に破損を生じることなく容易に行うことができる。
上記金属膜２７及びＮｉ膜２８の膜厚は、特に限定されないが、金属膜２７が１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度、Ｎｉ膜２８が１０μｍ〜１ｍｍ程度とすればよい。
次に、図５Ｂに示すように金属膜２７上にＮｉ膜２８を形成したならば、金属膜２７と樹脂膜２０との界面で両者を剥離し、次に金属膜２７とＮｉ膜２８の界面で両者を剥離し、Ｎｉ膜２８に離型膜２９を形成する。このようにして一面側に母型１６表面と略同一の凹凸形状が形成されたＮｉ膜２８と、Ｎｉ膜２８の凹凸形状に沿う離型膜２９とからなるＮｉ版３０を得る。尚、金属膜２７と剥離膜２９は同一（兼用）でも良い。

次に、図５Ｃに示すように、上記工程で得たＮｉ版３０の離型膜２９上に、Ｎｉ電鋳によりＮｉ膜３１を形成する。このＮｉ膜３１の形成に際しては、図５Ｂに示すＮｉ膜２８と同様の形成方法を適用することができる。また、Ｎｉ膜３１の膜厚は、特に限定されないが、１０μｍ〜１００μｍ程度とすればよい。次いで、上記にて形成したＮｉ膜３１を離型膜２９から剥離して、母型１６の表面と逆凹凸の表面形状を有するＮｉ版を得る。

次に、図５Ｄに示すように、上記工程にて得られたＮｉ版（Ｎｉ膜３１）の凹凸面と反対側の面に、ゴムなどの弾性体からなる緩衝材３２を貼着する。そして、図６に示すように、円柱状の基体３４に、緩衝材３２を内側にして巻き付けることで、母型１５と逆凹凸の表面形状を有するロール版３５（転写型）が得られる。尚、緩衝材３２の接着／接合には、トリアジンチオールを用いた加硫接着法を用いることもできる。

そして、図７に示すように、ガラスやプラスチックなどからなる製品基板３７の被加工領域３８若しくは全面に、紫外線硬化樹脂や、熱硬化樹脂を塗布して有機膜を形成し、その後上述の工程により作製したロール版３５を回転させながら被加工領域３８に押圧することで前記被加工領域３８の有機膜表面にロール版３５のＮｉ膜３１の表面形状を転写する。次いで、加工された有機膜を紫外線照射や加熱により硬化し、有機膜表面にＡｌやＡｇ等の高反射率の金属反射膜を形成することで、図１に示す本実施形態に係る反射体を得ることができる。なお、被加工領域３８は製品基板３７と同サイズでもよい。

また、有機膜の加工に用いられるロール版３５と、被加工領域３８とは、ロール版３５の加工面（Ｎｉ膜３１表面の凹凸形状が形成された領域）３５ａの幅Ｗ１が被加工領域３８の幅Ｗ２よりも広く、ロール版３５の円周が被加工領域３８の長さＬよりも長くなるように組み合わされる。これは、図６に示すロール版３５の円周上に、図５Ｄに示すＮｉ膜３１を緩衝材３２とともにロール状に巻回した継ぎ目が生じること、及びＮｉ膜３１の幅が有限であることによる。すなわち、図７に示す工程で、上記ロール版３５の継ぎ目が被加工領域３８上を通過しないようにする必要があり、また、加工領域３５ａの幅方向の端部も被加工領域３８に掛からないようにする必要があるからである。

本実施形態の製造方法において、図７に示す被加工領域３８は、１つの反射体の有機膜で構成されていても良く、複数の反射体の有機膜を含んで構成されていていてもよい。また、図８に示すように、ロール版３５の幅Ｗ１よりも小さい幅Ｗ２を有する複数の被加工領域３８Ａが配列形成された製品基板３７Ａを用い、ロール版３５を用いた加工を各被加工領域３８Ａに対して行うようにすることもできる。つまり、ロール版３５を１周回転させて加工することができる領域の面積と、被加工領域３８，３８Ａの面積とが上述の関係となっていれば、被加工領域３８，３８Ａ内に形成される有機膜の区画や、製品基板３７，３７Ａの寸法等に制限はない。

また、上述の説明では、母型１６と逆凹凸のロール版３５を作製し、製品基板３７の有機膜上に母型１６と略同一形状の凹凸を形成する場合について説明したが、本発明においては、製品基板３７の加工に際して種々の形態を採用することができる。例えば、母型１６を用いて直接製品基板３７の有機膜の加工を行うこともでき、その場合には、図１及び図２に示す反射体１０とは逆凹凸の表面形状を有する反射体を製造することができる。更には、Ｎｉ膜３１をロール版３５の形態とせずに、板状に保持したまま有機膜に押圧して製品基板３７の加工を行っても良い。また、同様の加工にはＮｉ膜２８も適用することができる。

（母型の製造方法）
次に、図４に示す母型１６の製造方法について説明する。図９は、図４に示す母型１６を作製するための母型製造装置の一実施の形態を示す工程図である。この図に示す母型製造装置４０は、定盤４１と、円柱状の母型基材４２と、母型基材４２の上方に配置されて母型基材４２の外周面に圧痕を打刻する打刻手段４３と、母型基材４２の下方に配置されて母型基材４２の外周面を切削加工する切削手段４４とをその要部として備えており、前記母型基材４２は、その一側端面（図示左側側面）に無端環状ベルト４５ａを介して接続された基材駆動部４５（基材駆動手段）によりその軸周りに回転自在とされている。また母型基材４２には、鉛や真ちゅう、はんだ、ステンレス鋼、超硬鋼またはニッケルメッキされたタングステン等の塑性加工が比較的容易な金属材料の基材が用いられる。また、母型基材４２には、図５に示す転写樹脂膜２０の幅（図５では紙面垂直方向の長さ）よりも凹部６０が形成される領域の基材軸方向の長さＷが大きいものを選択する。また、母型基材４２の径は、特に限定されないが、基材４２の径が小さすぎると圧子４７により打刻される被加工面の曲率が大きくなること、若しくは自重や荷重によるたわみによって加工精度が低下するおそれがあるため、実用上は少なくとも１０ｍｍφ程度以上とすることが好ましい。

また、母型製造装置４０には、定盤４１に対して着脱自在な保持部材１７が備えられている。この保持部材１７は、図４Ａ及び図４Ｂで説明した保持部材１７と同一構成のものであり、図示略のベアリングを介して母型基材４２が回転自在に支持されている。母型基材４２は、その回転軸方向が定盤４１の定盤面４１ａと平行になるように保持部材１７によって支持されている。
保持部材１７は、定盤４１上に載置される保持本体部１７ｄと保持本体部１７ｄから突出形成された一対の保持脚１７ｅ、１７ｅと保持脚１７ｅ、１７ｅの先端に取り付けられた図示略の軸受とから構成され、母型基材４２は、略円柱状の母型本体部４２ａと母型本体部４２ａの両端に設けられた一対の軸部４２ｂ、４２ｂとから構成され、各軸部４２ｂに図示略の軸受が各々嵌め込まれて保持部材１７と母型基材４２とが一体化されている。また、保持部材１７は定盤４１に対して着脱自在とされている。

また、切削手段４４は、母型基材４２の外周面４２ｃを切削加工するための切削工具４４ａと、切削工具４４ａを母型基材４２の回転軸方向と平行な方向に移動させるための工具搬送部４４ｂとから構成されている。工具搬送部４４ｂは、定盤面４１ａ上に備えられたレール部４４ｃとレール部４４ｃを走行するスライダ部４４ｄとから構成され、スライダ部４４ｄに切削工具４４ａが取り付けられている。

次に、打刻手段４３は、母型基材４２の外周面４２ｃに圧痕を打刻するための圧子４７と、圧子４７を母型基材４２の径方向に駆動させるための圧子駆動部４８と、圧子４７を母型基材４２の軸方向に駆動させるための圧子搬送部４９とから構成されている。

圧子４７は、圧子駆動部４８により母型基材４２の径方向に移動自在とされており、先端部（図示下方側）に向かって先細りに形成されており、先端４７ａは母型基材４２に打刻する圧痕の形状に加工されている。すなわち、図２に示す形状の凹部１３を有する図１の反射体１０を製造するための母型を作製する場合には、図２に示す凹部１３と逆凹凸の形状を圧子４７の先端部４７ａに形成する。図１０は、図２に示す形状の凹部１３を有する反射体を形成するための母型１６の作製に好適な圧子の先端部４７ａの形状を示す断面構成図である。この図に示す圧子４７は、その先端部４７ａが、各々半径が異なる外側に凸なる球面の一部を成す第１曲面４７Ａと、第２曲面４７Ｂとを含んで構成された例を示している。すなわち、図２に示す凹部１３の第１曲面１３ａの内面と図１０に示す第１曲面４７Ａの外面とがほぼ一致する形状とされ、第２曲面１３ｂ内面と第２曲面４７Ｂ外面とがほぼ一致する形状とされている。
尚、上記先端部の形状は、作製する反射体の凹部（又は凸部）の形状に応じて適宜変更することができる。圧子４７は、例えばステンレス製の本体の先端に所定形状に加工されたダイヤモンドを設けたものを使用することができ、超硬鋼、セラミックス、タングステン等であっても良い。この圧子４７の先端４７ａの材質は母型基材４２の材質に応じて適宜選択することができる。

また圧子駆動部４８は、スライダ５６に支持されて母型基材４２の長さ方向（図示左右方向）に移動自在とされ、圧子駆動部４８とスライダ５６とにより基材４２を加工するための加工ヘッドを成している。圧子駆動部４８としては、圧子４７を上下方向にコンマ数μｍ〜数十μｍ程度駆動して母型基材４２の加工を行うことができる駆動手段であれば問題なく用いることができ、例えばソレノイドやピエゾ素子（圧電素子）等を好適な例として挙げることができる。

図９中、加工ヘッド移動手段５７（圧子搬送部）は、加工ヘッド（圧子駆動部４８及びスライダ５６）を母型基材４２の軸方向に沿って移動可能に支持しており、さらに長手方向位置決め制御手段５５と係合されて加工ヘッドの基材４２長手方向の位置制御も可能にしている。そして、スライダには図示略の上下ステージが内蔵されており、圧子駆動部４８と圧子４７を０．数μｍ〜数１００μｍピッチで母型基材４２の軸方向に移動できるようになっている。

また、基材駆動部４５（基材駆動手段）は、無端環状ベルト４５ａを介して母型基材４２の軸部４２ｂの先端部に接続されており、この基材駆動部４５により母型基材４２を回転できるようになっている。また、基材駆動部４５は０．数μｍ〜数ｍｍのピッチで母型基材４２の軸周りの位置を制御できるようになっている。そのため、基材駆動部４５にはサーボモータやステッピングモータなどの微小回転量を制御できる駆動手段が用いられる。あるいは、無端環状ベルト４５ａを用いず、ダイレクトドライブモータを用いても良い。

更に母型製造装置４０には制御手段５４が備えられている。この図の例では、切削手段４４を一体化した例を示しており、制御手段５４は、基材駆動部４５と切削手段４４を作動させることにより母型基材４２の外周面４２ｃを切削加工させて母型基材４２の芯出しをした後に、基材駆動手段４５と打刻手段４３を作動させることにより外周面４２ｃに圧痕を打刻させる。

以上の構成を備えた母型製造装置４０により母型基材４２の加工を行うには、まず、図９に示すように、円柱状の母型基材４２と保持部材１７を一体化させた状態で定盤４１上に設置するとともに母型基材４２の軸部４２ｂの先端部を基材駆動部４５に接続する。また、スライダ５６に支持された圧子駆動部４８及び圧子４７を、母型基材４２の中芯軸上方の初期位置（例えば母型基材４２の右端部）に移動させる。更に、切削工具４４ａを、母型基材４２の中芯軸下方の初期位置（例えば母型基材４２の左端部）に移動させる。

このようにして加工の準備が完了したならば、制御手段５４によって基材駆動部４５と切削手段４４とを作動させる。まず、基材駆動部４５によって母型基材４２を軸周りに回転駆動する。次に図１１に示すように、切削手段４４に備えられた切削工具４４ａを母型基材４２の軸方向に平行に移動させつつ、切削工具４４ａの先端を母型基材４２の外周面４２ｃに接触させて外周面４２ｃを研磨加工する。このようにして母型基材４２の芯出し加工を行う。この芯出し加工によって、母型基材４２の回転軸が定盤４１の定盤面４１ａと平行になる。

次に、芯出し加工が終了したならば、図１２に示すように、圧子駆動部４８を作動させて圧子４７を図示下方へ移動させ、圧子の先端４７ａにより母型基材４２表面に凹部６０（圧痕）を形成する。その後圧子４７を上方へ移動させて母型基材４２と離間させ、次いで、基材駆動部４５を動作させて所定ピッチだけ母型基材４２を回転駆動する。また、加工ヘッド移動手段５７に接続された径方向位置決め制御手段５５とを動作させてスライダ５６（及び圧子４７）を所定ピッチだけ母型基材４２の軸方向に移動させる。このようにして母型基材４２及び圧子４７の移動が完了したならば、上記と同様に圧子駆動部４８を動作させて圧子４７による母型基材４２表面への凹部６０の打刻を行う。
そして、上記工程を順次繰り返し行い、図１２に示すように、多数の凹部６０…を母型基材４２の外周面４２ｃに形成していく。この工程により母型基材４２表面の領域に、所定範囲のピッチと深さを有する多数の凹部６０が形成され、図４に示すような加工領域１６を備えた母型１６が得られる。

上記の転写母型の製造方法によれば、定盤４１上で母型基材４２を回転自在に保持した状態で、母型基材４２の外周面４２ｃを切削加工して芯出しをするとともに切削後の外周面４２ｃに凹部６０（圧痕）を打刻するので、母型基材４２の回転中芯に対する凹部６０の形成位置及び凹部６０の深さの精度を高めることができる。即ち、母型基材４２を定盤４１に対して回転自在に保持した状態で芯出しを行うことで、母型基材４２の回転中芯を正確に決めることができる。そして、この母型基材４２を定盤４１から分離させずに凹部６０を打刻するので、回転中芯に対する凹部６０の形成位置及びその位置での深さの精度をサブミクロン（１μｍ未満）オーダーまで高めることができる。このようにして製造された転写母型を用いて反射体の凹凸形状を形成することで、反射特性を所望の状態に容易に制御することができる。

また、上記の転写母型の製造方法によれば、母型基材４２の回転中芯の軸方向を定盤面４１ａと平行にすることができるので、回転中芯に対する凹部６０の形成位置及びその位置での深さの精度をサブミクロン（１μｍ未満）オーダーまで高めることができる。
更に、上記の転写母型の製造方法によれば、母型基材４２の両端を回転自在に支持した状態で芯出し及び凹部６０の打刻を行うので、加工中に母型基材４２の回転中芯がぶれることがなく、回転中芯に対する凹部６０の形成位置及びその位置での深さの精度をサブミクロン（１μｍ未満）オーダーまで高めることができる。

また、上記の転写母型製造装置４０によれば、切削手段４４と打刻手段４３が備えられているので、母型基材４２の芯出し及び凹部６０の形成を一度に行うことができる。
また、上記の転写母型製造装置４０によれば、母型基材４２を保持部材１７とともに定盤４１から取り外すことができるので、母型基材４２を加工して得られた転写母型１６を転写型の製造に用いることができる。

更に、上記の転写母型製造装置によれば、切削工具４４ａを母型基材４２の軸方向と平行に移動させることができ、母型基材４２の軸方向を定盤４１の定盤面４１ａと平行することができる。更に、圧子４７を母型基材４２の径方向及び軸方向に動かすことができるので、母型基材４２の軸方向に対する凹部６０の形成位置及びその位置での深さの精度をサブミクロン（１μｍ未満）オーダーまで高めることができる。

また、母型基材４２の両端の軸部４２ｂに軸受が嵌め込まれて一体化されているので、母型基材４２が片持ちで固定されている場合と比べて軸部４２ｂのぶれがほとんどなくなるので、芯出しによって回転中芯を正確に得ることができ、圧痕の形成位置及び深さの精度を高めることができる。
具体的には、母型基材を片持ちで保持した状態で数μｍ程度の直径の凹部を形成した場合、凹部の形成位置の精度が数μｍ〜十数μｍとなり、凹部の深さの精度が数μｍ程度になるが、本発明の転写母型製造装置４０を用いた場合には、凹部の形成位置の精度が数μｍまで向上し、凹部の深さの精度がコンマ数μｍ程度にまで向上する。

（液晶表示装置）
図１３は、本発明に係る反射体を液晶表示装置の反射層に適用した例を示す斜視構成図であり、図１４は、図１３に示す液晶表示装置の部分断面構成図である。
本実施形態の液晶表示装置は、図１３及び図１４に示すように、フロントライト（照明装置）１１０と、その背面側（図示下面側）に配置された反射型の液晶パネル１２０とを備えて構成されている。
フロントライト１１０は、図１３に示すように、略平板状の透明の導光板１１２と、その側端面１１２ａに沿って配設された中間導光体１１３と、この中間導光体１１３の片側の端面部に配設された発光素子１１５と、前記中間導光体１１３、発光素子１１５及び導光板１１２の側端部を覆うように中間導光体１１３側から被着された遮光性のケース体１１９とを備えて構成されている。すなわち、前記発光素子１１５と中間導光体１１３とがフロントライト１１０の光源とされ、導光板の側端面１１２ａが導光板の入光面とされている。また、図１３に示すように、導光板１１２の外面側（図示上面側）に、中間導光体１１３が配設された入光面１１２ａに対して傾斜した向きに延在するように複数のプリズム溝１１４が配列形成されている。

液晶パネル１２０は、対向して配置された上基板１２１と下基板１２２とを備えて構成され、図１３に点線で示す矩形状の領域１２０Ｄが液晶パネル１２０の表示領域とされ、表示領域１２０Ｄ内には実際には液晶パネルの画素がマトリクス状に配列形成されている。
上記構成の液晶表示装置は、液晶パネル１２０の表示領域１２０Ｄ上に導光板１１２が配置され、この導光板１１２を透過して液晶パネル１２０の表示を視認できるようになっている。また、外光が得られない暗所では、発光素子１１５を点灯させ、その光を中間導光体１１３を介して導光板１１２の入光面１１３から導光板内部へ導入し、導光板１１２の図示下面１１２ｂから液晶パネル１２０へ向けて出射させ、液晶パネル１２０を照明するようになっている。

フロントライト１１０の導光板１１２は、液晶パネル１２０の表示領域上に配置されて発光素子１１５から出射された光を液晶パネル１２０に落射する平板状の部材であり、透明なアクリル樹脂などから構成されている。図１４の部分断面図に示すように、導光板１１２の図示上面（液晶パネル１２０と反対側の面）は、断面視くさび状のプリズム溝１１４が互いに平行に平面視ストライプ状に形成された反射面１１２ｃとされており、図示下面（液晶パネル１２０と対向する面）は、液晶パネル１２０を照明するための照明光が出射される出射面１１２ｂとされている。前記プリズム溝１１４は、反射面１１２ｃの基準面Ｎに対して傾斜して形成された一対の斜面部により構成され、これらの斜面部の一方が緩斜面部１１４ａとされ、他方がこの緩斜面部１１４ａよりも急な傾斜角度に形成された急斜面部１１４ｂとされている。この緩斜面部１１４ａは、導光板１１２の光伝搬方向の長さが短いほど傾斜角度を大きく、また前記長さが長いほど傾斜角度を小さく形成することで、フロントライト１１０の輝度の均一性を高めることができる。そして、導光板１１２内部を図示右側から左側へ伝搬する光を、反射面面１１２ｃの急斜面部１１４ｂにより出射面１１２ｂ側へ反射して導光板１１２の背面側に配置された液晶パネル１２０に向けて出射させるようになっている。

液晶パネル１２０は、カラー表示が可能な反射型のパッシブマトリクス型液晶パネルを示しているが、本発明は反射型又は半透過反射型のパッシブマトリクスあるいはアクティブマトリクス型パネルにも適用することができる。図１４に示すように、対向して配置された上基板１２１と下基板１２２との間に、液晶層１２３を挟持して構成され、上基板１２１の内面側に、図示左右方向に延在する平面視短冊状の複数の透明電極１２６ａとこの透明電極１２６ａ上に形成された配向膜１２６ｂとを備え、下基板１２２の内面側には、反射層１２５、カラーフィルタ層１２９、複数の平面視短冊状の透明電極１２８ａ、及び配向膜１２８ｂが順次形成されている。

上基板１２１の透明電極１２６ａと、下基板１２２の透明電極１２８ａは、いずれも短冊状の平面形状に形成されており、平面視ストライプ状に配列されている。そして、透明電極１２６ａの延在方向と、透明電極１２８ａの延在方向とは平面視において互いに直交するように配置されている。従って、一つの透明電極１２６ａと一つの透明電極１２８ａとが交差する位置に液晶パネル１２０の１ドットが形成され、それぞれのドットに対応して後述する３色（赤、緑、青）のカラーフィルタのうち１色のカラーフィルタが配置されるようになっている。そして、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に発色する３ドットが、液晶パネル１２０の１画素を構成している。

カラーフィルタ層１２９は、赤、緑、青のそれぞれのカラーフィルタ１２９Ｒ，１２９Ｇ，１２９Ｂが、周期的に配列された構成とされており、各カラーフィルタは、それぞれ対応する透明電極１２８ａの下側に形成され、各画素１２０ｃ毎にカラーフィルタ１２９Ｒ，１２９Ｇ，１２９Ｂの組が配置されている。そして、それぞれのカラーフィルタ１２９Ｒ，１２９Ｇ，１２９Ｂと対応する電極を駆動制御することで、画素１２０ｃの表示色が制御されるようになっている。

次に、図１４に示す下基板１２２の内面側に形成された反射層１２５は、図１の斜視構成図に示す構成を備えたものであり、図１に示すように、ＡｌやＡｇ等の高反射率の金属反射膜１２と、この金属反射膜１２に所定の表面形状を与えるためのアクリル樹脂材料などからなる有機膜１１とを備えて構成されている。この有機膜１１の表面に、複数の凹部１３が設けられており、この凹部１３上に形成された金属反射膜１２により所定の反射性を得ている。従って、本実施形態に係る液晶表示装置の反射層１２５の凹部１３は、図２に示す形状を有しており、図３に示す反射特性を有しているので、広い角度範囲で高輝度の反射表示が可能であるとともに、反射輝度のピークが、正反射方向よりもパネル法線方向へシフトしているため、通常液晶表示装置の観察者が配置されるパネル正面方向の輝度を高めることができ、実質的に明るい表示を得ることができる。

本実施形態に係る液晶パネル１２０に備えられた有機膜１１は、本発明に係る反射体の製造方法により作製されるものであり、先に記載の反射体の製造方法により容易かつ再現性よく製造することができる。また、上記製造方法を適用することで、電極１２６ａ、１２８ａや、カラーフィルタ層１２９のピッチに変更が生じた場合であっても、極めて容易に反射層１２５の凹凸の配列パターンを変更することができる。また、上記の反射層１２５に、微小開口を所定開口率で形成することによって、いわゆる半透過型液晶表示装置とすることもできる。

図１は、本発明に係る反射体の構成の一例を示す部分斜視図である。 図２Ａ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２Ｂは、図２Ａに示すＧ−Ｇ線に沿う断面構成図である。 図３は、図１に示す反射体１０に、図２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（反射層２５表面）に対する正反射の方向である３０°を中芯として±３０°の範囲（０°〜６０°；０°が液晶パネル２０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。 図４Ａは、本実施形態の製造方法において、反射体の凹凸形状を形成するための転写母型を備えた母型組立体を示す分解斜視図であり、図４Ｂは母型組立体の平面図である。 図５は、図４に示す母型組立体を用いてロール版を作製する工程を示す断面構成図である。 図６は、図５に示す工程により作製されたロール版の断面構造を示す図である。 図７は、図６に示すロール版を用いて反射体の凹凸形状を形成する工程を示す斜視構成図である。 図８は、本実施形態の製造方法による有機膜の加工工程の他の例を示す斜視構成図である。 図９は、図４に示す転写母型を作製するための転写母型製造装置の一例を示す工程図である。 図１０は、図９に示す転写母型製造装置に備えられた圧子の先端形状の一例を示す断面構成図である。 図１１は、図４に示す転写母型を作製するための転写母型製造装置の一例を示す工程図である。 図１２は、図４に示す転写母型を作製するための転写母型製造装置の一例を示す工程図である。 図１３は、本発明に係る反射体を液晶表示装置の反射層に適用した例を示す斜視構成図である。 図１４は、図１３に示す液晶表示装置の部分断面構成図である。

符号の説明

１７…保持部材、１７ａ…軸受、１７ｄ…保持本体部、１７ｅ…保持脚、４０…転写母型製造装置、４１…定盤、４１ａ…定盤面（基準面）、４２…母型基材（基材）、４２ａ…母型本体部、４２ｂ…軸部、４２ｃ…外周面（基準加工面）、４３…打刻手段（外周面加工手段）、４４…切削手段（切削研磨手段）、４４ａ…切削工具、４４ｂ…工具搬送部、４５…基材駆動部（基材駆動手段）、４７…圧子、４８…圧子駆動部、４９…圧子搬送部、５４…制御手段、６０…凹部（圧痕）

Claims (11)

1. 基準面上に回転自在に保持された略円柱状の基材と、該基材を軸周りに回転駆動するための基材駆動手段と、前記基材の外周面を切削加工又は研磨加工するための切削研磨手段と、前記基材の外周面に所定の加工を行う外周面加工手段と、前記基材駆動手段及び前記切削研磨手段及び前記外周面加工手段を制御する制御手段とを用いて、
   前記基材に真円状の基準加工面を形成するとともに、該基準加工面に所定の加工を行うことを特徴とする芯出し加工方法。
2. 前記所定の加工が、該基準加工面に微小圧痕を形成する加工であることを特徴とする請求項１に記載の芯出し加工方法。
3. 定盤上で回転自在に保持された略円柱状の母型基材と、該母型基材を軸周りに回転駆動するための基材駆動手段と、前記母型基材の外周面を切削加工するための切削手段と、前記母型基材の外周面に圧痕を打刻するための打刻手段と、前記基材駆動手段及び前記切削手段及び前記打刻手段を制御する制御手段とを用いて、
   前記制御手段により前記基材駆動手段と前記切削手段とを作動させて、前記母型基材の外周面を切削加工して前記母型基材の芯出しを行い、次に前記制御手段により前記基材駆動手段と前記打刻手段とを作動させて、前記母型基材の外周面に圧痕を打刻することを特徴とする微細凹凸面形成用の転写母型の製造方法。
4. 前記切削手段が、前記母型基材の外周面を切削加工するための切削工具と、前記切削工具を前記母型基材の軸方向と平行に移動させるための工具搬送部とからなり、前記母型基材を回転させつつ前記切削工具を前記母型基材の軸方向と平行に移動して、前記母型基材の回転軸が前記定盤の定盤面に平行となるように芯出しを行うことを特徴とする請求項３に記載の微細凹凸面形成用の転写母型の製造方法。
5. 前記母型基材の両端を回転自在に支持した状態で芯出し及び圧痕の打刻を行うことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の微細凹凸面形成用の転写母型の製造方法。
6. 定盤上で回転自在に保持された略円柱状の母型基材と、該母型基材を軸周りに回転駆動するための基材駆動手段と、前記母型基材の外周面を切削加工するための切削手段と、前記母型基材の外周面に圧痕を打刻するための打刻手段と、前記基材駆動手段及び前記切削手段及び前記打刻手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする転写母型製造装置。
7. 前記定盤に対して着脱自在な保持部材が備えられ、前記母型基材の回転軸方向が前記定盤の定盤面に平行となるように前記母型基材が前記保持部材によって回転自在に支持されていることを特徴とする請求項６に記載の転写母型製造装置。
8. 前記切削手段が、前記母型基材の外周面を切削加工するための切削工具と、前記切削工具を前記母型基材の軸方向と平行に移動させるための工具搬送部とからなることを特徴とする請求項６に記載の転写母型製造装置。
9. 前記打刻手段が、前記母型基材の外周面に圧痕を打刻するための圧子と、該圧子を前記母型基材の径方向に駆動させるための圧子駆動部と、前記圧子を前記母型基材の軸方向に駆動させるための圧子搬送部とからなることを特徴とする請求項６に記載の転写母型製造装置。
10. 前記制御手段は、前記基材駆動手段と前記切削手段を作動させることにより前記母型基材の外周面を切削加工させて前記母型基材の芯出しをした後に、前記基材駆動手段と前記打刻手段を作動させることにより前記母型基材の外周面に圧痕を打刻させるように構成されたことを特徴とする請求項６に記載の転写母型製造装置。
11. 前記保持部材は、前記定盤上に載置される保持本体部と該保持本体部から突出形成された一対の保持脚と該保持脚の先端に取り付けられた軸受とから構成され、前記母型基材は、略円柱状の母型本体部と該母型本体部の両端に設けられた一対の軸部とから構成され、各軸部に前記軸受が各々嵌め込まれて前記保持部材と前記母型基材とが一体化されていることを特徴とする請求項６ないし請求項１０のいずれかに記載の転写母型製造装置。
    
    

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