JP3612177B2 - 反射体形成用母型の製造方法及び反射体の製造方法並びに反射型液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
反射体形成用母型の製造方法及び反射体の製造方法並びに反射型液晶表示装置の製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広範囲にわたって均一な明るさと白さを有する反射体を作成する際に使用する母型の製造方法、及び上記反射体の製造方法、並びにその反射体を用いた反射型液晶表示装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハンディタイプのコンピュータなどの表示部として、特に消費電力が小さいことから反射型液晶表示装置が広く利用されている。この反射型液晶表示装置には、表示面側から入射した光を反射させて表示を行うための反射板が備えられている。そして、従来の反射板には、表面が鏡面状態とされた反射板や表面にランダムな凹凸が形成された反射板が用いられていた。
このうち、図９に示すように、ランダムな凹凸面を備えた従来の反射板６０は、例えば厚さ３００ないし５００μｍのポリエステルフィルム６１を加熱することによってその表面に高さが数μｍの凹凸からなる凹凸面６１ａを形成し、さらに凹凸面６１ａ上に蒸着等の方法を用いてアルミニウムや銀等からなる反射膜６２を成膜することにより形成したものである。
【０００３】
この種の反射板６０を用いた従来の反射型液晶表示装置は、図１０に示すように、一対のガラス基板５１、５２の各々の対向面側に透明電極層５３、５４を設け、さらにこれら透明電極層５３、５４の各々の上に液晶の配向膜５５、５６を設け、これら配向膜５５、５６間に液晶層５７を配設した構成となっている。そして、ガラス基板５１、５２の外側にそれぞれ第１、第２の偏光板５８、５９を設け、第２の偏光板５９の外側には反射板６０を反射膜６２側の面を第２の偏光板５９側に向けて取り付けている。
【０００４】
上記構成の反射型液晶表示装置５０において、第１の偏光板５８に入射した光はこの偏光板５８によって直線偏光され、偏光された光が液晶層５７を透過することによって楕円偏光される。そして、楕円偏光された光は第２の偏光板５９によって再び直線偏光され、この直線偏光された光が反射板６０にて反射されて、再び第２の偏光板５９、液晶層５７を透過して第１の偏光板５８から出射する。
【０００５】
この反射板と反射型液晶表示装置は次のような反射特性を有している。
例えば図９に示すように、反射膜６２上に配置した点光源からの入射光Ｊの入射角度を反射膜６２表面に対する法線に対して入射角度３０度に一定にし、反射光Ｋの反射角度θを０度から６０度に変化させた場合の反射率を測定すると、反射角度３０度での反射率をピークとして左右の反射角度２０度以下および４０度以上では反射率がほぼ最低となることがわかった。そして、反射板単独での測定のみならず、この反射板を備えた液晶表示装置全体として測定してもこの傾向は同様であって、反射角度３０度での反射率をピークとして反射角度２３度以下ないし３７度以上の範囲でほぼ０％に低下することが判明した。
【０００６】
なお、表面を鏡面とした反射板の反射特性に関しては、一般に、表面にランダムな凹凸を持つ反射板と比較して、入射角度に対する特定の反射角度において非常に高い反射率を示す。しかしながら、反射率の高い反射角度の範囲が極めて狭い、すなわち視野角が狭いという特性を持っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ランダムな凹凸反射面を持つ従来の反射板は、反射効率が悪いために全体的に反射率が低く、入射光をより広範囲の反射角度で効率良く反射させるという反射板のニーズに充分に応えることができなかった。したがって、この種の反射板を用いた反射型液晶表示装置は、視野角が約２５ないし３５度の範囲と狭く、しかも表示面の明るさも充分とはいえないという問題があった。また、反射板の特性には明るさと同時に白さも求められるが、この種の従来の反射板では種々の波長を持つ光が均一にバランス良く反射しないため、反射面の白さという点でも不充分であった。さらに、この種の反射板における反射角度や反射光強度等の反射特性は、ランダムに形成される凹凸によって自ずと決まってしまうものであり、光学的な設計により制御されたものではなかった。
【０００８】
そこで、これらの問題を解決するために、表面に直線状に延びる多数のストライプ溝を形成した反射板が提案されている。この種の反射板は、まず直線状の多数のストライプ溝を有する母型を作成し、その母型の型面を転写することにより作成することができる。しかしながら、この反射板の場合、ストライプ溝に垂直な方向に関しては、ある範囲の反射角度で所望の明るさが得られるものの反射角度範囲が狭く、さらに、ストライプ溝に垂直な方向以外の方向に関しては、反射率がそもそも低い上に反射角度も極めて狭いものであった。したがって、この種の反射板を液晶表示装置に適用したところで、特にストライプ溝に平行な方向において、視野角が狭い、表示面の明るさや白さが不充分である、といった上記の問題が解決できなかった。
【０００９】
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、広い角度にわたって高い反射効率が得られる反射体を製造する方法、およびその反射体製造時に使用する母型の製造方法、並びにいずれの方向においても広い視野角とより明るい表示面が得られる反射型液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の反射体形成用母型の製造方法は、母型用基材の表面に先端が球面状の圧子を押圧し、上記母型用基材表面における圧子の位置を変えながらこの圧子による押圧を繰り返す際、前記圧子により母型用基材に深さを異なるように押圧して押圧後の圧痕の凹部の半径を変えながら互いに隣接する圧痕の凹部を重なるようにして転造することにより、上記母型用基材の型面にその内面が球面の一部をなす多数の凹部を連続して形成し、これを反射体形成用母型とすることを特徴とするものである。
【００１１】
すなわち、本発明の反射体形成用母型の製造方法は、転造装置を用いて母型用基材に先端が球面状の圧子を押圧することで、内面が球面の一部をなす多数の凹部を転造した反射体形成用母型を製造するというものである。ここで用いる圧子は、黄銅、ステンレス、工具鋼等の比較的硬度の高い金属材料からなる母型用基材の表面を極めて多数回押圧するものであるから、例えばダイヤモンド等、高い硬度の材料からなる圧子を用いることが望ましい。また、転造装置は多数の凹部を連続的に形成するために母型用基材表面における圧子の位置を変えながら押圧を繰り返すが、その場合、母型用基材と圧子が相対的に水平面内で移動すればよいのであるから、母型用基材と圧子のいずれが移動する構成であってもよい。
【００１２】
また、上記凹部を形成する際には、転造装置において圧子の上下動の距離、母型用基材の水平移動距離、圧子の先端の径等を調整することにより、形成する凹部の深さを０．１ないし３μｍの範囲でランダムに形成し、隣接する凹部のピッチを５ないし５０μｍの範囲でランダムに配置し、凹部内面の傾斜角分布を、反射光の拡散角が所定角度範囲となるように、より具体的には−１８ないし＋１８度の範囲となるように設定することが望ましい。
なお、上記の「凹部の深さ」とは反射体表面から凹部の底部までの距離、「隣接する凹部のピッチ」とは平面視したときに円形となる凹部の中心間の距離のことである。また、「凹部内面の傾斜角」とは、図８に示すように、凹部４の内面の任意の箇所において０．５μｍ幅の微小な範囲をとったときに、その微小範囲内における斜面の水平面に対する角度θのことである。角度θの正負は、反射体表面に立てた法線に対して例えば図８における右側の斜面を正、左側の斜面を負と定義する。
【００１３】
上述したように、これら凹部の深さ、隣接する凹部のピッチ、凹部内面の傾斜角に関しては、凹部の深さを０．１ないし３μｍ、隣接する凹部のピッチを５ないし５０μｍ、凹部内面の傾斜角分布を−１８ないし＋１８度の範囲に設定することが望ましい。
特に、傾斜角分布を−１８ないし＋１８度の範囲に設定する点、隣接する凹部のピッチを平面全方向に対してランダムに配置する点が重要である。なぜならば、仮に隣接する凹部のピッチに規則性があると、光の干渉色が出て反射光が色付いてしまうという不具合があるからである。また、凹部内面の傾斜角分布が−１８ないし＋１８度の範囲を超えると、反射光の拡散角が広がりすぎて反射強度が低下し、明るい反射板が得られない（反射光の拡散角がエアー中で３６度以上になり、液晶表示装置内部の反射強度ピークが低下し、全反射ロスが大きくなる）からである。
また、凹部の深さが３μｍを超えると、後工程で凹部を平坦化する場合に凸部の頂上が平坦化膜で埋めきれず、所望の平坦性が得られなくなる。
隣接する凹部のピッチが５μｍ未満の場合、反射体形成用母型の製作上の制約があり、加工時間が極めて長くなる、所望の反射特性が得られるだけの形状が形成できない、干渉光が発生する等の問題が生じる。また、実用上、反射体形成用母型の製作に使用し得る３０〜１００μｍ径のダイヤモンド圧子を用いる場合、隣接する凹部のピッチを５ないし１００μｍとすることが望ましい。
【００１４】
本発明は、先に記載の製造方法を実施するにあたり、圧子により同一深さの凹部を飛び飛びに複数個形成した後、深さを変えて同一深さの凹部を飛び飛びに複数個形成することを繰り返して、異なる深さと径を有する凹部を母型に形成しても良い。
本発明は、前記母型の表面に前記凹部をランダムに形成する際、複数の深さと複数の異なるピッチと複数の異なる半径の凹部を個々に縦横の列で規定される領域に形成したパターンを繰り返し連続形成しても良い。
また、本発明の反射体の製造方法は、上記方法により得られた反射体形成用母型の型面からこの型面の凹凸形状を反対にした型面を持つ転写型を形成し、この転写型の型面を反射体用基材の表面に転写し、これを反射体とすることを特徴とするものである。
【００１５】
本方法により得られた反射体の表面は、転写型を介して反射体形成用母型の型面がそのまま反映され、内面が球面の一部をなす多数の凹部が形成された状態となる。したがって、反射光の反射角を支配すると考えられる反射体の凹部内面の傾斜角（微小な単位面積内での傾斜角）がある角度範囲内で一定の分布を示すようになる。しかも、凹部内面が球面状であることから、その一定の傾斜角分布が反射体におけるある特定の方向だけでなく、全方向にわたって実現される。したがって、この反射体においては、全方向にわたって一様に高い反射効率が得られ、種々の波長を持つ光をバランス良く反射することができる。すなわち、従来の反射体に比べて、どの方向から見てもより明るく白い反射板を実現することができる。
【００１６】
また、本発明の反射型液晶表示装置の製造方法は、上記のような反射体、すなわち反射体表面にその内面が球面の一部をなす凹部が多数形成された反射体を用いることを特徴とするものである。なお、反射体の設置形態としては、液晶セルの外側に設置する外付け型または液晶セルを構成する基板の内面に設置する内蔵型のいずれのタイプとしてもよい。
【００１７】
本発明の反射型液晶表示装置の製造方法によれば、反射体自体が全方向にわたって反射効率が高く、種々の波長を持つ光をバランス良く反射するという特性を持っているため、従来の反射型液晶表示装置に比べて広い視角とより明るい表示面を有する反射型液晶表示装置を提供することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１ないし図７を参照して説明する。
図１は本実施の形態の反射体の製造方法により得られた反射体を示す図である。図１に示すように、この反射体１は、例えばガラス等からなる基板２上に設けられた感光性樹脂層等からなる平板状の樹脂基材３（反射体用基材）の表面に、その内面が球面の一部をなす多数の凹部４が重なり合うように連続して形成され、その上に例えばアルミニウムや銀等の薄膜からなる反射膜５が蒸着または印刷等により形成されたものである。
【００１９】
上記凹部４の深さを０．１ないし３μｍの範囲でランダムに形成し、隣接する凹部４のピッチを５ないし５０μｍの範囲でランダムに配置し、上記凹部４内面の傾斜角分布を−１８ないし＋１８度の範囲に設定することが望ましい。
特に、凹部４内面の傾斜角分布を−１８ないし＋１８度の範囲に設定する点、隣接する凹部４のピッチを平面全方向に対してランダムに配置する点が重要である。なぜならば、仮に隣接する凹部４のピッチに規則性があると、光の干渉色が出て反射光が色付いてしまうという不具合があるからである。また、凹部４内面の傾斜角分布が−１８ないし＋１８度の範囲を超えると、反射光の拡散角が広がりすぎて反射強度が低下し、明るい反射板が得られない（反射光の拡散角がエアー中で３６度以上になり、液晶表示装置内部の反射強度ピークが低下し、全反射ロスが大きくなる）からである。
また、凹部４の深さが３μｍを超えると、後工程で凹部４を平坦化する場合に凸部の頂上が平坦化膜で埋めきれず、所望の平坦性が得られなくなる。
隣接する凹部４のピッチが５μｍ未満の場合、反射体形成用母型の製作上の制約があり、加工時間が極めて長くなる、所望の反射特性が得られるだけの形状が形成できない、干渉光が発生する等の問題が生じる。また、実用上、反射体形成用母型の製作に使用し得る３０〜１００μｍ径のダイヤモンド圧子を用いる場合、隣接する凹部４のピッチを５ないし５０μｍとすることが望ましい。
【００２０】
次に、上記構成の反射体の製造方法を図２ないし図５を用いて説明する。
反射体を製造するにあたって、最初に、反射体の原版となる反射体形成用母型を作成する。その方法についてまず説明する。
図２（ａ）に示すように、例えば黄銅、ステンレス、工具鋼等からなる表面が平坦な平板状の母型用基材７を転造装置のテーブル上に固定する。そして、先端が所定の径Ｒを持つ球面形状のダイヤモンド圧子８で母型用基材７の表面を押圧し、母型用基材７を水平方向に移動させてはダイヤモンド圧子８を上下動させて押圧するという操作を多数回繰り返すことにより、深さや配列ピッチが異なる多数の凹部７ａを母型用基材７の表面に転造し、図２（ｂ）に示すような反射体形成用母型９とする。図３に示すように、ここで用いる転造装置は、母型用基材７を固定するテーブルが０．１μｍの分解能で水平面内のＸ方向、Ｙ方向に移動し、ダイヤモンド圧子８が１μｍの分解能で鉛直方向（Ｚ方向）に移動する機能を持つものである。なお、ダイヤモンド圧子８の先端の径Ｒは、２０ないし１００μｍ程度であることが望ましい。例えば、凹部７ａの深さを２μｍ程度とする場合、径Ｒが３０ないし５０μｍのもの、凹部７ａの深さを１μｍ程度とする場合、径Ｒが５０ないし１００μｍのものを用いるとよい。
【００２１】
また、ダイヤモンド圧子による転造の手順は次の通りである。
図４は転造のパターンを示す平面図であるが、この図に示すように、横一列において隣接する凹部のピッチは、左から順にｔ１（＝１７μｍ）、ｔ３（＝１５μｍ）、ｔ２（＝１６μｍ）、ｔ３ 、ｔ４（＝１４μｍ）、ｔ４、ｔ５（＝１３μｍ）、ｔ２、ｔ３、ｔ３ となっている。また、縦一列において隣接する凹部のピッチも上から順に同様のパターンとなっている。そして、深さを１．１ないし２．１μｍの範囲で４種類設定して（図中ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４ と示す ）押圧することにより、押圧後の圧痕である円形の凹部の半径もｒ１（＝１１μｍ）、ｒ２（＝１０μｍ）、ｒ３（＝９μｍ）、ｒ４（＝８μｍ）の４種類となる。例えば縦一列における凹部の半径は、上から順にｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ１、ｒ４、ｒ２、ｒ４、ｒ３、ｒ１、ｒ４、ｒ１ となる。
【００２２】
また、実際の転造の順番としては、例えば、最上段の横の列において深さｄ１ の凹部を飛び飛びに全て形成した後、次に深さｄ２ の凹部、深さｄ３ の凹部、深さｄ４ の凹部を形成するというように、４パターンの深さの転造操作を繰り返し、まず、最上段の横一列の凹部を全て形成する。その後、上から２番目の横の列に移動し、同様の操作を繰り返す。このようにして、パターン内の全ての凹部を形成していく。なお、図４はｔ＝１５０μｍ四方の転造のパターンを示すものであり、このパターンの繰り返しにより反射体全体が構成されている。図４に示したように、隣接する凹部の圧痕は一部重なるため、転造作業が全て終わった後の凹部全体の平面形状は図５に示すようになる。
このようにして、反射体形成用母型９が完成する。以降、反射体を製造する際にはこの母型９を繰り返し使用して多数の反射体を製造することができる。
【００２３】
なお、上記転造装置の場合、母型用基材を固定したテーブルが水平面内で移動する構成であるが、母型用基材表面におけるダイヤモンド圧子の位置が移動しさえすればよいのであるから、圧子側が水平方向に移動する構成であってもよい。また、母型用基材の材料としては、黄銅、ステンレス、工具鋼等に限らず、硬度の高い種々の金属材料を用いることが可能である。また、その母型用基材を押圧する圧子も、高い硬度の材料からなるものであればダイヤモンドに限ることはない。
【００２４】
その後、図２（ｃ）に示すように、母型９を箱形容器１０に収納、配置し、容器１０に例えばシリコーンなどの樹脂材料１１を流し込んで、常温にて放置、硬化させ、この硬化した樹脂製品を容器１０から取り出して不要な部分を切除し、図２（ｄ）に示すように、母型９の型面をなす多数の凹部と逆の凹凸形状である多数の凸部を持つ型面１２ａを有する転写型１２を作成する。
【００２５】
次に、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法により塗布する。そして、塗布終了後、加熱炉またはホットプレート等の加熱装置を用いて基板上の感光性樹脂液を例えば８０〜１００℃の温度範囲で１分以上加熱するプリベークを行って基板上に感光性樹脂層を形成する。ただし、用いる感光性樹脂の種類によってプリベーク条件は異なるため、上記範囲外の温度と時間で処理してもよいことは勿論である。なお、ここで形成する感光性樹脂層の膜厚は２〜５μｍの範囲とすることが好ましい。
【００２６】
その後、図２（ｅ）に示すように、図２（ｄ）に示した転写型１２を用い、この転写型１２の型面１２ａをガラス基板上の感光性樹脂層３に一定時間押し付けた後、転写型１２を感光性樹脂層３から外す。このようにして、図２（ｆ）に示すように、感光性樹脂層３の表面に転写型型面１２ａの凸部を転写して多数の凹部４を形成する。また、型押し時のプレス圧は用いる感光性樹脂の種類にあった値を選択することが好ましく、例えば３０〜５０ｋｇ／ｃｍ２ 程度の圧力とするのがよい。プレス時間についても用いる感光性樹脂の種類にあった値を選択することが好ましく、例えば３０秒〜１０分程度の時間とする。
【００２７】
その後、透明なガラス基板の裏面側から感光性樹脂層３を硬化させるための紫外線（ｇ、ｈ、ｉ線）等の光線を照射し、感光性樹脂層３を硬化させる。ここで照射する紫外線等の光線は、上記種類の感光性樹脂層の場合、５０ｍＪ／ｃｍ２ 以上の強度であれば感光性樹脂層を硬化させるのに充分であるが、感光性樹脂層の種類によってはこれ以外の強度で照射してもよいことは勿論である。そして、プリベークで用いたのと同様の加熱炉、ホットプレート等の加熱装置を用いてガラス基板上の感光性樹脂層３を例えば２４０℃程度で１分以上加熱するポストベークを行ってガラス基板上の感光性樹脂層３を焼成する。
【００２８】
最後に、感光性樹脂層３の表面に例えばアルミニウムをエレクトロンビーム蒸着等によって成膜して凹部の表面に沿って反射膜１を形成することにより、本実施の形態の反射体１が完成する。
【００２９】
本実施の形態の製造方法により得られた反射体１においては、内面が球面の一部である多数の凹部４が表面に形成され、しかも凹部４の深さ、隣接する凹部４のピッチ等の値が上記の範囲に設定されたことにより、凹部内面の傾斜角がある角度範囲で一定の分布を示すようになる。一例として、図６はこの反射体１における凹部内面の傾斜角の分布を示すものであり、横軸は傾斜角、縦軸はその傾斜角が存在する頻度を示している。この図に示すように、傾斜角は−１８ないし＋１８度の範囲、特に−１０ないし＋１０度の範囲においてほぼ一定の分布を示している。また、凹部４の内面は球面であり、全方向に対して対称形であるから、この一定の傾斜角分布は、反射体におけるある特定の方向だけでなく、全方向にわたって実現される。
凹部内面の傾斜角はその凹部内面における反射光の反射角を支配すると考えられ、本実施の形態の場合、反射体の全方向に対して傾斜角分布が一定であることから、全方向に対して一様な反射角および反射効率が得られることになり、種々の波長を持つ光をバランス良く反射することができる。すなわち、従来の反射体に比べて、どの方向から見てもより明るく白い反射板を実現することができる。
【００３０】
また、本実施の形態の反射体形成用母型の製造方法においては、凹部を形成する際にダイヤモンド圧子８を上下動させて母型用基材７の表面を押圧するだけであるから、ダイヤモンド圧子８と母型用基材７が擦れ合うようなことがない。その結果、ダイヤモンド圧子８先端の表面状態が母型９側に確実に転写され、圧子８の先端を鏡面状態としておけば母型９の凹部内面、ひいては反射体の凹部内面も容易に鏡面状態とすることができる。
さらに、ポリエステル等の樹脂フィルムを加熱することで凹凸面を形成していた従来の反射体と異なり、本実施の形態の反射体１における凹部の深さ、径、ピッチ等の寸法、凹部内面の表面状態等は全て制御されたものであり、高精度の転造装置の使用により反射板の凹部形状をほぼ設計通りに作成することができる。したがって、本方法によれば、作成する反射板の反射角度、反射効率等の反射特性が従来に比べてより制御しやすいものとなり、所望の反射体を得ることができる。
【００３１】
なお、本実施の形態における反射体１の凹部４の深さ、径、ピッチ等の具体的な数値や図４に示した凹部の転造パターンはほんの一例に過ぎず、適宜設計変更が可能なことは勿論である。また、反射体用基材、母型用基材等の各種基材の材料、転写型の構成材料等に関しても適宜変更が可能である。
【００３２】
次に、上記の反射体を用いたＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ ）方式の反射型液晶表示装置の製造方法について説明する。
図７に示すように、この反射型液晶表示装置を製造する際には、例えば厚さ０．７ｍｍの一対の表示側ガラス基板１３と背面側ガラス基板１４との間に液晶層１５を設け、表示側ガラス基板１３の上面側にポリカーボネート樹脂やポリアリレート樹脂等からなる１枚の位相差板１６を設け、さらに位相差板１６の上面側に第１の偏光板１７を配設する。また、背面側ガラス基板１４の下面側には、第２の偏光板１８、上記方法により予め製造しておいた図１に示した反射体１を順次取り付ける。
【００３３】
反射体１を取り付ける際には、第２の偏光板１８の下面側に凹部４を形成した面が対向するように取り付け、第２の偏光板１８と反射体１との間には、グリセリン等の光の屈折率に悪影響を与えることのない材料からなる粘着体１９を充填する。
両ガラス基板１３、１４の対向面側にはＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等からなる透明電極層２０、２１をそれぞれ形成し、透明電極層２０、２１上にポリイミド樹脂等からなる配向膜２２、２３をそれぞれ設ける。これら配向膜２２、２３等の関係により液晶層１５中の液晶は２４０度捻れた配置となっている。
【００３４】
また、前記背面側ガラス基板１４と透明電極層２１との間に、図示していないカラーフィルタを印刷等で形成することにより、この液晶表示装置をカラー表示できるようにしてもよい。
【００３５】
本実施の形態の製造方法により得られた反射型液晶表示装置においては、上述したように、使用する反射体１自体が全方向にわたって入射光の反射角度が広く、反射効率が高いという特性を持っているため、使用者が表示面をいずれの方向から見た場合においても、従来の液晶表示装置に比べて広い視野角と明るい表示面を有する液晶表示装置を提供することができる。
【００３６】
なお、本実施の形態の方法では、反射板を第２の偏光板の外側に配設する、いわゆる外付けの反射板とする例を説明したが、背面側ガラス基板の対向面側に配設して内蔵型としてもよい。また、液晶表示装置の例としてＳＴＮ方式のもので説明したが、液晶層の液晶分子の捻れ角を９０度に設定したＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ ）方式の液晶表示装置にも本発明の反射体を適用し得ることは勿論である。
【００３７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明に係る反射体の製造方法は、母型用基材表面における圧子の押圧位置を変えながら押圧を繰り返す際、圧子により母型用基材に深さを異なるように押圧して押圧後の圧痕の凹部の半径を変えながら互いに隣接する圧痕の凹部を重なるようにして転造することにより反射体を得ることができ、本発明の反射体の製造方法により得られた反射体においては、内面が球面の一部であり、深さと径の異なる多数の凹部が表面に形成されたことにより、反射体の全方向に対して凹部内面の傾斜角分布がある角度範囲でほぼ一定となるため、全方向に対して一様な反射効率が得られ、種々の波長を持つ光をバランス良く反射することができる。すなわち、本製造方法によれば、従来の反射体に比べてどの方向から見てもより明るく白い反射板を実現することができる。
また、本発明の反射体形成用母型の製造方法においては、凹部を形成する際に圧子を用いて母型用基材の表面を押圧するだけであり、圧子と母型用基材が擦れ合うようなことがない。その結果、圧子先端の表面状態が母型側に確実に転写され、例えば圧子の先端を鏡面状態としておけば母型の凹部内面、ひいては反射体の凹部内面も容易に鏡面状態とすることができる。
本発明において、前記凹部を形成する際に、前記凹部の深さを０．１ないし３μｍの範囲でランダムに形成し、前記凹部内面の傾斜角分布を−１０ないし＋１０度の範囲で一定の分布を示すように形成し、隣接する凹部のピッチをランダムに配置し、反射体の全方向に対して傾斜角分布を一定にしたことにより、平坦化に有利であり、光の干渉光が出ることがなく反射光に色つきを生じることがなく、全方向に対して一様な反射角および反射効率を得ることができ、種々の波長を持つ光をバランス良く反射することができる反射体を得ることができる。
本発明において、前記凹部を形成する際に、前記凹部の深さを０．１ないし３μｍの範囲でランダムに形成し、前記凹部内面の傾斜角分布を−１８ないし＋１８度の範囲で設定し、隣接する凹部のピッチを５ないし５０μｍの範囲でランダムに配置することにより、平坦化に有利であり、光の干渉光が出ることがなく反射光に色付きを生じることがなく、反射体の全方向に対して傾斜角分布を一定にすることができ、全方向に対して一様な反射角および反射効率を得ることができ、種々の波長を持つ光をバランス良く反射することができる反射体を得ることができる。
さらに、従来の反射体と異なり、本発明による反射体の凹部の深さ、径、ピッチ等の寸法、凹部内面の表面状態等は全て制御されたものであり、反射板の凹部形状をほぼ設計通りに作成することができる。したがって、本方法により得られた反射体形成用母型を用いれば、作成する反射板の反射角度、反射効率等の反射特性が従来に比べてより制御しやすいものとなり、所望の反射体を得ることができる。そして、先の如く圧子により同一深さの凹部を飛び飛びに複数個形成した後、深さを変えて同一深さの凹部を飛び飛びに複数個形成することを繰り返して、異なる深さと径を有する凹部を母型に形成した反射体を得ることができる。
また、上記のような優れた特性を持つ反射体を用いることにより、広い視野角と明るい表示面を有する液晶表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である反射体の製造方法により得られた反射体を示す斜視図である。
【図２】同、反射体の製造過程を順を追って示したプロセスフロー図である。
【図３】同、反射体の形成に用いる母型の製造過程を示す図であって、ダイヤモンド圧子で母型用基材を押圧している状態を示す図である。
【図４】同、母型の製造過程においてダイヤモンド圧子による転造のパターンを示す平面図である。
【図５】同、転造後の凹部全体の形状を示す平面図である。
【図６】同、反射体における凹部内面の傾斜角の分布を示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態である反射型液晶表示装置を示す断面図である。
【図８】本発明に係る反射体の凹部内面の傾斜角を説明するための図である。
【図９】従来の反射体の一例を示す斜視図である。
【図１０】従来の反射型液晶表示装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 反射体
２ 基板
３ 樹脂基材（反射体用基材）
４，７ａ 凹部
５ 反射膜
７ 母型用基材
８ ダイヤモンド圧子
９ 反射体形成用母型
１２ 転写型
【発明の属する技術分野】
本発明は、広範囲にわたって均一な明るさと白さを有する反射体を作成する際に使用する母型の製造方法、及び上記反射体の製造方法、並びにその反射体を用いた反射型液晶表示装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハンディタイプのコンピュータなどの表示部として、特に消費電力が小さいことから反射型液晶表示装置が広く利用されている。この反射型液晶表示装置には、表示面側から入射した光を反射させて表示を行うための反射板が備えられている。そして、従来の反射板には、表面が鏡面状態とされた反射板や表面にランダムな凹凸が形成された反射板が用いられていた。
このうち、図９に示すように、ランダムな凹凸面を備えた従来の反射板６０は、例えば厚さ３００ないし５００μｍのポリエステルフィルム６１を加熱することによってその表面に高さが数μｍの凹凸からなる凹凸面６１ａを形成し、さらに凹凸面６１ａ上に蒸着等の方法を用いてアルミニウムや銀等からなる反射膜６２を成膜することにより形成したものである。
【０００３】
この種の反射板６０を用いた従来の反射型液晶表示装置は、図１０に示すように、一対のガラス基板５１、５２の各々の対向面側に透明電極層５３、５４を設け、さらにこれら透明電極層５３、５４の各々の上に液晶の配向膜５５、５６を設け、これら配向膜５５、５６間に液晶層５７を配設した構成となっている。そして、ガラス基板５１、５２の外側にそれぞれ第１、第２の偏光板５８、５９を設け、第２の偏光板５９の外側には反射板６０を反射膜６２側の面を第２の偏光板５９側に向けて取り付けている。
【０００４】
上記構成の反射型液晶表示装置５０において、第１の偏光板５８に入射した光はこの偏光板５８によって直線偏光され、偏光された光が液晶層５７を透過することによって楕円偏光される。そして、楕円偏光された光は第２の偏光板５９によって再び直線偏光され、この直線偏光された光が反射板６０にて反射されて、再び第２の偏光板５９、液晶層５７を透過して第１の偏光板５８から出射する。
【０００５】
この反射板と反射型液晶表示装置は次のような反射特性を有している。
例えば図９に示すように、反射膜６２上に配置した点光源からの入射光Ｊの入射角度を反射膜６２表面に対する法線に対して入射角度３０度に一定にし、反射光Ｋの反射角度θを０度から６０度に変化させた場合の反射率を測定すると、反射角度３０度での反射率をピークとして左右の反射角度２０度以下および４０度以上では反射率がほぼ最低となることがわかった。そして、反射板単独での測定のみならず、この反射板を備えた液晶表示装置全体として測定してもこの傾向は同様であって、反射角度３０度での反射率をピークとして反射角度２３度以下ないし３７度以上の範囲でほぼ０％に低下することが判明した。
【０００６】
なお、表面を鏡面とした反射板の反射特性に関しては、一般に、表面にランダムな凹凸を持つ反射板と比較して、入射角度に対する特定の反射角度において非常に高い反射率を示す。しかしながら、反射率の高い反射角度の範囲が極めて狭い、すなわち視野角が狭いという特性を持っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ランダムな凹凸反射面を持つ従来の反射板は、反射効率が悪いために全体的に反射率が低く、入射光をより広範囲の反射角度で効率良く反射させるという反射板のニーズに充分に応えることができなかった。したがって、この種の反射板を用いた反射型液晶表示装置は、視野角が約２５ないし３５度の範囲と狭く、しかも表示面の明るさも充分とはいえないという問題があった。また、反射板の特性には明るさと同時に白さも求められるが、この種の従来の反射板では種々の波長を持つ光が均一にバランス良く反射しないため、反射面の白さという点でも不充分であった。さらに、この種の反射板における反射角度や反射光強度等の反射特性は、ランダムに形成される凹凸によって自ずと決まってしまうものであり、光学的な設計により制御されたものではなかった。
【０００８】
そこで、これらの問題を解決するために、表面に直線状に延びる多数のストライプ溝を形成した反射板が提案されている。この種の反射板は、まず直線状の多数のストライプ溝を有する母型を作成し、その母型の型面を転写することにより作成することができる。しかしながら、この反射板の場合、ストライプ溝に垂直な方向に関しては、ある範囲の反射角度で所望の明るさが得られるものの反射角度範囲が狭く、さらに、ストライプ溝に垂直な方向以外の方向に関しては、反射率がそもそも低い上に反射角度も極めて狭いものであった。したがって、この種の反射板を液晶表示装置に適用したところで、特にストライプ溝に平行な方向において、視野角が狭い、表示面の明るさや白さが不充分である、といった上記の問題が解決できなかった。
【０００９】
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、広い角度にわたって高い反射効率が得られる反射体を製造する方法、およびその反射体製造時に使用する母型の製造方法、並びにいずれの方向においても広い視野角とより明るい表示面が得られる反射型液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の反射体形成用母型の製造方法は、母型用基材の表面に先端が球面状の圧子を押圧し、上記母型用基材表面における圧子の位置を変えながらこの圧子による押圧を繰り返す際、前記圧子により母型用基材に深さを異なるように押圧して押圧後の圧痕の凹部の半径を変えながら互いに隣接する圧痕の凹部を重なるようにして転造することにより、上記母型用基材の型面にその内面が球面の一部をなす多数の凹部を連続して形成し、これを反射体形成用母型とすることを特徴とするものである。
【００１１】
すなわち、本発明の反射体形成用母型の製造方法は、転造装置を用いて母型用基材に先端が球面状の圧子を押圧することで、内面が球面の一部をなす多数の凹部を転造した反射体形成用母型を製造するというものである。ここで用いる圧子は、黄銅、ステンレス、工具鋼等の比較的硬度の高い金属材料からなる母型用基材の表面を極めて多数回押圧するものであるから、例えばダイヤモンド等、高い硬度の材料からなる圧子を用いることが望ましい。また、転造装置は多数の凹部を連続的に形成するために母型用基材表面における圧子の位置を変えながら押圧を繰り返すが、その場合、母型用基材と圧子が相対的に水平面内で移動すればよいのであるから、母型用基材と圧子のいずれが移動する構成であってもよい。
【００１２】
また、上記凹部を形成する際には、転造装置において圧子の上下動の距離、母型用基材の水平移動距離、圧子の先端の径等を調整することにより、形成する凹部の深さを０．１ないし３μｍの範囲でランダムに形成し、隣接する凹部のピッチを５ないし５０μｍの範囲でランダムに配置し、凹部内面の傾斜角分布を、反射光の拡散角が所定角度範囲となるように、より具体的には−１８ないし＋１８度の範囲となるように設定することが望ましい。
なお、上記の「凹部の深さ」とは反射体表面から凹部の底部までの距離、「隣接する凹部のピッチ」とは平面視したときに円形となる凹部の中心間の距離のことである。また、「凹部内面の傾斜角」とは、図８に示すように、凹部４の内面の任意の箇所において０．５μｍ幅の微小な範囲をとったときに、その微小範囲内における斜面の水平面に対する角度θのことである。角度θの正負は、反射体表面に立てた法線に対して例えば図８における右側の斜面を正、左側の斜面を負と定義する。
【００１３】
上述したように、これら凹部の深さ、隣接する凹部のピッチ、凹部内面の傾斜角に関しては、凹部の深さを０．１ないし３μｍ、隣接する凹部のピッチを５ないし５０μｍ、凹部内面の傾斜角分布を−１８ないし＋１８度の範囲に設定することが望ましい。
特に、傾斜角分布を−１８ないし＋１８度の範囲に設定する点、隣接する凹部のピッチを平面全方向に対してランダムに配置する点が重要である。なぜならば、仮に隣接する凹部のピッチに規則性があると、光の干渉色が出て反射光が色付いてしまうという不具合があるからである。また、凹部内面の傾斜角分布が−１８ないし＋１８度の範囲を超えると、反射光の拡散角が広がりすぎて反射強度が低下し、明るい反射板が得られない（反射光の拡散角がエアー中で３６度以上になり、液晶表示装置内部の反射強度ピークが低下し、全反射ロスが大きくなる）からである。
また、凹部の深さが３μｍを超えると、後工程で凹部を平坦化する場合に凸部の頂上が平坦化膜で埋めきれず、所望の平坦性が得られなくなる。
隣接する凹部のピッチが５μｍ未満の場合、反射体形成用母型の製作上の制約があり、加工時間が極めて長くなる、所望の反射特性が得られるだけの形状が形成できない、干渉光が発生する等の問題が生じる。また、実用上、反射体形成用母型の製作に使用し得る３０〜１００μｍ径のダイヤモンド圧子を用いる場合、隣接する凹部のピッチを５ないし１００μｍとすることが望ましい。
【００１４】
本発明は、先に記載の製造方法を実施するにあたり、圧子により同一深さの凹部を飛び飛びに複数個形成した後、深さを変えて同一深さの凹部を飛び飛びに複数個形成することを繰り返して、異なる深さと径を有する凹部を母型に形成しても良い。
本発明は、前記母型の表面に前記凹部をランダムに形成する際、複数の深さと複数の異なるピッチと複数の異なる半径の凹部を個々に縦横の列で規定される領域に形成したパターンを繰り返し連続形成しても良い。
また、本発明の反射体の製造方法は、上記方法により得られた反射体形成用母型の型面からこの型面の凹凸形状を反対にした型面を持つ転写型を形成し、この転写型の型面を反射体用基材の表面に転写し、これを反射体とすることを特徴とするものである。
【００１５】
本方法により得られた反射体の表面は、転写型を介して反射体形成用母型の型面がそのまま反映され、内面が球面の一部をなす多数の凹部が形成された状態となる。したがって、反射光の反射角を支配すると考えられる反射体の凹部内面の傾斜角（微小な単位面積内での傾斜角）がある角度範囲内で一定の分布を示すようになる。しかも、凹部内面が球面状であることから、その一定の傾斜角分布が反射体におけるある特定の方向だけでなく、全方向にわたって実現される。したがって、この反射体においては、全方向にわたって一様に高い反射効率が得られ、種々の波長を持つ光をバランス良く反射することができる。すなわち、従来の反射体に比べて、どの方向から見てもより明るく白い反射板を実現することができる。
【００１６】
また、本発明の反射型液晶表示装置の製造方法は、上記のような反射体、すなわち反射体表面にその内面が球面の一部をなす凹部が多数形成された反射体を用いることを特徴とするものである。なお、反射体の設置形態としては、液晶セルの外側に設置する外付け型または液晶セルを構成する基板の内面に設置する内蔵型のいずれのタイプとしてもよい。
【００１７】
本発明の反射型液晶表示装置の製造方法によれば、反射体自体が全方向にわたって反射効率が高く、種々の波長を持つ光をバランス良く反射するという特性を持っているため、従来の反射型液晶表示装置に比べて広い視角とより明るい表示面を有する反射型液晶表示装置を提供することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１ないし図７を参照して説明する。
図１は本実施の形態の反射体の製造方法により得られた反射体を示す図である。図１に示すように、この反射体１は、例えばガラス等からなる基板２上に設けられた感光性樹脂層等からなる平板状の樹脂基材３（反射体用基材）の表面に、その内面が球面の一部をなす多数の凹部４が重なり合うように連続して形成され、その上に例えばアルミニウムや銀等の薄膜からなる反射膜５が蒸着または印刷等により形成されたものである。
【００１９】
上記凹部４の深さを０．１ないし３μｍの範囲でランダムに形成し、隣接する凹部４のピッチを５ないし５０μｍの範囲でランダムに配置し、上記凹部４内面の傾斜角分布を−１８ないし＋１８度の範囲に設定することが望ましい。
特に、凹部４内面の傾斜角分布を−１８ないし＋１８度の範囲に設定する点、隣接する凹部４のピッチを平面全方向に対してランダムに配置する点が重要である。なぜならば、仮に隣接する凹部４のピッチに規則性があると、光の干渉色が出て反射光が色付いてしまうという不具合があるからである。また、凹部４内面の傾斜角分布が−１８ないし＋１８度の範囲を超えると、反射光の拡散角が広がりすぎて反射強度が低下し、明るい反射板が得られない（反射光の拡散角がエアー中で３６度以上になり、液晶表示装置内部の反射強度ピークが低下し、全反射ロスが大きくなる）からである。
また、凹部４の深さが３μｍを超えると、後工程で凹部４を平坦化する場合に凸部の頂上が平坦化膜で埋めきれず、所望の平坦性が得られなくなる。
隣接する凹部４のピッチが５μｍ未満の場合、反射体形成用母型の製作上の制約があり、加工時間が極めて長くなる、所望の反射特性が得られるだけの形状が形成できない、干渉光が発生する等の問題が生じる。また、実用上、反射体形成用母型の製作に使用し得る３０〜１００μｍ径のダイヤモンド圧子を用いる場合、隣接する凹部４のピッチを５ないし５０μｍとすることが望ましい。
【００２０】
次に、上記構成の反射体の製造方法を図２ないし図５を用いて説明する。
反射体を製造するにあたって、最初に、反射体の原版となる反射体形成用母型を作成する。その方法についてまず説明する。
図２（ａ）に示すように、例えば黄銅、ステンレス、工具鋼等からなる表面が平坦な平板状の母型用基材７を転造装置のテーブル上に固定する。そして、先端が所定の径Ｒを持つ球面形状のダイヤモンド圧子８で母型用基材７の表面を押圧し、母型用基材７を水平方向に移動させてはダイヤモンド圧子８を上下動させて押圧するという操作を多数回繰り返すことにより、深さや配列ピッチが異なる多数の凹部７ａを母型用基材７の表面に転造し、図２（ｂ）に示すような反射体形成用母型９とする。図３に示すように、ここで用いる転造装置は、母型用基材７を固定するテーブルが０．１μｍの分解能で水平面内のＸ方向、Ｙ方向に移動し、ダイヤモンド圧子８が１μｍの分解能で鉛直方向（Ｚ方向）に移動する機能を持つものである。なお、ダイヤモンド圧子８の先端の径Ｒは、２０ないし１００μｍ程度であることが望ましい。例えば、凹部７ａの深さを２μｍ程度とする場合、径Ｒが３０ないし５０μｍのもの、凹部７ａの深さを１μｍ程度とする場合、径Ｒが５０ないし１００μｍのものを用いるとよい。
【００２１】
また、ダイヤモンド圧子による転造の手順は次の通りである。
図４は転造のパターンを示す平面図であるが、この図に示すように、横一列において隣接する凹部のピッチは、左から順にｔ１（＝１７μｍ）、ｔ３（＝１５μｍ）、ｔ２（＝１６μｍ）、ｔ３ 、ｔ４（＝１４μｍ）、ｔ４、ｔ５（＝１３μｍ）、ｔ２、ｔ３、ｔ３ となっている。また、縦一列において隣接する凹部のピッチも上から順に同様のパターンとなっている。そして、深さを１．１ないし２．１μｍの範囲で４種類設定して（図中ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４ と示す ）押圧することにより、押圧後の圧痕である円形の凹部の半径もｒ１（＝１１μｍ）、ｒ２（＝１０μｍ）、ｒ３（＝９μｍ）、ｒ４（＝８μｍ）の４種類となる。例えば縦一列における凹部の半径は、上から順にｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ１、ｒ４、ｒ２、ｒ４、ｒ３、ｒ１、ｒ４、ｒ１ となる。
【００２２】
また、実際の転造の順番としては、例えば、最上段の横の列において深さｄ１ の凹部を飛び飛びに全て形成した後、次に深さｄ２ の凹部、深さｄ３ の凹部、深さｄ４ の凹部を形成するというように、４パターンの深さの転造操作を繰り返し、まず、最上段の横一列の凹部を全て形成する。その後、上から２番目の横の列に移動し、同様の操作を繰り返す。このようにして、パターン内の全ての凹部を形成していく。なお、図４はｔ＝１５０μｍ四方の転造のパターンを示すものであり、このパターンの繰り返しにより反射体全体が構成されている。図４に示したように、隣接する凹部の圧痕は一部重なるため、転造作業が全て終わった後の凹部全体の平面形状は図５に示すようになる。
このようにして、反射体形成用母型９が完成する。以降、反射体を製造する際にはこの母型９を繰り返し使用して多数の反射体を製造することができる。
【００２３】
なお、上記転造装置の場合、母型用基材を固定したテーブルが水平面内で移動する構成であるが、母型用基材表面におけるダイヤモンド圧子の位置が移動しさえすればよいのであるから、圧子側が水平方向に移動する構成であってもよい。また、母型用基材の材料としては、黄銅、ステンレス、工具鋼等に限らず、硬度の高い種々の金属材料を用いることが可能である。また、その母型用基材を押圧する圧子も、高い硬度の材料からなるものであればダイヤモンドに限ることはない。
【００２４】
その後、図２（ｃ）に示すように、母型９を箱形容器１０に収納、配置し、容器１０に例えばシリコーンなどの樹脂材料１１を流し込んで、常温にて放置、硬化させ、この硬化した樹脂製品を容器１０から取り出して不要な部分を切除し、図２（ｄ）に示すように、母型９の型面をなす多数の凹部と逆の凹凸形状である多数の凸部を持つ型面１２ａを有する転写型１２を作成する。
【００２５】
次に、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法により塗布する。そして、塗布終了後、加熱炉またはホットプレート等の加熱装置を用いて基板上の感光性樹脂液を例えば８０〜１００℃の温度範囲で１分以上加熱するプリベークを行って基板上に感光性樹脂層を形成する。ただし、用いる感光性樹脂の種類によってプリベーク条件は異なるため、上記範囲外の温度と時間で処理してもよいことは勿論である。なお、ここで形成する感光性樹脂層の膜厚は２〜５μｍの範囲とすることが好ましい。
【００２６】
その後、図２（ｅ）に示すように、図２（ｄ）に示した転写型１２を用い、この転写型１２の型面１２ａをガラス基板上の感光性樹脂層３に一定時間押し付けた後、転写型１２を感光性樹脂層３から外す。このようにして、図２（ｆ）に示すように、感光性樹脂層３の表面に転写型型面１２ａの凸部を転写して多数の凹部４を形成する。また、型押し時のプレス圧は用いる感光性樹脂の種類にあった値を選択することが好ましく、例えば３０〜５０ｋｇ／ｃｍ２ 程度の圧力とするのがよい。プレス時間についても用いる感光性樹脂の種類にあった値を選択することが好ましく、例えば３０秒〜１０分程度の時間とする。
【００２７】
その後、透明なガラス基板の裏面側から感光性樹脂層３を硬化させるための紫外線（ｇ、ｈ、ｉ線）等の光線を照射し、感光性樹脂層３を硬化させる。ここで照射する紫外線等の光線は、上記種類の感光性樹脂層の場合、５０ｍＪ／ｃｍ２ 以上の強度であれば感光性樹脂層を硬化させるのに充分であるが、感光性樹脂層の種類によってはこれ以外の強度で照射してもよいことは勿論である。そして、プリベークで用いたのと同様の加熱炉、ホットプレート等の加熱装置を用いてガラス基板上の感光性樹脂層３を例えば２４０℃程度で１分以上加熱するポストベークを行ってガラス基板上の感光性樹脂層３を焼成する。
【００２８】
最後に、感光性樹脂層３の表面に例えばアルミニウムをエレクトロンビーム蒸着等によって成膜して凹部の表面に沿って反射膜１を形成することにより、本実施の形態の反射体１が完成する。
【００２９】
本実施の形態の製造方法により得られた反射体１においては、内面が球面の一部である多数の凹部４が表面に形成され、しかも凹部４の深さ、隣接する凹部４のピッチ等の値が上記の範囲に設定されたことにより、凹部内面の傾斜角がある角度範囲で一定の分布を示すようになる。一例として、図６はこの反射体１における凹部内面の傾斜角の分布を示すものであり、横軸は傾斜角、縦軸はその傾斜角が存在する頻度を示している。この図に示すように、傾斜角は−１８ないし＋１８度の範囲、特に−１０ないし＋１０度の範囲においてほぼ一定の分布を示している。また、凹部４の内面は球面であり、全方向に対して対称形であるから、この一定の傾斜角分布は、反射体におけるある特定の方向だけでなく、全方向にわたって実現される。
凹部内面の傾斜角はその凹部内面における反射光の反射角を支配すると考えられ、本実施の形態の場合、反射体の全方向に対して傾斜角分布が一定であることから、全方向に対して一様な反射角および反射効率が得られることになり、種々の波長を持つ光をバランス良く反射することができる。すなわち、従来の反射体に比べて、どの方向から見てもより明るく白い反射板を実現することができる。
【００３０】
また、本実施の形態の反射体形成用母型の製造方法においては、凹部を形成する際にダイヤモンド圧子８を上下動させて母型用基材７の表面を押圧するだけであるから、ダイヤモンド圧子８と母型用基材７が擦れ合うようなことがない。その結果、ダイヤモンド圧子８先端の表面状態が母型９側に確実に転写され、圧子８の先端を鏡面状態としておけば母型９の凹部内面、ひいては反射体の凹部内面も容易に鏡面状態とすることができる。
さらに、ポリエステル等の樹脂フィルムを加熱することで凹凸面を形成していた従来の反射体と異なり、本実施の形態の反射体１における凹部の深さ、径、ピッチ等の寸法、凹部内面の表面状態等は全て制御されたものであり、高精度の転造装置の使用により反射板の凹部形状をほぼ設計通りに作成することができる。したがって、本方法によれば、作成する反射板の反射角度、反射効率等の反射特性が従来に比べてより制御しやすいものとなり、所望の反射体を得ることができる。
【００３１】
なお、本実施の形態における反射体１の凹部４の深さ、径、ピッチ等の具体的な数値や図４に示した凹部の転造パターンはほんの一例に過ぎず、適宜設計変更が可能なことは勿論である。また、反射体用基材、母型用基材等の各種基材の材料、転写型の構成材料等に関しても適宜変更が可能である。
【００３２】
次に、上記の反射体を用いたＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ ）方式の反射型液晶表示装置の製造方法について説明する。
図７に示すように、この反射型液晶表示装置を製造する際には、例えば厚さ０．７ｍｍの一対の表示側ガラス基板１３と背面側ガラス基板１４との間に液晶層１５を設け、表示側ガラス基板１３の上面側にポリカーボネート樹脂やポリアリレート樹脂等からなる１枚の位相差板１６を設け、さらに位相差板１６の上面側に第１の偏光板１７を配設する。また、背面側ガラス基板１４の下面側には、第２の偏光板１８、上記方法により予め製造しておいた図１に示した反射体１を順次取り付ける。
【００３３】
反射体１を取り付ける際には、第２の偏光板１８の下面側に凹部４を形成した面が対向するように取り付け、第２の偏光板１８と反射体１との間には、グリセリン等の光の屈折率に悪影響を与えることのない材料からなる粘着体１９を充填する。
両ガラス基板１３、１４の対向面側にはＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等からなる透明電極層２０、２１をそれぞれ形成し、透明電極層２０、２１上にポリイミド樹脂等からなる配向膜２２、２３をそれぞれ設ける。これら配向膜２２、２３等の関係により液晶層１５中の液晶は２４０度捻れた配置となっている。
【００３４】
また、前記背面側ガラス基板１４と透明電極層２１との間に、図示していないカラーフィルタを印刷等で形成することにより、この液晶表示装置をカラー表示できるようにしてもよい。
【００３５】
本実施の形態の製造方法により得られた反射型液晶表示装置においては、上述したように、使用する反射体１自体が全方向にわたって入射光の反射角度が広く、反射効率が高いという特性を持っているため、使用者が表示面をいずれの方向から見た場合においても、従来の液晶表示装置に比べて広い視野角と明るい表示面を有する液晶表示装置を提供することができる。
【００３６】
なお、本実施の形態の方法では、反射板を第２の偏光板の外側に配設する、いわゆる外付けの反射板とする例を説明したが、背面側ガラス基板の対向面側に配設して内蔵型としてもよい。また、液晶表示装置の例としてＳＴＮ方式のもので説明したが、液晶層の液晶分子の捻れ角を９０度に設定したＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ ）方式の液晶表示装置にも本発明の反射体を適用し得ることは勿論である。
【００３７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明に係る反射体の製造方法は、母型用基材表面における圧子の押圧位置を変えながら押圧を繰り返す際、圧子により母型用基材に深さを異なるように押圧して押圧後の圧痕の凹部の半径を変えながら互いに隣接する圧痕の凹部を重なるようにして転造することにより反射体を得ることができ、本発明の反射体の製造方法により得られた反射体においては、内面が球面の一部であり、深さと径の異なる多数の凹部が表面に形成されたことにより、反射体の全方向に対して凹部内面の傾斜角分布がある角度範囲でほぼ一定となるため、全方向に対して一様な反射効率が得られ、種々の波長を持つ光をバランス良く反射することができる。すなわち、本製造方法によれば、従来の反射体に比べてどの方向から見てもより明るく白い反射板を実現することができる。
また、本発明の反射体形成用母型の製造方法においては、凹部を形成する際に圧子を用いて母型用基材の表面を押圧するだけであり、圧子と母型用基材が擦れ合うようなことがない。その結果、圧子先端の表面状態が母型側に確実に転写され、例えば圧子の先端を鏡面状態としておけば母型の凹部内面、ひいては反射体の凹部内面も容易に鏡面状態とすることができる。
本発明において、前記凹部を形成する際に、前記凹部の深さを０．１ないし３μｍの範囲でランダムに形成し、前記凹部内面の傾斜角分布を−１０ないし＋１０度の範囲で一定の分布を示すように形成し、隣接する凹部のピッチをランダムに配置し、反射体の全方向に対して傾斜角分布を一定にしたことにより、平坦化に有利であり、光の干渉光が出ることがなく反射光に色つきを生じることがなく、全方向に対して一様な反射角および反射効率を得ることができ、種々の波長を持つ光をバランス良く反射することができる反射体を得ることができる。
本発明において、前記凹部を形成する際に、前記凹部の深さを０．１ないし３μｍの範囲でランダムに形成し、前記凹部内面の傾斜角分布を−１８ないし＋１８度の範囲で設定し、隣接する凹部のピッチを５ないし５０μｍの範囲でランダムに配置することにより、平坦化に有利であり、光の干渉光が出ることがなく反射光に色付きを生じることがなく、反射体の全方向に対して傾斜角分布を一定にすることができ、全方向に対して一様な反射角および反射効率を得ることができ、種々の波長を持つ光をバランス良く反射することができる反射体を得ることができる。
さらに、従来の反射体と異なり、本発明による反射体の凹部の深さ、径、ピッチ等の寸法、凹部内面の表面状態等は全て制御されたものであり、反射板の凹部形状をほぼ設計通りに作成することができる。したがって、本方法により得られた反射体形成用母型を用いれば、作成する反射板の反射角度、反射効率等の反射特性が従来に比べてより制御しやすいものとなり、所望の反射体を得ることができる。そして、先の如く圧子により同一深さの凹部を飛び飛びに複数個形成した後、深さを変えて同一深さの凹部を飛び飛びに複数個形成することを繰り返して、異なる深さと径を有する凹部を母型に形成した反射体を得ることができる。
また、上記のような優れた特性を持つ反射体を用いることにより、広い視野角と明るい表示面を有する液晶表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である反射体の製造方法により得られた反射体を示す斜視図である。
【図２】同、反射体の製造過程を順を追って示したプロセスフロー図である。
【図３】同、反射体の形成に用いる母型の製造過程を示す図であって、ダイヤモンド圧子で母型用基材を押圧している状態を示す図である。
【図４】同、母型の製造過程においてダイヤモンド圧子による転造のパターンを示す平面図である。
【図５】同、転造後の凹部全体の形状を示す平面図である。
【図６】同、反射体における凹部内面の傾斜角の分布を示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態である反射型液晶表示装置を示す断面図である。
【図８】本発明に係る反射体の凹部内面の傾斜角を説明するための図である。
【図９】従来の反射体の一例を示す斜視図である。
【図１０】従来の反射型液晶表示装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 反射体
２ 基板
３ 樹脂基材（反射体用基材）
４，７ａ 凹部
５ 反射膜
７ 母型用基材
８ ダイヤモンド圧子
９ 反射体形成用母型
１２ 転写型
Claims (7)
- 母型用基材の表面に先端が球面状の圧子を押圧し、前記母型用基材表面における圧子の位置を変えながらこの圧子による押圧を繰り返す際、前記圧子により母型用基材に深さを異なるように押圧して押圧後の圧痕の凹部の半径を変えながら互いに隣接する圧痕の凹部を重なるようにして転造することにより、前記母型用基材の型面にその内面が球面の一部をなす多数の凹部を連続して形成し、これを反射体形成用母型とすることを特徴とする反射体形成用母型の製造方法。
- 前記凹部を形成する際に、前記凹部の深さを０．１ないし３μｍの範囲でランダムに形成し、前記凹部内面の傾斜角分布を−１０ないし＋１０度の範囲で一定の分布を示すように形成し、隣接する凹部のピッチをランダムに配置することを特徴とする請求項１に記載の反射体形成用母型の製造方法。
- 前記凹部を形成する際に、前記凹部の深さを０．１ないし３μｍの範囲でランダムに形成し、前記凹部内面の傾斜角分布を−１８ないし＋１８度の範囲で設定し、隣接する凹部のピッチを５ないし５０μｍの範囲でランダムに配置することを特徴とする請求項１に記載の反射体形成用母型の製造方法。
- 圧子により同一深さの凹部を飛び飛びに複数個形成した後、深さを変えて同一深さの凹部を飛び飛びに複数個形成することを繰り返して、異なる深さと径を有する凹部を母型に形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の反射体形成用母型の製造方法。
- 前記母型の表面に前記凹部をランダムに形成する際、複数の深さと複数の異なるピッチと複数の異なる半径の凹部を個々に縦横の列で規定される領域に形成したパターンを繰り返し連続形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の反射体形成用母型の製造方法。
- 請求項１〜５のいずれかに記載の反射体形成用母型の製造方法により得られた反射体形成用母型の型面から該型面の凹凸形状を反対にした型面を持つ転写型を形成し、該転写型の型面を反射体用基材の表面に転写し、これを反射体とすることを特徴とする反射体の製造方法。
- 請求項６に記載の反射体の製造方法により得られた反射体を用いることを特徴とする反射型液晶表示装置の製造方法。
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