JP2004062008A - Corner cube array and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
【課題】微小で且つ形状精度の高い単位要素を有するマイクロコーナーキューブアレイを作製する。
【解決手段】コーナーキューブアレイの製造方法は、凹部を表面に有する母材を用意する工程と、凹部に対応した凸形状を有する第1の部分、および、所定の面を有する第2の部分を備える粒子を用意する工程と、母材上で第2の部分が露出されるように粒子の第1の部分を母材の凹部内に配置させることによって、粒子の所定の面を含むコーナーキューブを形成する工程とを包含する。
【選択図】 図4An object of the present invention is to manufacture a micro corner cube array having minute and unit elements with high shape accuracy.
A method of manufacturing a corner cube array includes a step of preparing a base material having a concave portion on the surface, a step of forming a first portion having a convex shape corresponding to the concave portion, and a second portion having a predetermined surface. Providing a particle comprising: forming a corner cube including a predetermined surface of the particle by disposing a first portion of the particle in a recess of the base material such that a second portion is exposed on the base material; Forming.
[Selection diagram] Fig. 4
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置などにおいて好適に用いられるコーナーキューブアレイおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、マイクロレンズ、マイクロミラー、マイクロプリズムなどの、非常にサイズが小さい光学素子(マイクロ光学素子)の開発が進められており、光通信や表示装置の分野での利用が図られている。このようなマイクロ光学素子の実現によって、光学技術及びディスプレイ技術の分野が一段と発展・充実することが期待されている。
【0003】
このようなマイクロ光学素子を利用した表示装置として、再帰性反射板を備える反射型液晶表示装置が、例えば米国特許第5,182,663号、特開平11−7008号公報、特開2000−19490号公報などに記載されている。再帰性反射板を用いれば、光の入射方向と同じ方向に光を反射(すなわち再帰反射)させることができる。このため、上記反射型液晶表示装置では、使用者の目には、使用者の近傍から発せられた光の反射光が選択的に届き、外部のライトや太陽などの光源から発せられる光の反射光が届くことが防止される。これにより、外光の映り込みを抑えることができ、視認性を向上させることができる。また、この反射型液晶表示装置では、再帰性反射板によって外光の映り込みを低減しているので、反射板の反射率を低下させて反射光の強度を低下させる必要がない。これにより、明るくコントラストの高い表示を実現することが可能である。
【0004】
このような再帰性反射板は、例えば、コーナーキューブアレイを用いて形成される。コーナーキューブは立方体の一隅を形成する形状を有し、典型的には、互いに直交する3つの面を有する。このようなコーナーキューブアレイから形成された反射板は、入射された光を複数の反射面で反射することによって、入射方向にかかわらず光を元の方向に反射させることができる。以下、図5を参照しながら、コーナーキューブアレイを用いて形成された再帰性反射板を備える従来の反射型液晶表示装置80の構成を説明する。
【0005】
反射型液晶表示装置80は、コーナーキューブアレイ83が設けられた基板82と、観察者側に位置する透明基板81と、これらの基板81,82の間に挟持された高分子分散型液晶層84とを備える。コーナーキューブアレイ83上には金属反射膜85が形成されており、黒表示時において、透明基板81および光透過状態に制御された高分子分散型型液晶層84を透過してきた光を、その入射方向と同じ方向に反射することができる。コーナーキューブアレイ83の凹部は、透明平坦化部材86によって埋められており、この平坦化部材86の上に透明電極87が形成されている。また、透明基板81の液晶層側には、カラーフィルタ層88および透明電極89が設けられている。反射型液晶表示装置80では、透明電極87,89によって高分子分散型液晶層84に印加する電圧を制御することによって、高分子分散型液晶層84の光透過性(または散乱状態)を制御し、これにより、画像の表示を行なう。
【0006】
表示装置80において用いられるコーナーキューブのサイズL1は、画素サイズL2以下であることが好ましい。コーナーキューブのサイズL1が画素サイズL2よりも大きい場合、所定のコーナーキューブに入射する光が通過する画素と、そのコーナーキューブによって反射された光が通過する画素とが異なることがあり、その場合には混色等の問題が生じるからである。従って、例えば画素サイズL2が100μm程度の場合、コーナーキューブのサイズL1は、好適には、数十μm以下に設定される。
【0007】
このような従来の反射型液晶表示装置において利用されるコーナーキューブとして、三角錐状の凹部または凸部のみから構成される形状を有するものが知られている。三角錐状の凹部または凸部でコーナーキューブであれば、上述のような数十μm以下というようなサイズで且つ形状精度高く作製することが比較的容易である。
【0008】
一方、道路標識などにおいて用いられる比較的サイズの大きい再帰性反射板としては、より複雑な形状を有するコーナーキューブを用いるもの(コーナーキューブリフレクタ)が知られている。以下、図6(a)〜(c)を参照しながら、より複雑な形状を有するコーナーキューブリフレクタの構成を説明する。
【0009】
図6(a)および(b)に示すように、コーナーキューブリフレクタ90は、実質的に互いに直交する3つの略正方形の反射面S1,S2,S3を備えた構造を有する。コーナーキューブリフレクタ90に入射された光は、図6(c)に示すように、例えば3面S2,S3,S1で反射され、入射方向と同一の方向に戻る。なお、コーナーキューブリフレクタ90において、略正方形である各反射面S1,S2,S3は、立方体の6面における共通する頂点を有する3面に対応している。図6(a)に示すように、コーナーキューブリフレクタ90は、○で示す最頂点を有する凸部92(×で示す中位点によって規定されるレベルよりも上側にある部分)と、●で示す最底点を有する凹部94(×で示す中位点によって規定されるレベルよりも下側にある部分)とによって構成されている。以下、このようなコーナーキューブを立方体型コーナーキューブと称する。
【0010】
立方体型コーナーキューブを用いて形成される反射板は、三角錐状の凹部または凸部のみから形成されるコーナーキューブ(以下、三角錐型コーナーキューブと称する)を用いる場合に比べ、入射光をより効率良く再帰反射させることができる。以下、図7(a)〜(d)を参照しながら、三角錐型コーナーキューブおよび立方体型コーナーキューブのそれぞれを用いた場合における光の反射の様子について説明する。
【0011】
図7(a)および(b)は、三角錐型コーナーキューブ96を示し、図7(c)および(d)は、立方体型コーナーキューブ98を示す。図7(b)に示すように、三角錐型コーナーキューブ96では、コーナーキューブの中央部に入射した光Aは図において点線で示すように再帰反射されるが、その角部に入射した光Bは再帰反射されない。すなわち、三角錐型コーナーキューブ96では、図7(a)に示すように、その角部において非再帰反射領域96aが形成される。これに対し、図7(d)に示すように、立方体型コーナーキューブ98では、角部に入射した光であっても、再帰反射される。従って、立方体型コーナーキューブ98では、非再帰反射領域が形成されず、反射面における再帰反射可能領域が広くなるため、入射光のより多くを再帰反射させることが可能である。
【0012】
反射型表示装置において三角錐型コーナーキューブの再帰性反射板を用いた場合、黒表示時において液晶層を透過した光の一部は再帰反射されず、入射方向と異なる方向に反射されることになる。この場合、使用者から離れたところから発せられる光の反射光の一部が使用者の目に届くことになり、これによってコントラスト比の低下が生じる。これに対し、立方体型コーナーキューブから形成される再帰性反射板を用いれば、より高い効率で入射光を再帰反射させることができるので、コントラスト比を向上させることができる。
【0013】
しかし、反射型表示装置において好適に用いられるような、例えば100μm以下の微細なサイズで立方体型コーナーキューブを作製することは容易ではない。以下、従来の立方体型コーナーキューブアレイの作製方法を説明する。
【0014】
(ピン結束法)
ピン結束法では、六角柱形状を有する金属のピンの先端に、互いに直交する正方形の3面を有するプリズムを設け、それらを何本も束ねてプリズム集合体を作製する。近接する3つのピンのそれぞれに設けられたプリズムの各1面ずつを用いて立方体型コーナーキューブが形成される。
【0015】
ただし、この方法では、別々のピンに形成されたプリズムを集めてコーナーキューブアレイを形成するため、サイズの小さいコーナーキューブを作製することは実際には困難である。この方法を用いて作製できるコーナーキューブの寸法(図6(b)に示すL3に相当する寸法)は1mm程度が限界であり、数十μmサイズの立方体型コーナーキューブを形成することは困難である。
【0016】
(プレート法)
プレート法では、互いに平行な二平面を持つ平板を複数枚重ねあわせ、この重ね合わせた平板の端面において、平面に対して直角な方向に等しいピッチでV溝を切削して頂角が約90°の連続する屋根型の突起群を形成する。次に、各々の平板上に形成された屋根型突起群の屋根の頂部を、隣接する平板上に形成されたV溝の底部に一致させるように移動させることによって立方体型コーナーキューブアレイ用の金型を作製する。
【0017】
ただし、この方法では、屋根型の突起が形成された平板を隣接する平板に対して適切な位置関係を有するように精度良く並べ換えて固定する必要がある。従って、100μm以下のサイズを有する微細な立方体型コーナーキューブを形成することは困難である。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
ただし、近年では、立方体型コーナーキューブアレイを微細なサイズで作製する技術も開発されてきている。このような技術は、例えば、Applied Optics Vol.35, No19 pp3466−3470における”Precision crystal corner cube arrays for optical gratings formed by (100) silicon planes with selective epitaxial growth”と題された論文に記載されている。この論文によれば、シリコン基板から結晶をエピタキシャル成長させることによって、微細なコーナーキューブアレイを作製している。
【0019】
このようにして得られる微細な立方体型コーナーキューブから再帰性反射板を作製すれば高い再帰反射率を実現することができる。これを表示装置に用いれば、混色を防止できるとともにコントラスト比を向上させることができる。しかし上記の方法では結晶成長を適切に制御する必要などが生じ、これ以外の方法によって、微細な立方体型コーナーキューブを作製するという課題があった。
【0020】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、表示装置の再帰性反射板として好適に利用される、微細な単位構造を持つコーナーキューブアレイおよびその製造方法を提供することをその目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
本発明のコーナーキューブアレイの製造方法は、凹部を表面に有する母材を用意する工程と、前記凹部に対応した凸形状を有する第1の部分、および、少なくとも1つの面を有する第2の部分を備える粒子を用意する工程と、前記母材上で前記第2の部分が露出されるように前記第1の部分を前記凹部内に配置させることによって、前記少なくとも1つの面を含むコーナーキューブを形成する工程とを包含する。
【0022】
ある好ましい実施形態において、前記少なくとも1つの面は、互いに直交する3つの平面を含む。
【0023】
ある好ましい実施形態において、前記凹部は三角錐形状を有し、前記粒子は立方体形状を有する。
【0024】
ある好ましい実施形態において、前記粒子は結晶であり、前記少なくとも1つの面は前記結晶の所定の結晶面によって規定される。
【0025】
ある好ましい実施形態において、前記粒子は、塩化ナトリウムからなることを特徴とする。
【0026】
ある好ましい実施形態において、前記粒子のサイズは、1μm以上1000μm以下である。
【0027】
ある好ましい実施形態において、前記母材上に形成された前記コーナーキューブの形状を、他の材料に転写する工程をさらに包含する。
【0028】
本発明のコーナーキューブアレイは、複数の凹部を表面に有する母材と、それぞれが、前記複数の凹部のそれぞれに対応した形状を持つ凸部を有し前記複数の凹部のそれぞれにおいて配置された複数の粒子とを備える。
【0029】
ある好ましい実施形態において、前記複数の粒子のそれぞれは、前記母材上で露出される少なくとも1つの面を有し、隣接する粒子の前記少なくとも1つの面によってコーナーキューブが形成されている。
【0030】
ある好ましい実施形態において、前記少なくとも1つの面は、互いに直交する3つの平面を含む。
【0031】
ある好ましい実施形態において、前記凹部は三角錐形状を有し、前記粒子は立方体形状を有する。
【0032】
ある好ましい実施形態において、前記粒子は結晶であり、前記少なくとも1つの面は前記結晶の所定の結晶面によって規定される。
【0033】
ある好ましい実施形態において、前記粒子が塩化ナトリウムからなることを特徴とする。
【0034】
本発明のコーナーキューブアレイの型は、複数の凹部を表面に有する母材と、それぞれが、前記複数の凹部のそれぞれに対応した形状を持つ凸部を有し前記複数の凹部のそれぞれにおいて配置された複数の粒子と、前記複数の粒子が配置された前記母材上に設けられた被覆膜とを備える。
【0035】
本発明のコーナーキューブアレイの製造方法は、母材を用意する工程と、少なくとも1つの面を有する部分を含む粒子を用意する工程と、前記母材上で前記部分が突出し、前記少なくとも1つの面が露出されるように、前記粒子を前記母材上に配置することによって、前記少なくとも1つの面を含むコーナーキューブを形成する工程とを包含する。
【0036】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態として作製される微細な立方体型コーナーキューブアレイを用いて構成される再帰性反射板について説明する。
【0037】
図1(a)および(b)は、本実施形態にかかる再帰性反射板を作製するために用いられる母材10を示す。母材としては、ニッケルなどの金属板を用いることができる。この母材10の表面には、複数の微細な三角錐状凹部11(三角錐の底面の一辺が例えば50μm程度)が、互いに60°異なる3つの方向のそれぞれにおいて、平坦部12と交互に配置するように形成されている。三角錐状凹部のそれぞれは、互いに直交する直角二等辺三角形の3面によって規定される形状を有し、立方体の角部に対応する形状をなす。このような凹部は、所定の形状の三角錐の凸部を有する高硬度のピンを切削加工によって作製し、このピンを母材となる金属板の表面に対して所定のピッチで多数回型押し形成することによって形成することができる。このようにして、所定の位置において複数の凹部が形成された母材が得られる。
【0038】
なお、母材に設けられる凹部は、互いに完全に離間するように形成されていても良いし、部分的に重畳するように形成されていてもよい。ただし好適には、凹部のそれぞれの中心部は、ハニカム格子点(合同な正六角形を隙間なく敷き詰めた場合における、各正六角形の頂点と各正六角形の重心点とに対応する点、あるいは、第1の方向に延びる等間隔(所定間隔)の複数の平行線と、上記第1の方向とは60°異なる第2の方向に延びる、等間隔かつ上記所定間隔と同一の間隔の複数の平行線との交点)に対応する位置に設けられる。
【0039】
次に、上述のような複数の凹部が形成された母材上に配置される粒子を用意する。ここで用意する粒子は、母材の凹部形状に対応した凸形状を有する第1の部分と、それ以外の第2の部分とを備えており、第2の部分は、コーナーキューブを構成する面となる少なくとも1つの面(ファセット)を有している。本実施形態では、このような粒子として、立方体状の塩化ナトリウム結晶を用いる。以下、この立方体状の塩化ナトリウム結晶の粒子を得る方法についてより詳細に説明する。
【0040】
図2(a)〜(c)は、本実施形態において用いられる、サイズ(例えば1辺が35μm)のそろった複数の微小な立方体状塩化ナトリウム粒子20を得る方法を示す。
【0041】
まず、図2(a)に示すように、へき開した塩化ナトリウムの粒子(結晶体)21を、塩化ナトリウムが溶けない無極性液体22(例えばテトラヒドロフラン)中に分散させる。なお、へき開した塩化ナトリウム粒子21は、例えば、飽和塩水を煮詰めたり、機械的な粉砕を行ったりすることによって得ることができる。このようして得られた塩化ナトリウムの粒子21のそれぞれは立方体形状を有する。なお、粒子21は、塩化ナトリウムから構成される必要は無く、岩塩型結晶構造を有する材料(例えばMgOやKClなど)から形成してもよい。
【0042】
次に、図2(b)に示すように、塩化ナトリウム粒子21が分散された上述の液体(分散液)22を遠心分離機23に供し、分散液中の塩化ナトリウム粒子21を遠心分離する。これにより、液体中の各領域においてサイズがそろった立方体状塩化ナトリウム粒子20が得られる。図2(c)に示すように、所定の領域に存在する立方体状塩化ナトリウム粒子20をパスツールピペット等で抽出することで、所望のサイズの塩化ナトリウム粒子20を得ることができる。このようにして得られた略同サイズの塩化ナトリウムの粒子のそれぞれは、上述のように立方体形状を有し、それぞれが正方形の6つの面(ファセット)を備える。粒子の6つのファセットには、互いに直交する3つの平面が含まれる。
【0043】
次に、図3に示すように、サイズが揃った塩化ナトリウム粒子20を塩化ナトリウムが溶けない無極性液体(分散媒)に分散させることによって分散液を作製し、これを母材10上に流すことにより、母材10上に塩化ナトリウム粒子20を配置させる。より具体的には、母材10の凹部11に粒子20の角部が嵌ることによって、粒子20は母材10の凹部11に配置させられる。なお、粒子20は、母材10の凹部11の形状(三角錐形状)に対応する角部を有しているため、母材10上に分散液を流すだけで、粒子20は母材10の凹部11内において所定の向きに自動的に配置される。
【0044】
なお、このように液体中に分散させた粒子を母材の凹部内に配置させる方法としては、例えば、米国特許第5,545,291号、5,783,856号、5,824,186号、5,904,545号などに記載されている方法を利用してもよい。すなわち、凹部が形成された母材を、所定の角度で傾けた状態でベッセル内に収容し、このベッセル内において、上述の塩化ナトリウム粒子20を含む分散液を所定の流速で母材上に流すが、ベッセル内において母材は分散液中に浸漬されるとともに母材の近傍に設けられた流出口から分散液のフローが母材上に供給される。このとき、分散液の流速等を適切に設定すれば、母材上に設けられた三角錐状の凹部内に、塩化ナトリウムの粒子の角部が適切に嵌合させることができる。これにより、各凹部内に粒子を配置させることが可能である。
【0045】
図4に示すように、母材10の凹部内に粒子20が配置された状態において、立方体状の粒子20の一部20b(凹部内に位置する第1の部分20aとは異なる第2の部分)は、母材10上で突出しており、また、この部分20bに形成されているファセット25は母材上で露出されている。すなわち、母材10の凹部内には粒子20が部分的に配置されている。
【0046】
このようにして立方体型コーナーキューブアレイ40を形成することができる。立方体型コーナーキューブアレイ40の単位要素であるコーナーキューブは、上述の粒子20の露出した部分20bのファセット25によって構成される。より具体的にいうと、隣接する3つの立方体型粒子のファセット25によってコーナーキューブが形成される。コーナーキューブを構成する3つの粒子のファセットは互いに略直交するように配置されている。
【0047】
なお、塩化ナトリウムの粒子は結晶であり、コーナーキューブを構成する粒子のファセットは、結晶の所定の結晶面によって規定することができる。例えば、上記のファセットは、塩化ナトリウム結晶の{100}面に対応する。
【0048】
このように形成されたコーナーキューブは、微細であり、また、コーナーキューブの各面は、塩化ナトリウムの平坦な結晶面から構成されるため、形状制度も高い。従って、表示装置に用いられる再帰性反射板を作製するためのコーナーキューブアレイとして好適である。
【0049】
なお、コーナーキューブのサイズは粒子(および凹部)のサイズによって規定され得るが、反射型表示装置に好適に用いられる再帰性反射板を得るためには、コーナーキューブのサイズは画素サイズよりも小さいことが望ましい。ただし、粒子のサイズが小さすぎる場合、すなわち粒子のサイズが光(可視光)の波長以下である場合、干渉などの影響により、コーナーキューブアレイが再帰性反射板として機能しなくなるという問題が生じる。このため、粒子のサイズは、1μm〜1000μmであることが望ましい。
【0050】
本実施形態で作製されたコーナーキューブアレイ上に銀などの金属薄膜を蒸着することによって保護膜として機能する被覆膜を設けた後、電鋳法によって上記コーナーキューブアレイの型をとることにより、マイクロコーナーキューブアレイ金型を作製することができる。このようにして形成された金型を用いて、ローラによる転写などによって樹脂材料などにコーナーキューブアレイを転写するようにすれば、表示装置において用いられるコーナーキューブアレイを量産することが可能である。
【0051】
以上のようにして作製されたコーナーキューブアレイの表面に、アルミニウムなどの金属の薄膜を設け、反射領域を形成することによって、再帰性反射板が得られる。このようにして得られた再帰性反射板は、例えば、反射型液晶表示装置(例えば図5に示す高分子分散型液晶表示装置)や、有機EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイなどにおいて好適に用いられ得る。
【0052】
以上、本発明の実施形態を説明したが、凹部が形成された母材を得る方法としては、種々の方法を採用することができ、例えば、特開平7−205322号公報に記載されるような光化学的な手法を利用することもできる。すなわち、複数の正三角形の透過領域(または遮光領域)を有するマスクであって、各透過領域(または遮光領域)の透過率もしくは遮光率は、透過領域(または遮光領域)の中心部から周辺部に向かって次第に減少しているマスクを用いて露光および現像を行なう。これにより、互いに直交する二等辺三角形の3面を有する三角錐状の複数の突起を基板上の所定の位置に形成することができる。この基板を型として用いて凹凸を反転させたもの作製し、これを本実施形態の母材として利用することができる。
【0053】
また、本実施形態では直角二等辺三角形3面で規定される三角錐状の凹部内に立方体の粒子の一部を配置させる形態を説明したが、粒子が凹部の形状に対応する部分を含むものである限り、凹部形状および粒子形状は他の形状であってもよい。ただし、粒子は、凹部の形状に対応する部分以外の部分において、コーナーキューブを構成するための少なくとも1つのファセットを有している必要がある。なお、この粒子の少なくとも1つのファセットには、互いに直交する3面が含まれることが望ましい。
【0054】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、母材上に粒子を配置することによって、粒子の所定の面を含むコーナーキューブを形成することができ、このようにすれば、互いに直交する正方形3面からなる微細なコーナーキューブ(立方体型コーナーキューブ)のアレイ、もしくはその金型を作製することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態にかかるコーナーキューブアレイの製造工程を説明するための図であり、(a)は母材の断面図、(b)は母材の斜視図である。
【図2】本発明の実施形態にかかるコーナーキューブアレイの製造工程を説明するための別の図であり、(a)〜(c)は好適な粒子を得るための工程をそれぞれ示す。
【図3】本発明の実施形態にかかるコーナーキューブアレイの製造工程を説明するためのさらに別の図であり、粒子を母材上に配置させる工程を示す断面図である。
【図4】本発明の実施形態にかかるコーナーキューブアレイの製造工程を説明するためのさらに別の図であり、完成されたコーナーキューブアレイの斜視図である。
【図5】従来の反射型液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図6】立方体型コーナーキューブアレイを示す図であり、(a)は平面図、(b)は中位点よりも高い部分を示す側面図、(c)は斜視図である。
【図7】三角錐型コーナーキューブと立方体型コーナーキューブとを比較して示す図であり、(a)は三角錐型コーナーキューブの平面図、(b)は三角錐型コーナーキューブの斜視図、(c)は立方体型コーナーキューブの平面図、(d)は立方体型コーナーキューブの斜視図を示す。
【符号の説明】
10 母材
11 三角錐状凹部
12 平坦部
20 サイズのそろった微小な立方体状塩化ナトリウム粒子(結晶)
21 へき開した塩化ナトリウム
22 無極性溶媒
23 遠心分離器
40 立方体型コーナーキューブアレイ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a corner cube array suitably used in a display device and the like, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, very small optical elements (micro optical elements), such as microlenses, micromirrors, and microprisms, have been developed and are being used in the fields of optical communication and display devices. The realization of such a micro-optical element is expected to further develop and enhance the fields of optical technology and display technology.
[0003]
As a display device using such a micro optical element, a reflective liquid crystal display device having a retroreflective plate is disclosed in, for example, US Pat. No. 5,182,663, JP-A-11-7008, and JP-A-2000-19490. No., etc. If a retroreflective plate is used, light can be reflected (that is, retroreflected) in the same direction as the light incident direction. For this reason, in the reflective liquid crystal display device, the reflected light of light emitted from the vicinity of the user selectively reaches the eyes of the user, and the reflected light of light emitted from a light source such as an external light or the sun is reflected. Light is prevented from reaching. Thereby, reflection of external light can be suppressed, and visibility can be improved. Further, in this reflective liquid crystal display device, since the reflection of external light is reduced by the retroreflective plate, it is not necessary to lower the reflectivity of the reflective plate to lower the intensity of the reflected light. This makes it possible to realize a bright and high-contrast display.
[0004]
Such a retroreflector is formed, for example, using a corner cube array. A corner cube has a shape that forms one corner of a cube, and typically has three surfaces orthogonal to each other. The reflection plate formed from such a corner cube array can reflect the light in the original direction regardless of the incident direction by reflecting the incident light on a plurality of reflection surfaces. Hereinafter, the configuration of a conventional reflective liquid
[0005]
The reflective liquid
[0006]
The size L1 of the corner cube used in the
[0007]
As a corner cube used in such a conventional reflective liquid crystal display device, a corner cube having a shape composed of only triangular pyramid-shaped concave portions or convex portions is known. If a triangular pyramid-shaped concave portion or convex portion is a corner cube, it is relatively easy to produce a size of several tens μm or less and high shape accuracy as described above.
[0008]
On the other hand, as a relatively large-sized retroreflective plate used in a road sign or the like, a retroreflective plate using a corner cube having a more complicated shape (corner cube reflector) is known. Hereinafter, the configuration of a corner cube reflector having a more complicated shape will be described with reference to FIGS. 6 (a) to 6 (c).
[0009]
As shown in FIGS. 6A and 6B, the
[0010]
A reflector formed using a cubic corner cube can reduce incident light more than a case using a corner cube formed only of a triangular pyramid-shaped concave or convex portion (hereinafter, referred to as a triangular pyramidal corner cube). Retroreflection can be performed efficiently. Hereinafter, the state of light reflection when each of the triangular pyramid-shaped corner cube and the cubic-shaped corner cube is used will be described with reference to FIGS.
[0011]
FIGS. 7A and 7B show a triangular pyramid-
[0012]
When a triangular pyramidal corner cube retroreflector is used in a reflective display device, part of the light transmitted through the liquid crystal layer during black display is not retroreflected but reflected in a direction different from the incident direction. Become. In this case, a part of the reflected light of the light emitted from a place distant from the user reaches the user's eyes, thereby lowering the contrast ratio. On the other hand, if a retroreflective plate formed from a cubic corner cube is used, incident light can be retroreflected with higher efficiency, so that the contrast ratio can be improved.
[0013]
However, it is not easy to produce a cubic corner cube with a fine size of, for example, 100 μm or less, which is suitably used in a reflection type display device. Hereinafter, a method of manufacturing a conventional cubic corner cube array will be described.
[0014]
(Pin binding method)
In the pin bundling method, a prism having three square surfaces orthogonal to each other is provided at the tip of a metal pin having a hexagonal prism shape, and a number of these prisms are bundled to form a prism assembly. A cubic corner cube is formed using one surface of each of the prisms provided on each of the three adjacent pins.
[0015]
However, in this method, since prisms formed on separate pins are collected to form a corner cube array, it is actually difficult to produce a small-sized corner cube. The size of a corner cube (dimension corresponding to L3 shown in FIG. 6B) which can be manufactured by this method is limited to about 1 mm, and it is difficult to form a cubic corner cube having a size of several tens of μm. .
[0016]
(Plate method)
In the plate method, a plurality of flat plates having two planes parallel to each other are superimposed, and a V-groove is cut at an equal pitch in a direction perpendicular to the planes at an end face of the superimposed flat plate to have a vertex angle of about 90 °. To form a continuous roof-shaped projection group. Next, by moving the top of the roof of the group of roof-shaped projections formed on each flat plate so as to coincide with the bottom of the V-groove formed on the adjacent flat plate, the gold for the cube-shaped corner cube array is moved. Make a mold.
[0017]
However, in this method, it is necessary to accurately rearrange and fix the flat plate on which the roof-shaped projections are formed so as to have an appropriate positional relationship with the adjacent flat plate. Therefore, it is difficult to form a fine cubic corner cube having a size of 100 μm or less.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, a technique for producing a cubic corner cube array with a fine size has been developed. Such techniques are described, for example, in Applied Optics Vol. 35, No19, pp 3466-3470, "Precision crystal corner cube arrays for optical gratings formed by (100) silicon planes with a selective episode, a paper entitled" According to this paper, a fine corner cube array is produced by epitaxially growing a crystal from a silicon substrate.
[0019]
If a retroreflective plate is produced from the fine cubic corner cube obtained in this way, a high retroreflectivity can be realized. If this is used for a display device, color mixing can be prevented and the contrast ratio can be improved. However, in the above method, it is necessary to appropriately control the crystal growth, and there has been a problem that a fine cubic corner cube is manufactured by other methods.
[0020]
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a corner cube array having a fine unit structure, which is suitably used as a retroreflective plate of a display device, and a method of manufacturing the same. And
[0021]
[Means for Solving the Problems]
The method of manufacturing a corner cube array according to the present invention includes a step of preparing a base material having a concave portion on the surface, a first portion having a convex shape corresponding to the concave portion, and a second portion having at least one surface. Providing a particle comprising: a corner cube including the at least one surface by disposing the first portion in the recess such that the second portion is exposed on the base material. Forming.
[0022]
In a preferred embodiment, the at least one plane includes three planes orthogonal to each other.
[0023]
In a preferred embodiment, the concave portion has a triangular pyramid shape, and the particles have a cubic shape.
[0024]
In a preferred embodiment, the particle is a crystal, and the at least one plane is defined by a predetermined crystal plane of the crystal.
[0025]
In a preferred embodiment, the particles are made of sodium chloride.
[0026]
In a preferred embodiment, the size of the particles is 1 μm or more and 1000 μm or less.
[0027]
In a preferred embodiment, the method further includes a step of transferring the shape of the corner cube formed on the base material to another material.
[0028]
The corner cube array of the present invention includes a base material having a plurality of concave portions on the surface, and a plurality of convex portions each having a convex portion having a shape corresponding to each of the plurality of concave portions and arranged in each of the plurality of concave portions. Particles.
[0029]
In a preferred embodiment, each of the plurality of particles has at least one surface exposed on the base material, and a corner cube is formed by the at least one surface of an adjacent particle.
[0030]
In a preferred embodiment, the at least one plane includes three planes orthogonal to each other.
[0031]
In a preferred embodiment, the concave portion has a triangular pyramid shape, and the particles have a cubic shape.
[0032]
In a preferred embodiment, the particle is a crystal, and the at least one plane is defined by a predetermined crystal plane of the crystal.
[0033]
In a preferred embodiment, the particles are made of sodium chloride.
[0034]
The mold of the corner cube array of the present invention has a base material having a plurality of concave portions on its surface, and each has a convex portion having a shape corresponding to each of the plurality of concave portions, and is arranged in each of the plurality of concave portions. A plurality of particles, and a coating film provided on the base material on which the plurality of particles are arranged.
[0035]
The method for producing a corner cube array according to the present invention includes a step of preparing a base material, a step of preparing particles including a portion having at least one surface, and the portion protruding on the base material and the at least one surface. Forming a corner cube including the at least one surface by disposing the particles on the base material such that is exposed.
[0036]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a retroreflective plate formed using a fine cubic corner cube array manufactured as an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0037]
FIGS. 1A and 1B show a
[0038]
In addition, the concave portions provided in the base material may be formed to be completely separated from each other, or may be formed to partially overlap. However, preferably, each central portion of the concave portion is a honeycomb lattice point (a point corresponding to the vertex of each regular hexagon and the center of gravity of each regular hexagon when congruent regular hexagons are spread without gaps, or A plurality of parallel lines at equal intervals (predetermined intervals) extending in one direction, and a plurality of parallel lines at equal intervals and equal to the predetermined intervals extend in a second direction different from the first direction by 60 ° (Intersection point with).
[0039]
Next, particles to be arranged on the base material having the plurality of recesses as described above are prepared. The particles prepared here include a first portion having a convex shape corresponding to the concave shape of the base material and a second portion other than the first portion, and the second portion has a surface forming a corner cube. Has at least one face (facet). In the present embodiment, cubic sodium chloride crystals are used as such particles. Hereinafter, a method of obtaining the cubic sodium chloride crystal particles will be described in more detail.
[0040]
2A to 2C show a method of obtaining a plurality of minute cubic
[0041]
First, as shown in FIG. 2A, cleaved sodium chloride particles (crystals) 21 are dispersed in a nonpolar liquid 22 in which sodium chloride does not dissolve (for example, tetrahydrofuran). The cleaved
[0042]
Next, as shown in FIG. 2B, the liquid (dispersion liquid) 22 in which the
[0043]
Next, as shown in FIG. 3, a dispersion is prepared by dispersing
[0044]
As a method of disposing the particles dispersed in the liquid in the concave portion of the base material, for example, US Pat. Nos. 5,545,291, 5,783,856, 5,824,186 , 5,904,545, etc. may be used. That is, the base material in which the concave portion is formed is accommodated in a vessel in a state where the base material is inclined at a predetermined angle, and the dispersion liquid containing the
[0045]
As shown in FIG. 4, in a state where the
[0046]
Thus, the cubic
[0047]
The sodium chloride particles are crystals, and the facets of the particles constituting the corner cube can be defined by a predetermined crystal plane of the crystals. For example, the above facets correspond to the {100} faces of sodium chloride crystals.
[0048]
The corner cube thus formed is fine, and each surface of the corner cube is formed of a flat crystal surface of sodium chloride, so that the shape accuracy is high. Therefore, it is suitable as a corner cube array for producing a retroreflective plate used for a display device.
[0049]
Although the size of the corner cube can be determined by the size of the particles (and the concave portions), the size of the corner cube must be smaller than the pixel size in order to obtain a retroreflector suitable for use in a reflective display device. Is desirable. However, when the size of the particles is too small, that is, when the size of the particles is equal to or smaller than the wavelength of light (visible light), there arises a problem that the corner cube array does not function as a retroreflective plate due to the influence of interference or the like. For this reason, the size of the particles is desirably 1 μm to 1000 μm.
[0050]
After providing a coating film that functions as a protective film by depositing a metal thin film such as silver on the corner cube array manufactured in the present embodiment, by taking the mold of the corner cube array by electroforming, A micro corner cube array mold can be manufactured. By transferring the corner cube array to a resin material or the like by transfer using a roller or the like using the mold formed in this manner, it is possible to mass-produce the corner cube array used in the display device.
[0051]
A retroreflective plate can be obtained by providing a thin film of a metal such as aluminum on the surface of the corner cube array manufactured as described above and forming a reflective region. The retroreflective plate thus obtained can be suitably used in, for example, a reflection type liquid crystal display device (for example, a polymer dispersion type liquid crystal display device shown in FIG. 5), an organic EL (electroluminescence) display, and the like. .
[0052]
Although the embodiment of the present invention has been described above, various methods can be adopted as a method of obtaining a base material having a concave portion, for example, as described in JP-A-7-205322. Photochemical techniques can also be used. That is, a mask having a plurality of equilateral triangular transmission areas (or light-shielding areas), wherein the transmittance or light-shielding rate of each transmission area (or light-shielding area) varies from the center of the transmission area (or light-shielding area) to the peripheral area. Exposure and development are performed using a gradually decreasing mask toward. This makes it possible to form a plurality of triangular pyramid-shaped protrusions having three isosceles triangular surfaces orthogonal to each other at predetermined positions on the substrate. This substrate is used as a mold to produce a substrate with reversed irregularities, and this can be used as a base material of the present embodiment.
[0053]
Further, in the present embodiment, the mode in which a part of the cubic particles is arranged in the triangular pyramid-shaped concave portion defined by the three surfaces of the right-angled isosceles triangle is described, but the particle includes a portion corresponding to the shape of the concave portion. As long as the shape of the concave portion and the shape of the particle are different, other shapes may be used. However, the particles need to have at least one facet for forming a corner cube in a portion other than the portion corresponding to the shape of the concave portion. It is preferable that at least one facet of the particle includes three surfaces orthogonal to each other.
[0054]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by arranging the particles on the base material, it is possible to form a corner cube including a predetermined surface of the particles. It is possible to fabricate an array of fine corner cubes (cubic corner cubes) composed of surfaces, or a mold thereof.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are diagrams for explaining a manufacturing process of a corner cube array according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a cross-sectional view of a base material, and FIG. 1B is a perspective view of the base material.
FIGS. 2A to 2C are diagrams for explaining a manufacturing process of the corner cube array according to the embodiment of the present invention, wherein FIGS.
FIG. 3 is still another view for explaining the manufacturing process of the corner cube array according to the embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view showing a process of arranging particles on a base material.
FIG. 4 is still another view for explaining the manufacturing process of the corner cube array according to the embodiment of the present invention, and is a perspective view of the completed corner cube array.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional reflective liquid crystal display device.
6A and 6B are diagrams showing a cubic corner cube array, wherein FIG. 6A is a plan view, FIG. 6B is a side view showing a portion higher than a middle point, and FIG. 6C is a perspective view.
7A and 7B are diagrams showing a comparison between a triangular pyramid type corner cube and a cubic type corner cube; FIG. 7A is a plan view of the triangular pyramid type corner cube; FIG. (C) is a plan view of the cubic corner cube, and (d) is a perspective view of the cubic corner cube.
[Explanation of symbols]
21
Claims (15)
前記凹部に対応した凸形状を有する第1の部分、および、少なくとも1つの面を有する第2の部分を備える粒子を用意する工程と、
前記母材上で前記第2の部分が露出されるように前記第1の部分を前記凹部内に配置させることによって、前記少なくとも1つの面を含むコーナーキューブを形成する工程と
を包含するコーナーキューブアレイの製造方法。A step of preparing a base material having a concave portion on the surface,
Preparing a first portion having a convex shape corresponding to the concave portion, and a particle comprising a second portion having at least one surface;
Forming the corner cube including the at least one surface by disposing the first portion in the recess such that the second portion is exposed on the base material. Array manufacturing method.
それぞれが、前記複数の凹部のそれぞれに対応した形状を持つ凸部を有し前記複数の凹部のそれぞれにおいて配置された複数の粒子と
を備えるコーナーキューブアレイ。A base material having a plurality of recesses on its surface,
A corner cube array comprising a plurality of projections each having a shape corresponding to each of the plurality of recesses and a plurality of particles arranged in each of the plurality of recesses.
それぞれが、前記複数の凹部のそれぞれに対応した形状を持つ凸部を有し前記複数の凹部のそれぞれにおいて配置された複数の粒子と、
前記複数の粒子が配置された前記母材上に設けられた被覆膜と
を備えるコーナーキューブアレイの型。A base material having a plurality of recesses on its surface,
A plurality of particles each having a convex portion having a shape corresponding to each of the plurality of concave portions, and arranged in each of the plurality of concave portions,
A corner cube array including a coating film provided on the base material on which the plurality of particles are arranged.
少なくとも1つの面を有する部分を含む粒子を用意する工程と、
前記母材上で前記部分が突出し、前記少なくとも1つの面が露出されるように、前記粒子を前記母材上に配置することによって、前記少なくとも1つの面を含むコーナーキューブを形成する工程と
を包含するコーナーキューブアレイの製造方法。A process of preparing a base material,
Providing particles comprising a portion having at least one surface;
Forming a corner cube including the at least one surface by disposing the particles on the base material such that the portion protrudes on the base material and the at least one surface is exposed. A method of manufacturing a corner cube array including the same.
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09120943A (en) * | 1995-06-07 | 1997-05-06 | Univ California | How to assemble a fine structure on a substrate |
| JPH1039124A (en) * | 1996-07-22 | 1998-02-13 | Dainippon Printing Co Ltd | Retroreflector and method of manufacturing the same |
| JP2001341136A (en) * | 2000-06-05 | 2001-12-11 | Goyo Paper Working Co Ltd | Corner cube mold |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09120943A (en) * | 1995-06-07 | 1997-05-06 | Univ California | How to assemble a fine structure on a substrate |
| JPH1039124A (en) * | 1996-07-22 | 1998-02-13 | Dainippon Printing Co Ltd | Retroreflector and method of manufacturing the same |
| JP2001341136A (en) * | 2000-06-05 | 2001-12-11 | Goyo Paper Working Co Ltd | Corner cube mold |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111240038A (en) * | 2020-03-10 | 2020-06-05 | 像航(上海)科技有限公司 | Retroreflection floating imaging system and manufacturing method of retroreflection mirror |
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