JP4254258B2 - 反射基板およびそれを備えた電気光学装置並びに電子機器、反射基板の製造方法 - Google Patents
反射基板およびそれを備えた電気光学装置並びに電子機器、反射基板の製造方法 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射基板およびそれを備えた電気光学装置並びに電子機器、反射基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、電気光学装置の一種である半透過反射型の液晶表示装置では、内蔵したバックライトの電力消費を低減させるために、樹脂表面をアルミニウムなどで覆った反射基板を設けて、視野域側から入射した外光(以下、入射光)を反射させることで生じた反射光を利用している(例えば、特許文献1など)。この種の液晶表示装置では、反射基板の一部に設けられた透過部を介して、内蔵したバックライトの照射光を視野域側に導く。また実際、このような液晶表示装置では、反射基板の反射面に凹凸を設けることで、視角を向上させ、また、入射光を適度に散乱させ、この入射光による幻惑や背景の写り込み等の問題発生を低減している。
【0003】
この従来の液晶表示装置においては、例えば、図12に示したようなパターンを有する反射基板500が設けられている。この図12は、或る一つのドット(カラー表示における赤、緑、青色の各ドット)における反射基板500の反射面の平面パターン図を示している。ここで、符号102a,102b,104a,104bは、この一つのドットにおいて、隣接する他のドットと遮光膜(特に図示せず)で区切られ区別される端部(境界線)を明示したものである。
この反射基板500には、バックライトから照射される照射光を透過させる透過部110と、入射光を散乱させるための複数の凹部120が形成された反射部とが設けられている。凹部120は、緩やかに連続する凹凸状の樹脂が反射膜として作用する。この緩やかな凹凸状の反射膜は、例えばポジ系の感光性樹脂材料に対して、対角間の直径10μmからなる六角形形状の開口部(凸部に対して窪んだ部分の穴径)を有するフォトマスクを用いて、露光・現像されることで形成される。この時、隣接する凹部間における中心(または重心)間隔は、例えば、平均値を14μmとして13〜18μmの値に設定される。この反射基板500では、例えば、境界線102aから透過部110の枠線(端部)112までの幅D1に比して、境界線104aから透過部110の枠線112までの幅D2が十分に短い構成となっている。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−98955号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、このような反射基板500において、幅D2を有してなる領域Bは、その最小の一辺の長さが凹部120の直径10μmを僅かに超えた程度しかない場合があり得る。反射基板500において、凹部120を形成する過程では、通常、ランダムに凹部120の形成箇所が決定されると共に、ドットを成す領域に対するその凹部120の開口部の開口総面積(つまり凹部開口の密度)が所定密度を満たすように決定される。
【0006】
しかしながら、領域Bのように一辺の長さが極端に短い領域では、直径10μmの凹部120が一つ形成される程の余地しかなく、場合によっては領域Bにおいては上記所定密度を満たさないことが生じ得た。この場合、この領域Bでは平坦な反射面が多くなる。また仮に、領域Bにおいて上記所定密度を満たすように凹部120が形成されたとしても、この領域Bでは、凹部120が疎状に形成されるのみで、このように不均一に凹部120が形成された反射基板500では、この領域Bへの入射光を十分に散乱させることはできず、この入射光による幻惑や背景の写り込み等の問題を十分に抑制することはできなかった。
また一方で、仮に領域Bにおいて予め指定した箇所に凹部120を形成するように決定してその不均一に形成されたパターンを修正しようとしても、極端には、直径10μmを有する凹部120が縦一列に形成されることとなり、この領域Bにおける凹部120の開口面積密度は、同反射面におけるこの領域B以外の領域Aの凹部120開口面積密度に比して極端に高くなってしまうことが起こり得る。
【0007】
本発明は上述した課題に鑑みてなされ、その目的は、入射した外光をより効率的に散乱させるための反射基板およびそれを備えた電気光学装置並びに電子機器、反射基板の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の反射基板は、視野域側からドットに入射した入射光を凹凸表面で反射する反射部と、前記視野域側とは反対側から照射される照射光を前記視野域側に透過させる透過部とを有し、前記反射部のうち、前記ドットの端部から前記透過部の端部までの幅が所定値以上の領域Aには、開口部の径がd1である第1凹部が複数形成され、前記幅が前記所定値未満の領域Bには、開口部の径が前記d1よりも小さいd2である第2凹部が複数形成され、前記所定値が(2×d1)であることを特徴とする。
【0009】
また、本発明の反射基板において、前記領域Bの前記第2凹部は、前記領域Aの前記第1凹部よりも密に形成されていることを特徴とする。
【0011】
また、本発明の反射基板において、前記反射部にあって、前記領域Aの面積の総計を第1面積S1、前記領域Bの面積の総計を第2面積S2、前記領域Aにおける前記第1凹部の開口面積の総計を第1開口面積T1、前記領域Bにおける前記第2凹部の開口面積の総計を第2開口面積T2とそれぞれした場合、(T2/S2)/(T1/S1)が1.2以上1.7以下を満たしていることを特徴とする。
このように領域A,B間における開口面積密度の比率に着目し、この両者の開口面積比率が剥離し過ぎることで、十分な反射率を得られ難くなるという問題を抑制することができる。
【0012】
また、上記反射基板を備えた電気光学装置として用いることができる。
【0013】
また、上記電気光学装置を備えた電子機器として用いることができる。
【0014】
また、本発明は、視野域側からドットに入射した入射光を凹凸表面で反射する反射部と、前記視野域側とは反対側から照射される照射光を前記視野域側に透過させる透過部とを有する反射基板の製造方法において、前記反射部のうち、前記ドットの端部から前記透過部の端部までの幅が所定値以上の領域Aに、開口部の径がd1である第1凹部を複数形成し、前記幅が前記所定値未満の領域Bには、開口部の径が前記d1よりも小さいd2である第2凹部を複数形成する工程を有し、前記所定値を(2×d1)としたことを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0017】
<反射基板について>
図1を用いて、本発明にかかる反射基板100の構成を説明する。
図1は、本第1の実施形態の反射基板100表面におけるパターンを示す図である。なお、上述した図12の反射基板500と同符号のものについてはその説明を省略することとする。
この反射基板100では、長方形形状の透過部110の枠線112から、ドットの境界線102a,102b,104a,104bのいずれかに至るまでの幅が(2×凹部開口径10μm)未満の領域、つまりここでは領域B1,B2において、この凹部開口径10μmより小さい凹部開口径9μmを有し、凹部120とは相似形状の凹部122が形成されている。この場合、例えば、六角形形状の凹部120の開口面積は64μm2、凹部122の開口面積は56μm2であった。
【0018】
このように、本形態の反射基板100は、凹部を形成するに当たってその領域が狭いためにその領域における開口部の開口面積密度が十分に確保できないといった問題を抑制することができる。
また、本形態の反射基板100では、ドットの境界線から透過部に至るまでの幅は、極端にはX方向に凹部120を最大2つ並列に形成することができなくなるということに鑑みて、領域B1,B2を決定するに至った。このようにすれば、狭い領域B1,B2において所定の開口面積密度を満たしつつ、凹部122の形成位置を適当に散らすことができ、この領域B1,B2への入射光を十分に散乱させ、この入射光による幻惑や背景の写り込み等の問題を十分に抑制することができるようになる。
【0019】
なお、本形態における反射基板100では、領域A1,A2の凹部120の開口径(以下、開口径d1と称す)に対して領域B1,B2の凹部122の開口径(以下、開口径d2と称す)を単に小さくするよりは、例えば領域A1,A2の凹部120の開口径10μmに対して領域B1,B2の凹部122の開口径を9μmにするなど、僅かな径の変更が望ましい。これを以下、図2〜図4を用いて説明する。
【0020】
ここで、図2は、図3および図4に示した各線分A01〜A04,B01〜B04のそれぞれを測定した時の、凹部の開口径(μm)、207μm×69μmの角内に散在する凹部数(個)、凹部の開口面積(μm2/個)、凹部の開口面積密度(%)を表している。なお、この凹部におけるこれら各設定値は、実際には、反射面上に凹凸を露光して形成するときのマスクパターンの孔と対応していることから、このマスクにおいて形成した孔パターンから推測した値として示している。
例えば、線分B04であれば、開口径10μmで開口面積64(μm2/個)を有する凹部が207μm×69μm角内に118個形成され、単位面積(1μm2)当りの開口面積の割合、つまり開口面積密度が53%であることを表している。また例えば、線分B03であれば、同サイズのドット内において、開口径9μmで凹部開口面積56(μm2/個)を有する凹部が207μm×69μm角内に135個形成され、開口面積の割合、つまり開口面積密度が53%であることを表している。
【0021】
図3は、従来の反射基板において、実際、凹部の開口面積密度が略31%を満たしつつ凹部の開口径を変化させていった場合における、凹凸樹脂単体の反射面における鏡面反射率(40°の出射光量/40°の入射光量)を測定した結果である。なお、ここでは、反射基板の樹脂層の塗布膜厚を1.8μm、2.1μmとそれぞれ変化させて樹脂の鏡面反射率を測定しこれを線分で結び、その間の鏡面反射率値を推定している。
同様に、図4は、従来の反射基板において、実際、凹部の開口面積密度が略53%を満たしつつ凹部の開口径を変化させていった場合における、凹凸樹脂単体の反射面における鏡面反射率を測定した結果である。なお、ここでは、反射基板の樹脂層の塗布膜厚を1.8μm、2.1μmとそれぞれ変化させて樹脂の鏡面反射率を測定しこれを線分で結び、その間の鏡面反射率値を推定している。
【0022】
この図3および図4を互いに照らし合わせてみると、例えば樹脂層の塗布膜厚1.8μmの場合において、図3の開口径10μmの凹部における樹脂の鏡面反射率1.4%(線分A04)とほぼ同等の鏡面反射率を実現する開口径を有する凹部は、図4の開口径9μmの凹部(樹脂の鏡面反射率1.4%を示す線分B03)であることが分かる。また、別の例では、樹脂層の塗布膜厚1.8μmの場合において、図3の開口径9μmの凹部における樹脂の鏡面反射率2.4%(線分A03)と近い鏡面反射率を実現する開口径を有する凹部は、図4の開口径7.5μmの凹部(樹脂の鏡面反射率1.9%を示す線分B02)と、開口径6μmの凹部(樹脂の鏡面反射率3.0%を示す線分B01)との中間であることが推測できる。
逆に、このような図3および図4のような場合において、例えば、樹脂層の塗布膜厚1.8μmの場合において、図3の開口径10μmの凹部における樹脂の鏡面反射率1.4%に対して、図4の開口径6μmの凹部(樹脂の鏡面反射率3.0%)に設定すると、鏡面反射率の相違が大きくなる方向に作用してしまう。これにより同一ドット内で反射する光の量が異なる領域が生じてしまう。
【0023】
このように、領域A1,A2の凹部120の開口径d1に対して、領域B1,B2の凹部122の開口径d2を僅かに変更するのが望ましい。
なお、このとき、上記測定時においては、領域A1,A2の面積の総計を第1面積S1、領域B1,B2の面積の総計を第2面積S2、領域A1,A2における凹部120の開口面積の総計を第1開口面積T1、領域B1,B2における凹部122の開口面積の総計を第2開口面積T2とそれぞれした場合、反射基板100では、開口面積密度の比率(T2/S2)/(T1/S1)は、((0.53)/(0.31))=1.7と設定している。これは、上限として望ましい値の一例であり、下限としては開口面積密度の比率(T2/S2)/(T1/S1)=1.2が望ましい。これは、開口面積密度の比率が高過ぎると、特に領域B1,B2において極小な凹部122を露光処理で形成する場合、露光過多で樹脂が剥がれ易くなるからである。また逆に開口面積密度の比率が低過ぎる(つまり1に近づき過ぎる)と、領域B1,B2における凹部の開口面積密度が小さくなるように作用し、領域A1,A2に比して、十分な反射率を得られ難いという問題が生じることになる。
【0024】
(反射基板の他の形態1)
上述の反射基板100では、凹部の開口形状が六角形で形成されていたが、これは一例であり、他に円形形状、楕円形状または台形形状であってもよい。この場合、楕円形状であったときは、上記領域B1,B2に相当する領域を指定するに当たり長軸の長さにしたがって、ドットを形成する端部から透過部110の端部に至るまでの幅が、その長軸の2倍未満の領域に、この長軸の長さより小さい長軸の長さを有し、かつ元の楕円形状における開口面積より小さい開口面積の凹部を形成するのが望ましい。これは、上記領域B1,B2において、最低でも、凹部をそのX方向に並列に2つ配列することができるようにするためである。
なお、この場合も、領域A1,A2の面積の総計を第1面積S1、領域B1,B2の面積の総計を第2面積S2、領域A1,A2における凹部120の開口面積の総計を第1開口面積T1、領域B1,B2における凹部122の開口面積の総計を第2開口面積T2とそれぞれした場合、反射基板100では、開口面積密度の比率(T2/S2)/(T1/S1)は1.7を上限値として設定し、また、下限としては開口面積密度の比率(T2/S2)/(T1/S1)=1.2と設定することが望ましい。
【0025】
(反射基板の他の形態2)
上述の図1に示した反射基板100においては、特に樹脂部材により入射光を反射させる構成として説明したが、反射層の表面にアルミニウム等の高光反射性材料を被覆する構成とすることが望ましい。この場合、反射面における鏡面反射率は、樹脂単体の鏡面反射率の略8倍となり、さらに効率的に入射光を利用することができる。
【0026】
(反射基板の他の形態3)
上述の図1に示した反射基板100においては、特に透過部110に相当する部分における樹脂が除去されたものを示したが、この他、この透過部110に樹脂が設けられているものであってもよい。
【0027】
<反射基板の製造方法について>
次に、図5、図6および図9を用いて、上述の図1に示した反射基板100において、その製造方法について説明する。
【0028】
初めに、図5(a)に示すように、ガラス等の透明材料で構成された基板200の表面上に、アクリル樹脂を基材とするポジ型の感光性樹脂202を塗布する(工程A1)。
【0029】
次に、図5(b)に示すように、一括露光機により、マスク210を用いて、例えば露光ギャップGを約180μm、露光量を80mJ/cm2で、感光性樹脂202の表面に沿った露光強度の分布が滑らかに増減変化するように露光する(工程A2)。
ここで、マスク210には、ガラス等の透明基板212の表面にCr等の遮光性の薄膜部材214が設けられている。このマスク210には、図9に示すように、一つのドットに相当する領域の範囲内において、孔径d01を有する六角形形状の複数の透過孔210Aと、孔径d02を有する六角形形状の複数の透過孔210Bとがそれぞれ形成されている(孔径d01>孔径d02)。なお、孔径d01は反射基板100の凹部120の開口径d1に対応する径であり、孔径d02は反射基板100の凹部122の開口径d2に対応する径である。また、透過孔210Aは、基板200において、基板200から見て視野域とは反対側から照射される照射光を透過させる透過部を形成すべき領域Rの端部r1から、一つのドットに相当する領域を構成する境界線に至るまでの幅が(2×d1)以上に対応する領域aに形成されている。透過孔210Bは、基板200の領域において領域aを除く領域b、つまり、一つのドットに相当する領域を構成する境界線に至るまでの幅が(2×d1)未満に対応する領域bに形成されている。
【0030】
次に、基板200上の感光性樹脂202を現像し、焼成する(工程A3)。これにより、露光された部分がその露光強弱にしたがった量で除去され、基板200上に、図5(c)に示すような凹凸パターンが形成される。
【0031】
次に、図6(a)に示すように、上記図5(c)の工程A3によって形成された焼成後の樹脂202に対して、さらに感光性樹脂220を塗布し、露光により、透過部を形成すべき領域に相当する部分Rの感光性樹脂を除去する(工程A4)。
【0032】
次に、図6(b)に示すように、エッチングによって、感光性樹脂202からこの部分Rにおける樹脂を除去する(工程A5)。
【0033】
次に、図6(c)に示すように、上記工程A4で形成した感光性樹脂220を除去する(工程A6)。
これにより、透過部における樹脂が除去された、図1に示す反射基板100を得ることができる。
【0034】
(反射基板の他の製造方法1)
入射光に対する反射効率を高めるため、樹脂202表面をアルミニウム等の高光反射性部材で被覆する場合、図7(a)に示すように、図6(c)の工程A6で製造された反射基板100に対して、アルミニウム206をスパッタリングにより成膜する(工程A7)。
【0035】
次に、図7(b)に示すように、エッチングによって、透過部に相当する部分Rにおけるアルミニウム206を除去する(工程A8)。
これにより、高反射性の凹部を有する反射基板を得ることができる。
【0036】
(反射基板の他の製造方法2)
なお、上述した図5〜図7では、透過部に相当する部分Rの樹脂を除去する工程を有する反射基板の製造方法について説明したが、これとは異なり、例えば、上記図5(b)の工程A2において用いた図9のマスク210にあらかじめ透過部領域Rの窓パターン孔を設けておけば、この工程A2において透過部に相当する部分Rの樹脂を、凹凸面の形成と同時に除去することができる。この場合、樹脂202膜厚分を抜くための最低の露光量を設定する。
これにより、少ない工程で、透過部における樹脂が除去された反射基板を得ることができる。
【0037】
(反射基板の他の製造方法3)
また、上述した図5〜図7、および上述の他の製造方法2においては、透過部における樹脂が除去された反射基板の製造方法を説明したが、この他、この透過部における樹脂を残した反射基板としても用いることができる。
この場合、図8(a)に示すように、図5(c)の工程A3で製造された反射基板において、焼成後の樹脂202上に、スパッタによりアルミニウム等の高光反射性を有する反射膜204を成膜する(工程B1)。
【0038】
次に、図8(b)に示すように、反射膜204上に、感光性樹脂205を塗布し、露光・現像処理することで、この感光性樹脂205の透過部に相当する部分Rを除去する(工程B2)。
【0039】
次に、図8(c)に示すように、エッチングによりその部分Rにおける反射膜204を除去すると共に、さらに感光性樹脂205を除去する(工程B3)。
これにより、透過部において樹脂が形成された反射基板を得ることができる。
【0040】
(反射基板の他の製造方法4)
上述の反射基板100では、凹部の開口形状が六角形で形成されていたが、これは一例であり、他に円形形状、楕円形状または台形形状であってもよい。この場合、楕円形状であったときは、図9のマスク210に、上記領域B1,B2に相当する領域を指定するに当たり長軸の長さにしたがって、ドットを形成する端部から透過部110の端部に至るまでの幅が、その長軸の幅の2倍未満の領域に、この長軸の長さより小さい長軸の長さを有し、かつ元の楕円形状における孔開口面積より小さい孔開口面積の孔を形成する。なお、この場合、製造する反射基板の領域A1,A2の面積の総計を第1面積S1、領域B1,B2の面積の総計を第2面積S2、領域A1,A2における凹部120の開口面積の総計を第1開口面積T1、領域B1,B2における凹部122の開口面積の総計を第2開口面積T2とそれぞれした場合、開口面積密度比率(T2/S2)/(T1/S1)=1.7を上限値として設定し、また、下限としては開口面積密度比率(T2/S2)/(T1/S1)=1.2と設定することが望ましい。
【0041】
<本発明が適用される様々な形態>
上述の実施形態で説明した反射基板は一例であり、本発明は、その趣旨から逸脱しない範囲で様々な形態を採ることが可能である。
例えば、図1の反射基板100では、領域A1,A2,B1,B2としそれぞれ区切って、大小の開口面積を有する凹部120,122のいずれかをそれぞれ形成していたが、本発明では特に凹部が形成しにくいほどの狭い反射部分における凹部の開口面積を増やすために小さい開口面積を有する凹部を形成するものであるため、(2×d1)未満の一反射部にかかる部分において、相対的に小さい開口面積の凹部が形成されていれば、この凹部と大きい開口面積の凹部とを混合させて形成してもよい。
【0042】
<電気光学装置および電子機器>
次に、上述の実施形態およびその様々な適用形態における反射基板を備えた電気光学装置と、この電気光学装置を表示部として適用した電子機器について説明する。
【0043】
図10は、例えば、上記図8で製造された、表面にアルミニウム膜204が設けられた反射基板100Aを備えた電気光学装置の断面図である。この図に示すように、電気光学装置300は、反射基板100A、カラーフィルター層342、オーバーコート層344、対向電極346、配向膜348、液晶層330、配向膜324、画素電極322、およびガラス基板320が積層されている。視野域側に向けて光を放出するバックライト機構310から放出された照射光は、反射基板100の透過部110を介して、視野域側に供給される。また、画素電極322および対向電極346の間に電圧が印加されると、遮光膜340で区切られたドットにおける液晶層330の液晶分子の配列が変化する。これにより、カラーフィルター342を介したバックライト機構310からの照射光、および反射膜202で反射した入射光(外光)が所望の色に変化し、視野域側へと放出される。
また、この電気光学装置300のようなアクティブ型の電気光学装置の他に、パッシブ型の電気光学装置の反射基板として用いることもできる。
【0044】
次に、図11は、電気光学装置300を搭載した携帯電話機400の外観図である。この図において、携帯電話機400は、複数の操作ボタン410の他、受話口420、送話口430とともに、電話番号などの各種情報を表示する表示部として電気光学装置300を備えている。
また、携帯電話機400以外にも、本発明の反射基板を備えた電気光学装置300は、コンピュータや、プロジェクタ、デジタルカメラ、ムービーカメラ、PDA(Personal Digital Assistants)、車載機器、複写機、オーディオ機器などの各種電子機器の表示部として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の反射基板の平面図である。
【図2】 反射基板の樹脂の鏡面反射率を測定した時の各設定値である。
【図3】 反射基板の樹脂の鏡面反射率を示す図である(その1)。
【図4】 反射基板の樹脂の鏡面反射率を示す図である(その2)。
【図5】 同反射基板の製造方法を示す図である(その1)。
【図6】 同反射基板の製造方法を示す図である(その2)。
【図7】 他の反射基板の製造方法を示す図である(その1)。
【図8】 他の反射基板の製造方法を示す図である(その2)。
【図9】 図5の反射基板の製造に用いるマスクのパターンの平面図である。
【図10】 図8で製造された反射基板を備えた電気光学装置の断面図である。
【図11】 同電気光学装置を備えた電子機器の斜視図である。
【図12】 従来の反射基板の平面図である。
【符号の説明】
100,500…反射基板、110…透過部、120,122…凹部、200…基板、202,205,220…感光性樹脂、204,206…反射性部材、210…マスク。
Claims (6)
- 視野域側からドットに入射した入射光を凹凸表面で反射する反射部と、
前記視野域側とは反対側から照射される照射光を前記視野域側に透過させる透過部とを有し、
前記反射部のうち、前記ドットの端部から前記透過部の端部までの幅が所定値以上の領域Aには、開口部の径がd1である第1凹部が複数形成され、
前記幅が前記所定値未満の領域Bには、開口部の径が前記d1よりも小さいd2である第2凹部が複数形成され、
前記所定値が(2×d1)である
ことを特徴とする反射基板。 - 請求項1に記載の反射基板において、
前記領域Bの前記第2凹部は、前記領域Aの前記第1凹部よりも密に形成されている
ことを特徴とする反射基板。 - 請求項1に記載の反射基板において、
前記反射部にあって、前記領域Aの面積の総計を第1面積S1、前記領域Bの面積の総計を第2面積S2、前記領域Aにおける前記第1凹部の開口面積の総計を第1開口面積T1、前記領域Bにおける前記第2凹部の開口面積の総計を第2開口面積T2とそれぞれした場合、
(T2/S2)/(T1/S1)が1.2以上1.7以下を満たしている
ことを特徴とする反射基板。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の反射基板を備えた
ことを特徴とする電気光学装置。 - 請求項4に記載の電気光学装置を備えた
ことを特徴とする電子機器。 - 視野域側からドットに入射した入射光を凹凸表面で反射する反射部と、
前記視野域側とは反対側から照射される照射光を前記視野域側に透過させる透過部と
を有する反射基板の製造方法において、
前記反射部のうち、前記ドットの端部から前記透過部の端部までの幅が所定値以上の領域Aに、開口部の径がd1である第1凹部を複数形成し、前記幅が前記所定値未満の領域Bには、開口部の径が前記d1よりも小さいd2である第2凹部を複数形成する工程を有し、
前記所定値を(2×d1)とした
ことを特徴とする反射基板の製造方法。
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