CN104325633A - 导光板的转印成形方法及导光板以及面光源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具有两种以上的周期性图案(形状)的导光板的转印成形方法,其中,周期性图案彼此的成形时的位置偏移不易成为问题。在导光板(33)的与光入射面对向的部位,以恒定的排列间距(P)排列有光源(32)。在导光板(33)的上面中的与光入射面邻接的区域设有第一形状(18)(指向性变换图案)。第一形状(18)具有与光源(32)的间距(P)相同的周期。在导光板(33)的上面的接近第一形状(18)的区域设有第二形状(19a)(光射出部)。第二形状(19a)集中于光源间,以与间距(P)相同的周期进行配置。在导光板(33)的下面设有第三形状(19b)(光射出部)。第三形状(19b)以间距(P)的整数分之一的周期在宽度方向上排列。

Description

导光板的转印成形方法及导光板以及面光源装置
技术领域
本发明涉及导光板的转印成形方法及导光板以及面光源装置。具体而言,本发明涉及导光板的转印成形方法、该转印成形方法使用的成形模的构造及导光板的转印成形装置。另外,本发明涉及通过转印成形方法制造的导光板、具备该导光板的面光源装置、液晶显示装置及移动设备。
背景技术
作为现有的转印成形装置,已知有通过转印板对树脂薄膜进行加热和加压而转印成形微细的凹凸图案的装置(例如,参照专利文献1)。
在要通过这种转印成形装置制造在上下两面分别具有周期性图案的导光板的情况下,与射出成形装置相比,会产生特有的问题。即,在转印成形装置中,与射出成形装置不同,具有上下两面的图案容易偏移这样的问题。
在射出成形装置中,金属模具彼此通过连接杆或导向销进行导向及定位,故而上面的成形图案和下面的成形图案不会偏移。而在转印成形装置中,由上下的成形模从上下夹着树脂片,对树脂片的上下两面赋予图案。但是,转印成形所使用的成形模比树脂片的面积窄,因此上下的成形模将比其面积大的树脂片夹入而成形。因此,不能在上下的金属模具之间立设连接杆或导向销,成形模彼此的位置容易偏移。另外,转印成形装置所使用的成形模由于厚度薄而刚性低,故而在被按压于树脂片时,位置容易偏移。
图1是具备具有周期性图案的导光板12和按照恒定间距P配置的多个光源13的面光源装置11的概要图,图2(A)是该面光源装置11的俯视图,图2(B)是面光源装置11的仰视图。在该导光板12中,在呈平板状的导光板主体15的端部连续地一体成形有大致呈楔状的光导入部14。多个光源13与导光板12的光导入部14的端面即光入射面16对向,按照恒定间距P排列(在图中表示了两个光源,通常使用更多的光源)。在光导入部14的上面形成有倾斜面17,在倾斜面17上设有呈棱镜状的第一图案18。第一图案18的截面形状等随着距光源13的光轴的距离而逐渐变化。在导光板12的下面形成有第二图案19。
第一图案18是用于通过使入射到导光板12的光的指向性发生变化来减小来自倾斜面17的光的漏出的光学图案,例如,是沿着倾斜面17延伸的V形槽状的图案。在从垂直于导光板12的上面的方向观察时,第一图案18相对于光源13的光轴对称,具有截面形状随着距光源13的光轴的距离而发生变化的图案、及槽角度随着距光源13的光轴的距离而发生变化的图案、槽的旋转角度随着距光源13的光轴的距离而发生变化的图案等。第一图案18以与光源13的排列间距P相同的间距重复同一形状地进行设置。
第二图案19是用于使从光导入部14向导光板主体15导光的光进行反射而从导光板主体15的上面(光射出面)向外部射出的图案。第二图案19在光强度强的光源前方以比较小的密度进行分布,在光强度弱的光源间,以比较大的密度进行分布,由此,降低亮度不均。在从垂直于导光板12的上面的方向观察时,该第二图案19也相对于光源13的光轴对称配置,另外,在从垂直于导光板12的上面的方向观察时,以与光源13的排列间距P相同的间隔在宽度方向上重复相同的配置。
在转印成形这样的导光板12的情况下,上面的成形图案和下面的成形图案会在宽度方向上发生偏移。图3(A)和图3(B)表示的是相互在宽度方向上偏移后的第一图案18和第二图案19。如图3(A)所示,当以成形于导光板33的上面的第一图案18为基准配置光源13时,如图3(B)所示,在导光板12的下面,第二图案19的对称轴(应与光轴一致的轴)偏离光源13的光轴。因此,光源前方的光强度强的光向第二图案19的密度高的部位导光,在该部分,以高亮度进行发光。另一方面,在光强度弱的光源间的区域,向第二图案19的密度低的部位导光,在该部分,亮度下降。其结果,会产生在导光板12的光射出面上发生亮度不均这样的问题。
相反,在按照导光板12的下面的第二图案19配置光源13的情况下,上面的第一图案18偏离光源13的光轴,故而来自倾斜面17的光的漏出变大。
专利文献1:(日本)特开2005-310286号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有两种以上的周期性图案(形状)的导光板的转印成形方法,其中,周期性图案彼此的成形时的位置偏移不易成为问题。另外,提供一种成形时的周期性图案彼此难以产生位置偏移的导光板及面光源装置。
本发明的导光板的转印成形方法,用于利用第一成形模和第二成形模转印成形导光板,其中,具有将第一形状和第二形状转印于树脂材料的转印成形工序,所述第一形状设于所述第一成形模的转印面,以特定的间隔P为一周期进行变化,所述第二形状以成为所述间隔P的Na分之一的一个或两个以上的周期进行变化(其中,Na是相对于特定的正整数m为Na≤m的正整数)。
在本发明的导光板的转印成形方法中,由于用同一成形模即第一成形模将周期与特定的间隔P相等的第一形状和具有较大的周期的第二形状转印成形,即使第一成形模和第二成形模的相对位置偏移,也不会在转印成形于导光板的第一形状和第二形状之间发生位置偏移。因此,难以因导光板的上下面的图案的位置偏移而在导光板上发生亮度不均,另外,导光途中的漏光造成的光的损失也不易增大。
在导光板的转印成形中,通常,所述第一成形模及所述第二成形模中的至少第一成形模具有转印面,所述转印面具有比所述树脂材料的面积小的面积。因此,第一成形模和第二成形模的位置容易偏移。因此,本发明的导光板的转印成形方法在这样的导光板的转印成形中可得到极好的结果。
本发明的导光板的转印成形方法的一方面,具有将第三形状及/或无周期性的第四形状转印于所述树脂材料的另一面的转印成形工序,所述第三形状设于所述第二成形模的转印面,以成为所述间隔P的Nb分之一的一个或两个以上的周期进行变化(其中,Nb是相对于特定的正整数m为Nb≥m+1的正整数)。在本方面,由于在第二成形模上不像第一成形模那样地设置较大的周期的图案(形状),而是设有以较小的周期排列的第三形状及/或无周期性的第四形状,因此即使第一成形模和第二成形模的相对位置偏移,也不易在导光板上发生亮度不均或漏光造成的亮度下降等问题。
在本发明的导光板的转印成形方法中,也可以使设于所述转印面的所述第一形状的周期和所述第二形状的周期相同。另外,所述特定的正整数m也可以为1。都是第二形状的周期与特定的间隔P相等的情况。
本发明的导光板的转印成形方法的另一方面,还具有如下工序:树脂材料供给工序,向对向配置的第一成形模和第二成形模之间供给树脂材料;夹持工序,在使所述第一成形模和所述第二成形模分别按压于所述树脂材料的各个面的状态下,将所述树脂材料夹持在所述两成形模间。
本发明的导光板的转印成形方法的又一方面,还具有如下工序:树脂材料供给工序,依次向与第一成形模对向的位置和与第二成形模对向的位置供给树脂材料;第一按压工序,使所述第一成形模按压于被供给到与所述第一成形模对向的位置的所述树脂材料;第二按压工序,使所述第二成形模按压于被供给到与所述第二成形模对向的位置的所述树脂材料。
本发明的导光板的转印成形方法也可以将第一形状和第二形状直接转印成形在片状的树脂材料(树脂片)。另外,也可以将第一形状和第二形状转印成形在设于树脂片的表面的树脂。
另外,所述特定的间隔P例如与射入导光板的光的强度变化的周期相等。
本发明的导光板的成形模构造,具备第一成形模和第二成形模,在形成于所述第一成形模的转印面上设有:第一形状,其以特定的间隔P为一周期进行变化;第二形状,其以成为所述间隔P的Na分之一的一个或两个以上的周期进行变化(其中,Na是相对于特定的正整数m为Na≤m的正整数)。
在本发明的导光板的成形模构造中,由于用同一成形模即第一成形模将周期与特定的间隔P相等的第一形状和具有较大的周期的第二形状转印成形,即使第一成形模和第二成形模的相对位置偏移,也不会在转印成形于导光板的第一形状和第二形状之间发生位置偏移。因而,不易因导光板的上下面的图案的位置偏移而在导光板上发生亮度不均,另外,也不易发生导光途中的漏光造成的亮度下降。
本发明的导光板的成形模构造的一方面,在形成于所述第二成形模的转印面上设有第三形状及/或无周期性的第四形状,所述第三形状以成为所述间隔P的Nb分之一的一个或两个以上的周期进行变化(其中,Nb是相对于特定的正整数m为Nb≥m+1的正整数)。在本方面,由于在第二成形模上不像第一成形模那样地设有较大的周期的图案(形状),而设有以较小的周期排列的第三形状及/或无周期性的第四形状,故而即使第一成形模和第二成形模的相对位置偏移,也难以在导光板上发生亮度不均或漏光造成的亮度下降等问题。
本发明的导光板的转印成形装置具备本发明的导光板的成形模构造。在本发明的导光板的转印成形装置中,由于使用的是本申请的导光板的成形金属模具构造,即使第一成形模和第二成形模的相对位置偏移,也不会在转印成形于导光板的第一形状和第二形状之间发生位置偏移。因此,难以因导光板的上下面的图案的位置偏移而在导光板上发生亮度不均,另外,也不易发生导光途中的漏光造成的亮度下降。
本发明的导光板的转印成形装置不限于使用形成板状的第一成形模及第二成形模,也可以将所述第一成形模设于第一辊的外周面,将所述第二成形模设于第二辊的外周面。
本发明的导光板,在一端面具有光射入的光入射面,在一主面具有使从所述光入射面射入的光向外部射出的光射出面,其中,在所述光入射面附近的上面或下面中的一面设有第一形状和第二形状,所述第一形状在平行于所述光入射面的截面中,在表面呈现的形状以特定的间隔P为一周期进行变化,所述第二形状在平行于所述光入射面的截面中,在表面呈现的形状以成为所述间隔P的Na分之一的一个或两个以上的周期进行变化(其中,Na是相对于特定的正整数m为Na≤m的正整数)。
在本发明的导光板中,由于将周期与特定的间隔P相等的第一形状和具有较大的周期的第二形状设于导光板的同一面,即使成形于导光板的上面的图案(形状)和成形于下面的图案(形状)的相对位置偏移,也不会在第一形状和第二形状之间发生位置偏移。因此,不易因导光板的上下面的图案的位置偏移而在导光板上发生亮度不均,另外,导光途中的漏光造成的光的损失也不易增大。
本发明的导光板,在上面或下面中的另一面设有第三形状及/或无周期性的第四形状,所述第三形状在平行于所述光入射面的截面中,在表面呈现的形状以成为所述间隔P的Nb分之一的一个或两个以上的周期进行变化(其中,Nb是相对于特定的正整数m为Nb≥m+1的正整数)。在本方面,由于相对于导光板的设有第一及第二形状的面而言在反面未设有较大的周期的图案(形状),而是设有以较小的周期排列的第三形状及/或无周期性的第四形状,即使形成于导光板的上下面的图案(形状)的相对位置偏移,也不易在导光板上发生亮度不均或漏光造成的亮度下降等问题。
本发明的面光源装置具备:以恒定的间隔进行配置的多个光源;在一端面具有光射入的光入射面,在一主面具有使从所述光入射面射入的光向外部射出的光射出面的导光板,其中,在所述导光板的所述光入射面附近的上面或下面中的一面设有第一形状和第二形状,所述第一形状将从所述光入射面射入到所述导光板的光的导光板的厚度方向上的指向性变换为向导光板的宽度方向倾斜的指向性,在所述导光板的平行于所述光入射面的截面中,在所述导光板的表面呈现的形状以所述光源的配置间隔P为一个周期进行变化,所述第二形状在所述导光板的平行于所述光入射面的截面中,在所述导光板的表面呈现的形状以成为所述光源的配置间隔P的Na分之一的一个或两个以上的周期进行变化(其中,Na是相对于特定的正整数m为Na≤m的正整数)。
在本发明的面光源装置中,由于将周期与光源的配置间隔P相等的第一形状和具有较大的周期的第二形状设于导光板的同一面,即使成形于导光板的上面的图案(形状)和成形于下面的图案(形状)的相对位置偏移,也不会在第一形状和第二形状之间发生位置偏移。因而,不易因导光板的上下面的图案的位置偏移而在面光源装置上发生亮度不均,另外,导光途中的漏光造成的光的损失也不易增大。
本发明的面光源装置的一方面,在所述导光板的上面或下面中的另一面设有第三形状,所述第三形状在所述导光板的平行于所述光入射面的截面中,在所述导光板的表面呈现的形状以成为所述光源的配置间隔P的Nb分之一的一个或两个以上的周期进行变化(其中,Nb是相对于特定的正整数m为Nb≥m+1的正整数)。在本方面,由于相对于导光板的设有第一及第二形状的面而言在反面上未设有较大的周期的图案(形状),而是设有以较小的周期排列的第三形状,即使形成于导光板的上下面的图案(形状)的相对位置偏移,也不易在面光源装置上发生亮度不均或漏光造成的亮度下降等问题。
本发明的面光源装置的另一方面,在所述导光板的上面或下面中的另一面设有第四形状,所述第四形状在所述导光板的平行于所述光入射面的截面中,在所述导光板的表面呈现的形状无周期性。在本方面,由于相对于导光板的设有第一及第二形状的面而言在反面上设有无周期性的第四形状,因此即使形成于导光板的上下面的图案(形状)的相对位置偏移,也不易在面光源装置上发生亮度不均或漏光造成的亮度下降等问题。
本发明的面光源装置的再一方面,在从垂直于所述导光板的上面的方向观察时,所述第一形状和所述第二形状设于自所述光入射面测得的距离比短的区域内。为了不使亮度不均显著,沿着导光板的与光入射面平行的方向测定的光强度的最大值Smax和最小值Smin之比Smax/Smin为1.02以下为好,因此,只要将第一形状和第二形状设于该区域内即可。
本发明的面光源装置的又一方面,理想的是在从垂直于所述导光板的上面的方向观察时,所述第一形状及第二形状分别在与所述光源的配置间隔相等的范围内成为相对于所述光源的光轴对称的形状。根据该方面,能够防止夹着光源的光轴而在其两侧发生亮度不均匀。
在本发明的面光源装置中,设于所述转印面的所述第一形状的周期和所述第二形状的周期也可以相同。另外,所述特定的正整数m也可以为1。都是第二形状的周期与特定的间隔P相等的情况。
在本发明的面光源装置中,在所述导光板的设有第一形状及第二形状的一侧的面上也可以形成以恒定的周期排列的第五形状。该第五形状的周期可以为所述间隔P的整数分之一。或者,也可以在所述导光板的设有第一形状及第二形状的一侧的面上不规则地分布第五形状。
在本发明的面光源装置中,所述导光板由具有与所述光源相同的高度尺寸的光导入部、厚度比所述光导入部的最大厚度小且以与所述光导入部连续的方式设置的使入射后的光向外部射出的导光板主体构成,所述光导入部在所述导光板的光射出侧的面或其相反面上具有从厚度比所述导光板主体大的部分的表面向所述导光板主体的表面的一端倾斜的倾斜面。另外,在该情况下,所述光导入部的所述倾斜面也可以设于所述导光板的光射出侧的面,所述第一形状形成在所述倾斜面的至少一部分,所述第二形状形成在导光板主体。
另外,在本发明的面光源装置中,所述第一形状也可以形成使棱线和谷线沿着所述多个光源的排列方向交替地重复的槽构造,将所述棱线中的任一条棱线和与该棱线邻接的一谷线连结的斜面和将该棱线和与该棱线邻接的另一谷线连结的斜面的、与所述光入射面平行地剖切的所述第一形状的截面相对于穿过该棱线且垂直于所述光射出面的直线非对称,在所述光源中心的两侧至少存在一组不同形状的所述非对称形状部分。
另外,在本发明的中面光源装置中,理想的是,所述第二形状的疏密分布以在投影到所述光入射面时较多地分布在多个光源的成为中间的位置的周期而形成。根据该方面,能够防止面光源装置的亮度在光源间的区域内下降而变暗。
另外,在本发明的面光源装置中,也可以在所述射出面设有第五形状,在从与所述光入射面平行的所述导光板的侧面方向观察时,所述第五形状与所述第二形状的至少一部分重合。此时,作为第五形状,具有双凸透镜形状或图案形状。作为第五形状的图案形状,例如具有定向图案。这里所谓的定向图案是指,为了改善导光板的亮度或改善亮度不均等面内品质而设置的、截面呈凹状或凸状的凹凸图案,其形状及配置可根据光的定向度而适当选择。
本发明的面光源装置可用作液晶显示装置的背光灯。另外,本发明的面光源装置也可用作便携电话或移动电脑等移动设备的背光灯。
此外,用于解决本发明的上述课题的装置具有将以上说明的构成要素适当组合的特征,本发明可通过将上述构成要素组合而实现多种变更。
附图说明
图1是表示现有的面光源装置的概要侧面图;
图2(A)是图1所示的面光源装置的俯视图,图2(B)是图1所示的面光源装置的仰视图;
图3(A)及图3(B)是导光板的上面侧的图案和下面侧的图案偏移后的面光源装置的俯视图及仰视图;
图4(A)是本发明的面光源装置的俯视图,图4(B)是图4(A)所示的面光源装置的仰视图;
图5(A)是表示对图案的配置进行了调节后的图4(A)的面光源装置的俯视图,图5(B)是图5(A)所示的面光源装置的仰视图;
图6(A)是表示不同的图案的配置的面光源装置的俯视图,图6(B)是图6(A)所示的面光源装置的仰视图;
图7(A)及图7(B)是本发明实施方式1的面光源装置的自上面侧的立体图及自下面侧的立体图;
图8中图7所示的面光源装置的概要剖面图;
图9是图7所示的W范围的指向性变换图案的剖面图,一并将其一部分放大表示;
图10是图9所示的指向性变换图案的作用说明图;
图11(A)及图11(B)是图2的面光源装置的俯视图和仰视图,图11(C)及图11(D)是本发明实施方式1的面光源装置的俯视图和仰视图;
图12是图案元素的截面形状随着距光源中心的距离而变化的指向性变换图案的剖面图,一并将其一部分放大表示;
图13是对立设于图案斜面的法线的平均角度的求法进行说明的图;
图14是边将顶角保持为恒定边使图案元素的截面形状随着距光源中心的距离而变化的指向性变换图案的剖面图,一并将其一部分放大表示;
图15是用于对在导光板的上面设置第二图案的范围进行说明的概要图;
图16(A)及图16(B)是表示本发明实施方式1的变形例的面光源装置的从上面侧看到的立体图及从下面侧看到的立体图;
图17是表示本发明实施方式1的另一变形例的面光源装置的立体图;
图18(A)及图18(B)是表示本发明实施方式1的又一变形例的面光源装置的从上面侧看到的立体图及从下面侧看到的立体图;
图19(A)及图19(B)是表示本发明实施方式1的再一变形例的面光源装置的从上面侧看到的立体图及从下面侧看到的立体图;
图20是表示本发明实施方式1的再另一变形例的面光源装置的俯视图;
图21(A)及图21(B)是表示本发明实施方式1的再又一变形例的面光源装置的俯视图及仰视图;
图22(A)及图22(B)是表示本发明实施方式2的面光源装置的从上面侧看到的立体图及从下面侧看到的立体图;
图23(A)及图23(B)是表示本发明实施方式3的面光源装置的从上面侧看到的立体图及从下面侧看到的立体图;
图24是表示图23(A)的面光源装置中的形成于突部的指向性变换图案的立体图;
图25(A)及图25(B)是表示本发明实施方式3的变形例的面光源装置的从上面侧看到的立体图及从下面侧看到的立体图;
图26是表示本发明实施方式4的导光板形成装置的概要正面图;
图27是表示图26所示的转印成形装置的概要的局部分解立体图;
图28(A)是图27所示的上模用转印板的局部平面图,图28(B)是图27所示的下模用转印板的局部平面图;
图29(A)是图27所示的成形模部分的局部剖面概要图,图29(B)是其局部放大图;
图30(A)是表示半成品板和第一及第二切削用工具之间的关系的说明图,图30(B)及图30(C)是表示半成品板和第一切削用工具之间的关系的说明图;
图31是表示实施方式5的转印成形装置的局部分解立体图;
图32(A)-图32(F)是表示图31所示的转印成形装置中的各板的动作的说明图;
图33(A)是表示树脂片的弹性模量随着树脂片的温度变化而变化的曲线图,图33(B)是表示其残余应力随着树脂片的温度变化而变化的曲线图;
图34是表示图31所示的转印成形装置的成形模的温度和加压力的关系的曲线图;
图35(A)-图35(D)是表示实施方式6的转印成形装置中的各板的动作的说明图;
图36(A)-图36(C)是表示实施方式6的转印成形装置中的各板的动作的说明图;
图37(A)-图37(D)是表示其他实施方式的向树脂片的光导入部的形成方法的概要说明图;
图38(A)及图38(B)是表示其他实施方式的向树脂片的光导入部的形成方法的概要说明图;
图39(A)及图39(B)是表示其他实施方式的向树脂片的光导入部的形成方法的概要说明图;
图40(A)-图40(D)是其他实施方式的转印板及树脂片的局部概要剖面图;
图41是表示实施方式7的转印成形装置的概要正面图;
图42(A)及图42(B)是表示通过图42的转印成形装置成形的切割前的树脂片的俯视图及侧面图;
图43(A)及图43(B)是从异型挤出成形机挤出的树脂片的俯视图及剖面图,图43(C)及图43(D)是表示通过图42的转印成形装置成形的切割前的树脂片的平面图及剖面图;
图44(A)是表示实施方式8的转印成形装置的概要正面图,图44(B)是表示通过图44(A)的转印成形装置而成形的切割前的树脂片的概要图;
图45是表示本发明实施方式9的液晶显示装置的概要剖面图;
图46是表示本发明实施方式10的移动设备的概要立体图。
标记说明
21-23、31、50、51:面光源装置
32:光源
33:导光板
36:指向性变换图案(第一形状)
38:光入射面
39:光射出面
40a:光射出部(第二形状)
40b:光射出部(第三形状)
40c:定向图案(第五形状)
48:双凸透镜(第五形状)
102:转印成形装置
109:下模
110:上模
114:下模用转印板
120:上模用转印板
123:凹部
124:突条部
126a、126b:凹坑
168、169:压模
173:供给嘴
174:紫外线固化型树脂
175:压模辊成形模
177:供给嘴
178:紫外线固化型树脂
179:压模辊成形模
191:液晶显示装置
201:智能手机
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。但是,本发明不限于以下的实施方式,在不脱离本发明主旨的范围内可进行各种设计变更。
(本发明的原理)
以下,参照图4、图5、图6对本发明实施方式1的面光源装置进行说明。图4(A)是本发明实施方式1的面光源装置21的俯视图。图4(B)是图4(A)所示的面光源装置21的仰视图。图4(A)及图4(B)所示的面光源装置21是以作为现有例的图2所示的面光源装置11为基础对光学图案的配置进行了再设计的构成。
在将多个光源按照恒定间距P排列的图2的面光源装置中,上面侧的第一图案18以与光源的排列间距P相同的间距沿宽度方向排列,下面侧的第二图案19以P/n即一个或两个以上的间距沿宽度方向排列。在此,n为n≥1的正整数,在导光板上混杂有n值相同的图案组及n值不同的图案组。
本发明的面光源装置21是该第二图案19中的相对于某正整数m为P/n≥P/m(即,n≤m)的图案形成在导光板的上面,且P/n≤P/(m+1)(即,n≥m+1)的图案形成在导光板的下面的构成。在此,m是任意规定的正整数,且是较小的整数(例如,m=1)。在此,P为光源32的排列间距。
图4(A)及图4(B)所示的面光源装置21以作为现有例的图2所示的面光源装置11为基础,对光学图案的配置进行再设计。即,在图4所示的面光源装置21中,将图2所示的面光源装置11的设于导光板12的下面的第二图案19中的、以与光源的排列间距P相同的间距(n=1)在宽度方向上排列的第二图案19形成在导光板33的上面的对应位置并作为第二形状19a,使以比光源32的排列P小的间距(n≥2)在宽度方向上排列的第二图案19直接残留在导光板33的下面并作为第三形状19b。
另外,在图5(A)及图5(B)所示的面光源装置22中,在图2的面光源装置11中,将以与光源的排列间距P相同的间距排列的第二图案19和以光源32的排列间距P的1/2倍(n=2)的间距在宽度方向上排列的第二图案19的一部分形成在导光板33的上面的对向的位置并作为第二形状19a,将以光源32的排列P的1/2倍以下的间距(n≥2)在宽度方向上排列的第二图案19直接残留在导光板33的下面并作为第三形状19b。即,关于间距为光源13的排列间距P的1/2倍以下的图案,直接设于导光板12的下面作为第三形状19b,进而,关于第二图案19中的一部分图案,也重复设置在导光板12的上面。结果是,在导光板33的上面中,第二图案19成为以与光源32的排列间距P相等的间距排列的第二形状19a,在导光板33的下面中,第二图案19成为以比光源32的排列P小的间距排列的第三形状19b。
另外,第一图案18沿着导光板33的宽度方向变化,并且在导光板33的宽度方向上以与光源13的排列间距P相同的间距重复着相同的形状。因此,第一图案18直接成为以与光源13的排列间距P相同的间距排列的第一形状。
在如图4或图5所示的面光源装置21、22中,在导光板33的成形时,即使在上面侧的第一形状18(第一图案)及第二形状19a和下面侧的第三形状19b之间产生了宽度方向的偏移,也不会在设于导光板33的上面的第二形状19a和第一形状18之间产生偏移。因此,如果按照上面的第一形状18及第二形状19a配置光源32,则不易从第一形状18漏光,也不易产生上面侧的第二形状19a导致的亮度不均。此时,下面的第三形状19b会相对于光源13的位置偏移,但由于下面侧的第三形状19b的间距比光源13的排列P小,因此,即使光源13和第三形状19b的位置关系偏移,影响也小,也不易产生亮度不均。
由该作用效果的说明也可知,整数m(边界值)越大,下面侧的图案相对于光源32的位置偏移的影响越小。但是,当m增大时,设于导光板33的上面的图案增多,难以进行图案设计。另外,有时也在导光板33的第一形状18的外部区域(光射出面)设有双凸透镜等。因此,当设于导光板33的上面的第二图案19(第二形状19a)增加时,有可能阻碍双凸透镜等的作用。因此,整数m的值优选为较小的值(例如,个位数的值、即m≤5)。另外,如果以图案的间距来说,则在设比0.2mm程度大的某间距为Pp(即,Pp≥0.2mm)时,也可以将以Pp以上的间距排列的图案设于导光板33的上面,且将以比该间距Pp小的间距排列而成的图案设于导光板33的下面。
在图4及图5的图示例中,在导光板33的上面仅形成形状以与光源32的排列间距P相等的间距进行变化的第一形状18和第二形状19a,在导光板33的下面设有形状以光源32的排列间距P的1/2以下的间距(P/n:n≥2)进行变化的第三形状19b。除了这样的方式以外,例如如图6所示,也可以在导光板33的上面形成形状以与光源32的排列间距P相等的间距变化的第一形状18和以光源32的排列间距P的1/2以上的间距(即,P及P/2的间距)配置的第二形状19a,在导光板33的下面设置形状以光源32的排列间距P的1/3以下的间距(P/n:n≥3)变化的第三形状19b。
〔实施方式1〕
以下,仅对与一个光源32对应的部分(图4或图5的边界线B之间的一间距量)进行说明,但下述的任一种面光源装置都排列多个光源32而作为面光源装置21、22使用的。
图7(A)及图7(B)是表示本发明实施方式1的面光源装置31的上面及下面的立体图。图8是面光源装置31的垂直于光入射面38的方向的概要剖面图。图7所示的面光源装置31的图是仅表示图5(A)及图5(B)所示的面光源装置22中的对应于一个光源32的部分(图4或图5的边界线B之间的一间距量)(本来的面光源装置21、22的一部分)的图。
面光源装置31由光源32(点光源)和导光板33构成。光源32内设有一个或多个LED,发白色光。如图8所示,LED41被密封在透明密封树脂42内,进而,透明密封树脂42除了正面以外都被白色树脂43覆盖,从白色树脂43露出的透明密封树脂42的正面成为光射出窗44(发光面)。该光源32是比导光板33的宽度小的光源,相对于将冷阴极管称为线状光源,往往将该光源32称为点光源。
导光板33以与形成薄板状的导光板主体34连续的方式在导光板主体34的端面设有光导入部35。导光板33通过丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂(PC)、环烯烃类材料、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等高折射率的透明树脂一体成形。
光导入部35在导光板33中是厚度较厚的大致楔状的部分,以与其端面即光入射面38的局部对向的方式配置光源32。光导入部35的端面的厚度T与光射出窗44的高度H相等,或比其厚,因此,从光源32射出的光有效地从光入射面38射入光导入部35内,面光源装置31的光利用效率提高。
在光导入部35的上面(导光板主体34的光射出面39同一侧的面)形成有倾斜面37。倾斜面37从光入射面38附近的最大厚度的部分向导光板主体34的一端倾斜。倾斜面37带状地从导光板33的一侧端延伸到另一侧端。
如图7所示,在倾斜面37形成有第一形状18、即指向性变换图案36。指向性变换图案36是将形成山形或V形槽状的多个图案元素沿导光板33的宽度方向排列而成的图案。即,在指向性变换图案36中,棱线和谷线交替地排列。在从垂直于光射出面39的方向观察该指向性变换图案36时,图案元素或棱线和谷线与垂直于光入射面38的方向平行地配置,沿着导光板33的宽度方向相互平行地排列。各图案元素在与光入射面38平行的截面中,具有左右非对称的形状。另外,在光源中心的两侧的区域内,至少存在一组具有各不相同的形状的非对称的图案元素。该指向性变换图案36具有如下的作用,即,通过使射入到光导入部35的光进行反射,将射入到光导入部35的光的导光板厚度方向上的指向性扩展变换成向与导光板33的面方向平行的方向倾斜的指向特性。
导光板主体34占据导光板33的大部分面积,如图8所示,其厚度t比光导入部35的最大厚度T薄,由此,可实现导光板33的薄型化。导光板主体34形成上下两面平行的平板状,导光板主体34的厚度大致均匀。
在导光板主体34的上面设有第二形状19a、即光射出部40a。上面的光射出部40a是出于在光源间的光强度弱时使射出光量增加的目的的光射出部,因此,设置在光源间且设于比较接近光入射面38的区域。另外,该一组光射出部40a以与光源32的排列间距P相等的间距在宽度方向上重复排列。
在导光板主体34的光射出面39相反面(下面)上具备第三形状19b、即光射出部40b。设于导光板主体34的下面的光射出部40b以随着距光入射面38的距离增大而逐渐缩短的间隔排列在垂直于光入射面38的方向上。在距光入射面38恒定距离,与光入射面38平行地排列的光射出部40b以光源32的排列间距P的1/n倍(n为n≥2的整数)的间距规则地并排。但是,m值有时也因光入射面38的距离而不同,有时也相同。其结果是,光射出部40b的作为整体的数密度随着远离光入射面38而逐渐增大。
在图7或图8中,作为光射出部40a、40b,表示了凸透镜状的图案,但也可以为棱镜状的图案或圆锥状的图案等。另外,也可以为通过喷砂加工或对扩散油墨进行写真印刷而形成的图案、衍射栅格图案、任意的凹凸图案等。
但是,在该面光源装置31中,如图8的箭头标记所示,从光源32射出的光从光入射面38射入光导入部35内,在光导入部35的上面或下面进行反射,或者穿过光导入部35而被导向厚度薄的导光板主体34。向导光板主体34导入的光一边在导光板主体34的上面和下面进行反射,一边在导光板主体34内进行导光,通过光射出部40b反射或扩散,或者在光射出部40a进行折射或扩散,然后从光射出面39大致均匀地射出。
(实施方式1的指向性变换图案)
图9表示实施方式1的指向性变换图案36的图7的W范围的截面。即,图9表示与光入射面38平行地切断的指向性变换图案36的截面中的、位于光源32的前方且具有与光源32相等的宽度(光源宽度W)的区域(即,从光源中心C向左右两侧分别为W/2的区域)内的部分。在此,光源中心C指的是穿过光源32的发光中心32a且与导光板33的光入射面38及光射出面39垂直的平面。另外,光源宽度W指的不是光源32的封装宽度,而是发光面(光射出窗44)的宽度。在图9中,指向性变换图案36具有相对于光源中心C而左右对称的形状,但不一定需要左右对称。
在本发明实施方式1的面光源装置中,指向性变换图案36在与光入射面38平行的截面中的光源宽度W的区域具有如下所述的构造或特性。即使在光源宽度W的外侧的区域内,也可以具有与光源宽度W的区域同样的构造或特性,但在远离光源32的区域内,由于供给的光量或光强度小,故而在光源宽度W的外侧,指向性变换图案36的构造没有特别限定。
在与光入射面38平行的截面中的光源宽度W的区域内,构成指向性变换图案36的大部分或全部的图案元素具有非对称的形状。即,连结某棱线(截面的极大点)和与该棱线邻接的一谷线(截面的极小点)的图案斜面46a和连结该棱线和与该棱线邻接的另一谷线(截面的极小点)的图案斜面46b相对于穿过该棱线且垂直于光射出面39的直线而左右非对称。但是,一部分图案元素(例如,位于光源中心C的位置的图案元素)也可以左右对称。在此,图案斜面46a、46b是指位于相邻的棱线和谷线之间的指向性变换图案36的上面。在图9所示的指向性变换图案36中,图案斜面46a、46b成为平面,但如后所述,也可以为曲面或弯折面等。
另外,在光源中心C和该从光源中心C向左侧W/2的区域(以下称为光源中心C的左侧区域)内,在从导光板33的内部朝向外部,在各图案斜面46a、46b上立设有法线N时,法线N向光源中心侧倾斜的图案斜面46b的横向宽度D2的总和(各图案斜面46b的横向宽度D2的、宽度W/2的左侧区域的合计值)比法线N向光源中心相反侧倾斜的图案斜面46a的横向宽度D1的总和(各图案斜面46a的横向宽度D1的、宽度W/2的左侧区域的合计值)大(条件1:ΣD1<ΣD2)。
同样地,在光源中心C和从该从光源中心C向右侧W/2的区域(以下称为光源中心C的右侧区域)内,在从导光板33的内部朝向外部,在各图案斜面46a、46b上立设有法线N时,法线N向光源中心侧倾斜的图案斜面46b的横向宽度D2的总和(各图案斜面46b的横向宽度D2的、宽度W/2的右侧区域的合计值)比法线N向光源中心相反侧倾斜的图案斜面46a的横向宽度D1的总和(各图案斜面46a的横向宽度D1的、宽度W/2的右侧区域的合计值)大(条件1:ΣD1<ΣD2)。
为了实现这种方式,只要在邻接的两个图案斜面46a、46b(图案元素)中,法线N向光源中心侧倾斜的图案斜面46b的横向宽度D2比法线N向光源中心相反侧倾斜的图案斜面46a的横向宽度D1大或在一部分中相同即可(条件2:D1≤D2)。只要位于光源宽度W的区域的至少一部分图案元素满足该条件2即可。优选尽量多的图案元素满足该条件2,但不一定要求所有的图案元素都满足。
在实施方式1的面光源装置31中,在光源中心C的左右区域内分别使法线N向光源中心侧倾斜的图案斜面46b的横向宽度D2的总和比法线N向光源中心相反侧倾斜的图案斜面46a的横向宽度D1的总和大(条件1)。特别是,在多个图案元素中,法线N向光源中心侧倾斜的图案斜面46b的横向宽度D2比法线N向光源中心相反侧倾斜的图案斜面46a的横向宽度D1大,或者在一部分图案元素中相同(条件2)。其结果,如图10所示,从发光中心32a向倾斜方向射出的光L1以接近垂直的角度射入的图案斜面46a的面积比图案元素为左右对称的指向性变换图案时狭窄,不易从图案斜面46a漏光。进而,由于法线N向光源中心C相反侧倾斜的图案斜面46a的倾斜角变大,故而与指向性变换图案的图案元素左右对称的情况相比,射入图案斜面46a的光L1的入射角变大,光L1不易从图案斜面46a漏出。其结果,根据实施方式1的面光源装置31,能够抑制来自倾斜面37的光的漏出,光的利用效率提高。
设于导光板33的上面的指向性变换图案36由于具有上述那样的构造,故而在如图4或图5的面光源装置21、22那样地以能够配置多个光源32的方式连续设有导光板33的情况下,指向性变换图案36以与光源32的排列间距P相等的间距进行排列。因此,在导光板33的上面设有与光源32的排列间距P相等的图案、即指向性变换图案36和光射出部40a,在导光板33的下面以比光源32的排列间距P小的间距、即P/n(n≥2)的间距排列光射出部40b。其结果是,在转印成形时,即使上面和下面的图案在宽度方向上偏移,如果按照上面侧的图案来配置光源32,也能够抑制来自倾斜面37的漏光或光射出部40b的亮度不均的发生。
图11(A)及图11(B)是图2的面光源装置的俯视图和仰视图。图11(C)及图11(D)是本发明实施方式1的面光源装置的俯视图和仰视图。在图11(A)及图11(B)中,通过模拟来表现第二图案19的分布。在图11(C)及图11(D)中,通过模拟来表现光射出部40a、40b的分布。这些都是接近实际的图案配置的分布,当着眼于第二图案19和光射出部40a、40b的接近光源13、32的区域时,本发明的特征更明了。
此外,指向性变换图案36不限于由平坦的平面构成的V形槽,也可以由弯曲面或弯折面构成。另外,在如将多张导光板33连接在一起的图4、图5那样的面光源装置21、22中,导光板33的一端的指向性变换图案36或光射出部40a、40b的配置也可以偏离上述那样的规则配置。
(图案元素随着距光源中心的距离而变化的情况)
在图9所示的指向性变换图案36中,在光源中心C的左侧区域和右侧区域内都重复排列有相同的截面形状的图案元素,但也可以使各图案元素的截面形状随着距光源中心C的距离而变化。图12表示的是图案元素的截面形状根据距光源中心C的距离G而变化的指向性变换图案36。特别是,在图12所示的指向性变换图案36中,法线N向光源中心C相反侧倾斜的图案斜面46a的横向宽度D1相对于邻接的图案斜面46a、46b的横向宽度之和(D1+D2)的比、即D1/(D1+D2)随着距光源中心C的距离G的增大而减小,或在一部分图案元素中相同。
这样,在图案元素的截面形状逐渐变化的情况下,也如图13所示,若将各图案斜面46a、46b的横向宽度依次设为D1、D2、D3、D4、…,则在左侧区域和右侧区域内,只要分别满足与图案斜面的横向宽度的总和有关的条件1即可,即,
D1+D3+D5+…<D2+D4+D6+…。
因此,在左侧区域和右侧区域这两个区域内,只要大部分图案元素满足上述条件2即足够,即,
D1≤D2、D3≤D4、D5≤D6、…。
如上所述,在使图案元素的截面形状随着距光源中心C的距离G而变化的情况下,如图14所示,最好是一边将邻接的图案斜面46a、46b之间的顶角ω保持为恒定,一边使截面形状以图案斜面46a的比率D1/(D1+D2)随着距光源中心C的距离G的增大而减小或者在一部分图案元素中相同的方式进行变化。
在使图案元素的截面形状随着距光源中心C的距离G而变化的方式中,具有各种方式。例如,也可以使图案元素的顶角ω随着自光源中心C远离而逐渐减小。另外,也可以使图案元素的顶角ω随着自光源中心C远离而逐渐增大。另外,在具有弯曲面的图案元素排列而成的指向性变换图案36中,也可以使图案元素的弯曲度随着自光源中心C远离而逐渐变化。
(设置光源间的光射出部的范围)
以光源32的周期设于光源间的光射出部40a在将光源32的排列间距设为P且将导光板33的折射率设为n时,优选设置在距光入射面38为
3 × P × n 2 - 1
的距离内。在从垂直于导光板33的上面的方向看时,从光源32射出且从光入射面38进入导光板33内并且在导光板33内进行导光的光以θ角向两侧扩展。在此,θ为全反射的临界角,如果设导光板33的折射率为n,则用
θ=Arcsin(1/n)
来表示。如图15所示,在以排列间距P排列多个光源32时,在从光入射面38到图示的L的区域内,存在仅邻接的光源32中的任一方的光到达的区域(在比L还远的区域,来自两光源的光到达)。因此,在到L的区域内,容易产生亮度不均。
该距离如由图15所求出那样地,成为:
在此,使用的是表示临界角θ的上式。因此,为了防止光源32间的亮度下降,在光源32间的区域需要最低将光射出部40a设置在从光入射面38到L的距离内。但是,实际上,设置光射出部40a的距离为L是不够的,不能得到足够的防止亮度不均的效果。为了不使亮度不均显著,当设沿着与光入射面38平行的方向测定的光强度的最大值为Smax、最小值为Smin时,由实验及经验可知,其比Smax/Smin优选为1.02以下。因此,只要光射出部40a位于距光入射面38为的距离内便足够(在比3×L远的区域无需光射出部40a)。显然,由于在距光入射面38的距离比2×L还远时,光强度的变化较弱,因此,实际上,也可以在光源32之间,在从光入射面38到2×L的区域内设置光射出部40a。
(实施方式1的变形例)
图16(A)及图16(B)是表示本发明实施方式1的变形例的面光源装置的自上面侧的立体图及自下面侧的立体图。在该变形例中,在导光板33的下面形成有成为基本图案的光射出部40b(第三形状)。另外,在导光板33的上面,除了形成有指向性变换图案36(第一形状)及光射出部40a(第二形状)之外,还形成有定向图案40c(第五图案)。基本图案是例如不管光源32的排列间距P如何都可使用的通用的图案,以比通常的排列间距P小的间距在宽度方向上排列(间距也可以为距光入射面38的距离各不相同)。光射出部40a是用于防止亮度在光源间下降而变暗的图案,以与光源32的排列间距P相等的间距在宽度方向上重复排列。定向图案40c是以比光源32的排列间距P小的间距沿宽度方向规则地排列的图案,通过根据光源32的配置适当调节间距或密度,可使光射出面39的亮度均匀。通过附加这种定向图案40c,能够降低面光源装置的亮度不均,从而进一步提高亮度分布的均匀性。此外,定向图案40c(第五形状)也可以随机地形成。
图17是表示本发明实施方式1的另一变形例的面光源装置的立体图。在该变形例中,将沿着垂直于光入射面38的方向延伸的多个双凸透镜48(第五形状)设于光射出面39。如果在光射出面39设有双凸透镜48,则能够使从光射出面39射出的光向导光板33的宽度方向扩展。
此外,光射出面39既可以为镜面,也可以为粗糙面以使射出光扩散。
图18(A)及图18(B)是表示本发明实施方式1的又一变形例的面光源装置的自上面侧的立体图及自下面侧的立体图。在该变形例中,使用的是平板状的导光板33,在导光板33的光源侧端部区域设有指向性变换图案36,在指向性变换图案36的附近设有光射出部40a。另外,在导光板33的下面设有光射出部40b。
图19(A)及图19(B)是表示本发明实施方式1的再一变形例的面光源装置的自上面侧的立体图及自下面侧的立体图。在该变形例中,在设有倾斜面37及光射出面39的导光板33的上面形成有以比光源32的排列间距P小的间距在宽度方向上排列的光射出部40b。另外,以与光源32的排列间距P相同的间距重复的指向性变换图案36和光射出部40a形成在导光板33的下面。
图20是本发明实施方式1的再另一变形例的面光源装置的俯视图。图20与图5同样,表示配置有多个光源32的面光源装置。图20的面光源装置与图5的面光源装置的不同之处在于,在导光板33的侧端,使导光板33延长到光源32彼此的中间(边界线B)的更外侧。在导光板33的侧端,由于没有从相邻的光源32射入的光,故而导光板33的侧端部容易变暗。因此,通过使导光板33的侧端部延长而设置光射出部40a,来防止导光板33的侧端部变暗。
图21(A)及图21(B)是本发明实施方式1的再又一变形例的面光源装置的俯视图及仰视图。在实施方式1的面光源装置31中,将光射出部40a的形状及尺寸设为恒定,通过调整光射出部40a的密度来调节从光射出面39射出的光的强度。而在图21的变形例中,通过光射出部40a的尺寸或面积或光射出部40a的深度或曲率等来调节。
另外,虽未作图示,也可以在导光板33的下面设有周期性的光射出部40b,同时还设有不具周期性的图案(第四形状),或者设有不具周期性图案(第四形状)来代替周期性的光射出部40b。
此外,实施方式1的上述各变形例对以下的实施方式2之后也适用。另外,也可将各变形例彼此组合。
〔实施方式2〕
图22(A)及图22(B)是表示本发明实施方式2的面光源装置50的自上面侧的立体图及自下面侧的立体图。在该面光源装置50中,在倾斜面37上放射状地设有指向性变换图案36。关于其他构成,由于与实施方式1同样,故而通过对与实施方式相同的构成要素标注同一标记而省略说明(以下的实施方式也同样)。
在该实施方式中,在从垂直于导光板33的上面的方向观察时,指向性变换图案36的方向与来自光源32的光的放射方向大致平行,故而在使用点光源时,防止自倾斜面37的漏光的效果进一步提高。
〔实施方式3〕
图23(A)及图23(B)是表示本发明实施方式3的面光源装置51的自上面侧的立体图及自下面侧的立体图。在实施方式2的面光源装置51中,在光导入部35的上面,以与倾斜面37重合的方式突出有呈圆锥台形状的大致一半程度的形状的突部52。如图24所示,突部52的外周面成为从突部52的上面向导光板主体34的光射出面39倾斜的倾斜面53,在倾斜面53形成有呈V形槽构造的多个指向性变换图案36。当从垂直于光射出面39的方向观察时,指向性变换图案36成为呈圆弧状的带状区域,在该带状区域内放射状地排列有呈相同的V形槽构造的指向性变换图案36。呈V形槽构造的指向性变换图案36的从棱线方向看时的山部的顶角(构成V形槽构造的平面所构成的最大夹角)为120°时,防止自倾斜面37的漏光的效果最高。在该实施方式中,突部52及指向性变换图案36或者形成有指向性变换图案36的突部52成为第一形状18。
根据该实施方式那样的立体的指向性变换图案36,防止自倾斜面37的漏光的效果提高,但在以恒定间距排列光源32的情况下,指向性变换图案36也以与光源32的排列间距P相同的间距形成。因此,配置于光源间的光射出部40a形成在指向性变换图案36同一侧的面上,光射出部40b形成在指向性变换图案36相反侧的面上。
(实施方式3的变形例)
图25是表示本发明实施方式3的变形例的立体图。该变形例在倾斜面37的中央部仅设有突部52。未在突部52的外周面设置指向性变换图案36,在这种情况下,突部52成为第一形状18。
〔实施方式4〕
接着,对用于将上述那样的导光板成形的导光板形成装置进行说明。图26是导光板形成装置的概要图。该导光板形成装置具备材料供给装置101、转印成形装置102、薄膜粘贴装置103、裁断装置104、外形加工装置105。
材料供给装置101将卷绕于主辊106的树脂片125开卷,向转印成形装置102供给。在其中途配置有多个辊107,在第二个辊107之后,粘贴于树脂片125的保护片125a被剥离而由卷绕辊108卷绕。在此,树脂片125使用聚碳酸酯树脂(熔点=约240℃,玻璃化转变温度=约150℃)。
如图27所示,转印成形装置102具备下模109及上模110。下模109在下模用支承板111的上面依次配置有下模用中间板112、下模用隔热板113、下模用转印板114(第二金属模具)。
下模用支承板111是将不锈钢(SUS)形成为俯视矩形的板状而构成的。在下模用支承板111的两侧面间形成有多个贯通孔,插入有加热器115及热电偶(未图示)。通过对加热器115通电来加热该下模用支承板111,经由下模用中间板112及下模用隔热板113能够使下模用转印板114升温。在此,将向加热器115的通电实现的下模用支承板111的加热温度抑制在约180℃。
下模用中间板112与上述下模用支承板111同样,将不锈钢(SUS)形成为俯视矩形的板状。
下模用隔热板113是将多张由聚酰亚胺等树脂材料构成的隔热片113a层叠一体化而成的(在图27中,以在上下方向上进行了分解的状态来图示)。通过隔热片的层叠张数的不同,能够调节隔热性能。在此,通过将下模用隔热板113由五张隔热片构成,下模用支承板111的加热温度约为180℃,而下模用转印板114的温度约为150℃。由此,能够防止树脂片125受到来自下模用支承板111的热影响而变形。因此,将树脂片125的搬送线设为下模109的附近,不需要增大成形模开放时的距离,故而能够将转印成形装置102小型化。另外,下模用隔热板113在将成形模闭合而加热树脂片125时,也发挥防止来自上模110的热量向下模侧释放的作用。进而,下模用隔热板113在冷却树脂片125时,也发挥防止冷却到下模用支承板111的作用。
下模用转印板114是将镍铬合金制成俯视矩形板状而成的。如图28(B)所示,在下模用转印板114的上面形成有具有凹坑的转印面,所述凹坑是具有亚微米级的深度的多个呈半球面状的凹坑126b(成形模的第三形状)、即用于成形光射出部40b的凹坑。由此,能够在转印片即树脂片125的下面成形多个呈半球状的光射出部40b。
上述下模109通过未图示的饲服电动机等驱动单元可在水平面上沿x轴方向及y轴方向移动。另外,移动量通过千分尺116来检测,基于其检测结果可对水平面内的x轴方向及y轴方向的位置进行微调。此外,也可以手动进行下模的移动。
上模110在上模用支承板117的下面依次配置有上模用中间板118、上模用隔热板119及保持上模用转印板120的保持板121。
上模用支承板117与上述下模用支承板111同样地,是将不锈钢(SUS)形成为俯视矩形的板状而成的。在上模用支承板117的两侧面间形成有多个贯通孔,插入有加热器122及热电偶(未图示)。通过对加热器122通电,可将上模用支承板117升温到约280℃。
上模用中间板118与上述上模用支承板117同样地,是将不锈钢(SUS)形成为俯视矩形的板状而成的。
上模用隔热板119与上述下模用隔热板113同样,将多张由聚酰亚胺等树脂材料构成的隔热片119a层叠而成。在此,上模用隔热板119由两张隔热片构成,上模用转印板120的温度约为240℃。由此,在由上模110和下模109夹持树脂片125时,能够将树脂片125充分熔融。
上模用转印板120(第一金属模具)与上述下模用转印板114同样,将镍铬合金制成俯视矩形板状而成。如图28(A)及图29(A)所示,在上模用转印板120的下面形成有小宽度方向上延伸的凹部123。如图29(B)所示,凹部123是由垂直面123a、底面123b、倾斜面123c及两端面(未图示)围成的空间。倾斜面123c在宽度方向上延伸。如图28(A)所示,在倾斜面123c上形成有用于成形导光板33的指向性变换图案36的突条部124(成形模的第一形状)。另外,在上模用转印板120的下面设有用于成形导光板33的光射出部40a的凹坑126a(成形模的第二形状)。突条部124和凹坑126a是将相同的图案以与光源32的排列间距P相等的间距沿着上模用转印板120的宽度方向进行重复而设置的。
在凹部123,通过使熔融的树脂片125的一部分流入而形成有光导入部35的突出部分(向光射出面39的上方突出的部分)。在此,树脂片125是薄膜状的非常薄的树脂片,故而包含本实施方式所使用的具有0.2~0.3mm或其以上的厚度的树脂片。光导入部35的突出部分的高度尺寸为亚毫米级,在此,为0.2mm。形成于倾斜面的突条部124的突出尺寸(表面粗糙度)为亚微米级,在此,为0.2μm。形成有这些突条部124或凹坑126a等的区域为转印面。
在上模用转印板120的下面形成有从上述凹部123连通到侧面的多个槽部127。各槽部127优选形成在与凹部123延伸的宽度方向(y轴方向)正交的方向(x轴方向)上。由此,能够使槽部127的长度最短。由此,能够从槽部127有效地排出气泡。另外,各槽部127的深度尺寸只要设为凹部123的深度尺寸以上即可,在此,设定为同一深度。另外,各槽部127的宽度尺寸设定为既将流入到凹部123内的熔融状态的树脂(树脂片125)的流出量抑制到必要最小限又在凹部123内不残留气泡的值。此外,在成形实施方式2那样的形状的导光板的情况下,各槽部127位于导光板33的成形突部52的部位彼此的中间。这是考虑到在成形突部52的部位彼此的中间区域,熔融树脂的流速最慢,容易残留气泡。由此,能够从凹部123有效地排出气泡。
这样,通过以与凹部123连通的方式形成从凹部123连续到外部的槽部127,在熔融树脂流入时,能够将凹部123内的空气顺畅地导向外部。并且,流入到凹部123内的树脂的一部分也流出到槽部127。进而,由于槽部127的深度尺寸为凹部123的深度尺寸以上,故而也不会在从凹部123到槽部127的区域残留空气(如果槽部127的深度尺寸比凹部123的深度尺寸小,就会形成角部,有可能在该角部残留空气)。因此,不会在凹部123内残留空气,也不会在光导入部35发生气孔。另外,即使在凹部123内残留有空气也只是微量的,故而也不会在树脂上发生烧蚀。而且,通过加压力不会在熔融树脂中发生气孔,能够使其熔透。
如图27所示,保持板121是将不锈钢(SUS)形成为矩形框状而成的,在中央形成有开口部128。保持板121将上模用转印板120保持在其下面,使该上模用转印板120从开口部128向上方露出。通过软X射线照射装置129向从开口部128露出的上模用转印板120的上面照射软X射线。由此,树脂片125被除去静电,可防止周围的尘埃等通过静电引力而附着。在保持板121的两侧部连结有杆130,通过驱动未图示的气缸等驱动单元,能够与上模整体的升降分开地进行升降。
上模整体的升降通过配置在上模用支承板117的上面侧的冲压装置131来进行。通过从空气供给装置132向冲压装置131供给及排出空气,且未图示的杆130进行升降,从而经由上模用支承板117使上模整体升降。
在上述上模110和上述下模109之间搬送由上述材料供给装置101供给的树脂片125。在树脂片125的搬送路径的中途且在成形模的入口侧和出口侧,从接近成形模的一侧起依次分别可升降地配置有支承树脂片125的下面的支承辊133和从上下进行夹持的定位用夹具134。另外,在搬送路径的下游侧配置有搬送用夹具135。搬送用夹具135与定位用夹具134同样地从上下夹持树脂片125,通过未图示的驱动单元,沿着搬送路径往复移动。在将定位用夹具134开放的状态下,通过由搬送用夹具135夹持树脂片125并向搬送路径的下游侧移动,能够搬送树脂片125。关于这些支承辊133及各夹具的动作在后文中进行说明。
另外,在成形模的上游侧上方配置有供气管道136,在下游侧上方配置有排气管道137。从供气管道136吹出由未图示的空气压缩机等供给的空气,从斜上方向位于上模110和下模109之间的树脂片125吹附。排气管道137对由未图示的空气压缩机等吸气且将从供气管道136向树脂片125吹附的空气进行回收。从供气管道136供给的空气是已净化后的空气,从供气管道136到排气管道137形成的空气流不仅将树脂片125冷却,而且还形成所谓的空气屏障,防止尘埃等附着在树脂片125的表面。另外,由于树脂片125通过上述的软X射线的照射而被除去静电,故而尘埃等也不会因静电引力而附着。
如图26所示,在成形模的上游侧分别配置有与树脂片125的上下面接触的粘附辊138。通过使粘附辊138旋转,一边搬送树脂片125,一边去除附着于其表面的尘埃等。
薄膜粘贴装置103在转印成形后的树脂片125的上下面粘贴保护薄膜139。通过保护薄膜139,既防止树脂片125与其他部件碰撞而损伤,又防止尘埃等附着于表面。
裁断装置104是用于将转印成形后的树脂片125切断成矩形的装置。由裁断装置104切断的树脂片125利用未图示的冲裁装置将周围四个边切断,成为半成品板146。在半成品板146中,在光导入部35和其相反侧的端面上残留有应去除的切削余量。
外形加工装置105具备用于对半成品板146的两端面(光导入部35和其相反侧的侧面)进行切削的切削部件141。如图30(A)所示,切削部件141具有第一切削工具148a和第二切削工具148b。各切削工具148a、148b通过未图示的驱动单元进行旋转驱动。第一切削工具148a是为圆柱状且在其外周面形成有螺旋状的切削刃149a的粗加工用的工具。第二切削工具148b是在圆盘上的外周的对称位置的两处形成缺口且在表面形成有在径向上延伸的切削刃149b的镜面加工用的工具。此外,关于切削部件141的具体切削方法,在后文中进行说明。
(实施方式4的成形动作)
接着,对由上述结构构成的导光板形成装置的动作进行说明。
(准备工序)
使上模110上升而释放成形模,使从材料供给装置101供给的树脂片125的前端部分夹持于搬送用夹具135。然后,通过使搬送用夹具135移动后利用定位用夹具134夹持树脂片125,将该树脂片125配置在上模110和下模109对向的区域内(搬送工序)。
成形模事先通过对加热器115通电而加热。如前所述,由于分别夹有隔热板,故而在上模110中,上模用转印板120约为240℃,在下模109中,下模用转印板114约为150℃。在树脂片125位于附近的下模109中,由于其上面要被抑制到玻璃化转变温度程度,故而不会发生树脂片125受到热影响而向下方侧挠曲并与下模用转印板114接触等不良情况(预热工序)。
(转印成形工序)
在此,通过使支承辊133及定位用夹具134下降,将树脂片125载置在下模109的下模用转印板114上。另外,驱动冲压装置131,使上模110下降,并使上模用转印板120的转印面抵接。此时,通过冲压装置131而发挥作用的压力被抑制到较小的程度,将树脂片125设为轻轻地夹在成形模间的状态。由此,树脂片125被加热,其表层部分所含的水分得以去除(预热工序)。
如果从预热工序开始经过了预先设定的时间(第一设定时间),则会使冲压装置131的加压力增大。如前所述,树脂片125使用聚碳酸酯树脂(熔点=约250℃,玻璃化转变温度=约150℃)。由于上模用转印板120升温到240℃,故而树脂片125超过熔点,成为熔融状态。在下模109中,虽然下模用转印板114的温度为180℃,但由于配置有下模用隔热板113,故而不会从下模侧散热。因此,树脂片125的成形模所夹持的区域整体超过熔点,成为熔融状态(加热、加压工序)。
冲压装置131的加压力从上模110作用。由此,树脂片125的夹持于成形模的部分的厚度变薄,其一部分(上面部)向形成于上模用转印板120的凹部123内流入。当熔融树脂向凹部123内流入时,凹部123内的空气会经由槽部127向外部排出。然后,凹部123内完全充满熔融树脂,其一部分向槽部127流出。槽部127的深度形成为凹部123的深度以上(在此,相同)。因此,不会在凹部123内残留空气,而是顺畅地向外部排出。另外,因为在凹部123内空气不被压缩,故而也不会发生烧蚀等问题。进而,即使在凹部123内残留有微量的空气,也因为作用有足够的加压力,不会在熔融树脂内发生气孔,能够使其熔透。
如果从加热加压工序的开始经过了预先设定的时间(第二设定时间),则使上模110上升。但是,形成为通过驱动气缸使上模用转印板120已与树脂片125抵接的状态。在此,经由供气管道136向上模用转印板120上供给空气。加热后的上模用支承板117远离树脂片125,从供气管道136向上模用转印板120吹附空气。即,能够仅经由上模用转印板120冷却树脂片125。因此,树脂片125的冷却不会受到来自上模用支承板117的热影响,故而能够在短时间内有效地进行。即,能够在短时间内冷却到树脂片125所使用的聚碳酸酯树脂的玻璃化转变温度即150℃以下。在这种情况下,不会冷却上模用支承板117及上模用中间板118,故而能量损失少,能够在短时间内顺畅地开始进行下一转印成形工序(冷却工序)。
如果从冷却工序的开始经过了预先设定的时间(第三设定时间),即,如果通过冷却而使熔融树脂固化且形状稳定,则使上模用转印板120上升,使其从成形部分脱模。另外,使支承辊133上升,使成形部分也从下模用转印板114脱模。由此,在树脂片125的上面形成高度为亚毫米级即0.2mm的光导入部35。而且,在光导入部35的倾斜面37形成亚微米级即14μm的呈锯齿状的多个指向性变换图案36。另外,在导光板33的光射出面39形成光射出部40a。另一方面,在树脂片125的下面形成呈半圆状的多个光射出部40b(脱模工序)。
目前,能够通过转印成形在树脂片125上形成亚微米级的指向性变换图案36,但不能同时形成亚毫米级的光导入部35。通过使用具有上述成形模构造的转印成形装置102,能够在树脂片125上同时形成亚微米级的指向性变换图案36和亚毫米级的光导入部35。另外,在上述转印成形中,由于使夹持在成形模间的树脂片125的整体熔融,故而之后不会在固化而得到的半成品板146内残留内部应力。因此,在光导入部35的端面侧配置多个LED且透过光时,没有偏射等,能够使光导入部35以外的整个上面(光射出面39)均等地发光。
(薄膜粘贴工序)
将由转印成形装置102转印成形的树脂片125进一步向下游侧搬送,由薄膜粘贴装置103在上下面粘贴保护薄膜139。保护薄膜139既防止半成品板146由于与其他部件发生碰撞等而带有划痕或损伤,且防止周围的尘埃等进行附着而发生不良情况。保护薄膜139在半成品板146经过后面的加工而成为导光板以后,在组装液晶面板时被剥离。
(裁断工序)
将在两面粘贴有保护薄膜139的树脂片125进一步向下游侧搬送,由裁断装置104在搬送方向上以半成品板为单位进行切断而形成为矩形。半成品板146在光导入部35和其相反侧的端面(切削面)上都具有外形加工工序的切削余量。此时,在半成品板146的切削面,且在后述的第一切削工具148a实现的切削方向侧的角部形成锥面146a。在此,锥面146a相对于切削面而言,具有约3°的角度,在切削了切削余量以后,以残留有锥部分的方式形成。
(外形加工工序)
将共计8张由裁断工序得到的半成品板146以光导入部35交替地位于相反侧的方式层叠。然后,在层叠状态的半成品板146的上下面分别配置隔板147。
接着,通过第一切削工具148a,然后通过第二切削工具148b,对半成品板146及隔板147的一端面进行切削。
如图30(A)所示,第一切削工具148a以旋转轴相对于半成品板146的切削面平行的方式配置,一边向图中顺时针方向旋转,一边由外周的切削刃149a切削半成品板146的端面。在这种情况下,半成品板146层叠,且由隔板147夹持。因此,在切削时不会发生晃动等,能够顺畅地切削。另外,在半成品板146上且在第一切削工具148a实现的切削方向侧的角部形成有锥面146a。并且,该锥面146a在超过了半成品板146的切削面的切削余量的范围内。因此,不会在半成品板146的角部形成第一切削工具148a导致的毛刺。
如图30(B)及图30(C)所示,第二切削工具148b以旋转轴相对于半成品板146的切削面垂直的方式配置,由其表面的切削刃149b对切削面进行镜面加工。切削刃149b一边旋转一边对层叠而成的半成品板146的切削面进行切削。因此,若在上下两面未配置有隔板147,则有可能在位于两侧的半成品板146的上下缘产生毛刺。但是,在其上下两面配置有隔板147。因此,即使形成了毛刺,其位置也是隔板147,而非半成品板146。
这样完成的导光板33由0.2mm厚的导光板主体34和截面大致梯形且0.5mm厚的光导入部35构成。在导光板33的上面和下面分别形成多个呈半球面状的光射出部40a、40b。
此外,如前所述,在转印成形时,由于使夹持在成形模间的树脂片125整体熔融,故而在得到的成品的状态下,内部应力不会残留,成为组织状态均匀的成品。因此,根据这样成形的导光板33,能够一样地从光射出面39整体射出P偏振的光和S偏振的光。即,能够大幅度地减小从导光板33射出的P偏振光和S偏振光的透过光量差。
〔实施方式5〕
接着,对用于成形导光板的另一转印成形装置进行说明。在图31中,采用使冷却板150直接接触进行冷却的直接冷却方式来代替从供气管道136吹附上模用转印板120的空气实现的空冷方式。
即,冷却板150通过未图示的水平移动机构可在成形模内的转印区域和成形模外的非转印区域之间进行往复移动。在冷却板150的上面一体化有辅助隔热板151。上模用转印板120在保持于保持板121的状态下,下面可与树脂片125的上面抵接,上面可抵接冷却板150的下面。冷却板150为水冷式,液体经由未图示的管路流动,以将其表面温度维持在恒定值(例如20℃)的方式构成。此外,其他成形模等的构成与上述实施方式4同样,故而在对应的部分标注同一标记并省略其说明。
在具备上述冷却板150的构成中,如下那样地对树脂片125进行加热和加压后的冷却。即,在转印成形工序中,在从图32(A)所示的状态向冷却工序过渡时,如图32(B)所示,一边使上模用转印板120维持与树脂片125抵接的状态,一边使上模110上升,然后如图32(C)所示地从侧方将冷却板150插入上模用转印板120和上模用中间板118之间。
(第一冷却工序)
如图32(D)所示,使冷却板150的下面与上模用转印板120的上面抵接,将冷却板150及辅助隔热板151夹持在上模用转印板120和上模用中间板118之间。如图34所示,此时的加压力以能够使气泡(气孔)从树脂片125消失的方式设为高压(压力比加热、加压时还低)(例如,通过波义耳-查理定律,以能够将直径约0.4mm的气泡形成为直径约0.1mm的方式将加压力设为0.8MPa以上)。
(第二冷却工序)
接下来,若树脂片125的温度下降到其熔点以下(例如,200℃)(在此,用时间进行管理,从第一冷却工序的开始经过了第一设定时间的时间点),就会使加压力一下子下降(例如,将加压力设为0.1MPa)。如图33(A)所示,树脂片125的弹性模量随着温度下降而增大,难以弹性变形,在玻璃化转变温度即约150℃时进行固化,流动性消失。因此,如图33(B)所示,树脂片125在温度下降到约150℃时,若为通过成形模而赋予了加压力的状态时,则产生残余应力。实际上,从约200℃起成为橡胶状的弹性体,产生残余应力。因此,在本实施方式中,若树脂片125的温度下降到约200℃,则通过使加压力下降来去除残余应力。
(第三冷却工序)
之后,若树脂片125的温度进一步下降到其玻璃化转变温度以下(例如,150℃)(在此,用时间进行管理,从第二冷却工序的开始经过了第二设定时间的时间点),则使加压力再次上升(例如,将加压力设为0.5MPa以上)。由于从上面侧冷却树脂片125,故而不能避免其温度分布不均。在树脂片125的上面侧先下降到玻璃化转变温度以下进行固化的时间点,往往下面侧的温度不会下降到该玻璃化转变温度。在这种情况下,固化后的上面侧不追随树脂片125的下面侧的热收缩,下面发生在中央部隆起的弯曲形状的翘曲。但是,通过再次使加压力上升,能够强制地消除收缩应力。
这样,若采用实施方式4的冷却方法,与实施方式4时的空冷相比,能够缩短冷却时间。具体而言,在实施方式5的直接冷却的情况下,能够将在实施方式4的空冷的情况下花费110秒的冷却时间缩短到55秒。另外,除了在上模110及下模109分别配置有隔热板以外,还在冷却板150的上面一体化有辅助隔热板151。因此,即使冷却板150为低温,也能够抑制给上模110带来的影响,能够缩短直到接下来的加热和加压时的恢复时间。
若如上那样冷却树脂片125,则如图32(E)所示,使上模110上升,使冷却板150水平移动而退避。然后,如图32(F)所示,通过使上模用转印板120上升,一个循环结束。
〔实施方式6〕
进一步对其他转印成形装置进行说明。如图35及图36所示,在该转印成形装置中,具备如下的冷却机构,即,通过不仅从上模用转印板120的上面侧,而且也从下模用转印板114的下面侧进行冷却,从上下冷却树脂片125。
即,在实施方式5中,仅设有在上面一体化有辅助隔热板151的冷却板150,但在该实施方式6中,除了具备相当于该冷却板150的在上面一体化有辅助隔热板153的第一冷却板152以外,还具备在下面一体化有辅助隔热板155的第二冷却板154。另外,下模用转印板114以外的下模整体可移动到水平方向的退避位置。另外,第一冷却板152及第二冷却板154在上下方向对向的状态下,可插入上面抵接有上模用转印板120且在下面抵接有下模用转印板114的状态的树脂片125的上下。
具备上述结构的冷却机构的转印成形装置102的作用如下。即,与上述实施方式4及实施方式5同样,如图35(A)所示,若预热工序及转印成形工序结束,则如图35(B)所示,一边维持上模用转印板120与树脂片125的上面抵接的状态,一边使上模110上升。然后,如图35(C)所示,一边维持下模用转印板114与树脂片125的下面抵接的状态,一边使下模109的其他部分向水平方向的退避位置移动。另外,使在上下方向上对向配置的上模用转印板120和下模用转印板114在水平方向上移动,配置在使上模用转印板120及下模用转印板114与上下面抵接的树脂片125的上下。在该状态下,如图35(D)所示,使上模110下降,通过第一冷却板及第二冷却板来夹持使上模用转印板120及下模用转印板114与上下面抵接的树脂片125。然后,通过加压开始进行树脂片125的冷却工序。
这样,在上述冷却工序中,能够从上下均等地冷却树脂片125。因此,通过如上述实施方式5进行的第一至第三冷却工序,无需应对翘曲等问题。即,通过单一的冷却工序,能够完成没有翘曲等的半成品板146。
其后,如果冷却工序结束,则如图36(A)所示地使第一冷却板152及第二冷却板154、下模109的下模用转印板114以外的部分进行水平移动,恢复到原来的位置。然后,如图36(B)所示,如果在上下面上抵接有上模用转印板120及下模用转印板114的状态的树脂片125位于下模109上,则如图36(C)所示,使上模用转印板120上升,一个循环结束。
〔其他实施方式〕
此外,本发明不限于上述实施方式所述的构成,可进行各种变更。
例如,在上述实施方式中,光导入部35通过使树脂片125熔融,且使其熔融树脂的一部分流入到形成于上模用转印板120的凹部123而形成,但光导入部35也可以如下那样地形成。
在图37(A)中,能够使树脂片125中、主要是非成品部分(成为导光板的区域以外)的熔融树脂流入凹部123内。即,形成于上模用转印板120的构成凹部123的非成品部分侧的侧壁部120a形成为其高度比其他部分高。另外,由侧壁部120a形成的内侧面120b以从凹部123的底面侧逐渐开口的方式由倾斜面构成。
由此,如图37(B)所示,在转印成形时使成形模接近而加压时,如图37(C)所示,熔融后的非成品部分的树脂在侧壁部120a的倾斜面120b流动而流入到凹部123内。接着,成品部分侧的树脂的一部分也在对向的另一侧壁部的倾斜面120c流动而流入到凹部123内。在这种情况下,由于增大了侧壁部120a的突出尺寸,故而能够充分增大非成品部分的熔融树脂的流入量。因此,能够抑制要废弃的树脂量,实现成本降低。其结果,如图37(D)所示,凹部123内充满熔融树脂。由于该工序以后的冷却工序等与前述的实施方式同样,故而省略说明。
在图38(A)中,并非使树脂片125熔融而使其熔融树脂的一部分流入到凹部123,而是另外按照凹部123向上模用转印板120供给追加部件(例如,树脂片125b)。由此,如图38(B)所示,显然能够容易地形成光导入部35。
在图39(A)中,通过预先在树脂片125的一部分形成突出部125c,形成为预先一体化有追加部件那样的结构。作为突出部125c的厚度尺寸,优选设为比光导入部35的厚度尺寸小且比转印成形前的树脂片125的厚度尺寸大的值。这样,根据具有突出部125c的结构,无需用于供给追加部件的机构,能够提高作业性。
另外,在上述实施方式中,凹部123形成于上模用转印板120,但也可以设于下模用转印板114,还可以设于双方。
另外,在上述实施方式中,采用的是由上模110和下模109构成的成形模构造,但也可采用例如在水平方向上开闭的成形模。
另外,在上述实施方式中,将转印面分别形成在上模用转印板120及下模用转印板114,但也可以形成在任一方。另外,也可以没有这些转印板,而是将转印面直接形成于成形模(例如,中间板)。
另外,在上述实施方式中,对上模用转印板120整体进行均等地加热,但不一定需要均等地加热。例如,也能够以可集中加热凹部123附近的方式构成。据此,能够使凹部123内的树脂的熔融状态良好,能够形成不发生缩孔等的良好的光导入部35。
另外,在上述实施方式中,将树脂片125夹持在上模用转印板120和下模用转印板114之间进行加热和加压,使该树脂片125整体熔融。因此,优选在上述转印板120、114中的至少任一方且在周缘部具备限制熔融树脂的流动的流动限制构造。
在图40中,在下模用转印板114的上面周缘部形成有流动限制构造。但是,不一定需要将四个边全部围绕而形成,总而言之,若流动树脂不向周围流动,也可以断续地设置,或仅设于两侧部。
图40(A)是由从下模用转印板114的上面突出的突条部114a构成流动限制构造的图。图40(B)是由形成于下模用转印板114的上面的槽部114b构成流动限制构造的图。图40(C)是由从下模用转印板114的上面突出的多个微小突部114c构成流动限制构造的图。图40(D)是由形成于下模用转印板114的上面的多个微小凹坑114d构成流动限制构造的图。这些结构既可以形成于上模用转印板120,也可以形成于两转印板114、120。另外,不局于这些方式,只要是能够提高熔融树脂的流动阻力,则可采用任何方式。
另外,在上述实施方式中,如图34那样决定了冷却工序的加压力,但也可以如下地决定。
例如,在第一冷却工序中,为了将直径0.4mm的气泡压缩到直径0.1mm,通过波义耳-查理定律(PV/T=恒定)来决定加压力P1。
P0×V0/T0=P1×V1/T1…(1)
将以下的值代入(1)式。
P0=101325Pa(大气压)
V0=3.35×10-11m3(直径0.4mm的气泡的体积)
T0=240℃=513K
V1=5.23×10-13m3(直径0.1mm的气泡的体积)
T1=190℃=463K
由此,可得到P1=5.85MPa。
因此,通过将加压力设为5.85MPa以上,能够将直径0.4mm的气泡压缩到直径0.1mm以下。
另外,在第二冷却工序中,通过使树脂片125(聚碳酸酯树脂)的温度下降到190℃,使加压力下降到0.02MPa(也可以设为未赋予加压力的0MPa)。由此,去除残余应力。
进而,在第三冷却工序中,将与使树脂片125(聚碳酸酯树脂)的温度从玻璃化转变温度即150℃下降到可从成形模脱模的130℃时的收缩应力相当的压力决定为加压力P2。即,
P2=E×α
E(弹性系数)=2.45GPa
α(聚碳酸酯树脂的线膨胀系数)=7×10-5
因此,成为P2=3.4MPa,如果赋予该值以上的加压力(例如,6.2MPa),则能够防止伴随冷却的树脂片125的收缩应力造成的变形。
另外,在上述实施方式中,通过并设有准备工序、转印成形工序、薄膜粘贴工序及裁断工序的一系列装置,连续地进行,但也可以分别单独地进行,也可以将一部分连续地进行。总的来说,不论是连续、不连续地进行这一系列的工序,只要能够依次执行即可。另外,关于转印成形工序内的各工序也是如此,既可以分别单独地进行,也可以一部分连续地进行。
另外,在上述实施方式中,将形成于转印面的凹凸的最大高度设为亚微米级,将厚壁部126的突出尺寸设为亚毫米级,但不限于此,例如,也可以将凹凸的最大高度设为微米级(例如,200μm)、亚毫米级(例如,1mm)。总的来说,只要厚壁部126的突出尺寸比凹凸的最大高度大即可。特别是,优选厚壁部126的突出尺寸为凹凸的最大高度的10倍以上。若为10倍以上,则厚壁部126的突出尺寸也可以为亚微米级。
另外,在上述实施方式中,树脂片125使用连续的带状树脂片,但作为矩形的不连续的结构,也可以采用能够将一张(或者,也可以为两张以上的多张)半成品板146转印成形的结构。在这种情况下,只要采用如下的结构即可,即,通过配置可上下旋转驱动的辊等,即使是矩形的树脂片125,也可进行搬送。
〔实施方式7〕
接着,通过图41对使用挤出成形机的导光板形成装置(转印成形装置)进行说明。挤出成形机161可以是通常的挤出成形机,具备用于投入树脂材料(颗粒)的料斗162和T型模163。投入料斗162而由加热器(未图示)加热熔融后的树脂材料通过螺杆164进行给送,从T型模163连续地挤出树脂片125。在该阶段,树脂片125的表背面平坦。挤出后的树脂片125通过辊165和辊166之间,进而通过辊166和辊167之间。在辊166的外周面上卷绕有压模168,在压模168上形成有用于对导光板33赋予上面侧的倾斜面37或各图案的翻转后的图案。在辊167的外周面卷绕有压模169,在压模169形成有用于对导光板33赋予下面侧的图案的翻转后的图案。
但是,从挤出成形机161挤出的树脂片125向图42的箭头标记方向给送,如图42所示,在通过辊165和辊166之间时,在其上面转印成形光导入部35的突出部分或倾斜面37、指向性变换图案36、光射出部40a、双凸透镜48等。此时,在光导入部35的与突出部分邻接的区域形成有凹部170,从凹部170挤出的熔融树脂被向光导入部35的突出部分供给。接着,树脂片125在通过辊166和辊167之间时,在其下面转印成形光射出部40b等。这样,在上面及下面成形有图案的树脂片125通过刀具或刀片171将导光板区域的前后左右及导光板33间裁断,制作出的导光板33堆叠于储料器172。在该裁断工序中,导光板区域的后部以图42(B)的K线进行切割,切掉凹部170部分。此外,树脂片125的给送方向也可以与图42的箭头标记相反。
(实施方式7的变形例)
图43表示实施方式7的变形例。图43(A)及图43(B)是从挤出成形机161挤出的树脂片125的俯视图及剖面图。在该变形例中,使用异型挤出成形机,在从异型挤出成形机的T型模163挤出的树脂片125上连续地成形有两个量的光导入部35的突出部分。接着,如43(C)及图43(D)所示,在树脂片125通过辊165和辊166之间时,在其上面转印成形指向性变换图案36、光射出部40a、双凸透镜48等,在通过辊166和辊167之间时,在其下面转印成形光射出部40b等。这样,在上面及下面成形有图案的树脂片125通过刀具或刀片171将导光板区域的前后左右及导光板33间裁断,制作出的导光板33堆叠于储料器172。在该裁断工序中,在两个量的光导入部35的中央(K线)进行切割。
〔实施方式8〕
图44(A)是用于对双面辊2P(photo polymarization)法的导光板的转印成形装置进行说明的概要图。在该实施方式中,在树脂片通路的上方配置有:用于将具有与树脂片125相同的折射率的(例如,同一树脂的)紫外线固化型树脂174供给到树脂片125的上面的供给嘴173;压模辊成形模175(转印辊);紫外线照射灯180。另外,在树脂片的下方配置有紫外线照射灯176、用于将具有与树脂片125相同的折射率的(例如,同一树脂的)紫外线固化型树脂178供给到树脂片125的下面的供给嘴177、压模辊成形模179(转印辊)。
但是,当搬送树脂片125时,从供给嘴173向树脂片125的上面供给适量的紫外线固化型树脂174,通过压模辊成形模175将紫外线固化型树脂174成形,在树脂片125的上面形成光导入部35的突出部分或倾斜面37、指向性变换图案36、光射出部40a等。接着,从供给嘴177向树脂片125的下面供给适量的紫外线固化型树脂178,通过压模辊成形模179将紫外线固化型树脂178成形,在树脂片125的下面形成光射出部40b等。这样,如图44(B)所示,在树脂片125的上面及下面依次成形多列导光板33。最后,通过刀具或刀片171将各导光板33切开。
此外,在至此说明的导光板的转印成形方法(装置)中,向第一成形模和第二成形模之间供给树脂片,在树脂片上进行转印成形,但也可以向第一成形模和第二成形模之间送入熔融后的树脂,进行转印成形。例如,考虑在图27所示的转印成形装置102中,不向下模用转印板114和上模用转印板120之间送入树脂片125,而是送入熔融后的树脂,夹在下模用转印板114和上模用转印板120之间进行转印成形。另外,在图41所示的转印成形装置中,也可以将T型模163置换成辊166、辊167。在这种情况下,通过挤出成形机161的螺杆164而挤出的熔融树脂被夹入卷绕于辊166的压模168和卷绕于辊167的压模169之间,在熔融树脂的状态下进行转印成形。
〔实施方式9〕
图45是表示本发明实施方式9的液晶显示装置191的概要剖面图。在该液晶显示装置191中,在框架192内收纳有由光源32和导光板33构成的本发明的面光源装置193,在面光源装置193的下面设有白色树脂片等反射片194。另外,在导光板33的上面重叠有两张棱镜片195,在其上重叠有黑色垫片196。垫片196在与导光板33的光射出面对应的部位进行开口。在垫片196之上载置有液晶面板197。因而,面光源装置193成为从背面照射液晶面板197的背光灯。
〔实施方式10〕
图46是使用本发明的面光源装置或液晶显示装置的移动设备即智能手机201的平面图,在正面具备带触摸面板的液晶显示装置202。另外,本发明的面光源装置除了应用于智能手机等便携电话以外,也可应用于平板电脑、电子词典、电子书阅读器等移动设备。

Claims (35)

1.一种导光板的转印成形方法,其用于利用第一成形模和第二成形模转印成形导光板,其特征在于,
具有将第一形状和第二形状转印于树脂材料的转印成形工序,
所述第一形状设于所述第一成形模的转印面,以特定的间隔(P)为一周期进行变化,
所述第二形状以成为所述间隔(P)的Na分之一的一个或两个以上的周期进行变化,其中,Na是相对于特定的正整数m为Na≤m的正整数。
2.如权利要求1所述的导光板的转印成形方法,其特征在于,
所述第一成形模及所述第二成形模中的至少第一成形模具有转印面,
所述转印面具有比所述树脂材料的面积小的面积。
3.如权利要求1所述的导光板的转印成形方法,其特征在于,
具有将第三形状及/或无周期性的第四形状转印于所述树脂材料的另一面的转印成形工序,
所述第三形状设于所述第二成形模的转印面,以成为所述间隔(P)的Nb分之一的一个或两个以上的周期进行变化,其中,Nb是相对于特定的正整数m为Nb≥m+1的正整数。
4.如权利要求1所述的导光板的转印成形方法,其特征在于,
设于所述转印面的所述第一形状的周期和所述第二形状的周期相同。
5.如权利要求4所述的导光板的转印成形方法,其特征在于,
所述特定的正整数m为1。
6.如权利要求1所述的导光板的转印成形方法,其特征在于,还具有如下工序:
树脂材料供给工序,向对向配置的第一成形模和第二成形模之间供给树脂材料;
夹持工序,在使所述第一成形模和所述第二成形模分别按压于所述树脂材料的各个面的状态下,将所述树脂材料夹持在所述两成形模间。
7.如权利要求1所述的导光板的转印成形方法,其特征在于,还具有如下工序:
树脂材料供给工序,依次向与第一成形模对向的位置和与第二成形模对向的位置供给树脂材料;
第一按压工序,使所述第一成形模按压于被供给到与所述第一成形模对向的位置的所述树脂材料;
第二按压工序,使所述第二成形模按压于被供给到与所述第二成形模对向的位置的所述树脂材料。
8.如权利要求1所述的导光板的转印成形方法,其特征在于,
所述树脂材料是成形为片状的树脂片。
9.如权利要求1所述的导光板的转印成形方法,其特征在于,
所述树脂材料是设于树脂片的表面的树脂。
10.如权利要求1所述的导光板的转印成形方法,其特征在于,
所述特定的间隔(P)与射入导光板的光的强度变化的周期相等。
11.一种导光板的成形模构造,其特征在于,
具备第一成形模和第二成形模,
在形成于所述第一成形模的转印面上设有:第一形状,其以特定的间隔(P)为一周期进行变化;第二形状,其以成为所述间隔(P)的Na分之一的一个或两个以上的周期进行变化,其中,Na是相对于特定的正整数m为Na≤m的正整数。
12.如权利要求11所述的导光板的成形模构造,其特征在于,
在形成于所述第二成形模的转印面上设有第三形状及/或无周期性的第四形状,所述第三形状以成为所述间隔(P)的Nb分之一的一个或两个以上的周期进行变化,其中,Nb是相对于特定的正整数m为Nb≥m+1的正整数。
13.一种导光板的转印成形装置,其特征在于,
具备权利要求11或12所述的导光板的成形模构造。
14.如权利要求13所述的导光板的转印成形装置,其特征在于,
所述第一成形模设于第一辊的外周面,所述第二成形模设于第二辊的外周面。
15.一种导光板,其在一端面具有光射入的光入射面,在一主面具有使从所述光入射面射入的光向外部射出的光射出面,其特征在于,
在所述光入射面附近的上面或下面中的一面设有第一形状和第二形状,
所述第一形状在平行于所述光入射面的截面中,在表面呈现的形状以特定的间隔(P)为一周期进行变化,
所述第二形状在平行于所述光入射面的截面中,在表面呈现的形状以成为所述间隔(P)的Na分之一的一个或两个以上的周期进行变化,其中,Na是相对于特定的正整数m为Na≤m的正整数。
16.如权利要求15所述的导光板,其特征在于,
在上面或下面中的另一面设有第三形状及/或无周期性的第四形状,所述第三形状在平行于所述光入射面的截面中,在表面呈现的形状以成为所述间隔(P)的Nb分之一的一个或两个以上的周期进行变化,其中,Nb是相对于特定的正整数m为Nb≥m+1的正整数。
17.一种面光源装置,其具备:以恒定的间隔进行配置的多个光源;在一端面具有光射入的光入射面,在一主面具有使从所述光入射面射入的光向外部射出的光射出面的导光板,其特征在于,
在所述导光板的所述光入射面附近的上面或下面中的一面设有第一形状和第二形状,
所述第一形状将从所述光入射面射入到所述导光板的光的导光板的厚度方向上的指向性变换为向导光板的宽度方向倾斜的指向性,在所述导光板的平行于所述光入射面的截面中,在所述导光板的表面呈现的形状以所述光源的配置间隔(P)为一个周期进行变化,
所述第二形状在所述导光板的平行于所述光入射面的截面中,在所述导光板的表面呈现的形状以成为所述光源的配置间隔(P)的Na分之一的一个或两个以上的周期进行变化,其中,Na是相对于特定的正整数m为Na≤m的正整数。
18.如权利要求17所述的面光源装置,其特征在于,
在所述导光板的上面或下面中的另一面设有第三形状,所述第三形状在所述导光板的平行于所述光入射面的截面中,在所述导光板的表面呈现的形状以成为所述光源的配置间隔(P)的Nb分之一的一个或两个以上的周期进行变化,其中,Nb是相对于特定的正整数m为Nb≥m+1的正整数。
19.如权利要求17所述的面光源装置,其特征在于,
在所述导光板的上面或下面中的另一面设有第四形状,所述第四形状在所述导光板的平行于所述光入射面的截面中,在所述导光板的表面呈现的形状无周期性。
20.如权利要求17所述的面光源装置,其特征在于,
在从垂直于所述导光板的上面的方向观察时,所述第一形状和所述第二形状设于自所述光入射面测得的距离比短的区域内。
21.如权利要求17所述的面光源装置,其特征在于,
在从垂直于所述导光板的上面的方向观察时,所述第一形状及第二形状分别在与所述光源的配置间隔相等的范围内成为相对于所述光源的光轴对称的形状。
22.如权利要求17所述的面光源装置,其特征在于,
所述第一形状的周期和所述第二形状的周期相同。
23.如权利要求22所述的面光源装置,其特征在于,
所述特定的正整数m为1。
24.如权利要求17所述的面光源装置,其特征在于,
在所述导光板的设有第一形状及第二形状的一侧的面上形成有以恒定的周期排列的第五形状。
25.如权利要求24所述的面光源装置,其特征在于,
所述第五形状以所述间隔P的整数分之一的周期排列。
26.如权利要求17所述的面光源装置,其特征在于,
在所述导光板的设有第一形状及第二形状的一侧的面上形成有不规则分布的第五形状。
27.如权利要求17所述的面光源装置,其特征在于,
所述导光板由具有与所述光源相同的高度尺寸的光导入部、厚度比所述光导入部的最大厚度小且以与所述光导入部连续的方式设置的使入射后的光向外部射出的导光板主体构成,
所述光导入部在所述导光板的光射出侧的面或其相反面上具有从厚度比所述导光板主体大的部分的表面向所述导光板主体的表面的一端倾斜的倾斜面。
28.如权利要求27所述的面光源装置,其特征在于,
所述光导入部的所述倾斜面设于所述导光板的光射出侧的面,
所述第一形状形成在所述倾斜面的至少一部分,所述第二形状形成在导光板主体。
29.如权利要求17所述的面光源装置,其特征在于,
所述第一形状形成使棱线和谷线沿着所述多个光源的排列方向交替地重复的槽构造,
将所述棱线中的任一条棱线和与该棱线邻接的一谷线连结的斜面和将该棱线和与该棱线邻接的另一谷线连结的斜面的、与所述光入射面平行地剖切的所述第一形状的截面相对于穿过该棱线且垂直于所述光射出面的直线非对称,在所述光源中心的两侧至少存在一组不同形状的所述非对称形状部分。
30.如权利要求17所述的面光源装置,其特征在于,
所述第二形状的疏密分布以在投影到所述光入射面时较多地分布在多个光源的成为中间的位置的周期而形成。
31.如权利要求17所述的面光源装置,其特征在于,
在所述射出面设有第五形状,
在从与所述光入射面平行的所述导光板的侧面方向观察时,所述第五形状与所述第二形状的至少一部分重合。
32.如权利要求31所述的面光源装置,其特征在于,
所述第五形状为双凸透镜形状。
33.如权利要求31所述的面光源装置,其特征在于,
所述第五形状为图案形状。
34.一种液晶显示装置,其由权利要求20所述的面光源装置和液晶面板构成。
35.一种移动设备,其具有权利要求34所述的液晶显示装置。
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