JP2004209634A - パターン成型加工機 - Google Patents

Abstract

【課題】 光学素子の表面に均一なパターンを形成し、バックライトモジュールの好ましい光学的品質が得られるとともに、パターンの粗密度、深さを調整でき、光学素子の表面に必要とするパターンを形成することのできる光学素子の表面のパターン成型加工機を提供する。
【解決手段】 上表面に加工する光学素子を設けて光学素子を動かすベースと、該ベースの上方に設け、上凹溝と下凹溝とを設けてなるカッター台と、カッター台の下凹溝に回動自在に設け、適宜な長さに調整できるカッターと、カッター台の上凹溝に回動自在に設けて、カッターに下向きの第２の圧力を供する重りと、カッター上端部に設け、カッター台をベースに対して垂直に移動させる主軸とを含んでなり、該加工機はベースを固定してカッターを移動させる方式で光学素子の表面を切削してパターンを形成する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、パターン成型加工機に関し、特に、光学素子の表面にパターンを形成するパターン成型加工機に関する。

薄膜トランジスタ製造技術の急速な発展につれて、液晶表示装置は、本来の節電でき、且つ電磁波の輻射がないなどの特徴を具えるのみならず、最近は装置の軽量化とスリム化が進んでいる。このため、パーソナル・デジタル・アシスト（ＰＤＡ）、ノートブック型コンピュータ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、もしくは携帯電話機などの各種電子製品に応用されている。さらに業界では研究開発を積極的に行い、大型化された生産設備を採用するようになった。このため液晶表示装置は品質が弛まなく高められ、価格は下降の一途を辿っている。かかる状況は液晶表示装置の応用範囲を迅速に拡大させる要因となっている。但し、液晶表示装置は発光性を具えない表示装置であるが故に、バックライトモジュールによって光源を提供し、はじめて画像表示の機能が得られる。

図１は、従来のバックライトモジュールの構造を表わす断面図である。図面によれば、バックライトモジュール（１０）は、ライトガイド（１１）と、反射板（１２）と、ランプ（１３）と、複数層積層してなる光学フィルム（１４）と、及びフレーム（１５）とによってなる。該ライトガイド（１１）と、光学フィルム（１４）は使用する材質が透過性を具えたアクリル材で、射出成型か、或いは押出し方式により製造される。該ライトガイド（１１）の下表面と光学フィルム（１４）の表面には、いずれも適宜なパターンが形成される。これらパターンは、光線を散乱させる散乱点（１６）となるものであって、バックライトモジュール（１０）の輝度を高め、広角視野を達成する効果を有する。

反射板（１２）はライトガイド（１１）の下部表面に設けられ、ライトガイド（１１）を透過して下方に至る光線を反射してライトガイド（１１）内に戻すことによって光線の利用効率を高める作用を有する。ライトガイド（１１）の側面に設けられるランプ（１３）は冷極管によってなり、エッジライト式（Edge-Light type）で光線をライトガイド（１１）に照射する。フレーム（１５）は、バックライトモジュール（１０）の下部表面と側面に設けられ、バックライトモジュール（１０）とその内部を保護する効果を有する。

関連する従来の技術としてアメリカ合衆国出願特許・出願番号Appl.０９／７６６,７７４と０９／７６６,９１４にはいずれもライトガイドの下部表面にパターンを形成する方法と装置が開示されている。これら先行技術においては主に複数のピン（Pin）とカッター（Cutter）を具え、該カッターの下端縁部に設けたピンをライトガイドの表面に所定の深さだけ挿入し、且つ駆動装置によってカッターを駆動し、ライトガイドを特定の方向に運動させてピンでライトガイド表面を切削し、複数のV字溝を呈するパターンを形成する。該ライトガイド表面に形成されるパターンは通常、ランプに近接した一端から他方のランプから離れた一端に向かって密度が低下する。これはライトガイド内部を透過する光線をさらに均一にするためである。

但し、従来の技術によるライトガイドを固定してカッターを駆動する方式でライトガイド表面に複数のV字状
溝を形成する方法は、継続的に切削する過程においてカッターに振動が発生しやすい。このため、パターン形成の品質に影響を与える。また従来の技術においては、ピンをカッターの下端縁部に設けるため、一旦カッターの設計を行いカッターを完成させた場合、形成されるパターンの形状、粗密度、もしくは深さなどがいずれも固定され、変更することができなくなる。しかしながら、ライトガイドにとっては断面がU字状を呈する凹溝によるパターンがV字状の溝に比して好ましい効果を達成する場合もある。さらには、パターンの粗密度、もしくは深さについてもライトガイドの材質の差異、もしくはランプの輝度が不均一であることによって影響を受ける場合には適宜な調整を行う必要がある。但し、従来の技術においては、上述のようにピンとカッターとが固定して設けられるため、かかる調整のための機能は提供されない。したがってバックライトモジュールの品質に影響を与える場合がある。
アメリカ合衆国特許出願番号 Appl.０９／７６６,７７４アメリカ合衆国特許出願番号 Appl０９／７６６,９１４

この発明は、光学素子の表面に均一なパターンを形成し、バックライトモジュールの好ましい光学的品質が得られる光学素子の表面のパターン成型加工機を提供することを課題とする。

またこの発明は、実際の必要に基づきパターンの粗密度、もしくは深さを調整でき、光学素子の表面に必要とするパターンを形成することのできる光学素子の表面のパターン成型加工機を提供することを課題とする。

そこで、本発明者は従来の技術に見られる欠点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、表面に加工する光学素子を設けて、該光学素子を移動させるベースと、該ベースの上方に設けられ、上表面に上凹溝と下表面に下凹溝とを設けてなるカッター台と、該カッター台の下凹溝に回動自在に設けられ、パターンによって適当な位置に調整することができ、それぞれが下方に向けた圧力を有するカッターと、該上凹溝に回動自在に設けてカッター台の下方に設けたカッターに第２の下方に向けた圧力を供する重りと、カッター上方に設けられ、カッター台をベースに対して垂直に移動させる主軸とによってなるパターン成型加工機の構造によって本発明の課題を解決できる点に点に着眼し、かかる知見に基づいて本発明を完成させた。

以下、この発明について具体的に説明する。
請求項１に記載するパターン成型加工機は、上表面に加工する光学素子を設けて、該光学素子を動かすベースと、
該ベースの上方に設け、上表面に上凹溝と下表面に下凹溝とを設けてなるカッター台と、
該カッター台の下凹溝に回動自在に設けられ、パターンに応じて適宜な長さに調整でき、下向きの圧力を有するカッターと、
該カッター台の上凹溝に回動自在に設けられ、カッターに下向きの第２の圧力を供する重りと、
カッター上部に設け、カッター台をベースに対して垂直に移動させる主軸とを含んでなり、
該加工機はベースを固定してカッターを動かす方法により、カッターが光学素子の表面を切削してパターンを形成し、重りが下向きの第２の圧力を供してカッターの第１の圧力を補充するとともに、カッターが均一に光学素子を切削してパターンを形成する。

請求項２に記載するパターン成型加工機は、請求項１におけるベースが２つの駆動軸を具えており、該駆動軸を利用してベースを２方向へ平面移動させる。

請求項３に記載するパターン成型加工機は、請求項１における光学素子はライトガイドである。

請求項４に記載する加工機は、請求項１における複数のカッターは下凹溝内で移動させて適宜な位置に調節することができ、複数の重りは上凹溝で移動させてカッターに相対する適宜な位置に設ける。

請求項５に記載するパターン成形加工機は、請求項１における加工機がカッターを固定して、ベースを移動させる方式によりカッター台の下表面に設けられたカッターが光学素子の表面を切削してパターンを形成する。

即ち、この発明のパターン成型加工機は、ベースと、カッター台と、少なくとも１つのカッターと、少なくとも１つの重りと、主軸から構成する。該ベースの上方には加工する光学素子を置くことができ、該光学素子はライトガイドや、拡散フィルムなどの光学フィルムでもよい。該ベースは表面に設けた光学素子を水平に移動させる。カッター台は該ベースの上方に設けられ、上表面に上凹溝を形成して重りを回動自在に設け、下表面には下凹溝を形成してカッターを回動自在に設ける。重りは適宜な重量を具え、カッター台の適宜な位置に設けられたカッターに相対した位置に設けられる。よってカッターは下方向へ圧力を形成する。このため、この発明の加工機は光学素子に必要なパターンにより、カッターの形状、密度、長さなどを調整して、需要に合わせたパターンを形成することができる。また主軸はカッター台上表面の略中央に固定接続されているため、カッター台はベースに対して垂直な方向に移動することができる。

この発明の加工機は光学素子にパターンを形成する場合、先に光学素子に必要なパターンによりカッターを調整する。そして重りを適宜な位置に設けるため、カッターの下方に設けられたカッターがいずれも下方向の圧力を具える。その後、カッター台を動かし、光学素子を切り分け、パターンを形成する。よって、光学素子のモニタバックライトモジュールの品質を高める。

この発明によるパターン成型加工機は、均一なパターンを形成することができるため、優れた品質のバックライトモジュールを得ることができるという効果を有する。

またこの発明のパターン成型加工機は、カッターの形状や密度を変更して需要に応じたパターンを形成することができるという効果を有する。

この発明は、光学素子の表面にパターンを形成するパターン成型加工機を提供するものであって、表面に加工する光学素子を設けて、該光学素子を移動させるベースと、該ベースの上方に設けられ、上表面に上凹溝と下表面に下凹溝とを設けてなるカッター台と、該カッター台の下凹溝に回動自在に設けられ、パターンによって適当な位置に調整することができ、それぞれが下方に向けた圧力を有するカッターと、該上凹溝に回動自在に設けてカッター台の下方に設けたカッターに第２の下方に向けた圧力を供する重りと、カッター上方に設けられ、カッター台をベースに対して垂直に移動させる主軸とによって構成する。
かかるパターン成型加工機の構造と特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図示を参照にして以下に詳述する。

図２に、光学素子の表面にパターンを成型するパターン成型加工機の斜視図を開示する。図示によると、この加工機（２０）は、べース（２１）と、該ベース（２１）の上方に設けられるカッター台（２２）と、該カッター台（２２）の下表面に設けられるカッター（２３）と、該カッター台（２２）の上表面に設けられる複数の重り（２４）と、該重り（２４）の上方に設けられる主軸（２５）とを含んでなる。該ベース（２１）の上表面にはライトガイド（２６）など加工する光学素子を設ける。また、ベース（２１）の下方にはX方向へ動く駆動軸とY軸方向へ動く駆動軸が設けられている。それぞれの駆動軸はベース（２１）と、該ベース（２１）表面に設けられた光学素子をX方向やY方向へ移動させる。

図３に、この発明の加工機の部分側面図を開示する。図４に、この発明の加工機の部分断面図を開示する。カッター台（２２）はベース（２１）の上方に、ベース（２１）と平行になるように設けられる。カッター台（２２）の下表面には下凹溝（２２２）が形成されているため、複数のカッター（２３）はカッター台（２２）に回動自在に設けられ、交換することができる。各カッター（２３）はそれぞれ下方へ圧力を供する。カッター台（２２）の上表面には、上凹溝（２２１）が設けられ、複数の重り（２４）はカッター台（２２）に回動自在に設けられる。各重り（２４）はいずれも適宜な重量を具え、カッター（２３）に相対して設けられる。また、重り（２４）は位置によって重量が異なるため、下方へ向けて適宜な第２の圧力を有する。加工機はベース（２１）とカッター（２３）の相対的な移動により、カッター（２３）はライトガイド（２６）の表面を切り分け、パターンを形成することができる。重り（２４）は下方向へ向けて第２の圧力を供するため、カッター（２３）の第１の圧力を補い、カッター（２３）はライトガイド（２６）を均一に切り分け、均一なパターンを形成することができる。

また、この発明はライトガイド（２６）などの光学素子の表面に形成するパターンの形状、密度、深さによって、カッター（２３）の形状の変更や、カッター（２３）の密度、深さを調整することができる。図５に開示するように、カッター（２３）の形状はV字型か、或いはU字型などを呈する。カッター（２３）の密度の調整は、下凹溝（２２２）の排列と関係する。各カッター（２３）は適宜な位置に移動後、位置決め突起（２７）により固定する。使用する位置決め突起（２７）はネジ、スパナなどでよい。カッター（２３）の深さは図５に開示するように、パッドをカッター（２３）の上部に設けて調整する。また主軸（２５）はカッター台（２２）の上表面の略中心に接続する。該主軸（２５）はカッター台（２２）をベース（２１）に対して垂直なY方向へ動かす。

この発明の加工機は、加工の際に主軸（２５）によりカッター（２３）を下方へ動かし、カッター台（２２）の下方に設けられたカッター（２３）がライトガイド（２６）の表面に適宜な深さに至るまで挿入されて、主軸（２５）がそこで位置決めされる。その後、再度X方向（或いはY方向）の駆動軸がベース（２１）を動かすため、ライトガイド（２６）はX方向（Y方向）へ水平に移動し、カッター（２３）はライトガイド（２６）の表面を切り分け、パターンを形成する。

この発明の加工機の利点は、
１．光学素子を加工する場合、カッター台を固定し、ベースを移動させてカッター台の下方に設けられたカッターがライトガイドの表面にパターンを形成する方式を採用しているため、パターンの形成過程における振動が少ない。従来の技術では、ライトガイドを固定してカッターを動かして削る方式を採用しているため、振動が大きい。よって、この発明の加工機は振動を減少させることができ、パターンの品質を高める効果を有する。
２．この発明の加工機は、カッターの位置を調整する機能を具えているため、パターンの密度に合わせてカッターの位置を調整することができる。このため、この発明の加工機は多種多様な異なる密度のパターンを形成することができる。また従来の技術では、カッターの下方にピンが固定接続されているため、パターンの密度は固定されており、変更することができない。
３．この発明の加工機はカッターを交換できる機能を具えているため、パターンの形状に合わせてカッターの形状を変更することができる。よって、ライトガイドの表面にカッターの形状に合わせたパターンを形成することができる。また従来の技術ではカッターとカッターの下方にピンが固定接続されており、カッターを変更する機能がないため、一度ピンの形状を決めたら、形成するパターンを変更することができない。
４．この発明の加工機のカッター台はパッドを利用してカッターの深さを調節することができるため、ライトガイド表面に異なる深さのパターンを形成することができる。従来の技術では、前述の機能を供することができないため、パターンの深さは固定される。
５．この発明の加工機のカッター台は重りの位置を調節してカッター台の下方に産み出される圧力を変更することができる。このため、カッター台下方に設けられるカッターは均一な切り分け力を有し、ライトガイドの切り分けを行う。よって、品質のよいパターンを形成することができる。

図７、図８に、この加工機の部分側面図を開示する。図示によると、この発明の加工機の主軸はカッター台の略中間に固定接続される。図７に開示するように、加工主軸がカッター台を動かしてカッター台の下方に設けられたカッターがライトガイドに挿入される時、カッターと主軸の距離は近づき、下方向への圧力も強くなる。反対に、カッターと主軸の距離が遠くなると、下方向への圧力が弱まる。よって、この発明の加工機はカッター台の上方に設ける重りの位置を変更して、カッター台の下方に発生する圧力の差を補い、各カッターが下方に等しい圧力を有する。

以上はこの発明の好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、かつこの発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の範囲に属するものとする。

バックライトモジュールの断面図である。 この発明のパターン成型加工機の斜視図である。 図２に開示したパターン成型加工機の部分側面図である。 図２に開示したパターン成型加工機の部分断面図である。 図２に開示したパターン成型加工機のカッターの断面図である。 図２に開示したパターン成型加工機のカッターの断面図である。 図２に開示したパターン成型加工機の部分側面図である。 図２に開示したパターン成型加工機の部分側面図である。

符号の説明

１０ バックライトモジュール
１１ ライトガイド
１２ 反射板
１３ ランプ
１４ 光学フィルム
１５ フレーム
１６ 散乱点
２０ 加工機
２１ ベース
２２ カッター台
２２１ 上凹溝
２２２ 下凹溝
２３ カッター
２４ 重り
２５ 主軸
２６ ライトガイド
２７ 位置決め突起

Claims (5)

1. 上表面に加工する光学素子を設けて、該光学素子を動かすベースと、
   該ベースの上方に設け、上表面に上凹溝と下表面に下凹溝とを設けてなるカッター台と、
   該カッター台の下凹溝に回動自在に設けられ、パターンに応じて適宜な長さに調整でき、下向きの圧力を有するカッターと、
   該カッター台の上凹溝に回動自在に設けられ、カッターに下向きの第２の圧力を供する重りと、
   カッター上部に設け、カッター台をベースに対して垂直に移動させる主軸とを含んでなり、
   該加工機はベースを固定してカッターを動かす方法により、カッターが光学素子の表面を切削してパターンを形成し、重りが下向きの第２の圧力を供してカッターの第１の圧力を補充するとともに、カッターが均一に光学素子を切削してパターンを形成することを特徴とするパターン成型加工機。
2. 前記ベースは２つの駆動軸を具えており、該駆動軸を利用してベースを２方向へ平面移動させることを特徴とする請求項１に記載するパターン成型加工機。
3. 前記光学素子はライトガイドであることを特徴とする請求項１に記載するパターン成型加工機。
4. 前記複数のカッターは下凹溝内で移動させて適宜な位置に調節することができ、複数の重りは上凹溝で移動させてカッターに相対する適宜な位置に設けることを特徴とする請求項１に記載する加工機。
5. 前記加工機はカッターを固定して、ベースを移動させる方式によりカッター台の下表面に設けられたカッターが光学素子の表面を切削してパターンを形成することを特徴とする請求項１に記載するパターン成型加工機。
   
   

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