JP2005067065A - 導光板成形用金型の加工方法と、加工装置、及び、導光板成形用金型と、導光板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 まず、導光板成形用金型の加工装置における金型素材の装着手段Aに金型素材8を装着し、次に、前記した装着金型素材8に対して、前記した装置の押圧手段Bにて、導光板1に設けた四角錐形状凸部3の形状に対応した加工具9を振動させた状態で、押圧加工することにより、前記金型素材8に前記した四角錐形状凸部3の形状に対応した凹部10を形成し、次に、前記した凹部10を有する導光板成形用金型を用いて、前記した四角錐形状凸部3を有する導光板1を樹脂成形する。
【選択図】 図1
Description
このサイドライト式の導光板は、前記した導光板の側面側に光源が配置されたものであって、前記した光源から前記した導光板内に入光した光は、例えば、前記した導光板における平面状の反射部で反射されて前記した導光板の出光部から出光するように構成されている。
また、前記したサイドライト式の導光板において、前記した導光板の反射部に所要形状の凸部を形成した場合、当該導光板は、前記した導光板における平面状の反射部で反射された場合に較べて、光学設計上、輝度が効率良く向上することが判明している。
従って、前記した導光板の輝度を効率良く向上させることを目的として、例えば、前記した導光板の反射部に、例えば、マイクロレンズ(半球状の凸部)を設けた構成(所謂、マイクロレンズアレイ型の導光板)が検討されると共に、前記したマイクロレンズを設けた導光板は、LIGA法で加工された導光板成形用金型を用いて樹脂成形される
また、前記したLIGA法は、まず、露光現像したレジスト膜を表面処理したシリコン基材にドライエッチングすることにより、前記したレジスト膜とシリコン基材(レジスト膜非形成部)との表面を略同時的に浸食することにより、マイクロレンズアレイ型の凸部を有するマスター(シリコン基材)を形成し、最終的に、前記マスターにニッケル電鋳して導光板成形用金型(マイクロレンズの凸部形状を転写した凹部形状を有する分割型)を形成するものである。
従って、輝度を向上させることができる導光板(所要形状の凸部を有する導光板)を樹脂成形する導光板成形用金型を効率良く加工することができる導光板成形用金型の加工方法及びその方法に用いられる加工装置の開発が待望されていた。
また、本発明は、前記した「導光板成形用金型の加工方法及び加工装置」で加工され且つ輝度を効率良く向上させることができる導光板を樹脂成形する「導光板成形用金型」を提供することを目的とする。
また、本発明は、前記した「導光板成形用金型の加工方法及び加工装置」で加工された「導光板成形用金型」にて樹脂成形され且つ輝度を効率良く向上させることができる「導光板」を提供することを目的とする。
また、本発明によれば、前記した「導光板成形用金型の加工方法及び加工装置」で加工され且つ輝度を効率良く向上させることができる導光板を樹脂成形する「導光板成形用金型」を提供することができると云う優れた効果を奏する
また、本発明によれば、前記した「導光板成形用金型の加工方法及び加工装置」で加工された「導光板成形用金型」にて樹脂成形され且つ輝度を効率良く向上させることができる「導光板」を提供することができると云う優れた効果を奏する。
従って、本発明に係る導光板成形用金型の加工方法にて、導光板に設けた所要形状を有する凸部の形状に対応した加工具の形状に対応した凹部を有する導光板成形用金型(分割型)を形成することができる。
また、前記した導光板成形用金型を用いて、所要形状を有する凸部を有する導光板を樹脂成形することができる。
即ち、前述したように、前記した金型素材に対して前記した加工具を振動させた状態で
押圧加工(振動加工)することができるように構成されているので、前記した金型素材に形成される所要形状の凹部における内側表面(内面)を鏡面に効率良く形成し得て、導光板成形用金型(分割型)を加工することができる。
また、前記した導光板成形用金型で導光板を樹脂成形することにより、前記した鏡面を有する凹部の形状を転写して前記した導光板に鏡面を有する凸部を効率良く形成することができる。例えば、四角錐形状凸部の側面を鏡面に効率良く形成することができる。
即ち、前述したように、本発明に係る加工装置にて加工された導光板成形用金型を用いて、所要形状の凸部を有する導光板を樹脂成形することができるので、光学設計上、輝度を向上させることができる導光板を得ることができる。
従って、本発明によれば、従来の多数の加工装置を必要とするLIGA法に較べて、導光板成形用金型を一つの加工装置にて加工することができるので、導光板成形用金型を効率良く加工することができる。
また、本発明によれば、輝度を効率良く向上させることができる導光板を樹脂成形する導光板成形用金型を効率良く加工することができる「導光板成形用金型の加工方法」及び「導光板成形用金型の加工装置」を提供することができると云う優れた効果を奏する。
また、本発明によれば、前記した「導光板成形用金型の加工方法及び加工装置」で加工され且つ輝度を効率良く向上させることができる導光板を樹脂成形する「導光板成形用金型」を提供することができると云う優れた効果を奏する。
また、本発明によれば、前記した「導光板成形用金型の加工方法及び加工装置」で加工された「導光板成形用金型」にて樹脂成形され且つ輝度を効率良く向上させることができる「導光板」を提供することができると云う優れた効果を奏する。
図1・図2は、本発明に係る導光板を樹脂成形する導光板成形用金型を加工する加工方法に用いられる加工装置である。
図3(1)・図3(2)は、前記した加工装置に装填される加工具である。
図4(1)・図4(2)は、前記した加工装置で加工された導光板成形用金型である。
図5・図6(1)・図6(2)は、前記した金型で樹脂成形された導光板である。
図7(1)・図7(2)は、導光板の反射部における凸部のパターン例である。
総じて云えば、本発明に係る導光板の反射部には、所要形状の凸部が向きを含む不規則パターンで設けられて構成されている。
また、図5に示す図例では、本発明に係る導光板1の反射部2(反射面)に、異種の四角錐形状の凸部3が、所要数個(図例では13個)、不規則に配置して設けられて構成されると共に、前記した異種の四角錐形状凸部3の向きが各別に異なって設けられて構成されている。
即ち、図例に示すように、前記した四角錐形状凸部3において、符号4は四角形(四辺形)の底面を、符号5は底辺を、符号6は三角形の側面を、符号7は三角形の斜辺を、符号αは三角形側面6の二本の斜辺7で形成される頂点11の角度となる頂角を、符号Hは四角錐形状の凸部3の高さを、符号Lは底辺5の長さを示している。
また、図5に示すように、前記した異種の四角錐形状凸部3は、その形状が異なり且つその大きさが異なるものである。
更に、前記した異種の四角錐形状凸部3の種類を、詳述すると、例えば、前記した四角錐形状凸部3の高さHが異なるもの、前記した四角錐形状凸部3の底辺5の長さLが異なるもの、前記した四角錐形状凸部3における三角形側面の頂角αの角度が異なるもの、前記した四角錐形状凸部3の底面4の形状が、正方形、長方形、平行四角形、不等辺四角形等のものがある。
なお、前記した四角錐形状の凸部3の大きさとして、概略的に云えば、例えば、その高さHが約10μm〜約35μmのものがあり、また、その底辺5の長さLが約5μm〜約20μmのものがあり、更に、頂角αが約100度のものがある。
なお、当然ではあるが、前記した導光板1の反射部2において、同種の四角錐形状凸部3が、所要数個、存在する場合があり、前記した異種の四角錐形状凸部3(例えば、相似形)においても同じ向きのものがある。
従って、前記した導光板1の反射部2に前記した異種の四角錐形状の凸部3を、所要数個、向きを含む不規則パターンで配置することによって、光学的設計上、前記した導光板1の輝度を効率良く向上させることができるように構成されている。
即ち、四角錐形状として形状の異なるもの(例えば、正四角錐形状のもの、斜四角錐形状のもの)、四角錐形状として大きさが異なるもの(例えば、相似形のもの等)がある。
また、図7(1)に示す導光板31は、導光板31の反射部32において、前述した異種の四角錐形状凸部33がその向きを含んで不規則パターンで配置された例である。
また、図7(2)に示す導光板34は、導光板34の反射部35において、四角錐形状凸部36を、同じ種類で所要数個、規則的に配置して設けられて構成されると共に、前記した同種の四角錐形状凸部36は各別にその向きが同じに設けられて構成されている。
即ち、前記した加工装置において、前記した制御手段Cにて前記した装着手段Aと押圧手段Bとを制御することにより、前記した押圧手段Bの加工具9を押圧方向に振動させた状態で、前記した装着手段Aの金型素材8に対して前記した加工具9を所要の圧力と所要の速度及び所要の角度でもって押圧加工することができるように構成されている。
従って、前記した金型素材8(の表面)に前記した加工具9を用いて前記した凸部3の形状に対応した所要形状の凹部10を形成することができるように構成されている。
なお、前記した所要形状の凹部10は所要の深さSを有すると共に、前記した所要の深さSは前記した凸部3の高さHに対応するものである。
従って、前記した異種の四角錐形状凸部3を有する導光板1を導光板成形用金型で樹脂成形するとき、前記した金型素材8に形成した凹部10を成形樹脂(導光板1)に転写することにより、前記した四角錐形状凸部3の側面6を鏡面に効率良く形成することができるように構成されている。
従って、前記した装着回転機構15にて前記した金型素材8を所要の位置に回転させて設定することができるように構成されると共に、予め、前記した装着位置調整機構16にて前記した回転金型素材8をX方向(横方向)或いはZ方向(垂直方向)に移動させることによって、前記した金型素材8の表面における所要の位置(前記した凹部10が形成される位置)と、前記した押圧手段Bにて押圧される加工具9先端の目標位置とを合致させて位置調整することができるように構成されている。
なお、このとき、前記した加工具9先端における押圧方向の先に前記した装着金型素材8に形成される凹部10の位置があることになる。
従って、前記した押圧手段Bにおいて、前記した装填位置調整機構22にて前記した加工具9の先端位置を前記した金型素材8の所要位置に合致させることができるように構成されると共に、前記した加工具9を前記した押圧機構17にて前記した金型素材8の所要位置に対して押圧加工することができるように構成されている。
また、前記した押圧手段Bにおいて、前記した回転交換機構20にて前記した押圧機構17(前記した加工具9)を所要の交換位置21(図2参照)に回転させることにより、前記した加工具9を交換することができるように構成されている。
また、前記した押圧機構17には、前記した加工具9(の装填ピン13の部分)を装填する加工具の装填部18と、前記した加工具9をY方向(押圧方向)に(例えば、超音波領域内で)振動させる振動付与部19と、前記した加工具9を前記した装着金型素材8(前記装着手段A)に押圧するために、前記した加工具9と装填部18と振動付与部19とを(前記した押圧機構17)一体にして前記装着手段A(前記した押圧方向)に移動させる押圧スライド部23とが設けられて構成されている。
従って、前記した加工具9の交換時において、前記した加工具9の装填ピン13を前記した押圧機構17の装填部18に着脱自在に装填して前記した加工具9を交換することができるように構成されている。
また、前記した押圧機構17による前記した装着金型素材8への押圧加工時において、
まず、前記加工具9(前記加工部12)の先端位置を前記装着手段Aに装着した金型素材8の所要位置に合致させ、次に、前記加工具9を前記振動付与部19にてY方向(押圧方向)に振動させた状態で、前記装着金型素材8に対して前記した加工具9を押圧加工することにより、前記した金型素材8の所要位置に前記した加工具9の形状に対応して所要形状の凹部を形成することができるように構成されている。
この場合、例えば、前記した装着金型素材8に前記した導光板1における斜四角錐形状
凸部(3)に対応した凹部(10)を形成することができる。
また、前記装填部18において、前記加工具9を所要の角度で回転することにより、前記した導光板1における四角錐形状凸部3の所要の向きに対応した所要の向きを有する凹部10を前記した金型素材8に押圧加工することができるように構成されている。
従って、前記した所要の角度で回転して設定された加工具9を用いて、前記した導光板1における(異種の)四角錐形状凸部3の所要の向きに対応する凹部10を前記した金型素材8に押圧加工して形成することができる。
まず、図1・図2に示す加工装置において、前記した金型素材8を前記した装着手段Aの装着回転機構15に装着すると共に、前記した装着回転機構15を含む装着位置調整機構16と装填位置調整機構22とを用いて、予め、前記した金型素材8と加工具9との相対位置を調整することにより、前記した装着金型素材8の所要の位置に対応して前記した加工具9の先端位置を合致させる。
このとき、前記した加工具9先端における押圧方向の先に前記した装着金型素材8の所要の位置があることになる。
次に、前記した押圧手段Bの加工具9を前記した押圧機構17の振動付与部19で振動させた状態で、且つ、前記した押圧スライド部23にて前記した押圧機構17全体を押圧方向に前記した加工具9を所要の圧力と所要の速度及び所要の角度でもって、押圧することにより、前記した装着金型素材8の表面に、前記した所要の深さSを有し且つ前記した加工具9の四角錐状の形状に対応した所要形状を有する凹部10を加工して形成することになる。
また、次に、例えば、前記した金型素材8に前述したような加工具9による押圧加工を所要回数行うことにより、前記した異種の四角錐形状凸部3を有する導光板1を樹脂成形する導光板成形用金型(分割型)を加工形成することができる。
即ち、前記した導光板成形用金型にて鏡面を有する四角錐形状凸部3が設けられた導光板1を樹脂成形することができる。
従って、本発明によれば、従来の多数の加工装置を必要とするLIGA法に較べて、導光板成形用金型を一つの加工装置にて加工することができるので、導光板成形用金型を効率良く加工することができる。
また、本発明によれば、輝度を効率良く向上させることができる導光板を樹脂成形する導光板成形用金型を効率良く加工することができる「導光板成形用金型の加工方法」及び「導光板成形用金型の加工装置」を提供することができる。
また、本発明によれば、前記した「導光板成形用金型の加工方法及び加工装置」で加工され且つ輝度を効率良く向上させることができる導光板を樹脂成形する「導光板成形用金型」を提供することができる。
また、本発明によれば、前記した「導光板成形用金型の加工方法及び加工装置」で加工された「導光板成形用金型」にて樹脂成形され且つ輝度を効率良く向上させることができる「導光板」を提供することができる。
例えば、図3(2)に示す円錐形状の加工具37、或いは、図8(1)に示す四角錐台形状の加工具38、図8(2)に示す円錐台形状の加工具39を採用してもよい。
なお、図示はしていないが、前記した加工具として、多角錐形状の加工具、多角錐台形状の加工具、円柱形状の加工具、多角柱形状の加工具を用いてもよい。
また、図9に示す連結加工具24には、前記した四角錐形状の加工具9、円錐形状の加工具37、四角錐台形状の加工具38、円錐台形状の加工具39が設けられて構成されている。
従って、前記した一本の加工具を用いる場合に較べて、前記した連結加工具24を用いて(前記した連結加工具24を振動させた状態で)押圧加工することにより、前記した金型素材8に一回で導光板成形用金型(分割型)を効率良く形成することができる。
この場合において、前記した金型素材8に形成される凹部10の内側表面を効率良く鏡面に形成することができる。
このとき、前記した押圧加工毎に押圧力、押圧速度等の加工条件を変更してもよい。
例えば、最初は押圧速度を緩やかにし、後になるほど、押圧速度を速める構成(或いはその逆の構成)を採用してもよい。
従って、前記した金型素材8に形成される凹部10の内側表面を効率良く鏡面に形成することができる。
即ち、図例に示す導光板成形用金型は、固定上型41と、前記した固定型41に対向配置した可動下型42とから構成されている。
また、前述した導光板成形用金型(分割型)の加工工程において、前記した加工具9を振動させた状態で押圧加工された凹部10を有する金型素材8は、前記した下型42の分割型43となって前記した金型41・42に組み込まれて構成されている。
また、前記した両型41・42には導光板成形用キャビティ(上キャビティ44と下キャビティ45とが)が対設した状態で設けられて構成されている。
従って、前記した導光板成形用金型41・42を用いて、通常の導光板における樹脂成形方法(所謂、射出成形方法)にて前記した導光板1を樹脂成形することができる。
即ち、図4(1)に示すように、まず、前記両型41・42を型締めすると共に、前記した上下両キャビティ44・45内に樹脂(透明樹脂)を注入充填する。
次に、図4(2)に示すように、前記した両型41・42を型開きすることにより、前記した両キャビティ44・45内で前記した両キャビティ44・45の形状に対応した導光板1を樹脂成形することになる。
この導光板1の反射部2には向きを含む不規則パターンを有する四角錐状凸部3が形成されている。
従って、本発明に係る導光板成形用金型41・42にて輝度を効率良く向上させることができる導光板を樹脂成形することができる。
即ち、本発明によれば、輝度を効率良く向上させることができる導光板を樹脂成形することができる導光板成形用金型を提供することができる。
また、本発明によれば、輝度を効率良く向上させることができる導光板を提供することができる。
例えば、前記した導光板の出光部(出光面)に所要形状の凸部を設ける構成を採用することができる。
多孔質材料を採用することができる。
前記した多孔質材料は、通気可能な連通気泡を有しており、当該材料の一方の面から他方の面に空気等の流体を、強制的に、圧送或いは吸引することができるように構成されている。
即ち、図4(1)・図4(2)に示す金型41・42の分割型43に前記した多孔質材料を用いた場合、前記した導光板の離型時に、前記キャビティ45(44)内に空気を強制的に圧送すことにより、前記した導光板1を効率良く離型することができる。
特に、前記した分割型43側からの空気の圧送は、導光板に、例えば、円柱形状の凸部或いは多角柱形状の凸部(即ち、先端側と基端側とが同じ形状且つ同じ大きさの凸部)を形成する場合に有効であり、当該形状の凸部を有する導光板を効率良く離型することができる。
また、前記した分割型43に前記した多孔質材料を用いた場合、前記した導光板の樹脂成形時に、前記分割型43の凹部10内から自然に空気を排出し得て当該凹部10に樹脂を効率良く充填することができるので、導光板に所要形状の凸部を効率良く形成することができる。
特に、前記した多孔質材料(金型素材)の樹脂成形面(前記した凹部10内)から空気を強制的に吸引排出した場合、当該凹部10に樹脂を効率良く充填し得て、導光板に所要形状の凸部を効率良く形成することができる。
なお、前記した多孔質材料として、例えば、金属粉末を焼結して形成された多孔質金属材料が挙げられる。
また、前記した金型素材として、基体となる所要の素材に所要の厚さの銅めっきを施した金型素材を採用し、当該銅めっき部に加工することができる。
また、前記した加工具としてダイヤモンド製の加工具を採用することができる。
例えば、有機EL(Electroluminescence )を利用した表示装置の光学部品を樹脂成形する金型を加工する場合に適用することができる。
2 反射部(反射面)
3 四角錐形状の凸部
4 四角形の底面
5 底辺
6 三角形の側面
7 斜辺
8 金型素材
9 加工具
10 凹部
11 頂点
12 加工部
13 装填ピン
14 回転軸(Y軸)
15 装着回転機構
16 装着位置調整機構
17 押圧機構
18 装填部
19 振動付与部
20 回転交換機構(ターンテーブル)
21 交換位置
22 装填位置調整機構
23 押圧スライド部
24 連結加工具
31 導光板
32 反射部
33 異種の四角錐状凸部
34 導光板
35 反射部
36 同種の四角錐状凸部
37 円錐形状の加工具
38 四角錐台形状の加工具
39 円錐台形状の加工具
41 固定上型
42 可動下型
43 分割型
44 上キャビティ
45 下キャビティ
A 金型素材の装置手段
B 加工具の押圧手段
C 制御手段
D 架台
H 高さ
L 長さ
S 深さ
α 頂角の角度
Claims (4)
- 導光板に設けた所要形状を有する凸部の形状に対応した加工具と、前記した加工具で加工する金型素材とを用意する工程と、
前記金型素材に対して前記した加工具を振動させた状態で押圧加工することにより、前記した金型素材に前記した凸部の形状に対応した凹部を形成する工程とを含むことを特徴とする導光板成形用金型の加工方法。 - 所要形状を有する凸部を設けた導光板を樹脂成形する導光板成形用金型に加工される金型素材を装着する金型素材の装着手段と、前記した凸部の形状に対応した加工具と、前記した装着手段に装着した金型素材に対して前記した加工具を振動させた状態で押圧加工する押圧手段とを含むことを特徴とする導光板成形用金型の加工装置。
- 導光板に設けた所要形状を有する凸部の形状に対応した加工具を振動させた状態で押圧加工された凹部を有することを特徴とする導光板成形用金型。
- 導光板に設けた所要形状を有する凸部の形状に対応した加工具を振動させた状態で押圧加工された凹部を有する導光板成形用金型で樹脂成形されたことを特徴とする導光板。
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