JP4094439B2 - 導光板成形用金型の加工方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、サイドライト方式のバックライト部を備えた液晶表示装置に用いられる導光板を樹脂成形する導光板成形用金型の加工方法及びその金型とその金型で樹脂成形された導光板の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、導光板成形用金型を用いて、例えば、サイドライト（光源）からの光をプリズム面等の出光面方向に反射する反射面側に、所要複数個の所要形状を有する反射ドットのパターン（以下、反射部パターンと云う）が形成された導光板を樹脂成形することが行われている。
また、前記した反射部パターンを備えた導光板を樹脂成形するために、前記した反射部パターンを前記した導光板に転写する成形面（反射部成形面）を備えた導光板成形用金型が用いられている。
従って、前記した金型で前記した導光板を樹脂成形して前記した金型の反射成形面の形状を前記した導光板の反射面側に転写成形することにより、前記した導光板の反射面側に、前記した反射部パターンを（或いは、前記した所要形状を有する反射ドット）を形成することができる。
なお、前記した反射部パターンは、導光板の光学的設計上、前記した導光板内における光の行路に対応して設定されるものである。
また、前記した「反射部パターン」の語の意義の範疇には、反射ドットの形状及び数とその配置が含まれるものであり、前記した「反射部パターン」の語は、立体的な意義に、或いは、平面的な意義に用いられるものである。
【０００３】
また、前記した導光板における反射部パターンの反射ドットの形状としてレンズ型の反射ドットが知られているが、前記したレンズ型反射ドットの反射部パターンを備えた導光板を樹脂成形する導光板成形用金型は、例えば、次のように加工されている。
即ち、まず、基板にレジスト膜を塗布し、次に、前記したレジスト膜を塗布した基板のレジスト膜上に反射部パターン形成用マスクを重合して露光現像することにより、前記した基板上にレジスト膜（凸部）と非レジスト膜部（凹部）を形成する。
次に、前記した露光基板をアニールして前記した凸部レジスト膜を溶融することによって前記したレジスト膜（凸部）をその基板側に裾が広がるように軟化流動させ、最終的に、前記した凸部レジスト膜をレンズ型に形成し得て金型製作用マスターを得ることができる。
次に、前記したアニール処理基板（マスター）にニッケル電鋳して前記した基板とアニール処理レジスト膜を除去することにより、前記したレンズ型の反射ドットの反射部パターンが形成された反射部成形面（凹部）を備えた導光板成形用金型（分割金型）を加工形成することができる。
従って、次に、前記した導光板成形用金型でレンズ型の反射ドットの反射部パターンを備えた導光板を樹脂成形することになる。
【０００４】
なお、前述した従来例を記載した特許公開公報等を調査したが、発見できなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
また、前述したように、前記したレンズ型反射ドットの反射部パターンを備えた導光板を樹脂成形することが行われ、現状では、導光板の出光面側において、必要且つ充分な光効率（輝度）を得ているが、近年、過当競争の影響に伴って導光板の商品価値の向上が要求されている。
従って、導光板の商品価値向上の一環として、同じサイドライト（光源）を用いて導光板の光効率を向上させるために、前記した導光板の反射面側における反射ドットの形状、例えば、円錐台型（所謂、富士山型）の反射ドットが検討されている。
即ち、前記した円錐台型の反射ドットの反射部パターンを備えた導光板は、前記したようなレンズ型反射ドットの反射部パターンを備えた導光板に較べて、導光板の光学的設計上、光効率が良いことが知られている。
従って、前記した円錐台型の反射ドットの反射部パターンを備えた導光板を樹脂成形する導光板成形用金型を前記したアニール法で加工することが検討されている。
しかしながら、前述したように、前記したアニール法では、前記した露光現像したレジスト膜を加熱したとき、前記したレジスト膜が軟化流動して前記した円錐台型の反射ドットの角部（例えば、後述する円錐台型の反射ドット１における上円面４と側面８との角部）に相当する部分が丸くなり、最終的に、前記した導光板における円錐台型の反射ドットの角部を効率良く且つ高精度に形成することができないと云う問題がある。
従って、前記した円錐台型の反射ドット（を有する反射部パターン）を備えた導光板を得るために、当該導光板を樹脂成形する導光板成形用金型の加工方法とその金型の開発が待望されていた。
そこで、本発明の発明者は、前記した円錐台型の反射ドットを備えた導光板を樹脂成形する導光板成形用金型の加工方法として、例えば、シリコン基材をドライエッチングして前記した円錐台型の反射ドットの角部に相当する部分を効率良く且つ高精度に形成すること検討し、本発明を完成するに至ったものである。
なお、サイドライト（光源）から導光板に放射された光は、導光板で、反射、透過、散乱等の現象を示すが、導光板における反射ドット等の面租度の向上（例えば、鏡面）や形状精度が向上することにより、特に、反射、透過の特性が良好となり、これによって光効率（輝度）が向上するものである。
【０００６】
即ち、本発明は、導光板の光効率を効率良く向上させることができる導光板成形用金型の加工方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、円錐台型の反射ドットを有する導光板を樹脂成形する導光板成形用金型の加工方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記したような技術的課題を解決するための本発明に係る導光板成形用金型の加工方法は、導光板成形用金型の反射部成形面に所要形状の反射ドットを有する反射部パターンを形成する導光板成形用金型の加工方法であって、金型マスター製作用のシリコン基材にレジスト膜を被覆する工程と、前記したレジスト膜の上に反射部パターン形成用のマスクを重合した状態で露光して前記レジスト膜被覆シリコン基材を現像することにより、前記したシリコン基材にレジスト膜形成部とレジスト膜非形成部とを形成する工程と、前記したシリコン基材のレジスト膜非形成部をドライエッチングして前記レジスト膜形成部のレジスト膜を除去することにより、前記したシリコン基材を前記した反射部パターンを備えたシリコン基材マスターとして形成する工程と、前記したシリコン基材マスターのレジスト膜非形成部をドライエッチングする時に、反応性イオン・エッチングする工程と、前記したシリコン基材マスターにニッケル電鋳することにより、円錐台型の反射ドットを有する反射部パターンを備えたシリコン基材マスターを形成する工程と、前記したシリコン基材マスターのニッケル電鋳時に、前記した円錐台型の反射ドットを有する反射部パターンを転写した反射部成形面を備えたニッケル電鋳型を前記したシリコン基材マスターに付着形成して一体化する工程と、前記したニッケル電鋳時に、前記したシリコン基材マスターの反射部パターンを前記したニッケル電鋳型に転写することにより、前記ニッケル電鋳型に前記した反射部成形面を形成する工程と、前記したニッケル電鋳型一体化シリコン基材マスターから前記シリコン基材マスターを除去することにより、前記した反射部成形面を備えたニッケル電鋳型を前記した導光板成形用金型として形成する工程と、前記したニッケル電鋳型一体化シリコン基材マスターから前記シリコン基材マスターを除去する時に、前記したシリコン基材マスターに対する溶解と脱型とを併用する工程とを含むことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、実施例図に基づいて説明する。
図１（１）〜（７）は、導光板成形用金型（分割型）を加工する方法（工程）の説明図である。
図２（１）〜（２）は、図１（１）〜（７）で形成された分割型を着脱自在に装設した導光板成形用金型である。
図３（１）〜（２）は、図２（１）〜（２）で示す金型で樹脂成形された導光板の反射面側に形成された円錐台型の反射ドットである。
【０００９】
従って、図１（１）〜（７）を用いて、導光板成形用金型における円錐台型の反射ドットを有する反射部パターンを備えた分割型を加工する方法について説明する。
なお、図１（１）は、レジスト膜の塗布工程である。
また、図１（２）は、ドット状パターンの露光工程である。
また、図１（３）は、レジスト膜の現像工程である。
また、図１（４）は、ドライエッチング工程である。
また、図１（５）は、金型製作用マスターの形成工程である。
また、図１（６）は、マスターに分割型を電鋳する工程である。
また、図１（７）は、マスター溶解工程（電鋳型を残存させて分割型を形成する工程）である。
【００１０】
また、図２（２）には、導光板反射面側に所要の形状（大きさを含む）を有する円錐台型の反射ドット１を備えた導光板２が示されている。
また、前記した所要の形状を有する円錐台型の反射ドット１は、例えば、図３（２）に示すように、上円面４（上底面）と下円面６（下底面）と側面８とが備えられると共に、前記した円錐台型反射ドット１の大きさ（サイズ）は、上円面４の直径５と下円面６の直径７と所要の高さ３とから示される。
なお、図３（１）には、図３（２）に示す導光板２の円錐台型の反射ドット１の外観が示されている。
【００１１】
即ち、まず、図１（１）に示すように、金型マスター製作用のシリコン基材９（基板）にフォトレジスト膜１０を所要の厚さでもって均等に塗布（スピンコート）して形成する。
次に、図１（２）に示すように、前記したレジスト膜１０を被覆形成したシリコン基材９に、前記した円錐台型の反射ドット１の反射部パターンを形成する反射部パターン形成用のマスク１１を重合した状態で露光する（露光は符号１２で示す）ことにより、前記レジスト膜１０に露光部１３を形成する。
次に、図１（３）に示すように、前記レジスト膜１０の露光部１３を現像して除去することによって、前記したシリコン基材９に前記レジスト膜１０の非露光部１４を形成することができる。
このとき、前記した基材９に、レジスト膜形成部３６（前記レジスト膜１０の非露光部１４）と、レジスト膜非形成部１５（前記した基材９から前記したレジスト膜１０の露光部１３が現像にて除去された部分であって、前記した基材９の表面が露出している）とが設けられて構成されると共に、前記したレジスト膜形成部３６とレジスト膜非形成部１５とで構成される反射部パターンが前記した基材９に形成される。
なお、前記したレジスト膜の露光工程及び現像工程において、前記レジスト膜の非露光部を現像して除去することにより、前記したシリコン基材に前記レジスト膜の露光部（レジスト膜形成部）を形成する構成を採用してもよい。
【００１２】
また、次に、図１（４）に示すように、前記レジスト膜１０の非露光部１４（前記レジスト膜形成部３６）を形成したシリコン基材に反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ： Reactive Ion Etching）と呼ばれるドライエッチング法を行う。
即ち、前記シリコン基材９の非レジスト膜形成部１５（前記した露光部１３に対応する個所）に所要のドライエッチングを行う（符号２２で示す）ことにより前記シリコン基材９に所要形状の凹部１６を効率良く且つ高精度に形成することができる。
従って、次に、図１（５）に示すように、前記した非露光部１４（前記レジスト膜）をドライエッチング処理シリコン基材９から除去することにより、前記シリコン基材９に残存した形状である前記した円錐台型の反射ドット１に対応する円錐台型の凸部１７を備えたマスター１８（基材９）を、即ち、前記した円錐台型の反射ドット１を有する反射部パターンを備えたマスター１８を、効率良く且つ高精度に形成することができる。
なお、前記した円錐台型の凸部１７は、大きさと形状及び位置とにおいて、前記した円錐台型の反射ドット１と同じである。
【００１３】
また、次に、図１（６）に示すように、前記したマスター１８にニッケル電鋳することにより、前記したマスター１８にニッケル電鋳型１９を付着形成して前記したマスター１８と前記したニッケル電鋳型１９とを一体化させることができる。
このとき、前記したニッケル電鋳型１９のマスター１８側の面には、前記した円錐台型の反射ドット１を有する反射部パターンに対応する構成（反転形状パターン）が転写形成されることになる。
また、次に、図１（７）に示すように、前記したマスター１８をフッ化アンモニウム水溶液で溶解して前記した電鋳型１９を残存させることにより、前記した電鋳型１９を分割型２０として得ることができる。
即ち、前記した分割型２０の前記シリコン基材９側の面には、前記したドライエッチングされたシリコン基材９（前記したマスター１８）の反射部パターンが転写形成され、前記した分割型２０の当該面は反射部成形面２３となるものである。
従って、前記した導光板２の樹脂成形時に、前記した導光板２の反射面側に前記した円錐台型の反射ドット１を有する反射部パターンを転写成形することができるように構成されている。
また、前記したマスター１８の除去について、例えば、まず、前記したマスター１８の円錐台型の凸部１７を備えた転写面側（前記した反射部パターン面側）に離型液を塗布して通電処理を行い、次に、前述したように、前記マスター１８にニッケル電鋳を行って前記した電鋳型１９を形成した後、前記した電鋳型１９から前記マスター１８を脱型して除去することにより、前記した電鋳型１９を得る構成を採用することができる。
なお、前記マスター１８の除去について、前記した溶解と脱型とを併用しても良い。
【００１４】
即ち、前記ドライエッチング法にて前記したシリコン基材９の非レジスト膜形成部を所要形状の凹部１６に効率良く且つ高精度に形成することができるので、前記シリコン基材９に前記した円錐型の反射ドット１を有する反射部パターンに対応する円錐型の凸部１７を効率良く且つ高精度に形成し得て、前記したマスター１８を効率良く且つ高精度に形成することができる。
従って、前記マスター１８にニッケル電鋳することにより、前記分割型２０（の反転形状パターン）を効率良く且つ高精度に形成することができる。
【００１５】
次に、図２（１）・図２（２）に示す金型について説明する。
即ち、前記金型は、固定上型３１と可動下型３２とから構成されると共に、前記した固定型３１には導光板成形用のキャビティ３３が設けられている。
また、前記した固定型３１には反射部成形面２３を備えた分割金型２０が着脱自在に設けられると共に、前記した可動型３２の型面にはプリズム成形面３４（出光部成形面）を備えた分割金型３５が設けられている。
従って、まず、前記した両型３１・３２を型締すると共に、前記したキャビティ３３内に溶融樹脂を注入充填して冷却し、次に、前記両型３１・３２を型開きすることにより、前記金型で前記した反射部成形面２３を転写した円錐台型の反射ドット１と前記したプリズム成形面３４を転写したプリズム面とを備えた導光板２を樹脂成形することができる。
【００１６】
即ち、ドライエッチング法にて、前記した円錐台型の反射ドット１を有する反射部パターンに対応する円錐台型の凸部１７を有する反射部パターンを備えたマスター１８（基材９）を効率良く且つ高精度に形成することができる。
従って、前記したマスター１８に電鋳して電鋳型１９（分割型２０）を付着形成すると共に、前記マスター１８を溶解することにより、前記した分割型２０を効率良く且つ高精度に形成することができる。
また、前記した分割型２０を装着した導光板成形用金型を用いて、前記した導光板２を樹脂成形することにより、前記した導光板２の反射面側に、前記した円錐台型の反射ドット１を有する反射部パターンを効率良く且つ高精度に形成することができる。
従って、前述したアニール法による従来例に較べて、本発明のドライエッチング法にて、前記した反射ドット１の角部（例えば、前記した円錐台型の反射ドット１における上円面４と側面８との角部）を丸くすることなく、前記した円錐台型の反射ドット１を形成することができるので、前記した導光板２の光効率を効率良く向上させることができる。
即ち、本発明にて、導光板２の光効率を効率良く向上させることができる導光板成形用金型３１・３２の加工方法とその金型３１・３２及び前記した金型３１・３２で樹脂成形される光効率を効率良く向上させることができる導光板２を提供することができる。
また、本発明にて、円錐台型の反射ドット１を有する導光板２を樹脂成形する導光板成形用金型３１・３２の加工方法とその金型３１・３２及びその金型３１・３２で樹脂成形される円錐台型の反射ドット１を有する導光板２を提供することができる。
また、本発明にて、前記した導光板２における反射部パターンの円錐台型反射ドット１を効率良く且つ高精度に形成することができる。
また、本発明にて、円錐台型の反射ドット１を有する導光板２を樹脂成形する導光板成形用金型３１・３２を効率良く且つ高精度に形成することができる。
また、本発明にて、円錐台型の反射ドット１を有する導光板２を樹脂成形する導光板成形用金型３１・３２を効率良く且つ高精度に加工できる導光板成形用金型３１・３２の加工方法を提供することができる。
【００１７】
なお、前記した実施例において、前記した円錐台型の反射ドット１を有する「反射部パターン」の語の意義の範疇には、反射ドットの形状及び数とその配置が含まれるものであり、本発明では、前記した「反射部パターン」の語は、立体的な意義として、或いは、平面的な意義として用いられるものである。
例えば、前述したシリコン基材へり露光時に、前記したレジスト膜１０に重合するマスク１１の反射部パターンは平面的であり、前記した導光板２の反射面側に形成される円錐台型の反射ドット１の反射部パターンは立体的である。
即ち、本発明の導光板２において、前記した導光板２にサイドライト（光源）から放射された光は、前記した導光板２の反射面側に存在する立体的な反射部パターンの円錐台型反射ドット１において、例えば、前記した円錐台型反射ドット１における上底面４と側面８との角部近傍の面で、当該光が、反射、透過、散乱等の現象を示すことにより、光の拡散的透過特性が良好となるものである。
従って、従来の角部が丸いレンズ型の反射ドットに較べ、本発明における円錐台型の反射ドット１にて輝度が効率良く向上することになる。
【００１８】
また、前記した実施例で、前記した電鋳型を構成する金型材質としてニッケルを用いて前記マスターに電鋳する構成を例示したが、前記したニッケル金型材質に代えて、前記した分割金型を形成することが可能な金型材質を用いることができる。
【００１９】
また、前記した実施例では、ドライエッチングを用いる構成を例示したが、前記したドライエッチングに代えて、ウェットエッチングを採用してもよい。
【００２０】
また、前記実施例では、反射ドットの形状として円錐台型を例示したが、本発明は、例えば、楕円錐台型、角錐台型、円柱型にも適用することができる。
【００２１】
本発明は、前述した実施例のものに限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意に且つ適宜に変更・選択して採用することができるものである。
【００２２】
また、前記した実施例において、前記した分割型２５（マザー）における反射部パターン側の面に、まず、離型処理（例えば、離型液の塗布）と通電処理とを順次に行い、次に、ニッケル電鋳することにより、前記した分割型２５（マザー）に電鋳型（サン）を付着形成して一体化し、次に、前記したマザーとサンとを離型することにより、前記したサン（電鋳型）を前記マスター１８として形成することができる。
従って、次に、前記サン（前記したマスター１８）に電鋳することにより、前記した分割型２５と同等品を形成することができるので、前記した導光板成形用金型を効率良く生産することができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、導光板の光効率を効率良く向上させることができる導光板成形用金型の加工方法を提供することができると云う優れた効果を奏するものである。
【００２４】
また、本発明によれば、円錐台型の反射ドットを有する導光板を樹脂成形する導光板成形用金型の加工方法を提供することができると云う優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（１）・図１（２）・図１（３）・図１（４）・図１（５）・図１（６）・図１（７）は、本発明に係る金型の加工方法における各工程を概略的に示す概略縦断面である。
【図２】 図２（１）・図２（２）は、本発明に係る金型の加工方法で加工された金型を用いて導光板を樹脂成形する各工程を概略的に示す概略縦断面である。
【図３】 図３（１）は、図２（１）・図２（２）に示す金型で樹脂成形された導光板の反射面側に形成される円錐台型の反射ドットを概略的に示す概略斜視図であり、図３（２）に示す円錐台型の反射ドットを概略的に示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
１ 円錐台型の反射ドット
２ 導光板
３ 所要の高さ
４ 上円面（上底面）
５ 直径
６ 下円面（下底面）
７ 直径
８ 側面
９ シリコン基材（基板）
１０ フォトレジスト膜
１１ マスク
１２ 露光
１３ 露光部
１４ 非露光部
１５ 非レジスト膜形成部
１６ 凹部
１７ 円錐台型の凸部
１８ マスター
１９ 電鋳型
２０ 分割型
２１ 凹部
２２ ドライエッチング
２３ 反射部成形面
３１ 固定上型
３２ 可動下型
３３ キャビティ
３４ プリズム成形面
３５ 分割型
３６ レジスト膜形成部

Claims (1)

1. 導光板成形用金型の反射部成形面に所要形状の反射ドットを有する反射部パターンを形成する導光板成形用金型の加工方法であって、
   金型マスター製作用のシリコン基材にレジスト膜を被覆する工程と、
   前記したレジスト膜の上に反射部パターン形成用のマスクを重合した状態で露光して前記レジスト膜被覆シリコン基材を現像することにより、前記したシリコン基材にレジスト膜形成部とレジスト膜非形成部とを形成する工程と、
   前記したシリコン基材のレジスト膜非形成部をドライエッチングして前記レジスト膜形成部のレジスト膜を除去することにより、前記したシリコン基材を前記した反射部パターンを備えたシリコン基材マスターとして形成する工程と、
   前記したシリコン基材マスターのレジスト膜非形成部をドライエッチングする時に、反応性イオン・エッチングする工程と、
   前記したシリコン基材マスターにニッケル電鋳することにより、円錐台型の反射ドットを有する反射部パターンを備えたシリコン基材マスターを形成する工程と、
   前記したシリコン基材マスターのニッケル電鋳時に、前記した円錐台型の反射ドットを有する反射部パターンを転写した反射部成形面を備えたニッケル電鋳型を前記したシリコン基材マスターに付着形成して一体化する工程と、
   前記したニッケル電鋳時に、前記したシリコン基材マスターの反射部パターンを前記したニッケル電鋳型に転写することにより、前記ニッケル電鋳型に前記した反射部成形面を形成する工程と、
   前記したニッケル電鋳型一体化シリコン基材マスターから前記シリコン基材マスターを除去することにより、前記した反射部成形面を備えたニッケル電鋳型を前記した導光板成形用金型として形成する工程と、
   前記したニッケル電鋳型一体化シリコン基材マスターから前記シリコン基材マスターを除去する時に、前記したシリコン基材マスターに対する溶解と脱型とを併用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。

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