JP5470152B2 - Light guide plate manufacturing apparatus and method - Google Patents
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Description
この発明は、導光板の裏面に複数のドット状反射部を形成し、導光板に端面から入射した光を各ドット状反射部で表面側へ反射させて表示する表示装置に係り、特に表示装置に用いる導光板の製造装置及び製造方法に関する。 The present invention relates to a display device in which a plurality of dot-like reflecting portions are formed on the back surface of a light guide plate, and light that is incident on the light guide plate from the end face is reflected to the front side by each dot-like reflecting portion, and in particular, the display device. The present invention relates to a manufacturing apparatus and a manufacturing method of a light guide plate used in the manufacturing process.
透明な導光板の裏面に、所望のパターンにより複数のドット状反射部を形成し、導光板の端面からLED等により照明することにより、導光板の表面側へドット状反射部による輝点パターンを表示する表示装置が知られている。各ドット状反射部は、端面から入射した光を表面側へ反射するために、表面に対して傾いた反射面を有する楔状の切欠き部(凹部)として形成される。このようなドット状反射部を有する導光板の製造方法は、導光板の材料としてアクリル、ポリカーボネート等の熱軟化性樹脂を使用する場合、加熱した加工具の刃部を導光板の一方の面に押し込み、所定の深さになった後に、刃部を引き抜く方法を用いていた(特許文献1)。 A plurality of dot-like reflecting portions are formed with a desired pattern on the back surface of the transparent light guide plate, and the bright spot pattern by the dot-like reflecting portion is formed on the surface side of the light guide plate by illuminating with an LED or the like from the end face of the light guide plate. A display device for displaying is known. Each dot-like reflecting portion is formed as a wedge-shaped notch (concave portion) having a reflecting surface inclined with respect to the surface in order to reflect light incident from the end face to the surface side. In the manufacturing method of the light guide plate having such a dot-like reflection portion, when using a heat-softening resin such as acrylic or polycarbonate as the material of the light guide plate, the blade portion of the heated processing tool is placed on one surface of the light guide plate. After pushing in and reaching a predetermined depth, a method of pulling out the blade portion was used (Patent Document 1).
しかしながら上記従来の導光板の製造方法にあっては、導光板にドット状反射部を形成する際に、加熱した刃部を導光板に押し込むと、溶融した樹脂が刃部の周囲の導光板表面に溢れるので、ドット状反射部周囲に丘状に盛り上がったり、刃部周囲の加工具下面に付着したりするという問題点があった。 However, in the above conventional method of manufacturing a light guide plate, when forming a dot-like reflecting portion on the light guide plate, when the heated blade portion is pushed into the light guide plate, the molten resin is the surface of the light guide plate around the blade portion. Therefore, there is a problem in that it rises like a hill around the dot-like reflecting part or adheres to the lower surface of the processing tool around the blade part.
図11は、従来の導光板の製造方法を説明する模式断面図である。図11(a)に示すように、加工具13には、ヒータを内蔵した加熱部11が設けられ、加熱部11の下面に楔状の刃部12が突出して形成されている。刃部12には、ドット状反射部の反射面を形成するための斜面12aが設けられている。そして図11(a)に示すように、ドット状反射部2を形成する際に、導光板1の軟化温度以上に加熱した刃部12を導光板1に押し込むことにより、溶融した溢れ樹脂15が導光板1の表面1cに盛り上がる。また図11(b)に示すように、加熱した刃部12を導光板1から引き抜く際に、刃部12の周囲の導光板が軟化しているために、ドット状反射部2の形状が変形し、反射面の良好な形状が得られずドット状反射部の輝度ムラが生じる。特に、ドット状反射部2の周囲の丘状に盛り上がった溢れ樹脂15の部分は、導光板の透明性を損ねて外観が悪化する。また丘の高さが大きくなると、導光板全体としての厚さが増加し、小型機器内に導光板を納めたい場合の障害となる。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view for explaining a conventional method of manufacturing a light guide plate. As shown in FIG. 11 (a), the
また図11(c)に示すように、加熱部11の下面で溢れ樹脂15を押しつぶした場合、図11(d)に示すように、軟化した溢れ樹脂15が加熱部11の下面とドット状反射部2の周囲に付着し、導光板の透明性及び外観を損ねる。さらに加熱部11の下面に溢れ樹脂15が付着していると、連続して複数のドット状反射部を形成する際の支障となる。
Further, as shown in FIG. 11C, when the
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、導光板にドット状反射部を形成する際に、溶融した樹脂が切欠き部周囲に丘状に盛り上がったり、刃部周囲の加工具下面に付着したりすることを防止することができる導光板の製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and when forming a dot-like reflecting portion on the light guide plate, the molten resin rises in a hill shape around the notch portion, or the processing tool lower surface around the blade portion It is an object of the present invention to provide a manufacturing apparatus and a manufacturing method of a light guide plate that can be prevented from adhering to the surface.
上記目的を達成するために、本発明は、端面から入射した光を表面側へ反射するドット状反射部を導光板の表面に形成する導光板の製造装置であって、任意に超音波の発振及び停止が可能な超音波振動発生部と、該超音波振動発生部に機械的に接続し前記ドット状反射部を導光板に形成するための刃部を備えた加工具と、を備え、前記超音波振動発生部を発振させて前記加工具の刃部を前記導光板に押し込んでドット状反射部を形成する際に、前記刃部が導光板に押し込まれて該刃部により押し出された溶融材料を押しつぶす庇部を該刃部の周囲に設けたことを要旨とする。 In order to achieve the above object, the present invention is a light guide plate manufacturing apparatus that forms a dot-like reflecting portion on the surface of a light guide plate that reflects light incident from an end face to the surface side, and optionally generates ultrasonic waves. And an ultrasonic vibration generating unit capable of being stopped, and a processing tool that is mechanically connected to the ultrasonic vibration generating unit and includes a blade portion for forming the dot-shaped reflecting portion on the light guide plate, and When the blade portion of the processing tool is pushed into the light guide plate by oscillating the ultrasonic vibration generating portion to form a dot-like reflection portion, the blade portion is pushed into the light guide plate and melted by the blade portion. The gist is that a heel portion for crushing the material is provided around the blade portion.
また、本発明の導光板の製造装置に係る前記庇部は、前記溶融材料と接する面を鏡面または指定の表面粗さの面の仕上げとしたことを要旨とする。 Further, the gutter of the light guide plate manufacturing apparatus of the present invention is characterized in that the surface in contact with the molten material is a mirror surface or a surface having a specified surface roughness.
また、本発明は、任意に超音波の発振及び停止が可能な超音波振動発生部と、該超音波振動発生部に機械的に接続し導光板にドット状反射部を形成するための刃部を有する加工具と、を備えた製造装置により、端面から入射した光を表面側へ反射するドット状反射部を導光板の表面に形成する導光板の製造方法であって、前記超音波振動発生部により超音波振動が印加された前記刃部を導光板の所望の位置に所定の深さまで押し込む第1の工程と、前記超音波振動発生部の発振を停止させて、前記刃部の周囲の導光板を硬化させる第2の工程と、前記刃部を導光板から引き抜く第3の工程と、を備えたことを要旨とする。 The present invention also provides an ultrasonic vibration generating unit capable of arbitrarily oscillating and stopping ultrasonic waves, and a blade portion for mechanically connecting to the ultrasonic vibration generating unit to form a dot-like reflecting portion on a light guide plate A light guide plate manufacturing method comprising: forming a dot-like reflecting portion on a surface of a light guide plate that reflects light incident from an end surface to the surface side by a manufacturing apparatus comprising: A first step of pushing the blade portion, to which ultrasonic vibration is applied by the portion, to a desired position of the light guide plate to a predetermined depth, and stopping the oscillation of the ultrasonic vibration generating portion, The gist includes a second step of curing the light guide plate and a third step of extracting the blade portion from the light guide plate.
また、本発明の導光板の製造方法は、前記導光板のそれぞれ異なる所望の位置に、前記第1の工程から第3の工程までを複数回繰り返すことにより、前記導光板に複数の前記ドット状反射部による所望のパターンを形成する第4の工程を更に備えたことを要旨とする。 Moreover, the manufacturing method of the light-guide plate of this invention repeats from the said 1st process to a 3rd process in multiple different desired positions of the said light-guide plate in multiple times, The several said dot shape on the said light-guide plate. The gist of the invention is that it further includes a fourth step of forming a desired pattern by the reflecting portion.
本発明によれば、加工具の庇部で溶融材料を押しつぶすので、形成されたドット状反射部の周囲に溶融材料が盛り上がることがなく、導光板の透明性を損ねることがなくなるという効果がある。 According to the present invention, since the molten material is crushed by the collar portion of the processing tool, there is an effect that the molten material does not rise around the formed dot-shaped reflection portion and the transparency of the light guide plate is not impaired. .
また本発明によれば、形成されたドット状反射部の周囲に溶融材料が盛り上がることがなく、導光板の厚さの増加が抑制され、小型機器内に導光板を納る場合の障害とならないという効果がある。 Further, according to the present invention, the molten material does not swell around the formed dot-shaped reflecting portion, the increase in the thickness of the light guide plate is suppressed, and does not become an obstacle when the light guide plate is placed in a small device. There is an effect.
また本発明によれば、超音波振動が印加された加工具の刃部を導光板に押し込んだ後、超音波振動を停止し導光板の溶融部を硬化させた後に加工具の刃部を導光板から引き抜くので、刃部の形状及び庇部下面の形状が正確に導光板に転写されるようになり、正確な形状のドット状反射部を形成することができるという効果がある。 Further, according to the present invention, after the blade portion of the processing tool to which ultrasonic vibration is applied is pushed into the light guide plate, the ultrasonic vibration is stopped and the melted portion of the light guide plate is cured, and then the blade portion of the processing tool is guided. Since it is pulled out from the optical plate, the shape of the blade portion and the shape of the lower surface of the collar portion are accurately transferred to the light guide plate, and there is an effect that a dot-shaped reflecting portion having an accurate shape can be formed.
また本発明によれば、加工具に溶融材料が付着することがないので、連続的に複数のドット状反射部を導光板に形成することができるという効果がある。 Further, according to the present invention, since the molten material does not adhere to the processing tool, there is an effect that a plurality of dot-like reflecting portions can be continuously formed on the light guide plate.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。最初に、本発明の導光板の製造装置を用いて製造される導光板を使用した表示装置について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a display device using a light guide plate manufactured using the light guide plate manufacturing apparatus of the present invention will be described.
図1〜図4は、本発明の導光板の製造装置を用いて製造された導光板1を使用した表示装置10の一例を示すものである。図1は、表示装置10を模式的に示す斜視図であり、図2は、表示装置10の断面図であり、図3は、表示装置10の要部拡大断面図であり、図4は、ドット状反射部2の平面図である。
1 to 4 show an example of a
表示装置10は、導光板1と、導光板1の端面1aに設けられた光源6とを備えている。光源6としては、発光ダイオード(LED)、レーザーダイオード(LD)、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)、冷陰極蛍光管(CCFL)などを用いることができる。光源6は、導光板1の延在方向に沿って延在して形成するのが好ましい。図示の例では、光源6は、略矩形形状の導光板1の一辺の端面1aに沿って延在して形成されている。光源6は、例えば、複数のLEDが端面1aに沿う方向に配列されたものが使用できる。光源6が発する光の色は、白、赤、黄、緑、青などを例示でき、導光板1に形成されたドット状反射部2が構成するパターンに応じて適宜選択できる。なお、光源6は、導光板1の一方及び他方の端面に設けることもできる。
The
導光板1は、透明な材料であればよく、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、シクロポリオレフィン樹脂などの合成樹脂からなる板が用いられ、その中でも透明性、加工の容易さなどの点からアクリル板が好ましい。
The
導光板1の厚さは、例えば0.5mm〜10mmとすることができる。導光板1は、背景を透かし見ることができる程度の光透過性を有することが好ましい。また導光板1の形状は、図示のように、平面視して略矩形状をなす板状をなしているが、導光板1の形状は、端面1a、表面1b、および裏面1cとして機能する面が形成可能であれば、図示の形状に限定されない。なお、本発明において、透明であるとは、ドット状反射部2からの反射光が視認できる程度の光透過性を持つことをいう。
The thickness of the
導光板1の裏面1cには、1または複数のドット状反射部2からなる表示部3が形成されている。図3及び図4に示すように、ドット状反射部2は、裏面1cに形成された切欠きであり、光源6から出射されて端面1aから入射した光を表面1b側に反射する反射面2aを有する。ドット状反射部2は、光源6からの光が反射面2aに当たるような形状とされる。
On the
図示の例では、ドット状反射部2の平面視した形状が略矩形とされ(図4を参照)、ドット状反射部2の光源6からの光の入射方向に沿った断面形状が、端面1a側に形成された反射面2aを斜辺とする三角形をなしている(図3を参照)。
In the illustrated example, the shape of the dot-like reflecting
ドット状反射部2は、導光板1に形成されて光源6からの光を表面1b側に反射する構造であればよく、その構成は、図示の例に限定されない。ドット状反射部2の平面視した形状が、矩形以外に例えば、台形、三角形、五角形などの多角形、円形、あるいは円の一部を切り取った形状であってもよい。
The dot-
平面視したときのドット状反射部2の縦横比(アスペクト比)(平均値)は、10:1から1:1の範囲であることが好ましく、5:1から1:1の範囲がさらに好ましい。縦横比とは、平面視でドット状反射部2が内接する最小面積の長方形の長辺と短辺の比(長辺:短辺)をいう。縦横比が大きすぎると、ドット状反射部2からの光の形状が点状でなく線状と認識されるようになるため、結果的に視認性が低下する。図4に示すように、縦横比とは、ドット状反射部2の平面視した形状が長方形の場合には長方形の長辺と短辺の比(長辺:短辺)をいう。β1>β2の場合はβ1:β2、β1<β2の場合はβ2:β1となる。ドット状反射部2の平面視した形状が長方形以外の図形の場合には、平面視でドット状反射部2が内接する最小面積の長方形の長辺と短辺の比(長辺:短辺)をいう。
The aspect ratio (aspect ratio) (average value) of the dot-like reflecting
導光板1の表面1bに対する反射面2bの傾斜角度(図3に示す角度α)は、小さすぎれば出射光の傾斜角度も大きくなり、表示装置101を正面から見たときのドット状反射部2の視認性が低下する。傾斜角度αが大きすぎれば、光の入射角度が臨界角を超え、反射面2aを透過する光の割合が増加するため、光の反射率が低下し、光の利用効率が低下する。このため、反射面2aの傾斜角度αは、45度以上60度以下が好ましく、50度以上55度以下がさらに好ましい。傾斜角度を前記範囲とすることによって、光の反射効率を高くするとともに、反射光を表面1bに対し垂直に近い角度で出射させ、ドット状反射部2の視認性を高めることができる。
If the angle of inclination of the reflecting
図示の例では、反射面2aは平坦であるが、反射面は、少なくとも一部が曲面をなしていてもよい。反射面が曲面であると、反射光の出射角度が広い範囲にわたる場合があるが、この場合には、ドット状反射部2が広い範囲から視認できるようになる。
In the illustrated example, the reflecting
反射面2aの表面粗さ(最大高さRy)(JIS B 0601-1994)は、1μm以下、好ましくは0.1μm以下が好適である。表面粗さをこの範囲にすることによって、反射面2における光の反射率を高めることができる。
The surface roughness (maximum height Ry) of the reflecting
図3において高さγで示すドット状反射部2の高さは、小さすぎればドット状反射部2の視認性が低くなり、大きすぎれば表示装置10の透明性の点で好ましくない。そのため、ドット状反射部2の高さγの平均値は、0.1mm〜5mmが好ましく、0.5mm〜3mmがさらに好ましい。また、導光板1の厚さに対するドット状反射部2の高さの比(平均値)は、1/10〜1/1が好ましく、1/5〜2/3がさらに好ましい。
In FIG. 3, the height of the dot-like reflecting
全てのドット状反射部2の反射面2bの面積を一定とすると、光源6に近いドット状反射部2における反射光に比べ、光源6から遠い位置にあるドット状反射部2における反射光の強度が低くなる傾向にある。このため、反射面2bの面積を光源6からの距離が離れるに応じて大きくすることによって、ドット状反射部2の反射光の強度を均一化するのが好ましい。
If the area of the reflecting
図3に示すように、表示装置10では、光源6からの光を端面1aから導光板1に入射させ、ドット状反射部2の反射面2aに反射させ、表面1b側から出射させることができる。表面1b側から表示装置10を見ると、ドット状反射部2はドット状の輝点として観察される。
As shown in FIG. 3, in the
次に、上記表示装置10の導光板1を製造する製造装置及び製造方法について、図5〜図10を参照して説明する。図5は、製造装置の実施例の概略を示す斜視図であり、図6は、製造装置の要部拡大図である。図7(a)は、製造装置に装着する加工具の一例を示す正面図、(b)は同側面図である。図8(a)は、製造装置に装着する加工具の他の例を示す正面図、(b)は同側面図である。図9は、導光板の製造方法を説明する図であり、(a)は、超音波振動を刃部に加えながら加工具を押し込んだ状態を示す模式断面図、(b)は、超音波振動を停止し導光板が硬化した後に加工具を引き抜く状態を示す模式断面図、(c)加工後のドット状反射部2とその周囲の溢れ樹脂16の形状を示す平面図である。図10は、製造方法を示すフローチャートである。
Next, a manufacturing apparatus and a manufacturing method for manufacturing the
なお、以下に説明する実施の形態は、比較的大型の導光板の製造するために加工具をXY面内で移動させる方式の製造装置である。しかし、比較的小型の導光板を製造する際には、導光板材料を載置したテーブルをXY方向に移動させる方式の製造装置が好ましい。 In addition, embodiment described below is a manufacturing apparatus of the system which moves a processing tool within XY plane in order to manufacture a comparatively large light-guide plate. However, when a relatively small light guide plate is manufactured, a manufacturing apparatus that moves the table on which the light guide plate material is placed in the XY directions is preferable.
図5に示すように、製造装置51は、加工対象の導光板材料を載置するテーブル53の上に構成されている。1軸ステージの上軸(X軸)に対して、剛性を増すために、下軸(Y軸)では、2本の平行なリニアガイドウェイ55,56を用いたガントリ型の構成としている。リニアガイドウェイ55には、Y軸駆動源としてリニアモータ57が設けられている。リニアガイドウェイ55,56の各両端部には、それぞれストッパ59a,59b,59c,59dが設けられている。またリニアガイドウェイ55、56には、それぞれスライダ61,63が跨るように設けられて、それぞれリニアガイドウェイ55,56の上をY軸方向に滑動可能となっている。
As shown in FIG. 5, the
スライダ61,63の間は、梁部材65により接続されている。梁部材65には、2本のリニアガイドウェイ67,69が平行に設けられている。リニアガイドウェイ67,69の各両端部には、それぞれストッパ71a,71b,71c,71dが設けられている。リニアガイドウェイ69には、X軸駆動源としてリニアモータ73が設けられてる。またリニアガイドウェイ67、69に跨るようにZ軸ベース75が設けられ、Z軸ベース75は、X方向に滑動可能となっている。これにより、Z軸ベース75は、リニアモータ73,57によりそれぞれX軸方向、Y軸方向へ駆動可能となっている。X軸及びY軸の駆動量は、後述するNCプログラムにより制御される。
The
さらにZ軸ベース75には、Z軸ベース75に対してXZ面内で回動可能なチルトベース77が設けられている。チルトベース77の上端部は、円弧状に形成され、回動角を示す角度目盛78が記入れている。この角度目盛78は、チルトベース77の直立位置を示す0°を中心に、例えば図中左右へそれぞれ40°まで記入されている。そして、Z軸ベース75には、角度目盛78と対向する位置に、基準目盛を記したプレート79が固定されている。製造装置51の使用者は、基準目盛に、Z軸を傾けたい角度に角度目盛78を合わせた状態で、チルトベース77をZ軸ベース75に固定することにより、XY平面に直立したZ軸から、XZ面内に傾けたZ’軸を実現することができる。なお、Z軸ベース75に対するチルトベース77の回動及び固定は、モータと減速機構を用いてもよいし、手動で行うようにしてもよい。
Further, the Z-
チルトベース77には、リニアモータやボールネジ等の直動機構であるZ軸駆動部80を介してZ軸キャリア81が設けられている。Z軸駆動部80の駆動量は、後述するNCプログラムにより制御される。そしてZ軸キャリア81には、超音波振動発生部85がブラケット87とネジ89a〜89dにより固定されている。超音波振動発生部85は、ケーブル86から供給される高周波電力を超音波振動に変換する超音波振動子が内蔵されている。超音波振動発生部85には、図外の高周波電力発生部から、例えば数十kHz、数十Wの高周波電力が供給可能となっている。超音波振動発生部85に必要な高周波電力の大きさは、導光板材料の軟化点温度が高いほど大きく、また、加工対象のドット状反射部の大きさが大きいほど大きいので、供給される高周波電力の大きさは調節可能となっているのが好ましい。超音波振動発生部85の下端は、ホーン部91となり、加工具21をネジ93で固定可能となっている。
The
加工具21は、導光板に押し込まれる刃部22と、導光板から刃部22により押し出される溶融樹脂を導光板の表面に押しつける庇部23が形成されている。刃部22には、ドット状反射部の反射面を形成するための斜面22aが設けられている。
The
また、Z軸キャリア81には、接触センサ95が設けられている。接触センサ95は、Z軸方向に滑動可能な接触レバー97の下端部が導光板に接触したことを検出するセンサである。接触センサ95に内部には、例えばフォトインタラプタを用いた位置センサが設けられ、接触レバー97の下端部が導光板に接触すると、接触レバー97の中央部に設けられた孔がフォトインタラプタにおける光の断続状態が変化して接触を検知するようになっている。また接触センサ95のオフセットを調整するためにマイクロメータを利用した調整器99が設けられている。
The Z-
図7(a)は、加工具21の一例を示す正面図であり、図7(b)は、その側面図である。加工具21の先端部には、楔状の刃部22と、平面の下面23aを有する庇部23とが形成されている。刃部22は、導光板に形成するドット状反射部に応じた形状とされ、超音波振動する刃部22が導光板に押し込まれることにより、刃部22が導光板にドット状反射部を形成する。そして刃部22の斜面22aは、ドット状反射部の反射面を形成する。
Fig.7 (a) is a front view which shows an example of the
ここで刃部22の形状を、斜面22aに対するもう一方の面を下面23aに対して直角とせず、数°大きくしているので、加工後に刃部22を導光板から容易に引き抜くことができる。
Here, since the shape of the
図9(a)に示すように、超音波振動した刃部22が導光板1に押し込まれる際に、刃部22の周囲の導光板表面1cに溶融した溢れ樹脂16が溢れるが、庇部23は、この溢れ樹脂16を押しつぶす作用を行う。溢れ樹脂16の平面視した形状は、図9(c)の様になる。これにより、導光板のドット状反射部2の周囲に溢れ樹脂16が盛り上がることがなくなり、導光板の透明性を損ねることがなくなる。また、庇部23で溢れ樹脂16を押しつぶすので、ドット状反射部2の周囲に溢れ樹脂16が盛り上がることがなく、導光板の厚さの増加が抑制され、小型機器内に導光板を納る場合の障害とならない。
As shown in FIG. 9A, when the
庇部23の下面23aの表面粗さ(最大高さRy)(JIS B 0601)は、例えば、0.1μm以下に鏡面仕上げされている。これにより、図9(b)に示すように、超音波振動を停止して、刃部22及びその周囲の導光板の温度が導光板材料の軟化点温度以下となったときに、加工具21を導光板1から引き抜くと、庇部23の下面23aに接していた溢れ樹脂16の表面16aは、庇部23の下面23aの表面粗さが転写されるので滑らかになり、導光板の透明性を損なうことがない。
The surface roughness (maximum height Ry) (JIS B 0601) of the
図8(a)は、加工具21の他の例を示す正面図であり、図8(b)は、その側面図である。図7と同様に、加工具21の先端部には、楔状の刃部22と、平面の下面23aを有する庇部23とが形成されている。刃部22は、導光板に形成するドット状反射部に応じた形状とされ、超音波振動する刃部22が導光板に押し込まれることにより、刃部22が導光板にドット状反射部を形成する。そして刃部22の斜面22aは、ドット状反射部の反射面を形成する。なお、庇部23の下面23aは、鏡面仕上げされていれば、図9に示したように凹面であってもよいし、図7,8に示したように平面であってもよい。
Fig.8 (a) is a front view which shows the other example of the
次に、図10のフローチャートを参照して、導光板の製造装置51を用いた製造方法を説明する。本フローチャートの説明では、作業者と製造装置51との協働により導光板を製造する例を示しているが、板状の導光板材料を取り扱うロボット装置を導入して完全自動化することもできる。
Next, a manufacturing method using the light guide
まず最初にステップ(以下、ステップをSと略す)10において、作業者は、導光板を加工するNCプログラムを製造装置51に読み込ませる。NCプログラムを読み込んだ製造装置51は、図示しない操作盤の製造開始のボタンが押されるまで待機するものとする。このNCプログラムは、例えば、周知のXYZ3軸NC加工機の一般的なX軸、Y軸、Z軸の各位置を制御するコマンド、超音波振動発生部に供給する高周波電力のオン・オフを制御するコマンド、時間待ちコマンド、及びループ制御等の補助的なコマンド群からなるNCプログラムである。このNCプログラムは、製造装置とは別に設けられた汎用のCADシステムにより作成され、通信回線を介して、或いは持ち運び可能な記憶媒体により製造装置51へ読み込まれる。
First, in step (hereinafter, step is abbreviated as S) 10, the operator causes the
なお、本実施例では、製造装置51のZ軸をZX面内で傾けることにより、斜め方向から加工具21を導光板に押し込むようにしている。従って、Z軸を傾けた角度θと、Z軸の変位量zにより、加工具21の刃部22が導光板に作用するX座標がずれることに留意する必要がある。このずれ量は、sinθと変位量zに応じて、NCプログラムのX座標を修正するか、或いは、導光板の材料をテーブル53に設定する位置決め位置をずらすことにより補償することができる。またNCプログラム上のZ軸は、実空間ではXZ面内にZ軸を角度θ傾けたZ’軸となっている。
In this embodiment, the
次いでS12で、作業者は、例えばアクリル板等の導光板の材料を製造装置51のテーブル53に載置して固定する。なお、図示しないがテーブル53には、例えば、載置する導光板の端面を当接して位置決めを行うための位置決めプレートと、位置決めされた導光板を固定するクランプが設けられているものとする。
Next, in S12, the worker places and fixes the material of the light guide plate such as an acrylic plate on the table 53 of the
次いで、作業者は、図示しない操作盤から製造開始のボタンを押下する。するとS14において、製造装置51が製造開始を認識して、S14の判定がYESとなり、S16へ進む。S16では、製造装置51は、NCプログラムから最初の加工位置のXY座標を読み出して、X軸リニアモータ73及びY軸リニアモータ57を駆動して、読み出したXY座標位置へZ軸ベース75を移動させる。
Next, the worker presses a button for starting production from an operation panel (not shown). Then, in S14, the
次いでS18で、製造装置51は、Z軸駆動部80を駆動して、接触センサ97の先端が導光板に接するまでZ軸キャリア81を移動させる。次いでS20で、製造装置51は、超音波振動発生部85に供給する高周波電力をオンにして、超音波振動を開始させる。超音波振動発生部85が発生した超音波振動は、ホーン91、加工具21を介して、刃部22へ伝えられる。次いでS22で、製造装置51は、刃部22が超音波振動した状態で、Z軸駆動部80を−Z方向へ駆動し、刃部22を所定の深さまで導光板へ押し込む。超音波振動した刃部22と導光板とが接する部分では、超音波エネルギーが熱エネルギーに変換され、刃部22及び刃部22に接している部分の導光板の温度が上昇して溶融する。そして溶融した部分は、刃部22により押し出され刃部22の周囲の導光板表面に溢れ出す。所定の深さまで刃部22が押し込まれた状態が図9(a)である。導光板表面に溢れた溢れ樹脂16は、加工具21に設けられた庇部23で押しつぶされて、高さが低くなっている。
Next, in S18, the
次いでS24で、製造装置51は、超音波振動発生部85に供給する高周波電力をオフし、超音波振動を停止させる。超音波振動の停止により、熱エネルギーに変換される超音波エネルギーがなくなるので熱供給が止まり、刃部22及びその周囲の導光板の温度が低下し始める。
Next, in S <b> 24, the
次いでS26で、製造装置51は、刃部22及びその周囲の導光板の温度が導光板の軟化点より低い温度まで冷却が完了するまで待機する。冷却完了の判断には、一定時間経過すれば冷却完了と判断することができる。本実施例では、所定時間(例えば1秒〜数秒)経過すれば冷却完了と判断する。この所定時間は、周囲温度の影響を受け、温度上昇とともに長くなる傾向にあるので、余裕を見て所定時間を設定してもよく、また周囲温度の測定値を所定時間に反映させるようにしてもよい。また、刃部22の温度を検出する温度センサを設けて、温度センサの検出値と導光板の軟化点温度とに比較により冷却完了を判断してもよい。冷却が完了すると、溢れ樹脂16が硬化し、溢れ樹脂16の表面は、庇部23の底面23aの鏡面形状が転写されて、滑らかな表面となる。
Next, in S <b> 26, the
S26で冷却完了と判断すると、次いでS28で、製造装置51は、Z軸駆動部80を+Z方向へ駆動し、刃部22を導光板から引き抜く。これにより導光板1に刃部22の形状に応じたドット状反射部2が形成される。この様子を示す模式断面図が図9の(b)である。
If it is determined that the cooling is completed in S26, then in S28, the
次いでS30で、製造装置51は、次の加工点があるか否かを判定し、次の加工点があれば、S16へ戻って、次の加工点にドット状反射部を形成する操作が繰り返される。こうして、導光板1に複数のドット状反射部2による所望のパターンを形成することができる。
Next, in S30, the
S30の判定で次の加工点がなければ、S32で製造装置51は、加工終了を操作盤に表示する。次いでS34で、作業者は、操作盤の加工終了の表示を見て、導光板をテーブル53から取り出して、1枚の導光板の製造を終了する。なお、次の導光板の製造があれば、作業者は導光板をテーブル53に設定するS12から繰り返すことにより、1枚目と同様に導光板を製造することができる。
If it is determined in S30 that there is no next processing point, the
以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail using embodiment, this invention is not limited to embodiment described in this specification. The scope of the present invention is determined by the description of the claims and the scope equivalent to the description of the claims.
21 加工具
22 刃部
23 庇部
23a 下面
51 導光板の製造装置
85 超音波振動発生部
21
Claims (4)
任意に超音波の発振及び停止が可能な超音波振動発生部と、
該超音波振動発生部に機械的に接続し前記ドット状反射部を導光板に形成するための刃部を備えた加工具と、を備え、
前記超音波振動発生部を発振させて前記加工具の刃部を前記導光板に押し込んでドット状反射部を形成する際に、前記刃部が導光板に押し込まれて該刃部により押し出された溶融材料を押しつぶす庇部を該刃部の周囲に設けたことを特徴とする導光板の製造装置。 A light guide plate manufacturing apparatus that forms a dot-like reflecting portion on the surface of a light guide plate that reflects light incident from an end surface to the surface side,
An ultrasonic vibration generator capable of arbitrarily oscillating and stopping ultrasonic waves; and
A processing tool that is mechanically connected to the ultrasonic vibration generating portion and includes a blade portion for forming the dot-like reflecting portion on the light guide plate, and
When forming the dot-like reflecting portion by oscillating the ultrasonic vibration generating portion and pushing the blade portion of the processing tool into the light guide plate, the blade portion was pushed into the light guide plate and pushed out by the blade portion. An apparatus for manufacturing a light guide plate, wherein a flange portion for crushing a molten material is provided around the blade portion.
前記超音波振動発生部により超音波振動が印加された前記刃部を導光板の所望の位置に所定の深さまで押し込む第1の工程と、
前記超音波振動発生部の発振を停止させて、前記刃部の周囲の導光板を硬化させる第2の工程と、
前記刃部を導光板から引き抜く第3の工程と、
を備え、
前記第1の工程において、前記刃部の周囲に設けた庇部によって、前記刃部が導光板に押し込まれて該刃部により押し出された溶融材料を押しつぶすことを特徴とする導光板の製造方法。 An ultrasonic vibration generating unit capable of arbitrarily oscillating and stopping ultrasonic waves, and a processing tool having a blade portion for mechanically connecting to the ultrasonic vibration generating unit and forming a dot-like reflecting portion on the light guide plate; A light guide plate manufacturing method for forming, on the surface of the light guide plate, a dot-like reflecting portion that reflects light incident from the end face to the surface side,
A first step of pushing the blade portion, to which ultrasonic vibration is applied by the ultrasonic vibration generator, into a desired position of the light guide plate to a predetermined depth;
A second step of stopping the oscillation of the ultrasonic vibration generating unit and curing the light guide plate around the blade unit;
A third step of pulling out the blade portion from the light guide plate;
Equipped with a,
In the first step, the blade portion is pushed into the light guide plate by a flange provided around the blade portion, and the molten material pushed out by the blade portion is crushed. .
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