JP6356375B1 - 導光板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
二つの搬送体の外側から、二つのスタンパの間の被転写体を加熱し、ダイアフラム式加圧手段を用いて加圧して、被転写体の表面にスタンパの表面形状を転写する第1転写工程;二つの搬送体の外側から、二つのスタンパの間の被転写体を保温し、保圧して、被転写体の表面に、スタンパの表面形状の転写を続ける第2転写工程;及び二つのスタンパの間の被転写体を、二つの搬送体で略密封状態に保持して、第1転写工程から第2転写工程に搬送することを含む、導光板の製造方法である。
Description
ところで、押出成形は、パターンが表面に形成されたロールを用いるので、同じ形状のパターンを有する導光板を、大量に製造するために一般的に好適であるが、押出成形は、種々のパターンの導光板を少量ずつ製造すること、即ち、多品種少量生産に、必ずしも適さない。
(A)二つの搬送体の間の二つのスタンパの間に配置された被転写体を準備すること;
(B)二つの搬送体の外側から、二つのスタンパの間の被転写体を加熱し、ダイアフラム式加圧手段を用いて加圧して、被転写体の少なくとも一方の表面に少なくとも一方のスタンパの表面形状を転写すること;
(C)二つの搬送体の外側から、二つのスタンパの間の被転写体を保温し、保圧して、被転写体の少なくとも一方の表面に、少なくとも一方のスタンパの表面形状の転写を続けること;
(D)被転写体を取り出すこと;及び
(E)二つのスタンパの間の被転写体を、二つの搬送体で略密封状態に保持して、(B)工程から(C)工程に搬送すること
を含む。
(I)二つの搬送体の間の二つのスタンパの間に配置された被転写体を準備する配置部;
(II)二つの搬送体の外側から、二つのスタンパの間の被転写体を加熱し、ダイアフラム式加圧手段を用いて加圧して、被転写体の少なくとも一方の表面に少なくとも一方のスタンパの表面形状を転写する第1転写部;及び
(III)二つの搬送体の外側から、二つのスタンパの間の被転写体を保温し、保圧して、被転写体の少なくとも一方の表面に少なくとも一方のスタンパの表面形状の転写を続ける第2転写部
(IV)被転写体を取り出す取出部;及び
(V)二つのスタンパの間の被転写体を、二つの搬送体で略密封状態に保持して、(II)第1転写部から(III)第2転写部に搬送する搬送部
を含む。
(A)二つの搬送体の間の二つのスタンパの間に配置された被転写体を準備すること;
(B)二つの搬送体の外側から、二つのスタンパの間の被転写体を加熱し、ダイアフラム式加圧手段を用いて加圧して、被転写体の少なくとも一方の表面に、少なくとも一方のスタンパの表面形状を転写すること(第1転写工程);
(C)二つの搬送体の外側から、二つのスタンパの間の被転写体を保温し、保圧して、被転写体の少なくとも一方の表面に、少なくとも一方のスタンパの表面形状の転写を続けること(第2転写工程);
(D)被転写体を取り出すこと;及び
(E)二つのスタンパの間の被転写体を、二つの搬送体で略密封状態に保持して、(B)第1転写工程から(C)第2転写工程に搬送すること
を含む。
目的とする導光板を製造することができる限り、搬送体、スタンパ及び被転写体を配置する順序等は、特に制限されることはなく、被転写体を二つのスタンパの間に配置した後、更に二つの搬送体の間に配置してもよいし、二つの搬送体の間に二つのスタンパを配置し、更にその二つのスタンパの間に被転写体を配置してもよい。
本明細書で「フィルム又はシート」とは、熱可塑性樹脂を薄い膜状に成形したものをいう。
フィルム又はシートの厚さ及び大きさは、目的とする導光板を得ることができる限り、特に制限されることはないが、上述の「導光板」の厚さ及び大きさを参照することができる。
本明細書において、二つの「スタンパ」は、いずれも平板状の形態を有し、二つのスタンパの少なくとも一方のスタンパの片面に、被転写体の表面に転写されるパターンが形成されており、本発明が目的とする導光板を得ることができる限り、特に制限されることはない。
表面にパターンが形成されているスタンパと接触する被転写体の表面に、スタンパのパターンが転写される。
両方のスタンパの片面に、被転写体の表面に転写されるパターンが各々形成されていてもよい。この場合、被転写体の両方の表面にパターンが形成される。
被転写体の表面と接しないスタンパの表面は、パターンが形成されている必要は無いが、加圧及び加熱をより均一に行えることを考慮すると、凹凸が少ないことが好ましく、平坦であることがより好ましく、鏡面であることが更により好ましい。
搬送体は、長尺状である場合、例えば、厚さ0.05〜0.5mmであってよく、厚さ0.075〜0.4mmであってよく、厚さ0.075〜0.35mmであってよい。幅は、被転写体及びスタンパの中の縦及び横の寸法の中で、最も大きな寸法より、0.5〜1.0cm大きくてよく、1.0〜2.0cm大きくてよく、2.0〜3.0cm大きくてよい。
そのような搬送体に使用される熱可塑性樹脂シートとして、一般的に使用可能温度が高いとされる樹脂のシートを例示することができる。例えば、二軸延伸ポリエステル、二軸延伸ポリフェニレンサルファイド(PPS)、セロハン、二軸延伸ナイロン、及びポリイミド等を例示できる。これらの使用可能温度の上限は、一般的に、例えば、二軸延伸ポリエステル(180℃)、二軸延伸ポリフェニレンサルファイド(PPS)(200℃)、セロハン(191℃)、二軸延伸ナイロン(177℃)、ポリイミド(400℃)である。
被転写体の「熱変形温度」として、例えば、ポリカーボネートでは124℃、ポリメチルメタクリレート(PMMA)では85℃、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂(MS樹脂では80℃)、ポリスチレン(PS)では75℃、シクロオレフィンポリマー(COP)樹脂では92℃、植物由来のイソソルバイド(イソソルビド)が主原料のバイオポリカーボネート系樹脂では90℃を例示できる。
その(B)工程の加熱温度は、被転写体の「熱変形温度」より高いが、被転写体の「熱変形温度」より高くとも80℃高いことが好ましい。
搬送体を加熱手段と接触させることで、被転写体を加熱することができる。
また、後述するダイアフラム式加圧手段の膜状弾性体を、搬送体と加熱手段の間に配置して、この3者を接触させることで、膜状弾性体を介して被転写体を加熱することができる。
「弾性体」として、例えば、シリコーンゴム及びネオプレーンゴム(NBR)等を例示することができ、耐熱性の観点でシリコーンゴムが好ましい。
更に、(C)工程において、被転写体の熱変形温度より低い温度に保温し、保圧することが好ましい。
二つの搬送体の少なくとも片方を保温手段と接触させることで、保温することができる。二つの搬送体の両方を保温手段と接触させることで、保温することが好ましい。
保圧手段として、例えば、油圧又は空気圧を用いることが好ましい。保圧手段として、上述の保温手段をそのまま兼用することができる。
(C)工程において、(B)工程の加熱温度より低い温度に保温し、保圧することが好ましい。
(C)工程において、(B)工程の加熱温度より50〜140℃低い温度に保温し、150〜1000kPaに保圧することがより好ましい。
(C)工程において、(B)工程の加熱温度より50〜140℃低い温度に保温し、200〜500kPaに保圧することが更により好ましい。
(C)工程において、(B)工程の加熱温度より50〜140℃低い温度に保温し、250〜350kPaに保圧することが特に好ましい。
搬送体を除去し、スタンパから被転写体を取り出してもよいし、搬送体を除去することなくスタンパから被転写体を取り出してもよく、本発明が目的とする導光板を得られる限り、被転写体を取り出す方法は、特に制限されることはない。
搬送体が、長尺状の場合、片方の搬送体を巻き取ることで、搬送体を除去することができる。
(I)二つの搬送体の間の二つのスタンパの間に配置された被転写体を準備する配置部;
(II)二つの搬送体の外側から、二つのスタンパの間の被転写体を加熱し、ダイアフラム式加圧手段を用いて加圧して、被転写体の少なくとも一方の表面に、少なくとも一方のスタンパの表面形状を転写する第1転写部;及び
(III)二つの搬送体の外側から、二つのスタンパの間の被転写体を保温し、保圧して、被転写体の少なくとも一方の表面に、少なくとも一方のスタンパの表面形状の転写を続ける第2転写部
(IV)被転写体を取り出す取出部;及び
(V)二つのスタンパの間の被転写体を、二つの搬送体で略密封状態に保持して、(II)第1転写部から(III)第2転写部に搬送する搬送部
を含む。
配置部は、搬送体が長尺状の場合、二つの搬送体の巻だし部を有し、下の搬送体を保持するためのベルトコンベアを有することが好ましい。
第2転写部では、一対の保温手段が、搬送体の外側から被転写体で挟むことで、保圧手段も兼ねることが好ましい。
更に、(III)第2転写部は、被転写体の熱変形温度より低い温度に保温し、保圧することが好ましい。
(III)第2転写部は、第1転写部の加熱温度より低い温度に保温し、保圧することが好ましい。
(III)第2転写部は、第1転写部の加熱温度より50〜140℃低い温度に保温し、150〜1000kPaに保圧することがより好ましい。
(III)第2転写部は、第1転写部の加熱温度より50〜140℃低い温度に保温し、200〜500kPaに保圧することが更により好ましい。
(III)第2転写部は、第1転写部の加熱温度より50〜140℃低い温度に保温し、250〜350kPaに保圧することが特に好ましい。
取出部は、搬送体が長尺状の場合、二つの搬送体の巻込部を有し、下の搬送体を保持するためのベルトコンベアを有することが好ましい。
搬送体が長尺状の場合、巻き出し部、巻き込み部、搬送ローラー等を含み、これらを用いて搬送することが好ましい。
搬送部は、第1転写部から第2転写部への搬送のみならず、配置部から取出部までの製造装置全体を通して搬送する搬送部であってもよい。
図1の製造装置は、長尺状の二つの搬送体(21、25)を有し、その搬送体(21、25)が通る第1転写部(40)と第2転写部(50)を有する。第1転写部(40)より上流部分の搬送体(21、25)は配置部(20)を兼ね、第2転写部(50)より下流部分の搬送体(21、25)は取出部(30)を兼ねる。
更に、搬送体(21、25)は、第1転写部(40)と第2転写部(50)の間で、搬送部も兼ねる。
二つの搬送体(21、25)は、一緒に第1転写部(40)と第2転写部(50)を通る。
下側の搬送体(21)は、コンベア(34)上を送られ、ローラー(33)を通り、巻き込み部(32)で、巻き込まれる。上側の搬送体(25)は、ローラー(37)を通り、巻き込み部(36)で、巻き込まれる。
二つの搬送体(21、25)の巻出しと巻き取りを行うことで、二つの搬送体(21、25)の間の二つのスタンパ(14、16)の間に配置された被転写体(12)は、第2転写部(50)に移動する。
更に、本発明は、上述の製造方法で製造された導光板を有する表示デバイスを提供する。
本発明は、上述の導光板を有する表示デバイスを提供する。
本明細書は、以下の形態を含む。
1.
(A)二つの搬送体の間の二つのスタンパの間に配置された被転写体を準備すること;
(B)二つの搬送体の外側から、二つのスタンパの間の被転写体を加熱し、ダイアフラム式加圧手段を用いて加圧して、被転写体の少なくとも一方の表面に、少なくとも一方のスタンパの表面形状を転写すること;
(C)二つの搬送体の外側から、二つのスタンパの間の被転写体を保温し、保圧して、被転写体の少なくとも一方の表面に、少なくとも一方のスタンパの表面形状の転写を続けること;
(D)被転写体を取り出すこと;及び
(E)二つのスタンパの間の被転写体を、二つの搬送体で略密封状態に保持して、(B)工程から(C)工程に搬送すること
を含む、導光板の製造方法。
2.
被転写体は、熱可塑性樹脂のフィルムである、上記1に記載の方法。
3.
搬送体は、二軸延伸ポリエステル、二軸延伸ポリフェニレンサルファイド、セロハン、二軸延伸ナイロン、及びポリイミドから選択される樹脂のシートである、上記1又は2に記載の方法。
4.
(B)工程において、被転写体の熱変形温度より高い温度に加熱し、ダイアフラム式加圧手段を用いて加圧し、
(C)工程において、(B)工程の加熱温度より低い温度に保温し、保圧する、上記1〜3のいずれか1つに記載の方法。
5.
薄肉の導光板を製造する、上記1〜4のいずれか1つに記載の方法。
6.
(I)二つの搬送体の間の二つのスタンパの間に配置された被転写体を準備する配置部;
(II)二つの搬送体の外側から、二つのスタンパの間の被転写体を加熱し、ダイアフラム式加圧手段を用いて加圧して、被転写体の少なくとも一方の表面に、少なくとも一方のスタンパの表面形状を転写する第1転写部;及び
(III)二つの搬送体の外側から、二つのスタンパの間の被転写体を保温し、保圧して、被転写体の少なくとも一方の表面に、少なくとも一方のスタンパの表面形状の転写を続ける第2転写部
(IV)被転写体を取り出す取出部;及び
(V)二つのスタンパの間の被転写体を、二つの搬送体で略密封状態に保持して、(II)第1転写部から(III)第2転写部に搬送する搬送部
を含む、導光板の製造装置。
7.
被転写体は、熱可塑性樹脂のフィルムである、上記6に記載の製造装置。
8.
搬送体は、二軸延伸ポリエステル、二軸延伸ポリフェニレンサルファイド、セロハン、二軸延伸ナイロン、及びポリイミドから選択される樹脂のシートである、上記6又は7に記載の方法。
9.
第1転写部において、被転写体の熱変形温度より高い温度に加熱し、ダイアフラム式加圧手段を用いて加圧し、
第2転写部において、第1転写部の加熱温度より低い温度に保温し、保圧する、上記6〜8のいずれか1つに記載の製造装置。
10.
薄肉の導光板を製造する、上記6〜9のいずれか1つに記載の製造装置。
尚、実施例の記載において、特に記載がない限り、溶媒を考慮しない部分を、重量部及び重量%の基準としている。
50cm×50cmの第1転写容器内に、水平方向に配置された対抗する二つの48m×48cmの広さを有する加熱プレートを配置した。
その二つの加熱プレートの間に、50cm×50cmの広さを有し、耐熱性弾性体(補強シリコーンゴム)でできているダイヤフラム加圧手段を配置して、第1転写容器を上室と下室に分割した。第1転写容器の上室と下室の両方に、空気穴を設けて、第1転写部を準備した。
50cm×50cmの大きさの加熱用ヒータを内蔵した二つの離間した加圧用金属板を水平方向に配置し、第2転写部とした。
ISO 75に記載の方法に準じて測定した。具体的には、長さ80mm、幅10mm、厚み4mmの試験片を作成し、HDT Tester 6M−2(株式会社東洋精機製作所社製)を用いて荷重1.80MPaの条件にて測定して、124℃であった。
縦15cm×横10cm×厚さ0.3mmのニッケルでできている二つのスタンパを用いた。一方のスタンパには、直径50μm、深さ15μmの半球形状の多数の凹部を、その表面に全体的に形成した。
二つのスタンパに挟んだポリカーボネート樹脂フィルムを、第1転写部の前の二つの搬送体の間に配置した。表面形状を有するスタンパを下側に配置した。
製造した実施例1のポリカーボネート導光板の厚さは、0.4mmであった。
表面形状のずれ
導光板のパターンを目視で観察して、表面形状のずれの有無を観察した。評価基準は、下記の通りである。
ずれが全く無い(A):表面形状のずれが、完全にない。
ずれが実質的に無い(B):表面形状のずれが、一部にわずか認められるが、使用上問題がない。
ずれが有る(C):表面形状のずれが、明らかにある。
導光板の表面を3列×3行に9分割し、キーエンスのレーザー顕微鏡(品番:ZEISS社製 LSM−700)で、各々の分割した表面の中心を観察して、各々の転写率を測定した。それら9つの転写率の平均値を計算して、実施例1の導光板の転写率を得た。
ここで、転写率とは、導光板表面に形成された半球状の凸部の高さの転写率(凸部の底面からの最も高い部分の寸法/凹部の深さ15μm)をいう。
実施例1の導光板の転写率は、99%であった。
表面形状の均一性は、上述の転写率の測定の際に、下記の評価基準に基づいて、評価した。
上述の9箇所の転写率の全てが、上述の(平均の)転写率の±3%以内の場合、非常に均一(A)とした。
上述の9箇所の転写率のいずれかが、上述の転写率の±5%を超えるが、全てが±5%以内である場合、実質的に均一(B)とした。
上述の9箇所の転写率のいずれかが、±5%を超える場合、不良(C)とした。
導光板を平面に配置して、導光板の端部が平面から離間しているか否かを目視で観察した。
そりが全く無い(A):導光板の端部が、平面から全く離間していない。
そりが実質的に無い(B):導光板の端部が、平面からわずかに離間していることが認められるが、極めて小さい。
そりが有る(C):導光板の端部が、平面から明らかに離間している。
実施例1と同様の方法を用いて、実施例2〜5の導光板を製造した。
ただし、実施例1と、各々異なる部分があり、その詳細と結果を、まとめて表1に示した。
第2転写工程を行わなかった以外は、実施例1と同様の方法を使用して、ポリカーボネート導光板を製造した。
第1転写工程を行わなかった以外は、実施例1と同様の方法を使用して、ポリカーボネート導光板を製造した。
ダイアフラム加圧手段を用いないで、上下の加熱プレートで加圧した以外は、実施例1と同様の方法を使用して、ポリカーボネート導光板を製造した。
二つの搬送体を使用しないで、二つのスタンパに挟まれたポリカーボネート樹脂フィルムを第1転写部、第2転写部の順に移動させたこと以外は、実施例1と同様の方法を使用して、ポリカーボネート導光板を製造した。
比較例1〜4の詳細と結果を、表2に示した。
14:スタンパ、
16:スタンパ、
20:配置部、
21:搬送体、
22:搬送体巻出し部、
23:ローラー、
24:コンベア、
25:搬送体、
26:搬送体巻出し部、
27:ローラー、
30:取出部、
32:搬送体巻き取り部、
33:ローラー、
34:コンベア、
36:搬送体巻き取り部、
37:ローラー、
40:第1転写部、
41:上部容器、
42:通気口、
43:加熱手段(ヒーター)、
45:下部容器、
46:通気口、
47:加熱手段(ヒーター)、
48:ダイアフラム式加圧手段、
49:シール、
50:第2転写部、
51:保圧手段(金属板)、
53:保温手段(ヒーター)、
55:保圧手段(金属板)、
57:保温手段(ヒーター)
Claims (8)
- (A)二つの搬送体の間の二つのスタンパの間に配置された被転写体を準備すること;
(B)二つの搬送体の外側から、二つのスタンパの間の被転写体を加熱し、ダイアフラム式加圧手段を用いて加圧して、被転写体の少なくとも一方の表面に、少なくとも一方のスタンパの表面形状を転写すること;
(C)二つの搬送体の外側から、二つのスタンパの間の被転写体を保温し、保圧して、被転写体の少なくとも一方の表面に、少なくとも一方のスタンパの表面形状の転写を続けること;
(D)被転写体を取り出すこと;及び
(E)二つのスタンパの間の被転写体を、二つの搬送体で略密封状態に保持して、(B)工程から(C)工程に搬送すること
を含み、
搬送体は、二軸延伸ポリエステル、二軸延伸ポリフェニレンサルファイド、セロハン、二軸延伸ナイロン、及びポリイミドから選択される樹脂のシートである、導光板の製造方法。 - 被転写体は、熱可塑性樹脂のフィルムである、請求項1に記載の方法。
- (B)工程において、被転写体の熱変形温度より高い温度に加熱し、ダイアフラム式加圧手段を用いて加圧し、
(C)工程において、(B)工程の加熱温度より低い温度に保温し、保圧する、請求項1又は2に記載の方法。 - 薄肉の導光板を製造する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- (I)二つの搬送体の間の二つのスタンパの間に配置された被転写体を準備する配置部;
(II)二つの搬送体の外側から、二つのスタンパの間の被転写体を加熱し、ダイアフラム式加圧手段を用いて加圧して、被転写体の少なくとも一方の表面に、少なくとも一方のスタンパの表面形状を転写する第1転写部;及び
(III)二つの搬送体の外側から、二つのスタンパの間の被転写体を保温し、保圧して、被転写体の少なくとも一方の表面に、少なくとも一方のスタンパの表面形状の転写を続ける第2転写部
(IV)被転写体を取り出す取出部;及び
(V)二つのスタンパの間の被転写体を、二つの搬送体で略密封状態に保持して、(II)第1転写部から(III)第2転写部に搬送する搬送部
を含み、
搬送体は、二軸延伸ポリエステル、二軸延伸ポリフェニレンサルファイド、セロハン、二軸延伸ナイロン、及びポリイミドから選択される樹脂のシートである、導光板の製造装置。 - 被転写体は、熱可塑性樹脂のフィルムである、請求項5に記載の製造装置。
- 第1転写部において、被転写体の熱変形温度より高い温度に加熱し、ダイアフラム式加圧手段を用いて加圧し、
第2転写部において、第1転写部の加熱温度より低い温度に保温し、保圧する、請求項5又は6に記載の製造装置。 - 薄肉の導光板を製造する、請求項5〜7のいずれか1項に記載の製造装置。
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