KR101422392B1 - 도광판의 제조 방법, 금형 구조, 전사 성형 장치, 도광판, 면광원 장치, 액정 표시 장치 및 모바일 기기 - Google Patents

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카즈히데 히로타
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유키히로 타카하시
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Abstract

수지제 시트에 전사면을 전사할 수 있을 뿐만 아니라, 이것과는 오더가 다른 돌출 치수가 큰 후육부도 형성한다.
대향되어 배치되고, 대향되는 적어도 어느 하나의 면에 전사면을 갖는 제 1 금형과 제 2 금형의 사이에서 수지제 시트(25)를 반송하는 반송 공정과, 양 금형 사이에, 적어도 어느 한쪽의 면에 전사면을 맞댄 상태에서 수지제 시트(25)를 끼어지지하는 협지 공정과, 금형의 적어도 어느 한쪽을 가열함에 의해, 수지제 시트(25)의 적어도 한쪽의 면에 전사면을 전사하고, 또한, 금형에 형성한 광도입부를 형성하는 오목개소에 의해, 수지제 시트(25)의 어느 한쪽의 면에, 전사면의 표면에 형성된 광제어 수단을 형성하는 요철의 최대 높이보다도 돌출 치수가 큰 후육부(26)를 형성하는 전사 성형 공정으로 가공한다.

Description

도광판의 제조 방법, 금형 구조, 전사 성형 장치, 도광판, 면광원 장치, 액정 표시 장치 및 모바일 기기{LIGHT GUIDE PLATE MANUFACTURING METHOD, MOLD STRUCTURE, TRANSCRIPTION MOLDING DEVICE, LIGHT GUIDE PLATE, SURFACE LIGHT SOURCE DEVICE, LCD DEVICE AND MOBILE DEVICE}
본 발명은, 도광판의 제조 방법, 금형 구조, 전사 성형 장치, 도광판, 면광원 장치, 액정 표시 장치 및 모바일 기기에 관한 것이다.
종래, 전사 성형 장치로서, 전사판에 의해 수지 필름을 가열·가압하여 미세한 요철 패턴을 전사 성형하도록 한 것이 공지이다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
그러나, 상기 종래의 전사 성형 장치에서는, 예를 들면, 수지 필름의 표면에 서브 미크론 오더의 미세한 요철 패턴을 형성할 수 있을 뿐이고, 서브 밀리 오더의 구조를 동시에 형성할 수가 없다.
특허 문헌 1 : 일본 특개2005-310286호 공보
본 발명의 과제는, 수지제 시트에 전사면을 전사할 수 있을 뿐만 아니라, 전사면의 요철의 최대 높이보다도 돌출 치수가 큰 후육부도 형성하는 것이다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서,
단면(端面)부터 입사한 광을 도광하는 광도입부와,
상기 광도입부의 최대 두께보다도 작은 두께로, 상기 광도입부와 연속하도록 마련되고, 입사한 광을 광제어 수단에 의해 외부에 출사시키도록 한 도광판 본체를 구비한 도광판의 제조 방법으로서,
대향하여 배치되고, 대향하는 적어도 어느 하나의 면에 전사면을 갖는 제 1 금형과 제 2 금형의 사이에서 수지제 시트를 반송하는 반송 공정과,
상기 양 금형 사이에, 적어도 어느 한쪽의 면에 전사면을 맞댄 상태에서 수지제 시트를 끼어지지하는 협지(挾持) 공정과,
상기 금형의 적어도 어느 한쪽을 가열함에 의해, 상기 수지제 시트의 적어도 한쪽의 면에 상기 전사면을 전사하고, 또한, 상기 금형에 형성한 광도입부를 형성하는 오목개소(凹所)에 의해, 상기 수지제 시트의 어느 한쪽의 면에, 상기 전사면의 표면에 형성된 광제어 수단을 형성하는 요철의 최대 높이보다도 돌출 치수가 큰 후육부를 형성하는 전사 성형 공정을 갖는 것이다.
상기 전사 성형 공정에서는, 또한, 상기 양 금형을, 전사 성형 후의 수지제 시트의 상기 도광판 본체의 두께 치수가 전사 성형 후의 수지제 시트의 초기의 두께 치수보다도 작아지는 위치까지 접근시키는 것이 바람직하다.
상기 전사 성형 공정에서는, 전사 성형 후의 수지제 시트의 상기 광도입부의 돌출 치수가, 상기 광제어부의 최대 돌출 치수의 10배 이상인 것이 바람직하다.
상기 전사 성형 공정에서는, 상기 수지제 시트를 유리 전이 온도 이상으로 가열하는 것이 바람직하다.
상기 전사 성형 공정에서는, 상기 수지제 시트를 용융시켜서 상기 전사면에 형성한 오목개소에 유도함에 의해 상기 광도입부를 형성하는 것이 바람직하다.
상기 전사면의 오목개소에 유도되는 수지는, 용융한 수지제 시트의 표면부인 것이 바람직하다.
상기 전사면의 오목개소에 유도되는 수지는, 상기 수지제 시트의 전사 성형 후에 제품이 되는 영역의 인접 영역에서 얻는 것이 바람직하다.
상기 전사 성형 공정에서는, 상기 오목개소 내에 추가 부재를 배치하고, 상기 수지제 시트의 적어도 일부와 함께 용융시켜서 상기 광도입부를 형성하는 것이 바람직하다.
상기 수지제 시트는, 적어도 일부에 돌출부를 가지며,
상기 전사 성형 공정에서는, 적어도 상기 돌출부를 용융시켜서 상기 광도입부를 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서,
단면부터 입사한 광을 도광하는 광도입부와,
상기 광도입부의 최대 두께보다도 작은 두께로, 상기 광도입부와 연속하도록 마련되고, 입사한 광을 광제어 수단에 의해 외부에 출사시키도록 한 도광판 본체를 구비한 도광판을 성형하는 금형 구조로서,
제 1 금형과,
상기 제 1 금형에 대해 상대적으로 접리(接離) 가능한 제 2 금형과,
상기 금형의 적어도 어느 한쪽에 마련되는 가열 수단과,
상기 금형의 적어도 어느 한쪽에 마련되고, 상기 금형 사이에 공급되는 수지제 시트에 전사면을 맞대여서 전사 성형을 행하는 전사 부재를 구비하고,
상기 전사 부재는, 적어도 어느 한쪽의 전사면측에 상기 광도입부를 형성하는 오목개소와, 상기 광제어 수단을 형성하는 요철이, 형성되어 있도록 한 것이다.
상기 오목개소의 깊이는, 상기 전사면에 형성되는 상기 요철의 최대 높이의 10배 이상인 것이 바람직하다.
상기 양 금형은, 전사 성형 후의 수지제 시트가 초기의 두께 치수보다도 작게 하는 위치까지 접근 가능한 것이 바람직하다.
상기 가열 수단은, 상기 수지제 시트를 유리 전이 온도 이상으로 가열 가능한 것이 바람직하다.
상기 가열 수단은, 상기 오목개소를 다른 부분보다도 고온이 되도록 부분 가열 가능한 것이 바람직하다.
전사 성형 장치는, 상기 금형 구조를 구비한 구성으로 하면 좋다.
도광판은, 상기 어느 하나의 방법으로 성형하면 좋다.
면광원 장치는, 상기 도광판과, 상기 도광판의 적어도 하나의 단면(端面)에 배치된 광원을 구비한 구성으로 하면 좋다.
액정 표시 장치는, 상기 면광원 장치와, 액정 패널을 구비한 구성으로 하면 좋다.
모바일 기기는, 상기 액정 표시 장치를 구비한 구성으로 하면 좋다.
본 발명에 의하면, 수지제 시트에 전사면을 전사시킴과 함께, 금형에 형성한 오목개소에 의해 전사면에서의 표면 거칠기와는 오더가 다른 돌출 치수가 큰 후육부도 동시에 형성할 수 있다.
도 1은 제 1 실시 형태에 관한 도광판 형성 장치를 도시하는 개략 정면도.
도 2는 도 1의 전사 성형 장치의 개략을 도시하는 부분 분해 사시도.
도 3의 (a)는 도 2의 상형용 전사 플레이트의 부분 평면도, (b)는 도 2의 금형 부분의 부분 단면 개략도, (c)는 그 부분 확대도.
도 4의 (a)는 반제품 플레이트와 제 1 및 제 2 절삭용 공구와의 관계를 도시하는 설명도, (b) 및 (c)는 반제품 플레이트와 제 1 절삭용 공구와의 관계를 도시하는 설명도.
도 5의 (a)는 제 1 실시 형태에 관한 도광판에서의 조명 상태를 도시하는 사진, (b)는 종래의 도광판에서의 조명 상태를 도시하는 사진, (c)는 (a), (b)의 투과광량을 도시하는 그래프.
도 6은 제 2 실시 형태에 관한 도광판 형성 장치를 도시하는 개략 사시도.
도 7a는 도 6의 전사 성형 장치에서의 각 플레이트의 동작을 도시하는 설명도.
도 7b의 (a)는 수지제 시트의 온도 변화에 수반하는 수지제 시트(25)의 탄성률의 변화를 도시하는 그래프, (b)는 수지제 시트의 온도 변화에 수반하는 그 잔류 응력의 변화를 도시하는 그래프.
도 8은 도 6의 전사 성형 장치의 금형에서의 온도와 가압력의 관계를 도시하는 그래프.
도 9는 제 3 실시 형태에 관한 전사 성형 장치에서의 각 플레이트의 동작을 도시하는 설명도.
도 10은 제 3 실시 형태에 관한 전사 성형 장치에서의 각 플레이트의 동작을 도시하는 설명도.
도 11a는 다른 실시 형태에 관한 수지제 시트에의 후육부의 형성 방법을 도시하는 개략 설명도.
도 11b는 다른 실시 형태에 관한 수지제 시트에의 후육부의 형성 방법을 도시하는 개략 설명도.
도 11c는 다른 실시 형태에 관한 수지제 시트에의 후육부의 형성 방법을 도시하는 개략 설명도.
도 11d는 다른 실시 형태에 관한 전사 플레이트 및 수지제 시트의 부분 개략 단면도.
도 11e는 제 1 실시 형태에 관한 도광판을 채용한 액정 표시 장치의 단면도.
도 11f는 다른 실시 형태에 관한 도광판을 채용한 면광원 장치의 사시도.
이하, 본 발명에 관한 실시 형태를 첨부 도면에 따라 설명하다. 또한, 이하의 설명에서는, 필요에 응하여 특정한 방향이나 위치를 나타내는 용어(예를 들면, 「상」, 「하」, 「측」, 「단」을 포함하는 용어)를 이용하지만, 그들의 용어의 사용은 도면을 참조한 발명의 이해를 용이하게 하기 때문이고, 그들의 용어의 의미에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것이 아니다. 또한, 이하의 설명은, 본질적으로 예시에 지나지 않고, 본 발명, 그 적용물, 또는, 그 용도를 제한하는 것을 의도하는 것이 아니다.
(제 1 실시 형태)
(구성)
도 1은, 제 1 실시 형태에 관한 도광판 형성 장치의 개략을 도시한다. 이 도광판 형성 장치는, 재료 공급 장치(1), 전사 성형 장치(2), 필름 부착 장치(3), 재단 장치(4), 외형 가공 장치(5)를 구비한다.
재료 공급 장치(1)는, 메인 롤러(6)에 권회한 수지제 시트(25)를 되감아, 전사 성형 장치(2)에 공급한다. 도중에 복수의 롤러(7)가 배치되고, 2번째의 롤러(7)의 직후에서, 수지제 시트(25)에 접착한 보호 시트가 벗겨져서 권취 롤러(8)에 권취된다. 여기서는, 수지제 시트(25)로는, 폴리카보네이트(융점=약 240℃, 유리 전이 온도=약 150℃)가 사용되고 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 전사 성형 장치(2)는, 하형(9) 및 상형(10)을 구비한다.
하형(9)은, 하형용 지지 플레이트(11)의 윗면에, 하형용 중간 플레이트(12), 하형용 단열 플레이트(13), 하형용 전사 플레이트(14)를 이 순서로 배치한 것이다.
하형용 지지 플레이트(11)는, 스테인리스강(SUS)을 평면으로 보아 사각형상의 판형상으로 형성한 것이다. 하형용 지지 플레이트(11)의 양측면 사이에는 복수의 관통구멍이 형성되고, 히터(15) 및 열전대(도시 생략)가 삽입되어 있다. 히터(15)에 통전함에 의해, 이 하형용 지지 플레이트(11)를 가열하고, 하형용 중간 플레이트(12) 및 하형용 단열 플레이트(13)를 통하여 하형용 전사 플레이트(14)를 승온할 수 있게 되어 있다. 여기서는, 히터(15)에의 통전에 의한 하형용 지지 플레이트(11)의 가열 온도를 약 180℃로 억제하고 있다.
하형용 중간 플레이트(12)는, 상기 하형용 지지 플레이트(11)와 마찬가지로, 스테인리스강(SUS)을 평면으로 보아 사각형상의 판형상으로 형성한 것이다.
하형용 단열 플레이트(13)는, 폴리이미드 등의 수지 재료로 이루어지는 단열 시트(13a)를 복수장 적층 일체화한 것이다(도 2에서는, 상하 방향으로 분해한 상태로 도시). 단열 시트의 적층 매수의 차이에 의해 단열성능을 조정할 수 있다. 여기서는, 하형용 단열 플레이트(13)를 5장의 단열 시트로 구성함에 의해, 하형용 지지 플레이트(11)의 가열 온도가 약 180℃인데 대해, 하형용 전사 플레이트(14)에서의 온도가 약 150℃가 되도록 하고 있다. 이에 의해, 하형용 지지 플레이트(11)로부터의 열 영향을 받아 수지제 시트(25)가 변형하는 것을 방지할 수 있다. 따라서 수지제 시트(25)의 반송 라인을 하형(9)의 부근으로 하고, 금형 개방시의 거리를 크게 할 필요가 없어지기 때문에, 전사 성형 장치(2)를 소형화할 수 있다. 또한, 하형용 단열 플레이트(13)는, 금형을 닫아서 수지제 시트(25)를 가열할 때, 상형(10)으로부터의 열이 하형측으로 달아나는 것을 방지하는 역할도 다한다. 또한, 하형용 단열 플레이트(13)는, 수지제 시트(25)를 냉각할 때, 하형용 지지 플레이트(11)까지 냉각되는 것을 방지하는 역할도 다한다.
하형용 전사 플레이트(14)는, 니켈 크롬 합금을 평면으로 보아 사각형의 판형상으로 한 것이다. 하형용 전사 플레이트(14)의 윗면에는, 서브 미크론 오더의 깊이를 갖는 복수의 반구면형상의 패임을 x축방향 및 y축방향으로 임의의 간격으로 갖는 전사면이 형성되어 있다. 이에 의해, 전사처인 수지제 시트(25)의 하면에 복수의 반구형상의 돌기를 형성할 수 있다. 이들 돌기가 형성된 면은 반사면이 되고, 광원으로부터의 광을 윗면측으로 반사시켜서, 윗면부터 출사시키는 작용을 한다. 또한, 상기 패임은, 반구면형상로 한정되지 않고, 원추형상 등, 여러가지의 오목형상으로 할 수 있다. 또한, 오목형상이 아니라 볼록형상으로 하는 것도 가능하다.
상기 하형(9)은, 도시하지 않은 서보 모터 등의 구동 수단에 의해 수평면을 x축방향 및 y축방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 이동량은 마이크로미터(16)에 의해 검출되고, 그 검출 결과에 의거하여 수평면 내에서의 x축방향 및 y축방향의 위치를 미조정 가능하게 되어 있다. 또한, 하형의 이동은 수동에 의해 행하도록 하여도 좋다.
상형(10)은, 상형용 지지 플레이트(17)의 하면에, 상형용 중간 플레이트(18), 상형용 단열 플레이트(19), 및, 상형용 전사 플레이트(20)를 지지하는 지지 플레이트(21)를 이 순서로 배치한 것이다.
상형용 지지 플레이트(17)는, 상기 하형용 지지 플레이트(11)와 마찬가지로, 스테인리스강(SUS)을 평면으로 보아 사각형상의 판형상으로 형성한 것이다. 상형용 지지 플레이트(17)의 양측면 사이에는 복수의 관통구멍이 형성되고, 히터(22) 및 열전대(도시 생략)가 삽입되어 있다. 히터(22)에 통전함에 의해, 상형용 지지 플레이트(17)를 약 280℃까지 승온 가능하게 되어 있다.
상형용 중간 플레이트(18)는, 상기 상형용 지지 플레이트(17)와 마찬가지로, 스테인리스강(SUS)을 평면으로 보아 사각형상의 판형상으로 형성한 것이다.
상형용 단열 플레이트(19)는, 상기 하형용 단열 플레이트(13)와 마찬가지로, 폴리이미드 등의 수지 재료로 이루어지는 복수장의 단열 시트(19a)를 적층한 것이다. 여기서는, 상형용 단열 플레이트(19)를 2장의 단열 시트로 구성하고, 상형용 전사 플레이트(20)에서의 온도가 약 240℃가 되도록 하고 있다. 이에 의해, 수지제 시트(25)를 상형(10)과 하형(9)으로 끼어지지한 때, 수지제 시트(25)를 충분히 용융할 수 있다.
상형용 전사 플레이트(20)는, 상기 하형용 전사 플레이트(14)와 마찬가지로, 니켈 크롬 합금을 평면으로 보아 사각형의 판형상으로 한 것이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 상형용 전사 플레이트(20)의 하면에는, 폭방향으로 늘어나는 오목개소(23)가 형성되어 있다. 도 3(c)에 도시하는 바와 같이, 오목개소(23)는, 수직면(23a), 저면(23b), 경사면(23c) 및 양단면(도시 생략)으로 둘러싸였던 공간이다. 경사면(23c)에는, 폭방향으로 원호형상 영역(24)이 복수 병설되어 있다. 각 원호형상 영역(24)에서는, 지름 방향으로 늘어나는 단면 개략 삼각형을 한 복수개의 돌조부(도시 생략)가 둘레 방향으로 병설되어 있다.
오목개소(23)에는, 용융한 수지제 시트(25)의 일부가 유입하고 후육부(26)가 형성되도록 되어 있다. 여기서, 수지제 시트(25)란, 필름형상의 매우 얇은 것부터, 본 실시 형태에서 사용하는 0.2 내지 0.3㎜, 또는 그 이상의 두께를 갖는 것이 포함된다. 후육부(26)의 높이 치수는 서브 밀리 오더이고, 여기서는 0.2㎜이다. 경사면에 형성되는 돌조부의 돌출 치수(표면 거칠기)는, 서브 미크론 오더이고, 여기서는 0.2㎛이다. 이들 돌조부가 형성된 영역이 전사면이고, 후육부(26)의 단면측에 배치된 복수의 광원으로부터의 광을 굴곡시켜서 경사면에서의 누출을 억제한다.
상형용 전사 플레이트(20)의 하면에는, 상기 오목개소(23)로부터 측면까지 연통하는 복수의 홈부(27)가 형성되어 있다. 각 홈부(27)는, 오목개소(23)가 늘어나는 폭방향( y축방향)에 대해 직교하는 방향( x축방향)으로 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 홈부(27)의 길이를 가장 짧게 할 수 있다. 또한, 각 홈부(27)는, 원호형상 영역(24)의 사이의 위치에 형성되어 있다. 이것은, 원호형상 영역(24)의 사이의 영역에서 용융 수지의 유속이 가장 늦어지고, 기포(氣泡)가 잔류하기 쉬운 것을 고려한 것이다. 이에 의해, 오목개소(23)로부터 기포를 효과적으로 배출하는 것이 가능해진다. 또한, 각 홈부(27)의 깊이 치수는, 오목개소(23)의 깊이 치수 이상으로 하면 좋고, 여기서는 동일 깊이로 설정되어 있다. 또한, 각 홈부(27)의 폭 치수는, 오목개소(23) 내에 유입한 용융 상태의 수지(수지제 시트(25))의 유출량을 필요 최소한으로 억제하면서, 오목개소(23) 내에 기포가 잔류하지 않는 값으로 설정되어 있다.
이와 같이, 오목개소(23)로부터 외부에 연속하는 홈부(27)를, 원호형상 영역(24)의 사이에 형성함에 의해, 오목개소(23) 내의 공기를 용융 수지가 유입할 때에 스무스하게 외부로 유도할 수 있다. 게다가, 오목개소(23) 내에 유입한 수지의 일부가 홈부(27)에도 유출된다. 또한, 홈부(27)의 깊이 치수가 오목개소(23)의 깊이 치수 이상이기 때문에, 오목개소(23)로부터 홈부(27)에 이르는 영역에서 공기가 잔류하는 일도 없다(홈부(27)의 깊이 치수가 오목개소(23)의 깊이 치수보다도 작으면 모서리부가 형성되고, 그 모서리부에 공기가 잔류할 우려가 있다.). 따라서 오목개소(23) 내에 공기가 잔류하는 일이 없고, 후육부(26)에 보이드가 발생하는 일도 없다. 또한, 오목개소(23) 내에 공기가 잔류하였다고 하여도 적기 때문에, 수지에 연소가 발생하는 일도 없다. 게다가, 가압력에 의해 용융 수지중에 보이드를 발생시키는 일 없이 용입 시킬 수 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 지지 플레이트(21)는, 스테인리스강(SUS)을 사각형 테두리형상으로 형성한 것으로, 중앙에 개구부(28)가 형성되어 있다. 지지 플레이트(21)는, 그 하면에 상형용 전사 플레이트(20)를 지지하고, 이 상형 전사 플레이트를 개구부(28)로부터 상방에 노출시킨다. 개구부(28)로부터 노출하는 상형용 전사 플레이트(20)의 윗면에는, 연(軟)X선 조사 장치(29)에 의해 연X선이 조사된다. 이에 의해, 수지제 시트(25)는 제전 되어, 정전 인력에 의해 주위의 먼지 등이 부착하는 것이 방지된다. 지지 플레이트(21)의 양측부에는 로드(30)가 연결되고, 도시하지 않은 실린더 등의 구동 수단을 구동함에 의해 상형 전체의 승강과는 별도로 승강 가능하게 되어 있다.
상형 전체의 승강은, 상형용 지지 플레이트(17)의 윗면측에 배치한 프레스 장치(31)에 의해 행하여진다. 프레스 장치(31)에는, 에어 공급 장치(32)로부터 공기가 공급 및 배출되고, 도시하지 않은 로드(30)가 승강함에 의해 상형용 지지 플레이트(17)를 통하여 상형 전체를 승강시킨다.
상기 상형(10)과 상기 하형(9)의 사이에서는, 상기 재료 공급 장치(1)에 의해 공급되는 수지제 시트(25)가 반송된다. 수지제 시트(25)의 반송 경로의 도중에는, 금형의 입구측과 출구측에, 금형에 가까운 쪽부터 차례로, 수지제 시트(25)의 하면을 지지하는 지지 롤러(33)와, 상하로부터 끼어지지하는 위치 결정용 그립퍼(34)가 각각 승강 가능하게 배치되어 있다. 또한, 반송 경로의 하류측에는, 반송용 그립퍼(35)가 배치되어 있다. 반송용 그립퍼(35)는, 위치 결정용 그립퍼(34)와 마찬가지로 수지제 시트(25)를 상하로부터 끼어지지하고, 도시하지 않은 구동 수단에 의해 반송 경로에 따르고 왕복 이동한다. 위치 결정용 그립퍼(34)를 개방한 상태에서, 반송용 그립퍼(35)로 수지제 시트(25)를 끼어지지하여 반송 경로의 하류측으로 이동함에 의해 수지제 시트(25)를 반송할 수 있도록 되어 있다. 이들 지지 롤러(33) 및 각 그립퍼의 동작에 관해서는 후술한다.
또한, 금형의 상류측 상방에는 급기 덕트(36)가 배치되고, 하류측 상방에는 배기 덕트(37)가 배치되어 있다. 급기 덕트(36)로부터는, 도시하지 않은 컴프레서 등에 의해 공급된 공기가 취출되어, 상형(10)과 하형(9)의 사이에 위치하는 수지제 시트(25)에 경사 상방부터 분무된다. 배기 덕트(37)는, 도시하지 않은 컴프레서 등에 의해 흡기되고 있고, 급기 덕트(36)로부터 수지제 시트(25)로 분무된 공기를 회수한다. 급기 덕트(36)로부터 공급되는 공기는 청정된 것이고, 급기 덕트(36)로부터 배기 덕트(37)에 걸쳐서 형성되는 공기 흐름은, 수지제 시트(25)를 냉각할 뿐만 아니라, 이른바 공기 배리어를 형성하여, 수지제 시트(25)의 표면에 먼지 등이 부착하는 것을 방지한다. 또한, 전술한 연X선의 조사에 의해 수지제 시트(25)가 제전되어 있기 때문에, 정전 인력에 의해 먼지 등이 부착하는 일도 없다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 금형의 상류측에는, 수지제 시트(25)의 상하면에 접촉한 점착 롤러(38)가 각각 배치되어 있다. 점착 롤러(38)는 회전함에 의해, 수지제 시트(25)를 반송하면서, 그 표면에 부착한 먼지 등을 제거한다.
필름 부착 장치(3)는, 전사 성형 후의 수지제 시트(25)의 상하면에 보호 필름(39)을 부착한다. 보호 필름(39)에 의해 수지제 시트(25)가 다른 부재에 충돌하여 손상되거나, 표면에 먼지 등이 부착하거나 하는 것이 방지된다.
재단 장치(4)는, 전사 성형된 수지제 시트(25)를 작은꼬리표형상(短冊狀)으로 절단하기 위한 것이다. 재단 장치(4)에서 절단된 수지제 시트(25)는, 도시하지 않은 천공 장치로 주위 4변이 절단되고, 반제품 플레이트(46)가 된다. 반제품 플레이트(46)에서는, 후육부(26)와 그 반대측의 단면(端面)에 제거하여야 할 절삭여유(削代)가 남아 있다.
외형 가공 장치(5)는, 반제품 플레이트(46)의 양단면(후육부(26)와 그 반대측의 측면)을 절삭하기 위한 절삭 부재(41)를 구비한다. 절삭 부재(41)는, 도 4(a)에 도시하는 바와 같이, 제 1 절삭 공구(48a)와 제 2 절삭 공구(48b)를 갖는다. 각 절삭 공구(48a, 48b)는, 도시하지 않은 구동 수단에 의해 회전 구동한다. 제 1 절삭 공구(48a)는, 원주형상이고, 그 외주면에는 회전축을 중심으로 하는 점대칭의 위치에 절인(切刃)(49a)이 각각 형성된 애벌 마무리용이다. 제 2 절삭 공구(48b)는, 원반상에서, 외주의 대칭의 위치 2개소에 노치가 형성되고, 표면에 지름 방향으로 늘어나는 절인(49b)이 형성된 경면 마무리용이다. 또한, 절삭 부재(41)에 의한 구체적인 절삭 방법에 관해서는 후술한다.
(동작)
다음에, 상기 구성으로 이루어지는 도광판 형성 장치의 동작에 관해 설명한다.
(준비 공정)
상형(10)을 상승시켜서 금형을 개방하고, 재료 공급 장치(1)로부터 공급한 수지제 시트(25)의 선단 부분을 반송용 그립퍼(35)에 끼어지지시킨다. 그리고, 반송용 그립퍼(35)를 이동시킨 후, 위치 결정용 그립퍼(34)로 수지제 시트(25)를 끼여지함에 의해, 이 수지제 시트(25)를 상형(10)과 하형(9)이 대향하는 영역 내에 배치한다(반송 공정).
금형은 미리 히터(15)에 통전함에 의해 가열하여 둔다. 전술한 바와 같이, 단열 플레이트를 각각 개재시키고 있기 때문에, 상형(10)에서는 상형용 전사 플레이트(20)가 약 240℃가 되고, 하형(9)에서는 하형용 전사 플레이트(14)가 약 150℃가 된다. 수지제 시트(25)가 부근에 위치하는 하형(9)에서는, 그 윗면이 유리 전이 온도 정도로 억제되기 때문에, 수지제 시트(25)가 열 영향을 받아 하방측으로 휘어서 하형용 전사 플레이트(14)에 접촉하는 등의 부적합함을 발생시키는 일이 없다(예열 공정).
(전사 성형 공정)
여기서, 지지 롤러(33) 및 위치 결정용 그립퍼(34)를 강하시킴에 의해 수지제 시트(25)를 하형(9)의 하형용 전사 플레이트(14)상에 재치한다. 또한, 프레스 장치(31)를 구동하여 상형(10)을 강하시켜서, 상형용 전사 플레이트(20)의 전사면을 맞댄다. 이 때, 프레스 장치(31)에 의해 작용시키는 압력은 작게 억제하여, 수지제 시트(25)를 금형 사이에 가볍게 끼운 상태로 한다. 이에 의해, 수지제 시트(25)는 가열되고, 그 표층 부분에 함유되는 수분이 제거된다(프레히트 공정).
프레히트 공정의 시작부터 미리 설정한 시간(제 1 설정 시간)이 경과하면, 프레스 장치(31)에 의한 가압력을 증대시킨다. 전술한 바와 같이, 수지제 시트(25)로는, 폴리카보네이트(융점=약 250℃, 유리 전이 온도=약 150℃)가 사용되고 있다. 상형용 전사 플레이트(20)가 240℃로 승온하고 있기 때문에, 수지제 시트(25)는 융점을 초과하여, 용융 상태가 된다. 하형(9)에서는, 하형용 전사 플레이트(14)의 온도가 180℃인 것이지만, 하형용 단열 플레이트(13)가 배치되어 있기 때문에, 하형측부터 열이 달아나는 일은 없다. 이 때문에, 수지제 시트(25)의 금형에 끼어지지된 영역의 전체가 융점을 초과하여 용융 상태가 된다(가열·가압 공정).
상형(10)으로부터는 프레스 장치(31)에 의한 가압력이 작용하고 있다. 이에 의해, 수지제 시트(25)의 금형에 끼어지지된 부분에서의 두께가 얇아지고, 그 일부(윗면부)가 상형용 전사 플레이트(20)에 형성한 오목개소(23) 내로 유입한다. 오목개소(23) 내로 용융 수지가 유입하면, 오목개소(23) 내의 공기는 홈부(27)를 통하여 외부에 배출된다. 그리고, 오목개소(23) 내가 완전히 용융 수지로 채워지고, 그 일부가 홈부(27)로 유출된다. 홈부(27)의 깊이는 오목개소(23)의 깊이 이상(여기서는, 동일)으로 형성되어 있다. 이 때문에, 오목개소(23) 내에 공기가 잔류하는 일은 없고, 스무스하게 외부에 배출된다. 또한, 오목개소(23) 내에서 공기가 압축되는 일이 없기 때문에, 연소 등의 문제도 발생하지 않는다. 또한, 예를 들어 오목개소(23) 내에 미소량의 공기가 잔류하였다고 하여도, 충분한 가압력이 작용하고 있기 때문에, 용융 수지 내에 보이드를 발생시키는 일 없이 용입시킬 수 있다.
가열 가압 공정의 시작부터 미리 설정한 시간(제 2 설정 시간)이 경과하면, 상형(10)을 상승시킨다. 단, 실린더를 구동함에 의해 상형용 전사 플레이트(20)는 수지제 시트(25)에 맞대여진 채로 한다. 여기서, 급기 덕트(36)를 통하여 상형용 전사 플레이트(20)상에 공기를 공급한다. 가열된 상형용 지지 플레이트(17)는 수지제 시트(25)로부터 멀리 떨어지고, 상형용 전사 플레이트(20)에는, 급기 덕트(36)로부터 공기가 분무된다. 즉, 상형용 전사 플레이트(20)만을 통하여 수지제 시트(25)를 냉각할 수 있다. 따라서 수지제 시트(25)의 냉각에, 상형용 지지 플레이트(17)로부터의 열 영향을 받는 일이 없기 때문에, 단시간에 효과적으로 행할 수 있다. 즉, 수지제 시트(25)에 사용하는 폴리카보네이트의 유리 전이 온도인 150℃ 이하까지 단시간에 냉각할 수 있다. 이 경우, 상형용 지지 플레이트(17) 및 상형용 중간 플레이트(18)가 냉각되는 일이 없기 때문에, 에너지 로스가 적고, 다음의 전사 성형 공정을 단시간에 스무스하게 시작시킬 수 있다(냉각 공정).
냉각 공정의 시작부터 미리 설정한 시간(제 3 설정 시간)이 경과하면, 즉, 냉각에 의해 용융 수지가 고화되어 형상이 안정되면, 상형용 전사 플레이트(20)를 상승시켜서, 성형 부분으로부터 이형시킨다. 또한, 지지 롤러(33)를 상승시켜서, 성형 부분을 하형용 전사 플레이트(14)로부터도 이형시킨다. 이에 의해, 수지제 시트(25)의 윗면에는, 높이가 서브 밀리 오더의, 즉 0.2㎜의 후육부(26)가 형성된다. 그리고, 후육부(26)의 경사면에는, 서브 미크론 오더의, 즉 14㎛의 톱니형상을 한 복수의 돌조부가 형성된다. 한편, 수지제 시트(25)의 하면에는, x축방향 및 y축방향으로 일정 간격으로 복수의 반원형상의 돌기가 형성된다(이형 공정).
종래, 수지제 시트(25)에 전사 성형에 의해 서브 미크론 오더의 돌기 등을 형성하는 것은 가능하였지만, 동시에 서브 밀리 오더의 후육부(26)를 형성하는 것은 불가능하였다. 상기 금형 구조를 갖는 전사 성형 장치(2)를 사용함에 의해, 수지제 시트(25)에 서브 미크론 오더의 돌기 등과, 서브 밀리 오더의 후육부(26)를 동시에 형성하는 것이 가능하게 되었다. 또한, 상기 전사 성형에서는, 금형 사이에 끼어지지한 수지제 시트(25)의 전체를 용융시키고 있기 때문에, 후에 경화하여 얻어진 반제품 플레이트(46)에는 내부 응력이 잔류하지 않는다. 따라서 후육부(26)의 단면측에 복수의 LED를 배치하고, 광을 투과시킨 때에, 치우침 등을 없애고 후육부(26)를 제외한 윗면 전체를 균등하게 비출 수 있다.
(필름 부착 공정)
전사 성형 장치(2)에서 전사 성형된 수지제 시트(25)를, 다시 하류측으로 반송하고, 필름 부착 장치(3)에서 상하면에 보호 필름(39)을 부착한다. 보호 필름(39)은, 반제품 플레이트(46)가 다른 부재에 충돌하는 등에 의해 흠집이 생기거나 하여 손상되는 것을 방지하고, 또한, 주위의 먼지 등이 부착하여 부적합함을 발생시키는 것을 방지한다. 보호 필름(39)은, 반제품 플레이트(46)가 후의 가공을 경유하여 도광판이 된 후, 액정 패널을 조립할 때에 벗겨진다.
(재단 공정)
양면에 보호 필름(39)이 부착된 수지제 시트(25)를, 다시 하류측으로 반송하고, 재단 장치(4)에서 반송 방향으로 반제품 플레이트 단위로 절단하여 작은꼬리표형상으로 한다. 반제품 플레이트(46)는, 후육부(26)와 그 반대측의 단면(절삭면)에 외형 가공 공정에서의 절삭여유를 갖는다. 이 때, 반제품 플레이트(46)의 절삭면에는, 후술한 제 1 절삭 공구(48a)에 의한 절삭 방향측의 모서리부에 테이퍼면(46a)을 형성한다. 여기서는, 테이퍼면(46a)은, 절삭면에 대해 약 3°의 각도를 가지며, 절삭여유를 절삭한 후에 테이퍼 부분이 남도록 형성되어 있다.
(외형 가공 공정)
재단 공정에서 얻어진 반제품 플레이트(46)를, 후육부(26)가 교대로 반대측에 위치하도록 하여 도합 8장 적층한다. 그리고, 적층 상태의 반제품 플레이트(46)의 상하면에 더미 플레이트(47)를 각각 배치한다.
계속해서, 제 1 절삭 공구(48a), 뒤이어 제 2 절삭 공구(48b)에 의해, 반제품 플레이트(46) 및 더미 플레이트(47)의 일단면을 절삭한다.
제 1 절삭 공구(48a)는, 도 4(a)에 도시하는 바와 같이, 반제품 플레이트(46)의 절삭면에 대해 회전축이 평행하게 되도록 배치되고, 도면중 시계회전 방향으로 회전하면서 외주의 절인으로 반제품 플레이트(46)의 단면을 절삭한다. 이 경우, 반제품 플레이트(46)는 적층되고, 또한, 더미 플레이트(47)에 의해 끼어지지되어 있다. 따라서 절삭시에 펄렁거림 등이 발생하지 않고, 스무스하게 절삭할 수 있다. 또한, 반제품 플레이트(46)에는, 제 1 절삭 공구(48a)에 의한 절삭 방향측의 모서리부에 테이퍼면(46a)이 형성되어 있다. 게다가, 이 테이퍼면(46a)은, 반제품 플레이트(46)의 절삭면의 절삭여유를 초과하는 범위이다. 따라서 반제품 플레이트(46)의 모서리부에 제 1 절삭 공구(48a)에 의한 버르가 형성되는 일은 없다.
제 2 절삭 공구(48b)는, 도 4(b)에 도시하는 바와 같이, 반제품 플레이트(46)의 절삭면에 대해 회전축이 수직이 되도록 배치되고, 그 표면의 절인으로 절삭면을 경면 마무리한다. 절인은, 적층된 반제품 플레이트(46)의 절삭면을 회전하면서 절삭한다. 따라서 상하 양면에 더미 플레이트(47)가 배치되어 있지 않으면, 양측에 위치하는 반제품 플레이트(46)의 상하연(上下緣)에 버르가 발생할 우려가 있다. 그러나, 그곳에는 더미 플레이트(47)가 배치되어 있다. 이 때문에, 예를 들어 버르가 형성되었다고 하여도, 그 위치는 더미 플레이트(47)이고, 반제품 플레이트(46)가 아니다.
이와 같이 하여 완성한 도광판은, 0.2㎜ 두께의 박육부와, 단면(斷面) 개략 사다리꼴형상으로, 0.5㎜ 두께의 후육부로 구성되어 있다. 도광판의 저면에는 복수의 반구면형상의 오목부(또는 돌기)가 형성되어 있다. 도광판은 액정 표시 장치의 1부품으로서 다음과 같이 하여 다른 부품과 함께 조립된다.
즉, 도 11e에 도시하는 바와 같이, 베이스(62)의 윗면에 도광판(61)을 재치한다. 그리고, 도광판(61)의 윗면에, 확산판(63), 프리즘 시트(64) 및 액정 패널(65)을, 순차적으로, 적층한다. 또한, 후육부(49a)의 수직면의 측방에 광원인 LED(66)를 배치한다. 이에 의해, 액정 표시 장치(60)가 완성된다.
완성한 액정 표시 장치(60)에서는, LED(55)로부터 조사된 광은, 후육부(61a)의 돌조부에 의해 외부에의 누출을 방지되면서 박육부(61b)에 유도된다. 그리고, 저면의 반구면형상의 오목부에 의해 균일하게 확산하고, 확산판(63) 및 프리즘 시트(64)를 통하여 액정 패널(65)을 조사한다.
또한, 도광판은, 액정 패널(65)을 마련하는 일 없이, 단지 면광원 장치로서도 사용하여도 좋음은 물론이다.
여기서, 상기 도광판에 의한 복굴절의 상태에 관해 언급한다. 전술한 바와 같이, 전사 성형한 때, 금형 사이에 끼어지지한 수지제 시트(25)의 전체를 용융시키고 있다. 이 때문에, 얻어진 제품의 상태에서는 내부 응력이 잔류하지 않고, 조직의 상태가 균일한 것으로 되어 있다. 따라서 도 5(a)에 도시하는 바와 같이, 윗면 전체로부터 일양하게 광을 출사할 수 있다. 이에 대해, 종래의 도광판의 경우, 도 5(b)에 도시하는 바와 같이, 윗면부터의 출사 상태에 얼룩이 발생하였다. 도 5(c)는, 이들 도광판의 P편광과 S편광의 투과 광량차를 도시하는 그래프이다. 이 그래프로부터도 분명한 바와 같이, 종래의 도광판에 비하여 본 실시 형태에 관한 도광판에서의 투과 광량차를 대폭적으로 작게 억제하는 것이 가능하게 되었다.
(제 2 실시 형태)
도 6에서는, 상형용 전사 플레이트(20)를 급기 덕트(36)로부터 분무하는 공기에 의한 공냉 방식에 대신하여, 냉각 플레이트(50)를 직접 접촉시켜서 냉각한 직접 냉각 방식을 채용하고 있다.
즉, 냉각 플레이트(50)는, 도시하지 않은 수평 이동 기구에 의해 금형내의 전사 영역과, 금형 외의 비전사 영역 사이에서 왕복 이동 가능하게 되어 있다. 냉각 플레이트(50)의 윗면에는, 보조 단열 플레이트(51)가 일체화되어 있다. 상방측 전사 플레이트는, 지지 플레이트(21)에 지지된 상태에서는, 하면이 수지제 시트(25)의 윗면에 맞닿음 가능하고, 윗면에는 냉각 플레이트(50)의 하면이 맞닿음 가능하게 되어 있다. 냉각 플레이트(50)는 수냉식이고, 도시하지 않은 파이프를 통하여 액체가 유동하고, 그 표면 온도를 일정치(예를 들면 20℃)로 유지하도록 구성되어 있다. 또한, 그 밖의 금형 등의 구성은, 상기 제 1 실시 형태의 것과 마찬가지이기 때문에, 대응하는 부분에 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
상기 냉각 플레이트(50)를 구비한 구성에서는, 수지제 시트(25)를 가열·가압한 후의 냉각을 다음과 같이 하여 행한다. 즉, 전사 성형 공정에서는, 도 7a의 (a)에 도시하는 상태로부터 냉각 공정으로 이행할 때, 도 7a의 (b)에 도시하는 바와 같이, 상형용 전사 플레이트(20)는 수지제 시트(25)에 맞닿은 상태를 유지하면서 상형(10)을 상승시킨 후, 도 7a의 (c)에 도시하는 바와 같이, 상형용 전사 플레이트(20)와 상형용 중간 플레이트(18)의 사이에, 측방으로부터 냉각 플레이트(50)를 삽입한다.
(제 1 냉각 공정)
도 7a의 (d)에 도시하는 바와 같이, 상형용 전사 플레이트(20)의 윗면에 냉각 플레이트(50)의 하면을 맞대어, 냉각 플레이트(50) 및 보조 단열 플레이트(51)를, 상형용 전사 플레이트(20)와 상형용 중간 플레이트(18)의 사이에 끼어지지한다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 이 때의 가압력은, 수지제 시트(25)로부터 기포(보이드)를 소실시킬 수 있도록 고압(가열·가압시보다는 저압)으로 한다 (예를 들면, 직경 약 0.4㎜의 기포를 직경 약 0.1㎜로 할 수 있도록, 보일 샤를의 법칙에 의해 가압력을 0.8MPa 이상으로 한다).
(제 2 냉각 공정)
계속해서, 수지제 시트(25)의 온도가, 그 융점 이하(예를 들면, 200℃)까지 저하되어 오면(여기서는, 시간으로 관리하고, 제 1 냉각 공정의 시작부터 제 1 설정 시간 경과한 시점), 가압력을 단숨에 저하시킨다(예를 들면, 가압력을 0.1MPa로 한다). 도 7b의 (a)에 도시하는 바와 같이, 수지제 시트(25)의 탄성률은 온도 저하에 수반하여 커지고, 탄성 변형하기 어렵게 되고, 유리 전이 온도인 약 150℃에서 고화되어 유동성을 소실한다. 이 때문에, 도 7b의 (b)에 도시하는 바와 같이, 수지제 시트(25)는 약 150℃까지 온도 저하된 때, 금형에 의해 가압력이 부여된 채의 상태이면, 잔류 응력이 발생한다. 실제로는, 약 200℃로부터 고무상(狀)의 탄성체가 되어 잔류 응력이 발생한다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 수지제 시트(25)의 온도가 약 200℃까지 저하되면, 가압력을 저하시킴에 의해 잔류 응력을 제거하도록 하고 있다.
(제 3 냉각 공정)
그 후, 또한 수지제 시트(25)의 온도가, 그 유리 전이 온도 이하(예를 들면, 150℃)까지 저하되어 오면(여기서는, 시간으로 관리하고, 제 2 냉각 공정의 시작부터 제 2 설정 시간 경과한 시점), 가압력을 재차 상승시킨다(예를 들면, 가압력을 0.5MPa 이상으로 한다). 수지제 시트(25)를 윗면측부터 냉각하고 있기 때문에, 그 온도 분포가 흐트러지는 것이 피할 수가 없다. 수지제 시트(25)의 윗면측이 먼저 유리 전이 온도 이하까지 저하되어 고화된 시점에서, 하면측이 거기까지 온도 저하되어 있지 않는 일이 있다. 이 경우, 수지제 시트(25)의 하면측에서의 열수축에 고화된 윗면측이 추종하지 않아, 하면이 중앙부에서 솟아오른 만곡 형상의 젖혀짐이 발생한다. 그러나, 재차 가압력을 상승시킴에 의해 강제적으로 수축 응력을 지울 수 있다.
이와 같이, 제 2 실시 형태에 관한 냉각 방법을 채용하면, 제 1 실시 형태의 경우의 공냉에 비하여 냉각시간을 단축할 수 있다. 구체적으로는, 제 1 실시 형태의 공냉의 경우, 110초 걸리고 있던 냉각시간을, 제 2 실시 형태의 직접 냉각의 경우, 55초로 단축할 수 있다. 또한, 상형(10) 및 하형(9)에는 단열 플레이트를 각각 배치하고 있는 것에 더하여, 냉각 플레이트(50)의 윗면에는 보조 단열 플레이트(51)가 일체화되어 있다. 이 때문에, 냉각 플레이트(50)가 저온이라도, 상형(10)에 주는 영향을 억제할 수 있고, 다음의 가열·가압시까지의 복귀 시간을 단축할 수 있다.
이상과 같이 하여 수지제 시트(25)가 냉각되면, 도 7a의 (e)에 도시하는 바와 같이, 상형(10)을 상승시켜서 냉각 플레이트(50)를 수평 이동시켜 퇴피시킨다. 그리고, 도 7a의 (f)에 도시하는 바와 같이, 상형용 전사 플레이트(20)를 상승시킴에 의해 1사이클이 종료된다.
(제 3 실시 형태)
제 3 실시 형태에서는, 도 9 및 도 10에 도시하는 바와 같이, 상형용 전사 플레이트(20)의 윗면측뿐만 아니라와, 하형용 전사 플레이트(14)의 하면측으로부터도 냉각함에 의해, 수지제 시트(25)를 상하로부터 냉각하는 냉각 기구를 구비하고 있다.
즉, 상기 제 2 실시 형태에서는, 윗면에 보조 단열 플레이트(51)를 일체화한 냉각 플레이트(50)를 마련하였을 뿐으로 하였지만, 제 3 실시 형태에서는, 이에 상당하다, 윗면에 보조 단열 플레이트(53)를 일체화한 제 1 냉각 플레이트(52)에 더하여, 하면에 보조 단열 플레이트(55)를 일체화한 제 2 냉각 플레이트(54)를 구비한다. 또한, 하형용 전사 플레이트(14)를 제외한 하형 전체가 수평 방향의 퇴피 위치로 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 제 1 냉각 플레이트(52) 및 제 2 냉각 플레이트(54)가 상하 방향에 대향한 상태에서, 윗면에 상형용 전사 플레이트(20)가 맞닿고, 하면에 하형용 전사 플레이트(14)가 맞닿은 상태의 수지제 시트(25)의 상하에 삽입 가능하게 되어 있다.
상기 구성의 냉각 기구를 구비한 전사 성형 장치(2)의 작용은 다음과 같다.
즉, 상기 제 1 및 2 실시 형태와 마찬가지고 하여, 도 9의 (a)에 도시하는 바와 같이, 프레히트 공정 및 전사 성형 공정이 종료되면, 도 9의 (b)에 도시하는 바와 같이, 상형용 전사 플레이트(20)를 수지제 시트(25)의 윗면에 맞댄 상태를 유지하면서, 상형(10)을 상승시킨다. 그리고, 도 9의 (c)에 도시하는 바와 같이, 하형용 전사 플레이트(14)를 수지제 시트(25)의 하면에 맞댄 상태를 유지하면서, 하형(9)의 다른 부분을 수평 방향의 퇴피 위치로 이동시킨다. 또한, 상하 방향에 대향하여 배치한 상형용 전사 플레이트(20)와 하형용 전사 플레이트(14)를 수평 방향으로 이동시켜서, 상형용 전사 플레이트(20) 및 하형용 전사 플레이트(14)를 상하면에 맞댄 수지제 시트(25)의 상하에 배치한다. 이 상태에서, 도 9의 (d)에 도시하는 바와 같이, 상형(10)을 강하시켜서, 상형용 전사 플레이트(20) 및 하형용 전사 플레이트(14)를 상하면에 맞댄 수지제 시트(25)를, 제 1 냉각 플레이트 및 제 2 냉각 플레이트에 의해 끼어 지지한다. 그리고, 가압함에 의해 수지제 시트(25)의 냉각 공정을 시작한다.
이와 같이, 상기 냉각 공정에서는, 수지제 시트(25)를 상하로부터 균등하게 냉각할 수 있다. 따라서 상기 제 2 실시 형태에서 행하고 있는 바와 같은 제 1부터 제 3 냉각 공정에 의해 젖혀짐 등의 문제에 대처할 필요가 없다. 즉, 단일한 냉각 공정으로, 젖혀짐 등이 없는 반제품 플레이트(46)를 완성할 수 있다.
그 후, 냉각 공정이 종료되면, 도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이, 제 1 냉각 플레이트(52) 및 제 2 냉각 플레이트(54)와, 하형(9)의 하형용 전사 플레이트(14)를 제외한 부분을 수평 이동시켜서 원래의 위치로 복귀시킨다. 그리고, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 하형(9)상에, 상하면에 상형용 전사 플레이트(20) 및 하형용 전사 플레이트(14)를 맞댄 상태의 수지제 시트(25)가 위치하면, 도 10의 (c)에 도시하는 바와 같이, 상형용 전사 플레이트(20)를 상승시켜서 1사이클을 종료한다.
(다른 실시 형태)
또한, 본 발명은, 상기 실시 형태에 기재된 구성으로 한정되는 것이 아니고, 여러가지의 변경이 가능하다.
예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 후육부(26)를, 수지제 시트(25)를 용융시키고, 그 용융 수지의 일부를 상형용 전사 플레이트(20)에 형성한 오목개소(23)에 유입시킴에 의해 형성하도록 하였지만, 후육부(26)는 다음과 같이 형성하여도 좋다.
도 11a의 (a)에서는, 수지제 시트(25)중, 주로 비제품 부분(도광판이 되는 영역 이외)의 용융 수지를 오목개소(23) 내에 유입시킬 수 있도록 하고 있다. 즉, 상형용 전사 플레이트(20)에 형성한 오목개소(23)를 구성한 비제품 부분측의 측벽부(20a)는, 그 높이가 다른 부분보다도 높게 형성되어 있다. 또한, 측벽부(20a)에 의해 형성된 내측면(20b)은, 오목개소(23)의 저면측부터 서서히 개구하도록 경사면(20b)으로 구성되어 있다.
이에 의해, 도 11a의 (b)에 도시하는 바와 같이, 전사 성형시에 금형을 접근시켜서 가압하면, 도 11a의 (c)에 도시하는 바와 같이, 용융한 비제품 부분의 수지가, 측벽부(20a)의 경사면(20b)을 유동하여 오목개소(23) 내로 유입한다. 계속해서, 제품 부분측의 수지의 일부도 대향하는 다른쪽의 측벽부의 경사면(20c)를 유동하여 오목개소(23) 내로 유입한다. 이 경우, 측벽부(20a)의 돌출 치수를 크게 하고 있기 때문에, 비제품 부분에서의 용융 수지의 유입량을 충분히 크게할 수 있다. 따라서 파기하는 수지량을 억제하여 비용 저감을 도모할 수 있다. 이 결과, 도 11a의 (d)에 도시하는 바와 같이, 오목개소(23) 내가 용융 수지로 채워진다. 이 이후의 냉각 공정등은, 전술한 실시 형태와 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
도 11b의 (a)에서는, 수지제 시트(25)를 용융시켜서 그 용융 수지의 일부를 오목개소(23)에 유입시키는 것이 아니라, 별도로, 상형용 전사 플레이트(20)에 오목개소(23)에 맞추어서 추가 부재(예를 들면, 수지편(25a))를 공급하도록 하고 있다. 이에 의하면, 도 11b의 (b)에 도시하는 바와 같이, 후육부(26)를 무리없이 용이하게 형성하는 것이 가능해진다.
도 11c의 (a)에서는, 수지제 시트(25)의 일부에, 미리 돌출부(25b)를 형성하여 둠에 의해, 미리 추가 부재를 일체화하는 구성으로 하도록 하고 있다. 돌출부(25b)의 두께 치수로서는, 후육부(26)의 두께 치수보다도 작고, 전사 성형전의 수지제 시트(25)의 두께 치수보다도 큰 값으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 돌출부(25b)를 갖는 구성에 의하면, 추가 부재를 공급하기 위한 기구가 불필요하게 되어 작업성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 오목개소(23)를 상형용 전사 플레이트(20)에 형성하도록 하였지만, 하형용 전사 플레이트(14)에 마련할 수도 있고. 양쪽에 마련하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 상형(10)과 하형(9)으로 이루어지는 금형 구조를 채용하였지만, 예를 들면, 수평 방향으로 개폐하는 금형을 채용하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 전사면을, 상형용 전사 플레이트(20) 및 하형용 전사 플레이트(14)에 각각 형성하도록 하였지만, 어느 한쪽에 형성할 수도 있다. 또한, 이들 전사 플레이트를 없애고, 전사면을 금형(예를 들면, 중간 플레이트)에 직접 형성하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 상형용 전사 플레이트(20)의 전체를 균등하게 가열하도록 하였지만, 반드시 균등하게 가열할 필요는 없다. 예를 들면, 오목개소(23)의 부근을 집중적으로 가열할 수 있도록 구성할 수도 있다. 이에 의하면, 오목개소(23) 내에서의 수지의 용융 상태를 양호한 것으로 하여, 수축하여 패여짐 등이 발생하지 않는 양호한 후육부(26)를 형성할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 상형용 전사 플레이트(20)와 하형용 전사 플레이트(14)의 사이에 수지제 시트(25)를 끼어지지하고 가열·가압하도록 하여, 이 수지제 시트(25)의 전체를 용융시키도록 하고 있다. 이 때문에, 상기 전사 플레이트(20, 14)중의 적어도 어느 한쪽에는, 주연부에 용융 수지의 유동을 규제하는 유동 규제 구조를 구비하는 것이 바람직하다.
도 11d에서는, 하형용 전사 플레이트(14)의 윗면 주연부(周緣部)에 유동 규제 구조가 형성되어 있다. 단, 반드시 4변 전부를 둘러싸도록 형성되어 있을 필요는 없고, 요컨대 유동 수지가 주위로 유동하여 가지 않는다면, 단속적으로 마련하거나, 양 측부만에 마련하거나 하는 것도 가능하다.
도 11d의 (a)는 유동 규제 구조를 하형용 전사 플레이트(14)의 윗면부터 돌출하는 돌조부(14a)로 구성한 것이다. 도 11d의 (b)는 유동 규제 구조를 하형용 전사 플레이트(14)의 윗면에 형성한 홈부(14b)로 구성한 것이다. 도 11d의 (c)는 유동 규제 구조를 하형용 전사 플레이트(14)의 윗면에서 돌출시킨 다수의 미소 돌기부(14c)로 구성한 것이다. 도 11d의 (d)는, 유동 규제 구조를 하형용 전사 플레이트(14)의 윗면에 형성한 다수의 미소 오목부(14)로 구성한 것이다. 이들의 구성은, 상형용 전사 플레이트(20)에 형성하도록 하여도 좋고, 량 전사 플레이트(14, 20)에 형성하도록 하여도 좋다. 또한, 이들의 형태로 한정되는 것도 아니고, 용융 수지의 유동 저항을 높이는 것이면, 어느 형태라도 채용할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 냉각 공정에서의 가압력을, 도 8에 도시하는 바와 같이 결정하였지만, 다음과 같이 하여도 좋다.
예를 들면, 제 1 냉각 공정에서는, 직경 0.4㎜의 기포를 직경 0.1㎜로 압축하기 위해, 보일 샤를의 법칙(PV/T=일정)에 의해 가압력(P1)을 결정한다.
P0×V0/T0=P1×V1/T1 … (1)
(1)식에 이하의 값을 대입한다.
P0=101325Pa(대기압)
V0=3.35×10-11㎥(직경 0.4㎜의 기포의 체적)
T0=240℃=513K
V1=5.23×10-13㎥(직경 0.1㎜의 기포의 체적)
T1=190℃=463K
이상에 의해, P1=5.85MPa가 얻어진다.
따라서 가압력을 5.85MPa 이상으로 함에 의해, 직경 0.4㎜의 기포를 직경 0.1㎜ 이하로 압축하는 것이 가능해진다.
또한, 제 2 냉각 공정에서는, 수지제 시트(25)(폴리카보네이트)의 온도가 190℃까지 저하됨에 의해, 가압력을 0.02MPa까지 저하시키고 있다(가압력을 부여하지 않는 0MPa로 하여도 좋다.). 이에 의해, 잔류 응력을 제거하고 있다.
또한, 제 3 냉각 공정에서는, 수지제 시트(25)(폴리카보네이트)가 유리 전이 온도인 150℃로부터 금형으로부터 이형 가능한 130℃까지 온도 저하될 때의 수축 응력에 상당하는 압력을 가압력(P2)으로서 결정한다.
즉, P2=E×α
E(탄성 계수)=2.45GPa
α(폴리카보네이트의 선팽창 계수)=7×10-5
따라서 P2=3.4MPa로 되고, 이 값 이상의 가압력(예를 들면, 6.2MPa)을 부여하면, 냉각에 수반하는 수지제 시트(25)의 수축 응력에 의한 변형을 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 준비 공정, 전사 성형 공정, 필름 부착 공정, 및, 재단 공정까지를 병설한 일련의 장치에 의해 연속적으로 행하도록 하였지만, 각각 제각기 행하도록 하여도 좋고, 일부 연속적으로 행하도록 하여도 상관없다. 요컨대, 이들 일련의 공정을 연속, 불연속에 관계없이, 순차적으로, 실행할 수 있으면 좋다. 또한, 전사 성형 공정 내의 각 공정에 대해서도, 각각 제각기 행하도록 하여도 좋고, 일부 연속적으로 행하도록 하여도 좋다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 전사면에 형성되는 요철의 최대 높이를 서브 미크론 오더, 후육부(26)의 돌출 치수를 서브 밀리 오더로 하였지만, 이들로 한정되지 않고, 예를 들면, 요철의 최대 높이를 미크론 오더(예를 들면, 200㎛), 서브 밀리 오더(예를 들면, 1㎜)로 하여도 좋다. 요컨대, 요철의 최대 높이에 대해 후육부(26)의 돌출 치수가 크면 좋다. 특히, 후육부(26)의 돌출 치수가 요철의 최대 높이의 10배 이상인 것이 바람직하다. 10배 이상이면, 후육부(26)의 돌출 치수는 서브 미크론 오더라도 좋다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 수지제 시트(25)에 연속한 띠 모양(帶狀)의 것을 사용하였지만, 작은꼬리표형상의 불연속한 구성으로 하고, 1장(또는 2장 이상의 복수장이라도 좋다)의 반제품 플레이트(46)를 전사 성형할 수 있도록 하여도 좋다. 이 경우, 상하에 회전 구동 가능한 롤러 등을 배치하는 등에 의해, 작은꼬리표형상의 수지제 시트(25)라도 반송 가능하게 하면 좋다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 전사 성형 방법에 의해 도광판을 작성하는 경우에 관해 설명하였지만, 이것로 한정되지 않고, 프리즘 시트 등, 폭넓게 광학 부재를 작성하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 도광판을, 도 11e에 도시하는 구성의 액정 표시 장치에 채용하도록 하였지만, 예를 들면, 도광판의 구성을 변경하여, 도 11f에 도시하는 면광원 장치에 채용할 수도 있다.
즉, 도 11f에 도시하는 도광판(70)은, 거의 균일한 두께를 갖는 도광판 본체(71)와, 쐐기 모양을 한 광도입부(72)로 이루어진다. 도광판 본체(71)의 이면에는 편향 패턴 또는 확산 패턴이 형성되고, 표면에는 단면 반원형상의 렌티큘러 렌즈(73)가 형성되어 있다. 광도입부(72)에는, 광도입부(72)로부터 도광판 본체(71)를 향하여 경사면(74)이 형성되어 있다. 또한, 광도입부(72)의 단면(광입사면)의 두께는, 광원(75)의 높이 치수보다도 크다.
상기 구성의 도광판(70)을 채용한 면광원 장치(11)에서는, 광도입부(72)의 단면의 두께를 광원(75)의 높이보다도 크게할 수 있다. 따라서 광원(75)으로부터 출사한 광을 효율 좋게 광도입부(72)에 받아들일 수 있다. 또한, 광도입부(72)에 받아들여진 광은, 도광판 본체(71)에 유도되여 면형상로 퍼지고, 편향 패턴 또는 확산 패턴에서 반사되어 도광판 본체(71)의 광출사면부터 외부에 출사된다. 이 때, 광출사면부터 출사하는 광은 렌티큘러 렌즈(73)에 의해 지향 특성이 넓어진다.
이와 같이, 상기 구성의 면광원 장치에 의하면, 광원(75)의 광의 이용 효율의 향상과, 면광원 장치의 박형화를 양립시킬 수 있다.
또한, 상기 도광판(70)에서는, 도광판 본체(71)의 표면에 단면 반원형상의 렌티큘러 렌즈(73)를 형성하도록 하였지만, 단면 삼각형상의 프리즘 렌즈 등, 다른 단면 형상을 갖는 구성으로 할 수도 있다.
1 : 재료 공급 장치
2 : 전사 성형 장치
3 : 필름 부착 장치
4 : 재단 장치
5 : 외형 가공 장치
6 : 메인 롤러
7 : 롤러
8 : 권취 롤러
9 : 하형
10 : 상형
11 : 하형용 지지 플레이트
12 : 하형용 중간 플레이트
13 : 하형용 단열 플레이트
14 : 하형용 전사 플레이트
15 : 히터
16 : 마이크로미터
17 : 상형용 지지 플레이트
18 : 상형용 중간 플레이트
19 : 상형용 단열 플레이트
20 : 상형용 전사 플레이트
21 : 지지 플레이트
22 : 히터
23 : 오목개소
24 : 원호형상 영역
25 : 수지제 시트
26 : 후육부
27 : 홈부
28 : 개구부
29 : 연X선 조사 장치
30 : 로드
31 : 프레스 장치
32 : 에어 공급 장치
33 : 지지 롤러
34 : 위치 결정용 그립퍼
35 : 반송용 그립퍼
36 : 급기 덕트
37 : 배기 덕트
38 : 점착 롤러
39 : 보호 필름
40 : 치구
41 : 절삭 부재
42 : 홈형상부
43 : 부착 오목부
44 : 클램프 부재
45 : 클램프 플레이트
46 : 반제품 플레이트
47 : 더미 플레이트
48 : 절삭 공구
49 : 절인
50 : 냉각 플레이트
51 : 보조 단열 플레이트

Claims (19)

  1. 단면부터 입사한 광을 도광하는 광도입부와,
    상기 광도입부의 최대 두께보다도 작은 두께로, 상기 광도입부와 연속하도록 마련되고, 입사한 광을 광제어 수단에 의해 외부에 출사시키도록 한 도광판 본체를 구비한 도광판의 제조 방법으로서,
    대향하여 배치되고, 대향하는 적어도 어느 하나의 면에 전사면을 갖는 제 1 금형과 제 2 금형의 사이에서 수지체를 반송하는 반송 공정과,
    상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형 사이에, 적어도 어느 한쪽의 면에 전사면을 맞댄 상태에서 수지체를 끼어지지하는 협지 공정과,
    상기 제 1 금형과 상기 제2 금형 중 적어도 어느 한쪽을 가열함에 의해, 상기 수지체의 적어도 한쪽의 면에 상기 전사면을 전사하고, 또한, 상기 제 1 금형과 상기 제2 금형 중 적어도 어느 한쪽에 형성한 광도입부를 형성하는 오목개소에 의해, 상기 수지체의 어느 한쪽의 면에, 상기 전사면의 표면에 형성된 광제어 수단을 형성하는 요철의 최대 높이보다도 돌출 치수가 큰 후육부를 형성하는 전사 성형 공정을 갖고,
    상기 전사 성형 공정에서는, 또한, 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형을, 전사 성형 후의 수지체의 상기 도광판 본체의 두께 치수가 전사 성형 후의 수지체의 초기의 두께 치수보다도 작아지는 위치까지 접근시키는 것을 특징으로 하는 도광판의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전사 성형 공정에서는, 전사 성형 후의 수지체의 상기 광도입부의 돌출 치수가, 상기 광제어 수단의 최대 돌출 치수의 10배 이상인 것을 특징으로 하는 도광판의 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전사 성형 공정에서는, 상기 수지체를 유리 전이 온도 이상으로 가열하는 것을 특징으로 하는 도광판의 제조 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전사 성형 공정에서는, 상기 수지체를 용융시켜서 상기 전사면에 형성한 오목개소에 유도함에 의해 상기 광도입부를 형성하는 것을 특징으로 하는 도광판의 제조 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 전사면의 오목개소에 유도되는 수지는, 용융한 수지체의 표면부인 것을 특징으로 하는 도광판의 제조 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 전사면의 오목개소에 유도되는 수지는, 상기 수지체의 전사 성형 후에 제품이 되는 영역의 인접 영역에서 얻는 것을 특징으로 하는 도광판의 제조 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 전사 성형 공정에서는, 상기 오목개소 내에 추가 부재를 배치하고, 상기 수지체의 적어도 일부와 함께 용융시켜서 상기 광도입부를 형성하는 것을 특징으로 하는 도광판의 제조 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 수지체는, 적어도 일부에 돌출부를 가지며,
    상기 전사 성형 공정에서는, 적어도 상기 돌출부를 용융시켜서 상기 광도입부를 형성하는 것을 특징으로 하는 도광판의 제조 방법.
  10. 단면부터 입사한 광을 도광하는 광도입부와,
    상기 광도입부의 최대 두께보다도 작은 두께로, 상기 광도입부와 연속하도록 마련되고, 입사한 광을 광제어 수단에 의해 외부에 출사시키도록 한 도광판 본체를 구비한 도광판을 성형하는 금형 구조로서,
    제 1 금형과,
    상기 제 1 금형에 대해 상대적으로 접리 가능한 제 2 금형과,
    상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형 중 적어도 어느 한쪽에 마련되는 가열 수단과,
    상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형 중 적어도 어느 한쪽에 마련되고, 상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형 사이에 공급되는 수지체에 전사면을 맞대여서 전사 성형을 행하는 전사 부재를 구비하고,
    상기 전사 부재는, 적어도 어느 한쪽의 전사면측에 상기 광도입부를 형성하는 오목개소와, 상기 광제어 수단을 형성하는 요철이, 형성되어 있고,
    상기 오목개소의 깊이는, 상기 전사면에 형성되는 상기 요철의 최대 높이의 10배 이상인 것을 특징으로 하는 금형 구조.
  11. 삭제
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 제 1 금형과 상기 제 2 금형은, 전사 성형 후의 수지체가 초기의 두께 치수보다도 작게 하는 위치까지 접근 가능한 것을 특징으로 하는 금형 구조.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 가열 수단은, 상기 수지체를 유리 전이 온도 이상으로 가열 가능한 것을 특징으로 하는 금형 구조.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 가열 수단은, 상기 오목개소를 다른 부분보다도 고온이 되도록 부분 가열 가능한 것을 특징으로 하는 금형 구조.
  15. 제 10항에 기재된 금형 구조를 구비한 것을 특징으로 하는 전사 성형 장치.
  16. 제 1항에 기재된 도광판의 제조 방법으로 성형된 것을 특징으로 하는 도광판.
  17. 제 16항에 기재된 도광판과,
    상기 도광판의 적어도 하나의 단면에 배치된 광원을 구비한 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  18. 제 17항에 기재된 면광원 장치와, 액정 패널을 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  19. 제 18항에 기재된 액정 표시 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 모바일 기기.
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