TW499355B - Formation method of light conducting element and mold cavity structure - Google Patents

Description

499355 五、發明說明（1) 【應用領域】 本發明係有關一種導光板元件之成型方法與模穴構 造，尤指模穴的深度至少具有兩段深度，可以在射料後， 使模穴由深變淺者。 【發明背景】 目前液晶顯示器（L i q u i d C r y s t a 1 D i s p 1 a y，L C D ) 的背光裝置，大略可分為三種：第一種背光裝置係在液晶 元件背後直接以並列的燈管照明，為了讓背光均勻起見， 要加上一層漫射板（D i f f u s i n g P 1 a-t e )讓背光均勻呈 現。第二種背光裝置係在液晶元件後側方用單一或一對燈 管發光，使光線導入一片緊貼於液晶元件後方的導光板， 使導光板均勻發亮產生背光的效果。由於光的多向性，通 常需利用一層反光片，使朝背後散失的光線反向而朝液晶 元件的方向照射。第三種背光裝置係利用電子照明 (E 1 e c t r 〇 f 1 u 〇 r e s c e n t )元件貼在液晶元件背後所構成。 而從元件的耐用壽命、背光的亮度、微波輻射傷害或耗電 功率各層面的考量，以上三種.背光裝置各有其優缺點，也 都有產品持續地採用。 如第一圖所示，上述第二種背光裝置，在一液晶元件 60 (Liquid Crystal Element)下方設置一導光板 30 (L i g h t C 〇 n d u c t i n g P 1 a t e )。液晶元件6 0係由一對透明 基板6 1 ，6 2利用密封介質6 4 ( S e a 1 A g e n t )將液晶6 3 (L i q u i d C r y s t a 1 )封裝在内所構成。當光線從導光板3 0 透出，可讓使用者在光線不足的情況下，清楚地辨讀液晶

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499355 五、發明說明（2) 元件60中的顯像。導光板3〇的光源50通常可為冷陰極螢光 官（Cold Cathod Fluorescent Tube)，在外側及其底 面’通常都又利用一層金屬箔構成反射器4 〇 ( R e f 1 e c t o r )或疋散光式反射板（Scattering Light Reflecting

Plate )引導光線朝向液晶元件6〇反射，如圖示之箭頭方 向。 以上原理看似簡單，其實頗不容易。以導光板3 〇的生 產為例：請先參考第二圖所示，上述導光板3 0的受光側表 面3 1必須維持完美的鏡面，否則光線進入後將產生光紋， 無法均勻導光。此外，為背光均勻，在導光板3 〇上設有相 ▲細4的度射{匕紋3 2 ( D i f f u s i n g P a 11 e r η )，射出時需 要相當高噸位的射出機才能產生足夠的模壓來維持良好的 花紋複製率。 有關複製細微紋路的模具技術，例如淺井郁夫（I k u 〇 ASai )於美國專利第5, 6 0 7, 7 0 5號，同中華民國專利第 112, 519號中所發明的光碟片射出模具（M〇ld F〇r Molding Disc Subs tr acta )，揭露一種模具結構，但其 重點是提出一種利用齒輪帶動碟片原模（Stamper )之固 定環的設計’其中對於如何壓縮模穴提高細微紋路之複製 率方面，並無特別的教示。 又如'/久井郁夫（I k u 〇 A s a i )於中華民國專利第 11 4，6 6 1號中所發明的碟片成形用模具裝置，揭露一種模 具結構，但其重點是提出一種可收容退料機構（stnpper

Mechanism)的鏡板（Mirror Plate)構造，但對於如何

499355 五、發明說明（3) 壓縮模穴或如何提高細微紋路之複製率方面，亦無特別的 教示。 此外，再參考波多野成（Yasuyoshi Sakamoto, Kamagaya )於美國專利第5，773，040號，同中華民國專利 第9 44, 4 44號中所發明的碟片成形用模具（Disc Molding Die)，揭露另一種的模具結構，但其重點則是提出一種 利用不同厚度之模穴環（C a v i t y R i n g )改變模穴深度的 設計，並利用導環分隔器（G u i d e R i n g S p a c e r )的配 置，妥適對應不同厚度的模穴環。波多野成的發明，對於 如何壓縮模穴提高細微紋路之複製率方面，並無相關的揭 絡 從上述有關細微紋路複製的模具專利技術内容來看，. 都無從參考以幫助解決上述導光板的生產技術瓶頸。 【發明目的及概述】 為解決上述的生產瓶頸，本發明目的在提供一種新的 模穴構造及新的射出成型方法，可降低射出機具的噸位限 制，並且能延長模具的操作壽命，避免因模具滑動時摩擦 刮傷而射出有瑕疵的導光板。 根據本發明之一實施例，模穴的深度可分段壓縮，在 鎖模後先充填樹脂，然後驅動鎖模裝置（C 1 a m p i n g Meehan 1 sm )再進一步壓縮模穴，使模穴的深度隨之變 淺，如此的模穴及操作方式，可以在較小噸位的射出機射 出成品。為能使模穴深度分段壓縮，模穴由一模塊及一套 置在模塊周圍的模穴壞所構成，其中模塊的上表面構成模

第7頁 499355 具有光 支持， 構成模 環緊靠 脂完全 使模穴 。由於 表面花 同時又 學效果 使其高 穴的垂 而完成 充填模 環與模 壓縮過 紋的複 縮短了 目的、特徵及 ，並配合所附 明的成型方法 填模穴8 2、壓 裁切邊8 7等步 與成品無關的 留應力或應變 i t y )的現象 工具包括水刀 處理方式修整 根據本發明的 模塊11周圍的 五、發明說明（4) 穴的底面，可刻有漫射或其他 穴環受彈簧或彈性材料的力量 成第一模穴深度，其内表面則 模機構驅動時，一鏡板與模穴 封閉的模穴空間，當射入的樹 機構將可再進一步壓縮模穴， 縮小模穴深度至第二模穴深度 而分布均勻的模壓，將使模塊 但可降低射出機的σ頓位要求， 產週期（Cycle Time)。 為讓本發明之上述和其他 懂，下文特舉若干較佳實施例 明。 【實施例詳細說明】 如第三圖所示，根據本發 操作步驟8 0包括：鎖模8 1、充 卻8 4、脫料8 5、裁剪8 6及修整 8 6係指剪除殘留的澆口或其他 裁剪的過程中，應避注意免殘 引發生光彈性（P h 〇 t 〇 e 1 a s t i c 品的光學性質。可考慮的裁剪 具，裁剪後，可考慮以塔燙的 如第四圖及第五圖所示， 主要係由一模塊1 1及一套置在 的花紋，而模 於模塊表面形 直壁面；受鎖 鎖模，構成一 穴之後，鎖模 塊相對滑動而 程，產生巨大 製率提高，不 模具的射出生 優點更明顯易 圖示詳細說 ，其步驟主要 縮模穴8 3、冷 驟。其中裁剪 多餘部分。在 的產生，以免 ，改變射出成 或射光等工 裁切邊8 7。 模穴1 4構造， 模穴環

499355 五、發明說明（5) (Cavity Ring ) 12所構成；其中模塊丨丨的上表面構成模 穴1 4的底面，可刻上具有漫射功能或其他光學效果的花 紋’而模穴環1 2受彈簧1 5支持，使其高於模塊1 1表面形成 第一模穴深度11。模穴環1 2的内表面分為上、下兩段，分 別為垂直面1201及斜面1202，設計斜面12〇2的目的之一是 方便定位，使模穴環1 2容易套入模塊1 1作精密滑動。垂直 面1 2 0 1則構成了模穴1 4的壁面。 如述彈黃1 5设於模穴環1 2 —側而撐起模穴環1 2，使模 穴環1 2與模塊之間保留一活動間隙12，當模穴環1 2受壓縮 後退到底時，模穴1 4深度因此變淺而成為第二模穴深度 t 〇 前述模塊1 1安裝於模具上，在模塊1丨的後方則可設冷 卻裝置1 0 0 1，以加速射出成品的冷卻。冷卻裝置1 0 0 1通常 可包括水冷用途的冷卻水道，或是以特殊冷卻劑或熱管 (H e a t p i p e )代替水為散熱介質亦可。 此外另一半的模具裝有鏡板20，在鏡板20上或鏡板20 的旁邊可設有射料套管（S p r u B u s h i n g ) 2 1，射料口 2 2對 準洗口 33 (Runner )。當鎖模機構（Clamping M e c h a n i s m，此為已知機構，未圖示）啟動時，鏡板2 〇與 模穴環1 2將貼緊而封閉模穴1 4，此為鎖模8 1步驟。射入樹 脂使經過澆口 3 3 ( R u η n e r )充填模穴1 4，此為充填模穴8 2 的步驟。參考第六圖所示’接著’鎖模機構增加行程，讓 鏡板2 0與模穴環1 2更加貼緊，而使模穴環1 2與模塊1 1相對 滑動而使模穴14變淺為第二模穴深度t。

499355 五_、發明說明（6) 在使模穴1 4變淺的壓縮過程中，模穴1 4内部將瞬間產 生巨大而分布均勻的模壓，將使模塊表面花紋的複製率提 高。經由冷卻裝置1 0 0 1使成品冷卻，再藉由脫料機構1 6 (S t r i p p e r M e c h a n i s m )使射出的成品離開模穴1 4。脫料 機構16可使用一般射出模具常用的推銷（Protrusion Pin )或採用高壓空氣替代之。 如第七圖所示，洗口 3 3可為爲平的片狀，射入的材料從射 點3 4進入澆口 3 3。經驗發現，澆口 3 3與模穴1 4之間若存有 急遽的轉折點3 5，將極容易在導光板3 0的成品上形成密度 不均或有殘留應力的區域3 6，將造成種種由肉眼無法品 管，但實際上卻不均勻折射性質的不良品。為改善此現 象，可參考第八圖，讓澆口33與導光板30等寬，可改善 之。導光板30與澆口33最後用裁切工具，如水刀或雷射光 分離。較佳者，為美化導光板30成品，可再整平或褒平切

由於導光板3 0的受光側邊3 1必須維持完美的鏡面，若有刮 痕將會扭曲光線，變成不良品。因此在構成模穴1 4的模穴 環1 2的垂直面丨2 〇 1上必須防止任何的刮痕產生。可行的對 策’可參考第九圖所示，在垂直面1201與（或）斜面i2〇2及 模塊11 (未圖示）與模穴環接觸的周環，各環鍍一層極硬咬 極耐磨耗的物質7 0，例如本實施例中採用之類鑽碜枓料 (Diamond Like Carbon，DLC)。玉衣鑛之材料，必須古产 考量其在垂直面1 2 0 1上的耐磨耗性和不變異性，隨所選材 質之不同，例如超耐磨耗、超低摩擦係數之高分子特^、

499355 五、發明說明（7) 合金等，環鍍之方法相應適當之電鍍、濺鍍、 溫、加壓等方法。根據本發明的模穴構造與操 但可降低射出機的噸位要求，同時又縮短了模 產週期（Cycle Time)。 雖然本發明已以較佳之實施例揭露如上，然其 以限定本發明，任何熟習本項發明之技藝者， 發明之精神和範圍内，當有能力作些許之等效 飾；例如，在模穴環與鏡板的外圍再增加一對 (G u i d e R i n g s )，或是將彈簧移到-該導環上； 用磁極的互斥力量，，使模穴環1 2與模塊1 1之 摩擦力者；這些變化皆與本發明之目的、功效 熟習本項技藝者而言，係屬簡單之等效改變， 需要為之--舉例說明，而發明人亦將同時主 設計的權利。 __ 第11頁 塗布、力口 作步驟，不 具射出的生 目的並非用 在不脫離本 的設計與潤 導環 又如，利 間得以降低 相同，對於 發明人應不 張這些等效

499355 圖式簡單說明 第一圖、繪示一種已知的液晶顯示器與導光板元件之結構 關係。請注意：本圖及其他各圖僅屬示意用途，不按照實 際比率繪製。 第二圖、繪示一種已知的導光板外觀。 第三圖、繪示依據本發明之導光板的主要生產流程。 第四圖、繪示依據本發明之模穴的主要構造示意圖。 第五圖、繪示依據本發明之模穴元件於鎖模前的相對關係 示意圖。 第六圖、繪示依據本發明之模穴元件於最後壓縮狀態的相 對關係示意圖。 第七圖、繪示依據本發明的次佳流道設計。 第八圖、繪示依據本發明的最佳流道設計。 第九圖、繪示依據本發明在模穴環的内表面環鍍一層極硬 或/且極耐磨耗的物質，防止滑動時摩擦刮傷。 【代表符號】 10 模 具 1001 冷 卻 裝 旦 11 模 塊 12 模 穴 環 (Cavity Ring) 1201 垂 直 面 1202 斜 面 13 料 道 14 模 穴 (( Cavity ) 15 彈 簧

499355 圖式簡單說明 16 脫料機構（Stripper Mechanism) 20 鏡板(M i r r i r Plate ) 21 射料套管（Spru Bushing) 22 射料口 30 導光板(Light Conducting P 1 at< 31 受光側邊 32 漫射花紋（D i f f u s i n g P a 11 e r η ) 33 洗口 （Runner) 34 射點 - 35 轉折點 36 密度不均或有殘留應力的區域 40 反射器（Reflector) 50 光源 60 〉夜晶元 7[牛(Liquid Crystal E 1 en< 61 透明基板（Permeable Substrate 62 透明基板（Permeable Substrate 63 液晶(Liquid Crystal ) 64 密封介質（S e a 1 A g e n t ) 70 極硬或/且極而f磨耗的物質 80 主要操作步驟 81 鎖模 82 充填模穴 83 壓縮模穴 84 冷卻

111 #Ι1ιΙ 第13頁 499355

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Claims (1)

1. 499355 六、申請專利範圍 1、一種導光板元件之成型方法，至少包括下列步驟： a、 鎖模，係使一具有導光板元件之形狀特徵的 模六，變成一密閉狀態； b、 充填該模穴，係將一成型材料射入步驟a之該 模穴内，並使該成型材料充分填滿該模穴； c、 壓縮該模穴，係使步驟b之該模穴深度隨壓縮 行程而變至一固定深度； d、 冷卻該成型材料，使步驟b所射入之成型材料 在步驟c之該模穴内降溫定型；及 e、 脫料，自步驟d之該模穴内取出該降溫定型後 之成型材料的成品。 .2、如申請專利範圍第1項所述導光板元件之成型方法，其 中步驟a所採用之該模穴，係由一模穴環套在一模塊的 外圍所構成，並利用一鏡板貼緊模穴環而構成該模穴 的密閉狀態。 3、 如申請專利範圍第2項所述導光板元件之成型方法，其 中係該模塊的表面構成該模穴的底面。 4、 如申請專利範圍第2項所述導光板元件之成型方法，其 中係該模塊的表面具有一種漫射花紋（D i f f u s i ο η pattern )或可產生其他光學效果的花紋。 5、 如申請專利範圍第1項所述導光板元件之成型方法，其 中該模穴環的内表面係環鍍有極硬或/且極耐磨耗的物 質，其中包括一層類鑽碳（D i a m〇n d L i k e C a r b ο η， DLC )以防止其表面摩擦刮傷。

   第15頁 499355 六、申請專利範圍 6、 如申請專利範圍第1項所述導光板元件之成型方法，其 中自步驟e之後又增加一裁剪的步驟，以剪除該成型材 料上與該導光板元件的差異部分，該差異部分並包括 一澆道。 7、 如申請專利範圍第6項所述導光板元件之成型方法，其 中該裁剪的步驟是利用雷射光切割之裁剪。 8、 如申請專利範圍第6項所述導光板元件之成型方法，其 中該裁剪的步驟是利用水刀切割之裁剪。 9、 如申請專利範圍第6項所述導光板元件之成型方法，其 中該裁剪的步驟之後，又增力π —修整裁切邊的步驟， 以消除該裁剪步驟所留下的加工痕跡。 1 0、一種導光板元件之成型模穴構造，係裝置於一射出機 具上的成型模具内，並至少包括下列元件： 一模塊，裝在一模具上； 一模穴環，以可往復滑動的方式套置在該模塊的 外圍，與該模塊共同構成一模穴； 一彈性元件，用以產生力量使該模穴環表面保持 於高出或突出該模塊表面，並利用該彈性元件的彈性 變形使兩者保有一固定的滑動行程；及 一鏡板，可貼緊該模穴環而封閉該模穴。 1 1、如申請專利範圍第1 0項所述導光板元件之成型模穴構 造，其中該模塊的表面係構成該模穴的底面。 1 2、如申請專利範圍第1 0項所述導光板元件之成型模穴構 造，其中係該模塊的表面具有一種漫射花紋

   第16頁 499355 六、申請專利範圍 (Diffusion pattern)或可產生其他光學效果的花 紋。 1 3、如申請專利範圍第1 0項所述導光板元件之成型模穴構 造，其中該模穴環的内表面係具有一段垂直面，利用 該垂直面構成該模穴的壁面。 1 4、如申請專利範圍第1 0項所述導光板元件之成型模穴構 造，其中在該模穴環的垂直面之下具有一段斜面，以 方便套入該模塊。 1 5、如申請專利範圍第1 0項所述導光板元件之成型模穴構 造，其中該模塊的周圍表面與該模穴環的内表面具有 一極硬或/且極耐磨耗的物質，藉以防止或減緩該模 塊與模穴環之間的接觸面因互相摩擦而刮傷的情況。 1 6、如申請專利範圍第1 5項所述導光板元件之成型模穴構 造，其中該極硬或/且極耐磨耗的物質包括一層類鑽 碳(Diamond Like Carbon , DLC )。 1 7、如申請專利範圍第1 0項所述導光板元件之成型模穴構 造，其中該模穴於該彈性元件完全伸張時具有較深之 第一模穴深度。 1 8、如申請專利範圍第1 7項所述導光板元件之成型模穴構 造，其中該模穴環可受該鏡板壓縮後退，而與該模塊 〇 相對滑動，並使該模穴由該第一模穴深度變淺至一第 二模穴深度。 1 9、如申請專利範圍第1 0項所述導光板元件之成型模穴構 造，其中在該模六尚具有一澆口 ，供該射出機具射入

   第17頁 499355 六、申請專利範圍 成型材料時沿該澆口流動擴散而充滿該模穴。 2 0、如申請專利範圍第1 9項所述導光板元件之成型模穴構 造，其中在該澆口呈扁平狀。 2 1、如申請專利範圍第2 0項所述導光板元件之成型模穴構 造，其中在該澆口的最大寬度與該模穴的寬度相當。

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