TWI510376B - 轉印成形方法及轉印成形裝置 - Google Patents

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TWI510376B
TWI510376B TW102105049A TW102105049A TWI510376B TW I510376 B TWI510376 B TW I510376B TW 102105049 A TW102105049 A TW 102105049A TW 102105049 A TW102105049 A TW 102105049A TW I510376 B TWI510376 B TW I510376B
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transfer
resin sheet
mold
cooling
sheet
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Koichi Takemura
Tomofusa Shibata
Yoshihisa Yamanaka
Kenji Suzuki
Kazutaka Kaneko
Yoshikaga Taguchi
Masayuki Kojima
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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Description

轉印成形方法及轉印成形裝置
本發明係關於轉印成形方法及轉印成形裝置。
以往已知有一種轉印成形裝置，其係以藉由轉印板對樹脂薄膜進行加熱加壓而轉印成形微細之凹凸圖案的方式所形成者(例如，參照專利文獻1)。
然而，該先前之轉印成形裝置中，係將整個模具加熱及冷卻。因此，能量損失大。此外，轉印成形之一個周期所需的時間增加。再者，因模具整體反覆地發生膨脹及收縮，所以各零件之劣化劇烈。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2005-310286號公報
本發明所欲解決之課題在於，抑制能量損失，且能在短時間內進行轉印成形，並提高裝置之耐久性。
作為解決上述課題之手段，本發明提供一種轉印成形方法，其具備：轉印成形步驟，其對挾持於對向配置之第一模具與第二模具之間的樹脂製薄片，藉由加熱該模具之至少任一方而進行轉印成形；及冷卻步驟，其冷卻該樹脂製薄片；該冷卻步驟具有：第一冷卻步驟，其於在維持以第一設定值進行的加壓之狀態下，對該樹脂製薄片進行冷卻，該第一設定值係小於在該轉印成形步驟時之加壓力；及第二冷卻步驟，其於除壓至比該第一設定值小之第二設定值為止之狀態下，對該樹脂製薄片進行冷卻。
根據此方法，首先以第一冷卻步驟一面對樹脂製薄片加壓一面進行冷卻，藉此，能使氣泡溶入並消失於熔融樹脂內。接著，於第二冷卻步驟中，在除壓之狀態下進行冷卻，藉此能釋放應力之殘留，而能防止此後之變形。
以該冷卻步驟進而執行第三冷卻步驟為較佳，第三冷卻步驟係於再加壓至比該第二設定值高之第三設定值為止的狀態下，對該樹脂製薄片進行冷卻。
根據此方法，即使冷卻進行得不均勻，因在第三步驟實施再加壓，所以仍舊能進行修正而形成為所要求之形狀。
以於該轉印步驟中，將一方之模具的加熱溫 度設定為比另一方高，於該冷卻步驟中，對該樹脂製薄片之兩面中的模具的加熱溫度較高的一面側進行冷卻為較佳。
根據此方法，可將樹脂製薄片之搬運作業線設定於溫度較低之模具的附近。因此，能抑制開放模具時之開放量，從而能形成緊密之構成。此外，由於集中對該樹脂製薄片之兩面中的加熱溫度較高側進行冷卻，所以能使該樹脂製薄片早點硬化。
該樹脂製薄片之溫度於冷卻測成為玻璃轉移溫度以下，藉此至少再加壓一次為較佳。
根據此方法，於樹脂製薄片成為玻璃轉移溫度以下而硬化時進行再加壓，藉此，可有效地防止彎曲等的發生。
該再加壓可在該第三冷卻步驟開始即可。
亦可藉由改變該第三冷卻步驟之時間，來調整轉印成形後之製品的彎曲量。
根據此方法，不需要後加工等，從而可根據用途設定為所要求的彎曲量。
此外，作為解決上述課題之手段，本發明提供一種轉印成形裝置，其具備：第一模具；第二模具，其與該第一模具能相對地進行接觸、分離；加熱手段，其設於該模具之至少任一方；轉印構件，其可分離移動地設於該模具之至少任一 方，且使轉印面抵接在供給於該模具間之樹脂製薄片上進行轉印成形；冷卻構件，其在使該轉印構件自該模具分離移動之狀態下，抵接於與以下的面為相反側的面進行冷卻，前述面係該轉印構件之形成有轉印面的面；及控制手段，其使該兩模具靠近而挾持該冷卻構件、該轉印構件及該樹脂薄膜，於維持比在該轉印成形時之加壓力小的以第一設定值進行的加壓之狀態下，使該樹脂製薄片冷卻，然後於除壓至比該第一設定值小之第二設定值為止的狀態下，進一步使該樹脂製薄片冷卻。
該控制手段進而於除壓至比該第一設定值小之第二設定值為止的狀態下，使該樹脂製薄片冷卻為較佳。
以該轉印構件對該模具能相對地分離移動為較佳。
以還具備冷卻手段為較佳，該冷卻手段係冷卻對該模具相對地分離移動之轉印構件。
根據本發明，將該冷卻步驟分為第一冷卻步驟及第二冷卻步驟，藉此，可在第一冷卻步驟進行加壓，以使氣泡熔入並消失於熔融樹脂內。此外，可於第二冷卻步驟進行除壓而除去殘留應力。因此，轉印成形後，樹脂製薄片不會變形，可形成為所要求之形狀。
1‧‧‧材料供給裝置
2‧‧‧轉印成形裝置
3‧‧‧薄膜貼附裝置
4‧‧‧裁斷裝置
5‧‧‧外形加工裝置
6‧‧‧主輥
7‧‧‧輥
8‧‧‧捲取輥
9‧‧‧下模
10‧‧‧上模
11‧‧‧下模用支撐板
12‧‧‧下模用中間板
13‧‧‧下模用隔熱板
13a‧‧‧隔熱薄片
14‧‧‧下模用轉印板
14a‧‧‧突條部
14b‧‧‧槽部
14c‧‧‧微小突部
14d‧‧‧微小凹處
15‧‧‧加熱器
16‧‧‧測微計
17‧‧‧上模用支撐板
18‧‧‧上模用中間板
19‧‧‧上模用隔熱板
19a‧‧‧隔熱薄片
20‧‧‧上模用轉印板
20a‧‧‧側壁部
20b‧‧‧內側面
20c‧‧‧傾斜面
21‧‧‧保持板
22‧‧‧加熱器
23‧‧‧凹處
23a‧‧‧垂直面
23b‧‧‧底面
23c‧‧‧傾斜面
24‧‧‧圓弧狀區域
25‧‧‧樹脂製薄片
25a‧‧‧樹脂製薄片
25b‧‧‧突出部
26‧‧‧厚壁部
27‧‧‧槽部
28‧‧‧開口部
29‧‧‧軟性X射線照射裝置
30‧‧‧桿
31‧‧‧加壓裝置
32‧‧‧氣體供應裝置
33‧‧‧支撐輥
34‧‧‧定位用挾持器
35‧‧‧搬送用挾持器
36‧‧‧供氣導管
37‧‧‧排氣導管
38‧‧‧黏著輥
39‧‧‧保護薄膜
40‧‧‧治具
41‧‧‧切削構件
42‧‧‧槽狀部
43‧‧‧安裝凹處
44‧‧‧挾持構件
45‧‧‧挾持板
46‧‧‧半成品板
46a‧‧‧錐面
47‧‧‧隔板
48‧‧‧切削工具
48a‧‧‧第一切削工具
48b‧‧‧第二切削工具
49‧‧‧刀片
50‧‧‧冷卻板
51‧‧‧輔助隔熱板
71‧‧‧導光板本體
72‧‧‧光導入部
73‧‧‧雙凸透鏡
74‧‧‧傾斜面
75‧‧‧光源
第1圖為顯示第一實施形態之導光板形成裝置的概略正視圖。
第2圖為顯示第1圖之轉印成形裝置的概略之部分分解立體圖。
第3圖(a)為第2圖之上模用轉印板之部分俯視圖，(b)為第2圖之模具部分的部分剖面概略圖，(c)為其部分放大圖。
第4圖(a)為顯示半成品板與第一及第二切削工具之關係的說明圖，(b)及(c)為顯示半成品板與第一切削工具之關係的說明圖。
第5圖(a)為顯示利用第一實施形態之導光板的照明狀態之照片，(b)為顯示利用先前之導光板的照明狀態之照片，(c)為顯示(a)、(b)之透光量的圖形。
第6圖為顯示第二實施形態之導光板形成裝置之概略立體圖。
第7A圖為顯示第6圖之轉印成形裝置中的各板的動作之說明圖。
第7B圖中(a)為顯示隨樹脂製薄片之溫度變化而形成的樹脂製薄片25之彈性模量的變化之圖形，(b)為顯示隨樹脂製薄片之溫度變化而形成的殘留應力之變化的圖形。
第8圖為顯示第6圖之轉印成形裝置的模具中之溫度與加壓力的關係之圖形。
第9圖為顯示第三實施形態之轉印成形裝置中各板的動作之說明圖。
第10圖為顯示第三實施形態之轉印成形裝置中各板的動作之說明圖。
第11A圖為顯示其他實施形態之朝樹脂製薄片形成厚壁部的方法之概略說明圖。
第11B圖為顯示其他實施形態之朝樹脂製薄片形成厚壁部的方法之概略說明圖。
第11C圖為顯示其他實施形態之朝樹脂製薄片形成厚壁部的方法之概略說明圖。
第11D圖為其他實施形態之轉印板及樹脂製薄片的部分概略剖面圖。
第11E圖為採用第一實施形態之導光板的液晶顯示裝置之剖面圖。
第11F圖為採用其他實施形態之導光板的面光源裝置之立體圖。
 [實施發明之形態]
以下，根據附圖對本發明之實施形態進行說明。又，以下之說明中，根據需要採用顯示特定之方向或位置的用語(例如、包括「上」、「下」、「側」、「端」之用語)，使用這些用語係為了容易理解參照圖面之發明，本發明之技術範圍不受這些用語之語意所限制。此外，以下之說明在本質上僅是例示，不意圖限制本發明、其應用物或用途。
(第一實施形態)
(構成)
第1圖顯示第一實施形態之導光板形成裝置的概略。此導光板形成裝置具備材料供給裝置1、轉印成形裝置2、薄膜貼附裝置3、裁斷裝置4及外形加工裝置5。
材料供給裝置1將捲繞於主輥6之樹脂製薄片25回捲，供給於轉印成形裝置2。於此途中配置有複數個輥7，第二個輥7之後，就將黏貼於樹脂製薄片25之保護薄膜剝離並捲繞於捲取輥8上。在此，樹脂製薄片25使用聚碳酸酯(融點=約240℃、玻璃轉移溫度=約150℃)。
如第2圖所示，轉印成形裝置2具有下模9及上模10。
下模9係於下模用支撐板11之上面依序配置有下模用中間板12、下模用隔熱板13及下模用轉印板14。
下模用支撐板11係將不鏽鋼(SUS)形成為俯視時為矩形狀的板狀。於下模用支撐板11之兩側面間形成有複數個貫通孔，供加熱器15及熱電偶(未圖示)插入。並且構成為：可藉由對加熱器15通電，加熱此下模用支撐板11，再透過下模用中間板12及下模用隔熱板13對下模用轉印板14進行升溫。在此，將對加熱器15之通電而產生的下模用支撐板11之加熱溫度抑制在約180℃。
下模用中間板12與該下模用支撐板11相同，係將不鏽鋼(SUS)形成為俯視時為矩形狀之板狀者。
下模用隔熱板13係將複數片由聚醯亞胺等樹脂材料所構成的隔熱薄片13a積層為一體而成者(第2圖中，以於上下方向進行分解之狀態圖示)。其隔熱性能可藉由隔熱薄片之積層數的不同進行調整。在此，對於下 模用支撐板11之加熱溫度約為180℃，藉由以5片隔熱薄片構成下模用隔熱板13，而使下模用轉印板14上之溫度成為約150℃。藉此，可防止受到來自下模用支撐板11之熱影響而造成樹脂製薄片25之變形。因此，若將樹脂製薄片25之搬運作業線設於下模9之附近，就不需要增大模具開放時之距離，所以，可將轉印成形裝置2小型化。此外，在合上模具對樹脂製薄片25進行加熱時，下模用隔熱板13還能發揮防止來自上模具10之熱朝下模側逃逸的功能。又，於冷卻樹脂製薄片25時，下模用隔熱板13還能發揮防止連下模用支撐板11亦被冷卻的功能。
下模用轉印板14係將鎳鉻合金形成為俯視時為矩形之板狀者。於下模用轉印板14上面形成有轉印面，該轉印面係於x軸方向及y軸方向上以任意之間隔具有複數個半球面狀之凹陷，這些凹陷具有次微米級之深度。藉此，可於轉印對象即樹脂製薄片25下面形成複數個半球狀之突起。形成這些突起之面成為反射面，發揮使來自光源之光朝上面側反射並自上面射出之作用。又，該凹陷不限於半球面狀，亦可為圓錐狀等之各種凹形形狀。此外，亦可不是凹形而是凸形。
該下模9可係藉由未圖示之伺服馬達等的驅動手段沿x軸方向及y軸方向移動於水平面。此外，移動量係藉由測微計16所檢測，根據其檢測結果能對在水平面內之x軸方向及y軸方向的位置進行微調整。又，下模移動亦可藉由手動進行。
上模10係於上模用支撐板17之下面依序配置 上模用中間板18、上模用隔熱板19及保持上模用轉印板20之保持板21而成者。
上模用支撐板17與該下模用支撐板11相同，係將不鏽鋼(SUS)形成為俯視時為矩形狀之板狀。於上模用支撐板17之兩側面間形成有複數個貫通孔，供加熱器22及熱電偶(未圖示)插入。藉由對加熱器22通電，可將上模用支撐板17升溫至約280℃。
上模用中間板18與該上模用支撐板17相同，係將不鏽鋼(SUS)形成為俯視時為矩形狀之板狀而成者。
上模用隔熱板19與該下模用隔熱板13相同，係將由聚醯亞胺等樹脂材料所構成的複數片隔熱薄片19a積層而成者。在此，上模用隔熱板19係由二片隔熱薄片所構成，且使在上模用轉印板20之溫度成為約240℃。藉此，當由上模10及下模9挾持樹脂製薄片25時，可充分地熔融樹脂製薄片25。
上模用轉印板20與該下模用轉印板14相同，係將鎳鉻合金形成為俯視時為矩形之板狀者。如第3圖所示，於上模用轉印板20下面形成有於寬度方向延伸之凹處23。如第3圖(c)所示，凹處23係由垂直面23a、底面23b、傾斜面23c及兩端面(未圖示)所包圍之空間。於傾斜面23c上於寬度方向並排設有複數個圓弧狀區域24。各圓弧狀區域24中，於圓周方向並排設有徑向延伸之大致呈三角形截面的複數個突條部(未圖示)。
一部分熔融之樹脂製薄片25流入凹處23中而形成有厚壁部26。其中，樹脂製薄片25係指包含自非常 薄之膜狀至具有本實施形態所使用的0.2~0.3mm、或此以上之厚度者。厚壁部26之高度尺寸為亞毫米級，在此為0.2mm。形成於傾斜面之突條部的突出尺寸(表面粗細度)為次微米級，在此為0.2μm。形成有這些突條部之區域為轉印面，其使來自配置於厚壁部26之端面側的複數個光源的光彎曲以抑制自傾斜面的漏光。
於上模用轉印板20之下面形成有自該凹處23連通至側面的複數個槽部27。各槽部27係形成於與凹處23延伸之寬度方向(y軸方向)正交之方向(x軸方向)為較佳。藉此，可將槽部27之長度形成為最短。此外，各槽部27係形成於圓弧狀區域24間之位置。這是考慮到在圓弧狀區域24間之區域，熔融樹脂之流速最慢而容易殘留氣泡。藉此，能自凹處23有效地排出氣泡。此外，各槽部27之深度尺寸只要為凹處23的深度尺寸以上即可，在此設定為相同深度。此外，各槽部27之寬度尺寸係設定為將流入凹處23內之熔融狀態的樹脂(樹脂製薄片25)之流出量抑制在所需的最小程度，同時在凹處23內又不會殘留氣泡之值。
如此，藉由於圓弧狀區域24之間形成自凹處23與外部連接之槽部27，在熔融樹脂流入時可將凹處23內之空氣順利地導向外部。而且，流入凹處23內之樹脂的一部分亦流出至槽部27。又，槽部27之深度尺寸為凹處23的深度尺寸以上，所以，於自凹處23至槽部27之區域中不會殘留空氣(若槽部27之深度尺寸比凹處23之深度尺寸小，則會形成角部，進而恐有空氣殘留於角部的 疑慮。)。因此，於凹處23內不會殘留空氣，於厚壁部26亦不會產生孔隙。此外，即使於凹處23內殘留空氣也只是些微的量，所以仍不會於樹脂產生燒焦。此外，藉由加壓力能使這些空氣熔入熔融樹脂中而不會產生孔隙。
如第2圖所示，保持板21係將不鏽鋼(SUS)形成為矩形框狀者，且於中央形成有開口部28。保持板21係於其下面保持上模用轉印板20，並使此上模轉印板自開口部28上方露出。藉由軟性X射線照射裝置29朝自開口部28露出之上模用轉印板20的上面照射軟性X射線。藉此，樹脂製薄片25被除電，從而可防止因靜電引力而周圍之灰塵附著等。於保持板21之兩側部連結有桿30，藉由驅動未圖示之汽缸等的驅動手段，能與整個上模之升降分開進行升降。
整個上模之升降係藉由配置於上模用支撐板17之上面側的加壓裝置31所進行。空氣自氣體供應裝置32供給及排出於加壓裝置31，藉由未圖示之桿30的升降而透過上模用支撐板17使整個上模升降。
於該上模10與該下模9之間，搬運自該材料供給裝置1所供給之樹脂製薄片25。於樹脂製薄片25之搬運路徑的中途，且於模具之入口側及出口側自接近於模具側起依序可分別升降地配置有支撐樹脂製薄片25之樹脂製薄片25下面的支撐輥33及上下挾持的定位用挾持器34。此外，於搬運路徑之下游側配置有搬送用挾持器35。搬送用挾持器35係與定位用挾持器34相同，上下挾持樹脂製薄片25，且藉由未圖示之驅動手段沿搬運路徑往返 移動。其構成為：於開放定位用挾持器34之狀態下，以搬送用挾持器35挾持樹脂製薄片25並移動至搬運路徑的下游側，從而能搬運樹脂製薄片25。有關這些支撐輥33及各挾持器的動作，容待後述。
此外，於模具之上游側上方配置有供氣導管36，於下游側上方配置有排氣導管37。自供氣導管36吹出藉由未圖示之空氣壓縮機等所供給的空氣，並自斜上方朝位於上模10與下模9之間的樹脂製薄片25吹出。排氣導管37係藉由未圖示之空氣壓縮機等所吸氣，來回收自供氣導管36朝樹脂製薄片25吹出之空氣。自供氣導管36供給之空氣係已淨化的空氣，自供氣導管36朝排氣導管37間形成之氣流，不僅冷卻樹脂製薄片25，而且還形成所謂氣障，以防止灰塵等附著於樹脂製薄片25的表面。此外，樹脂製薄片25係藉由前述之X射線的照射而被除電，所以不會有因靜電引力而灰塵附著等的情況。
如第1圖所示，於模具之上游側分別配置有接觸於樹脂製薄片25的上下面之黏著輥38。藉由黏著輥38旋轉，一面搬運樹脂製薄片25一面除去附著於表面之灰塵等。
薄膜貼附裝置3係於轉印成形後之樹脂製薄片25的上下面黏貼保護薄膜39。藉由保護薄膜39來防止樹脂製薄片25衝撞其他構件而損傷或者灰塵等附著於表面。
裁斷裝置4係用以將經轉印成形之樹脂製薄片25切斷為長方形狀者。由裁斷裝置4切斷後之樹脂製薄 片25係以未圖示之沖孔裝置切斷周圍四邊後，形成半成品板46。於半成品板46中，於厚壁部26與其相反側的端面上殘留有應去除的切削量。
外形加工裝置5具有用以切削半成品板46之兩端面(厚壁部26與其相反側的側面)的切削構件41。如第4圖(a)所示，切削構件41具有第一切削工具48a及第二切削工具48b。各切削工具48a、48b係藉由未圖示之驅動手段所旋轉驅動。第一切削工具48a係圓柱狀，且於其外周面以旋轉軸為中心的點對稱之位置分別形成有刀片49a的粗面修飾用工具。第二切削工具48b係於圓盤上，且是於外周之對稱位置的二個部位形成缺口，表面形成有徑向延伸之刀片49b的鏡面加工用工具。又，有關切削構件41之具體的切削方法，容待後述。
(動作)
其次，對上述構成之導光板形成裝置的動作進行說明。
(準備步驟)
使上模10上升而開放模具，使搬送用挾持器35挾持自材料供給裝置1供給之樹脂製薄片25的前端部分。然後，使搬送用挾持器35移動後，以定位用挾持器34挾持樹脂製薄片25，藉此，將此樹脂製薄片25配置於上模10與下模9所對向的區域內(搬運步驟)。
藉由預先對加熱器15通電而預先加熱模具。如上述，因中間分別隔著隔熱板，所以，於上模10中，上模用轉印板20變成約為240℃，於下模9中，下模用轉 印板14變成約為150℃。樹脂製薄片25就位於附近之下模9中，其上面被抑制為玻璃轉移溫度左右，所以不會產生樹脂製薄片25受到熱影響向下方側彎曲而接觸於下模用轉印板14等的不正常情形(預熱步驟)。
(轉印成形步驟)
在此，藉由使支撐輥33及定位用挾持器34下降，將樹脂製薄片25載置於下模9之下模用轉印板14上。此外，驅動加壓裝置31而使上模10下降，使上模用轉印板20之轉印面抵接。此時，將藉由加壓裝置31所作用之壓力被抑制為較小，而構成將樹脂製薄片25輕微地挾持於模具間之狀態。藉此，加熱樹脂製薄片25，除去其表層部分含有之水份(預熱步驟)。
若自預熱步驟開始起經過了預先設定之時間(第一設定時間)，就使加壓裝置31之加壓力增大。如上述，樹脂製薄片25係使用聚碳酸酯(融點=約250℃，玻璃轉移溫度=約150℃)。由於上模用轉印板20升溫至240℃，樹脂製薄片25超過融點而成為熔融狀態。於下模9中，雖下模用轉印板14之溫度為180℃，但因配置有下模用隔熱板13，所以熱不會自下模側逃出。因此，樹脂製薄片25之挾持於模具內的整個區域超過融點而成為熔融狀態(加熱加壓步驟)。
自上模10作用有加壓裝置31之加壓力。藉此，樹脂製薄片25之被模具挾持的部分之厚度變薄，其一部分(上面部)流入形成於上模用轉印板20之凹處23內。當熔融樹脂流入凹處23內時，凹處23內之空氣透過槽部 27被朝外部排出。於是，凹處23內完全由熔融樹脂填滿，且其一部分朝槽部27流出。槽部27之深度係形成為凹處23之深度以上(在此為相同深度)。因此，凹處23內不會殘留空氣，被順利地朝外部排出。此外，空氣在凹處23內不會被壓縮，所以亦不會產生燒焦等的問題。又，即使凹處23內殘留微量之空氣，由於作用有充分之加壓力，所以這些空氣仍能熔入熔融樹脂內而不會產生孔隙。
若自加熱加壓步驟開始起經過了預先設定的時間(第二設定時間)，就使上模10上升。然而，藉由驅動汽缸以使上模用轉印板20保持於抵接在樹脂製薄片25的狀態。在此，空氣係經由供氣導管36供給於上模用轉印板20上。經加熱後之上模用支撐板17自樹脂製薄片25遠離後，空氣就自供氣導管36朝上模用轉印板20上吹出。亦即，可只經由上模用轉印板20來冷卻樹脂製薄片25。因此，對樹脂製薄片25之冷卻不會受到來自上模用支撐板17的熱影響，所以能在短時間內有效地進行冷卻。亦即，可於短時間內冷卻至使用於樹脂製薄片25之聚碳酸酯的玻璃轉移溫度即150℃以下。於此情況下，上模用支撐板17及上模用中間板18不會被冷卻，所以能量損失少，從而可在短時間內平順地開始接下來的轉印成形步驟(冷卻步驟)。
若自冷卻步驟開始起經過了預先設定之時間(第三設定時間)，亦即、若因冷卻而使熔融樹脂固化且形狀穩定後，就使上模用轉印板20上升而自成形部分脫 模。並且，使支撐輥33上升，以使成形部分也自下模用轉印板14脫模。藉此，於樹脂製薄片25之上面形成有高度為亞毫米級，即0.2mm之厚壁部26。並且，於厚壁部26之傾斜面形成有次微米級，亦即為14μm之鋸齒狀的複數個突條部。另一方面，於樹脂製薄片25之下面在x軸方向及y軸方向以一定間隔形成有複數個半圓狀的突起(脫模步驟)。
以往，雖藉由轉印成形能於樹脂製薄片25上形成次微米級之突起等，但卻無法同時形成亞毫米級之厚壁部26。藉由使用具有該模具結構之轉印成形裝置2，即可於樹脂製薄片25上同時形成次微米級的突起等及亞毫米級之厚壁部26。此外，於該轉印成形中，使挾持於模具間之整個樹脂製薄片25熔融，所以於其後經硬化而獲得之半成品板46上不會殘留內部應力。因此，於在厚壁部26之端面側配置複數個LED且使光穿過時，可消除偏差等，均勻地照射於除了厚壁部26以外之整個上面。
(薄膜黏貼步驟)
將在轉印成形裝置2被轉印成形後之樹脂製薄片25再朝下游側搬運，以膜黏貼裝置3將保護薄膜39黏貼於其上下面。保護薄膜39係用以防止因半成品板46衝撞於其他構件等而受傷等的損害，且防止周圍之灰塵等附著而產生不良之情形。保護薄膜39係在半成品板46經過後加工而成為導光板之後，在組裝液晶面板時被剝離。
(切斷步驟)
將雙面黏貼有保護薄膜39之樹脂製薄片25再朝下游側搬運，以裁斷裝置4於搬運方向以半成品板單位切斷成為長方形狀。半成品板46係在厚壁部26及其相反側之端面(切削面)具有用於外形加工步驟之切削量。此時，於半成品板46之切削面，且於藉由後述之第一切削工具48a所進行之切削方向側的角部形成錐面46a。在此，錐面46a相對於切削面具有約3度之角度，且形成為於切削了切削餘量之後殘留有錐形部分。
(外形加工步驟)
以厚壁部26交互地位於相反側之方式積層8片於切斷步驟中獲得之半成品板46。然後，於積層狀態之半成品板46的上下面分別配置隔板47。
接著，藉由第一切削工具48a、再藉由第二切削工具48b對半成品板46及隔板47之一個端面進行切削。
如第4圖(a)所示，第一切削工具48a係以旋轉軸與半成品板46的切削面平行之方式而配置，其一面繞圖中之順時針方向旋轉一面以外周之刀片對半成品板46的端面進行切削。此情況下，半成品板46被積層，且由隔板47所挾持。因此，切削時切不會產生晃動等，從而可平順地進行切削。此外，於半成品板46上且於藉由第一切削工具48a進行之切削方向側的角部上形成有錐面46a。而且，此錐面46a係超過半成品板46之切削面的切削餘量之範圍。因此，不會於半成品板46之角部形成因第一切削工具48a造成的毛邊。
如第4圖(b)所示，第二切削工具48b係以旋轉 軸與半成品板46的切削面垂直之方式而配置，且以其表面之刀片對切削面進行鏡面加工。刀片係一面旋轉一面對積層之半成品板46的切削面進行切削。因此，若未於上下兩面配置隔板47，恐有於位在兩側之半成品板46的上下緣產生毛邊的疑慮。然而，在該處配置有隔板47。因此，即使形成有毛邊等，此位置是隔板47，而非半成品板46。
依上述方式完成之導光板係由厚度0.2mm之薄壁部、及截面為大致梯形且厚度0.5mm之厚壁部所構成。於導光板之底面形成有複數個半球面狀之凹處(或突起)。導光板係被作為液晶顯示裝置之一個零件而依以下方式與其他零件一起組裝。
亦即，如第11E圖所示，於基板62之上面載置導光板61。然後於導光板61之上面依序堆疊擴散板63、稜鏡片64及液晶面板65。再於厚壁部49a之垂直面的側面配置作為光源之LED66。藉此，完成液晶顯示裝置60。
於完成之液晶顯示裝置60中，自LED55照射之光，一面藉由厚壁部61a之突條部而可防止朝外部的洩漏一面被導向薄壁部61b。此外，該光藉由底面之半球面狀的凹處而均勻擴散，且經由擴散板63及稜鏡片64照射液晶面板65。
又，當然導光板亦可不設置液晶面板65，而是單獨作為面光源裝置使用。
在此，對該導光板之雙折射的狀態進行說明。如前述，於轉印成形時，使挾持於模具間之整個樹脂 製薄片25熔融。因此，於獲得之成品的狀態下，不殘留內部應力，組織狀態變得均勻。因此，如第5圖(a)所示，可自整個上面均等地射出光。相對於此，於以往之導光板的情況下，如第5圖(b)所示，來自上面之光的射出狀態產生不勻。第5圖(c)為顯示這些導光板之P偏光與S偏光的透光量差之圖形。由此圖形明確可知，比先前之導光板能大幅地將本實施形態之導光板的透光量差抑制為很小。
(第二實施形態)
第6圖中，取代自供氣導管36朝上模用轉印板20吹出之空氣的空氣冷卻方式，改採用使冷卻板50直接接觸進行冷卻之直接冷卻方式。
亦即，冷卻板50係藉由未圖示之水平移動機構而能於模具內的轉印區域與模具外之非轉印區域之間進行往返移動。於冷卻板50之上面一體形成有輔助隔熱板51。上側轉印板係構成為於保持在保持板21之狀態下其下面能抵接於樹脂製薄片25的上面，且冷卻板50之下面能抵接於其上面。冷卻板50為水冷式，其構成為經由未圖示之管路流動流體，且將其表面溫度維持為一定值(例如，20℃)。又，其他之模具等的構成與上述第一實施形態相同，所以對對應之部分賦予相同的符號並省略說明。
於具備該冷卻板50之構成中，對樹脂製薄片25加熱及加壓後依以下方式進行冷卻。亦即，轉印成形步驟中，於自第7A圖(a)所示之狀態移行至冷卻步驟時， 如第7A圖(b)所示，於上模用轉印板20一面維持抵接於樹脂製薄片25之狀態一面使上模10上升後，如第7A圖(c)所示，自側面將冷卻板50插入上模用轉印板20與上模用中間板18之間。
(第一冷卻步驟)
如第7A圖(d)所示，使冷卻板50之下面抵接於上模用轉印板20的上面，並將冷卻板50及輔助隔熱板51挾持於上模用轉印板20與上模用中間板18之間。如第8圖所示，此時之加壓力係設定為高壓(比加熱加壓時低之壓力)以便能使氣泡(孔隙)自樹脂製薄片25消失(例如，例如依波以耳-查爾斯定律(Boyle-Charles law)，將加壓力設定為0.8MPa以上，以便可使直徑約0.4mm的氣泡成為直徑約0.1mm)。
(第二冷卻步驟)
接著，若樹脂製薄片25之溫度降低至其融點以下(例如，200℃)(在此，以時間進行管理，自第一冷卻步驟開始起經過第一設定時間的時間點)，就使加壓力一口氣下降(例如，加壓力為0.1MPa)。如第7B圖(a)所示，樹脂製薄片25之彈性模量隨溫度之降低而增大，從而變得不容易彈性變形，並於玻璃轉移溫度即150℃固化流動性消失。因此，如第7B圖(b)所示，樹脂製薄片25的溫度降低至約150℃時，若仍維持藉由模具供給加壓力的狀態，則會產生殘留應力。實際上，自約200℃起會成為橡膠狀之彈性體而產生殘留應力。因此，於本實施形態中，若樹脂製薄片25之溫度降低至約200℃，則藉由使加壓力降低 可除去殘留應力。
(第三冷卻步驟)
然後，若樹脂製薄片25之溫度進一步降低至此玻璃轉移溫度以下(例如，150℃)(在此，以時間進行管理，自第二冷卻步驟之開始起經過第二設定時間的時間點)，則使加壓力再度上升(例如，加壓力設為0.5MPa以上)。因自上面側冷卻樹脂製薄片25，所以，無法避免其溫度分布的不一致。於樹脂製薄片25之上面側先下降至玻璃轉移溫度以下而發生固化之時間點，有時下面側的溫度尚未降到那麼低。於此情況下，已固化之上面側不追蹤樹脂製薄片25之下面側的熱收縮，而產生下面在中央部處隆起的彎曲形狀的翹曲。然而，藉由再度使加壓力上升，可強制性地消除收縮應力。
如此，若採用第二實施形態之冷卻方法，與第一實施形態之情況的空氣冷卻相比，可縮短冷卻時間。具體而言，可將於第一實施形態之空氣冷卻的情況下花費了110秒之冷卻時間，在第二實施形態之直接冷卻的情況下縮短為55秒。此外，除了在上模10及下模9分別配置隔熱板外，還於冷卻板50之上面一體地設置輔助隔熱板51。因此，即使冷卻板50為低溫，仍可抑制對上模10產生的影響，並可縮短至下一加熱及加壓時為止的恢復時間。
若依上述方式冷卻樹脂製薄片25後，如第7A圖(e)所示，就使上模10上升並使冷卻板50水平移動而使其退避。此外，如第7A圖(f)所示，藉由使上模用轉印板 20上升而結束一個循環。
(第三實施形態)
於第三實施形態中，如第9及第10圖所示，具有冷卻機構，其不只自上模用轉印板20之上面側，還自下模用轉印板14的下面側進行冷卻，藉從以上下冷卻樹脂製薄片25。
亦即，於第二實施形態中，僅設置將輔助隔熱板51一體形成於上面而成之冷卻板50，但於第三實施形態中，除了相當於此之將輔助隔熱板53一體形成於上面而成之第一冷卻板52，還具有將輔助隔熱板55一體形成於下面而成之第二冷卻板54。此外，除了下模用轉印板14以外之整個下模，能移動至水平方向的退避位置。此外，於第一冷卻板52及第二冷卻板54在上下方向對向之狀態下，可插入處於以下狀態之樹脂製薄片25之上下方，該狀態為：上模用轉印板20抵接於樹脂製薄片25之上面，下模用轉印板14抵接於樹脂製薄片25之下面。
具有該構成之冷卻機構的轉印成形裝置2之作用如下。
亦即，與第一及第二實施形態相同，如第9圖(a)所示，若預熱步驟及轉印成形步驟結束，如第9圖(b)所示，則一面維持使上模用轉印板20抵接於樹脂製薄片25之上面的狀態，一面使上模10上升。然後，如第9圖(c)所示，一面維持使下模用轉印板14抵接於樹脂製薄片25之下面的狀態，一面使下模9之其他部分朝水平方向的退避位置移動。此外，使於上下方向對向配置之上模用轉印 板20與下模用轉印板14於水平方向移動而配置於使上模用轉印板20與下模用轉印板14抵接於樹脂製薄片25的上下面之樹脂製薄片25的上下。於此狀態下，如第9圖(d)所示，使上模10下降，藉由第一冷卻板及第二冷卻板挾持樹脂製薄片25，該樹脂製薄片25之上下面被上模用轉印板20與下模用轉印板14所抵接。然後，藉由加壓開始樹脂製薄片25之冷卻步驟。
如此，於該冷卻步驟中，可自上下均勻地冷卻樹脂製薄片25。因此，不需要針對如第二實施形態所進行之由第一至第三冷卻步驟引起的彎曲等之問題進行處理。亦即，可於單一冷卻步驟中，完成無彎曲等之半成品板46。
然後，若冷卻步驟結束，如第10圖(a)所示，使第一冷卻板52及第二冷卻板54與下模9之除了下模用轉印板14以外的部分水平移動，朝原來之位置返回。此外，如第10圖(b)所示，若處於使上模用轉印板20與下模用轉印板14抵接於樹脂製薄片25之上下面的狀態下的樹脂製薄片25位於上模9上時，如第10圖(c)所示，則使上模用轉印板20上升，從而結束一個循環。
(其他實施形態)
又，本發明不限於上述實施形態所記載之構成，還可進行各種變化。
例如，於上述實施形態中，使樹脂製薄片25熔融，並使此熔融樹脂之一部分流入形成於上模用轉印板20的凹處23，藉以形成厚壁部26，但厚壁部26亦能以 以下方式形成。
於第11A圖(a)中，可使樹脂製薄片25中之主要為非成品部分(除作為導光板之區域以外)的熔融樹脂流入凹處23內。亦即，構成形成於上模用轉印板20之凹處23的非成品部分側之側壁部20a，其高度比其他部分形成為更高。此外，藉由側壁部20a所形成之內側面20b，係以自凹處23之底面側漸漸地開口之方式由傾斜面20b所構成。
藉此，如第11A圖(b)所示，當轉印成形時使模具接近而進行加壓時，如第11A圖(c)所示，熔融之非成品部分的樹脂於側壁部20a之傾斜面20b流動而流入凹處23內。接著，製品部分側之樹脂的一部分亦於對向之另一側壁部的傾斜面20c流動而流入凹處23內。於此情況下，因增大了側壁部20a之突出尺寸，所以可充分地增加在非成品部分之熔融樹脂的流入量。因此，可抑制廢棄之樹脂量，實現成本降低。其結果如第11A圖(d)所示，凹處23內被熔融樹脂所填滿。此後之冷卻步驟等係與上述實施形態相同，故而省略說明。
於第11B圖(a)中，不是使樹脂製薄片25熔融而使此熔融樹脂之一部分流入凹處23內，而是另外配合凹處23而朝上模用轉印板20供給追加構件(例如，樹脂製薄片25a)。根據此構成，如第11B圖(b)所示，不用太過勉強即可容易地形成厚壁部26。
於第11C圖(a)中，藉由於樹脂製薄片25之一部分預先形成突出部25b，形成預先將追加構件一體化的 構成。作為突出部25b之厚度尺寸，以比厚壁部26之厚度尺寸小，且比轉印成形前之樹脂製薄片25的厚度尺寸大之值為較佳。如此，根據具有突出部25b之構成，可不需要用以供給追加構件之機構，從而可提高作業性。
此外，於上述實施形態中，凹處23係形成於上模用轉印板20，但亦可將凹處23設置於下模用轉印板14，或者設置於雙方。
此外，於上述實施形態中，採用由上模10及下模9所構成之模具結構，但例如亦可採用於水平方向開閉之模具。
此外，於上述實施形態中，將轉印面分別形成於上模用轉印板20及下模用轉印板14，但亦可形成於其中任一方。此外，亦可省去這些轉印板，將轉印面直接形成於模具(例如，中間板)上。
又，於上述實施形態中，對整個上模用轉印板20均勻地進行加熱，但不一定要均勻地加熱。例如，亦可構成為對凹處23之附近集中進行加熱。根據此構成，凹處23內之樹脂的熔融狀態良好，可形成不會產生縮孔等之良好的厚壁部26。
又，於上述實施形態中，以將樹脂製薄片25挾持於上模用轉印板20與下模用轉印板14之間進行加熱和加壓的方式，使整個樹脂製薄片25熔融。因此，於該轉印板20、14中之至少任一方，在周緣部具有限制熔融樹脂之流動的流動限制結構為較佳。
第11D圖中，於下模用轉印板14之上面周緣 部形成有流動限制結構。但不一定需要以四邊全部圍繞之方式形成，總之只要流動樹脂不朝周圍流動，亦可間斷式地設置或僅設於兩側部。
第11D圖(a)係以自下模用轉印板14之上面突出的突條部14a來構成流動限制結構者。第11D圖(b)係以形成於下模用轉印板14之上面的槽部14b來構成流動限制結構者。第11D圖(c)係以使自下模用轉印板14之上面突出的多個微小之突部14c來構成流動限制結構者。第11D圖(d)係以形成於下模用轉印板14之上面的多個微小凹處14d來構成流動限制結構者。這些構成可形成於上模用轉印板20，亦可形成於兩轉印板14、20。此外，不限於這些形態，只要可提高熔融樹脂之流動阻力者，不論是哪種形態皆可採用。
此外，於上述實施形態中，冷卻步驟中之加壓力係如第8圖所示那樣所決定，但亦能以如下方式進行。
例如，於第一冷卻步驟中，為了將直徑0.4mm之氣泡壓縮為直徑0.1mm，藉由波以耳-查爾斯定律(PV/T=一定)來決定加壓力P1 。
P0 ×V0 /T0 =P1 ×V1 /T1 …(1)
於數式(1)中代入以下的值。
P0 =101325Pa(大氣壓)
V0 =3.35×10-11 m3 (直徑為0.4mm之氣泡的體積)
T0 =240℃=513K
V1 =5.23×10-13 m3 (直徑0.1mm之氣泡的體積)
T1 =190℃=463K
藉由以上數式，可獲得P1 =5.85MPa。
因此，藉由將加壓力設定為5.85MPa以上，可將直徑0.4mm之氣泡壓縮為直徑0.1mm以下。
此外，於第二冷卻步驟中，藉由將樹脂製薄片25(聚碳酸酯)之溫度降低至190℃，以使加壓力降低至0.02MPa(亦可為不施加加壓力之0MPa)。藉此，除去殘留應力。
又，於第三冷卻步驟中，將相當於以下之收縮應力的壓力定為加壓力P2 ，其中該收縮應力係樹脂製薄片25(聚碳酸酯)自玻璃轉移溫度即150℃降低至能自模具脫膜的130℃的溫度時之收縮應力。
亦即，P2 =E×α
E(彈性模量)=2.45GPa
α(聚碳酸酯之線膨脹係數)=7×10-5
因此，P2 =3.4MPa，只要施加此值以上之加壓力(例如，6.2MPa)，即可防止隨著冷卻而帶來之樹脂製薄片25的收縮應力所產生之變形。
此外，於上述實施形態中，藉由並排設置之一系列的裝置連續地進行自準備步驟、轉印成形步驟、薄膜黏貼步驟、及裁斷步驟為止的步驟，但這些步驟亦可分別進行，或部分連續地進行。簡言之，無論是連續地亦或是不連續地進行這些一系列之步驟，只要能依序執行即可。此外，對於轉印成形步驟內之各步驟，亦可分別進行或部分連續地進行。
此外，於上述實施形態中，將形成於轉印面之凹凸的最大高度設定為次微米級且將厚壁部26之突出尺寸設定為亞毫米級，但不限於這些，例如，亦可將凹凸之最大高度設定為次微米級(例如，200μm)、亞毫米級(例如，1mm)。總之，只要厚壁部26之突出尺寸大於凹凸之最大高度即可。尤其是以厚壁部26之突出尺寸為凹凸的最大高度之10倍以上為較佳。若為10倍以上，厚壁部26之突出尺寸也可為次微米級。
此外，於上述實施形態中，樹脂製薄片25係使用連續之帶狀者，但亦可轉印成形一片(或亦可為2片以上之複數片)半成品板46作為長方形狀之不連續的構成。於此情況下，藉由上下配置能旋轉驅動之輥等，即使為長方形狀之樹脂製薄片25，只要能進行搬運即可。
此外，於上述實施形態中，對藉由轉印成形方法來製作導光板之情況進行了說明，但不限於此，本方法亦可廣泛製作稜鏡片等光學構件。
此外，於上述實施形態中，將導光板用於第11E圖所示構成之液晶顯示裝置，但例如亦可變更導光板之構成，而用於第11F圖所示之面光源裝置。
亦即，第11F圖所示之導光板70係由具有大致均勻之厚度的導光板本體71及呈為楔狀之光導入部72所構成。於導光板本體71之背面形成有偏光圖案或擴散圖案，表面形成有截面為半圓狀之雙凸透鏡73。於光導入部72上自光導入部72朝向導光板本體71形成有傾斜面74。此外，光導入部72之端面(光射入面)的厚度比光源75 之高度尺寸還大。
於採用該構成之導光板70的面光源裝置11中，可將光導入部72之端面的厚度設定為大於光源75之高度。因此，可高效率地將自光源75射出之光取入光導入部72。此外，取入至光導入部72之光被導向導光板本體71並呈面狀擴散，再由偏光圖案或擴散圖案反射而自導光板本體71之光射出面朝外部射出。此時，自光射出面射出之光，藉由雙凸透鏡73而被擴大指向特性。
如此，根據該構成之面光源裝置，可提高光源75之光的利用效率，同時還可達成面光源裝置之薄型化。
又，於該導光板70中，於導光板本體71之表面形成截面為半圓形之雙凸透鏡73，但亦可為截面為三角形之稜鏡透鏡等具有其他截面形狀之構成。
9‧‧‧下模
10‧‧‧上模
11‧‧‧下模用支撐板
12‧‧‧下模用中間板
13‧‧‧下模用隔熱板
13a‧‧‧隔熱薄片
14‧‧‧下模用轉印板
15‧‧‧加熱器
16‧‧‧測微計
17‧‧‧上模用支撐板
18‧‧‧上模用中間板
19‧‧‧上模用隔熱板
19a‧‧‧隔熱薄片
20‧‧‧上模用轉印板
21‧‧‧保持板
22‧‧‧加熱器
25‧‧‧樹脂製薄片
28‧‧‧開口部
29‧‧‧軟性X射線照射裝置
30‧‧‧桿
31‧‧‧加壓裝置
32‧‧‧氣體供應裝置
33‧‧‧支撐輥
34‧‧‧定位用挾持器
35‧‧‧搬送用挾持器
36‧‧‧供氣導管
37‧‧‧排氣導管

Claims (9)

  1. 一種轉印成形方法，其特徵為具備：轉印成形步驟，其將挾持於對向配置之第一模具與第二模具之間的樹脂製薄片，藉由加熱該模具之至少任一方而進行轉印成形；及冷卻步驟，其冷卻該樹脂製薄片；該冷卻步驟具有：第一冷卻步驟，其於在維持以第一設定值進行的加壓之狀態下，對該樹脂製薄片進行冷卻，該第一設定值係小於在該轉印成形步驟時之加壓力；及第二冷卻步驟，其於除壓至比該第一設定值小之第二設定值為止之狀態下，對該樹脂製薄片進行冷卻。
  2. 如申請專利範圍第1項之轉印成形方法，其中該冷卻步驟還具有第三冷卻步驟，該第三冷卻步驟係於再加壓至比該第二設定值高之第三設定值為止的狀態下，對該樹脂製薄片進行冷卻。
  3. 如申請專利範圍第2項之轉印成形方法，其中於該轉印成形步驟中，將一方之模具的加熱溫度設定為比另一方高，於該冷卻步驟中，對該樹脂製薄片之兩面中的該模具的加熱溫度較高的一面側進行冷卻。
  4. 如申請專利範圍第2項之轉印成形方法，其中該樹脂製薄片之溫度於冷卻側成為玻璃轉移溫度以下，藉此至少再加壓一次。
  5. 如申請專利範圍第2至4項中任一項之轉印成形方法，其中藉由改變該第三冷卻步驟之時間，來調整轉印成形後之製品的彎曲量。
  6. 一種轉印成形裝置，其具備：第一模具；第二模具，其與該第一模具能相對地進行接觸、分離；加熱手段，其設於該模具之至少任一方；轉印構件，其可分離移動地設於該模具之至少任一方，且使轉印面抵接在供給於該模具間之樹脂製薄片上而進行轉印成形；冷卻構件，其在使該轉印構件自該模具分離移動之狀態下，與該轉印構件中形成有轉印面的面之相反側的面抵接而進行冷卻；及控制手段，其使該兩模具靠近而挾持該冷卻構件、該轉印構件及該樹脂製薄片，於維持比在該轉印成形時之加壓力小的以第一設定值進行之加壓的狀態下，使該樹脂製薄片冷卻，然後於除壓至比該第一設定值小之第二設定值為止的狀態下，進一步使該樹脂製薄片冷卻。
  7. 如申請專利範圍第6項之轉印成形裝置，其中該控制手段進而於除壓至比該第一設定值小之第二設定值為止的狀態下，使該樹脂製薄片冷卻。
  8. 如申請專利範圍第6或7項之轉印成形裝置，其中 該轉印構件對該模具能相對地分離移動。
  9. 如申請專利範圍第8項之轉印成形裝置，其中還具備冷卻手段，該冷卻手段係將對該模具相對地分離移動之該轉印構件冷卻。
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