(57)【要約】  挟持面の少なくとも一面に表面形状付与金型を有する一対のフレキシブルシートで基板を挟持する工程、前記一対のフレキシブルシート間を真空にし、前記フレキシブルシートの挟持面を加熱・加圧して、前記基板の少なくとも一面に表面形状パターンを形成する工程、及び前記一対のフレキシブルシートの挟持面を冷却して、前記表面形状パターンが形成された前記基板を固化する工程を含む表面形状付き光学部材の製造方法。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
挟持面の少なくとも一面に表面形状付与金型を有する一対のフレキシブルシートで基板を挟持する工程、
前記一対のフレキシブルシート間を真空にし、前記一対のフレキシブルシートの挟持面を加熱・加圧して、前記基板の少なくとも一面に表面形状パターンを形成する工程、及び
前記一対のフレキシブルシートの挟持面を冷却して、前記表面形状パターンが形成された前記基板を固化する工程を含む表面形状付き光学部材の製造方法。
【請求項２】
前記フレキシブルシートの挟持面を９０〜２６０℃に加熱する請求項１に記載の表面形状付き光学部材の製造方法。
【請求項３】
前記フレキシブルシートの挟持面を５〜１００℃に冷却する請求項１又は２に記載の表面形状付き光学部材の製造方法。
【請求項４】
前記フレキシブルシートの挟持面を０．５〜５０ｋｇｆ／ｃｍ２に加圧する請求項１〜３のいずれかに記載の表面形状付き光学部材の製造方法。
【請求項５】
基板を挟持する挟持面の少なくとも一面に表面形状付与金型を有する基板挟持手段と、
前記基板を加熱・加圧して基板の少なくとも一面に表面形状パターンを形成する加熱・加圧手段と、
前記基板を冷却して前記表面形状パターンが形成された前記基板を固化する冷却手段を具備する表面形状付き光学部材製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面形状付き光学部材の製造方法及び表面形状付き光学部材の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の小型液晶ディスプレイからパソコン及びテレビのような大型液晶ディスプレイまで、バックライトユニットの光源（例えば蛍光管又はＬＥＤ）の光を側面から取り入れ、画面上に導入する（面発光させる）ために導光板が幅広く使用されている。【０００３】
導光板には光学パターンと呼ばれる表面形状が付与されており、画面側面からの透過光をその表面形状により反射し、画面上に発光させることができる（特許文献１及び２）。市場の液晶ディスプレイの薄型化と共に、導光板にも薄さが要求されていた。【０００４】
導光板等の表面形状付き光学部材は、光学部材用基板（例えばポリカーボネート導光板、拡散板等）に表面形状を転写することにより製造される。光学部材に表面形状転写を行なう方法としては、例えば射出成形方法、真空装置を用いた方法等が検討されている（特許文献３〜９）。【０００５】
上述のように導光板はその薄肉化が要求されているが、例えば表面形状付き光学部材を射出成形で製造する場合、射出成形では表面形状付き光学部材の表面形状を効率よく且つ精度よく成形できない問題があった。具体的には、金型と基板の間に気泡が残ってしまうこと、金型端部まで樹脂が流れ込まないため転写率のバラツキが大きくなって歩留まりが悪くなる等の理由から、薄肉化及び連続運転が困難であった。【０００６】
また、表面形状付き光学部材を真空装置で製造する場合、基板に表面形状を転写する表面形状付与金型が厚く、真空、熱成形及び冷却の全てを行う際に加熱・冷却効率が悪く、時間が掛かるため、製造効率が悪いという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１５６３６８号公報
【特許文献２】特開平８−１７９１３０号公報
【特許文献３】特開２００８−２３８４１号公報
【特許文献４】特開２００８−２３８７６号公報
【特許文献５】特開２００８−２３９２０号公報
【特許文献６】特開２００６−１７５６１７号公報
【特許文献７】特開平８−１６９０５０号公報
【特許文献８】特開２００６−１５９６４３号公報
【特許文献９】特開２００７−９１３０６号公報
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、光学部材用基板への表面形状成形を、効率よく且つ精度よく行なうことができる表面形状付き光学部材の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、光学部材用基板への表面形状成形を、効率よく且つ精度よく行なうことができる表面形状付き光学部材の製造装置を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明によれば、以下の表面形状付き光学部材の製造方法等が提供される。
１．挟持面の少なくとも一面に表面形状付与金型を有する一対のフレキシブルシートで基板を挟持する工程、
前記一対のフレキシブルシート間を真空にし、前記一対のフレキシブルシートの挟持面を加熱・加圧して、前記基板の少なくとも一面に表面形状パターンを形成する工程、及び
前記一対のフレキシブルシートの挟持面を冷却して、前記表面形状パターンが形成された前記基板を固化する工程を含む表面形状付き光学部材の製造方法。
２．前記フレキシブルシートの挟持面を９０〜２６０℃に加熱する１に記載の表面形状付き光学部材の製造方法。
３．前記フレキシブルシートの挟持面を５〜１００℃に冷却する１又は２に記載の表面形状付き光学部材の製造方法。
４．前記フレキシブルシートの挟持面を０．５〜５０ｋｇｆ／ｃｍ２に加圧する１〜３のいずれかに記載の表面形状付き光学部材の製造方法。
５．基板を挟持する挟持面の少なくとも一面に表面形状付与金型を有する基板挟持手段と、
前記基板を加熱・加圧して基板の少なくとも一面に表面形状パターンを形成する加熱・加圧手段と、
前記基板を冷却して前記表面形状パターンが形成された前記基板を固化する冷却手段を具備する表面形状付き光学部材製造装置。
【００１０】
本発明によれば、光学部材用基板への表面形状成形を、効率よく且つ精度よく行なうことができる表面形状付き光学部材の製造方法が提供できる。
本発明によれば、光学部材用基板への表面形状成形を、効率よく且つ精度よく行なうことができる表面形状付き光学部材の製造装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る表面形状付き光学部材製造装置の一実施形態の概略上面図である。
【図２】本発明に係る表面形状付き光学部材製造装置の一実施形態の概略側面図である。
【図３】本発明に係る表面形状付き光学部材製造装置の一実施形態の概略正面図である。
【図４】加熱加圧機構に移動した基板が充填されたチャンバーの概略断面図である。
【図５】表面形状付与金型の表面形状付与領域及び表面形状付き光学部材の実転写範囲を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の表面形状付き光学部材の製造方法は、挟持面の少なくとも一面に表面形状付与金型を有する一対のフレキシブルシートで基板を挟持する工程、一対のフレキシブルシート間を真空にし、一対のフレキシブルシートの挟持面を加熱・加圧して、基板の少なくとも一面に表面形状パターンを形成する工程、及び一対のフレキシブルシートの挟持面を冷却して、表面形状パターンが形成された基板を固化する工程を含む。
【００１３】
本発明の表面形状付き光学部材の製造方法は、基板と表面形状付与金型との間に介在する空気を除いた状態で表面形状を転写（表面形状成形）するので、転写後の気泡の発生を抑制することができる。また、表面形状付与金型を有するフレキシブルシートを用いているため、表面形状付与金型の基板への密着性を高めることが可能になり、基板への転写精度を向上させることができる。さらに、本発明では表面形状付き光学部材を連続形成できるため、バッチ式の成形と比べて、表面形状付き光学部材を効率よく製造することができる。
【００１４】
表面形状付き光学部材の製造に用いる基板の材料としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、環状ポリオレフィン、アクリル、ポリスチレン（ＰＳ）等が挙げられる。
上記基板の厚みは、通常０．０５〜６．０ｍｍであり、好ましくは０．１〜３．０ｍｍである。
【００１５】
フレキシブルシートは、好ましくは熱伝導率が高い金属（例えば、アルミニウム、銅、真鍮等）のシートである。
フレキシブルシートの厚みは、好ましくは０．５〜３ｍｍである。このような薄いフレキシブルシートを用いることで、加熱及び冷却速度を高めることができ、サイクルタイムを大幅に短くすることができる。
【００１６】
一対のフレキシブルシートは、挟持面の少なくとも一面に表面形状付与金型を有する。
表面形状付与金型が形成する表面形状パターンは、例えば光学部材が拡散板であれば、基板表面に当該パターンを転写することで光源からの入射光を集光及び／又は拡散することにより輝度向上及び輝度ムラを低減できる形状であれば特に限定されない。また、例えば光学部材が導光板であれば、基板表面に当該パターンを転写することで光源からの入射光を反射、出光等することにより輝度向上及び輝度ムラを低減できる形状であれば特に限定されない。尚、光学部材は拡散板及び導光板に限定されない。
上記表面形状パターンとしては、リニア、三角錐、四角錐等の形状を有するプリズム、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、半球状ドット等の形状が挙げられる。
【００１７】
表面形状付与金型を挟持面として一対のフレキシブルシートで基板を挟持した後、一対のフレキシブルシート間を真空にする。
上記真空度は、通常−３０〜−１００ｋＰａであり、好ましくは−５０〜−１００ｋＰａである。
【００１８】
一対のフレキシブルシート間を真空にした後、フレキシブルシートを加熱・加圧して基板の少なくとも一面に表面形状パターンを形成する。
加熱温度は、通常９０〜２６０℃である。基板が例えばポリカーボネート製シートである場合、加熱温度は、好ましくは１６０〜２３０℃である。
加圧圧力は、通常０．５〜５０ｋｇｆ／ｃｍ２である。基板が例えばポリカーボネート製シートである場合、加圧圧力は、好ましくは１０〜４０ｋｇｆ／ｃｍ２である。
加熱・加圧処理時間は、通常１〜６０秒であり、好ましくは５〜１５秒である。
【００１９】
表面形状パターンを形成した後、一対のフレキシブルシートを冷却して、前記表面形状パターンが形成された基板を固化し、フレキシブルシートから表面形状付き基板（表面形状付き光学部材）を剥離する。
冷却温度としては、通常５〜１００℃であり、好ましくは１０〜３０℃である。また、冷却処理時間としては、通常１〜６０秒であり、好ましくは３〜１５秒である。
【００２０】
以上、加熱温度、加圧圧力、加熱・加圧処理時間、冷却温度、及び冷却処理時間を説明したが上記に限定されず、基板として用いる樹脂の軟化温度及び融解温度により適宜選択することができる。
【００２１】
本発明の表面形状付き光学部材の製造方法は、例えば図１〜図３に示す表面形状付き光学部材製造装置を用いることにより実施できる。
図１は本発明に係る表面形状付き光学部材製造装置の一実施形態の概略上面図であり、図２は本発明に係る表面形状付き光学部材製造装置の一実施形態の概略側面図であり、図３は本発明に係る表面形状付き光学部材製造装置の一実施形態の概略正面図である。
【００２２】
図１〜図３の表面形状付き光学部材製造装置１は、ロータリー式真空転写装置であり、基板１０を供給するシート供給スライドユニット２０、基板１０を挟持するフレキシブルシート（基板挟持手段）を備えたチャンバー３０、加熱して表面形状転写する加熱加圧機構４０（加熱手段）、チャンバー３０と表面形状転写した基板を冷却固化して、チャンバー３０からの基板１０の剥離を容易にする冷却加圧機構５０（冷却手段）、及び表面形状転写した基板を取り出すシート取り出しスライドユニット６０を同一平面上に備えている。
シート供給スライドユニット２０、加熱加圧機構４０、冷却加圧機構５０及びシート取り出しスライドユニット６０は、間欠回転するチャンバー３０の回転軸を中心とした同心円上にこの順に配されている。
【００２３】
基板１０は、シート供給スライドユニット２０から供給され、チャンバー３０内に充填される。基板１０が充填されたチャンバー３０は、サーボモーター等を駆動源として回転軸を中心に回転し、加熱加圧機構４０まで回転する。
チャンバー３０は、加熱加圧機構４０までの回転中に蓋が閉じられ、真空バルブによって真空引きが開始され、チャンバー３０内は真空となる。
【００２４】
図４は、加熱加圧機構４０に移動した基板１０が充填されたチャンバー３０の概略断面図である。
基板１０は、表面形状付与金型３２を挟持面にして、一対のフレキシブルシート３４（基板挟持手段）で挟持されている。チャンバー３０内はＯ−リング３６によって真空エリア３８を形成している。
【００２５】
加熱加圧機構４０に移動した基板１０は、油圧シリンダー４４（又はエアーシリンダー）を駆動源としたプレス機により、フレキシブルシート３４の挟持面に配置された表面形状付与金型３２と圧着する。プレス機がフレキシブルシート３４との圧着面に備える加熱板４２によって、一対のフレキシブルシート３４の挟持面を通して表面形状付与金型３２は加熱及び加圧され、基板１０の両面には表面形状付与金型３２の表面形状パターンが転写される。
【００２６】
表面形状パターン転写後、チャンバー３０はさらに回転して、冷却加圧機構５０まで移動する。冷却加圧機構５０は加熱板４２の代わりに冷却板を備えるほかは加熱加圧機構４０と同様である。表面形状パターンが転写された基板１０は冷却板によって冷却固化され、表面形状付与金型３２から剥離する。
尚、冷却加圧機構５０は、エアーシリンダー等であってもよい。
【００２７】
剥離後、チャンバー３０はさらに回転し、シート取り出しスライドユニット６０まで移動する。チャンバー３０はシート取り出しスライドユニット６０までの移動中に真空引きを終了し、蓋が開放される。
表面形状パターンが転写された基板１０は、シート取り出しスライドユニット６０から搬出され、チャンバー３０は、さらに回転しシート供給スライドユニット２０まで移動する。
【００２８】
表面形状付き光学部材製造装置１は、この一連の動作を繰り返し行うことにより、表面形状パターンが転写された基板１０（表面形状付き光学部材）を連続して製造する。
尚、本実施形態では、一対のフレキシブルシート３４は、挟持面の両方に表面形状付与金型３２を有し、基板の両面に表面形状パターンを形成するが、これに限定されない。本発明では、一対のフレキシブルシートは、その挟持面のいずれか一面に表面形状付与金型を有すればよく、片面のみに表面形状パターンが転写された基板を製造することもできる。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明の実施例を基に詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されない。【００３０】
実施例１〜２７
図１に示す光学部材製造装置１を用いて、表１に示す真空状態、加圧力、加熱温度及び加熱時間で表面形状付き光学部材用基板を製造した。尚、実施例１〜２７では、フレキシブルシート（黄銅製）の厚みは１ｍｍであり、０．３ｍｍ厚のポリカーボネート製基板（出光ユニテック株式会社製）に表面形状パターンを形成した。冷却温度は２０℃とした。また、製造の際の表面形状付与金型と基板との間の気泡の有無について確認した。【００３１】
製造した実施例１〜２７の表面形状付き光学部材用基板の転写率を評価した。結果を表１に示す。
上記転写率は、図５に示す実転写範囲及び表面形状転写領域から、以下の式を基に算出した。
転写率［％］＝（実転写範囲／表面形状転写領域）×１００【００３２】
尚、「表面形状転写領域」とは、表面形状付与金型が有する表面形状パターンの面積であり、「実転写領域」とは、表面形状付与金型により付与された表面形状付き光学部材が有する表面形状パターンの面積である。【００３３】
【表１】
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【００３４】
上記に本発明の実施形態及び／又は実施例を幾つか詳細に説明したが、当業者は、本発明の新規な教示及び効果から実質的に離れることなく、これら例示である実施形態及び／又は実施例に多くの変更を加えることが容易である。従って、これらの多くの変更は本発明の範囲に含まれる。
この明細書に記載の文献の内容を全てここに援用する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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