(57)【要約】【課題】離型剤を使用しなくとも成形品の離型性を向上させ、かつ金型の耐かじり性、耐摩耗性、耐熱性、及び耐腐食性を向上できる技術の提供。【解決手段】射出成形用金型１０は、光源から入射した光を導光して面発光させる導光部材を射出成形するための金型１０Ａ，１０Ｂであって、前記導光部材の外形を画定し、型締め位置と型開き位置との間で可動する型部材１２Ａ，１２Ｂ，１３と、前記型部材に設けられ、前記導光部材に光学機能面を転写するための転写部材１１Ａ，１１Ｂと、前記型部材及び転写部材に対して摺接し、当該型部材と転写部材とにより囲まれた空間内で硬化した成形品を離型する離型部材１４とを備え、前記型部材、転写部材、及び離型部材のうちの少なくとも２部材が摺接する部位にビッカース硬度５００Ｈｖ以上の硬質薄膜層を形成した。【選択図】      図１
2006142510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から入射した光を導光して面発光させる導光部材を射出成形するための金型であって、
前記導光部材の外形を画定し、型締め位置と型開き位置との間で可動する型部材と、
前記型部材に設けられ、前記導光部材に光学機能面を転写するための転写部材と、
前記型部材及び転写部材に対して摺接し、当該型部材と転写部材とにより囲まれた空間内で硬化した成形品を離型する離型部材とを備え、
前記型部材、転写部材、及び離型部材のうちの少なくとも２部材が摺接する部位にビッカース硬度５００Ｈｖ以上の硬質薄膜層を形成したことを特徴とする金型。
【請求項２】
前記硬質薄膜層は、ＤＬＣ，ＴｉＣＮ，ＴｉＮ，ＴｉＡｌＮ、ＴｉＣｒＮ，ＣｒＮのいずれかを真空蒸着して形成されることを特徴とする請求項１に記載の金型。
【請求項３】
前記転写部材は、電気めっき鋳造により形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、光源から入射した光を導光して面発光させて液晶表示パネルを照明する導光部材を射出成形するための金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７（ａ），（ｂ）に例示するように、光源から入射した光を面発光させる導光部材３１には、面光源としての輝度、出光方向、輝度ムラなどを適正化するために、少なくともその一面（反射面３１ａや出射面３１ｂ）に光を拡散して反射させるための微細な凹凸状のドットパターン３１ｃが形成されている。このドットパターン３１ｃには、例えば、図７（ｂ）に示す厚さ方向の断面から見た形状として、半球、円柱、粗面、多角形プリズム状、ランダムな異形状などがあり、これらを導光部材３１に対して複合的に形成したり、パターンの大きさや粗密を変化させて形成される。
【０００３】
一般的な導光部材は、図７（ｃ）に示すように、そのドットパターンを反転させた転写面２１ａを有する転写型２１Ａ（場合によって転写型２１Ｂにも）を製作し、この転写面２１ａの形状をアクリルやポリカーボネイトなどの樹脂に転写させることによって成形される。成形法には、射出成形、熱プレス成形、ＵＶ硬化成形、熱硬化成形などが知られている。
【０００４】
また、上記転写面２１ａを形成するには、金型に直接加工を施す方法のほか、ドットパターンと同形状のマスタ部材を製作し、このマスタ部材を用いてニッケル、銅、ニッケル合金などを用いた電気めっき鋳造（電鋳）によって製作する方法などがある。
【０００５】
例えば、特許文献１には、金型の転写面に硬質膜を形成することで離型性や型寿命を向上させる技術が記載されている。また、特許文献２には、電鋳により金型を製作する技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００３−１９７１７公報
【特許文献２】特開２０００−９８３８３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
金型は、複数の部材を組み合わせて構成されており、各部材の寸法精度が非常に高い。このため、組み合わせる部材同士が不適正な位置で当接し合う状態、所謂かじりが発生する可能性がある。ところが、上記特許文献１，２のいずれにも、耐かじり性を高めて金型寿命を向上させるという技術的課題に関する記載はない。
【０００７】
更に、下記のような問題点が挙げられる。即ち、
１．金型転写面の離型性、耐摩耗性について
例えば、断面Ｖ字状の転写面が電鋳により形成された金型を用いて射出成形する場合、成形品と転写面との離型性が要求される。この対策として、成形前にフッ素系（例えば、４ふっ化エチレン重合体）などの離型剤を直接金型に塗布する方法がある。この場合、塗布にムラがあると、その塗布痕がそのまま成形品に転写されてしまい、成形品の外観不良を招く。また、塗布時にゴミを巻き込んで外観不良を招くこともある。
【０００８】
更に、離型剤は、噴霧ロボットやスプレーを用いた手作業などで塗布されるが、射出ショットごと或いは数回のショットごとに離型剤を塗布する必要があるため、いずれにしても工数や材料のコストアップにつながる。
２．金型転写面の耐腐食性について
特に、ポリカーボネイト樹脂成形の場合、射出成形機からキャビティ部に射出される際の温度は３００℃程度に達しており、金属の酸化点近くまで到達する。このときに、樹脂又は射出成形機から極微量に発生するガスと金型とが化学反応を起こし、酸化による腐食が発生する場合がある。
３．金型摺接部の耐かじり性について
図８に示すように、射出成形用金型は、ガイドポスト２５により型締め及び型開きする金型ダイセット２２Ａ，２２Ｂと型枠２３とを組み付けた後、転写型２１Ａ，２１Ｂや押しピン２４などが組み付けられて構成される。型枠２３の一部には、金型のキャビティ部に樹脂を充填する射出成形機２６が設けられる。そして、型枠２３と転写型２１Ａ，２１Ｂとは５μｍ以下の隙間を持って組み付けられる。更に、型枠２３と転写型２１Ａ，２１Ｂとは、同じ熱膨張係数にしたいため、同じ材質のものが使用される。よって、組み付け時に同じ材質の平面度のある面同士が接することになるので、かじりが発生し易い条件となる。
【０００９】
上記かじりは、型枠２３と転写型２１Ａ，２１Ｂの組み込み作業時や解体作業中に発生し、かじり部分が全く外れなかったり、破損により金型不良となる場合もある。
４．押しピンの耐摩耗性、摺動性について
図９は、図８の射出成形用金型を用いた射出成形プロセスの概略図である。
【００１０】
図９（ａ）において、射出成形機２６から射出された溶融樹脂２７Ａは、キャビティ部２８に充填され、転写型２１Ａ，２１Ｂの各転写面が転写されつつ硬化する。
【００１１】
次に、図９（ｂ）において、キャビティ部２８で硬化した成形品２７Ｂを転写型２１Ａ，２１Ｂからスムーズに切り離すため、型開き時に押しピン２４で成形品２７Ｂを押し出すことにより成形品２７Ｂと転写型２１Ａ，２１Ｂとの間に隙間ができ、成形品２７Ｂをスムーズに離型し、取り出すことができる。
【００１２】
そして、射出ショットを数回連続した成形の場合には、転写型２１Ａ，２１Ｂと型枠２３と押しピン２３との間が摺動して摩耗し、この摩耗量が多くなると押しピン２４の真直度が低下して正確な離型動作ができなくなり、押しピン２４が破損し不良となる場合もある。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、離型剤を使用しなくとも成形品の離型性を向上させ、かつ金型の耐かじり性、耐摩耗性、耐熱性、及び耐腐食性を向上できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る射出成形用金型は、光源７から入射した光を導光して面発光させる導光部材４を射出成形するための金型１０Ａ，１０Ｂであって、前記導光部材の外形を画定し、型締め位置と型開き位置との間で可動する型部材１２Ａ，１２Ｂ，１３と、前記型部材に設けられ、前記導光部材に光学機能面４ｅを転写するための転写部材１１Ａ，１１Ｂと、前記型部材及び転写部材に対して摺接し、当該型部材と転写部材とにより囲まれた空間内で硬化した成形品を離型する離型部材１４とを備え、前記型部材、転写部材、及び離型部材のうちの少なくとも２部材が摺接する部位にビッカース硬度５００Ｈｖ以上の硬質薄膜層を形成した。
【００１５】
また、上記金型において、前記硬質薄膜層は、ＤＬＣ，ＴｉＣＮ，ＴｉＮ，ＴｉＡｌＮ、ＴｉＣｒＮ，ＣｒＮのいずれかを真空蒸着して形成される。
【００１６】
また、上記金型において、前記転写部材は、電気めっき鋳造により形成される。
【００１７】
なお、本発明の射出成型用金型は、前記型部材、転写部材、及び離型部材のうちの少なくとも２部材が摺接する部位にビッカース硬度５００Ｈｖ以上の硬質薄膜層を形成し、前記型部材、転写部材、及び離型部材を組み付けて作成される。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、離型剤を使用しなくとも成形品の離型性を向上させ、かつ金型の耐かじり性、耐摩耗性、耐熱性、及び耐腐食性を向上できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。
【００２１】
図１は本発明に係る実施形態の射出成形用金型の分解斜視図、図２は本発明に係る実施形態の射出成形用金型の側断面図である。
【００２２】
図１及び図２に示すように、本実施形態の射出成形用金型１０は、例えば、光源から入射した光を面発光させる導光部材を成形するために用いられ、上下一対の固定型（上型）１０Ａと可動型（下型）１０Ｂからなり、固定型１０Ａは、上下方向に可動するガイドポスト１５を介して可動型１０Ｂに連結されている。ガイドポスト１５は不図示のシリンダ機構などによって上下に駆動され、可動型１０Ｂを型締め位置と及び型開き位置との間で移動させる。
【００２３】
固定型１０Ａは、ベースとなるダイセット１２Ａ、このダイセット１２Ａに組み付けられる型枠１３、型枠１３により囲まれたスペースに組み込まれる転写型１１Ａ、押しピン１４とを備える。
【００２４】
型枠１３の一部は、成形品の側面を画定するキャビティの側壁部となる。押しピン１４は、ダイセット１２Ａ及び転写型１１Ａに対して摺動可能に貫通し、不図示のシリンダ機構などによって上下に駆動される。押しピン１４は、成形品の材質や大きさに応じて４〜１０本程度設けられる。上記ダイセット１２Ａ及び型枠１３は、押しピン１４が摺接する貫通孔１２ａに後述する硬質薄膜層を形成するため、貫通孔１２ａにおいて鉛直方向に分割して構成されている。
【００２５】
一方、可動型１０Ｂは、ベースとなるダイセット１２Ｂと、ダイセット１２Ｂに組み付けられる転写型１１Ｂとを備え、転写型１１Ｂは、型締め時に転写型１１Ａに対して成形品の厚みに相当する隙間（キャビティ部）を持って対向配置されるようにダイセット１２Ｂに取り付けられる。
【００２６】
型枠１３の一部には、型締め時に上記転写型１１Ａ，１１Ｂ間のキャビティ部に連通する位置に射出成形機１６のノズル１６ａが取り付けられている。
【００２７】
射出成形機１６から不図示のスクリュー又はプランジャーにより射出された溶融樹脂（例えば、ポリカーボネイトやアクリル）は、キャビティ部に充填され、転写型１１Ａ，１１Ｂの転写面が転写されて硬化する。
【００２８】
次に、キャビティ部で硬化した成形品を転写型１１Ａ，１１Ｂからスムーズに切り離すため、型開き時に押しピン３で成形品を押し出すことにより成形品と転写型１１Ａ，１１Ｂとがスムーズに離型して取り出される。
【００２９】
本実施形態においては、成形品に当接する転写型１１Ａ，１１Ｂの転写面１１ａ，１１ｂの少なくともいずれか、型枠１３に摺接する転写型１１Ａ，１１Ｂの側面１１ｃ，１１ｄと型枠１３の側面１３ａの少なくともいずれか、押しピン１４に摺接するダイセット１２Ａ及び転写型１１Ａの挿通孔１２ａ及び押しピン１４の外周部１４ａの少なくともいずれかに、ビッカース硬度５００Ｈｖ以上、好ましくは１０００Ｈｖ以上の表面硬さを有する硬質薄膜層が形成されている。
【００３０】
上記硬質薄膜層には、例えば、非金属製のＤＬＣ(Diamond Like Carbon)や、金属製のＴｉＣＮ，ＴｉＮ，ＴｉＡｌＮ、ＴｉＣｒＮ，ＣｒＮが用いられ、真空蒸着技術によってこれらのいずれか１つを単層とし、又は少なくとも２種の素材を複合して、膜厚が１０μｍ以下に形成される。
【００３１】
図３は上記各硬質薄膜素材の表面硬さを表すビッカース硬度、図４は上記各硬質薄膜素材の潤滑性を表す摩擦係数μ、図５は上記各硬質薄膜素材の耐熱性を表す耐熱温度を夫々示しており、上述した素材はいずれも、ビッカース硬度は１０００Ｈｖ以上、摩擦係数μは０．０５以上、耐熱温度は３５０℃以上の物性を持つものである。
【００３２】
硬質薄膜層の一例として、例えば、転写型１１Ａの硬質薄膜層をＤＬＣで形成した場合、これに接する押しピン１４の外周部１４ａに形成する硬質薄膜層の素材は上述した素材の中から任意に選択でき、場合によっては省略も可能である。
【００３３】
また、転写型１１Ａの硬質薄膜層にチタン系の素材又はＣｒＮで形成した場合、これに接する押しピン１４に形成する硬質薄膜層の素材はＤＬＣが好ましい。
【００３４】
また、無潤滑で摺動させる際には、ＤＬＣ以外では焼き付きを起こして相手材の摩耗が急激に進行する場合があるので、互いに摺動する部材の一方にＤＬＣを用いることが好ましい。
【００３５】
なお、転写型１１Ａ，１１Ｂの転写面は、成形品としての導光部材の光学機能面に対応するドットパターンと同形状のマスタ部材を製作し、このマスタ部材を用いてニッケル、銅、ニッケル合金などの電気めっき鋳造により製作される。
【００３６】
図６は、本実施形態の射出成型用金型を用いて射出成形された導光部材を含む液晶表示装置の分解斜視図（ａ）及び側断面図（ｂ）である。
【００３７】
図６に示すように、導光部材４は、例えば、透明なポリカーボネイト樹脂などの透光性の材料からなる板状の光学部品で、複数の点状光源（白色ＬＥＤなど）７から光線を入射するための入射面４ａと、この入射された光線を散乱反射させるためのドットパターン４ｅが形成された反射面４ｂと、この反射面４ｂに対向配置されて当該反射面４ｂで散乱反射された光線を出射させるための出射面４ｃと、入射面４ａに対して平行で当該入射面４ａに対向する端面４ｄとを備え、光源７から入射した光線を入射面４ａと実質的に直交する出射面４ｃから出射するサイドライト型の導光部材である。
【００３８】
上記入射面４ａから入射した光線は、反射面４ｂと出射面４ｃで全反射しながら端面４ｄに向かって進行し、反射面４ｂに形成された凹凸状のドットパターン４ｅによってその方向を変えて、直接出射面４ｃから出射するか、若しくは反射面４ｂに対向して配置された反射部材５で反射した後に出射面４ｃから出射する。この出射面４ｃから出射した光線は、拡散シートやプリズムシートなどの光学シート３を通過して、液晶表示パネル２を背面から照明する。
【００３９】
液晶表示装置１は、光学シート３、導光部材４、反射部材５、反射枠６及び光源７からなる面光源装置が、複数の画素がマトリクス状に形成された透過型又は半透過型の電気光学式（液晶、ＬＣＤ）パネル２の背面に配置された構成となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る実施形態の射出成形用金型の分解斜視図である。
【図２】本発明に係る実施形態の射出成形用金型の側断面図である。
【図３】本実施形態として例示する各硬質薄膜素材の表面硬さを表すビッカース硬度を示す図である。
【図４】本実施形態として例示する各硬質薄膜素材の潤滑性を表す摩擦係数μを示す図である。
【図５】本実施形態として例示する各硬質薄膜素材の耐熱性を表す耐熱温度を示す図である。
【図６】本実施形態の射出成型用金型を用いて射出成形された導光部材を含む液晶表示装置の分解斜視図（ａ）及び側断面図（ｂ）である。
【図７】一般的な導光部材の斜視図（ａ）、（ａ）のＩ−Ｉ部分断面図（ｂ）及び転写型の部分断面図（ｃ）である。
【図８】一般的な射出成形用金型の断面図である。
【図９】一般的な射出成形用金型を用いた射出成形プロセスの概略図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  液晶表示装置
２  電気光学式パネル
３  光学シート
４  導光部材
４ａ  入射面
４ｂ  反射面
４ｃ  出射面
４ｄ  端面
４ｅ  ドットパターン
５  反射部材
６  反射枠
７  光源
１０Ａ  固定型
１０Ｂ  可動型
１１Ａ，１１Ｂ  転写型
１２Ａ，１２Ｂ  ダイセット
１３  型枠
１４  押しピン
１５  ガイドポスト
１６  射出成形機
１１ａ〜１１ｄ，１２ａ，１３ａ，１４ａ  硬質薄膜層
【図１】
2006142510.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006142510.tif 000008
【図７】
2006142510.tif 000009
【図８】
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【図９】
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