(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削工具にて導光板プリズム成形面に所要数の微細溝を加工する導光板成形用金型の加工方法であって、
前記したプリズム成形面に前記した切削工具の先端角度に対応した所定の同じ角度を有する微細溝を所定の同じ深さと所定の同じ溝ピッチ巾とで且つ所定の同じ方向に平行した状態で楕円振動切削して加工することを特徴とする導光板成形用金型の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に用いられる導光板を樹脂成形する金型の加工方法及び金型と導光板の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
まず、前記した液晶表示装置における導光板が備えられたバックライト部（サイドライト方式）について説明する。
即ち、従来より、プリズムシート、拡散シート、導光板、反射シート等から構成される多層型のバックライトユニットが主流であったが、コストダウン、部品点数の削減、製造工程の短縮、液晶表示装置の薄型化等のため、図６に示すような構成のバックライトユニットが検討されている。
また、前記したバックライトユニットには、図６に示すように、光源となる冷陰極管（蛍光ランプ）５１と、プリズム面５２（出光面）を備えた導光板５３（成形品）と、前記光源５１を反射して前記導光板５３方向に光を導くランプリフレクタ５７と、前記導光板５３の出光面側に設けた明るさのムラを低減する拡散シート５４と、前記導光板５３のプリズム面５２側とは反対側に設けた前記導光板５３から漏れた光を反射する反射シート５５とが備えられている。
従って、前記光源５１からの光（前記ランプリフレクタ５７で反射された光を含む）は、前記導光板５３から前記反射シート５５に反射して前記導光板５３のプリズム面５２から出光し、更に、前記拡散シート５４を通して前記液晶表示装置の液晶パネル（図示なし）の方向に照射されることになる。
なお、符号５６で示す矢印は、前記した拡散シート５４を通過して液晶パネル方向に照射される光を示している。
【０００３】
さて、従来より、図６に示すようなプリズム面を備えた導光板（成形品）は、例えば、導光板成形用の金型において、導光板成形用の金型キャビティ空間部に樹脂を注入することにより樹脂成形されている。
また、前記した金型には、樹脂成形される導光板のプリズム面に対応して、金型の導光板プリズム成形面が設けられると共に、前記したプリズム成形面は通常切削法にて加工されている。
即ち、バイト等の切削工具にて金型素材の表面を通常切削することによって、前記したプリズム成形面の微細溝（凹部）を加工することが行われている。
従って、前記したプリズム成形面を備えた金型で前記したプリズム面を備えた導光板が樹脂成形されることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、前記した液晶表示装置の液晶パネルにおける明るさの向上が要求されるようになり、図６に示すバックライトユニット形式のように、光源側から液晶パネル側へ光を導く導光板において、前記した導光板における光の透過性の向上が要求されるようになってきている。
しかしながら、前述した通常切削法では、前記金型側において、前記した金型プリズム成形面の切削加工された微細溝面にばりが発生するので、前記プリズム面に前記した金型側ばりが転写された状態で前記導光板が樹脂成形されることになる。
即ち、前記した樹脂成形された導光板のプリズム面に前記金型側ばりが転写することになり、当該転写部位が光の障害要因となって前記した導光板における光の透過性が低くなると云う弊害がある。
【０００５】
従って、本発明は、導光板成形用金型で樹脂成形される導光板において、光の透過性を向上させることを目的とする。
また、本発明は、プリズム面を備えた導光板における光の透過性を向上させることができるプリズム面を備えた導光板を樹脂成形する金型の加工方法及び金型を提供することを目的とする。
また、本発明は、光の透過性を向上させることができるプリズム面を備えた導光板を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記したような技術的課題を解決するための本発明に係る導光板成形用金型の加工方法は、切削工具にて導光板プリズム成形面に所要数の微細溝を加工する導光板成形用金型の加工方法であって、前記したプリズム成形面に前記した切削工具の先端角度に対応した所定の同じ角度を有する微細溝を所定の同じ深さと所定の同じ溝ピッチ巾とで且つ所定の同じ方向に平行した状態で楕円振動切削して加工することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
前述したように、金型の導光板プリズム成形面を楕円振動切削することによって、前記したプリズム成形面を鏡面に加工することができる。
即ち、前記したプリズム成形面を備えた金型で前記導光板を樹脂成形することにより、前記したプリズム成形面（鏡面）を前記金型で樹脂成形される導光板のプリズム面に転写し得て、前記した導光板のプリズム面を鏡面に形成することができる。
即ち、前記した導光板のプリズム面を鏡面に形成することにより、前記した従来例に示す金型側ばりの転写による光の阻害要因を無くすことができるので、従来例に較べて、前記した導光板のプリズム面における光の透過性を向上させることができる
従って、前記したプリズム面を備えた導光板全体における光の透過性を向上させることができる。
【０００８】
【実施例】
以下、実施例図に基づいて説明する。
図１（１）には、金型素材を楕円振動切削して導光板のプリズム面に対応する導光板成形用金型のプリズム成形面を加工する構成が示されている。
また、図１（２）は、図１（１）で示す楕円振動切削加工に用いられる切削工具である。
また、図２（１）は、図１（１）で楕円振動切削して加工されたプリズム成形面を備えた金型部材であり、図２（２）は、図２（１）の金型部材のプリズム成形面を拡大した図である。
また、図３（１）及び図３（２）には、図２（１）に示す金型部材を装設した導光板成形用金型を用いて導光板を樹脂成形する工程が示されている。
また、図４には、図３（１）及び図３（２）で樹脂成形されたプリズム面を備えた導光板が示されている。
また、図５には、金型素材等の被削材を切削工具で楕円振動切削して加工する構成（原理）が概略的に示されている。
【０００９】
即ち、図４に示すプリズム面９を備えた導光板１０（成形品）は、例えば、図３（１）及び図３（２）に示す導光板成形用金型１を用いて成形されている。
また、前記した金型１は固定型２と可動型３とから構成されると共に、前記した固定型２には樹脂成形用キャビティ４が設けられている。
また、前記した可動型３にはプリズム成形面５が備えられた金型部材６（プリズム成形部）が設けられると共に、前記した可動型３の金型ベース部７に対して前記金型部材６を着脱自在に装設することができるように構成されている。
また、図３（１）に示すように、前記した両型１（２・３）を型締することにより、前記金型１に前記キャビティ４と前記金型部材６のプリズム成形面５とで囲まれた状態の導光板成形用の金型キャビティ空間部８が形成される。
また、図示はしていないが、前記した金型キャビティ空間部８には当該空間部８に樹脂を注入する樹脂注入用の金型ゲートが、例えば、前記金型キャビティ空間部８で樹脂成形される導光板１０の光源側に対応する位置に設けられて構成されている（図４に示す樹脂注入部２３の位置参照）。
また、前記金型ゲートと前記金型１に設けた樹脂供給部（図示なし）と間には樹脂移送用のスプルが連通接続して設けられている。
従って、前記樹脂供給部から前記したスプルを含むゲート（樹脂通路）を通して前記金型キャビティ空間部８内に樹脂を注入することができるように構成されている。
【００１０】
従って、まず、図３（１）に示すように、前記した両型１（２・３）を型締して前記金型ゲートから前記キャビティ空間部８に加熱溶融化された樹脂を注入充填して冷却することにより、前記金型キャビティ空間部８内でプリズム面９を備えた導光板１０を樹脂成形する。
また、次に、図３（２）に示すように、前記した両型１（２・３）を型開きすることにより、前記したキャビティ空間部８内で樹脂成形されたプリズム面９を備えた導光板１０を取り出すことができるように構成されている。
【００１１】
また、図２（１）に示すように、前記金型部材６における前記キャビティ４に対応する所定範囲１１にはプリズム成形面５が形成されて構成されると共に、図２（２）に示すように、前記プリズム成形面５には所要数の微細溝１１（凹部）が所定の同じ方向に平行した状態で形成されている。
また、前記した各微細溝１２は、各別に、例えば、所定の同じ深さ１３、所定の同じ溝ピッチ巾１４、所定の同じ角度１５で形成されている。
なお、前記した微細溝１２（凹部）は、図４に示す樹脂成形された導光板１０のプリズム面９における凸部２０（山部）に対応し、前記したプリズム成形面５の凸部１６は図４に示す導光板１０のプリズム面９における凹部２１（谷部）に対応するものである。
【００１２】
また、図１（１）に示すように、前記金型部材６となる金型素材１７（被削材）の所定範囲１１をバイト等の切削工具１８を用いて楕円振動切削することによって前記所定範囲１１に前記した所要数の微細溝１２を加工形成し、前記した金型部材６に前記のプリズム成形面５を形成することができる。
また、図１（２）に示す切削工具１８の先端角度１９は前記微細溝１２の角度１５に対応して構成されると共に、前記切削工具１８としては、例えば、ダイヤモンド工具等が用いられている。
なお、図１（１）において、Ａは切削方向、Ｂは主分力方向、Ｄは背分力方向であり、３４は前記した切削工具１８の先端が描く楕円振動の軌跡であり、２２は図２（２）に示す溝ピッチ巾１４の方向である。
【００１３】
次に、図５に示す例を用いて楕円振動切削加工について説明する。
即ち、図５に示す楕円振動切削加工の例は、前記した切削工具３１で鋼材等の被削材３２（前記金型素材１７）における所定の切取り厚さ３３を切削する構成であって、前記した被削材３２を楕円振動切削するには楕円振動切削装置が用いられている。
また、前記した楕円振動切削装置には、例えば、前記切削工具３１の刃先にＸ方向に或いはＸ方向に各別に振動を付与する圧電素子（図示なし）とが備えられると共に、前記ＸＹ二方向の振動発生用の圧電素子には、正弦波状電圧が、所定の電圧、所定の周波数（例えば、超音波領域）、所定の位相差（例えば、９０度）で各別に入力することができるように構成されている。
従って、前記した楕円振動切削装置において、前記した各圧電素子に所定の正弦波状電圧を各別に入力することにより、前記したＸＹの二方向に発生する振動を機械的に共振合成して前記した切削工具３１の刃先に所定の周期を備えた楕円振動の軌跡３４を発生させることができるように構成されている。
なお、 図５において、前記したＸ方向は、切削方向Ａと主分力方向Ｂとに相当し、前記したＹ方向は、背分力方向Ｄに相当する。
【００１４】
即ち、図５に示すように、まず、前記した楕円振動の軌跡３４にしたがって、前記切削工具３１で前記被削材３２を前記主分力方向Ｂ（図例では左方向）に切削すると共に、前記切削工具３１を前記被削材３２から前記背分力方向Ｄ（図例では上方向）に離すことになる。
このとき、前記した被削材３２から切削されて切屑３５を前記切削工具３１で前記背分力方向Ｄ（図例では上方向）に引き上げることによって、前記した切屑３５が切屑流出方向Ｅに流出することになるので、通常切削法に較べて、前記した楕円振動切削に対する摩擦抵抗力は減少或いは反転（負の摩擦抵抗力）することになる。
即ち、前記して切削工具３１に対する前記被削材３１の切削抵抗性が低減すると共に、前記切削工具３１の切削加工力を低減し得て被削性が良好になる。
また、次に、前記した切削工具３１を前記切屑３５から前記主分力方向Ｂ（図例では右方向）に離すと共に、前記切削工具３１を前記背分力方向Ｄ（図例では下方向）に、即ち、前記被削材３１側へ移動させる。
従って、前記して切削工具３１を前記楕円振動の軌跡３４にしたがって周期的に振動させることにより、前記被削材３１を楕円振動切削して加工することができるように構成されている。
また、前述した楕円振動による切削は、通常切削法に較べて、前記切屑３５の厚さが低減されること、切削抵抗性の低減、鏡面加工が可能であること、更に、前記切削工具３１の寿命が延命されること、加工形状の精度が向上すること、ばりが抑制されること、びびり振動が防止されること、切削熱が低減されること等の利点がある。
なお、鏡面加工される被削材３１の材質として、例えば、焼き入れ鋼、プラスチック、樹脂等が挙げられる。
また、従来の通常切削法では、切削工具で被削材を圧縮した状態で切削することになるので、切削抵抗性が大きく、且つ、切屑は圧縮された粉末状となって、被削材の切削面には、ばりが発生することになる。
しかしながら、楕円振動切削による切削法では、前記した切屑３５を前記した切削工具３１で上方向に引き上げることができる構成であるので、切削抵抗性が低減され、前記切屑３５を連続形（例えば、細長い形状）に構成して排出することができ（連続延性モードと呼ばれる）、ばりの発生を抑制し得て、前記被削材３１の切削面を鏡面に加工することができる。
なお、３６はせん断角を示し、前記せん断角３６が大きくなると、前記被削材３２の被削性が良くなる。
【００１５】
即ち、図１（１）に示すように、前記した切削工具３１で前記金型素材１７の所定範囲１１を楕円振動切削して加工することにより、図２（１）・図２（２）に示すように、前記したプリズム成形面５を備えた金型部材６を形成することができる。
また、前記した楕円振動切削加工することによって、通常切削法に較べて、前記プリズム成形面５における金型側ばりの発生を効率良く防止することができると共に、前記した楕円振動切削加工による利点によって、当該プリズム成形面５を鏡面に効率良く加工することができる。
即ち、前記金型素材１７の所定範囲１１を楕円振動切削することにより、微細溝１２を備えたプリズム成形面５を形成することによって、光の透過性を向上させることができるプリズム面９を備えた導光板１０を樹脂成形することができる金型（前記金型部材６）を加工することができる。
従って、図３（１）・図３（２）に示すように、前記金型１（前記可動型３）に前記したプリズム成形面５を備えた金型部材６を着脱自在に装設し、前記金型１（前記キャビティ空間部８）で前記したプリズム面９を備えた導光板１０を樹脂成形することができる。
【００１６】
即ち、前記プリズム成形面５（鏡面）を前記導光板１０のプリズム面９に転写することができるので、当該転写面となる前記プリズム面９を鏡面に形成することができる。
また、前記した導光板１０のプリズム面９を鏡面に形成することにより、前記した従来例に示す金型側ばりの転写による光の阻害要因を無くすことができるので、前記したプリズム面９を通過する光を阻害する要因を無くすことができ、前記したプリズム面９における光の透過性を向上させることができる。
従って、従来の通常切削法にて加工された金型による導光板に較べて、前記したプリズム面９を備えた導光板１０全体における光の透過性を向上させることができる。
【００１７】
また、前記した実施例において、固定型２と可動型３とから成る金型１を例に挙げて説明したが、前記したプリズム成形面５を用いて前記した導光板１０のプリズム面９を樹脂成形することができる金型構成であればよい。
【００１８】
また、前記した実施例では、前記した金型素材１７を楕円振動切削して前記したプリズム成形面５を加工する構成を例示したが、前記した金型のキャビティ４の内面を楕円振動切削して加工する構成を採用してもよい。
この場合において、前記した実施例と同様に、前記プリズム成形面を含む導光板全面を鏡面に形成することができるので、前記導光板全体における光の透過性を向上させることができる（前記したバックライトユニットにおける反射シートで反射する光を含む）。
なお、この構成は、プリズム面を備えた導光板に限られず、導光板成形用金型で樹脂成形される各種の導光板に採用することができる。
【００１９】
また、前記したプリズム面９を備えた導光板１０の樹脂成形に用いられる樹脂は、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、その他レンズ等の光学系成形品を形成する樹脂（クリアーレジン）を用いることができる。
【００２０】
また、前記金型素材１７の材料としては、通常、金型素材として用いられる材料、例えば、焼き入れ鋼、ステンレス鋼等の鉄系材料、アルミニウム材料等が挙げられる他、表面処理された金型素材、例えば、銅めっき、ニッケルめっき、ニッケル・リンめっきを表面処理した金型素材が挙げられる。
即ち、前記しためっき表面処理層に楕円振動切削して前記しためっき表面処理層の厚さより浅い深さの微細溝（プリズム成形面）を加工することができる。
従って、前記したプリズム成形面の表面材質は、めっき表面処理層の材質となるものである。
【００２１】
また、前記した金型１で前記金型キャビティ空間部８内に前記金型ゲートから樹脂を注入して前記したプリズム面９を備えた導光板１０を樹脂成形してスプルの樹脂を除去した後、図４に示す前記導光板１０の樹脂注入部２３には樹脂残りが残存することになる。
従って、従来より、前記した樹脂残り（前記樹脂注入部）を通常切削法にて除去することが行われていた。
しかしながら、前記した通常切削法では前記した樹脂注入部に樹脂ばりが発生し、当該樹脂ばりが光源からの光を阻害して前記導光板における光の透過性が低くなることになる。
また、前記した通常切削法では粉末状の切屑が発生し、当該粉末状切屑が前記導光板１０のプリズム面９の谷部２１に嵌まり込み、当該粉末状切屑を除去するために洗浄工程を繰り返しても除去することができない。
従って、前記した光の透過性及び粉末状切屑を解決するために、前記した導光板１０の樹脂残り（前記樹脂注入部２３）を楕円振動切削して除去することにより前記樹脂注入部２３を鏡面に加工することが行われている。
即ち、前記した樹脂注入部２３を鏡面に加工することにより、前記樹脂注入部２３における光の透過性を向上させることができるので、前記導光板１０全体における光の透過性を向上させることができる。
また、前記した楕円振動切削による切屑は連続形であって、前記連続形切屑は前記プリズム面９の谷部２１に嵌まり込むことがなく、前記したような洗浄工程は不要となる。
なお、前記した実施例では、前記金型ゲートを前記導光板１０の光源側に対応する位置に設ける構成を例示したが、前記金型ゲートは前記金型キャビティ空間部８における任意の位置に設けることができる。
【００２２】
また、前記した前記金型キャビティ空間部８で導光板１０を成形した後、前記した樹脂通路の樹脂（前記スプル樹脂を含む金型ゲート樹脂）を前記した導光板１０との接続部（前記樹脂注入部）の位置を通常切削法にて切断（ゲートカット）する場合がある。
しかしながら、前記樹脂残りの除去と同様に、光の透過性が低くなること、及び、前記したプリズム面９の谷部２１に粉末状切屑が嵌まり込むことが発生している。
従って、前記した導光板１０との接続部（前記樹脂注入部２３）を楕円振動切削することにより、前記接続部から切断して前記樹脂注入部２３を鏡面に加工することが行われている。
即ち、前記樹脂残りの除去と同様に、前記樹脂注入部２３における光の透過性を向上させることができるので、前記導光板１０全体における光の透過性を向上させることができると共に、前記連続形切屑は前記プリズム面９の谷部２１に嵌まり込むことがなく、前記したような洗浄工程は不要となる。
【００２３】
なお、前記した導光板における樹脂注入部を楕円振動切削して鏡面に加工する構成は、プリズム面を備えた導光板に限られず、導光板成形用金型で樹脂成形される各種の導光板に採用することができる。
なお、近年、前記した液晶表示装置（液晶パネル）が大型化し、前記樹脂注入部２３の面積が増加する傾向にあり、前記した楕円振動切削加工によるゲート切断は光の透過性の向上等に多大に貢献することができるものである。
【００２４】
本発明は、前述した実施例のものに限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意に且つ適宜に変更・選択して採用することができるものである。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、導光板成形用金型で樹脂成形される導光板において、光の透過性を向上させることができると云う優れた効果を奏するものである。
【００２６】
また、本発明によれば、プリズム面を備えた導光板における光の透過性を向上させることができるプリズム面を備えた導光板を樹脂成形する金型の加工方法及び金型を提供することができると云う優れた効果を奏するものである。
【００２７】
また、本発明によれば、光の透過性を向上させることができるプリズム面を備えた導光板を提供することができると云う優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１（１）は、本発明に係る導光板を樹脂成形する金型の加工方法を概略的に説明する概略斜視図であり、図１（２）は、図１（１）に示す切削工具を拡大して概略的に示す拡大概略斜視図である。
【図２】  図２（１）は、図１（１）で加工した金型のプリズム成形面を示す縦断面図であり、図２（２）は、図２（１）に示す金型のプリズム成形面の要部を拡大して示した拡大縦断面図である。
【図３】  図３（１）は、本発明に係る導光板を樹脂成形する金型を示す縦断面図であって、金型の型締状態を示し、図３（２）は、図３（１）に対応する金型の縦断面図であって、金型の型開状態を示している。
【図４】  図４は、図３（１）・図３（２）に示す金型で樹脂成形したプリズム面を備えた導光板を概略的に示す概略斜視図である。
【図５】  図４は、本発明の金型の加工方法を概略的に説明する概略正面図である。
【図６】  図６は、プリズム面を備えた導光板を用いたバックライトユニットを概略的に例示して説明する概略正面図である。
【符号の説明】
１  金型
２  固定型
３  可動型
４  キャビティ
５  プリズム成形面
６  金型部材（プリズム成形部）
７  金型ベース部
８  金型キャビティ空間部
９  プリズム面
１０  導光板
１１  所定範囲
１２  微細溝
１３  深さ（微細溝）
１４  溝ピッチ巾
１５  角度（微細溝）
１６  凸部
１７  金型素材
１８  切削工具
１９  先端角度（切削工具）
２０  凸部（山部）
２１  凹部（谷部）
２２  溝ピッチ巾の方向
２３  樹脂注入部
３１  切削工具
３２  被削材
３３  切取り厚さ
３４  楕円振動の軌跡
３５  切屑
３６  せん断角度
５１  光源
５２  プリズム面
５３  導光板
５４  拡散シート
５５  反射シート
５６  光
５７  ランプリフレクタ
Ａ  切削方向
Ｂ  主分力方向
Ｄ  背分力方向
Ｅ  切屑流出方向
【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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【図６】
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