(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を光透過性の板状の導光部材の少なくとも１つの側方に配設し、前記光源からの光を前記側方の入光面から前記導光部材の内部に導光し、前記導光部材の発光面に並設される拡散部材において光を散乱させて照明を行うために、前記発光面の裏面に所定形状の完成後凹部を無数に形成した導光部材の製造方法であって、
前記光源からの距離に略比例した高い密度になるように加工面を１個または複数のポンチにより順次鍛造加工して母型凹部を有した母型を得る鍛造工程と、
前記母型から電気鋳造方法を含む転写方法で転写することで、前記完成後凹部を成形するための凸部を有した成形金型を得る転写工程と、
前記成形金型を使用し光透過性の樹脂材料から射出成形して前記完成後凹部を無数に形成した前記導光部材を射出成形する成形工程とを具備し、
前記鍛造工程では、前記母型凹部を、相対的に低密度とする部位から高密度とする部位へ順次鍛造加工することを特徴とする導光部材の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂材料から決定される臨界角β以上で入射した入射光を前記完成後凹部の傾斜面において前記発光面に対して反射するように前記所定形状を設定するとともに、前記裏面を鏡面にしたことを特徴とする請求項１に記載の導光部材の製造方法。
【請求項３】
前記完成後凹部の前記傾斜面を形成するために用いられる前記ポンチは、その頂角が１３０度から８０度の範囲に含まれる円錐面または多角形面、屋根状の各面を形成した任意の形状であることを特徴とする請求項２に記載の導光部材の製造方法。
【請求項４】
前記鍛造工程において、前記光源を前記導光部材の少なくとも１つの側方に配設する場合には前記光源に近い部位から順番に順次鍛造加工し、前記導光部材の対向する両側の側方に前記光源を配設する場合には中央部分が最後になるように順次鍛造加工することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の導光部材の製造方法。
【請求項５】
前記鍛造工程において、表面が光沢面または粗面を有する前記ポンチを使用し、下記のいずれかの条件を組み合わせ、
記
（ａ）外部エネルギーを所定金属材料からなる前記母型の加工面に加える、
（ｂ）一定深さ分を移動する、
（ｃ）一定深さ分を複数段階で変化させて最終深さにする、
（ｄ）同じ形状を有するかまたは異なる形状を有する複数のポンチを用いて複数回数分に分けて深さ分を移動する、
（ｅ）同じ形状を有するかまたは異なる形状を有する複数のポンチを用いて、同時かまたは個別に、
鍛造加工することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の導光部材の製造方法。
【請求項６】
前記母型を構成する所定金属材料として、前記母型凹部の一定深さ分を鍛造加工した後における周辺の盛り上がり高さの少ない金属材料を使用することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の導光部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は所定面積を有するＬＣＤ（液晶表示装置）などを背面から照明するために用いられる導光部材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
所定面積を有するＬＣＤなどを背面から照明する際に、先ず最初に考慮しなければならない点として、光源から発生する光をＬＣＤの所定面積の全ての部位に渡って均一にすることが挙げられる。
【０００３】
そこで、従来より、光源を光透過性が高い素材から形成される導光部材の側方に配置し、光源からの光を導光部材の面方向に導光して、導光部材の発光面に並設される発光部材に対して導光部材の発光面から放出される光を散乱させるように構成する場合において、導光部材の発光面と反対側面において多数の突起部を形成しておき、これらの突起部において光源からの光を反射する一方で、光源から遠い部分に突起部をより多く形成するようにして発光面の明るさが均一になるようにした面発光装置が多く実用化されている。
【０００４】
このように構成される面発光装置によれば、導光部材を光透過性が高い例えばアクリル樹脂材料を用いて射出成形により量産しているが、この射出成形において導光部材成形用のキャビティを備えた金型は化学エッチングにより主に加工されている。
【０００５】
図１４は、従来の導光板１０の拡大断面図（ａ）と、導光板１０を射出加工するために使用される射出成形金型２０１の拡大断面図（ｂ）である。
【０００６】
先ず、図１４（ｂ）において、射出成形金型２０１により導光板１０の突起部１６を成形するための型凹部２０２を化学エッチングにより加工形成する際に、金型のキャビティイの底面部位を所定ピッチ及び所定開口面積の開口孔部２０３ａを設けたレジスト膜２０３で覆ってから、エッチング液を導入して開口孔部２０３ａを介して接触する面を侵食により掘り込んで形成した後に、レジスト膜２０３を取り除くようにして射出成形金型２０１のキャビティを形成するようにしている。
【０００７】
このように加工形成される射出成形金型２０１を使用して、図１１（ａ）に図示されるように厚さＨの導光板１０であって突起部１６を多数形成したものを射出成形して、上記のように導光部材１０の発光面１０ａにおいて光源からの光を反射する一方、光源から遠い部分において突起部１６をより多く形成するようにして発光面における明るさが均一になるようにしている。
【０００８】
しかしながら、上記のように化学エッチング加工によって金型キャビティを加工すると、開口孔部２０３ａが小径ドットの時には半球状になり、また大径ドットの時には鍋底状の形状になることが知られている。
【０００９】
また、化学エッチング工程の途中で所謂オーバーエッチングが発生した場合には、図１４（ｂ）に図示のようなオーバーエッチング部２０２ａが形成される。また、突起部１６ｂの直径寸法ｄが例えばΦ０．３ｍｍ以下のように小さくなり、かつ配置ピッチが０．６ｍｍ以下に狭くなると連通部２０２ｂが形成されることがあるので、このような金型を用いて射出成形される導光板１０の突起部１６には図示のような不良箇所１６ａ、１６ｂが形成されることになる。
【００１０】
この結果、光源からの光Ｌが突起部１６の不良箇所１６ａで乱反射されたり、また突起部１６で反射されてから発光面１０ａに向けて指向するようにできなくなり、光を効率的に光源から離れた導光板部位に正常に導くような形状を選択する事ができず、所望の性能が得られなくなる問題点があった。
【００１１】
さらにまた、化学エッチング加工は薬液濃度、温度等の管理が特に難しく、突起部の密度を無段階に差を設けるようにする場合には、部位によるばらつきの発生を防ぐことは非常に困難であった。このために、互いに隣接する突起部１６間の間隔を多く必要となり、突起部の配設密度を上げることができず、おのずから限度があり、導光板外部へ射出する光の量をより多くして、輝度アップを図る事に限度があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記のエッチング以外で加工形成される超精密射出成形金型を用いて光透過性の樹脂材料により射出成形し、上記の突起部に代えて傾斜面を有する円錐形状の凹部を形成するようにして、樹脂材料から決定される臨界角β以上で入射した入射光を凹部の傾斜面で反射するようにして、発光面に向けるようにすることで輝度アップを図ることが考えられる。
【００１３】
上記の超精密射出成形金型によれば、光源からの距離に略比例した高い密度になるように加工面を特殊切削ドリルにより切削加工するので、所望の深さになるまで母型凹部を切削加工するためにかなりの時間を要していた。また、一度の切削加工では所望の深さになるまで母型凹部を切削加工することが困難な場合は、複数回数に分けて切削加工して、かつ切削ドリルの深さを厳密に制御する必要から、切削加工に専用特殊治具が必要であった。
【００１４】
また、切削加工面の形状及び表面状態は回転駆動される特殊切削ドリルの刃の形状が回転する形状及び刃部の先端状態により決定されるので、円錐形状となりまた切削加工面は切削跡が残るものであった。さらに、回転駆動される特殊切削ドリルによれば、円錐面は切削可能であるが、三角錐、四角錐、多角錐、屋根状に切削加工することは到底加工不能であった。
【００１５】
さらにまた、特殊切削ドリルの頂角を１３０度から８０度前後の範囲に設定するとともに、刃部をさらに先端部分に形成することは頂角の先端部分が０．０５ｍｍ前後と非常に微小であるので、非常に困難であり、また刃先が磨滅後に再研磨して刃部を形成することは実質不可能であった。
【００１６】
したがって、本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、光源からの距離に略比例した高い密度になるように母型の加工面に加工される母型凹部を極短時間で加工することができ、しかも円錐形状以外の三角錐、四角錐、多角錐、屋根状他の任意の形状に加工することができ、かつ加工表面状態が光沢、粗面になるように随時設定することができる導光部材の製造方法の提供を目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の導光部材の製造方法によれば、光源を光透過性の板状の導光部材の少なくとも１つの側方に配設し、前記光源からの光を前記側方の入光面から前記導光部材の内部に導光し、前記導光部材の発光面に並設される拡散部材において光を散乱させて照明を行うために、前記発光面の裏面に所定形状の完成後凹部を無数に形成した導光部材の製造方法であって、前記光源からの距離に略比例した高い密度になるように加工面を１個または複数のポンチにより順次鍛造加工して母型凹部を有した母型を得る鍛造工程と、前記母型から電気鋳造方法を含む転写方法で転写することで、前記完成後凹部を成形するための凸部を有した成形金型を得る転写工程と、前記成形金型を使用し光透過性の樹脂材料から射出成形して前記完成後凹部を無数に形成した前記導光部材を射出成形する成形工程とを具備し、前記鍛造工程では、前記母型凹部を、相対的に低密度とする部位から高密度とする部位へ順次鍛造加工することを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好適な各実施形態について図面を参照して述べる。
【００１９】
先ず、図１（ａ）は、例えば自己発光能力のない液晶のバックライト用として使用される面発光装置の要部を示した横断面図である。また、図１（ｂ）は、導光板１の要部を拡大して示した断面図である。また、図２は図１のＸ‐Ｘ矢視断面図を示したものである。
【００２０】
図１と図２において、光源部４は高輝度発光ダイオード（ＬＥＤ）を基板５上にボンディングしてから、シリコン樹脂乃至エポキシ樹脂等で封止するように形成されており、図示のように基板５の電極部が外部に出るようにして、図示しない電源部に電極部を接続することで点灯できるようにして、単独での製造及び供給を可能にしている。
【００２１】
一方、図示のように平面状に形成される導光板１は、液晶の平面状の表示面１５と略同様の形状と面積を有しており、その入光側面１ｆにおいて上記の一対の光源部４を収容する形状部を形成するとともに、その材質として透明なアクリル樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂等が用いられて射出成形される。この導光板１の裏面１ｂは鏡面から構成される一方で、凹部６の傾斜面は鏡面または粗面となるようにして、臨界角β以上の入射光を全反射または乱反射するようにしている。
【００２２】
また、この導光板１の発光面１ａと左右側面１ｄ、１ｅと反対面１ｃと裏面１ｂは夫々鏡面になるように射出成形されるとともに、裏面１ｂ上において無数の凹部６を規則的に形成している。これらの凹部６の配置は、図２に図示のように、光源４に近い部位では横ピッチＰｗと縦ピッチＰｄとが疎状態になるように配設される一方で、光源４から離間するにつれて次第に横ピッチＰｗと縦ピッチＰｄが密状態になるようにしている。
【００２３】
さらに図示のように極力千鳥状になるように凹部６を配設することで、光源４からの光が隣接する凹部６の遠方まで確実に到達できるようにコンピュータを用いたシュミレーション解析に基づき凹部６を配設するようにしている。
【００２４】
一方、図示のように略箱状に形成される反射枠３は、上記の導光板１を略隙間なく収容する寸法と箱形状となるように成形される。また、この反射枠３は、例えば白色樹脂から射出成形するか、または無電界メッキすることにより形成されることで、反射面としての反射内面３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが内側に形成されており、各反射内面で反射した光が拡散板２に向かうようにしている。
【００２５】
以上が、面発光装置の概略構成であって、その寸法は液晶サイズに応じて適宜決定されるものである。液晶サイズが大型の場合は、光源４として線光源となる蛍光燈が適宜用いられる。尚、バックライトが横長になる場合には、図１、２に示した装置を左右対称にして一対分が対向するように設けて、凹部６が中央部位で密状態になるように配設されることになる。
【００２６】
次に、図３（ａ）は、導光板１に入光する光Ｌの反射の様子を示した模式図であり、また図３（ｂ）は凹部６における光Ｌの反射の様子を示した要部断面図である。
【００２７】
先ず、図３（ａ）において、光源４から出射した光であって、図中の破線で図示した光Ｌは、アクリル樹脂の屈折率ｎ＝１．４９のために臨界角βは４２．１６°となり、各面に入射角４２．１６°以上で入射した場合において全反射することになる。即ち、導光板１からの垂線と成す角度αで導光板１に対して入光した光は臨界角βで屈折することになるが、屈折率ｎ＝ｓｉｎα／ｓｉｎβの関係式においてαを９０°として、ｓｉｎβ＝ｓｉｎ（９０°）／ｎから臨界角βの４２．１６°が求まることになる。
【００２８】
同様に、ＰＣ樹脂の場合はｎ＝１．５９のために、臨界角は３８．９７°で、各面に入射角３８．９７°以上で入射した場合に全反射することになる。
【００２９】
したがって、アクリル樹脂から成形される導光板１の入光側面１ｆから入射した光Ｌは、臨界角以上の角度４７．８４°以上の角度で左右側面１ｄ、１ｅ、発光面１ａと裏面１ｂの凹部６以外の部分に入射し全て全反射される。同様に、ＰＣ樹脂の場合も入光側面１ｆから入射した光は全て全反射する。
【００３０】
以上のような全反射を繰り返しながら、反対面１ｃまで達した光は、導光板１から外部に出射されてから、反射枠３の反射内面３ｂで反射されてから、再度導光板１に入射することになる。
【００３１】
次に、本願発明の最も特徴的な凹部６は、図３（ｂ）に図示のように裏面１ｂ上に形成されており、凹部６の反射面６ａに対する入射角が臨界角β以上であれば破線図示のように全反射するように形成されている。また、反射面６ａ、６ｂが粗面処理されている場合には反射面６で一部拡散しながら破線図示のように向かう。
【００３２】
また、発光面１ａにおいて入射角が臨界角β以下の場合には、発光面１ａでは反射せずに導光板１から外部に屈折出射して、拡散板２に達し、そこで拡散することになる。また、発光面１ａにおいて入射角が臨界角β以上の入射光は、全反射して、導光板内の奥側に導光する。
【００３３】
一方、図示しないが裏面１ｂに対して臨界角β以下で入光した光は、裏面１ｂ面から出射して、反射枠３の反射面３ａに指向して、反射面３ａで反射されてから、再度、導光板１に入射されて発光面１ａに指向することになる。
【００３４】
以上のようにして拡散板２において拡散された光は、面光源を形成することになり液晶用バックライトの場合において、図１に図示のＬＣＤ透過パターン１５を通過して、表示が行われることになる。
【００３５】
また、凹部６は図示のように導光板１の裏面１ｂから発光側面１ａに向けて円錐状に突出するように形成されており、その先端を半径ｒの球状にする一方で、頂角θが１３０°以下になるように形成されている。このように凹部６を形成することにより、裏面１ｂに対して臨界角β以上で入光した光であって、本来は裏面１ｂ面で全反射導光されるべき光を凹部６の反射面６ａにおいて全反射するようにして、発光面１ａに指向させて、発光面１ａから出光できるように構成されている。
【００３６】
以上のように形成される凹部６を、上記のように光源４から離間するにつれて次第に横ピッチＰｗと縦ピッチＰｄが密状態になるようにし、さらに極力千鳥状になるように配設することで、光源４からの光が反対面１ｃまで確実に到達できるようになる。
【００３７】
尚、突起部の頂角θを種々実験したところ、８０°〜１３０°近辺で効率が最も良いことが確認され、凹部６の高さｈは０．０５ｍｍ、直径ｄは０．２５ｍｍで、最も高密度に凹部６を設ける部位であって図１に示す反対面１ｃに近い部位における横ピッチＰｗと縦ピッチＰｄを０．３ｍｍまで狭くすることができ、後述するようにかなり良い結果を得ることができた。
【００３８】
次に、図４は以上のように射出成形される導光板１用の金型の素材の鍛造加工工程に用いられる鍛造加工装置の構成例を示した模式図である。
【００３９】
本図において、鍛造加工装置２０は、ダイアモンドチップを被測定面に対して既知の荷重を加えたときに残る圧痕の大きさから被測定物の硬度を測定するビッカース硬度計の動作原理に一部基づいているが、図示のように鍛造加工装置２０は硬度計とは全く異なるものである。
【００４０】
先ず、鍛造加工装置２０は、基部となるベース２１上において駆動モータ２２ｂにより矢印方向に任意に旋回駆動される旋回テーブル２２が配設される。この旋回テーブル２２上には駆動モータ２３ｂにより図示の左右矢印方向に任意に平行移動される左右移動テーブル２３が固定されている。また、この左右移動テーブル２３上には駆動モータ２４ｂにより図示の紙面表裏方向に任意に平行移動される前後移動テーブル２４が固定されている。
【００４１】
この前後移動テーブル２４上には母型Ｍを真空圧により不動状態に固定するために真空圧供給源に接続されるか、または図示の機械的固定具を備えたワーククランプ２５が固定されている。一方、上記の駆動モータ２２ｂ，２３ｂ，２４ｂはモータドライバーを内蔵した制御装置４５に対して夫々接続されている。
【００４２】
以上の構成により、ポンチ３０に対する所望の相対位置に母型Ｍを移動するようにして凹部１０２となる圧痕を任意の位置に加工できるようにしている。
【００４３】
次に、ポンチ３０は３爪チャックのように簡単に交換可能なチャック２６に対して固定されており、このチャック２６を上下移動可能に支持する軸体２７の先端部において固定している。軸体２７の近傍には位置検出センサ４４であって、軸体２７の移動量をミクロン単位で検出するセンサが設けられており、制御装置４５に測定値を送るようにしている。
【００４４】
軸体２７はベース２１のオーバーハング部２１ｂに固定されている精密スラストベアリング２８により上下動可能に設けられるとともに、ラジアル方向のガタをゼロにして図示の上下矢印方向にチャック２６を移動できるようにしている。軸体２７の上端部には連結レバー２９が回動可能に支持する回動部２９ｂを介して連結されている。また連結レバー２９の上端はメインレバー３３の回動部３３ｂにおいて、回動自在に連結されている。
【００４５】
メインレバー３３の右端部は、オーバーハング部２１ｂに固定されている揺動支点となるベアリング３２において揺動自在に支持されている。また、メインレバー３３の左端部には衝撃荷重を緩衝するラバーブッシュ３７が固定されており、このラバーブッシュ３７を介してにロッド３８の上端部が図示のようにメインレバー３３が破線図示の位置に移動するにともない常時垂直方向に移動できるように支持されている。このロッド３８の下端には秤用の分銅４０を載置するための皿３９が固定されている。
【００４６】
また、ベアリング３２からラバーブッシュ３７までの距離Ｌ２は、ベアリング３２から回動部３３ｂまでの距離Ｌ１の丁度１０倍の距離に設定しており、分銅４０の重量を単純に１０倍した荷重がポンチ３０に加わるようにしている。また、メインレバー３３の上端にはバネフック３４が固定されており、ベース２１上に固定されている調節可能なバネ支持部３６において上端が支持されているバネ３５の下端部をバネフック３４において支持するようにして、分銅４０を皿３９上にセットする前のゼロ点調整を行うようにしている。
【００４７】
一方、メインレバー３３の摺動面３３ｃまたはメインレバーに固定されているベアリングはカムプレート４３のカム面４３ｂに対して常時当接して、図示の位置を保持するとともに、分銅４０がセットされた後におけるカムプレート４３の矢印ｄ２方向の回動駆動動作にともない、メインレバー３３を実線図示と破線図示の位置の間で揺動駆動する。このために、カムプレート４３はベース２１に固定された軸体４２で回動軸支されるとともに、ベース２１に固定されたカムモータ４１から動力を得るようにしている。このカムモータ４１は制御装置４５に接続されている。
【００４８】
上記の構成の鍛造加工装置２０において、図５のタイミングチャートに示すようにポンチ３０が上下移動するように、カムプレート４３のカム面４３ｂが設定される。即ち、時間ｔ１でポンチ３０が母型Ｍの加工面に向けて下降し、加工面に接触する直前で下降速度をゆるやかにして、時間ｔ２の後半で所定深さ分の鍛造を行い、終了後に急速にポンチ３０を時間ｔ３内で上昇させる。これに続き、時間ｔ４で上記の平行移動テーブル２３、２４を移動して、次の鍛造加工を行う。以上の動作を繰り返し行うことで、図２に示したような凹部６を射出成形するための母型Ｍが得られる。
【００４９】
この鍛造工程において、図２に示されるように導光部材１の１つの側方に光源４を配設する場合には光源に近い部位から順番に順次鍛造加工して加工後の歪みの影響が加工済みの型凹部１０２の、光源４側の反射面６ａを形成するための面に及ばないようにする。また、一枚の導光部材１を用いて導光部材１の対向する両側の側方に光源４を配設する場合には、中央部分が最後になるように順次鍛造加工することで、加工後の歪みの影響が加工済みの型凹部１０２の、光源４側の反射面６ａを形成するための面に及ばないようにしている。
【００５０】
また、鍛造工程において、ポンチ３０に表面が光沢面または粗面を有するものを使用して、次のいずれかの条件を組み合わせることで鍛造加工することで、最適な母型Ｍを得ることができる。
（ａ）一定荷重を鉄、アルミニウム、金、真鍮、銅、ベリリウム銅を含む金属材料からなる母型Ｍの加工面に一定速度で加える、
（ｂ）一定深さ分を一気に移動する、
（ｃ）一定深さ分を複数段階で変化させて最終深さにするために、図５に示される同じ工程を繰り返す、
（ｄ）同じ形状を有するかまたは異なる形状を有する複数のポンチ３０を用いて複数回数分に分けて深さ分を移動する、
（ｅ）同じ形状を有するかまたは異なる形状を有する複数のポンチ３０を用いて、同時かまたは個別に鍛造加工する。
【００５１】
続いて、図６は鍛造加工装置２０による鍛造加工の実験データを示した図であり、縦軸にポンチ３０の先端部３０ｔが到達することで加工形成される深さＦ（単位：ミクロン）をとり、また横軸に圧痕の半径（単位：ミクロン）を示している。また、横軸を母型Ｍの加工面の表面と一致するようにして、鍛造加工後の圧痕の周辺部の盛り上がり高さをＨで示した図である。
【００５２】
本図において、母型Ｍの金属材料としてＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を抽出し、また分銅４０を４５０、１０００、２０００ｇとし、実荷重を０．４５、１、２ｋｇとして図示の結果を得た。
【００５３】
図示のようにＭ１のように周辺部の盛り上がり高さＨが低い金属が好ましく、この高さＨを深さＦで割った値が１０％以下のものを用いることで、そのまま母型Ｍとして使用できることになる。即ち、周辺部の盛り上がり高さＨ分を研削等で二次加工する必要がなくなる。このように盛り上がり高さＨが低い金属材料として銅、真鍮、金等のように鍛造性に富む金属が挙げられる。
【００５４】
以上のようにして鍛造加工により得られた母型Ｍの加工表面は平滑仕上げされており、導光板１の凹部６を成形するための型凹部１０２となる圧痕は密度の高い部分（横ピッチＰｗと縦ピッチＰｄが例えば、０．３ｍｍ以下の部位）は、加工済みの型凹部１０２の形状に影響を与えて、変形させる虞があるために、光源４により近い部位の型凹部１０２から順に鍛造加工する事により、鍛造加工時に形状歪がたとえ発生したとしても、凹部６内における光源の反射面６ｂ（図３（ｂ））側のみに加工歪みができるようにする事ができるようになる。
【００５５】
即ち、図３で述べたように反射に寄与する反射面６ａは、凹部６の光源４から近い側の面においてポンチ３０により正確な頂角θで鍛造加工されることになるので、凹部６内で光を反射する際に与える影響を最小限にする事ができる。
【００５６】
次に、以上のように鍛造加工された圧痕の型凹部１０２を有する母材Ｍを鍛造加工装置２０のワーククランプ２５から取り外してから、電気鋳造工程（電鋳）に移行する。この電気鋳造は従来より良く知られている技術であるのでその詳細は省略するが、簡単に述べると、図７（ａ）の模式図において、母型Ｍの外周面にニッケル等のメッキ層１１０を所定厚まで形成した後に、母型Ｍを剥離させて除去する。この結果、型凹部１０２の形状に対して完全に反転した形状の型凸部１０３がメッキ層１１０側に形成されることになる。
【００５７】
そこで、これを型部材１０１に一体形成するようにしてキャビティＣを有する型部材１０１を得て、図７（ｂ）において、以上のように鍛造加工された型凸部１０３を有する型部材１０１を用いて、アクリル樹脂材料を使用して所定条件で射出成形して導光板１を得る。このとき、電鋳により型部材１０１は型凸部１０３と、裏面を成形する平滑部１０６は鏡面となるように転写されている。尚、導光板１の両側において光源４が配設されており、入光面１ｆを両側側面に設ける場合は、キャビティＣの中央部から最も遠い部位から順に鍛造加工するようにすることは言うまでもない。
【００５８】
また、図４に示した鍛造加工装置２０では先端部の形状が円錐形状であって、ポンチ３０の頂角が１３０度から９０度前後の範囲に設定することで、良い結果を得ることができた。また、ポンチ３０は鍛造に使用されるので、ポンチ３０の表面形状と表面状態とがそのまま加工面側に転写される。このために、切削ドリルでは切削加工による円弧状の引っ掻き状の切削跡が残るものであったが、ポンチ３０によれば、切削跡が一切残ることがない。
【００５９】
さらに、回転駆動される切削ドリルによれば、円錐面以外の例えば三角錐、四角錐、多角錐、屋根状に切削加工することは到底加工不能であったが、ポンチ３０によれば任意の形状が加工できることになる。
【００６０】
図８、図９はポンチ３０により任意の形状に鍛造加工できることを示した一覧表である。両図の（ａ）から（ｍ）において、ポンチの先端部の形状を示した正面図と、ポンチの先端部の平面図と、導光板において凹部６として射出成形される形状と臨界角以上で入光した光を反射する様子を示した外観斜視図を夫々示している。
【００６１】
先ず、図８（ａ）において、ポンチは頂角が８０度から１３０度の円錐形状に研削研磨加工されており、導光板において図示のような円錐形状の凹部として射出成形される。この結果、図３で述べたように臨界角β以上で入光した光を矢印方向に反射する。
【００６２】
また、図８（ｂ）において、ポンチは頂角が８０度から１３０度の円錐形状に研削研磨加工される一方で、頂点部分は球状にアール加工されている。このポンチから得られる成形金型では、導光板において図示のような円錐形状の凹部として射出成形され、球状部分が目立つことがないように構成できる結果、図３で述べたように臨界角β以上で入光した光を矢印方向に反射するとともに、球状部分が目立つことがないように構成できる。
【００６３】
また、図８（ｃ）において、ポンチは頂角が８０度から１３０度の円錐形状に研削研磨加工される一方で、頂点部分は平らに加工されている。このポンチから得られる成形金型では、導光板において図示のような円錐形状の凹部として射出成形され、平らな部分の面積を適宜設定することで、図３で述べたように臨界角β以上で入光した光を矢印方向に反射するときの光量を制御できるようになる。図８（ｄ）において、ポンチは正三角形の胴部からなり、図示のように三角錐を先端部に形成している。このポンチから得られる成形金型では、導光板において図示のような三角錐の凹部として射出成形されることになり、１８０度間隔で３方から傾斜面に対して臨界角β以上で入光した光を矢印方向に反射することができるようになる。
【００６４】
さらに、図８（ｅ）において、ポンチは正方形の胴部からなり、図示のように四角錐を先端部に形成している。このポンチから得られる成形金型では、導光板において図示のような四角錐の凹部として射出成形されることになり、９０度間隔で４方から傾斜面に対して臨界角β以上で入光した光を矢印方向に反射することができるようになる。したがって、例えば、光源を４側面の全てに配置するようにして、大幅な輝度アップを図るようにできる。また、異なる色の光源を４側面に配置するようにして、凹部において加法混色するように構成して、種々の色を得るようにも構成できる。
【００６５】
図８（ｆ）は、ポンチは正方形の胴部からなり、図示のように四角錐を先端部に形成しており、さらに頂点部分において球状としている。このポンチから得られる成形金型では、図８（ｂ）と略同様に球状部分が目立つことがないように構成できる結果、図３で述べたように臨界角β以上で入光した光を矢印方向に反射するとともに、球状部分が目立つことがないように構成できる。
【００６６】
図８（ｇ）は、ポンチは正方形の胴部からなり、図示のように四角錐を先端部に形成し平らな部分を形成している。このポンチから得られる成形金型では、図８（ｃ）と略同様に光量を制御できるようになる。
【００６７】
図９（ｈ）は、ポンチは正方形の胴部からなり、図示のように屋根状の形状部を先端部に形成している。このポンチから得られる成形金型では、外観斜視図に示したように左右方向から図３で述べたように臨界角β以上で入光した光を矢印方向に反射するようにできる。
【００６８】
図９（ｉ）は図９（ｈ）の屋根状の頂点部分をアール状にしており、この部分でおいて、目立つことがないように構成している。
【００６９】
さらに、図９（ｊ）は、ポンチは横断面が矩形の胴部からなり、図示のように寄せ棟の屋根状の形状部を先端部に形成している。このポンチから得られる成形金型では、外観斜視図に示したように左右前後方向から臨界角β以上で入光した光を矢印方向に反射するようにできる。
【００７０】
また、図９（ｋ）は、ポンチは横断面が小判形の胴部からなり、図示のように変形寄せ棟の屋根状の形状部を先端部に形成している。このポンチから得られる成形金型では、外観斜視図に示したように前後左右方向から臨界角β以上で入光した光を矢印方向に反射するようにできる。
【００７１】
図９（ｌ）は、ポンチは横断面が小判形の胴部からなり、図示のように先端部において円弧面と平面とからなる変形寄せ棟の屋根状の形状部を形成している。このポンチから得られる成形金型では、外観斜視図に示したように前後左右方向から臨界角β以上で入光した光を矢印方向に反射するようにできる。
【００７２】
最後に、図９（ｍ）は、ポンチは横断面が小判形の胴部からなり、図示のように先端部において台形円錐状の形状部を形成している。このポンチから得られる成形金型では、外観斜視図に示したように前後左右方向から臨界角β以上で入光した光を矢印方向に反射するようにできる。
【００７３】
図１０は、円錐形状の凹部を形成した導光板の光学特性を測定して得られた光学特性図であって、図１０（ａ）に示すように導光板の側面側に光源を配置し、輝度形を角度θ傾けて導光板の表面から拡散される輝度を測定して得られた特性図である。この特性図において、縦軸にコサイン輝度を示し、横軸に角度θを示す。角度θがゼロのときに、輝度計が拡散面に対して垂直となり、また、角度が正のときに、輝度計が光源から離れるように傾斜され、角度が負のときに、輝度計が光源に近くなるように傾斜されるようにして測定したものである。
【００７４】
また、図表中のＫ１はポンチの表面を粗面にして、頂角を６０度にした特性を示し、Ｋ２はポンチの表面を粗面にして、頂角を６５度にした特性を示し、Ｋ３はポンチの表面を粗面にして、頂角を８０度にした特性を示し、Ｋ４はポンチの表面を光沢面にして、頂角を１００度にした特性を示し、Ｋ５はポンチの表面を粗面にして、頂角を１００度にした特性を示し、図表中のＫ６はポンチの表面を粗面にして、頂角を５５度にした特性を夫々示している。
【００７５】
この図表から解るように、導光板を斜めから観察することで得られる輝度特性を任意に制御できるようになり、例えばＫ６のように輝度確保よりも角度特性を向上したり、Ｋ４に示したように垂直方向からの輝度アップを大幅に向上するなど任意に設定できるようになる。
【００７６】
以上のように、導光板１を成形するための母型をポンチにより直接鍛造加工して射出成形後の凹部６の形状、大きさ状態等を自由に設定することができた。また上記の鍛造加工装置２０によれば、分銅の自重を荷重にすることから、加工面が傾斜している場合でも、切削の場合のように刃先が逃げることがないので確実に鍛造加工することができる。また、凹部６の配設間隔を狭くすることができ、導光板からの出光量を大きくできるようになるために、従来の化学エッチングのものより約１．５倍の輝度アップを図る事が確認できた。
【００７７】
尚、導光板１の用途としては、携帯電話機用の液晶用バックライトや、より大きな表示画面を備えているノートパソコンやカーナビゲーション装置であって、その光源である蛍光灯の消費電力を極力抑えたい場合に使用される液晶用バックライト用に非常に優れた性能を発揮できる。さらに上記の導光板は、他にも種々適用できるものであって、導光板を用いた面発光装置の使用目的に応じて適宜光源、反射枠が設計されるものである。また、ポンチの粗面加工法としては、サンドブラスト法以外に種々の加工が可能であり、例えば金型加工後に行われるシボ形成用のエッチング法等がある。
【００７８】
図１１は以上のように射出成形される導光板１用の金型の素材の鍛造加工工程に用いられる鍛造加工装置の別構成例を示した模式図である。
【００７９】
本図において、鍛造加工装置は、ダイアモンドチップを被測定面に対して既知の荷重を加えたときに残る圧痕の大きさから被測定物の硬度を測定するビッカース硬度計の動作原理に一部基づいているが、図示のように鍛造加工装置は硬度計とは全く異なるものである。
【００８０】
先ず、鍛造加工装置は、基部となるベース３２１上において前後左右移動テーブル３２４が設けられており、その上に成形金型Ｍを真空圧により不動状態に固定するために真空圧供給源に接続されるか、または図示の機械的固定具を備えたワーククランプが固定されている。一方、ベース３２１の上部には制御装置に対して夫々接続されているエアシリンダ３３７が設けられている。
【００８１】
このエアシリンダ３３７には重り３４０を固定した軸体４が接続されており、エアリリンダ３３７の駆動に伴い所定ストロークＳで移動するようにして、軸体３４１の下端の圧縮バネ３３３をバネ案内部３３４の内部において圧縮する状態にして、この圧縮バネ３３３の下端において摺動軸受３２８により移動可能に設けられている移動軸３２７を上下方向に移動することで、移動軸３２７の下端のポンチ３０が成形金型Ｍの上部に食い込むようにして凹部を加工するようにしている。
【００８２】
また、軸体４３１の下端と移動軸３２７の上端の間には鎖３３５が張設及び弛むように設けられており、移動軸３２７が上方に移動するときに引っ張り力を作用するようにしている。
【００８３】
以上の構成により、ポンチ３０に対する所望の相対位置に成形金型Ｍを移動するようにして上記の凹部１０２となる圧痕を任意の位置に加工できるようにしている。
【００８４】
次に、図１２はエアシリンダ３３７の移動によるストロークＳと圧痕の深さの関係図であって、また図１３はこの装置の動作説明のフローチャートである。
【００８５】
図１２、１３において、ステップＳ１ではエアシリンダが上昇駆動されて、ポンチ３０が金型Ｍの加工面から離間する。次に、ステップＳ２で軸体３４１が下方に降下されて、ポンチ３０が加工面に接触し、さらに軸体３４１が下降されて重り３４０の作用により圧縮バネ３３３が圧縮されて加工が始まり、ステップＳ４でさらに下降されて、重り３４０の自重と圧縮バネ３３３の圧縮力がバランスする状態になる。これに前後して鎖３３５が弛む。
【００８６】
次に、ステップＳ５では、さらに軸体３４１が下降されてリミットスイッチ３９９がオンして下降状態で一時待機する。次に、ステップＳ６でエアシリンダ３３７が作動して軸体３４１を上昇して、ポンチ３０を加工面から離す。ステップＳ６では、テーブル３２４が所定駆動されて次の加工部位に移動する。次に、ステップＳ８でステップＳ２に戻り繰り返し実行する。
【００８７】
この鍛造工程において、図２に示されるように導光部材１の１つの側方に光源４を配設する場合には光源から遠い部位から順番に順次鍛造加工して加工後の歪みの影響が続く加工に及ばないようにする。また、一枚の導光部材１を用いて導光部材１の対向する両側の側方に光源４を配設する場合には、中央部分から順次側方にむけて鍛造加工することで、加工後の歪みの影響が続く加工に及ばないようにしている。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光源からの距離に略比例した高い密度になるように母型の加工面に加工される母型凹部を極めて短時間内で確実に加工することができ、しかも母型凹部を円錐形状以外の三角錐、四角錐、多角錐、屋根状他の任意の形状に加工することができ、かつ加工表面状態が光沢、粗面になるように随時設定することができるので、この母型から転写した金型による導光板は従来にない優れた光学特性を備えた導光部材の製造方法を提供できる。また、母型凹部を、相対的に高密度とする部位から低密度とする部位へ順番に鍛造加工することで、完成後凹部で光を反射する際に、鍛造加工時の加工歪が与える影響を最小限にする事ができる。
【００８９】
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）面発光装置の横断面図、（ｂ）導光板１の部分拡大断面図である。
【図２】図１のＸ‐Ｘ矢視断面図である。
【図３】（ａ）は、導光板１に入光する光Ｌの反射の様子を示した模式図である。（ｂ）は凹部６における光Ｌの反射の様子を示した要部断面図である。
【図４】鍛造加工装置の概略構成図である。
【図５】ポンチの上下駆動ためのタイミング図である。
【図６】鍛造加工の実験データを示した図である。
【図７】電気鋳造の工程図である。
【図８】ポンチ３０により任意の形状に鍛造加工できることを示した一覧表である。
【図９】ポンチ３０により任意の形状に鍛造加工できることを示した一覧表である。
【図１０】導光板の光学特性図である。
【図１１】鍛造加工装置の概略構成図である。
【図１２】ポンチの上下駆動ためのタイミング図である。
【図１３】図１１の装置の動作フローチャートである。
【図１４】（ａ）は従来の導光板１０の拡大断面図、（ｂ）は導光板１０を射出加工するために使用される射出成形金型２０１の拡大断面図である。
【符号の説明】
１    導光板、
２    拡散板、
３    反射枠、
４    光源、
５    基板
６    凹部、
２０  鍛造加工装置
３０  ポンチ
１０１型部材
１０２型凹部
Ｍ    母型
１１０メッキ層
β  臨界角
【図１】
0004021009.tif 000002
【図２】
0004021009.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004021009.tif 000005
【図５】
0004021009.tif 000006
【図６】
0004021009.tif 000007
【図７】
0004021009.tif 000008
【図８】
0004021009.tif 000009
【図９】
0004021009.tif 000010
【図１０】
0004021009.tif 000011
【図１１】
0004021009.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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