导光板的翘曲分析研究

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1、導光板的翹曲分析研究作者：蔡俊欽、黃皇齊、黃俊欽國立高雄應用科技大學模具工程系摘要在薄件高速射出成形中，肉厚方向的溫度梯度與流動方向的壓力梯度都明顯大於傳統塑品，因此常造成塑品內應力的產生，並造成塑品的翹曲變形。本文以長(54.7mm)、寬(72.5mm)、厚度由0．5mm漸縮至0．2mm之導光板為例，成形塑料為光學級壓克力(PMMA)，首先以CAE技術探討成形條件如膠溫、模溫、射速、保壓壓力、保壓時間、冷卻時間等對導光板成形特性的影響，並藉由田口氏實驗法決定適當的成形條件，使殘留應力和翹曲變形能降

2、到最低。其次進行導光板模具設計及製作及的射出成型，完成CAE理論分析與實驗結果的比對，除了可充份了解導光板翹曲變形的原因之外，亦可作為模具設計及成型條件最佳化的參考。一、前言一模一穴設計，如圖二。塑料則採用具有良好之本研究之主題為『影像顯示器』---TFT-LCD光學性質之PMMAAsahichem.80N，其加工成形液晶顯示器中，背光模組（Backlight）之導光建議值列於表一。主要選用純水來分析，最大模板（LightGuidePanel，簡稱「LGP」）。其主溫建議在80℃,故選用純水作為冷卻

3、液，模具材要功能是將線光源轉換成面光源。由於導光板佔質採用P-20之預硬鋼分析，射出機之機台則選整個背光模組成本之15%-25%，所以模組廠為了用ToshibyEC100N之機型，機器最大合模力為降低其成本，紛紛投入導光板研究開發之工作。100(ton),最大射壓154(MPa)，射速200(㎜/s)。在背光模組中，導光板之翹曲現象，充分關係到本研究首先以C-MOLD軟體分析此產品之成型過背光模組之光學現象和組立情形，如：1.和燈程，,並探討在單一成形條件如膠溫、模溫、射罩組立時，難以組合2.在燈罩

4、組立後產生漏光速、保壓時間、保壓壓力、冷卻時間等成型條件現象3.和塑框組立時，難以組合2.在塑框組改變下對翹曲變形之影響，其次引入田口氏實驗立後產生漏光現象5.背光模組之總組立高度因計畫法尋求成形條件的最佳組合，以達到翹曲變導光板翹曲變形而NOGO不合格6.光學輝度NO形最小化的目標。GO不合格。因此本文針對導光板之翹曲情形，利本產品為楔形平板之薄件,採用澆口扇形澆口,用CAE分析，並配合田口氏實驗計畫法就膠溫、主要是為使塑料能均勻,且穩定的流入模穴中，模溫、射速、保壓壓力、保壓時間、冷卻時間等使其

5、具有較均一的波前流動。進澆口位置置於肉條件作分析，探討操作條件對導光板翹曲變形的厚部，以利於後續的保壓作用影響。(2).最佳成形條件之組合探討首先探討單一成形條件對翹曲變形之影響。二、實例研討1.改變保壓時間-當保壓時間越長時，則會有更(1).產品說明多的塑料被擠入模穴中補償因冷卻所造成的收導光板長54.7mm,寬72.5mm,厚度由0.5mm~0.2mm縮，亦會降低翹曲量。由結果可知，保壓時間(產品實體如圖一)，模具設計則採用二板模,為5.3秒，總翹曲量最小。2.改變保壓壓力分析-固定保壓時間為5

6、.3秒。降低翹曲的目的。因子之最佳組合為由結果可知，隨著保壓壓力的增加，翹曲量亦A3B3C1D2，經由C-MOLD軟體分析可得之波前隨之變動，當保壓壓力至85%時，翹曲量最低為圖、溫度分佈圖及充填完成時之壓力圖，如0.037(mm)。圖3、4及5。3.改變料溫分析-固定保壓時間為5.3秒，保壓2.對距離收縮的影響主要為保壓壓力(表五)，壓力。分析後得知當料溫增加至260℃時翹曲量距離收縮是只導光板的寬度變化√（△X²+△為0.0359(mm)最小，再繼續增加料溫則翹曲量Y²）/2，由於導光板甚薄，因

7、此澆口附近的亦隨之增加。位置及距澆口遠端的位置，保壓過程中壓力改變模溫分析-分析後得知隨著模溫的增加,翹差異甚大，造成明顯的尺寸收縮差異。為使曲量卻呈現大幅度的起伏，當模溫70℃時，總距離收縮減小，應有適當的保壓壓力。翹曲量最小，其值為0.0131(mm)。3.對合模力的影響主要為保壓壓力(表五)，最4.改變冷卻時間分析-固定保壓時間為5.3秒、大合模力出現在模穴填滿之後進入熔膠壓縮固定保壓壓力85%、固定料溫為260℃、固定模的時候。溫70℃,冷卻時間，分析後得知當冷卻時間為4.對體積收縮的影響主

8、要為飽壓壓力及膠溫25秒時,總翹曲量為最小,此值為0.0131(mm),(表五)，為使體積收縮翹曲減小，應有較高故可得到較佳之冷卻時間為25秒。的飽壓壓力及較低的膠溫。5.射速一射速之調整已於初步分析中求出。由上述之六項分析結果可得到最佳的成形條件表一、操作條件與控制因子水準組。FactorsLevel1Level2膠溫250℃270℃(3).最佳成形條件之組合探討模溫60℃80℃首先以膠溫、模溫、保壓壓力、充填速度、充填保壓壓力70%90%時間、冷卻時間、保壓時間等