(57)【要約】【課題】キャビティ表面の温度制御を迅速に行い、キャビティ表面の転写性が良好であり、短い成形サイクルで成形体を製造することができる射出成形用金型、それを用いるキャビティ表面が正確に転写された成形体の製造方法及び輝度が大きく、輝度むらが少なく、反りのない導光板を提供する。【解決手段】加熱媒体及び冷却媒体を交互に流入させる流路を可動型及び固定型に備えた金型であって、可動型又は固定型の少なくとも一方にキャビティから見て前記流路の後方に細長い空孔を備えてなることを特徴とする射出成形用金型、該金型を用いて熱可塑性樹脂を射出成形することを特徴とする成形体の製造方法、及び、厚さが４ｍｍ以上、対角寸法が３５５.６ｍｍ以上の導光板であって、該方法により製造されてなることを特徴とする導光板。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱媒体及び冷却媒体を交互に流入させる流路を可動型及び固定型に備えた金型であって、可動型又は固定型の少なくとも一方にキャビティから見て前記流路の後方に細長い空孔を備えてなることを特徴とする射出成形用金型。
【請求項２】
前記流路の水力学相当直径が１〜３０ｍｍであり、キャビティ表面から流路表面までの距離が１〜３０ｍｍであり、細長い空孔の水力学相当直径が１〜５０ｍｍである請求項１記載の射出成形用金型。
【請求項３】
可動型の中にコアプレートがスライド可能な状態で保持され、かつ前記コアプレートのキャビティに面している面積が、成形体の可動側接触部面積以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の射出成形用金型。
【請求項４】
ゲートの断面積Ｓ（ｍｍ2）をキャビティ内の最大流路長Ｌ（ｍｍ）で除した商Ｓ／Ｌが、０.１ｍｍ以上である請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の射出成形用金型。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の射出成形用金型を用いて、熱可塑性樹脂を射出成形することを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項６】
加熱時及び射出時の加熱媒体の温度が、射出成形する熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上であり、冷却時の冷却媒体の温度が該ガラス転移温度より２０℃以上低い請求項５記載の成形体の製造方法。
【請求項７】
型締め力が２,４５０ｋＮ以上であり、射出充填圧力が４ＭＰａ以上である請求項５又は請求項６記載の成形体の製造方法。
【請求項８】
射出終了後の成形体の冷却中に、キャビティに圧縮力を加える請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の成形体の製造方法。
【請求項９】
熱可塑性樹脂が、脂環式構造を有する重合体樹脂である請求項５乃至請求項８のいずれかに記載の成形体の製造方法。
【請求項１０】
成形体が、導光板である請求項５乃至請求項９のいずれかに記載の成形体の製造方法。
【請求項１１】
厚さが４ｍｍ以上、対角寸法が３５５.６ｍｍ以上の導光板であって、請求項５乃至請求項１０のいずれかに記載の方法により製造されてなることを特徴とする導光板。
【請求項１２】
出光面にプリズム状のパターンを有し、出光面の反対面に凸状突起を配置してなるパターンを有する請求項１１記載の導光板。
【請求項１３】
プリズム状パターンの１単位プリズムの底面の幅が１０〜１,０００μｍであり、頂角が９０〜１９０度であり、凸状突起が略円柱状であり、凸状突起の円柱の高さｈと直径Ｗとで定義されるアスペクト比ｈ／Ｗが０.２〜２である請求項１２記載の導光板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形用金型、それを用いる成形体の製造方法及び導光板に関する。さらに詳しくは、本発明は、キャビティ表面の温度制御を迅速に行い、キャビティ表面の転写性が良好であり、短い成形サイクルで成形体を製造することができる射出成形用金型、それを用いるキャビティ表面が正確に転写された成形体の製造方法及び輝度が大きく、輝度むらが少なく、反りのない導光板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂の射出成形において、溶融樹脂をキャビティに充填するとき、キャビティ表面の温度が高いと、樹脂の流動性がよくなり、キャビティ表面の転写性が良好になることから、溶融樹脂をキャビティに充填する間だけキャビティ表面を加熱することが試みられている。キャビティ表面を加熱する手段として、電気ヒーター、高周波誘導加熱、蒸気の吹き込み、ハロゲン電球、電気伝導層による加熱、加熱媒体による加熱などが提案されている。例えば、偏肉薄肉タイプのサイドライト式面照明装置用導光板の射出成形方法として、金型表面を熱可塑性樹脂の軟化点以上の温度に高周波誘導加熱しておき、射出成形する方法が提案されている（特許文献１）。
また、常に金型温度を適正に保ち、成形周期を短くして作業能率を高める方法として、固定型と移動型の温度をそれぞれ検出し、金型ごとに温度に応じて弁を切り替え、加熱媒体又は冷却媒体を金型に供給する方法が提案されている（特許文献２）。
さらに、キャビティ表面が形成されている表面部材を支持する支持部材が不必要に加熱冷却されることがなく、熱媒体流路をキャビティ表面に沿わせることができる合成樹脂成形用金型として、キャビティ表面が形成されている金型表面部材と、該金型表面部材を支持している支持部材と、両部材間に設けられた断熱部材からなり、両部材と断熱部材の接触面の少なくとも一方に熱媒体流路となる溝が掘られている合成樹脂成形用金型が提案されている（特許文献３）。しかし、これらの提案のキャビティ表面を加熱する方法では、成形サイクルが長くなるので生産性が低い。また、熱膨張が大きく、型の緩みなどの不具合が生じやすい。
近年、占有空間が小さく、軽量で、省電力が可能な液晶表示装置が普及してきている。液晶表示装置は、導光板の側壁面に配置した光源から光を導光板に入射し、導光板内で面状に拡散した光を出光面から出射する。多くの場合、出光面の反対面には、反射シートが設けられ、出光面には、２枚の拡散シートと集光シートと輝度向上シートが積層され、その上に液晶表示素子が配置される。このような液晶表示装置は、構成部品が多く、組み立てが複雑で、コスト高になり、輝度の低下や輝度むらを生じやすい。
構成部品を減らす試みとして、例えば、出光面に複数のレンチキュラー単位レンズからなるレンズ部を有する導光板を金型で成形する導光板の製造方法が提案されている（特許文献４）。しかし、射出成形においてはキャビティ充填途中の樹脂温度の低下により、キャビティ表面の微細なパターンを正確に成形品に転写することは非常に困難であり、特に導光板の寸法が大きいと、充填時の樹脂温度の均一性を保つことが難しく、反りなどの不具合も発生しやすい。また、輝度を高くするためにランプを複数本、側線に設けることが試みられているが、そのためには、導光板の厚さを大きくしなければならないので、冷却時間が長くなることにより、成形サイクルが長くなり生産性が低下する。さらに、出光面を粗面とした導光板が提案されている（特許文献５）。しかし、出光面を単に粗面としただけでは、輝度が低下する。
【特許文献１】
特開平１０−４４２０３号公報（第２頁）
【特許文献２】
特開昭５６−５５２１９号公報（第１−２頁）
【特許文献３】
特開２００２−２１０７８１号公報（第２頁）
【特許文献４】
特開平１１−１７４４３９号公報（第２−３頁）
【特許文献５】
特開平８−３１３７３２号公報（第２頁）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、キャビティ表面の温度制御を迅速に行い、キャビティ表面の転写性が良好であり、短い成形サイクルで成形体を製造することができる射出成形用金型、それを用いるキャビティ表面が正確に転写された成形体の製造方法及び輝度が大きく、輝度むらが少なく、反りのない導光板を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、キャビティ表面を交互に加熱冷却するための加熱媒体又は冷却媒体を流入させる流路を可動型及び固定型に設け、可動型又は固定型の少なくとも一方にキャビティから見て該流路の後方に細長い空孔を設けることにより、キャビティ表面の温度制御を迅速に行い、キャビティ表面の転写性が良好となり、短い成形サイクルで成形体を製造することができ、このような金型を用いて成形された導光板は、輝度が大きく、輝度むらと反りが小さいことを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）加熱媒体及び冷却媒体を交互に流入させる流路を可動型及び固定型に備えた金型であって、可動型又は固定型の少なくとも一方にキャビティから見て前記流路の後方に細長い空孔を備えてなることを特徴とする射出成形用金型、
（２）前記流路の水力学相当直径が１〜３０ｍｍであり、キャビティ表面から流路表面までの距離が１〜３０ｍｍであり、細長い空孔の水力学相当直径が１〜５０ｍｍである第１項記載の射出成形用金型、
（３）可動型の中にコアプレートがスライド可能な状態で保持され、かつ前記コアプレートのキャビティに面している面積が、成形体の可動側接触部面積以上であることを特徴とする第１項又は第２項記載の射出成形用金型、
（４）ゲートの断面積Ｓ（ｍｍ2）をキャビティ内の最大流路長Ｌ（ｍｍ）で除した商Ｓ／Ｌが、０.１ｍｍ以上である第１項乃至第３項のいずれかに記載の射出成形用金型、
（５）第１項乃至第４項のいずれかに記載の射出成形用金型を用いて、熱可塑性樹脂を射出成形することを特徴とする成形体の製造方法、
（６）加熱時及び射出時の加熱媒体の温度が、射出成形する熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上であり、冷却時の冷却媒体の温度が該ガラス転移温度より２０℃以上低い第５項記載の成形体の製造方法、
（７）型締め力が２,４５０ｋＮ以上であり、射出充填圧力が４ＭＰａ以上である第５項又は第６項記載の成形体の製造方法、
（８）射出終了後の成形体の冷却中に、キャビティに圧縮力を加える第５項乃至第７項のいずれかに記載の成形体の製造方法、
（９）熱可塑性樹脂が、脂環式構造を有する重合体樹脂である第５項乃至第８項のいずれかに記載の成形体の製造方法、
（１０）成形体が、導光板である第５項乃至第９項のいずれかに記載の成形体の製造方法、
（１１）厚さが４ｍｍ以上、対角寸法が３５５.６ｍｍ以上の導光板であって、第５項乃至第１０項のいずれかに記載の方法により製造されてなることを特徴とする導光板、
（１２）出光面にプリズム状のパターンを有し、出光面の反対面に凸状突起を配置してなるパターンを有する第１１項記載の導光板、及び、
（１３）プリズム状パターンの１単位プリズムの底面の幅が１０〜１,０００μｍであり、頂角が９０〜１９０度であり、凸状突起が略円柱状であり、凸状突起の円柱の高さｈと直径Ｗとで定義されるアスペクト比ｈ／Ｗが０.２〜２である第１２項記載の導光板、
を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の射出成形用金型は、加熱媒体及び冷却媒体を交互に流入させる流路を可動型及び固定型に備えた金型であって、可動型又は固定型の少なくとも一方にキャビティから見て前記流路の後方に細長い空孔を備えてなる射出成形用金型である。
図１は、本発明の射出成形用金型の一態様の説明図である。本態様の金型は、可動型１と固定型２を備え、可動型と固定型の間にキャビティ３が形成されている。可動型及び固定型には、加熱媒体又は冷却媒体を交互に流入させる流路４が備えられ、キャビティから見て流路の後方に細長い空孔５が備えられている。流路４に加熱媒体又は冷却媒体を交互に流入させることにより、キャビティ表面の温度制御を迅速に行うことができる。加熱媒体と冷却媒体を切り替える方法に特に制限はなく、例えば、電磁弁をシーケンス制御することにより、加熱媒体と冷却媒体を切り替えることができる。キャビティから見て、加熱媒体又は冷却媒体の流路の後方に細長い空孔を設けることにより、金型の熱容量を減らして加熱及び冷却に対する応答速度を高め、金型を軽量化して金型組み立ての作業性を向上し、金型の熱膨張を低減することができる。細長い空孔の形状に特に制限はないが、両端が開放されたまっすぐで円形断面の空孔であることが好ましい。まっすぐで円形断面の空孔は加工が容易であり、両端を開放して空気を自由に流出入させることにより、冷却効果を高めることができる。
【０００６】
本発明の射出成形用金型において、加熱媒体又は冷却媒体を流入させる流路の水力学相当直径は、１〜３０ｍｍであることが好ましく、２〜２０ｍｍであることがより好ましい。水力学相当直径とは、流路の断面積と等しい面積を有する円の直径である。水力学相当直径１ｍｍ未満の流路は、工作が容易でなく、キャビティ表面の加熱又は冷却に必要な量の媒体を流入させることが困難となるおそれがある。水力学相当直径が３０ｍｍを超えると、金型の強度が低下するとともに、加熱又は冷却媒体の流れが層流となって、境膜伝熱係数が低下するおそれがある。キャビティ表面から流路表面までの距離は、１〜３０ｍｍであることが好ましく、２〜２０ｍｍであることがより好ましい。キャビティ表面から流路表面までの距離が１ｍｍ未満であると、キャビティ表面の平面性が損なわれるおそれがある。キャビティ表面から流路表面までの距離が３０ｍｍを超えると、キャビティ表面温度の迅速な制御が困難となるおそれがある。
本発明の射出成形用金型において、加熱媒体及び冷却媒体を交互に流入させる流路の全容積は、流路を具備する金型プレートの体積の０.５〜２０容量％であることが好ましく、１〜１０容量％であることがより好ましい。流路の全容積が金型プレートの体積の０.５容量％未満であると、加熱媒体又は冷却媒体と、金型との熱交換の効率が低下するおそれがある。一方、流路の全容積が金型プレートの体積の２０容量％を超えると、金型の強度が不足するおそれがある。
本発明の射出成形用金型において、細長い空孔の水力学相当直径は、１〜５０ｍｍであることが好ましく、３〜３０ｍｍであることがより好ましい。空孔の水力学相当直径が１ｍｍ未満であると、工作が容易でなく、金型の熱容量の減少、軽量化、熱膨張の低減、空気による冷却などの効果が十分に発現しないおそれがある。空孔の水力学相当直径が５０ｍｍを超えると、金型の強度が不足するおそれがある。細長い空孔の全容積は、空孔を具備する金型プレートの体積の１〜２０容量％であることが好ましく、２〜１０容量％であることがより好ましい。細長い空孔の全容積が金型プレートの体積の１容量％未満であると、金型の熱容量の減少、軽量化、熱膨張の低減、空気による冷却などの効果が十分に発現しないおそれがある。細長い空孔の全容積が金型プレートの体積の２０容量％を超えると、金型の強度が不足するおそれがある。本発明の射出成形用金型において、前記流路及び空孔の配列（例えば、ピッチなど）は、使用する熱可塑性樹脂に応じて適宜選択することができる。
【０００７】
本発明の射出成形用金型においては、可動型の中にコアプレートがスライド可能な状態で保持され、かつ前記コアプレートのキャビティに面している面積が、成形体の可動側接触部面積以上であることが好ましい。可動型の中にコアプレートをスライド可能な状態で保持し、コアプレートのキャビティに面する面積を、成形体の可動側接触部面積以上とすることにより、成形体の離型をコアプレートの全面突き出しで行うことができる。図２は、本発明の射出成形用金型の一態様の説明図である。溶融樹脂の射出と金型キャビティ内での冷却が終了し、金型が開くとき、成形体６は可動型側のコアプレート７に付いて移動する。このとき、突き出しピン８でコアプレートを全面突き出しすることにより、突き出しピンが成形体に直接触れることがなく、突き出しピンの痕が残らない良好な表面状態を有する成形体を得ることができる。
本発明の射出成形用金型においては、ゲートの断面積Ｓ（ｍｍ2）をキャビティ内の最大流路長Ｌ（ｍｍ）で除した商Ｓ／Ｌが、０.１ｍｍ以上であることが好ましく、０.２ｍｍ以上であることがより好ましく、１ｍｍ以上であることがさらに好ましい。最大流路長は、キャビティの中心を始点として測定する。Ｓ／Ｌが０.１ｍｍ未満であると、キャビティ表面の転写性が不十分となるおそれがあり、成形体が導光板の場合は、輝度むらを生じやすくなるおそれがある。ゲートは、キャビティのエッジに設けたファンゲートであることが好ましい。
【０００８】
本発明の成形体の製造方法においては、上記の射出成形用金型を用いて熱可塑性樹脂を射出成形する。キャビティ表面を交互に加熱冷却するための加熱媒体又は冷却媒体を流入させる流路を可動型及び固定型に備え、可動型又は固定型の少なくとも一方にキャビティから見て流路の後方に細長い空孔を備えてなる金型を用い、金型を閉じて流路に加熱媒体を通してキャビティ表面を昇温したのち、溶融樹脂を射出してキャビティを充填し、次いで流路に冷却媒体を通してキャビティ表面を冷却することにより、キャビティ表面を正確に成形体に転写し、しかも短い成形サイクルで効率的に射出成形することができる。
本発明方法においては、加熱時及び射出時の加熱媒体の温度が、射出成形する熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上であることが好ましい。加熱媒体の温度が熱可塑性樹脂のガラス転移温度未満であると、キャビティ表面を正確に転写することが困難となるおそれがある。また、冷却時の冷却媒体の温度が、射出成形する熱可塑性樹脂のガラス転移温度より２０℃以上低いことが好ましい。冷却媒体の温度と熱可塑性樹脂のガラス転移温度の差が２０℃未満であると、成形サイクルが長くなり、生産性が低下するおそれがある。加熱媒体と冷却媒体は、流路の入口と出口の温度差が２℃以下となるように、十分な量を通すことが好ましい。
本発明方法においては、加熱媒体及び冷却媒体が、水、スチーム又は油であることが好ましい。これらの中で、水は、酸化劣化するおそれがなく、加熱冷却に必要な装置が簡単であり、境膜伝熱係数が大きいので特に好適に用いることができる。加熱媒体の温度が１３０℃以上である場合は、スチーム又は油を用いることが好ましい。
【０００９】
本発明方法においては、射出成形機の型締め力が、２,４５０ｋＮ以上であることが好ましく、３,４３０ｋＮ以上であることがより好ましい。型締め力が２,４５０ｋＮ未満であると、溶融樹脂がパーティングラインに入り込み、バリが発生するおそれがある。また、射出充填圧力が、４ＭＰａ以上であることが好ましく、１０ＭＰａ以上であることがより好ましい。射出充填圧力が４ＭＰａ未満であると、キャビティ表面の転写性が不十分になるおそれがある。
本発明方法においては、射出終了後の冷却中に、キャビティに圧縮力を加えることが好ましい。冷却中にキャビティに圧縮力を加えることにより、キャビティ表面の転写性を向上することができる。射出時からキャビティに圧縮力をかけると、成形体の寸法精度が低下するおそれがある。キャビティに加える圧縮力は、９.８〜１,９６０ｋＮであることが好ましく、９８〜９８０ｋＮであることがより好ましい。キャビティに加える圧縮力が９.８ｋＮ未満であると、キャビティ表面の転写性を向上する効果が十分に発現しないおそれがある。キャビティに加える圧縮力が１,９６０ｋＮを超えると、内部応力により成形体に光学的な歪みが発生するおそれがある。
【００１０】
本発明方法に用いる熱可塑性樹脂に特に制限はなく、例えば、ポリエチレン、プロピレン−エチレン共重合体、ポリスチレン、芳香族ビニル系単量体と低級アルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体との共重合体、テレフタル酸−エチレングリコール−シクロヘキサンジメタノール共重合体、ポリカーボネート、(メタ)アクリル樹脂、脂環式構造を有する重合体樹脂などを挙げることができる。これらの中で、脂環式構造を有する重合体樹脂が、流動性が良好で、吸湿による変形が少ないので、反りの少ない大型の導光板を得ることができる点で好ましい。
脂環式構造を有する重合体樹脂とは、主鎖及び／又は側鎖に脂環式構造を有するものであり、機械的強度、耐熱性などの観点から、主鎖に脂環式構造を含有するものが好ましい。
重合体の脂環式構造としては、飽和環状炭化水素（シクロアルカン）構造、不飽和環状炭化水素（シクロアルケン）構造などが挙げられるが、機械的強度、耐熱性などの観点から、シクロアルカン構造やシクロアルケン構造が好ましく、中でもシクロアルカン構造が最も好ましい。脂環式構造を構成する炭素原子数には、格別な制限はないが、通常４〜３０個、好ましくは５〜２０個、より好ましくは５〜１５個の範囲であるときに、機械的強度、耐熱性、及び成形性の特性が高度にバランスされ、好適である。
本発明方法に好適な脂環式構造を有する重合体樹脂中の脂環式構造を有する繰り返し単位の割合は、使用目的に応じて適宜選択されればよいが、好ましくは５０重量％以上、さらに好ましくは７０重量％以上、特に好ましくは９０重量％以上である。
脂環式構造を有する重合体樹脂としては、例えば、ノルボルネン系単量体の開環重合体若しくは開環共重合体又はそれらの水素添加物、ノルボルネン系単量体の付加重合体若しくは付加共重合体又はそれらの水素添加物、単環の環状オレフィン系重合体又はその水素添加物、環状共役ジエン系重合体又はその水素添加物、ビニル脂環式炭化水素系単量体の重合体若しくは共重合体又はそれらの水素添加物、ビニル芳香族系単量体の重合体又は共重合体の芳香環を含む二重結合部分の水素添加物などを挙げることができる。これらの中で、ノルボルネン系単量体の重合体及びビニル芳香族系単量体の重合体の芳香環を含む二重結合部分の水素添加物は、機械的強度と耐熱性に優れるので、特に好適に用いることができる。
【００１１】
本発明方法は、導光板の成形に好適に用いることができる。本発明方法により製造された導光板は、キャビティ表面の微細な凹凸形状が正確に転写されているので、初期の輝度と色温度が高く、それらの低下もない液晶表示装置を得ることができる。本発明方法により製造された脂環式構造を有する重合体樹脂からなる導光板は、光反射防止層の密着性が良好であり、高温高湿度環境や低温環境における耐久性に優れている。
本発明の導光板は、本発明方法により製造された厚さが４ｍｍ以上、対角寸法が３５５.６ｍｍ以上の導光板である。導光板の厚さが４ｍｍ以上であると、光源であるランプを複数本並行して導光板の側縁壁に設置することが可能となり、輝度の高い液晶表示装置を得ることができる。対角寸法３５５.６ｍｍ以上の導光板は、１４インチ型以上の導光板に相当し、液晶表示装置の画面寸法の大型化に対する市場の要求に適うものである。本発明の導光板は、大型であっても反りの発生がなく、良好な形態を保つ。
本発明の導光板には、出光面にプリズム状のパターンを設け、出光面の反対面に凸状突起を配置することができる。図３(ａ)は、本発明の導光板の一態様の出光面の模式的説明図であり、図３(ｂ)は、その出光面の反対面の模式的説明図である。図３(ａ)に示すように、出光面にプリズム状のパターンを設けることにより、安価で簡便に液晶表示装置の輝度を高め、輝度むらを減少することができる。プリズム９の山並みの向きは、導光板の側縁壁に設ける光源のランプと垂直又は平行であることが好ましい。図３(ｂ)に示されるように、出光面の反対面に凸状突起１０を配置することにより、液晶表示装置の輝度を高め、輝度むらを減少することができる。凸状突起の分布は、導光板の側縁壁に設ける光源に近い方を粗に、光源から遠い方を密にすることが好ましい。光源に近い方を粗に、光源から遠い方を密にすることにより、液晶表示装置の全面の輝度をほぼ等しくし、輝度むらを効果的に減少することができる。導光板の相対する両側縁壁に光源を設ける場合は、凸状突起の分布は、両光源に近い方を粗に、両光源の中間を密にすることが好ましい。
【００１２】
本発明の導光板においては、プリズム状パターンの１単位プリズムの底面の幅が１０〜１,０００μｍであることが好ましく、２０〜２００μｍであることがより好ましい。プリズム状パターンの１単位プリズムの底面の幅が１０μ未満であると、正確なプリズム形状を成形するのが困難になるおそれがある。プリズム状パターンの１単位プリズムの底面の幅が１,０００μｍを超えると、プリズム状パターンの稜線や谷線がすじ状に出て、輝度むらが発生するおそれがある。プリズム状パターンの１単位プリズムの頂角は、９０〜１９０度であることが好ましく、１２５〜１６５度であることがより好ましい。プリズム状パターンの１単位プリズムの頂角が９０度未満であると、視野角がせまくなるおそれがある。プリズム状パターンの１単位プリズムの頂角が１９０度を超えると、輝度が低下するおそれがある。
本発明の導光板においては、凸状突起が円柱状であることが好ましい。円柱状の凸状突起は、金型の工作が容易であり、輝度の高い液晶表示装置を得ることができる。円柱状の凸状突起の直径Ｗは、１０〜１,０００μｍであることが好ましく、２０〜２００μｍであることがより好ましい。円柱状の凸状突起の高さｈと直径Ｗとで定義されるアスペクト比ｈ／Ｗは、０.２〜２であることが好ましく、０.５〜１.５であることがより好ましい。アスペクト比ｈ／Ｗが０.２未満であると、出光能力が劣り、輝度が低下するおそれがある。アスペクト比ｈ／Ｗが２を超えると、成形体の離型時に凸状突起が金型側に残りやすくなるおそれがある。
本発明の射出成形用金型は、キャビティ表面が交互に加熱冷却される金型であって、金型の加熱、冷却に伴う熱膨張を最小限に抑え、かつ剛性のバランスを取ることができる。本発明の金型を用いて製造される成形体は、反りがなく、キャビティ表面の微細な凹凸が正確に転写され、大型の液晶表示装置の導光板として好適に用いることができる。
【００１３】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
なお、実施例及び比較例において、導光板は下記の方法により評価した。
（１）プリズム転写率
非接触三次元測定装置［三鷹光器(株)、ＮＨ−５］を用いて、導光板の中心部分の連続する１０山の高さを測定し、その平均値の設計上の高さに対する比率を計算する。
（２）反り
導光板を平板の上に置き、中央部分のすきまをＪＩＳ Ｂ ７５２４に規定するすきまゲージを用いて測定する。
（３）平均輝度
１７インチ液晶モニター［日本サムスン(株)、ＳｙｎｃＭａｓｔｅｒ １７２Ｔ］の導光板を、製造した導光板と入れ替え、出光面を形成する辺より１５ｍｍ内側に形成される面を、縦方向、横方向にそれぞれ等間隔に４分割する線を仮想的に引き、各線の合計９個の交点において、輝度計［(株)トプコン、ＢＭ−７］を用いて正面輝度を測定し、その平均値を求める。
（４）輝度均斉度
上記の９個の輝度の測定値の最小値と最大値の比率を、輝度均斉度とする。
【００１４】
実施例１
脂環式構造を有する重合体樹脂［日本ゼオン(株)、ゼオノア１０６０Ｒ、ガラス転移温度１００℃］から、短辺２７７ｍｍ、長辺３４４ｍｍ、厚さ８.０ｍｍの１７インチ型導光板を、射出成形機［東芝機械(株)、ＩＳ３５０ＧＳ、スクリュー径７０ｍｍ、型締め力３,４３０ｋＮ］を用いて成形した。
可動型のキャビティ表面に、底辺５０μｍ、頂角１４０度の単位プリズムを横方向に平行に設け、固定型のキャビティ表面に、直径８０μｍ、高さ８０μｍの円柱凸状突起を、中央部のピッチ１３０μｍから上下辺のピッチ３００μｍまで順次拡大して設けた。成形体の離型は、可動型コアの全面突き出しにより行った。可動型、固定型ともに、図１に示すように、キャビティ表面から流路表面までの距離ａが４ｍｍの位置に、直径４ｍｍの円形断面の加熱冷却媒体流路をピッチ９ｍｍで設け、キャビティ表面から空孔表面までの距離ｂが１５.５ｍｍの位置に、直径５ｍｍの円形断面の細長い空孔をピッチ１８ｍｍで設けた。可動型のプレート全体積は２,７１３ｃｍ3、空孔容積は１４９ｃｍ3、金型プレートに対する空孔比率は５.５容量％であり、固定型のプレート全体積は５,３５８ｃｍ3、空孔容積は１４９ｃｍ3、金型プレートに対する空孔比率は２.８容量％であった。コアプレートのキャビティに面している面積は、９５２.９ｃｍ2とした。キャビティの短辺側の中央に、短辺７.８ｍｍ、長辺１１０ｍｍのファンゲートを設けた。ゲートの断面積Ｓは８５８ｍｍ2、キャビティ内の最大流路長Ｌは３７１ｍｍなので、Ｓ／Ｌは２.３ｍｍである。
金型の加熱媒体として１０５℃の熱水、冷却媒体として６０℃の温水を用いた。流路に加熱媒体を通水し始めると同時に型締めを開始し、２０秒間通水してキャビティ表面温度を１０５℃にし、射出充填圧力８０ＭＰａで溶融樹脂を射出した。射出時間は、５秒とした。射出終了と同時に電磁弁の切り替えにより流路に冷却媒体を通水するとともに、１５ＭＰａの保圧を５秒間加えた。次いで、コアに３９２ｋＮの圧縮力を加えて加圧した。シミュレーションにより計算すると、冷却時間８０秒で成形体の内部温度が１００℃以下になるので、金型を開き、成形された導光板を取り出した。以上の全成形サイクルは、１２０秒であった。
この導光板のプリズム転写率は、９８％であった。反りは、０.１ｍｍであった。平均輝度は３,０５０ｃｄ／ｃｍ2であり、輝度均斉度は９０％であった。
【００１５】
実施例２
脂環式構造を有する重合体樹脂の代わりに、メタクリル樹脂［旭化成(株)、デルペット７０ＮＨＸ、ガラス転移温度９０℃］を用いた他は、実施例１と同様にして、導光板を射出成形した。
得られた導光板のプリズム転写率は、９０％であった。反りは、０.５ｍｍであった。平均輝度は２,８５０ｃｄ／ｃｍ2であり、輝度均斉度は７５％であった。
比較例１
直径５ｍｍの円形断面の細長い空孔がない他は、実施例１で用いた金型と同一の形状の金型を作製した。
この金型を用い、実施例１と同じ条件で、脂環式構造を有する樹脂から、導光板を射出成形した。その結果、加熱媒体の通水時間は３０秒、冷却時間は１５０秒、全成形サイクルは２００秒であった。
得られた導光板のプリズム転写率は、９５％であった。反りは、０.５ｍｍであった。平均輝度は３,０２０ｃｄ／ｃｍ2であり、輝度均斉度は７５％であった。
比較例２
比較例１で作製した空孔のない金型を用い、加熱媒体と冷却媒体の切り替えを行うことなく、常に２５℃の水を流路に通水した他は、比較例１と同じ条件で、脂環式構造を有する樹脂から、導光板を射出成形した。その結果、全成形サイクルは９０秒であった。
得られた導光板のプリズム転写率は、２５％であった。反りは、２.０ｍｍであった。平均輝度は１,２００ｃｄ／ｃｍ2であり、輝度均斉度は５０％であった。
実施例１〜２及び比較例１〜２の結果を、第１表に示す。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
第１表に見られるように、空孔を備えた金型の流路に加熱媒体と冷却媒体を交互に流入させて、脂環式構造を有する樹脂を射出成形した実施例１では、成形サイクルが短く、プリズム転写率が高く、反りがほとんどなく、平均輝度が大きく、輝度均斉度に優れた導光板が得られている。
樹脂の種類を脂環式構造を有する樹脂からメタクリル樹脂に変更した実施例２では、実施例１と同じ短い成形サイクルで成形できているが、プリズム転写率、反り、平均輝度、輝度均斉度などの諸物性は、実施例１の導光板に比べて若干劣る。
空孔のない金型を用いて脂環式構造を有する樹脂を成形した比較例１では、実施例２と同等若しくは若干良好な導光板が得られているが、成形サイクルが長くなってしまう。
空孔のない金型を用いて、加熱媒体と冷却媒体の交互流入も行わない比較例２では、脂環式構造を有する樹脂を用いても、諸物性が不良な導光板しか得られない。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の射出成形用金型は、キャビティ表面の温度制御を迅速に行い、短い成形サイクルで成形体を製造することができる。この金型を用いる本発明方法により、キャビティ表面が正確に転写された成形体を製造することができ、輝度が大きく、輝度むらが少なく、反りのない導光板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の射出成形用金型の一態様の説明図である。
【図２】図２は、本発明の射出成形用金型の一態様の説明図である。
【図３】図３は、本発明の導光板の一態様の出光面とその反対面の模式的説明図である。
【符号の説明】
１  可動型
２  固定型
３  キャビティ
４  流路
５  空孔
６  成形体
７  コアプレート
８  突き出しピン
９  プリズム
１０  凸状突起
【図１】
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【図２】
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【図３】
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