(57)【要約】【課題】液晶表示装置用の導光板として優れた光学特性と品質安定性を有する射出成形品を効率的に製造することができる導光板射出成形用金型及び導光板の製造方法を提供する。【解決手段】導光板の光出射面又は光反射面に対応する面にピンポイントゲートを有することを特徴とする導光板射出成形用金型、及び、導光板の光出射面又は光反射面に対応する面にピンポイントゲートを有する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導光板の製造方法。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光板の光出射面又は光反射面に対応する面にピンポイントゲートを有することを特徴とする導光板射出成形用金型。
【請求項２】
ピンポイントゲートが、導光板の光出射面又は光反射面の非有効領域に対応する面に存在する請求項１記載の導光板射出成形用金型。
【請求項３】
導光板の光出射面又は光反射面に対応する面にピンポイントゲートを有する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導光板の製造方法。
【請求項４】
ピンポイントゲートが、導光板の光出射面又は光反射面の非有効領域に対応する面に存在する請求項３記載の導光板の製造方法。
【請求項５】
熱可塑性樹脂が、脂環式構造を有する樹脂である請求項３記載の導光板の製造方法。
【請求項６】
熱可塑性樹脂が、メタクリル樹脂又は(メタ)アクリル酸エステル−芳香族ビニル化合物共重合体である請求項３記載の導光板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光板射出成形用金型及び導光板の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、液晶表示装置用の導光板として優れた光学特性と品質安定性を有する射出成形品を効率的に製造することができる導光板射出成形用金型及び導光板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピュータ、薄型テレビジョン、カーナビゲーションシステムなどの表示画面に、液晶表示装置が広く用いられている。液晶表示装置用のバックライト装置としては、管状光源を導光板のエッジ部に設置するエッジライト型バックライト装置と、管状光源を光拡散板を介して表示画面の直下に設置する直下型バックライト装置が一般的に用いられている。エッジライト型バックライト装置は、透明なアクリル樹脂板などの射出成形品で作られた導光板のエッジ部の光入射面に冷陰極管などの光源を配置する方式であり、薄型のバックライト装置を実現することができる。しかし、射出成形品には必ずゲート跡が残り、輝度むらを生じて均質な表示画面を得るための障害となる。このために、ゲート跡の悪影響を避けるためのさまざまな試みがなされ、ゲート位置から見ても、光入射面、光入射面に対向する面、光入射面に隣接する側面などにゲートを設ける射出成形方法が提案されている。
例えば、通常の成形機を用い、通常の条件設定に基づいて、超薄型であっても安価に製作され、ウェルドラインや反りが発生せず、均一な出射光が得られる導光板の製造方法として、導光板の成形用金型に、入光面の長手方向の略中央位置であって該位置から光出射面と平行な方向へ張り出した入光面側にゲートを配置し、該ゲートから注入された溶融材料が入光面の長手方向に向かって略対称的に流れていくキャビティを付帯的に形成し、該金型によって成形したのち、該付帯的キャビティによって成形された張出部又は不要部分を切断することにより、入光面を形成する面光源装置用導光板の製造方法が提案されている（特許文献１、特許文献２）。
また、成形キャビティに溶融樹脂材料を射出充填するに際して、充填圧力の集中や充填むらが軽減ないし回避され、ヒケやフローマークなどの不良がない良好な品質の導光板を安定して製造することができ、ゲートの後処理も容易になる射出成形用金型として、導光板の成形キャビティに溶融樹脂材料を射出充填せしめるゲート部を、導光板の薄肉側端面に形成するとともに、ゲート部としてフィルムゲート構造を採用して、薄肉側端面の長手方向に１／２以上の長さでゲート部を形成した射出成形用金型が提案されている（特許文献３）。さらに、反射型液晶表示装置などに使用される光源と導光板から構成される照明装置において、導光板の上面側から見える干渉縞が薄く、ゲート切断跡などの凹凸による干渉縞のムラが生じない照明装置として、入光面に隣接する導光板側面にゲート切断跡を有する装置が提案されている（特許文献４）。
しかしながら、上記いずれの方法においても、成形したのちにゲート部と成形体を切断する工程、及び、場合によっては、研磨などの表面処理を行うことが必要であり、サイクルタイムが長くなる問題があった。
【特許文献１】特開平８−６８９１０号公報（第２−３頁、図１）
【特許文献２】特開２００１−９６５８３号公報（第２−３頁、図１）
【特許文献３】特開２００２−２９２６９０号公報（第２−３頁、第７頁、図１）
【特許文献４】特開２００３−１５１３３２号公報（第２−３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、液晶表示装置用の導光板として優れた光学特性と品質安定性を有する射出成形品を効率的に製造することができる導光板射出成形用金型及び導光板の製造方法を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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、従来の導光板用金型は、導光板の光出射面及び光反射面に対応する面以外の四側面のいずれかにゲートが設けられていたのに対して、導光板の光出射面又は光反射面に対応する面にピンポイントゲートを設けることにより、導光板の光学特性を低下させることなく、成形品のゲート部分の仕上げがほとんど不要となり、また、ピンポイントゲートを導光板の光出射面又は光反射面の非有効領域に対応する面に設けると、ピンポイントゲート跡の影響が全くなくなることを見いだし、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）導光板の光出射面又は光反射面に対応する面にピンポイントゲートを有することを特徴とする導光板射出成形用金型、
（２）ピンポイントゲートが、導光板の光出射面又は光反射面の非有効領域に対応する面に存在する(１)記載の導光板射出成形用金型、
（３）導光板の光出射面又は光反射面に対応する面にピンポイントゲートを有する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導光板の製造方法、
（４）ピンポイントゲートが、導光板の光出射面又は光反射面の非有効領域に対応する面に存在する(３)記載の導光板の製造方法、
（５）熱可塑性樹脂が、脂環式構造を有する樹脂である(３)記載の導光板の製造方法、及び、
（６）熱可塑性樹脂が、メタクリル樹脂又は(メタ)アクリル酸エステル−芳香族ビニル化合物共重合体である(３)記載の導光板の製造方法、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の導光板射出成形用金型及び導光板の製造方法によれば、成形品に機械的な歪みや光学的な歪みがなく、成形品のゲートの処理がほとんど不要なので、液晶表示装置用の導光板として優れた光学特性と品質安定性を有する射出成形品を効率的に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の導光板射出成形用金型は、導光板の光出射面又は光反射面に対応する面にピンポイントゲートを有する。本発明の導光板射出成形用金型は、導光板の光出射面又は光反射面の非有効領域に対応する面にピンポイントゲートを有することが好ましい。本発明の導光板の製造方法においては、導光板の光出射面又は光反射面に対応する面にピンポイントゲートを有する金型を用いて熱可塑性樹脂を射出成形する。本発明方法においては、ピンポイントゲートが導光板の光出射面又は光反射面の非有効領域に対応する面に存在することが好ましい。
図１は、液晶表示装置用の導光板の説明図であるが、本発明方法で製造される導光板は図１の形状に限定されるわけではなく、例えば、図２に示す厚さが均一の平板状であってもよい。図１の導光板は、透明な熱可塑性樹脂からなるほぼ長方形の成形品であり、一方の長辺側の側面が厚く、該長辺の側面が光入射面１となり、該長辺に対向する他方の長辺側の側面が薄く、短辺側から眺めた側面はほぼ楔形である。図２の導光板は、透明な熱可塑性樹脂からなるほぼ長方形の成形品であり、全体の厚さが同一であって側面はすべて長方形であり、一つの長辺の側面が光入射面１となっている。光入射面に近接して冷陰極管、発光ダイオードなどの光源２が設置され、リフレクタで囲われる。光源から出た光は、光入射面から入射し、導光板の中で全反射を繰り返し、輝度むらのない均一な光となって光出射面３から液晶表示素子に出射する。光反射面４には、光を反射するために、微細なプリズム模様、凹凸模様などが設けられ、白色の反射シートが積層される。光出射面にも、輝度むらのない光とするために、微細なプリズム模様、凹凸模様などが設けられ、あるいは、拡散シート、プリズムシートなどが積層される。
光源とリフレクタが設けられ、反射シート、拡散シート、プリズムシートなどが積層された導光板からなるバックライト装置は、液晶表示素子と重ね合わされ、プラスチックなどのケーシングに収められて液晶表示装置の完成品となる。このとき、導光板の周縁から１〜３ｍｍはケーシングに覆われ、目視し得る液晶表示装置の画面には現れない。このケーシングに覆われ目視し得る画面に現れない領域が、非有効領域である。
【０００７】
図３は、ピンポイントゲートの説明図である。射出成形機から射出された溶融樹脂は、第１スプルー５、ランナー６、第２スプルー７を通り、ピンポイントゲート８を通過して金型キャビティ９に充填される。図４は、ピンポイントゲートを使用した射出成形法の一態様の説明図である。本図においては、熱可塑性樹脂の部分をハッチングにより示す。本態様においては、第１スプルー５が設けられたランナーストリッパープレート１０、ランナー６と第２スプルー７とピンポイントゲート８が設けられた固定側型板１１及びキャビティ１２が設けられた可動側型板１３を有するスリープレート金型が用いられている。図４(１)に示すように、金型が閉じられた状態で溶融した熱可塑性樹脂が上方から射出され、第１ランナー、スプルー、第２ランナー及びキャビティが溶融樹脂で充填される。溶融樹脂が冷却されて固化したのち、図４(２)に示すように、可動盤が後退し、可動側型板と固定側型板の間が開いて、ピンポイントゲート８部分の樹脂が切れ、導光板１４が露出する。次いで、図４(３)に示すように、可動盤がさらに後退して、ランナーストリッパープレート１０と固定側型板１１の間が開く。導光板１４をエジェクタピンにより取り出し、第１スプルー、ランナー、第２スプルーをロボットなどにより取り出したのち、金型を閉じて一つの成形サイクルを終了する。
【０００８】
本発明によれば、金型を開くときにピンポイントゲート部分において固化した樹脂が自動的に切断されるので、成形品として得られる導光板について、ゲートを処理する必要がほとんどなくなり、高い生産性で導光板を製造することができる。また、ピンポイントゲート跡は小さいので、ピンポイントゲート跡が光出射面又は光反射面に存在しても、導光板の光学特性はほとんど損なわれない。特に、ピンポイントゲートを導光板の光出射面又は光反射面の非有効領域に対応する面に設けると、液晶表示装置の画面にピンポイントゲートの影響が現れないので、ゲート処理する必要は全くなく、ゲート跡は導光板の光学特性に実質的に悪影響を与えない。また、ピンポイントゲートは、ゲート径が小さいので、ゲート周辺部分での残留応力が小さく、光学的な歪みの少ない導光板を得ることができる。
従来のファンゲートなどでは、ファンゲート部の樹脂が完全に冷却されて固化しないと、金型を開くことができず、冷却に長時間を要していた。ファンゲート部の樹脂のうち、スプルー近傍の樹脂が特に冷却されにくく、無理に金型を開くとこの部分で切断が起こるため、金型のスプルー部及びランナー部に樹脂が残り、新たな溶融樹脂が入らなくなり、樹脂を除去するためのダウンタイムが発生する。本発明のピンポイントゲートを有する金型では、ピンポイントゲート部のランナー、スプルーの樹脂の中心部が十分に固化していなくても、金型を開くとピンポイントゲートの細い先端で樹脂が切断される。従って、ランナー、スプルーの樹脂が完全に固化するまで待つ必要がなく、冷却時間を短縮して生産性を高めることができる。
本発明において、ピンポイントゲートの直径は、０.５〜２.０ｍｍであることが好ましく、０.６〜１.５ｍｍであることがより好ましい。ピンポイントゲートの直径が０.５ｍｍ未満であると、射出圧力が高くなりすぎるおそれがある。ピンポイントゲートの直径が２.０ｍｍを超えると、ゲート先端部が導光板の表面に突起として残ったり、金型が開くときに導光板の一部をむしり取ったりするおそれがある。ゲートランドの長さは、０.５〜２.０ｍｍであることが好ましく、０.８〜１.５ｍｍであることがより好ましい。ゲートランドの長さが０.５ｍｍ未満であると、金型が開くときに樹脂がゲート部分で切断されず、導光板の一部をむしり取るおそれがある。ゲートランドの長さが２.０ｍｍを超えると、金型が開くときにゲート部分が途中で切れて、導光板に突起として残るおそれがある。
【０００９】
本発明において、ピンポイントゲートの形状に特に制限はなく、例えば、図５(１)に示す断面が円形のピンポイントゲート、図５(２)に示す断面が長方形のスクエアゲート［(株)新興セルビック］、図５(３)に示す断面が長方形で先端をひねったライフルゲート［(株)新興セルビック］などを挙げることができる。断面が円形のピンポイントゲートは、工作が容易である。スクエアゲートは、幅を広げることにより断面積を大きくすることができるので、冷却時にゲート内外の温度差を小さくして、金型が開くときに良好な切断面を得ることができる。ライフルゲートは、金型が開いてゲート部分が切れるときに、回転力がはたらくので、さらに良好な切断面を得ることができる。
本発明において、ピンポイントゲートの個数と配置に特に制限はなく、１個、２個、３個又はそれ以上の個数のピンポイントゲートを任意の位置に配置することができる。ピンポイントゲートが１個であると、成形される導光板にウェルドラインが発生しにくい。ピンポイントゲートの数を増すと、一つのゲートを通過する溶融樹脂の量が少なくなるので、射出圧力を低下させることが可能となる。ピンポイントゲートの個数は、２〜３個であることが好ましい。ピンポイントゲートの個数が４個を超えると、金型の構造が複雑になるおそれがある。
ピンポイントゲートの位置は、導光板の光出射面又は光反射面に対応する面であって、導光板の光入射面となる側面に対応する面に近い位置であることが好ましく、導光板の光出射面又は光反射面の非有効領域に対応する面に存在することが特に好ましい。複数個のピンポイントゲートを設けるときは、金型キャビティの二つの長辺の中点を結ぶ直線に対して対称の位置に設けることが好ましい。複数個のピンポイントゲートを、金型キャビティの二つの長辺の中点を結ぶ直線に対して対称の位置に設けることにより、溶融樹脂の流動状態を良好にして、導光板に現れるウェルドラインを目立たなくすることができる。なお、ウェルドラインが発生すると、それが肉眼で見えない程度のものであっても、液晶表示装置を組み立ててランプを点灯した場合に、表示面に暗線又は輝線が観察される。
【００１０】
本発明においては、導光板の光反射面に、光を反射するために微細なプリズム模様、凹凸模様などを設けることができ、光出射面にも、光の出射方向を調整する、又は、輝度むらを減少させるために、微細なプリズム模様、凹凸模様などを設けることができる。このような微細な模様は、必要とする模様を反転させた模様を金型の表面に加工し、熱可塑性樹脂の射出成形により金型表面の模様を導光板の表面に転写することにより、形成することができる。良好な性能を有する導光板を得るためには、金型の表面の模様を正確に導光板の表面に転写する必要があるが、溶融樹脂の流動中の温度低下による粘度上昇や、金型表面の微細な凹凸模様の中に閉じ込められた空気のために、凹凸模様の奥まで十分に溶融樹脂が入らない場合がある。
本発明の導光板の製造方法においては、溶融した樹脂の金型への射出直前に金型の表面を加熱することができる。射出直前に金型の表面を加熱することにより、流動中の溶融樹脂の温度低下を防ぎ、溶融樹脂の粘度を低く保って、微細な模様を導光板の表面に正確に転写することができる。金型の表面を加熱する方法に特に制限はなく、例えば、高周波誘導加熱、輻射加熱などを挙げることができる。高周波誘導加熱、輻射加熱などにより、金型の表面のみを選択的に加熱することにより、成形サイクルを延長することなく、表面転写性を向上することができる。
本発明の導光板の製造方法においては、金型に断熱層を設けて流動中の溶融樹脂の温度低下を防ぎ、溶融樹脂の粘度を低く保って、微細な模様を導光板の表面に正確に転写することができる。断熱層を設ける方法に特に制限はなく、例えば、金型に微細な凹凸模様を有する金属板と該金属板の裏側に耐熱性重合体である断熱層からなる層構造を設けることができ、あるいは、微細な凹凸模様を有する金型の表面を、耐熱性合成樹脂からなる薄い断熱層で被覆することもできる。金型キャビティ内で、溶融樹脂は常に型壁面を押し付けるように流動し、型壁面を引きずるようには流動しないので、金型の表面を耐熱性合成樹脂で被覆しても、耐熱性合成樹脂を磨耗させることなく射出成形することができる。
【００１１】
本発明においては、導光板の光反射面にマイクロプリズムを形成することができる。光反射面のマイクロプリズムの全反射により、直接指向性の高い光を正面方向に効率よく射出し、光出射面のプリズムシートを省略し、拡散シートにより広い視野角を得ることができる。光反射面のマイクロプリズムは、光入射面に近い光量が多いところではピッチを広く深さを浅くし、光入射面に遠い光量が少ないところではピッチを狭く深さを深くすることにより、導光板の全面から輝度むらのない出射光を得ることができる。このようなマイクロプリズムを転写するための金型の表面は、単結晶ダイヤモンドを用いて金型表面を超精密切削することにより、形成することができる。まずフラットバイトを用いて平坦部を加工したのち、Ｖ溝バイトを用いてダミーにプリズム部を加工し、次いで非接触形状測定装置により加工位置を測定して目標値とのずれをフィードバックし、正規の金型表面にプリズム部を加工して仕上げることができる。
導光板が図２に示す形状を有する平板状であるときは、中央部から周縁部まで厚さが均一でむらがないことが好ましい。しかし、熱可塑性樹脂の射出成形により平板状の導光板を作製すると、導光板の周縁部の厚さが中央部の厚さよりも厚くなり、そのために液晶表示装置の画面の周縁部に明線や暗帯などの輝度の異なる縞状の部分が生じやすい。本発明方法においては、射出成形用金型の長方形のキャビティの少なくとも１対の２端辺の温度が、金型の中央部の最高温度よりも２℃以上高く維持されるように加熱することができる。金型の端辺を加熱して金型の中央部より高温に保つことにより、平板状の導光板の周縁部の厚さと中央部の厚さの差を減少し、画面の周縁部における明線や暗帯などの発生を防止することができる。
【００１２】
本発明方法により製造された導光板は、複数個を連結した連結型導光板として使用することができる。導光板は、通常はその側面である光入射面に設置された線状の冷陰極管を光源とし、その光を光出射面から面状に出射するので、液晶表示装置の表示画面が広くなると単位面積あたりの光量が不足し、十分な輝度が得られない。このために、導光板を用いる液晶表示装置の画面の大きさには制限があり、広い画面を得るためには、液晶表示装置の薄さを犠牲にして、光拡散板の背部に複数本の冷陰極管を配置した直下方式とせざるを得なかった。複数個の導光板を連結した連結型導光板を用いることにより、薄型、軽量という特長を維持したまま大画面の液晶表示装置を得ることができる。
図６は、連結型導光板の一態様の平面図及び側面図である。本態様の連結型導光板は、３個の平板状の導光板１５から構成されている。それぞれの導光板の光反射面４の端部に光源１が配置され、光源はリフレクタ１６により覆われている。それぞれの導光板の連結される側面は傾斜面１７となり、この傾斜面には光制御手段が設けられている。そのために、光源の光が光出射面３から直接出射することがなく、輝度むらのない大画面を得ることができる。光制御手段としては、例えば、光を反射するプリズム形状、光を遮蔽する黒インキ又は白インキによる印刷などを挙げることができる。本態様の連結型導光板は、それぞれの導光板のピンポイトゲートを光制御手段を設ける傾斜面に置くことができるので、連結する導光板の個数を多くしても、ピンポイントゲート跡の影響が全くない大画面を得ることができる。また、本態様の連結型導光板は、同一形状の導光板を連結して作製するので、経済的に製造することができる。さらに、本態様の連結型導光板を構成する平板状の導光板は、厚さがほぼ均一であるために、成形条件が変動しても歩留まりよく製造することができる。図６に示す態様においては、３個の平板状の導光板が連結されているが、連結する平板状の導光板の数は、２個以上の任意の個数とすることができる。本態様の連結型導光板は、その光出射面に拡散シートを積層することができる。図６に示す態様の平板状の導光板は、１個のみを単独に用いることもできる。
【００１３】
図７は、連結型導光板の他の態様の平面図及び側面図である。本態様の連結型導光板は、３個の羽翼型の導光板１８から構成されている。それぞれの導光板の光反射面４側に窪み１９が設けられ、窪みの中に光源１が配置され、窪みがリフレクタ２０により覆われている。光出射面３の光源に対する位置には、光制御手段２１が設けられている。光源から光出射面に直接向かう光を、光制御手段で調節することにより、輝度むらのない大画面を得ることができる。光制御手段としては、例えば、光を反射するプリズム形状、光を遮蔽する黒インキ又は白インキによる微細なドット状の印刷などを挙げることができる。図７に示す連結型導光板は、３個の羽翼型の導光板から構成されているが、同一形状の一体成形品とすることもできる。本態様の連結型導光板は、光源から出る光の大部分が導光板に直接入射するので、光を有効に利用することができる。また、光源から光が到達すべき距離が短いので、輝度むらを少なくすることができる。３個の導光板を連結した連結型導光板は、経済的に作製することができる。一体成形品からなる導光板は、継ぎ目の影響がないので、極めて良好な画質の表示画面を得ることができる。図７に示す態様においては、３個の羽翼型の導光板が連結されているが、連結する羽翼型の導光板の数は、２個以上の任意の個数とすることができる。本態様の連結型導光板は、その光出射面に拡散シートを積層することができる。図７に示す態様の羽翼型の導光板は、１個のみを単独に用いることもできる。
図８は、連結型導光板の他の態様の平面図及び側面図である。本態様の連結型導光板は、１個の羽翼型の導光板２２と２個の片翼型の導光板２３から構成されている。羽翼型の導光板と片翼型の導光板の間に窪み２４が形成され、窪みの中に光源１が配置され、窪みがリフレクタ２０により覆われている。光出射面３の光源に対する位置には、光制御手段２１が設けられている。光源から光出射面に直接向かう光を、光制御手段で調節することにより、輝度むらのない大画面を得ることができる。光制御手段としては、例えば、光を反射するプリズム形状、光を遮蔽する黒インキ又は白インキによる微細なドット状の印刷などを挙げることができる。本態様の連結型導光板は、光源から出る光の大部分が導光板に直接入射するので、光を有効に利用することができる。また、光源から光が到達すべき距離が短いので、輝度むらを少なくすることができる。さらに、継ぎ目の影響が少ないので、良好な画質の表示画面を得ることができる。図８に示す態様の連結型導光板は、１個の羽翼型の導光板と２個の片翼型の導光板から構成されているが、２個以上の羽翼型の導光板を連結し、その両端に２個の片翼型の導光板を連結した構成とすることもできる。また、羽翼型の導光板１個の代わりに、片翼型の導光板２個を用い、片翼型の導光板のみで連結型導光板を構成することもできる。この場合、成形すべき導光板は、片翼型の導光板の１種のみとなるので、経済的に製造することができる。
【００１４】
図９は、連結型導光板の他の態様の平面図及び側面図である。本態様の連結型導光板は、図８に示す態様の連結型導光板の上に拡散シート２５を積層した連結型導光板である。拡散シートの内側の光源１に対する位置にも、光制御手段２６が設けられている。光制御手段としては、例えば、光を反射するプリズム形状、光を遮蔽する黒インキ又は白インキによる微細なドット状の印刷などを挙げることができる。光源から光出射面に直接向かう光を、光出射面に設けた光制御手段２１で調節し、さらに拡散シートに設けた光制御手段２６で調節するとともに、拡散シートにより輝度むらを減少させることにより、極めて均質な大画面を得ることができる。
図１０は、連結型導光板の他の態様の平面図及び側面図である。本態様の連結型導光板は、３個の平板状の導光板２７から構成されている。それぞれの導光板の光反射面４の中央に光源１が配置され、光源はリフレクタ２８により覆われている。光出射面３の光源に対する位置には、光制御手段２１が設けられている。光源から光出射面に直接向かう光を、光制御手段で調節することにより、輝度むらのない大画面を得ることができる。光制御手段としては、例えば、光を反射するプリズム形状、光を遮蔽する黒インキ又は白インキによる微細なドット状の印刷などを挙げることができる。本態様の連結型導光板は、形状が簡単であり、同一形状の導光板を連結して作製するので、経済的に製造することができる。また、本態様の連結型導光板を構成する平板状の導光板は、厚さがほぼ均一であるために、成形条件が変動しても歩留まりよく製造することができる。図１０に示す態様においては、３個の平板状の導光板が連結されているが、連結する平板状の導光板の数は、２個以上の任意の個数とすることができる。図１０に示す態様の連結型導光板は、平板状の導光板を連結せず、同一形状の一体成形品とすることもできる。この場合、導光板の継ぎ目の影響がないので、極めて良好な画質の表示画面を得ることができる。図１０に示す態様の連結型導光板は、その光出射面に拡散シートを積層することができる。図１０に示す態様の平板状の導光板は、１個のみを単独に用いることもできる。
【００１５】
図１１は、連結型導光板の他の態様の平面図及び側面図である。本態様の連結型導光板は、３個の平板状の導光板２７から構成されている。それぞれの導光板の光反射面４の中央に光源１が配置され、光源は光反射面の全体とともにシート状のリフレクタ２９により覆われている。光出射面３の光源に対する位置には、光制御手段２１が設けられている。光源から光出射面に直接向かう光を、光制御手段で調節することにより、輝度むらのない大画面を得ることができる。光制御手段としては、例えば、光を反射するプリズム形状、光を遮蔽する黒インキ又は白インキによる微細なドット状の印刷などを挙げることができる。本態様の連結型導光板は、図１０に示す態様の連結型導光板よりもリフレクタの形状が簡単であり、同一形状の導光板を連結して作製するので、さらに経済的に製造することができる。また、本態様の連結型導光板を構成する平板状の導光板は、厚さがほぼ均一であるために、成形条件が変動しても歩留まりよく製造することができる。図１１に示す態様においては、３個の平板状の導光板が連結されているが、連結する平板状の導光板の数は、２個以上の任意の個数とすることができる。図１１に示す態様の連結型導光板は、平板状の導光板を連結せず、同一形状の一体成形品とすることもできる。この場合、導光板の継ぎ目の影響がないので、極めて良好な画質の表示画面を得ることができる。本態様の連結型導光板は、その光出射面に拡散シートを積層することができる。また、本態様の連結型導光板は、リフレクタからランプへ戻される光の量が少ないので、高い輝度を有する。
図１２は、連結型導光板の他の態様の平面図及び側面図である。本態様の連結型導光板は、１個の羽翼型の導光板３０と２個の片翼型の導光板３１から構成されている。羽翼型の導光板と片翼型の導光板の間隙３２の中に光源１が配置され、間隙がリフレクタ３３により覆われている。光出射面３の全体が拡散シート３４で覆われ、拡散シートの内側の光源１に対する位置に、光制御手段３５が設けられている。光制御手段としては、例えば、光を反射するプリズム形状、光を遮蔽する黒インキ又は白インキによる微細なドット状の印刷などを挙げることができる。光源から拡散シートに直接入射する光を、拡散シートに設けた光制御手段３６で調節することにより、輝度むらを減少させることができる。本態様の連結型導光板は、光源から出る光の大部分が導光板に直接入射するので、光を有効に利用することができる。また、光源から光が到達すべき距離が短いので、輝度むらを少なくすることができる。さらに、継ぎ目の影響が少ないので、良好な画質の表示画面を得ることができる。図１２に示す態様の連結型導光板は、１個の羽翼型の導光板と２個の片翼型の導光板から構成されているが、２個以上の羽翼型の導光板を連結し、その両端に２個の片翼型の導光板を連結した構成とすることもできる。また、羽翼型の導光板１個の代わりに、片翼型の導光板２個を用い、片翼型の導光板のみで連結型導光板を構成することもできる。この場合、成形すべき導光板は、片翼型の導光板の１種のみとなるので、経済的に製造することができる。
本発明方法により製造された導光板は、特開平１１−２８８６１１号公報に記載されている広発光エリアを確保したタンデム型面光源装置の導光板ユニットとしても使用することができる。
【００１６】
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、脂環式構造を有する樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、(メタ)アクリル酸エステル−芳香族ビニル化合物共重合体好ましくはメタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエーテルスルホン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樹脂、メタクリル樹脂及び(メタ)アクリル酸エステル−芳香族ビニル化合物共重合体を好適に用いることができ、脂環式構造を有する樹脂を特に好適に用いることができる。脂環式構造を有する樹脂は、溶融樹脂の流動性が良好なので、ピンポイントゲートを用い、低い射出圧力で金型のキャビティを充填することができ、吸湿性が極めて低いので、寸法安定性に優れ、導光板に反りを生ずることがなく、比重が小さいので導光板を軽量化することができる。また、脂環式構造を有する樹脂を本発明の製造方法に用いる場合、他の樹脂に比べてウェルドラインが発生しにくい。
脂環式構造を有する樹脂としては、主鎖又は側鎖に脂環式構造を有する重合体樹脂を挙げることができる。主鎖に脂環式構造を有する重合体樹脂は、機械的強度と耐熱性が良好なので、特に好適に用いることができる。脂環式構造は、飽和環状炭化水素構造であることが好ましく、その炭素数は、４〜３０であることが好ましく、５〜２０であることがより好ましく、５〜１５であることがさらに好ましい。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、５０重量％以上であることが好ましく、７０重量％以上であることがより好ましく、９０重量％以上であることがさらに好ましい。
【００１７】
脂環式構造を有する樹脂としては、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単量体の重合体又はその水素添加物、環状共役ジエン系単量体の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、ビニル芳香族炭化水素系単量体の重合体又は共重合体の芳香環を含む不飽和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の水素添加物及びビニル芳香族炭化水素系単量体の重合体の芳香環を含む不飽和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。
メタクリル樹脂は、透明性に優れ、強靭でひびが入りにくいので、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。メタクリル樹脂としては、ＪＩＳ Ｋ ６７１７に規定されるメタクリル酸メチル重合物を８０％以上含むメタクリル樹脂成形材料を挙げることができる。この規格に規定されるメタクリル樹脂の中で、ビカット軟化点温度９６〜１００℃、メルトフローレート８〜１６の指定分類コード１００−１２０のメタクリル樹脂は、適度な流動性と強度を有するので、好適に用いることができる。
(メタ)アクリル酸アルキルエステル−芳香族ビニル化合物共重合体は、芳香族ビニル系単量体と低級アルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル系単量体とを共重合して得られる。
芳香族ビニル系単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｏ−クロルスチレン、ｐ−クロルスチレン等が挙げられる。これらを単独若しくは２種以上併用して使用してもよい。
低級アルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル系単量体としては、炭素数１〜４のアルキル基、好ましくは炭素数１又は２のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルが挙げられ、具体的にはメタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチルが挙げられる。これらを単独若しくは２種以上併用して使用してもよい。
前記共重合体を構成する各成分の割合は、芳香族ビニル系単量体が９５〜５重量％、低級アルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル系単量体が５〜９５重量％の範囲である。中でも、光学特性、成形性などの点から、上記芳香族ビニル系単量体が６０〜２０重量％、低級アルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル系単量体が８０〜４０重量％の範囲が好ましい。
【００１８】
本発明方法においては、熱可塑性樹脂に、必要に応じて、その他のポリマー、各種配合剤または充填剤を単独あるいは２種以上混合して射出成形することが出来る。その他のポリマーとしては、ポリブタジエン、ポリアクリレートなどのゴムまたは樹脂が挙げられる。
配合剤としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、近赤外線吸収剤、染料や顔料などの着色剤、滑剤、可塑剤、帯電防止剤、蛍光増白剤などの配合剤が挙げられる。また、本発明の製造方法で得られる導光板は、必ずしも透明である必要はなく、ポリスチレン系重合体、ポリシロキサン系重合体またはこれらの架橋物からなる微粒子、フッ素系樹脂、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、シリカ、タルクなどの光拡散剤を配合し、光散乱能を付与することも出来る。これらの中で、ポリスチレン系重合体、ポリシロキサン系重合体又はこれらの架橋物からなる微粒子は、分散性が良好であり、耐熱性に優れ、成形時の黄変がないので、特に好適に用いることができる。
【実施例】
【００１９】
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、評価は下記の方法により行った。
（１）サイクルタイム
射出１秒、保圧７秒、冷却２７秒、取り出し５秒、合計４０秒のサイクルで射出成形し、充填不足やヒケなどが発生せず、正常な成形品が得られる場合を合格とする。
（２）初期反り
射出成形２４時間後、反りがある場合は隅が浮く状態で水平盤上に載置し、４隅において浮き上がり量を測定し、その平均値を初期反り（μｍ）とする。
（３）転写率
短辺２２０ｍｍ、長辺２９０ｍｍの導光板の対角線の交点を通る長辺に垂直な直線上で、長辺から２７.５ｍｍ、６８.７５ｍｍ、１１０ｍｍ、１５１.２５ｍｍ、１９２.５ｍｍの位置で、超深度顕微鏡［(株)キーエンス、ＶＫ−９５００］を用いて光反射面の円柱状の突起の高さｈ（μｍ）又はプリズムの高さｈ（μｍ）を測定し、金型の円柱状の窪みの深さｈm（μｍ）又はプリズムの高さｈm（μｍ）で除して下式により転写率を求め、さらに求めた数値から平均値と標準偏差を算出する。
転写率（％）＝（ｈ／ｈm）×１００
（４）外観テスト
外観テストは、次の２種類の条件で、暗線、輝線を観察することにより行った。
［テスト１］
導光板のみを用いてバックライト装置を組み立て、ランプを点灯する。
［テスト２］
光反射面に円柱状の突起を有する導光板は、その光出射面に、拡散シート［(株)ツジデン、Ｄ１１７］１枚と、プリズム形状が上向きになるように直交させたプリズムシート［三菱レイヨン(株)、ダイヤアートＭ１６８］２枚を順次積層する。光反射面にプリズム形状を有する導光板は、その光出射面に、プリズムシート［三菱レイヨン(株)、ダイヤアートＭ１６８］１枚と、拡散シート［(株)ツジデン、Ｄ１１７］１枚を順次積層する。このように積層した導光板をバックライト装置に組み立て、ランプを点灯する。
○：テスト１及びテスト２のどちらにおいても、暗線、輝線ともに観察されない。
△：テスト１では暗線又は輝線が観察されるが、テスト２では暗線、輝線ともに観察されない。
×：テスト１及びテスト２のどちらにおいても、暗線又は輝線が観察される。
【００２０】
実施例１
脂環式構造を有する樹脂［日本ゼオン(株)、ゼオノア１０６０Ｒ］を用いて、射出成形法により導光板を作製した。
短辺２２０ｍｍ、長辺２９０ｍｍ、光入射面に対応する一方の長辺側の厚さ２.２ｍｍ、光入射面と対向する面に対応する他方の長辺側の側面の厚さ０.７ｍｍで、光出射面に対応する面の厚さ２.２ｍｍの長辺側の中央部で長辺から１.５ｍｍ離れた位置に、直径０.８ｍｍ、ゲートランド長さ１.０ｍｍのピンポイントゲート１個を設けた金型を用いた。光反射面に対応する金型キャビティ表面には、光を反射するプリズムパターンとして、断面が底辺５０μｍ、頂角１４０度の二等辺三角形である単位プリズムを、隣接する単位プリズム同士が下端で接する状態で、長辺に対して垂直に設けた。
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、溶融樹脂温度２７０℃、金型温度８５℃とし、射出１秒、射出後２０ＭＰａの保圧を７秒加え、その後冷却２７秒、取り出し５秒、合計４０秒の成形サイクルで射出成形を行った。
得られた導光板は、ヒケはなく、ゲート先端の残りも成形品のむしりもなかった。初期反りは１００μｍであり、転写率の平均値は９４.１％、標準偏差は０.５７％であった。外観テストにおいて、暗線、輝線ともに観察されなかった。
実施例２
短辺２２０ｍｍ、長辺２９０ｍｍ、光入射面に対応する一方の長辺側の厚さ２.２ｍｍ、光入射面と対向する面に対応する他方の長辺側の側面の厚さ０.７ｍｍで、光出射面に対応する面の厚さ２.２ｍｍの長辺の両端から各１.５ｍｍ離れ、長辺から１.５ｍｍ離れた位置に、直径０.８ｍｍ、ゲートランド長さ１.０ｍｍのピンポイントゲート合計２個を設けた金型を用い、光反射面に対応する金型キャビティ表面に、光を反射するパターンとして、直径８０μｍ、深さ８０μｍの円柱状の突起を形成する窪みを、光入射面に対応する長辺の近傍のピッチ３００μｍから、対向する他方の長辺の近傍のピッチ１３０μｍまで、順次縮小して設けた以外は、実施例１と同様にして、射出成形法により導光板を作製した。
得られた導光板は、ヒケはなく、ゲート先端の残りも成形品のむしりもなかった。初期反りは１００μｍであり、転写率の平均値は９１.２％、標準偏差は０.７１％であった。外観テストにおいて、暗線、輝線ともに観察されなかった。
実施例３
長辺の中央部で長辺から１.５ｍｍ離れた位置と、長辺の両端から各１.５ｍｍ離れ、長辺から１.５ｍｍ離れた位置に、直径０.８ｍｍ、ゲートランド長さ１.０ｍｍのピンポイントゲート合計３個を設け、光反射面に対応する金型キャビティ表面に、実施例２と同じ円柱状の突起を形成する窪みを設けた金型を用い、実施例１と同様にして、射出成形法により導光板を作製した。
得られた導光板は、ヒケはなく、ゲート先端の残りも成形品のむしりもなかった。初期反りは１３０μｍであり、転写率の平均値は９４.６％、標準偏差は０.４１％であった。外観テストにおいて、暗線、輝線ともに観察されなかった。
実施例４
長辺の両端から各１.５ｍｍ離れ、長辺から１.５ｍｍ離れた位置に、直径０.８ｍｍ、ゲートランド長さ１.０ｍｍのピンポイントゲート合計２個を設け、光反射面に対応する金型キャビティ表面に、実施例１と同じ光を反射するプリズムパターンを設けた金型を用い、実施例１と同様にして、射出成形法により導光板を作製した。
得られた導光板は、ヒケはなく、ゲート先端の残りも成形品のむしりもなかった。初期反りは１１０μｍであり、転写率の平均値は９４.８％、標準偏差は０.４８％であった。外観テストにおいて、暗線、輝線ともに観察されなかった。
実施例５
脂環式構造を有する樹脂の代わりに、メタクリル樹脂［旭化成(株)、デルペット７０ＮＨＸ］を用いた以外は、実施例１と同様にして、射出成形法により導光板を作製した。
得られた導光板は、ヒケはなく、ゲート先端の残りも成形品のむしりもなかった。初期反りは２２０μｍであり、転写率の平均値は８８.４％、標準偏差は０.２１％であった。外観テストにおいて、暗線、輝線ともに観察されなかった。
実施例６
脂環式構造を有する樹脂の代わりに、メタクリル樹脂［旭化成(株)、デルペット７０ＮＨＸ］を用いた以外は、実施例４と同様にして、射出成形法により導光板を作製した。
得られた導光板は、ヒケはなく、ゲート先端の残りも成形品のむしりもなかった。初期反りは２１０μｍであり、転写率の平均値は８８.８％、標準偏差は０.２１％であった。外観テストにおいて、暗線、輝線ともにわずかに観察された。
実施例７
脂環式構造を有する樹脂［日本ゼオン(株)、ゼオノア１０６０Ｒ］を用いて、射出成形法により導光板を作製した。
短辺２２０ｍｍ、長辺２９０ｍｍ、光入射面に対応する一方の長辺側の厚さ２.２ｍｍ、光入射面と対向する面に対応する他方の長辺側の側面の厚さ０.７ｍｍで、光反射面に対応する面の厚さ２.２ｍｍの長辺側の中央部で長辺から１.５ｍｍ離れた位置に、直径０.８ｍｍ、ゲートランド長さ１.０ｍｍのピンポイントゲート１個を設けた金型を用いた。光反射面に対応する金型キャビティ表面には、光を反射するパターンとして、直径８０μｍ、高さ８０μｍの円柱状の突起を形成する窪みを、光入射面に対応する長辺の近傍のピッチ３００μｍから、対向する他方の長辺の近傍のピッチ１３０μｍまで、順次縮小して設けた。
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、溶融樹脂温度２７０℃、金型温度８５℃とし、射出時間１秒、射出後２１ＭＰａの保圧を７秒加え、その後冷却２７秒、取り出し５秒、合計４０秒の成形サイクルで射出成形を行った。
得られた導光板は、ヒケはなく、ゲート先端の残りも成形品のむしりもなかった。初期反りは９０μｍであり、転写率の平均値は９２.３％、標準偏差は０.５５％であった。外観テストにおいて、暗線、輝線ともに観察されなかった。
実施例８
短辺２２０ｍｍ、長辺２９０ｍｍ、光入射面に対応する一方の長辺側の厚さ２.２ｍｍ、光入射面と対向する面に対応する他方の長辺側の厚さ０.７ｍｍで、光反射面と対応する面の厚さ２.２ｍｍの長辺の両端から各１.５ｍｍ離れ、長辺から１.５ｍｍ離れた位置に、直径０.８ｍｍ、ゲートランド長さ１.０ｍｍのピンポイントゲート合計２個を設けた金型を用い、光反射面に対応する金型キャビティ表面に、光を反射するプリズムパターンとして、断面が底辺５０μｍ、頂角１４０度の二等辺三角形である単位プリズムを、隣接する単位プリズム同士が下端で接する状態で、長辺に対して垂直に設けた以外は、実施例１と同様にして、射出成形法により導光板を作製した。
得られた導光板は、ヒケはなく、ゲート先端の残りも成形品のむしりもなかった。初期反りは１００μｍであり、転写率の平均値は９６.７％、標準偏差は０.５１％であった。外観テストにおいて、暗線、輝線ともに観察されなかった。
比較例１
ピンポイントゲートの代わりに、金型キャビティの光入射面に対応する面に、幅２００ｍｍ、厚さ０.５ｍｍのファンゲートを設けた以外は、実施例１と同様にして、成形サイクルを、射出１秒、保圧７秒、冷却２７秒、取り出し５秒、合計４０秒として、射出成形法により導光板を作製しようとしたところ、冷却時間が短か過ぎて、ファンゲートのスプルー近傍部の樹脂が十分固化しきれないために、金型を開いた際にこの部分で切れてしまい、除去作業のため実験を中止した。
比較例２
成形サイクルを、射出１秒、保圧７秒、冷却４７秒、取り出し５秒、合計６０秒とした以外は、比較例１と同様にして、射出成形法により導光板を作製した。
得られた導光板は、ヒケはなかった。初期反りは１２０μｍであり、転写率の平均値は９３.８％、標準偏差は０.５２％であった。外観テストにおいて、暗線、輝線ともに観察されなかった。
実施例１〜８及び比較例１〜２のゲート位置を図１３に、結果を第１表に示す。なお、図中の○はゲート位置、→は射出方向を示す。
【００２１】
【表１】
2005153488.tif 000003
【００２２】
第１表に見られるように、導光板の光出射面又は光入射面に対応する面にピンポイントゲートを有する本発明の導光板射出成形用金型を用いた導光板の製造では、成形のサイクルタイムが４０秒と短く、導光板の初期反りが小さく、金型表面の光反射パターンの転写性が良好であり、外観の優れた画面を有する液晶表示装置を得ることができる。特に、熱可塑性樹脂として脂環式構造を有する樹脂を用いた実施例１〜４及び実施例７〜８の導光板は、熱可塑性樹脂としてメタクリル樹脂を用いた実施例５〜６の導光板に比べて、初期反り、転写率、外観の点で優れている。導光板の光入射面に対応する面にファンゲートを設けた金型では、比較例１〜２に見られるようにサイクルタイムを伸ばさないと、スプルー近傍部における樹脂の固化が不十分となり、安定して射出成形することができない。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の導光板射出成形用金型及び導光板の製造方法によれば、成形品のゲート跡の処理の必要がなく、液晶表示装置用の導光板として優れた光学特性と品質安定性を有する射出成形品を効率的に製造することができる。特に、成形材料として脂環式構造を有する熱可塑性樹脂を用いることにより、優れた品質を有する液晶表示装置用の導光板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】液晶表示装置用の導光板の説明図である。
【図２】液晶表示装置用の導光板の説明図である。
【図３】ピンポイントゲートの説明図である。
【図４】ピンポイントゲートを使用した射出成形法の一態様の説明図である。
【図５】ピンポイントゲートの３例を示す斜視図である。
【図６】連結型導光板の一態様の平面図及び側面図である。
【図７】連結型導光板の他の態様の平面図及び側面図である。
【図８】連結型導光板の他の態様の平面図及び側面図である。
【図９】連結型導光板の他の態様の平面図及び側面図である。
【図１０】連結型導光板の他の態様の平面図及び側面図である。
【図１１】連結型導光板の他の態様の平面図及び側面図である。
【図１２】連結型導光板の他の態様の平面図及び側面図である。
【図１３】実施例で用いた金型のゲート位置を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  光入射面
２  光源
３  光出射面
４  光反射面
５  第１スプルー
６  ランナー
７  第２スプルー
８  ピンポイントゲート
９  キャビティ
１０  ランナーストリッパープレート
１１  固定側型板
１２  キャビティ
１３  可動側型板
１４  導光板
１５  平板状の導光板
１６  リフレクタ
１７  傾斜面
１８  羽翼状の導光板
１９  窪み
２０  リフレクタ
２１  光制御手段
２２  羽翼型の導光板
２３  片翼型の導光板
２４  窪み
２５  拡散シート
２６  光制御手段
２７  平板状の導光板
２８  リフレクタ
２９  リフレクタ
３０  羽翼型の導光板
３１  片翼型の導光板
３２  間隙
３３  リフレクタ
３４  拡散シート
３５  光制御手段
【図１】
2005153488.tif 000004
【図２】
2005153488.tif 000005
【図３】
2005153488.tif 000006
【図４】
2005153488.tif 000007
【図５】
2005153488.tif 000008
【図６】
2005153488.tif 000009
【図７】
2005153488.tif 000010
【図８】
2005153488.tif 000011
【図９】
2005153488.tif 000012
【図１０】
2005153488.tif 000013
【図１１】
2005153488.tif 000014
【図１２】
2005153488.tif 000015
【図１３】
2005153488.tif 000016