(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を一側端面から内部に導入し、該光を一主面から出射させる構造を備えた導光板の製造方法であって、
ゲート部と、該ゲート部と一体に形成された導光板部とからなる板状の成形材を射出成形により作製する工程において、前記ゲート部と前記導光板部との接続部におけるゲート幅ＷＧを、該接続部の導光板幅ＷＬと略同一に形成すると共に、前記ゲート部の長さを、前記ゲート幅ＷＧの１／３以上としたことを特徴とする導光板の製造方法。
【請求項２】
前記ゲート部と導光板部の接続部におけるゲート幅ＷＧと、該接続部の導光板幅ＷＬとの比ＷＧ／ＷＬを、０．９以上１．１以下の範囲としたことを特徴とする請求項１に記載の導光板の製造方法。
【請求項３】
前記ゲート部の、前記導光板部との接続部における厚さを、該導光板の厚さと同一としたことを特徴とする請求項１または２に記載の導光板の製造方法。
【請求項４】
前記ゲートと反対側の導光板の側端面に、光源からの光を内部に導入するための入光面を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の導光板の製造方法。
【請求項５】
前記ゲートが形成された側端面と隣接する導光板の側端面に、光源からの光を内部に導入するための入光面を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の導光板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フロントライトやバックライトに用いて好適な導光板の製造方法に関し、特に、出射面からの出射光の均一性を高めるための導光板の製造技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
太陽光や照明光を光源として表示を行う反射型液晶表示装置は、消費電力が小さいという特徴から、携帯電話や携帯情報端末などに用いられているが、この反射型液晶表示装置は、外部の光源が利用できない暗所での表示が極端に劣るという問題がある。この問題を解決するために、反射型液晶表示装置にバックライトを配して、外光が得られない暗所などではこのバックライトを点灯させて透過表示を行う半透過反射型液晶表示装置が知られている。しかしながら、この種の半透過反射型液晶表示装置ではバックライトの光を金属薄膜からなる反射膜を通過させて表示に利用するため、透過表示と反射表示の明るさを両立させることが困難であった。
【０００３】
そこで、導光板の側端面から導入されたＬＥＤ（Light Emitting Diode）や冷陰極管などの光源からの光を導光板の一面から出射させて、この光を反射型液晶表示素子の前面から照射する面発光装置（フロントライト）を備えた液晶表示装置が開発されている。このように液晶表示装置の前面にフロントライトを配することにより、暗所であっても外光を利用する場合と同様の反射表示が可能になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図４は、現在一般に用いられているフロントライトを備えた表示装置の構成を模式的に示す斜視図であり、この図に示すフロントライト２０は、平板状の導光板２２と、この導光板２２の一側端面２２ａに配置された棒状の光源２３とを備えて構成されている。そして、動作時に光源２３から出射された光は、前記側端面２２ａを介して導光板２２の内部に導入され、導光板２２の内面で反射を繰り返すうちに、導光板２２の一面（図示上面）に形成されたストライプ状の溝２２ｃの斜面により反射されて導光板２２の出射面（図示下面）へ向かう光となったものが、この出射面から出射される。そして、この出射された光がフロントライト２０の下面に配置された液晶表示装置などの表示装置２４を照明するようになっている。
【０００５】
ところで、上記フロントライト２０に備えられている導光板２２は、金型に樹脂材料を注入して成形する射出成形により製造されるのが一般的である。これは、射出成形による製造が量産性、製造コストの面から有利であるためであるが、この射出成形により製造された導光板２２を用いた場合に、導光板２２の周縁部の一部に複屈折部が生じるという問題があった。この複屈折部は、通常肉眼で目視した場合は目立つことはないが、変更サングラスをかけて目視した場合に特に目立つものであった。
【０００６】
図５は導光板２２に発生した複屈折部の位置を示すための模式図であり、図６は、前記導光板２２を射出成形により製造するための金型である。図６に示す金型２７は、樹脂材料を金型内部に導入するための樹脂注入口２８と、この樹脂注入口２８に連続して形成されたゲート形成部２９と、導光板形成部３０とを備えて構成されている。
【０００７】
本発明者が上記複屈折部について調査したところ、図５に示すように、射出成型工程において、導光板２２の一側端面と連続して形成されるゲート２４との接続部近傍の導光板２２内に２箇所の複屈折部２５が形成されていることが判明した。つまり、図６に示す金型２７においては、ゲート形成部２９と導光板形成部３０との接続部３１の両端近傍の導光板形成部３０側に対応する位置である。この位置は、ゲート形成部２９から導光板形成部３０に流入する樹脂材料が、ゲート形成部２９の幅方向に広がりながら流動する部分であり、特に前記接続部３１の両端近傍においては、樹脂材料の巻き込みが生じるために導光板形成部３０側からゲート形成部２９側への渦状の流れが形成される。従って、このような流れの不均一性が硬化後の樹脂構造を不均一にする原因であると本発明者は考えた。そして、射出成形工程において上記複屈折部２５が形成されないようにするための射出成形工程の構成について研究し、本願発明に到達した。よって、本発明の目的は、複屈折部を生じることなく、均一に光を出射させることが可能な導光板を、歩留まり良く製造することができる導光板の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、射出成型時に樹脂注入口から導光板に至るまでのゲートを含む経路中に、樹脂材料の流れが不均一になる部分があるために硬化後の樹脂中に前記内部応力が残留し、これによって導光板内に複屈折部２５が形成されるとの考察に基づき、射出成型時における金型内部の樹脂材料の流れの制御について研究を重ねた結果、以下の構成を採用することにより、前記内部応力を導光板内部に残留させないようにでき、複屈折が生じない導光板を製造できることを本発明者は知見した。
【０００９】
すなわち、本発明の導光板の製造方法は、樹脂材料を金型内部に導入するための樹脂注入口から延出してゲート部を形成し、該ゲート部の先端に連続して導光板部を形成する射出成形工程と、前記導光板部とゲート部とを分離する分離工程とを含み、前記ゲート部と導光板部との接続部におけるゲート幅ＷＧを、該接続部の導光板幅ＷＬと略同一に形成すると共に、前記ゲート部の長さを、前記ゲート幅ＷＧの１／３以上としたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の導光板の製造方法によれば、射出成形によりゲート部と導光板部とが一体になった成形材が得られる。そして、この成形材は、前記ゲート部と導光板部との接続部におけるゲート幅ＷＧと導光板幅ＷＬが略同一とされているので、射出成型時に金型内部における樹脂材料の流れを適切に制御することができる。
つまり、金型に注入された樹脂材料は、樹脂注入口から扇形に広がり、前記ゲート部を形成するためのゲート形成部、次いで導光板部を形成するための導光板形成部の順に充填されるが、金型内に充填された樹脂材料の流速は、金型内部の形状が急激に変化する部分でより顕著なものとなる。上記構成によれば、樹脂材料が金型のゲート形成部と導光板形成部との接続部を通過する際に、金型内部の形状にほとんど変化がないので、その流速が大きく変化しないようにすることができ、流速の変化による内部応力の残留を防止して、導光板に複屈折部が形成されるのを防止することができる。
また、このような構成とすることにより、複屈折部が形成されやすい樹脂注入口の近傍と、導光板部との距離を大きくすることができるので、ゲート部に形成された樹脂材料の複屈折部が導光板部にまで及ぶのを防止することができる。
【００１１】
次に、本発明の導光板の製造方法においては、前記ゲートと導光板の接続部におけるゲート幅ＷGと、該接続部の導光板幅ＷLとの比ＷG／ＷLを、０．９以上１．１以下の範囲としてもよい。
このような構成とした場合にも、前記金型のゲート形成部と導光板形成部の接続部を樹脂材料が通過する際に、流速が大きく変化しないようにすることができるので、前記接続部及びその近傍で内部応力が残留しないようにすることができる。
【００１２】
次に、本発明の導光板の製造方法においては、前記樹脂注入口から、前記ゲート部と導光板部の接続部までの距離を、前記ゲート幅ＷGの１／２以上とすることが好ましい。
このような構成とすることにより、複屈折部が形成されやすい樹脂注入口の近傍と、導光板部との距離を大きくすることができるので、ゲート部に形成された樹脂材料の複屈折部が導光板部にまで及ぶのを防止することができる。
【００１３】
次に、本発明の導光板の製造方法においては、前記ゲートの前記導光板との接続部における厚さを、該導光板の厚さと同一とすることが好ましい。
このような構成とすることにより、金型のゲート形成部と導光板形成部との接続部において、導光板の厚さ方向における樹脂材料の流速の変化を小さくすることができるので、導光板部の厚さ方向においても内部応力が残留しないようにすることができる。従って、導光板部に複屈折部が形成されるのをより効果的に防止することができる。
【００１４】
次に、本発明の導光板の製造方法においては、前記ゲートと反対側の導光板の側端面に、光源からの光を内部に導入するための入光面を形成することができる。
【００１５】
次に、本発明の導光板の製造方法においては、前記ゲートが形成された側端面と隣接する導光板の側端面に、光源からの光を内部に導入するための入光面を形成することもできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００１７】
図１は、本発明の導光板の製造方法により導光板を製造する場合に用いる射出成型用の金型を模式的に示す部分平断面図であり、図２は、図１に示す金型の側断面図である。
図１に示す金型１０は、ステンレス鋼やスチール鋼等からなる金属製の金型であり、樹脂材料を金型内部に導入するための樹脂注入口１１と、この樹脂注入口に連続するゲート形成部１２と導光板形成部１３とがこの順で形成されている。そして、これらゲート形成部１２と導光板形成部１３とが接する位置である接続部１４における前記ゲート形成部１２の幅Ｗ1と、導光板形成部１３の幅Ｗ2は、同一または略同一とされている。これらの幅Ｗ1とＷ2が略同一とは、これらの幅の差が導光板形成部１３の幅Ｗ2の±１０％以内である場合を指す。すなわち、前記幅Ｗ1，Ｗ2の比Ｗ1／Ｗ2が０．９〜１．１の範囲であればよい。従って、この金型１０を用いて射出成形された成形材におけるゲート部の幅ＷGと導光板部の幅ＷLとの比ＷG／ＷLを０．９〜１．１の範囲とすることができる。この範囲の成形材とすることにより、複屈折部を生じることなく、均一な出射光量が得られる導光板を製造することができる。
【００１８】
前記比Ｗ1／Ｗ2が前記範囲を越える場合には、前記ゲート形成部１２の幅と、導光板形成部１３の幅との差が大きくなりすぎるために、図１に示すゲート形成部１２と導光板形成部１３との接続部１４において、樹脂材料の流れの変化が大きくなりすぎので、成形材の導光板部側に複屈折部が形成されるので好ましくない。
【００１９】
また、図２に示す側面視においては、金型１０の上側に金型１０ａが配置され、これらの金型１０，１０ａとの間に前記ゲート形成部１２および導光板形成部１３が形成されている。そして、図示されていないが、この金型１０ａの下面側には、導光板に転写するためのストライプ状の溝が多数形成されている。図２に示すように、ゲート形成部１２と導光板形成部１３との接続部１４において、ゲート形成部１２の厚さと導光板形成部１３の厚さは略同一とされている。
【００２０】
本実施形態の製造方法の射出成形工程において、この金型１０に注入された樹脂材料は、樹脂注入口１１からゲート形成部１２に充填され、続いて導光板形成部１３に順次充填される。その後、冷却工程により前記充填された樹脂材料が固化され、図２に示すゲート部１５と導光板部１６が一体に形成された平板状の成形材が得られる。
【００２１】
図３は、図１および図２に示す金型１０、１０ａを用いて作製された成形材を示す斜視図である。図３に示す成形材１７は、一体に形成されたゲート部１５と導光板部１６とを備えて構成されており、この成形材１７の前記ゲート部１５と、導光板部１６との接続部１８におけるゲート部１５の幅（ゲート幅ＷG）と、導光板部１６の幅（導光板幅ＷL）とが、同一または略同一の幅に形成されている。
【００２２】
本実施形態の製造方法においては、前記成形材１７のゲート部と導光板部１６とを分離して、導光板を得る。この分離方法としては、カッターによる切断や、レーザーによる切断など公知の技術を用いることができる。
【００２３】
本実施形態の製造方法においては、射出成形工程に図１、図２に示す金型１０を用いることとされている。射出成形工程では、図１に示す樹脂注入口から注入された樹脂材料は、ゲート形成部１２内において樹脂注入口１１からゲート幅Ｗ1まで広がり、続いて導光板形成部１３に流入して導光板幅Ｗ2まで広がり、金型１０の内部に充填される。図１に示す金型１０は、前記接続部１４におけるゲート形成部１２の幅Ｗ1と、導光板形成部の幅Ｗ2が略同一とされているので、金型１０内に注入された樹脂材料が、前記接続部１４を通過する際の樹脂材料の流速が、前記接続部１４の中央と、両端部において大きく異なることがない。これにより樹脂材料中の流速の差により生じる内部応力を小さくすることができる。従って、金型１０の内面形状を転写されて形成された、図３に示す成形材１７においては、ゲート幅ＷGと導光板幅ＷLとが略同一に形成されるとともに、成形材１７中に複屈折部が形成されるのを抑制することができる。これにより、出射光量が均一な導光板を製造することができる。
【００２４】
また、前記ゲート幅ＷGと導光板幅ＷLとが同一又は略同一とされているので、前記成形材１７のゲート部１５と導光板部１６とを分離する工程において、両者の切断精度が低下した場合にも、分離された導光板部１６の均一性に影響を与えることがなく、製品の歩留まりを向上させることが可能である。つまり、ゲート幅ＷGが、導光板幅ＷLよりも極端に小さく形成されていた従来の構成では、ゲート部と導光板部を分離する際に前記両者の接続部で精度良く切断する必要があり、このために切断不良が発生しやすく、製品の歩留まりを低下させていたが、本発明に係る構成によれば、切断位置が多少ずれたとしても切断不良が発生することがないので、製品の歩留まりを向上させることができる。
【００２５】
前記樹脂材料としては、アクリル系樹脂のほか、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ樹脂などの透明な樹脂材料を用いることができるが、透光率が大きく、また複屈折が生じにくい材料を用いることが好ましい。具体的な例を挙げるならば、特に限定されるものではないが、アートン（商品名：日本合成ゴム社製）、ゼオノア（商品名：日本ゼオン社製）などを好適なものとして挙げることができる。
【００２６】
また、図１に示すように、本実施形態の金型１０のゲート形成部１２は、平面視四角形状とされている。この形状とされているのは、上記金型１０を用いた場合にも、成形材１７中に樹脂材料の構造が不均一な部分が形成される場合があるためである。
具体的には、射出成形工程において金型１０内に注入された樹脂材料が、ゲート形成部１２の内部に広がる際、樹脂注入口１１の出口側両側で渦状に巻き込まれ、これにより樹脂構造の不均一な部分が形成される。この不均一な部分が導光板部１３に及ぶと導光板部側に複屈折部が生じるので、本発明においては、この不均一部分をゲート形成部１２の入り口側の両角部１２ａ、１２ａに配置させるようにし、前記不均一部分が成形材１７の導光板部１３に及ばないように構成されている。従って、本実施形態の製造方法によれば、導光板部１６に前記不均一部分を含まない成形材１７を製造することができる。よって、複屈折部の生じない導光板を製造することができる。
【００２７】
また、図１に示す金型１０のゲート形成部１２の長さ（樹脂注入口１１から、前記接続部１４までの距離ｄ）は、ゲート形成部１２の幅Ｗ1の１／３以上の長さとされている。このような構成により、前記注入口から注入された樹脂材料がゲート形成部１２の幅Ｗ1の幅までに広がる際に、十分な距離を通過して導光板形成部に到達するようになっている。従って、樹脂材料の流速がゲート中央部とゲート両端部とで大きく異ならないように成形を行うことができ、これにより前記樹脂材料が広がる際の内部応力を緩和することができるので、図３に示す成形材１７の導光板部１６に内部応力が残留して出射光量が不均一になるのを防止することができる。さらに、ゲート部１５の長さを十分にとっておくことで、ゲート部１５と導光板部１６を分離する工程における切断精度が低下した場合にも、前記不均一部が製品の導光板に含まれないようにすることができる。
【００２８】
また、前記ゲート形成部１２の長さｄは、ゲート形成部１２の幅Ｗ1の１／２以上とすることが好ましい。このような構成とするならば、前記樹脂材料の流速をより均一化できるので、導光板部１６の樹脂の構造をより均一にすることができ、出射光量をより均一化した導光板を製造することができる。
前記ゲート形成部１２の長さは、ある程度以上大きくしてあれば上記効果を十分に得ることができる。また、ゲート形成部１２の長さを大きくしすぎると、成形材１７のゲート部１５が大きくなって原材料の無駄が多くなり、製造コストの増大を招くので好ましくない。
【００２９】
図３に示す成形材１７においては、導光板部の側面のうちゲート部１５と反対側の側端面１６ａまたはこの側端面１６ａと隣り合う側端面１６ｂ，１６ｂに、使用時に光源からの光を導光板の内部に導入するための入光面が形成されていることが好ましい。すなわち、ゲート部１５と導光板部１６との接続部を入光面としないことにより、ゲート部１５と導光板部１６との切断面を仕上げ加工する工程が必要なくなるので、効率よく導光板の製造を行うことができる。また、図１に示す金型１０においては、上記入光面を図３に示す側端面１６ａまたは１６ｂに形成するために、内面１３ａ及び１３ｂ，１３ｂは、入光面を形成するのに適した形状に加工されている。この入光面を形成するのに適した形状としては、例えば表面粗さ１０ｎｍ以下の平滑面形状を挙げることができる。
【００３０】
【実施例】
以下実施例により、本発明の効果をより明らかにするが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００３１】
本例では、本発明に係る製造方法により製造された導光板と、従来の方法により製造された導光板のそれぞれを作製し、出射光量の均一性の指標として、偏光子を介した目視観察を行った。以下に、その製造工程および評価結果について説明する。
【００３２】
（実施例１）
まず、金型を用いた射出成形により、図３に示す成形材と同様の形状のゲート部と導光板部が一体に成形された成形材を作製した。この成形材の導光板部の寸法は、縦５０ｍｍ×横３６ｍｍ×厚さ０．８ｍｍとし、ゲート部の寸法は縦２５ｍｍ×横３６ｍｍ×厚さ０．８ｍｍとした。また、導光板の一側の面には、２５０μｍピッチで深さ５０μｍの側面視くさび状の溝をストライプ状に形成した。
【００３３】
（実施例２〜４）
次に、実施例２〜４として、前記ゲート部の寸法を、表１に示すように縦１５ｍｍ〜３０ｍｍまで変化させた以外は上記実施例１と同様として、成形材を作製した。
【００３４】
（実施例５，６）
次に、実施例５，６として、前記ゲート部の幅（ゲート幅）をそれぞれ３９ｍｍ、３３ｍｍとした以外は上記実施例１と同様にして、成形材を作製した。（つまり、導光板部の幅は３６ｍｍである。）
【００３５】
次に、上記にて作製された実施例１〜６および比較例１の成形材について、偏光子（偏光サングラス）を介した目視観察を行い、成形材を構成する材料に形成されている複屈折部を確認し、以下の評価基準に基づいて評価を行った。この評価結果も併せて表１に記載する。尚、下記評価基準において「実用上問題ない」とは、導光板を表示装置に実装して使用した場合に、表示装置の表示領域に複屈折部が被らない場合をいう。
【００３６】
◎：導光板部には全く複屈折部が見られない。
○：導光板部の周縁の一部に複屈折部があるものの、実用上問題無い。
△：導光板部への複屈折部の広がりが著しい。
【００３７】
0003748788.tif 000002
【００３８】
表１に示すように、本発明の製造方法により製造された成形材においては、実用上問題となるような複屈折部は確認されず、使用時に均一な光出射が可能な導光板が得られることが確認された。またゲート部の長さが、導光板幅の１／３以上とされた実施例１，３，４の成形材においては、導光板部には全く複屈折部が形成されておらず、特に出射光分布の均一な優れた導光板を得られることが確認された。さらに、上記実施例１，３，４の評価はいずれも◎としたが、特に前記ゲート部の長さが導光板幅の１／２以上とされた実施例１，４の成形材は、ゲート部の樹脂注入口側の両角部に小さく複屈折部が確認されたのみであり、極めて優れた均一性を備えるものであった。
【００３９】
また、ゲート幅と導光板幅を異ならせて作製した実施例５，６の成形材においても、若干の複屈折部が見られたものの、導光板部の表示領域に対応する部分には複屈折部は見られず、実用上は問題ないものであった。これに対して、ゲート幅を３２ｍｍとした比較例２の成形材は複屈折部の占める割合が大きく、実用に耐えないものであった。従って、ゲート幅と導光板幅の比が０．９〜１．１の範囲とされているならば、優れた出射光量の均一性を備えた導光板を製造できることが確認された。
【００４０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の導光板の製造方法は、ゲート部と、該ゲート部と一体に形成された導光板部とからなる板状の成形材を射出成形により作製する工程において、前記ゲート部と前記導光板部との接続部におけるゲート幅ＷGを、該接続部の導光板幅ＷLとを略同一に形成する構成としたことにより、製造された導光板内に内部応力が残留して構造が不均一となるのを防止することができる。したがって、本発明の導光板の製造方法によれば、均一な出射光量が得られる導光板を容易に製造することができる。
【００４１】
また、前記接続部の導光板幅とゲート幅を略同一としたことにより、導光板とゲートを分離する工程において、分離する位置が前記接続部から多少ずれたとしても、導光板に複屈折部が含まれることが無いので、量産性に優れた製造方法である。
【００４２】
次に、本発明においては、前記ゲート部と導光板部の接続部におけるゲート幅ＷGと、該接続部の導光板幅ＷLとの比ＷG／ＷLを、０．９以上１．１以下の範囲としても、出射光量の均一な導光板を歩留まり良く製造することができる。
【００４３】
次に、前記ゲート部の長さを、前記ゲート幅ＷGの１／３以上とするならば、作製された導光板の出射光量の均一性をより向上させることができる。
【００４４】
次に、前記ゲート部の前記導光板部との接続部における厚さを、該導光板部の厚さと略同一とするならば、前記ゲート部と導光板部の接続部が形成される際に、樹脂材料の流速の変化がないので、この接続部において内部応力が発生することがなく、導光板部に内部応力が残留しにくい構成とすることができる。
【００４５】
次に、前記ゲート部と反対側の導光板部の側端面に、光源からの光を内部に導入するための入光面を形成する、あるいは前記ゲート部が形成された側端面と隣接する導光板部の側端面に、光源からの光を内部に導入するための入光面を形成するならば、射出成型時に同時に入光面を形成することができるので、効率良く導光板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明に係る製造方法に用いる金型を模式的に示す部分平断面図である。
【図２】  図２は、図１に示す金型の部分側断面図である。
【図３】  図３は、本発明に係る成形材を模式的に示す斜視図である。
【図４】  図４は、フロントライトを備えた表示装置の一例を示す斜視図である。
【図５】  図５は、図４に示す導光板を模式的に示す斜視図である。
【図６】  図６は、図５に示す導光板を製造するために用いる金型の部分平断面図である。
【符号の説明】
１５  ゲート部
１６  導光板部
１７  成形材
１８  接続部
【図１】
0003748788.tif 000003
【図２】
0003748788.tif 000004
【図３】
0003748788.tif 000005
【図４】
0003748788.tif 000006
【図５】
0003748788.tif 000007
【図６】
0003748788.tif 000008