CN107708962A - 光学片材成型装置以及光学片材成型方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够高精度地挤出成型出预先设定好的形状轮廓的薄片材的光学片材成型技术。具有挤出单元、成型辊单元和厚壁部成型机构。挤出单元具有能够排出片状的熔融树脂的排出用狭缝(18)。排出用狭缝包括基准间隙部(29)和扩大间隙部(30)。基准间隙部沿横穿挤出方向的方向以具有恒定大小的间隙的方式构成。扩大间隙部构成为在与厚壁部对应的位置处具有比基准间隙部的间隙大的间隙。成型辊单元在使排出的熔融树脂固化的同时沿挤出方向搬运该熔融树脂。厚壁部成型机构沿挤出方向对片状的熔融树脂连续地成型出一个或多个厚壁部，上述一个或多个厚壁部的壁厚比上述熔融树脂的其它部分的壁厚厚。

Description

光学片材成型装置以及光学片材成型方法
技术领域
本发明涉及一种用于挤出成型出在例如导光板等中使用的光学片材的技术。此外，在本发明中，导光板(Light guiding panel)构成为具有光学用途的厚度的较薄的片材(也称为薄片材(thin sheet))。
背景技术
例如，在移动电话、智能手机等移动终端的技术领域中，伴随着终端主体的薄型化，要求背光单元的薄型化。背光单元由例如导光板、扩散片材(Diffuser)、棱镜片等构成。导光板通过具有高折射率的透明树脂成型。在背光单元的薄型化中，成型出导光板的厚度变薄的薄导光板是不可或缺的。因而，为了满足上述要求，提出了利用树脂成型出具有光学用途的薄片材的技术(例如，参照专利文献1)。
作为能够成型出薄片材的技术，可想到注塑成型(Injection molding)技术和挤出成型(extrusion)技术。在这种情况下，挤出成型技术是在生产效率方面比注塑成型技术更优异的技术。因而，较为理想的是，通过挤出成型技术，成型出树脂制的薄片材。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特表2014－502568号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在现有的挤出成型技术中，在对正面和背面平坦且具有一定厚度(以下称为基准厚度)的薄片材进行连续成型的情况下，已知下述技术，例如，使从挤出机挤出的熔融树脂经过T铸型(T-die)的流路而较薄地延展成片状并将其排出，通过一对辊将排出的片状的熔融树脂夹压(compression)并使该熔融树脂固化，从而连续地成型出薄片材。在这种技术中，T铸型的流路构成为在使熔融树脂较薄地延展成片状时，使熔融树脂的流量在遍及上述T铸型的宽度方向的范围内均匀。
另外，连续地成型出薄片材的技术不限定于正面和背面平坦的薄片材的成型，也能应用于具有凹凸花纹的图案片材的成型。在图案片材中，凹部和凸部邻接且规则地配置于正面和背面或是一个面的整个表面。在这种情况下，在一对辊的表面设置具有凸凹的模具，该模具具有与形成于图案片材的凹凸花纹相反。此时，与正面和背面是平坦的薄片材的成型同样地，从T铸型排出流量在遍及宽度方向的范围内均匀的片状的熔融树脂。片状的熔融树脂与一对辊接触(contact)时，通过使从模具的凸部溢出的熔融树脂回流至模具的凹部，以获得树脂量的均衡。因而，成型出的图案片材的平均厚度为基准厚度。
与此相对的是，在对正面和背面具有平坦的基准厚度的薄片材进行成型的情况下，作为预先设定好的形状轮廓，例如，无法在维持上述基准厚度的同时使薄片材的表面局部立体地突出(厚壁化)。
在这种情况下，在一对辊的表面仅设置有与薄片材的突出部(使表面局部立体地突出的部分)的形状相反的凹槽的模具。换言之，在一对辊的表面未设置与凹槽对应的凸部。而且，与正面和背面是平坦的薄片材的成型同样地，从T铸型排出流量在宽度方向的范围内均匀的片状的熔融树脂。这样，在片状的熔融树脂与一对辊接触时，无法获得熔融树脂遍行模具的凹槽整体这样的回流效果。即，无法充分地提供立体地突出(厚壁化)所需要的树脂量。其结果是，例如，存在因在熔融树脂固化时产生的“收缩(sink)”而无法高精度地成型出具有预先设定好的形状轮廓的薄片材。
本发明的目的在于提供一种能够高精度地挤出成型出具有预先设定好的形状轮廓的光学片材的光学片材成型技术。
解决技术问题所采用的技术方案
为了实现上述目的，本发明的光学片材成型装置具有挤出单元、成型辊单元和厚壁部成型机构。挤出单元具有能够排出片状的熔融树脂的排出用狭缝。排出用狭缝包括基准间隙部和扩大间隙部。基准间隙部沿横穿挤出方向的方向以具有恒定大小的间隙的方式构成。扩大间隙部构成为在与厚壁部对应的位置处具有比基准间隙部的间隙大的间隙。成型辊单元在使排出的片状的熔融树脂固化的同时沿挤出方向搬运该熔融树脂。厚壁部成型机构沿挤出方向对片状的熔融树脂连续地成型出一个或多个厚壁部，上述一个或多个厚壁部的壁厚比上述熔融树脂的其它部分的壁厚厚。
发明效果
根据本发明，可实现一种能高精度地成型出预先设定好的形状轮廓的光学片材的光学片材成型技术。
附图说明
图1是表示一实施方式的光学片材成型装置的外观结构的立体图。
图2是表示T铸型的外观结构的立体图。
图3是表示T铸型的内部结构的剖视图。
图4是表示T铸型的出口结构的俯视图。
图5是表示主辊的结构以及成型有厚壁部的半成品的结构的剖视图。
图6是表示半成品的切断部分的剖视图。
图7是表示作为最终成品的导光板的式样的剖视图。
图8是表示变形例的按压辊的结构的剖视图。
图9是表示将唇部具有槽的情况的半成品和唇部不具有槽的情况的半成品相互比较后的结果的剖视图。
具体实施方式
一实施方式
关于光学片材成型装置的概况
本实施方式的光学片材成型装置构成为能够成型出导光板。导光板例如被用作移动电话、智能手机等移动终端的背光单元的结构。导光板能够由具有高折射率的透明树脂成型。作为透明树脂，能够应用例如丙烯酸树脂(PMMA)、聚碳酸酯(polycarbonate)树脂(PC)、环烯烃(cycloolefin)类树脂(COP)等树脂。
如图7所示，具有光学用途的薄导光板1包括进光部2和表面发光部3。进光部2的壁厚比表面发光部3的壁厚厚。在此，表面发光部3要求随着背光单元的薄型化而较薄地成型。与此相对的是，使后述的光源7(例如，LED)与表面发光部3相同程度地薄型化在技术上存在困难。因此，为了使表面发光部3进一步薄壁化并且无漏光地获取来自光源7的光，不得不使进光部2的厚度至少与光源7相同程度地厚壁化。
进光部2的上表面2a以及表面发光部3的上表面3a构成为平滑的平坦面。进光部2的上表面2a和表面发光部3的上表面3a彼此平行地配置。另一方面，导光板1的下表面1s在从进光部2遍及表面发光部3的范围内连续地构成。导光板1的下表面1s构成为平滑的平坦面。导光板1的下表面1s构成为与进光部2和表面发光部3的上表面2a、3a平行地相对。
在进光部2的、位于进光部2的上表面2a与表面发光部3的上表面3a的彼此间，构成有平滑的倾斜面4。倾斜面4与进光部2的上表面2a的边界部分5带有棱角。换言之，倾斜面4和进光部2的上表面2a的边界部分5不带圆角。简而言之，在边界部分5上，角度从进光部2的上表面2a朝倾斜面4急剧地变化。
导光板1在从进光部2遍及表面发光部3的范围内一体成型。在进光部2处构成进光面2b。进光面2b沿与进光部2和表面发光部3的上表面2a、3a正交的方向延展。进光面2b例如具有矩形的形状。进光面2b构成为从进光部2笔直地面向表面发光部3。在表面发光部3的上表面3a装载有例如扩散片材、棱镜片等光扩散部件6。
在此，将装载有光扩散部件6的导光板1设置于移动终端。与进光面2b相对地配置光源7(例如，LED)。藉此，在移动终端构成背光单元。在上述结构中，从光源7发出的光从进光面2b导光至进光部2。被导光至进光部2的光沿倾斜面4被引导，并且无漏光地传播至表面发光部3。传播至表面发光部3的光通过光扩散部件6呈面状扩散。其结果是，能够从表面发光部3呈面状地产生均匀的光。
如图1～图4所示，光学片材成型装置8具有挤出单元9、成型辊单元10以及厚壁部成型机构11。挤出单元9构成为能够排出片状的熔融树脂12m。成型辊单元10构成为能够使排出的片状的熔融树脂12m在经过仅表面固化的熔融树脂12s的状态后(例如，在非晶体性的树脂中，将温度调节至比玻璃化转换点(Glass transition temperature)的温度低后)成为整体具有挠性的固化状态的光学片材12p，并将该光学片材12p沿箭头13方向挤出。厚壁部成型机构11构成为能够沿挤出方向13对熔融树脂12m、12s连续地成型出一个或多个厚壁部14b(参照图5～图6)，上述一个或多个厚壁部14b的壁厚比上述熔融树脂12m、12s的其它部分的壁厚厚。
在此，所谓的挤出方向13是指例如沿在从挤出单元9遍及成型辊单元10的范围内连续的连串的挤出路径的方向。所谓的连串的挤出路径是指沿重力(垂直)方向从挤出单元9排出的熔融树脂12m经由成型辊单元10送出的连串的加工通路。
此外，光学片材12p的厚度较薄、弹性优异且能够卷绕成辊状。
成型辊单元10
成型辊单元10包括主辊15、按压辊16以及送出辊17。此外，上述三个辊15、16、17分别构成为能够进行温度调节的辊。三个辊15、16、17分别保持在预先设定好的恒定的温度。设定温度是指不使熔融树脂12m、12s熔融的温度并且能够在使上述熔融树脂12m、12s固化的同时维持其柔软性的温度。例如，若上述熔融树脂12m、12s是聚碳酸酯树脂(PC)，则设定温度被设定为大约140℃的温度。
主辊15具有圆筒形状的转印面15s。转印面15s是镜面抛光的。转印面15s构成为能够沿挤出方向13对从后述的排出用狭缝18排出的片状的熔融树脂12m进行引导。按压辊16具有圆筒形状的转印面16s。转印面16s是镜面抛光的。转印面16s构成为能够将熔融树脂12m朝主辊15的转印面15s按压。送出辊17具有圆筒形状的送出面17s。送出面17s可以不一定是镜面抛光的。送出面17s构成为能够将光学片材12p沿挤出方向13送出。
三个辊15、16、17分别构成为能够以一根转轴15r、16r、17r为中心旋转。三根转轴15r、16r、17r沿水平方向彼此平行地配置。换言之，三根转轴15r、16r、17r沿横穿(正交于)重力(垂直)方向的方向(水平方向)排列。主辊15的旋转方向被设定为与其余的两个辊16、17的旋转方向相反的方向。
在上述结构中，从挤出单元9沿重力(垂直)方向排出的片状的熔融树脂12m穿过主辊15与按压辊16之间(接触点)。穿过接触点的熔融树脂12m在沿主辊15的转印面15s挤出的过程中成为仅表面固化的熔融树脂12s。上述熔融树脂12s穿过主辊15与送出辊17之间(接触点)后成为整体具有挠性的固化状态的光学片材12p。如此，光学片材12p沿箭头13方向被挤出。此时，将光学片材12p作为薄导光板1的半成品来设定其厚度。
此外，作为最佳模式的一例，在图中示出了将三个辊15、16、17沿水平方向横向排列的式样。替代地，作为比较理想的模式，例如，可以以主辊15为中心使位于主辊15两侧的辊(按压辊16、送出辊17)倾斜。但是，使三个辊15、16、17沿重力(垂直)方向纵向排列的式样不能说是最佳模式。
在纵向排列的式样中，从挤出单元9朝主辊15与按压辊16之间(接触点)排出树脂。此时，排出的树脂在到达主辊15与按压辊16之间(接触点)前，因重力作用，而向下方被吸引而下垂。藉此，上述树脂首先与下方侧的辊(例如，按压辊16)接触，而较早地开始固化。其结果是，可能无法恒定地维持主辊15与按压辊16之间的转印(成型)精度。
厚壁部成型机构11
厚壁部成型机构11能够形成于主辊15和按压辊16中的一方或两方。在这种情况下，较为理想的是，在主辊15形成厚壁部成型机构11。因而，作为一例，在图中示出了形成于主辊15的厚壁部成型机构11。厚壁部成型机构11在主辊15的周向上具有呈圆环状的厚壁部成型槽19。厚壁部成型槽19设置于主辊15的转印面15s。
厚壁部成型槽19在转印面15s处构成为比其它的面沿周向连续地凹陷。厚壁部成型槽19适用于相对于恒定厚度(基准厚度)的上述半成品，局部地成型出厚壁化的部分(后述的厚壁部14b)的情况。换言之，厚壁部成型槽19设置在与后述的扩大间隙部30(凹陷部31)(参照图4)对应的位置处。厚壁部成型槽19和扩大间隙部30(凹陷部31)具有沿挤出方向13平行并且相对地排列的位置关系。
在上述结构中，在例如同时成型两个半成品(薄导光板1)的情况下，只要在主辊15的宽度方向中央处形成一个厚壁部成型槽19(厚壁部成型机构11)即可。此外，只要与上述厚壁部成型槽19对应地在后述的狭缝18的宽度方向中央处设置一个扩大间隙部30(凹陷部31)即可。与此相对的是，在例如成型一个半成品(薄导光板1)的情况下，只要在主辊15的宽度方向一侧形成一个厚壁部成型槽19(厚壁部成型机构11)即可。此外，只要与上述厚壁部成型槽19对应地在后述的狭缝18的宽度方向一侧设置一个扩大间隙部30(凹陷部31)即可。
藉此，能够沿挤出方向13对穿过主辊15与按压辊16之间的熔融树脂12m、12s连续地成型出一个或多个厚壁部14b，上述一个或多个厚壁部14b的壁厚比上述熔融树脂12m、12s的其它部分的壁厚厚。
挤出单元9
挤出单元9包括挤出机(Extruder)20和T铸型21。挤出机20和T铸型21通过连接管22彼此连接。挤出机20包括缸(未图示)和料斗(hopper)24。此外，挤出机20、连接管22和T铸型21被加热至预先设定好的温度，并且保持在该设定温度。挤出机20、连接管22和T铸型21的设定温度比上述三个辊15、16、17的设定温度高。例如，若是聚碳酸酯树脂(PC)，则上述设定温度被设定为大约260℃的温度。
在缸中能旋转地插通有一根或多根螺杆(未图示)。在此，在一根螺杆插通于缸的式样下，构成单轴挤出机20。在多根(例如，两根)螺杆插通于缸的式样下，构成双轴挤出机20。
料斗24构成为能够将树脂原料投入缸内。在此，例如，从料斗24投入颗粒状的树脂原料。被投入的树脂原料在缸内通过旋转的螺杆而发生熔融并混炼。经熔融、混炼后的树脂原料以熔融状态被搬运至缸的前端。在缸的前端设置有上述连接管22。
搬运至缸的前端的熔融树脂经由连接管22被供给至T铸型。换言之，在挤出机20中生成熔融树脂。生成后的熔融树脂经由连接管22被供给至T铸型21。T铸型21设置有T铸型加热保温用的加热器23(参照图3)。利用上述加热器23，T铸型21分别被保持在预先设定好的恒定温度。因而，被供给至T铸型21的熔融树脂不会发生固化，而是维持一定的熔融状态。此外，用于使T铸型21保持在恒定温度的温度可根据熔融树脂的种类及用途设定，因此，在此不特别地限定数值。
T铸型21构成为能够使被供给的熔融树脂呈片状地延展并且将其排出。T铸型21例如构成为包括与连接管22连通的歧管(manifold)25a以及从歧管25a延伸的间隙通路25b(参照图3)。歧管25a沿横穿上述挤出方向13的方向(即，后述的狭缝18的宽度方向)延伸。间隙通路25b沿歧管25a的宽度方向呈平面状地延展。间隙通路25b的一端与歧管25a连接。间隙通路25b的另一端与狭缝18连接。
T铸型21包括T铸型主体21a、固定唇部21b以及可动唇部21c。固定唇部21b和可动唇部21c能够通过紧固螺栓45相对于T铸型主体21能自由装拆地组装。在将固定唇部21b和可动唇部21c组装于T铸型主体21的状态下，T铸型21形成有上述歧管25a和间隙通路25b。
排出用狭缝18
T铸型21包括排出用狭缝18(以下称为狭缝)。狭缝18构成为能够将片状的熔融树脂12m排出。狭缝18具有彼此平行地相对的两个狭缝面(第一狭缝面18a、第二狭缝面18b)。在此，狭缝18被限定在沿上述挤出方向13的、遍及第一狭缝面18a和第二狭缝面18b全长(后述的流路长度L(参照图3))的范围内。此外，在狭缝18的前端设置有排出口18c(也称为出口开口)。
具体而言，排出口18c设置在T铸型21的前端。所谓的T铸型21的前端是指相当于沿重力方向的最下方的最下部。排出口18c构成在上述最下部的端面(第一狭缝面18a和第二狭缝面18b的下端面)。此外，在T铸型21的前端设置有两个唇部(第一唇部26a、第二唇部26b)。第一唇部26a和第二唇部26b彼此存有间隔地相对配置。第一唇部26a设置于上述可动唇部21c。第二唇部26b设置于上述固定唇部21b。
上述第一狭缝面18a和上述第二狭缝面18b在第一唇部26a和第二唇部26b的相对面分别设置一个。即，第一狭缝面18a设置于第一唇部26a的相对面。第二狭缝面18b设置于第二唇部26b的相对面。如此，在遍及第一狭缝面18a和第二狭缝面18b之间的区域内，构成上述狭缝18。
在这种结构中，上述排出口18c能够限定出沿第一狭缝面18a和第二狭缝面18b的下端面朝横穿上述挤出方向13的方向(即，狭缝18的宽度方向)延伸的细长的矩形形状的开口。此外，在遍及上述排出口18c以及与该排出口18c连续的狭缝18的范围内构成有后述的基准间隙部29和扩大间隙部30。
T铸型21包括唇部间隙调节机构27，该唇部间隙调节机构27能够对两个唇部26a、26b(第一狭缝面18a和第二狭缝面18b)彼此的间隔(也称为唇部间隙h、H)进行调节。唇部间隙调节机构27具有多个唇部调节螺栓28。唇部调节螺栓28以能够旋转的方式支承于T铸型21。在唇部调节螺栓28的基端设置有调节部28a。在唇部调节螺栓28的前端设置有按压部28b。按压部28b构成为能够与两个唇部26a、26b的任意一方接触。
作为一例，在图中示出了使按压部28b与第一唇部26a接触的唇部调节螺栓28。在此，使调节部28a旋转。使按压部28b前进。使按压力从按压部28b作用于第一唇部26a。使第一唇部26a弹性变形。藉此，使第一唇部26a与第二唇部26b接近。其结果是，能够使唇部间隙h、H变窄。
相反地，使调节部28a沿相反方向旋转。使按压部28b后退。解除对于第一唇部26a的、来自按压部28b的按压力。在第一唇部26a的弹性力的作用下，复原至原先的形状。藉此，使第一唇部26a与第二唇部26b分开。其结果是，能够使唇部间隙h、H扩大。
此外，在T铸型21中，两个狭缝面18a、18b在第一唇部26a和第二唇部26b的相对面处各形成一个。即，在第一唇部26a的相对面处形成第一狭缝面18a。在第二唇部26b的相对面处形成第二狭缝面18b。在这样的狭缝18中形成基准间隙部29和扩大间隙部30。基准间隙部29和扩大间隙部30在第一狭缝面18a与第二狭缝面18b彼此间沿狭缝的宽度方向并且遍及后述的流路长度L的范围内配置。换言之，在熔融树脂的流动方向上观察时，基准间隙部29和扩大间隙部30配置在从流路长度L的起始端到结束端的范围内。在这种情况下，流路长度L的起始端和狭缝18与上述间隙通路25b的另一端连接的连接部分相一致。流路长度L的结束端和排出口18c相一致。
在基准间隙部29处沿横穿上述挤出方向13的方向形成有具有恒定大小的唇部间隙h(以下称为基准间隙h)。基准间隙h被规定为第一狭缝面18a与第二狭缝面18b间的间隙。基准间隙h根据上述半成品的厚度(后述的薄壁部14a)进行设定。在此，在将上述导光板1(进光部2、表面发光部3)假定为半成品时(参照图7)，基准间隙h根据要成为表面发光部3的部分的厚度t(参照图5)进行设定。例如，基准间隙h被设定为要成为表面发光部3的部分的厚度t的三倍到四倍左右。
在扩大间隙部30处形成有间隙比基准间隙h大的唇部间隙H(以下，称为扩大间隙H)。扩大间隙部30在相对于恒定厚度(基准厚度)的上述半成品，成型出厚壁化的部分(后述的厚壁部14b)的情况下形成。此外，扩大间隙H能够构成为使基准间隙h局部扩大。
在上述结构中，构成扩大间隙部30的个数和位置被设定为与厚壁部14b的个数和位置一致。例如，在半成品的中央处成型一个厚壁部14b的情况下，只要在狭缝18(第一狭缝面18a和第二狭缝面18b)的宽度方向中央处形成一个扩大间隙部30即可。此外，例如，在半成品的一侧成型一个厚壁部14b的情况下，只要在狭缝18(第一狭缝面18a和第二狭缝面18b)的宽度方向一侧形成一个扩大间隙部30即可。
扩大间隙部30(扩大间隙H)以在狭缝18(第一狭缝面18a和第二狭缝面18b)处设置凹陷部31(也称为槽)的方式构成。凹陷部31能够构成为使第一狭缝面18a和第二狭缝面18b的任意一方的表面凹陷。作为一例，在图中示出了形成于第一唇部26a的第一狭缝面18a处的凹陷部31。在凹陷部31的形成方法中，沿上述挤出方向13平行地使第一狭缝面18a的一部分比其它部分连续地凹陷。作为凹陷方法，例如，只要应用将第一狭缝面18a的一部分切除或削去的方法即可。
扩大间隙H被规定为凹陷部31和第二狭缝面18b中的与凹陷部31相对的部分的间隙。凹陷部31的大小和形状与上述主辊15的厚壁部成型槽19的大小和形状对应地设定。作为一例，在图5中示出了具有梯形形状的轮廓的厚壁部成型槽19。在这种情况下，只要将凹陷部31设定为沿上述梯形形状的轮廓的大小和形状即可。
在凹陷部31中(参照图4)，例如，将凹陷底面31a的宽度设为W1，将从凹陷底面31a朝两侧连续的倾斜凹陷面31b的宽度设为P1，将倾斜凹陷面31b的倾斜角设为θ1，将凹陷部31的凹陷深度设为F1。此外，宽度W1、P1被规定为沿横穿(正交于)挤出方向13的方向的长度。倾斜角θ1被规定为倾斜凹陷面31b相对于上述宽度方向所成的角。凹陷深度F1被规定为第一狭缝面18a和凹陷底面31a彼此间的距离。换个角度来说，凹陷深度F1能够规定为扩大间隙H与基准间隙h的差值。
在厚壁部成型槽19中(参照图5)，例如，将槽底面19a的宽度设为W2，将从槽底面19a向两侧连续的倾斜槽面19b的宽度设为P2，将倾斜槽面19b的倾斜角设为θ2，将厚壁部成型槽19的槽深设为F2。此外，宽度W2、P2被规定为沿横穿(正交于)挤出方向13的方向的长度。倾斜角θ2被规定为倾斜槽面19b相对于上述宽度方向所成的角。槽深F2被规定为转印面15s与槽底面19a彼此间的距离。换个角度来说，槽深F2能够被规定为进光部2(厚壁部14b)的厚度T与表面发光部3(薄壁部14a)的厚度t的差值。
在这种情况下，若考虑从T铸型21排出的片状的熔融树脂12m沿宽度方向减少的现象，即若考虑颈缩(Neck-in)的影响，则假定满足例如W1≥W2、P1≥P2、θ1≥θ2、F1≥F2的关系以作为凹陷部31和厚壁部成型槽19的关系的式样。上述式样是一例，例如，根据T铸型21的大小、树脂原料的种类、半成品(薄导光板1)的大小和形状等进行设定。因而，关于上述式样，不限定数值。
此外，基准间隙h和扩大间隙H以与间隙通路25b连通的方式连接。基准间隙h和扩大间隙H构成为比间隙通路25b窄。在这种情况下，沿上述挤出方向13的狭缝18(第一狭缝面18a和第二狭缝面18b)的全长被规定为后述的流路长度L。
在上述结构中，从上述挤出机20挤出的熔融树脂通过此时的挤出压力被供给至T铸型21后，穿过狭缝18(基准间隙部29、扩大间隙部30)。藉此，片状的熔融树脂12m穿过狭缝18而从排出口18c排出。在排出过程中，熔融树脂12m的、与扩大间隙部30对应的位置处的壁厚比其它部分的壁厚厚。
基于压力损失的扩大间隙H的计算
作为半成品，在成型具有进光部2和表面发光部3的导光板1(参照图7)的情况下，狭缝18的扩大间隙H能够通过以下的计算步骤计算出。在这种情况下，进光部2作为厚壁部14b成型。表面发光部3作为薄壁部14a成型。将进光部2(厚壁部14b)的厚度设为T，将表面发光部3(薄壁部14a)的厚度设为t。狭缝18的基准间隙h根据表面发光部3(薄壁部14a)的厚度t预先设定。
首先，在狭缝18(第一狭缝面18a和第二狭缝面18b)的全长、即平行平板的流路长度L中，排出片状的熔融树脂12m时的排出量(流量)Q与压力损失ΔP的关系如下所示。
ΔP＝12QηL/Ws3…(式1)
若单位宽度的流量Q′＝Q/W，则
ΔP＝12Q′ηL/s3…(式2)
Q′＝t×V…(式3)
ΔP＝12tVηL/s3…(式4)。
扩大间隙部30的压力损失ΔP为
ΔP＝12TVηL/H3…(式5)。
基准间隙部29的压力损失ΔP为
ΔP＝12tVηL/h3…(式6)。
ΔP在上述两方的间隙部29、30处设为相同。
V、η、L是恒定的。藉此，
ΔP/12VηL＝t/h3＝T/H3…(式7)
将式7转换为式8。藉此，计算出狭缝18的扩大间隙H。
H＝h×(T/t)1/3…(式8)
Q：熔融树脂的挤出量(流量)
η：熔融树脂的粘度
L：流路长度(狭缝18的全长)，
W：狭缝18的宽度
s：平行平板的间隙
V：主辊15的周向速度
t：密度为“1”的情况下的表面发光部3(薄壁部14a)的厚度
T：密度为“1”的情况下的进光部2(厚壁部14b)的厚度
在此，将数值代入式8。将进光部2(厚壁部14b)的厚度T设为0.35mm，将表面发光部3(薄壁部14a)的厚度t设为0.2mm。将狭缝18的基准间隙h设为表面发光部3(薄壁部14a)的厚度t(＝0.2mm)的四倍。即，将狭缝18的基准间隙h设定为0.8mm。这样做的话，式4的计算结果为以下的值(约1mm)。
H＝0.8×(0.35/0.2)1/3
＝0.964mm
≈1mm。
扩大间隙H的允许范围
扩大间隙H并非是唯一地设定为由上述计算式(1)～(8)计算出的值。扩大间隙H被设定在允许范围内。作为允许范围，也可以针对计算出的扩大间隙H，设定该扩大间隙H的上限和下限，或者，还可以针对计算出的扩大间隙H狭缝的基准间隙h的差值F1，设定该差值F1的上限和下限。
例如，作为差值F1的允许范围，只要以满足0.5×(H－h)≤F1≤1.2×(H－h)的关系的方式设定扩大间隙H即可。
例如，在通过后述的扩大间隙部用加热器对扩大间隙部30及其附近区域进行加热的情况下，作为差值F1的允许范围，只要以满足0.2×(H－h)≤F1≤1.0×(H－h)的关系的方式设定扩大间隙H即可。在这种情况下，加热温度被设定为比对T铸型21进行保温的温度高几度到几十度。
关于挤出单元9的其它结构
扩大间隙部用加热器
如图3～图4所示，T铸型21包括扩大间隙部用加热器。上述加热器构成为能够对扩大间隙部30及其附近区域进行加热。加热器构成为能够将T铸型21的温度加热至比对该T铸型21进行保温的温度高几度到几十度。在上述结构中，通过加热器对扩大间隙部30及其附近区域进行加热。藉此，在上述部位附近流通的熔融树脂受到加热。加热后的熔融树脂的粘度降低。其结果是，能够使上述部位附近的熔融树脂容易流动。此外，作为加热器，能够应用例如插入式和位置调节式这两种加热器。
利用插入式加热器，能够使发热体32插入并固定于两个唇部(第一唇部26a、第二唇部26b)中的任意一方或是两方。另一方面，利用位置调节式加热器，能够在调节好发热体33的位置的状态下使该发热体33固定于两个唇部26a、26b的任意一方或是两方。
在图3中示出了在两个唇部26a、26b的两方分别应用一个位置调节式加热器的式样。在图4中示出了在两个唇部26a、26b分别应用一个插入式加热器和一个位置调节式加热器的式样。在图4的式样中，在第一唇部26a应用位置调节式加热器，在第二唇部26应用插入式加热器。在图3和图4的式样中，任意一个加热器均构成为能够对扩大间隙部30及其附近区域进行加热。
如图4所示，插入式加热器具有发热体32和收容孔34。收容孔34构成为使第二唇部26b的一部分凹陷。收容孔34朝扩大间隙部30(凹陷部31)的近前延伸。在这种情况下，将发热体32插入收容孔34。此时，发热体32以与扩大间隙部30(凹陷部31)相对的方式定位。如此，能够使发热体32以插入到第二唇部26b的状态进行固定。
如图3～图4所示，位置调节式加热器具有发热体33和位置调节机构。发热体33包括发热部35a和隔热部35b。发热部35a和隔热部35b两方均发热。隔热部35b的直径(形状)比发热部35a的直径(形状)小。在这种情况下，在将发热体33插入到后述的通孔36的状态下，发热部35a与通孔36的内表面接触，但隔热部35b与通孔36的内表面不接触。因而，热量从发热部35a传递至T铸型21，而热量不会从隔热部35b传递至T铸型21。
作为形成为上述结构的理由，例如，假定存在下述情况：在扩大间隙部30(凹陷部31)的宽度较小的式样中，制作宽度与上述扩大间隙部30的宽度一致并且能够发挥充分的加热能力的发热体33较为困难。在这种情况下，形成使隔热部35b的直径(形状)比发热部35a的直径(形状)小的发热体33。藉此，能够将仅发热部35a相对于加热目标(例如，扩大间隙部30(凹陷部31)的宽度区域)准确且容易地进行定位。
位置调节机构构成为能够以使发热体33与扩大间隙部30(凹陷部31)相对的方式对发热体33进行位置调节。位置调节结构包括通孔36和移动机构。通孔36构成为供T铸型21(例如，第一唇部26a)贯穿。通孔36沿狭缝18的宽度方向延伸。通孔36以能够将发热体33插入该通孔36的方式构成。此外，移动机构构成为能够使发热体33沿通孔36移动。作为移动机构的一例，在图中应用朝发热体33的两侧延伸的操作杆37。操作杆37的一端与隔热部35b连接。操作杆37的另一端从通孔36突出到外部。
根据位置调节式加热器，将发热体33和操作杆37一起插入通孔36。使操作杆37沿通孔36往复运动。发热体33(具体而言，发热部35a)与扩大间隙部30(凹陷部31)相对时，使操作杆37的操作停止。此时，发热体33(发热部35a)以与扩大间隙部30(凹陷部31)相对的方式进行定位。如此，能够使发热体33(发热部35a)以位置调节好的状态固定于第一唇部26a。此外，在上述状态下，仅发热体33的发热部35a与第一唇部26a接触。
唇部调节螺栓28的配置
在上述唇部间隙调节机构27中，使多个唇部调节螺栓28等间隔地配置。将上述多个唇部调节螺栓28中的至少一个唇部调节螺栓28(按压部28b)定位于扩大间隙部30(凹陷部31)的中心。在这种情况下，中心是指沿狭缝18的宽度方向将扩大间隙部30(凹陷部31)二等分的部分。在图4中，用箭头38示出了从按压部28b作用至第一唇部26a的按压力。涂黑箭头38表示从定位于扩大间隙部30(凹陷部31)中心的唇部调节螺栓28(按压部28b)作用于第一唇部26a的按压力。
根据上述配置，在使按压力从按压部28b作用于第一唇部26a时，能够使第一唇部26a均等地弹性变形。藉此，扩大间隙部30(凹陷部31)不会不规则地变形。其结果是，能够高精度地使唇部间隙h、H变窄至预先设定好的尺寸和形状。
关于光学片材成型方法
从挤出机20挤出熔融树脂。利用此时的挤出压力，熔融树脂被供给至T铸型21(参照图1)。被供给至T铸型21的熔融树脂穿过狭缝18(基准间隙部29、扩大间隙部30)。此时，从狭缝18排出片状的熔融树脂12m(参照图2)。在上述片状的熔融树脂12m中的、与扩大间隙部30对应的位置处的壁厚比其它部分的壁厚厚(参照图5)。此外，扩大间隙部30与主辊15的厚壁部成型槽19的位置对应。
被排出的熔融树脂12m在被夹压(compression)的同时穿过主辊15和按压辊16之间(接触点)。此时，在熔融树脂12m处成型出与厚壁部成型槽19的形状轮廓一致的厚壁部14b。厚壁部14b的壁厚比其它部分的壁厚厚，并且该厚壁部14b沿挤出方向13连续地成型(参照图5)。接着，在切断工序中(参照图6)，将厚壁部14b沿预先设定好的两根切断线39a、39b切断。藉此，同时形成两个薄导光板1的半成品。
接着，在各个半成品中，将与厚壁部14b的相反侧相对地成型的剩余部分40沿预先设定好的切断线41切断。此外，在图中仅示出了一方的切断线41。藉此，形成在从进光部2遍及表面发光部3的范围内一体成型的薄导光板1(参照图7)。
接着，在各个薄导光板1中，对于要成为表面发光部3的薄壁部14a进行各种表面处理。藉此，完成作为最终成品的薄导光板1。然后，在表面发光部3的上表面3a装载光扩散部件6(例如，扩散片材、棱镜片等)。如此，完成移动终端的背光单元(参照图7)。
此外，在对于要成为表面发光部3的薄壁部14a进行的各种表面处理中，例如，成型出凹凸图案的表面处理也可以设定为与通过上述成型辊单元10成型出熔融树脂12m、12s的形状轮廓同时进行。
关于实施方式的效果
根据本实施方式，与作为半成品的薄导光板1的形状轮廓对应地配置并形成扩大间隙部30和厚壁部成型机构19。扩大间隙部30能够构成为使狭缝18的基准间隙h局部扩大。厚壁部成型机构19构成为使主辊15的转印面15s中的、与扩大间隙部30对应的位置沿周向连续地凹陷。从狭缝18排出的熔融树脂12m的、与扩大间隙部30对应的位置处的壁厚比其它部分的壁厚厚。此外，通过使上述熔融树脂12m经过厚壁部成型机构19，从而能高精度地成型出半成品的厚壁部14b(导光板1的进光部2)的形状轮廓。藉此，能够沿预先设定好的形状轮廓高精度地挤出成型出在半成品(薄导光板1)中使用的光学片材。
根据本实施方式，在半成品(薄导光板1)的形状轮廓中，能够使进光部2的上表面2a成型为没有凹凸的平坦面状。藉此，能够从进光面2b无漏光地获取从光源7(例如，LED)发出的光，并且将上述光顺畅地导光至进光部2。其结果是，能够实现导光效率优异的半成品(薄导光板1)。
根据本实施方式，在半成品(薄导光板1)的形状轮廓中，能够使倾斜面4和进光部2的上表面2a的边界部分5有棱角。换言之，能够使倾斜面4和进光部2的上表面2a的边界部分5以不带有圆角的方式构成。简而言之，能够在边界部分5处，使角度从进光部2的上表面2a朝倾斜面4急剧地变化。藉此，能够使被引导至进光部2的光沿倾斜面4无漏光地传播至表面发光部3。其结果是，能够从表面发光部3呈面状地产生均匀的光。
根据本实施方式，固定唇部21b和可动唇部21c能够通过紧固螺栓45相对于T铸型主体21能自由装卸地组装。即，固定唇部21b和可动唇部21c能够相对于T铸型主体21以能交换的方式组装。藉此，例如，在上述扩大间隙部30(凹陷部31)设置于可动唇部21c的情况下，能够通过仅更换可动唇部21c来成型出形状和尺寸不同的其它式样的光学片材(薄导光板的半成品)。
关于实施方式的效果的验证试验
准备在狭缝18(例如，第一唇部26a的第一狭缝面18a)处具有凹陷部(槽)31的T铸型21和在上述狭缝18处没有凹陷部(槽)的T铸型21。换言之，准备现有产品的“唇部没有槽”的T铸型21和本发明的“唇部具有槽”的T铸型21。此外，准备两方的T铸型21共用的试验用装置(即，光学片材成型装置8)。
试验用装置的规格如下所示。
挤出机：同向旋转双轴混炼挤出机(Co-Rotating Twin-Screw Compounder)、螺杆公称直径(nominal diameter)28mm
T铸型：宽度330mm、唇部间隙0.8mm
三个辊：直径180mm、表面长度400mm
主辊：中央处深度为0.15mm的槽
熔融树脂的挤出量(流量)：20kg/h聚碳酸酯原料
最终成品(导光板)的厚度：厚壁部(进光部)的厚度0.35mm
薄壁部(表面发光部)的厚度0.2mm
在图9中示出了试验结果。即，在图9中示出使用了“唇部没有槽”的T铸型21的情况下得到的半成品的截面照片和使用了“唇部处有槽”的T铸型21的情况下得到的半成品的截面照片。在两方的截面照片之间示出了最佳的产品轮廓。根据上述试验结果可知，在产品轮廓的产品化区域内，在“唇部没有槽”的半成品中产生“收缩(sink)”，而在“唇部具有槽”的半成品中不产生“收缩”。其结果是，通过使用本发明的“唇部具有槽”的T铸型21，验证了能够获得上述的效果。
变形例
在上述实施方式中，假定了成型辊单元10的按压辊16的外周不发生弹性变形的式样，作为替代，可以应用具有能够发生弹性变形的外周的按压辊16。如图8所示，本变形例的按压辊16包括外筒42、内筒43和温度调节介质44。外筒42配置于内筒43的外侧。温度调节介质44无间隙地填充于外筒42与内筒43之间。外筒42和内筒43相对于按压辊16的转轴16r呈同心圆状地设置。
内筒43具有刚性。内筒43构成为不易发生弹性变形。内筒43由金属材料构成。另一方面，外筒42具有弹性。外筒42构成为能够发生弹性变形。外筒42由金属材料构成。在这种情况下，外筒42的壁厚比内筒43的壁厚薄。通过使外筒42薄壁化来使外筒42变得易于弹性变形。
根据上述结构，在将从T铸型21的狭缝18排出的片状的熔融树脂12m朝主辊15的转印面15s按压时，外筒42沿转印面15s弹性变形。藉此，能够使熔融树脂12m沿主辊15的厚壁部成型槽19无间隙地紧贴。其结果是，能够将熔融树脂12m均匀地按压在主辊15的转印面15s的宽度方向整体范围内。
在这种情况下，较为理想的是，对外筒42中的、与熔融树脂12m接触的部分进行镜面抛光。藉此，能够将半成品(薄导光板1)的下表面1s构成为平滑的平坦面。能够使半成品(薄导光板1)的下表面1s与进光部2的上表面2a和表面发光部3的上表面3a平行地相对。其结果是，能够维持作为半成品的薄导光板1的光学特定恒定。此外，由于除此之外的结构和效果与上述实施方式相同，因此，省略该说明。
此外，在上述实施方式中，可以使厚壁部成型机构11(厚壁部成型槽19)的圆筒形状的槽底面19a的一部分(例如，中央部分)沿周向连续地伸出。在这种情况下，作为上述伸出部的截面形状，能够应用例如三角形、圆弧形、矩形等各种形状。此外，较为理想的是，伸出量(厚度)例如设定在不超过半成品(薄导光板1)的厚壁部14b的厚度T的范围内。
根据上述结构，能够使厚壁部14b的壁厚减薄与伸出部相应的量。藉此，在光学片材成型方法的切断工序中，能够实现易于切断以及切断时间的缩短。此外，由于除此之外的结构和效果与上述实施方式相同，因此省略该说明。
符号说明
1…薄导光板；8…光学片材成型装置；9…挤出单元；
10…成型辊单元；11…厚壁部成型机构；18…排出用狭缝；
29…基准间隙部；30…扩大间隙部。

Claims (14)

1.一种光学片材成型装置，其特征在于，包括：
挤出单元，该挤出单元具有能够排出片状的熔融树脂的排出用狭缝；
成型辊单元，该成型辊单元在使排出的所述熔融树脂固化的同时沿挤出方向搬运所述熔融树脂；以及
厚壁部成型机构，该厚壁部成型机构沿所述挤出方向对片状的熔融树脂连续地成型出一个或多个厚壁部，所述一个或多个厚壁部的壁厚比所述熔融树脂的其它部分的壁厚厚，
所述排出用狭缝包括基准间隙部，该基准间隙部沿横穿所述挤出方向的方向形成恒定大小的间隙，
所述排出用狭缝包括扩大间隙部，该扩大间隙部在与所述厚壁部成型机构对应的位置处，形成比所述基准间隙部的间隙大的间隙。
2.如权利要求1所述的光学片材成型装置，其特征在于，
所述挤出单元包括：
挤出机，该挤出机生成所述熔融树脂，并且上述挤出机通过预先设定好的挤出压力将生成的所述熔融树脂挤出；以及
铸型，该铸型使被挤出的所述熔融树脂呈片状地延展，并将所述熔融树脂排出，
所述排出用狭缝设置于所述铸型，
从所述挤出机挤出的所述熔融树脂通过所述挤出压力被供给至所述铸型后，穿过所述排出用狭缝，从而在呈片状地延展的状态下，所述熔融树脂的、与所述扩大间隙部对应的位置处的壁厚比其它部分的壁厚厚。
3.如权利要求2所述的光学片材成型装置，其特征在于，
在所述铸型中，所述排出用狭缝具有彼此平行地相对的两个狭缝面，
所述基准间隙部的所述间隙形成在两个所述狭缝面彼此之间，
两个所述狭缝面中的一方的所述狭缝面设置有比其它部分凹陷的凹陷部，
所述扩大间隙部的所述间隙形成在所述凹陷部与另一方的所述狭缝面中的、和所述凹陷部相对的部分之间。
4.如权利要求1所述的光学片材成型装置，其特征在于，
在所述排出用狭缝中，将所述基准间隙部的间隙设为h，将所述扩大间隙部的间隙设为H，则H与h的差值F1满足如下关系：
0.5×(H－h)≤F1≤1.2×(H－h)。
5.如权利要求1所述的光学片材成型装置，其特征在于，
在所述排出用狭缝中，当对所述所述扩大间隙部及其附近区域进行加热的情况下，
将所述基准间隙部的间隙设为h，将所述扩大间隙部的间隙设为H，则H与h的差值F1满足如下关系：
0.2×(H－h)≤F1≤1.0×(H－h)。
6.如权利要求4或5所述的光学片材成型装置，其特征在于，
在成型有所述厚壁部的所述熔融树脂中，将所述厚壁部的壁厚设为T，将其它部分的壁厚设为t，则满足如下关系：
H＝h×(T/t)1/3。
7.如权利要求2所述的光学片材成型装置，其特征在于，
所述铸型包括对所述扩大间隙部及其附近区域进行加热的加热器。
8.如权利要求7所述的光学片材成型装置，其特征在于，
所述铸型包括将所述加热器与所述扩大间隙部相对地定位的位置调节机构。
9.如权利要求8所述的光学片材成型装置，其特征在于，
所述位置调节机构包括：
通孔，该通孔沿所述排出用狭缝供所述铸型贯穿并延伸，并且形成为能够插入所述加热器；以及
移动机构，该移动机构用于使所述加热器沿所述通孔移动，
通过利用所述移动机构使所述加热器沿所述通孔移动，从而将所述加热器与所述扩大间隙部相对地定位。
10.如权利要求1所述的光学片材成型装置，其特征在于，
所述成型辊单元包括：
主辊，该主辊具有能够沿所述挤出方向对所述熔融树脂进行引导的转印面；以及
按压辊，该按压辊将从所述排出用狭缝挤出的所述熔融树脂朝所述主辊的所述转印面按压，
所述厚壁部成型机构设置于所述主辊的所述转印面，
在所述转印面设置有圆环状的厚壁部成型槽，该厚壁部成型槽在与所述扩大间隙部对应的位置处相比其它的面沿周向连续地凹陷。
11.如权利要求10所述的光学片材成型装置，其特征在于，
所述按压辊包括金属制的外筒，该外筒以能够弹性变形的方式构成，
当将所述熔融树脂朝所述主辊的所述转印面按压时，所述外筒沿所述转印面发生弹性变形。
12.如权利要求11所述的光学片材成型装置，其特征在于，
所述外筒中的、与所述熔融树脂接触的部分是镜面抛光的。
13.一种光学片材成型方法，其特征在于，
采用了如权利要求1至12中任一项所述的光学片材成型装置，包括：
将熔融树脂以呈片状地延展的状态排出；
沿挤出方向将排出的所述熔融树脂挤出；以及
沿所述挤出方向对挤出中的所述熔融树脂连续地成型出一个或多个厚壁部，所述一个或多个厚壁部的壁厚比所述熔融树脂的其它部分的壁厚厚，
在以呈所述片状地延展的状态排出的所述熔融树脂中，与所述厚壁部对应的位置处的壁厚比其它部分的壁厚厚。
14.如权利要求13所述的光学片材成型方法，其特征在于，还包括：
将所述厚壁部沿所述厚壁部切断；以及
将与所述厚壁部的相反侧相对地成型的剩余部分切断。
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