CN1181959C - 导光板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在透明性和尺寸稳定性等均优的状态下，可制造大型导光板，并能在该板的背面一侧设置反射层图形或者在射出侧设置光扩散层图形赋型转印的导光板。利用形成导光板的模具，使其模腔与注射装置的机筒连通，向该机筒内供给透明树脂材料并使其熔融，将模具入口粘度约为50-5000Pa·sec的熔融树脂从机筒以约1-15cm3/sec的注射率连续地填充到模腔内。

Description

导光板的制造方法
技术领域
本发明涉及导光板的制造方法，尤其涉及具有14英寸(355mm)以上对角尺寸的大型导光板的制造方法。
背景技术
在笔记本式个人计算机或台式个人计算机以及液晶电视等液晶显示屏上，导光板是作为将来自侧面设置的光源的光导入液晶显示面上的光学要素使用的。图1上以剖面示意图示出液晶显示屏和导光板的设置。在液晶显示屏1的背面所设置的背照光装置包括有：导光板2、3，在该背面上设置的反射层4，设置在导光板2、3前面(液晶显示屏一侧)的光扩散层5，设置在导光板2、3侧面的光源7以及将来自光源的光导入导光板2、3内的反射板8。然后，来自光源7的光由反射板8反射而射入导光板2、3内，一边通过其中，一边由设置在背面的反射层4反射，向前面一侧射出。在前面一侧，由于有光扩散层5，所以光全面而均匀地射出，并成为液晶显示屏1用的照明。通常，光源7使用冷阴极管。
反射层4，除设置反射板的方式之外，还有在导光板2、3背面一侧设置印刷具有反射功能花纹的方式。此外，光扩散层5，除设置光扩散板方式之外，还有在导光板2、3的前面一侧设置印刷具有光扩散功能花纹的方式。据知，也可使用透镜薄片的方式作为光扩散层。
图1(a)为用于笔记本个人计算机等对角尺寸14尺寸以下较小型的显示屏的形式，其导光板2为厚度由0.6mm至3.5mm依次变化的楔形的。在使用该楔形导光板2时，通常在该厚壁侧端面上设置光源7。在图1(a)上，示出一个光源7的例子，但是，也可以使用多个光源。另一方面，在图1(b)为使用台式个计算机或液晶电视等较大型的显示屏的形式。该导光板3为厚度大体均匀的薄板。在使用该薄板状导光板3时，通常在其相对的两个侧面上设置光源7、7。并且，在图1(b)上，示出在各相对的侧面上各设置1个光源，共设置有2个光源7、7的例子。但是，作为较大型显示屏也可在相对的侧面上各设置有2个、3个等多个光源7、7。
在这样的导光板2、3上通常使用光线透过率优良的甲基丙烯酸树脂。于是，如图1(a)所示的楔形导光板2是通过注射成型法制造的，而如图1(b)所示的薄板形导光板3是通过由树脂薄板切出而制造的。此外，在用注射成型法制造时，也曾进行过如下试验，即，在模具表面上加有点和线等花纹，在导光板成型品表面上赋型，并将该花纹作成为反射层的所谓无印刷化的尝试。另外，还进行过这样的试验，即，将该方式也应用于射出面，通过赋型施加扩散性或光的定向性的花纹，来谋求省略扩散板或透镜薄板。
若对已有注射成型法作大致地描述，为注射成型所使用的注射成型装置包括有：模具、和沿合模方向或闭模方向驱动的合模装置，以及向已合模的模具中注射熔融树脂的注射装置等。模具由动模板与定模板构成，在定模板形成有通过熔融树脂用的流道，沿动模板与定模板的分型线形成浇口与通道。并且在两模板之间形成用于成型制品的内腔。在动模板上设置有取出已成型的成型品用的突出构件。注射装置使树脂材料塑化熔融，并一下子注射填充到模腔内用的装置，它包括：机筒、在机筒中可旋转驱动设置的螺杆、在机筒前端部安装的喷嘴、向机筒中供给树脂材料的料斗、驱动螺杆的马达以及使螺杆前进驱动的滑块机构等。
于是，为了使机筒内部的树脂熔融，在机筒的外周部设有加热器，通过马达驱动螺杆的同时，向机筒供给树脂，通过已通电的加热器，树脂受到加热加压作用而熔融混炼，进而送入螺杆的前端积蓄。然后，通过滑块机构驱动螺杆前进，将熔融树脂由喷嘴向模腔内一下子射出，得到所希望的成型品。用这种通常的注射成型法，注射率约为20-300cm3/sec左右。
为得到一种成型品的工序包括有，首先将树脂材料按计量供给机筒内，并在机筒的前端部积蓄所希望数量的熔融树脂，然后不使螺杆转动而一下子使其前进，并将熔融树脂向模腔内一下子射出填充，此后给予补偿熔融树脂伴随冷却固化体积收缩部分的保压力，此后继续进行，使成型品在模具内的冷却以及为下一次成型用的熔融树脂的计量并列进行，在冷却结束后，移动动模板，打开模具并取出成型品。
为了利用上述注射成型法制造对角尺寸超过14英寸的导光板，需要具有其相当的合模力的大型成型机。此外，若尺寸变大，则由通道到流通末端的距离变长，难于成型。即是说，在一般注射成型的情况下，由于欠注(树脂不转动部分)和熔融树脂随冷却固化发生体积收缩的不足部分是通过保压力补充的，但是，在由通道至末端距离过长的情况下，压力起不到有效的作用而发生收缩(由于树脂体积收缩而产生凹部分)的同时，模腔一面的赋型变坏了，因而所得到的导光板厚度难于均匀，尺寸难于精确，作为光源的冷阴极管的亮度不能充分地达到末端，由此看来，利用注射成型法的、具有14英寸以上对角尺寸的厚度均匀的大型导光板还没有实用化，而且在制造这样的大型导光板时，只不过是采用由甲基丙烯酸树脂薄板的切断加工。
即是说，对角尺寸为14英寸以上，特别是15英寸以上的导光板使用将厚度均匀的甲基丙烯酸树脂薄板切断成所希望尺寸的板，在其两端部设置冷阴极管合计2支、4支或6支，形成背照光。作为甲基丙烯酸树脂薄板使用具有5-15mm厚度的板。此外，在这种情况下，通常首先对甲基丙烯酸树脂薄板粗切断之后，再通过激光切割法兼作端面加工进行最后切断，在切断后的薄片的单面上印刷反射层图形，即成为制品。
将厚度一定的甲基丙烯酸树脂切断制成导光板的方法中，由于甲基丙烯酸树脂薄板的厚度精度不太好，所以就成了后工序中印刷不均匀的原因，并在与框架嵌合时产生间隙而不能够嵌合。此外，在激光切断工序中，由于激光的热作用，薄板端面下垂而容易产生不良的情况，尤其还有后工序中的印刷成本变高等而成为注射成型法不应有的不良情况。另一方面，对于对角尺寸超过14英寸的大型导光板，制品尺寸过大，用已有的注射成型法不能容易地形成优良制品。此外，从制品尺寸过大而转印性差的观点来看，在形成具有反射功能或光扩散功能的图形的同时，使模具内树脂赋型也是不容易的。
本发明人鉴于上述情况，进行了锐意研究，其结果发现：通过由熔融树脂的成型制造对角尺寸为14英寸(355mm)以上的大型导光板，而且厚度均匀、且充分满足导光板的要求性能，更同时可使反射层图形或光扩散图形赋型的方法，从而完成了本发明。
发明内容
因此，本发明的目的在于，利用厚度精度和尺寸稳定性、透明性及综合制造成本等优良方法通过由熔融树脂成型制造对角尺寸14英寸以上的大型导光板，这种制造方法同时赋与成为反射层或射出侧的光扩散层的图形，并省略了以后的印刷工序。
就是说，本发明提供一种导光板的制造方法，其特征在于，利用形成导光板的模具，将模腔与注射装置的机筒连通，向该机筒内供应透明树脂材料使其熔融，并从机筒将模具入口粘度处于约50-5,000Pa·sec的熔融树脂以约1-15cm3/sec的注射率连续地填充到模腔，在将熔融的透明树脂从机筒填充到模具的模腔内时的模具的模腔的表面温度为该树脂材料的玻璃化温度附近或以上的温度。
本发明的方法提供一种高精度地制造导光板的方法，即，利用在模腔的至少一方面加有凹凸花纹的模具，至少在一个方面使根据该模具的凹凸花纹的、设置在透光板背面一侧的反射层的图形或设置在导光板射出一侧的光透过层的图形赋型的导光板。
这样，本发明的方法是制造大型导光板的方法，即，在机筒内使螺杆驱动前进并使熔融的树脂以极低速连续地流入模腔，或者使机筒内螺杆边旋转边以极低速度连续地流入模腔进行赋型成型来制造导光板，特别是大型导光板。还有，通过此时所用的模具至少在其中一方的模腔一面加有凹凸花纹，可由熔融树脂直接制造膜厚度精度或尺寸稳定性及透明性均优、且反射层或光扩散层图形赋型的导光板，其结果关系到综合制造成本的降低。
附图说明
以下对附图及其符号作简单说明。
图1为表示液晶显示屏与导光板设置的剖面示意图，(a)为使用楔形导光板的例子；(b)为使用薄板形导光板的例子。
图2为表示适用于本发明中所用的成型装置剖面示意图。
图3为表示适用于本发明中所用的图形赋型转印成型装置一例的剖面示意图。
图4为表示由本发明所得到的脱膜后导光板成型品一例透视示意图。
图5为表示由本发明所得到的脱膜后图形赋型转印的导光板成型品一例透视示意图。
在上述附图中，1—液晶显示装置，2、3—导光板，4—反射层，5—光扩散层，7—光源，8—反射板，10—注射装置，11—注射机筒，12—螺杆，13—马达，14—料斗，15—加热器，20—模具，21—定模，22—动模，23、31—流道，24—浇口，25、32—通道，26—模腔，28-图形转印用滑入板，29—热媒体及致冷剂用的流体通道，30—导光板成型品，33—加有图形的导光板本体。
具体实施方式
本发明实施方式如下。
本发明所使用的原料透明树脂材料，若能够满足导光板所要求的物性即可，例如有甲基丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯的共聚物MS树脂、非晶质环烯烃系聚合物、聚丙烯、聚乙烯、高密度聚乙烯、丙烯腈与丁二烯与苯乙烯共聚物ABS树脂、聚砜树脂、热塑性聚酯树脂等可熔融成型的热塑性树脂。甲基丙烯酸树脂是以甲基丙烯酸甲酯为主体的聚合物，除了甲基丙烯酸甲酯的单独聚合物之外，也可以是甲基丙烯酸甲酯和少量的，例如10％(重量)以下的其他单体，如甲基丙烯酸酯或乙基丙烯酸酯这样的烷基丙烯酸酯类的共聚物。此外，这些透明树脂根据需要还可含有脱膜剂、紫外线吸收剂、颜料、抑制聚合剂、链移动剂、抗氧化剂和阻燃剂等。
将这样的透明树脂材料供给注射装置的机筒内并使其熔融。将这种熔融树脂以极低速，即约1-15cm3/sec，最好是以约4-11cm3/sec的注射率向模腔内注射。这里所谓的注射率是指从充满模腔的树脂注射开始至充满结束为止的平均速度。一般的注射成形方法中所述注射率至少约为20cm3/sec，但在本发明中要比这种注射率要小得多的注射率，即以低速将熔融树脂填充至模具内。
若注射率相当小，则容易牵涉到欠注或流纹(表面流动花纹)等外观不良或厚度与尺寸精度不良。另一方面，若射出率相当大，则容易发生收缩不良，厚度和尺寸精度变为不良。注射率可由填充熔融树脂所需的时间(sec)除制品容积(cm3)求出。制品容积由制品重量与其树脂的比重求出。即使利用相同模具，由于将熔融树脂流入模腔内时的速度，即，填充时间的不同，制品重量也有一定程度的变动，所以通过简单的预备实验，可决定最佳注射率。
此外，为了得到无收缩均匀厚度的导光板，熔融树脂的粘度也是重要的。熔融树脂的粘度在模具的入口为50-5,000Pa·sec，最好是为约200-1,000Pa·sec。
熔融树脂的粘度在成型性这一点上愈低愈好，降低粘度会过度提高熔融树脂温度，并提高注射率，因此其下限为50Pa·sec。另一方面，此时的熔融树脂粘度若过高，则熔融树脂不会转到模腔的四周即固化了，因此其上限约为5,000Pa·sec。
在模具入口的熔融树脂粘度，例如可按下列方式求出。首先，根据下式，由注射率(cm3/sec)与模具入口的截面积(cm2)计算出模具入口的线速度，由它与模具入口的厚度(cm)可简易地求出模具入口中的树脂剪切速度(sec-1)。
模具入口的线速度(cm/sec)＝注射率(cm3/sec)/模具入口的截面积(cm2)
       剪切速度(sec-1)＝线速度(cm/sec)/[模具入口的厚度/2](cm)
然后，参照由另一项毛吸法(eopillograph)所采取的树脂材料粘度的剪切速度依赖性数据，求出其剪切速度中的熔融粘度。
使用在注射装置的机筒内将熔融的树脂以极低速度向模具内连续地流入赋型成型的方法的成型机，大体上与如前所述的通常的注射型机大致相同构成的。该方法的特征为：使机筒内的螺杆旋转并将熔融树脂积蓄在螺杆的前端，然后通过不使螺杆旋转而以低速度使螺杆前进，熔融树脂向模具内的模腔注射填充，是以非常低的速度进行的。此外，由于以低速进行填充，所以向模具施加的压力(模内压)比通常的注射成型要小，即使是大面积的制品也可以较低合模力成型。还有，为了以低速长时间地赋予注射压力，在注射单元压力不足时，也可以增加贮压器等压力辅助装置。
另外，在本发明的一种方式中，在使螺杆向机筒的前端前进的状态下，在使机筒内的螺杆旋转的同时，使向机筒内供给的熔融透明树脂连续不断地流入模腔内而形成导光板。这样，若采用在机筒内边旋转螺杆边将熔融树脂连续地流入模腔的方法，则熔融树脂流动间断的可能性很小，所以成型性会更好。采用这种方法时，通过基于螺杆旋转驱动的连续送压，进行熔融树脂的注射填充。因此，通过继续进行螺杆的旋转驱动，也可形成具有机筒容积以上容积的制品。此外，向模具施加的压力(模内压)可为通常的注射成型的1/2左右，所以即使大面积的制品也可以低合模力成型。通过将通常的注射成型机的马达驱动用的ROM(阅读专用存储器)改造适于本方法的规格，即可作成适用于本发明方法的成型机。
还有，改造通常的注射成型机的马达驱动用ROM(阅读专用存储器)，也可以将使螺杆前进进行填充的方法与使螺杆旋转进行注射填充的方法组合起来。例如，这种方法是可能的，即，使机筒内的螺杆旋转并将一部分熔融树脂积蓄在螺杆的前端，然后，不使螺杆旋转并以低速使螺杆前进来填充熔融树脂，继续地使螺杆旋转并以低速来填充剩余的熔融树脂。
还有，在本发明中，只少在模腔一面加上点或线等凹凸花纹，能够在导光板上使该花纹赋型。该凹凸花纹成为在填充到模腔中的树脂材料上赋型转印的、使透过导光板的光向液晶显示屏一侧反射用的反射层的图形，或者成为在导光板的前面一侧(射出侧)使光扩散射出用的光扩散层的图形。不言而喻，在模腔的一面两方上加以有凹凸花纹，也可同时使反射层图形与射出侧的扩散层图形赋型(成型)。
模腔一面的凹凸花纹也可直接地设置在模腔的内面，但是，从容易形成花纹的程度或对不同花纹进行更换时的简便程度上来看，准备在表面上预先形成凹凸花纹的滑入板，将其插入模具进行设置，或者采用贴合的方法，都是理想的。该凹凸花纹，例如可通过压印法、喷砂法、腐蚀法、激光加工法、铣刀加工法和电铸法设置。还有，该花纹通过光学模拟法设计。例如，作为印刷代替的反射层图形，离冷阴极管的光源愈远，使扩散光的花纹密度和大小愈大，也可以是使作为全体面的射出光均匀扩散的图形。滑入板的材料可为适合于制作该凹凸花纹的材料，而且其厚度以尽可能薄的为好。
还有，填充到模腔内的树脂保温及冷却是通过该模腔的面进行的，因此树脂成型体的热交换取决于模腔面的热导率。考虑到这一点，作为模腔面的材料，最好是使用比构成模具的金属(通常为钢材)热导率高的金属，例如铜或其合金。尤其，最好使用具有比一般钢材高约5-6倍的高热导率的铍铜，即，含有0.3-3％(重量)铍的铜合金。尤其，在这样的模腔表面(与树脂成型品的接触面)上，在作成平滑的镜面时，为了提高镜面性能和成型品脱膜性，实行电镀处理也是有效的。作为电镀层，例如可举出有碳化钛(TiC)、碳氮化钛(TiCN)、氮化钛(TiN)、碳化钨(W2C)、铬(Cr)、镍(Ni)等。此外，在经过电镀之后，进行研磨也是有效的。
本发明的方法，与通常的注射成型法相比较，熔融树脂的填充速度是极慢的，由此看来，只以熔融树脂与模腔接触的冷却效果而论，即使将设置在模腔面的凹凸花纹已赋型转印在树脂表面上了，但是转印性能未必是良好的。因此，在本发明中，例如模腔表面温度在树脂材料的玻璃温度以上的状态下，使树脂材料流入模腔内，填充之后，通过使模腔表面温度降低到树脂材料的玻璃化温度以下，通过调节向模腔内所填充的树脂材料的温度，使设置在模腔面上的凹凸花纹高精度赋型转印在树脂表面上，这是理想的。具体地说，例如采用下列方法，即，在模腔面内侧的附近设置通过热媒体用的通道，通过该通道交替地通过热媒体及致冷剂，即采用所谓热媒体/致冷剂交换法的温度调节技术，进行冷热循环成型方法。作为热媒体及致冷剂可使用机械用油和水，作为水系的致冷剂最好使用水，而作为热媒体最好使用加压水。在采用这种冷热循环成型时，在模腔面上若使用由上述热导率高的金属，例如铍铜组成的滑入板，则与一般钢材相比较，可以近1/2的短时间进行升温及降温。
即是说，也可以在模腔的面上设置由形成凹凸花纹的导热率高的金属组成的滑入板；也可以在模腔的面上设置由未形成凹凸花纹的导热率高的金属组成的滑入板，并在该板上粘着形成有凹凸花纹的不锈钢制板。
为了得到转印有反射层或光扩散层的图形的导光板，首先在模具内部的流体通道内通入具有树脂材料玻璃化温度以上温度的热媒体，在升温至模具表面温度所形成的树脂材料玻璃化温度附近或以上的状态下，将树脂材料向机筒内供给，使熔融树脂注射填充到模腔内。这时，在采用使机筒内螺杆旋转的同时向模腔内流入熔融树脂方式的情况下，通过螺杆旋转驱动向机筒内供给树脂材料，和向模腔内注射填充熔融树脂是并列进行的。然后，当熔融树脂填充到模腔的末端时，加入保压力。在保压开始的时刻、保压中的时刻或保压力赋予结束时的时刻，将模具中内部流体通道内的媒体转换为树脂材料玻璃化温度以下，最好是在负荷转变温度以下的致冷剂，进入冷却工序，打开模具，取出成型品。
下面参照图2具体地说明本发明中表面为镜面的导光体。图2为表示适于本发明中所使用的成型装置一例的剖面示意图。该装置大致地区分，由注射装置10与模具20构成。注射装置10包括：注射机筒11、在该机筒内旋转并驱动前进的螺杆12、驱动该螺杆12用的马达13、将树脂材料供给注射机筒11的料斗14，以及设置在注射机筒11外表面的加热器15、15等。
另一方面，模具20由定模21与动模22构成。在定模21上形成有成为熔融树脂流道的流道23，它向动模22一侧截面呈锥形变大。在定模21与动模22的接合面上，沿两模21、22形成浇口24，浇口24与流道23连通，其两前端部与通道25相连。通过定模21与动模22的接合，形成用于导光板成型用的模腔26、26，与模腔26、26连通的有通道25。因此，在本实施例中，模腔26、26通过通道25、浇口24及流道23，与注射装置10的机筒11连通。此外，在动模22内部设置有在取出成型品时突出成型品用的突出构件27。还有，在图2上示出了在第1次成型中取2个制品的例子。也可以取1个制品，而且也可以设计为：在1次成型中取3个或3个以上的制品。
以下说明使用如上述图2上所示的注射装置10与模具20的导光板成型。在螺杆12大体上处于最前进的位置上的状态下，通过马达13驱动旋转螺杆12，同时由料斗14向注射机筒11内供给树脂材料。所供给的树脂材料通过来自加热器15、15的热和来自由于螺杆12的旋转而受到剪切与摩擦力而产生的热进行塑化混炼，通过螺杆12的旋转转移送作用向螺杆前端方向运送，通过流道23及通道25，连续地向膜腔26输送。此时，通过通道25时熔融树脂的粘度约为50-5,000Pa·sec，而注射率约为1-15cm3/sec。于是，当膜腔26的封闭空间被流动注射的熔融树脂所充满时，由于充满的树脂压力作用，螺杆12稍许后退。此时，由于树脂压的作用，给予螺杆12可后退的适当的反压力，当螺杆12作规定量后退时，加适当的保压力，以补偿在模具20内冷却的熔融树脂的体积收缩。然后，经过冷却工序，打开动模22，通过突出构件27使成型品突出而取出。但是，取出制品的方法不只限于用这种突出机构的方式，也可以采用已知取出方法中的任何方法。取出成型品之后，关闭动模22，进入取下一个成型品的循环。
使用这样的装置，首先使动模22向定模21一侧移动，关闭模具，向由两者所构成的闭合模腔26内流动注射熔融树脂。此时的熔融树脂的注射成型温度(注射机筒内的树脂温度)通常采用170-300℃。采用甲基丙烯酸树脂，通常在190-270℃的温度下可得到良好的成型体。而且，螺杆的转数与流动注射速度有关，螺杆转数愈高，速度愈快。根据成型品的厚度，一般可采用20-150rpm。模具温度一般为30-150℃。于是，由于流动注射而在模腔26内充满树脂时，由于树脂的压力作用，螺杆12作规定距离后退，与后退结束的同时，加入保持压力并维持所规定的时间，在经过冷却工序之后，打开模具，可取出被冷却的成型品。
下面参照图3说明转印了反射层或光扩散层图形的导光板的成型。
在与图2相同折注射装置及模具中，定模21的模腔26一侧的面，以及与动模22相同的模腔26一侧的面成为图形转印用滑入板28、28，在任何一方或者两方的滑入板的制品面上预先形成有各种凹凸花纹，将其插入模具进行设置，或者将其粘贴。这种图形转印用滑入板28、28，如前所述由导热率高的材料，例如铍铜形成，是理想的。此外，也可以将预先形成有各种凹凸花纹的不锈钢制板等粘贴在由铍铜形成的滑入板本体的表面上。图形转印用的滑入板28、28最好是设置在定模21与动模22的两方的模腔一面上，但是，在只在模腔内面一方加有凹凸花纹时，也可只在该面上设置。
在定模21及动模22的内部，沿模腔26埋设有热媒体和致冷剂用的流体通路29、29。然后，通过设置有控制设备的调温设备，根据目的，使热媒体及致冷剂交替地转换并流通于该流体通道29、29中，从而在成型循环中使模具温度，详细地说使图形转印用滑入板28、28的温度升温或降温。流体通道29、29设置在定模21及动模22的两方是理想的，但是，只设置在一方。通过交替通过热媒体及致冷剂，也会发挥相应效果。
以下，对于使用如图3所示的注射装置10与模具20形成转印有图形的导光板方法进行说明。在射出熔融树脂而不使用螺杆旋转力时，通过马达13使螺杆12旋转驱动，同时从料斗14将树脂材料向注射机筒11中供给。所供给的树脂材料，通过来自加热器15、15的热，以入来自螺杆12的旋转受到剪切和摩擦力所产生的热进行塑化混炼，通过螺杆12的旋转作用向螺杆前端方向运送并按规定量计量。然后，使螺杆12前进驱动，将树脂材料注入模具中。所注射的树脂材料，通过流道23以及通道25被连续地送入模腔26。在这种方式中，通过通道25时熔融树脂的粘度约为50-5,000Pa·sec，而注射率约为1-15cm3/sec。
另一方面，在将螺杆的旋转用于熔融树脂注射时，在螺杆12大致处于最前进位置的状态下，通过马达13旋转驱动螺杆12，同时将树脂材料从料斗14向注射机筒11内供应。所供给的树脂材料，通过来自加热器15、15的热，和来自通过螺杆12的旋转受到剪切和摩擦力所产生的热进行塑化混炼，通过螺杆12的旋转作用向螺杆前端方向运送，通过流道23及通道25连续地向模腔26运送。此时，螺杆没有由于填充中的树脂压力作用而后退，并给予了因充满的树脂压力作用而后退的反压力。
在任一方式中，熔融树脂流入时的模具温度，详细地说，图形转印用滑入板28、28的模腔26一侧的表面温度最好设定在成型的树脂材料的玻璃化温度以上，但是，在循环方面，注射开始时，也可为玻璃化温度以下。至少在进入下一保压力工序之前，入滑板28、28的模腔26一侧的表面温度需要设定在树脂材料的玻璃化温度以上。
于是，在模腔26的闭合空间由所注射的溶融树脂充满时，要加适当的保压力，以补偿模具20内冷却的熔融树脂体积收缩。在机筒内边旋转螺杆边将熔融树脂连续地流入模腔内时，螺杆12因受充满的树脂的压力作用而稍许后退，因此，螺杆12在所规定距离后退的时刻加保压力。在加保压开始的时刻，向流体通道29，29内流入致冷剂。然后，在冷却到在取出成型品时不发生变形的温度，打开动模22，通过突出构件27突出成型品取出。但是，取出制品的方法不只限于利用这种突出机构的方式，也可以采用已知的任何方法。取出成型品之后，将流体通道29、29内的致冷剂换成热媒体，再次升温，最好是使图形转印用滑入板28、28一侧表面温度达到树脂材料的玻璃化温度以上，关闭可动膜22，进入准备取出下一次成型品的循环。
使用这样的装置，首先使动膜22向定膜21一侧移动，关闭模具，并将熔融树脂注射到由上述两者所构成的闭合膜腔26内。此时的熔融树脂注射成型温度(注射机筒内的树脂温度)一般为170-300℃。甲基丙烯酸树脂通常在170-270℃的温度下可得到良好的成型体。此外，在边使机筒内的螺杆旋转边连续地使溶融树脂流入模腔时，螺杆的转数与流动注射速度有关，螺杆旋数愈大，速度愈快。根据成型品的厚度，一般采用20-150rpm。模具温度一般为30-150℃，但是，如前所述，从注射填充树脂材料到所规定的时间为止，最好是设定为树脂材料的玻璃化温度以上。在甲基丙烯酸树脂的情况下，玻璃化温度为105℃左右。然后，加保压力维持所规定时间，在保压结束的时刻将模腔表面温度成为树脂材料玻璃化温度以下、流入流体通道29、29的媒体，通过设定定时或开关阀转换等转换为致冷剂。经过该冷却工序之后，打开模具，可取出已冷却的成型品。
图5示出由本发明方法所成型的导光板成型品一例透视示意图。导光板成型器30包括流道31、通道32、导光板本体33以及安装部兼突出部34、34，通道32在成型后被切断。在本例中，在导光板制品的定模一侧的面上转印在图形转印用滑入板上预先加上的图形花纹。这种图形由光学模拟决定，图形种类有圆形、三角形、方形等，或者由这些形状组合而成的点形、缝隙状槽形、绉纹组织的绉纹形等，这些形状只要是具有扩散入射光功能的众所周知的形状，均可。在点图形的情况下，通常是自光源入射侧的距离愈远，则相当于点的一个径愈大，而且密实地配置。
如此得到的成型品(导光板)，其厚度与尺寸精度均高，且稳定。这与一般的注射成型法相比较，向模腔内注射填充熔融树脂是极慢的，而且是连续的，因此随熔融树脂冷却而发生的体积收缩随时补偿，填充树脂。因而，体积收缩率稳定，其结果：制品尺寸稳定，且厚度变化少。在机筒内边旋转螺杆边连续地使透明树脂材料流入模腔内进行赋型成型时，树脂材料的供给工序与注射工序同时进行，因此与一般的注射成型法相比，熔融树脂在注射机筒内的滞留是极少的，所以可得到尺寸稳定性更好、透明性更高的产品。尤其在该成型品的至少一方的面上赋型转印有成为反射型或光扩散层的图形，所以可省略以后的印刷工序。由此看来，与现在用于大型液晶显示屏用背照光的、由甲基丙烯酸树脂薄板切出制造的导光板相比，降低每个导光板的综合成本。
实施例
为了更加具体地说明本发明的方法，以下示出了实施例，但本发明不受这些实施例的限制。
实施例1
在本实施例中，使用住友重机械工业株式会社制的成型机“Nesutaru200SYCAP”，改造了ROM，使其成为可在机体内边旋转螺杆边使树脂材料连续地流入模具内而赋型成型的标准。而且，模具安装在合模力为200吨的成型机上以可成型尺寸设计并作成一个模腔。图4上示出由该模具成型的成型品透视示意图。导光板30包括流道31、通道32、导光板主体33以及安装部兼突出部34、34，通道32成型之后被切断。导光板本体33被设计为：其大小为31cm×24cm；厚度为6mm。
作为树脂材料使用了住友化工业株式会社制的甲基丙烯酸甲酯树脂“Sumibetsukusu MG5”(透明)，注射机筒内的树脂温度设定为235℃。螺杆转数定为130rpm。模具温度设定为：由表面温度计测定的模腔表面温度为90℃。然后，连续地注射填充熔融树脂，在模腔内充满树脂时，由于树脂的压力作用，螺杆后退10mm，后退结束时，同时加保压力，在这种状态下保持40秒钟，经过冷却工序之后，打开模具并取出了已经冷却的成型品。此外，由所述方法求出的模具出口的熔融树脂粘度为280Pa·sec；注射率为9.30cm3/sec。
将所得到的五张成型品作为试样，用千分尺测定了面内厚度分布，厚度偏差为±0.09mm。并且，反复进行上述操作，制造了100张导光板，利用游尺测定了各尺寸并对其稳定性进行了评价，尺寸偏差为±0.18mm。据称：导光板用甲基丙烯酸树脂薄板的规格为：厚度误差±0.1mm以下；尺寸误差±0.2mm以下，与其相比为不逊色的值。还有，对于如上所得到的厚度为6mm的导光板，根据JISK7105测定了厚度方向的全部光线透过率，为92％。
实施例2
使用了与实施例1相同的住友重机械工业株式会社制的成型机“Nesutaru 200SYCAP”，改造了ROM，使其成为可在机筒内边旋转螺杆边使树脂材料连续地流入模具内而赋型成型的标准。而且，模具安装在合模力为200吨的成型机上以可成型的尺寸设计并作成一个模腔。导光板本体为近似于图5所示的形状，其设计为：大小31cm×24cm；厚度6mm。
在位于反射层一侧的固定型模腔面上粘贴转印用滑入板(这个滑入板是在含有0.5％(重量)铍及1.6％(重量)镍的高导热率铍铜合金的表面上不采用印刷而用腐蚀处理方法将原来的圆形点图形预先附着在滑入板)。这种点图形在纵长方向的中心部各点变大，伴随着由中心离开，各点随之变小，中心部的点具有约1.0mm的直接及约1.5mm的点间距，而光源一侧端部的点具有约0.6mm直径及约1.5mm点间距。另一方面，在位于注射面层的动模模腔的面上，对与上相同铍铜合金的表面上镀镍，进而在镜面上设置已研磨的滑入板。并且，由于在循环过程中，模具又升温又降温，所以在模具内部，定模与动模在自模腔滑入面约9cm的内侧设置直径15mm的流体通道，通过该通道交替地转换输送作为致冷剂的、在温度约30℃下由致冷剂用单元送去的冷水，或者作为热媒体的、在温度约130℃下由热媒体用温度调节单元送出的加压水，可得到冷热的循环。
作为树脂使用住友化学工业株式会社制甲基丙烯酸甲酯树脂“Smibetsukusu MG5”(透明)，注射体筒内的树脂温度设定为240℃。此外，设定了螺杆的转数，以由注射开始至保压转换为止的填充时间与成型品容量(＝重量/比重)比所表示的注射率约为8cm3/sec。成型后确定的注射率为7.69cm3/sec。还有，通过使热媒体通入模具内流体通道，设定了由表面温度计测定的模腔表面温度为125℃。关闭定模和动模，将甲基丙烯酸甲酯注射入由两者所形成的模腔内。熔融树脂通过模腔那边的通道时的粘度是由上述方法求出的，其结果，约为310Pa·sec。
在模腔内充满了树脂时，加保压，并在该时刻将流体通道内的媒体转换为致冷剂，在结束保压时进行冷却，使模腔表面温度为85℃。在该状态下，经40秒钟保持之后解除保压。在转换为致冷剂之后，以约70秒使成型品表面温度达到70℃，因此经过冷却工序之后打开模具，取出已冷却的成型品。然后，再次开始升温，使模具模腔表面温度达到125℃，关闭模具后，进入了下一个循环。
将所得到的五张成型品作为试样，用于分尺测定了面内厚度分布，厚度偏差为±0.09mm。并且，反复进行上述操作，制造了100张导光板，利用游尺测定了各尺寸，并对稳定性进行了评价，尺寸偏差为±0.18mm。据称：导光板甲基丙烯酸树脂板的规格为：厚度误差±0.1mm以下，尺寸误差±0.2mm以下，与其相比为不逊色的值。还有，对于如上所得到的厚度6mm的导光板，根据JIS K7105的规定测定了全部光线透过率，为91％。此外，使用王子计测仪器株式会社制的自动折射计“KOBRA-CCD/X”，测定了该导光板的双折射，为4×10-6-6×10-6。还有，双折射测定了样品厚度方向的光学位相差(阻滞)，为以厚度除该值所得到的无因次数。由一般注射成型法所得到的导光板双折射为10-4-10-5，而用于现行的大型导光板的甲基丙烯酸树脂挤压薄板的双折射为10-6。顺便提一下，铸造板为10-7，低应变。因此，可确认认由本例所得的导光板与现在所使用的挤压薄板的低应变相同，是没问题的。
还有，使用东京精密株式会社制三维表面光洁度计按照JIS B0601规定测定中心线平均表面光洁度Ra，并对图形转印性能进行了评价，与模腔的表面光洁度相比，得到了97-100％的转印率。并且得到确认：成型品表面各部位的转印率偏差极小。装入背照光装置时的亮度分布没有问题。此外，将赋型转印后导光板在85℃的烘箱中放置5小时，同样测定了它以后的图形保持性，确认了表面光洁度下降2-3％，无问题。这样，取代所希望的印刷的反射层图形便被高精度均匀地转印了。
除了通过改变螺杆转数及改变注射率之外，与上述相同进行操作，观察了所得到的成型品的外观，并判断了有无收缩(由于体积收缩而产生凹下部分)，有无欠注(树脂未被转动)，以及有无流纹(表面的流动花纹)。将认为良好的产品用○来表示，认为稍不良的产品用×来表示。其结果列于表1。
表1
树脂温度(℃) 填充时间(sec) 重量(g) 注射率*(cm3/sec) 入口粘度(Pa·sec)     外观观察结果
收缩 欠注 流纹
    240     130   490     3.17     560   ○   ×   ×
    240     102   506     4.17     500   ○   ○   ○
    240     83   513     5.19     440   ○   ○   ○
    240     60   549     7.69     310   ○   ○   ○
    240     41   556     11.40     240   ○   ○   ○
    240     30   558     15.6     190   ×   ○   ○
*以甲基丙烯酸甲酯树脂的比重为1.19，将重量换算成体积，以填充时间(sec)除该体积(cm3)，求出注射率。
实施例3
使用与实施例2相同的装置及树脂材料，在以下的条件下进行了实验。即，注射机筒内的树脂温度设定为235℃，而螺杆转数定为90rpm。通过将热媒体通入模具内的流体通道，由表面温度计测定的模腔表面温度定为125℃。关闭定模与动模，将甲基丙烯酸甲酯树脂流动注射入由两者所形成的模腔内。当模腔内充满树脂时，由于树脂压力作用，螺杆后退约10mm。后退结束时，同时加保压力，并在此时刻，将流体通道内的媒体转换为致冷剂，在保压结束时进行冷却，使模腔的表面温度为85℃。在这种状态下保持30秒之后，解除保压，在转换成致冷剂之后，约以60秒使成型品表面温度达到70℃，因此经过冷却工序之后，打开模型，取出已冷却的成型品。此后，再开始将模具表面温度升高至125℃，关闭模具进入下一个循环。注射率为5.5cm3/sec，模型入口的熔融树脂粘度为490Pa·sec。
将所得到的五张成型品作为试样，用千分尺测定了面内厚度分布，厚度偏差为±0.07mm。并且，反复进行上述操作，制造了100张导光板，利用游尺测定了各尺寸，并对其稳定性进行了评价，尺寸偏差为0.16mm。还有，所得到的透光板的全部光线透过率为92％，双折射为4×10-6-6×10-6。另外，与实施例1相同，对图形转印性进行了评价，与模腔表面光洁度比较，得到了99-100％的转印率。同时，还确认了：成型品表面的各部位的转印率偏差极少，而且装入背照光装置时的亮度分布没有问题。此外，将赋型转印后的导光板放置在850℃的烘箱五小时，同样测定了其以后的图形保持性能，表面光洁度降低1-2％，没有问题。这样，就可以高精度而均匀地转印取代所希望的印刷的反射层图形，这样，可以完全省略印刷成本，由此看来，与现在大型液晶显示屏背照光用大型导光板所使用的甲基丙烯酸树脂板切出的制品相比较，每个导光板的综合成本都降低了。
根据本发明，在透明性和尺寸稳定性等均优的状态下，可制造台式个人计算机或液晶电视等大型液晶显示屏所使用的的背照光用对角尺寸14英寸以上的大型导光板。而且，在透明性或尺寸稳定性等均优的状态下，也可制造设置在导光板背面一侧的反射层的图形或设置在射出层的光扩散层的图形均高精度地赋型转印的导光板，因此，从可省略印刷工序和缩短生产周期来看，这是一种具有优良的综合成本制造的方法。

Claims (22)

1.一种导光板的制造方法，其特征在于，利用形成导光板的模具，将该模具的模腔与注射装置的机筒连通，向该机筒内供给透明树脂材料使其熔融，并从机筒将在模具入口粘度处于50-5000Pa·sec的熔融树脂以1-15cm3/sec的注射率连续地填充到模腔内，在将熔融的透明树脂从机筒填充到模具的模腔内时的模具的模腔的表面温度为该树脂材料的玻璃化温度附近～150℃的温度。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，边使机筒中所设置的螺杆旋转，边将熔融树脂向模腔连续地填充。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，不使螺杆旋转而使螺杆前进驱动将熔融树脂连续地填充到模腔。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，透明树脂材料为甲基丙烯酸树脂。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，注射率为4-11cm3/sec。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，导光板的对角尺寸为14英寸即355mm以上。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，利用在模腔至少一方面加有凹凸花纹的模具，形成根据该模具的凹凸花纹的图形至少在一方面赋型的导光板。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，赋型的图形为设置在导光板背面一侧的反射层的图形。
9.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，赋型的图形为设置在导光板射出一侧的光扩散层的图形。
10.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，赋型的图形为一方面设置在导光板的背面一侧的反射层的图形，和另一方面设置在导光板的射出层的光扩散层的图形。
11.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，在模具内设置有IN01306
在表面上形成凹凸花纹的滑入板。
12.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，滑入板是由比构成模具的金属热导率高的金属制造的。
13.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，在模具内设置有由比构成模具的金属热导率高的金属所构成的、并在表面上不形成凹凸花纹的滑入板，在该滑入板表面上贴合形成有凹凸花纹的金属板。
14.根据权利要求12或13所述的制造方法，其特征在于，比构成模具金属导热率高的金属为铍铜。
15.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，在模腔表面温度为透明树脂材料的玻璃化温度以上的状态下，将该透明树脂填充到模腔内，在填充后，通过将该模腔表面温度降低至该透明树脂材料的玻璃化温度以下，来调节填充到模具内的透明树脂材料的温度。
16.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，在模具内部模腔面的附近设置流体通道，通过向其中交替地通入致冷剂和热媒体来调节已填充到模腔内的透明树脂材料的温度。
17.根据权利要求1～7项中任意一项所述的制造方法，其特征在于，所述模具为用于形成厚度5-15mm的导光板的模具。
18.根据权利要求1～7项中任意一项所述的制造方法，其特征在于，所述模具为用于形成对角尺寸为14英寸以上即355mm以上、厚度5-15mm的导光板的模具，在模具的模腔表面温度升温到所述透明树脂材料的玻璃化温度附近～150℃范围的状态下将所述熔融透明树脂材料从机筒射出到模具模腔内。
19.根据权利要求1～7中任意一项所述的制造方法，其特征在于，一边使螺杆在机筒内旋转一边将透明树脂材料填充到模具模腔内。
20.根据权利要求1～7中任意一项所述的制造方法，其特征在于，所述注射率为4-15cm3/sec。
21.根据权利要求1～7中任意一项所述的制造方法，其特征在于，所述模具入口的树脂的粘度为200-1,000Pa·sec。
22.根据权利要求1～7中任意一项所述的制造方法，其特征在于，IN01306
所述树脂为从甲基丙烯酸树脂、甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯的共聚物、及苯乙烯聚合物中选出的树脂、或它们组合得到的混合物。
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