JP2004082359A - 押出機による偏厚板材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成型体の冷却過程における蛇行を防止することができるウエッジ形導光板の製造方法を提供する。
【解決手段】導光板の材料となる樹脂を低粘度になる温度に加熱し、ダイ１の押出口２から押し出す。押出口の形状は、押出口上部が対称形の山形である。押出口２から押し出された樹脂板は、３本のロール４，５，６からなる３段ロールに導かれる。ロール４は鼓型であり、ロール５，６は円柱形である。ロール４の表面には、ドットパターン４ａが設けられており、反射面となる成型体の表面にドットを形成する。ついで、条切り鋸断機で長さ方向に分割され、さらに走間鋸断機で板幅方向の分割切断がなされ、導光板となる。対称形であるから、冷却過程において、横方向の変形を受けにくく、押し出後の成型体が蛇行しにくくなる。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成樹脂製の偏厚板材、例えば、液晶表示装置の背面照射装置に用いられる導光板を製造する偏厚板材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
四角形の板状体である透明板の１つの側面（光入射面）から光を入射し、入射した光を表面（光出射面）から出射するようにした、いわゆるエッジライト方式の導光板が、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータおよび薄型テレビジョン等の液晶表示装置における背面照明装置に用いられている。このような背面照明装置は、導光板の少なくとも１つの側面に管状の光源が配置されている。導光板の光出射面に対向する面（光反射面）には、導光板の内部を透過する光の進行角度を変える要素（以下、「偏向要素」という。）が設けられている。導光板の光入射面から入射した光は、光反射面で反射され、進行方向を変えられて導光板内を伝搬し、光出射面から出射する。一般に、光の輝度が光出射面全面で均一になるように、偏向要素の密度分布および偏向要素の形状が決定される。上記の偏向要素としては、
▲１▼導光板表面に光を散乱または反射する白色インクが塗布されたもの、
▲２▼導光板表面に光が散乱または反射されるような凹凸部が設けられたもの、
▲３▼導光板中に光拡散剤が含有されたもの、
が挙げられる。
【０００３】
上記▲１▼のタイプは、スクリーン印刷等により白色インクを光反射面に印刷することにより製造される。しかし、白色インクの膜厚が不均一になると、光反射能に分布が生じ、結果として、光出射面から出射される光の輝度が不均一になってしまう。さらに、印刷作業時に空気中の塵挨が、白色インクに混入したり、印刷面に付着すると、塵挨による光の散乱が生じ、輝度の均一化に影響を及ぼす。また、上記▲３▼のタイプの導光板は、所定の密度分布になるように偏向要素を設けようとしても、高い再現性で基材中に光拡散剤を分散させることが困難である。
以上の理由により、上記▲２▼の表面に光を散乱し、または、反射する凹凸部（以下「ドット」という。）が偏向要素として設けられた導光板が、多くの液晶表示装置の背面照明装置に用いられている。
【０００４】
図８は、上記▲２▼のタイプの導光板の一例の断面図である。図中、９は導光板、９ａは光入射面、９ｂは端面、９ｃは光反射面、９ｄは光出射面、９ｅはドットである。導光板９は、光入射面９ａから入射した光が、光入射面９ａと対向する端面９ｂまで届くように、導光板９の厚さが、光入射面９ａ側から対向する端面９ｂに向かって薄くなっている。光入射面９ａにおける厚さをａとし、端面９ｂにおける厚さをｂとすれば、ａ＞ｂとなっている。光入射面９ａから入射した光は、光反射面９ｃで反射され、光出射面９ｄから出射される。光出射面９ｄから出射される光量分布を均一にするために、光反射面９ｃには、適当な大きさと適当な密度でドット９ｅが形成されている。
【０００５】
このような導光板の製造方法としては、特開平９−２２２５１４号公報に開示されているような射出成型法が一般的である。射出成型法で製造される導光板では、湯流れ性、成型性、などの制約から板厚を薄くすることが制限され、板厚の薄い側は、０．７〜０．８ｍｍに止まっている。さらに、液晶画面の大型化に伴って、導光板が大型化されるため、大型の射出成形機が必要となり、製造コストが増加したり、転写精度を確保するために、過大な圧力、比較的長い加圧、冷却時間が必要となる等の問題がある。
【０００６】
このような問題を解決する方法として、特開平７−２９０５５２号公報に開示されているような３本ロール艶出し機を装備した押出装置を使用して導光板を製造する方法が考えられる。
【０００７】
しかしながら、特開平７−２９０５５２号公報に開示されているような、３本ロール艶出し機を装備した押出装置を使用して導光板を製造する方法は、均一な厚さの板材を製造するものであり、板材の厚さが均一ではない偏厚板材を製造することは考慮されていない。上述した導光板のように、光入射面から光入射面に対向する端面に向かって板の厚さが薄くなっている偏厚板材を特開平７−２９０５５２号公報に開示され製造方法で製造しようとすると、板面内での冷却速度に分布が生じ、押出成型後のプラスチックパネルが蛇行してしまうという問題が生じることが分かった。すなわち、板の厚さが厚い部分の冷却速度が板の厚さが薄い部分の冷却速度よりも遅いため、板の厚さが厚い側（光入射面側）の方が横方向への変形を受けやすく、その結果として、押出成型後のプラスチックパネルが蛇行してしまう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、板材の冷却過程における蛇行を防止することができる偏厚板材の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一方の側部から他方の側部にかけて板厚が減少している偏厚板材を押出機により成型する偏厚板材の製造方法において、少なくとも２枚の偏厚板材が対称に一体的に並べられて成型されるよう押出すことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明は、一方の側部から他方の側部にかけて板厚が減少している偏厚板材を押出機により成型する偏厚板材の製造方法において、前記他方の側部側が板端となるように２枚の偏厚板材が対称に一体的に並べられて成型されるよう押出すことを特徴とするものである。
【００１１】
前記押出機により押し出された成型体に凹凸を有する型押し面を用いて型押しをすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、一方の側部から他方の側部にかけて板厚が減少している本発明の偏厚板材を押出機により成型する製造方法の実施の形態の一例を説明するためのもので、押出機のダイの押出口の正面図である。図中、１はダイ、２は押出口である。押出口２で押し出されている樹脂の断面が図示されている。押出口２の形状は、一方の側部から他方の側部にかけて板厚が減少している偏厚板材の２枚を、板厚が厚い方である一方の側部を背中合わせに対称に並べて押し出す形状であり、両側の側部は、板厚が薄い方である他方の側部となっている。
【００１３】
図２は、この実施の形態において押し出された成型体の斜視図である。図中、３は成型体、Ａ面，Ｂ面は切断面である。図１で示した対称形状で押し出されて成型されているため、冷却過程において、横方向の変形を受けにくく、その結果、押し出後の成型体（プラスチックパネル）が蛇行しにくくなる。特に、この実施の形態では、中央部分が厚く両端が薄い左右対称な形状に成形され、しかも、端面の板厚が薄いため、横方向の変形をより受けにくく、その結果、押し出後のプラスチックパネルが蛇行しにくくなっている。なお、図１，図２では、板厚の変化は直線的であるように図示されている。しかし、本発明は、板厚の変化が直線的であることに限られるものではなく、曲線的に変化するものでもよく、図１で説明したダイの押出口２の設計により、板厚の変化を適宜なものにすることができる。
【００１４】
成型体３は、長さ方向にＡ面で切断され、さらに幅方向にＢ面で切断されて、図３に示すように、一方の側部３ａから他方の側部３ｂにかけて板厚が減少している成型体を製造できる。
【００１５】
なお、この実施の形態では、一方の側部から他方の側部にかけて板厚が減少している２枚の偏厚板材を、板厚の厚い側部を背中合わせにして、対称に並べて一体的に成型されるようにしたが、板厚の薄い側部を背中合わせとして一体的に成型してもよい。また、この２枚の偏厚板材を一体化したものの複数をさらに並べて一体化して成型してもよい。また、偏厚板材の両側または一方の側部に平坦部等の余分の領域を設けるようにして一体化させて成型してもよい。この場合も、実質的には、一方の側部から他方の側部にかけて板厚が減少している偏厚板材を対称に一体的に並べて成型したものである。
【００１６】
この成型体の製造方法を導光板に適用するには、樹脂として透明樹脂であるアクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂等を用いて成型する。図３における３ａが光入射面、３ｂが端面、３ｃが光反射面、３ｄが光出射面となる。光反射面３ｃには、ドットが形成される。
【００１７】
図４は、成型体を押出成型した直後にドットの形成を行なう導光板の製造方法の第１の実施の形態を説明するための導光板製造装置の要部の説明図である。図中、１はダイ、２は押出口、３は成型体、４，５，６はロールである。
【００１８】
この導光板製造装置は、導光板の材料となる樹脂を低粘度になる温度に加熱し、この樹脂を、ダイ１の押出口２から押し出す。押出口２の形状は、図１で説明したように、押出口上部が山形になった対称形である。押出口２から押し出された樹脂板は、３本のロール４，５，６からなる３段ロールに導かれる。
【００１９】
ロール４，５，６の形状は、押し出される成型体の断面形状に対応した形状のものが用いられる。この実施の形態では、押出口２から押し出される成型体の断面形状が山形であるから、ロール４は円錐台形状の２つのロールを同一軸上に対称に一体的に並べられた形状、換言すれば、鼓型の形状であり、ロール５，６は円柱形である。
【００２０】
ロール４の表面には、図５に示すように、ドットパターン４ａが設けられている。ロール５，６の表面は平滑面である。また、最終のロール６は、通常取り扱い樹脂のガラス転移温度以下に制御されていて、３段ロールを離れるときには、成型体３は、少なくとも、その表面が固化している。樹脂３は、さらに空気中を冷却されながら進行し、図示しない条切り鋸断機で長さ方向に分割され、さらに走間鋸断機で板幅方向の分割切断がなされ、導光板となる。これにより、プラスチックパネルの成形と同時に、ドットを形成することができる。
【００２１】
なお、この実施の形態では、３段ロールを用いたが、３段に限られるものではなく、ロール４とロール５との２本のロールでもよく、また、４段以上としてもよい。また、ロールに限られるものではなく、エンドレスベルト状のものでもよい。
【００２２】
図５で説明したロール４は、その表面にドットに対応するパターンが直接形成されたものであるが、図６に示すように、ロールの表面にドットに対応するパターンを直接形成することに代えて、ドットを有しない鼓形のロール７の表面に、ドットに対応するパターン８ａを有するスタンパ８を被せるようにして取り付けるようにしてもよい。スタンパ８は、平板に形成して、ロール７の表面に取り付けることもできる。図４で説明したロールのように、ロール４の表面にドットを直接形成する場合は、形成作業が大変であり、また、ドヅトパターンが異なる導光板を製造する度に、そのドットパターンに対応するパターンを形成したローラを作製しなければならないが、これに対して、図５で説明したように、スタンパを取り付ける方法は、ドットパターンに対応したパターンのスタンパを交換するだけでよいので、製造時間が短くなり、製造コストが低くなる利点がある。
【００２３】
図７は、成型体を押出成型した直後にドットの形成を行なう導光板の製造方法の第２の実施の形態を説明するための導光板製造装置の要部の説明図である。図中、図４と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【００２４】
この実施の形態における導光板製造装置は、導光板のドットパターンに対応したパターンを有するロール４を円柱形として、これに対向するロール５，６を、表面が平滑な鼓型の形状としたものである。ドットパターンが円柱面に形成されるから、図５，図６のいずれのロールを用いる場合でも、ドットパターンの形成が容易となる。なお、第１の実施の形態における成型体が、斜面にドットパターンが形成されているのに対して、この導光板製造装置で押し出された成型体は、底面にドットパターンが形成されているが、図２で説明したＡ面で切断した後、光入射面となる面を研磨する角度の設定によって、第１の実施の形態で製造される導光板と同じ角度の導光板を製造できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、連続して、安価にウエッジ状の導光板に代表される偏断面形状の成型体である偏厚板材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の偏厚板材を押出機により成型する製造方法に用いられる押出機のダイの押出口の正面図である。
【図２】図１の押出口から押し出された成型体の斜視図である。
【図３】図２の成型体を切断して製造された偏厚板材の斜視図である。
【図４】成型体を押出成型した直後にドットの形成を行なう導光板の製造方法の第１の実施の形態を説明するための導光板製造装置の要部の説明図である。
【図５】ロールの一例の側面図である。
【図６】ロールの他の例の側面図である。
【図７】成型体を押出成型した直後にドットの形成を行なう導光板の製造方法の第２の実施の形態を説明するための導光板製造装置の要部の説明図である。
【図８】従来の導光板の一例の断面図である。
【符号の説明】
１…ダイ、２…押出口、３…成型体、３ａ，３ｂ…側部、３ｃ…光反射面、３ｄ…光出射面、４，５，６…ロール、４ａ…ドット、７…ロール、８…スタンパ、８ａ…ドット、Ａ面，Ｂ面…切断面。

Claims (5)

1. 一方の側部から他方の側部にかけて板厚が減少している偏厚板材を押出機により成型する偏厚板材の製造方法において、少なくとも２枚の偏厚板材が対称に一体的に並べられて成型されるよう押出すことを特徴とする押出機による偏厚板材の製造方法。
2. 一方の側部から他方の側部にかけて板厚が減少している偏厚板材を押出機により成型する偏厚板材の製造方法において、前記他方の側部側が板端となるように２枚の偏厚板材が対称に一体的に並べられて成型されるよう押出すことを特徴とする押出機による偏厚板材の製造方法。
3. 前記押出機により押し出された成型体に凹凸を有する型押し面を用いて型押しをすることを特徴とする請求項１または２に記載の偏厚板材の製造方法。
4. 前記型押しは、表面に型押し面が形成された円錐台形状の複数のロールが同一軸上に対称に一体的に並べられた形状のロールと、該ロールに対向して配置された表面が平滑な円柱形状のロールとによって行なわれることを特徴とする請求項３に記載の偏厚板材の製造方法。
5. 前記型押しは、表面に型押し面が形成された円柱形状のロールと、該ロールに対向して配置された表面が平滑な円錐台形状の複数のロールが同一軸上に対称に一体的に並べられた形状のロールとによって行なわれることを特徴とする請求項３に記載の偏厚板材の製造方法。

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