JP2004102106A - Press forming apparatus and press forming method for light diffusion plate - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶ユニットの液晶板と光源部の間に液晶板に対して平行に設けられる光拡散板のプレス成形装置およびプレス成形方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、液晶テレビ等に大型サイズの液晶ユニットが採用されるのに伴い、液晶ユニットには、液晶ユニットの側面側の光源部からの光を液晶板に出射する導光板に代えて、液晶ユニットの背面の光源部からの光を液晶板に出射する光拡散板が採用される場合が増えている。前記の光拡散板の製造方法においては、光源部から入射された光をムラなく液晶板に均等に出射するために各種の技術が開示されている。
【0003】
例えば特開平4−301351号公報(特許文献1)には光拡散板に印刷により光半透過膜を形成し、光源部からの距離が大きくなるにつれて光半透過膜を漸減するように形成することが記載されている。しかし光拡散板に印刷を行う方法は、印刷後に乾燥工程を設ける必要があり工程が複雑化する上に、スクリーン印刷において微少なドットの調節が行いにくく、印刷部と印刷部以外の部分の境界が明確になり、液晶板の表面に光ムラが出てしまうという問題があった。
また光拡散板に印刷を行う方法以外に、特開平9−304623号公報(特許文献2)には出射面や入射面に溝を設けた光拡散板を射出成形により成形することが記載されている。しかし射出成形により光拡散板を成形する場合には、キャビティ内の溶融樹脂の流動不良や型締装置の金型の平行度の問題等があって、特に大型の光拡散板を成形する場合には均一厚の反りのない光拡散板を得ることが困難であった。
【0004】
上記の問題を解決するものとして、特開平10−282315号公報(特許文献3)には、光拡散板の入射面等に設けられる凹凸パターンを熱プレスにより成形することが記載されている。しかしながら前記公報のものは一成形サイクル中における加圧型の型温度変更機能がないため、離型時に加圧により光拡散板の表面に形成された微細な凹凸パターンが崩れてしまい、意図した通りの微細な凹凸パターンを成形することが困難であった。また前記公報には具体的にどのような製造装置を用いて、どのような成形条件で、光拡散板のどの位置に対して凹凸パターンを設けるかといった点についても開示がされていなかった。
【0005】
【特許文献1】
特開平4−301351号公報(請求項1、図1)
【0006】
【特許文献2】
特開平9−304623号公報((0030)、図1)
【0007】
【特許文献3】
特開平10−282315号公報((0039)、図3)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであって、液晶ユニットの液晶板と光源部の間に液晶板に対して平行に設けられる光拡散板のプレス成形に関して、微細な凹凸パターンが意図通りに成形され、光源部から入射された光をムラなく液晶板に出射することが可能な光拡散板を得ることを目的とする。また特に射出成形では成形が困難な面積が大きく薄肉の光拡散板を、光拡散板から出射される光のムラと、光拡散板の反りをなくして成形することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の光拡散板のプレス成形装置は、液晶板と光源部の間に液晶板に対して平行に設けられ、入射面から入射した光源部の光を拡散して出射面から前記液晶板に向けて出射する熱可塑性樹脂からなる光拡散板を、入射面における光源部に対向する部分を中心とした近傍に、他の部分より光源部からの光の入射を制限する凹凸パターンを形成可能な第一の型と、第一の型に対向する第二の型との間で熱可塑性樹脂の熱変形温度以上に第一の型と第二の型を加熱しその後冷却しつつ、加圧成形することを特徴とする。よって加圧しつつ加熱および冷却をすることにより成形時間を短縮することができるとともに、光拡散板と型の離型時に成形された凹凸パターンが崩れることがない。
【0010】
請求項2に記載の光拡散板のプレス成形装置は、請求項1において、前記の第一の型に、入射面における光源部に対向する部分を中心とした近傍に、他の部分より光源部からの光の入射を制限する微細な凹凸パターンを形成可能な第一のスタンパが取付けられていることを特徴とする。よってスタンパに微細な凹凸パターンを自在に形成することができるとともに、パターンの修正時や変更時にも、型全体を変えずにスタンパのみを取替えればよい。
【0011】
請求項3に記載の光拡散板のプレス成形装置は、請求項1または請求項2において、前記の第二の型には、成形される光拡散板の出射面にほぼ均等に微細な凹凸パターンを形成可能な第二のスタンパが取付けられていることを特徴とする。
よって成形される光拡散板の両面に同時に凹凸パターンを成形できる。
【0012】
請求項4に記載の光拡散板のプレス成形装置は、請求項3において、前記の加熱手段は、冷却手段に対して離隔可能に設けられた抵抗加熱板からなっていることを特徴とする。よって容易にスタンパの加熱および冷却を行うことができる。
【0013】
請求項5に記載の光拡散板のプレス成形方法は、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の光拡散板のプレス成形装置を用いて、光拡散材を有さない透明アクリル樹脂平板、透明ポリカーボネート樹脂平板、および透明シクロオレフィン樹脂平板のいずれかに加圧しつつ加熱および冷却を行うことを特徴とする。
よって光拡散板の製造コストを抑えることができ、光源部からの光をロスすることなく液晶板に出射することができる。
【0014】
請求項6に記載の光拡散板のプレス成形方法は、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の光拡散板のプレス成形装置を用いて、光拡散材としてシリコン樹脂からなる微粒子または酸化チタンからなる顔料が混入されている、アクリル樹脂平板、ポリカーボネート樹脂平板、およびシクロオレフィン樹脂平板のいずれかに加圧しつつ加熱および冷却を行うことを特徴とする。よって光拡散板の凹凸パターンを小さくしても光ムラが発生することがない。
【0015】
請求項7に記載の光拡散板のプレス成形方法は、請求項5または請求項6において、アクリル樹脂等の樹脂平板は、略矩形形状をしており、厚さに対して対角方向の長さが200倍ないし400倍であることを特徴とする。よって大型液晶テレビ等に使用される光拡散板の薄肉化を達成することができる。
【0016】
請求項8に記載の光拡散板のプレス成形方法は、請求項1に記載の光拡散板のプレス成形装置を用いて、予め入射面における光源部の配置箇所に対向する部分に光源部の数と一致する凹部または凸部が形成されたアクリル樹脂平板、ポリカーボネート樹脂平板、およびシクロオレフィン樹脂平板のいずれかに加圧しつつ加熱および冷却を行うことを特徴とする。よって光拡散板の凹凸パターンを小さくしても光ムラが発生することがない。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図1ないし図3を参照して説明する。図1は、本発明の光拡散板を液晶ユニットに取付けた状態を示す図である。図2は、本発明の光拡散板のプレス成形装置の断面図である。図3は、本発明の光拡散板のプレス成形装置に取付けられる第一のスタンパの凹凸パターン形成部を示す図である。
【0018】
図1に示されるように、本発明においてプレス成形される略矩形の光拡散板Aは液晶ユニット101の液晶板102と光源部である蛍光管103との間に液晶板102と平行に設けられるものである。そして蛍光管103から光拡散板Aの入射面A1に入射した光を光拡散板Aによって拡散させ、出射面A2から前記液晶板102に向けて光のムラをなくして出射する。また光拡散板Aと液晶板102の間にはプリズムシート104が設けられ、更に出射する光のムラをなくすようにしてもよい。なおこの実施の形態においてプレス成形される光拡散板Aは、21インチ液晶テレビに使用されるものであって、その対角方向の長さは580mmであり、厚みは3mmである。
【0019】
本発明における光拡散板Aのプレス成形装置1は、図2に示されるように、ベッド2に載置された第一の型である下型3と、加圧手段である図示しない加圧シリンダによって昇降自在に駆動されるラム4に固着された上可動盤5に取付けられた第二の型である上型6が設けられている。そしてプレス成形装置1は、前記した下型3に第一のスタンパ7(詳細は後述)が取付けられ、上型6には第二のスタンパ8(詳細は後述)が取付けられている。そして前記した下型3と上型6との間で、略矩形の光拡散板Aの入射面A1と出射面A2に前記第一のスタンパ7,第二のスタンパ8により加圧および加熱して転写を行い、光拡散板Aのプレス成形を行う。なおプレス成形装置1の加圧手段については、前記加圧シリンダによるものに限定されず、電動機により駆動されるクランク機構やトグル機構を用いたものでもよく、サーボモータとボールネジ等の組合わせを用いた加圧手段であってもよい。またプレス成形装置1は第一の型である下型3が加圧手段によって昇降されるものでもよい。更に垂直方向に直立する光拡散板Aに対して両サイドに設けられた第一の型と第二の型によりプレス成形するものであってもよい。
【0020】
下型3について説明すると、下型3には冷却手段である平板状の冷却盤9が取付けられている。冷却盤9はその内部に複数の温調用媒体通路10が形成され、図示しない温調器から温調用媒体が流通されることにより、所定の温度に制御される。平面からなる冷却盤9の表面11には、冷却盤9と後述する抵抗加熱板16との間を絶縁可能な第一の絶縁体であって弾性体であるゴムシート12が全面に貼付けられている。
【0021】
また冷却盤9には複数の箇所(この実施の形態では4箇所)に凹部13が設けられ、前記凹部13には離隔手段である油圧シリンダ14がロッド15を突出可能に取付けられている。前記油圧シリンダ14のロッド15の先端は、支持部17が固着されており、前記支持部17はその表面に貼付けられた絶縁体であるゴムシート18を介して加熱手段である抵抗加熱板16の裏面23に固着されている。そして冷却盤9の一側には図示しない近接スイッチが取付けられ、抵抗加熱板16と冷却盤9がゴムシート12を介して当接状態にあるかどうか検出可能に設けられている。
【0022】
この実施の形態では、抵抗加熱板16は厚さが3mm、長手方向の長さ550mm、幅380mmのステンレス板からなる平板状の鏡面板からなる。そして抵抗加熱板16の長手方向の一側端部と他側端部には端子部19a,19bがそれぞれ設けられ、端子部19a,19bには図示しない直流電源または交流電源から電線20,20が接続され、抵抗加熱板16に通電可能に設けられている。この実施の形態では、加熱手段として抵抗加熱板16へは、1.8V、4000Aの電流が通電されるが、この数値に限定されるものではなく、更に別の抵抗値の大きい材質や厚さの薄い抵抗加熱板16を用いて、電流値等を小さくしてもよい。
【0023】
また抵抗加熱板16の表面21には抵抗加熱板16と略矩形の光拡散板Aの入射面A1を直接加圧する転写板である第一のスタンパ7との間を絶縁可能な第二の絶縁体であるゴムシート22が設けられている。そしてこの抵抗加熱板16には温度を測定するための温度センサ24が取付けられている。なお加熱手段については、抵抗加熱板16に限定されるものではなく、カートリッジヒータや油や蒸気等の温調媒体を用いたものであってもよい。そしてそれらの場合、後述する第一のスタンパ7において凹凸パターン形成部7aまたは7dの背後にカートリッジヒータや温調媒体通路を形成し、その部分の温度を他の部分よりも高くするようにしてもよく、その場合対応する部分の冷却手段もその冷却能力が高くなっている。
【0024】
前記した第二の絶縁体であるゴムシート22が貼付けられた抵抗加熱板16の表面21側には、平板状の転写板である第一のスタンパ7が取付けられている。
そして抵抗加熱板16が平板状であることから、成形される光拡散板Aに応じて第一のスタンパ7は簡単に取替え可能に設けられている。そして第一のスタンパ7は、図3に示されるように凹凸パターン形成部7aまたは7dが形成された厚さが0.1mmないし1.0mmのニッケル板である。第一のスタンパ7の凹凸パターン形成部7aは、図1,図3に示されるように、光拡散板Aを液晶ユニット101に装着した際に、入射面A1のうち光源部である蛍光管103と対向する部分A3を中心とした近傍の部分に、他の部分A4と比較して蛍光管103からの光の入射を制限する凹凸パターンA5の帯が形成されるように形成されている。この光拡散板Aの凹凸パターンA5の帯は、液晶ユニット101の蛍光管103のピッチに応じて30mmないし40mm間隔に長手方向に向けて形成され、この実施の形態では8本の凹凸パターンA5の帯が形成されているが、その本数等は限定されるものではない。
【0025】
なお第一のスタンパ7の凹凸パターン形成部の例としては、図3の(イ)に示されるように光拡散板Aの光源部に対向する部分A3を中心とした近傍にのみ凹凸パターン形成部7aが形成され、光拡散板Aの他の部分A4に対して加圧する部分には凹凸パターン形成部7aのない部分7bが設けられた例が例示される。
そして光拡散板Aの蛍光管103の配置箇所に所定距離を隔てて隣接する部分が、他の部分A4より蛍光管103からの光の反射が大きくなるように成形可能となっている。
【0026】
また第一のスタンパ7の凹凸パターン形成部の他の例としては、図3の(ロ)に示されるようにスタンパ7(ロ)の全面に微細な凹凸パターン形成部7cを形成し、光拡散板Aの光源部に対向する部分A3を中心とした近傍には、前記凹凸パターン形成部7cより凹凸パターンの密度および/または大きさを増加させた凹凸パターン形成部7dを設けた例が例示される。そして第一のスタンパ7の凹凸パターン形成部は、この図3の(イ)、(ロ)の例の両方とも、光拡散板Aの光源部に対向する部分A3を中心とした近傍だけを他の部分と明確に区別するのではなく、光拡散板Aと蛍光管103の距離に応じて凹凸パターンの密度および/または大きさを減少させることが望ましい。また図示以外に光拡散板Aの光源部に対向する部分A3を中心とした近傍に溝或いはしぼ面を形成するものであってもよい。
【0027】
また第二の型である上型6についても下型3と同様に、所定の温度に温度制御される平板状の冷却盤9と、前記冷却盤9から離隔手段によって1成形サイクル中に所定の間隔に離隔可能であって少なくとも離隔時に昇温制御される抵抗加熱板16と、前記抵抗加熱板16と前記冷却盤9との間を絶縁可能な第一の絶縁体であるゴムシート12と、抵抗加熱板16の上面に貼付けられた第二の絶縁体であるゴムシート22とが設けられている。そしてこの実施の形態においては、上型6の前記ゴムシート22には、第二のスタンパ8が貼付けられている。第二のスタンパ8は、全面にわたって凹凸パターン形成部が設けられ、光拡散板Aの出射面A2にほぼ均等に微細な凹凸パターンを転写成形可能なスタンパである。ただし上型6についても第一のスタンパ7を取付けるようにしてもよい。また上型6については、スタンパ8以外の手段により凹凸パターン形成部を設けてもよい。更にはプレス成形装置1においては光拡散板Aの出射面A2には加工をしないものでもよい。
そしてまた上型6を第一の型として第一のスタンパ7を取付け、下型3を第二の型として第二のスタンパ8を取付けるものであってもよい。
【0028】
そしてこの実施の形態ではプレス成形装置1は、ベッド2と上可動盤5との間に筒27a,27bが設けられ、前記上可動盤5の下降とともに筒27a,27bの嵌合によって成形空間26が外気とは隔絶可能に設けられ、図示しない減圧手段である真空ポンプによって前記成形空間26は減圧可能に設けられている。
ただしプレス成形装置1に筒27a,27b等を設けずに大気圧下でプレス成形を行うようにしてもよい。
【0029】
次にこの実施の形態の光拡散板Aのプレス成形方法について説明する。この実施の形態においては略矩形の光拡散板Aについては、光拡散材を有さない透明なアクリル樹脂平板からプレス成形がされる。また使用される樹脂は、他に透明なポリカーボネート樹脂平板や、透明なシクロオレフィン系樹脂平板等の他の熱可塑性樹脂板を用いてもよい。また前記樹脂平板に、光拡散材としてシリコン樹脂の微粒子や、酸化チタン等の顔料を混入した乳半板を用いてもよい。これらの光拡散板A用の樹脂平板は押出成形等によって成形され、レーザー等の切断装置によって切断されたものが用いられる。
【0030】
そしてこの実施の形態においてプレス成形される光拡散板A用の樹脂平板の大きさは、21インチ液晶テレビ用のものであって厚さは3mmの均一厚であることは先に説明したが、本発明では主に大きい面積の光拡散板Aのプレス成形を行うことを目的とするものであって、40インチ液晶テレビ用の厚さが4mmの均一厚である光拡散板A用の樹脂平板のプレス成形も想定している。そして本発明によってプレス成形されるこれらの光拡散板A用の樹脂平板は厚さに対する対角方向の長さが150倍ないし400倍のものである。前回の成形サイクルにおいて、プレス成形装置1の上型6は、昇降移動されるラム4により上方に移動されており、下型3と上型6に取付けられた抵抗加熱板16は離隔手段である油圧シリンダ14の伸長によって冷却盤9,9から離隔された位置にある。冷却盤9,9は図示しない温調器から送られる温調用媒体である水によって20℃となるように制御されている。
【0031】
そして前記プレス成形装置1の下型3の第一のスタンパ7の上に、光拡散板A用の樹脂平板を載置する。この際光拡散板A用の樹脂平板は、枠体25にガイドされることによって正規の加圧位置に位置決めされる。光拡散板A用の樹脂平板が正規の加圧位置に位置決めされたかどうかを図示しない光電管等により検知されると、筒27a,27bにより成形空間26を外気から隔絶し、図示しない減圧手段である真空ポンプをオンにして成形空間26内が20hPaとなるように減圧を開始する。真空ポンプにより成形空間26の減圧を開始してから所定時間が経過すると、図示しない加圧シリンダを制御し、ラム4により抵抗加熱板16を含めた上型6全体を下降させ、光拡散板A用の樹脂平板と上型6に取付けられた第二のスタンパ8を密着させる。この際光拡散板A用の樹脂平板には、油圧シリンダ14のロッド15が伸長されており、抵抗加熱板16と冷却盤9とが離隔されていることから、ラム4による本格的な加圧はすぐに行われない。
【0032】
第二のスタンパ8と光拡散板A用の樹脂平板が当接したことが図示しない光電管等により検知されると、下型3と上型6の抵抗加熱板16に通電を開始し、抵抗加熱板16を160℃まで昇温させる。下型3に設けられた抵抗加熱板16の温度は、約45秒ないし60秒かけて160℃に達し、その間に第一のスタンパ7と第二のスタンパ8を介して光拡散板A用の樹脂平板も昇温される。温度センサ24により温度が160℃に達したことが確認されたら、下型3と上型6の抵抗加熱板16への通電を終了する。ただし、実際には抵抗加熱板16に通電を終了した後も余熱によりしばらくの間抵抗加熱板16の温度は、160℃よりも更にオーバーシュートして上昇する。
【0033】
そして抵抗加熱板16の温度が前記160℃に達すると、下型3と上型6の離隔手段である油圧シリンダ14のロッド15を同時に収縮させる。油圧シリンダ14のロッド15の収縮により抵抗加熱板16が絶縁体を介して冷却盤9と当接したことが確認されると、次に図示しない加圧シリンダを制御して、ラム4の再下降を開始させ、光拡散板A用の樹脂平板を3MPaにて加圧する。そのことにより光拡散板A用の樹脂平板は第一のスタンパ7および第二のスタンパ8により加圧されつつ加熱および冷却される。そして抵抗加熱板16の温度が50℃に達したかどうかを確認し、温度が50℃に達したら、加圧を完了し、図示しない加圧シリンダを制御し、ラム4を上昇させ光拡散板Aを離型する。ほぼ同時に、成形空間26の減圧を解除し、図示しない気圧計の圧力が常圧になったら成形空間26を外気に開放してプレス成形の完了した光拡散板Aを取り出す。
【0034】
なお本発明においては、光拡散板A用の樹脂平板に加圧および加熱を開始する際の金型温度は、プレス成形される光拡散板A用の樹脂平板の熱変形温度(ASTM D638(1.82MPa):樹脂平板のガラス転移温度(Tg)とほぼ同じ)よりも、10℃ないし80℃高い温度で加圧開始することが好ましく、更に好ましくは60℃ないし70℃高い温度で加圧開始することが望ましい。よってこの実施の形態に用いられる光拡散板A用のアクリル樹脂平板の熱変形温度は約95℃であるから、加圧を開始する温度は、105℃〜175℃が好ましく、更には155℃〜165℃が好ましい。またポリカーボネート樹脂平板をプレス成形する場合、その熱変形温度(ASTM D638(1.82MPa))は、135℃程度であるから、加圧を開始する温度は、145℃〜215℃が好ましく、更には195℃〜205℃が好ましい。そして加圧当初の温度が前記熱変形温度より高温であることにより、光拡散板Aの表面に良好な転写ができ、プレス成形終了時に第一のスタンパ7および第二のスタンパ8の温度が前記熱変形温度以下に下降していることにより、成形された凹凸パターンの形状が安定した状態でプレス成形が完了する。
【0035】
なお本発明の光拡散板Aのプレス成形方法において、光拡散板A用の樹脂平板に加えられる加圧力は0.5MPaないし5MPa程度が好適な範囲であり、加圧時間は60秒ないし150秒程度が好適な範囲である。そして前記加熱温度、加圧時間、加圧力の関係は、密接な相関関係にあり、例えば加熱温度を下げた場合は加圧力および/または加圧時間を増加させるといった関係にある。更にまた、光拡散板A用の樹脂平板を加圧する際の真空度は、10hPaないし50hPa程度が望ましいが、上記よりも低い真空度や常圧で行うことも可能である。更にプレス成形装置1に搬入される光拡散板A用の樹脂平板は常温のものを用いる以外に、プレヒートして所定の温度としたものを用いてもよく、押出成形機によって成形された樹脂板の温度が低下しないうちに切断し、プレス成形装置1に搬入してもよい。
【0036】
なお本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、その技術思想の範囲内において種々の変更が可能である。次に図4に示すのは、別の実施の形態である。図4の(ハ)に示される例は、押出成形機のダイスの形状を変更し、予め光拡散板Aの光源部に対向する部分A3に、蛍光管103の数、方向、およびピッチと一致する肉厚な曲面状の突出部B1が形成された光拡散板用の樹脂板Bを得て、前記光拡散板用の樹脂板Bに対してプレス成形を行う例である。この別の実施の形態では使用される樹脂板は、透明板、或いは光拡散材が混入された乳半板のいずれでもよい。この図4に示される例では、図4の(ハ)に示されるように、プレス成形装置1の第一の型31には、前記突出部B1の形状に倣った入子32が設けられる。入子32は、第一の型31のアリ溝33に側方から挿入可能に形成され、その加圧面34には光拡散板用の樹脂板Bの曲面状の突出部B1に凹凸パターンを形成するための粗面加工がなされている。また入子32の内部には凹凸パターンを良好に形成するための加圧面34を他より高い温度にするためカートリッジヒータ35が挿入されている。
【0037】
また図4の(ニ)に示されるように、予め光拡散板Aの光源部と対向する部分A3に、曲面状の溝部C1が形成された光拡散板用の樹脂板Cを得て、前記樹脂板Cに対してプレス成形を行ってもよい。その場合も前記同様に、第一の型36には、曲面状の溝部C1の特に中心部分C2に凹凸パターンを形成するための入子37が設けられる。また上記した光拡散板用の樹脂板Bの曲面状の突出部B1およ光拡散板用の樹脂板Cの曲面状の溝部C1への加圧については、平面でない第一のスタンパ7を用いて加圧してもよく、その場合第一のスタンパ7は第一の型に対して1枚に限定されない。また図4に示される別の実施の形態において、光拡散板Aの出射面A2については、第二のスタンパ8によってプレス成形を行ってもよい。
【0038】
また光拡散板A用の樹脂板は、均一厚の樹脂平板を使用し、第一の型、および第二の型によって前記樹脂平板の厚みや形状を変化させ曲面状の凹凸面を設けるようにしてもよい。その場合プレス成形装置1によって光拡散板A用の樹脂平板を加熱しつつ加圧することにより、光拡散板Aの蛍光管103に対応する数の曲面状の凹凸面が設けられた光拡散板Aが得られる。そしてその場合、第一の型には第一のスタンパ7を取付けてもよく、金型自体の面を粗面に形成してもよい。
また本発明において第一の型または第一のスタンパ7によって光拡散板Aの入射面A1に、光源部からの光の入射が制限される凹凸パターンが形成されるが、出射面A2の側に光拡散板Aからの出射を均一にする凹凸パターンを部分的に形成されるようにしてもよい。その場合は光拡散板Aの光源部近傍部の裏面側と別の光源部近傍部の裏面側との間の部分に凹凸パターンが形成されることが望ましい。
【0039】
【発明の効果】
本発明は、熱可塑性樹脂からなる光拡散板を、入射面における光源部の配置箇所に対向する部分に他の部分と比較して光源部からの光の入射が制限される凹凸パターンが形成可能な第一の型と、対向する第二の型との間で熱可塑性樹脂の熱変形温度以上に第一の型と第二の型を加圧しつつ加熱しその後冷却して成形することにより、微細な凹凸パターンが意図通りに成形され、光源部から入射する光をムラなく液晶板に出射することの可能な光拡散板を成形することができる。また特に射出成形では困難であった厚さが薄く面積が大きい光拡散板をプレス成形により光拡散板から出射される光のムラと光拡散板の反りをなくして成形することができる。更にスタンパによって凹凸パターンを成形することにより、微細な凹凸パターンを自在に形成することができるとともに、凹凸パターンの修正時や変更時にも、型全体を変えずにスタンパのみを取替えることにより対応が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光拡散板を液晶ユニットに取付けた状態を示す図である。
【図2】本発明の光拡散板のプレス成形装置の断面図である。
【図3】本発明の光拡散板の成形装置に取付けられる第一のスタンパの凹凸パターン形成部を示す図である。
【図4】本発明の別の実施の形態における光拡散板用の樹脂板と第一の型を示す図である。
【符号の説明】
1 ……… プレス成形装置
2 ……… ベッド
3 ……… 下型
4 ……… ラム
5 ……… 上可動盤
6 ……… 上型
7 ……… 第一のスタンパ
7a …… 凹凸パターン形成部
7b …… 凹凸パターン形成部のない部分
7c …… 微細な凹凸パターン形成部
7d …… 密度および/または大きさを増加させた凹凸パターン形成部
8 ……… 第二のスタンパ
9 ……… 冷却盤
10 …… 温調用媒体通路
11,21 …… 表面
12,18,22…… ゴムシート
13 …… 凹部
14 …… 油圧シリンダ
15 …… ロッド
16 …… 抵抗加熱板
17 …… 支持部
19a,19b …… 端子部
20 …… 電線
23 …… 裏面
24 …… 温度センサ
25 …… 枠体
26 …… 成形空間
27a,27b …… 筒
31,36 …… 第一の型
32 …… 入子
33 …… アリ溝
34 …… 加圧面
35 …… カートリッジヒータ
101 …… 液晶ユニット
102 …… 液晶板
103 …… 蛍光管
104 …… プリズムシート
A ……… 光拡散板
A1…… 入射面
A2…… 出射面
A3…… 光源部に対向する部分
A4…… 他の部分
A5…… 凹凸パターン
B,C …… 光拡散板用の樹脂板
B1…… 突出部
C1…… 溝部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a press-forming apparatus and a press-forming method for a light diffusion plate provided between a liquid crystal plate of a liquid crystal unit and a light source unit in parallel to the liquid crystal plate.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the adoption of large-sized liquid crystal units in liquid crystal televisions and the like, liquid crystal units have been replaced with light guide plates that emit light from a light source unit on the side surface of the liquid crystal unit to the liquid crystal plate. Increasingly, a light diffusion plate that emits light from a light source unit on the back surface to a liquid crystal plate is used. In the method of manufacturing the light diffusion plate, various techniques are disclosed for uniformly emitting light incident from the light source unit to the liquid crystal plate without unevenness.
[0003]
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-301351 (Patent Document 1), a light semi-transmissive film is formed on a light diffusion plate by printing, and the light semi-transmissive film is formed so as to gradually decrease as the distance from the light source increases. Is described. However, the method of printing on the light diffusing plate requires a drying step after printing, which complicates the process, and makes it difficult to adjust minute dots in screen printing, so that the boundary between the printing part and the part other than the printing part is difficult. And the problem that light unevenness appears on the surface of the liquid crystal plate.
In addition to the method of printing on a light diffusion plate, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-304623 (Patent Document 2) describes that a light diffusion plate having a groove on an exit surface or an entrance surface is formed by injection molding. I have. However, when molding a light diffusion plate by injection molding, there are problems such as poor flow of the molten resin in the cavity and parallelism of the mold of the mold clamping device. It was difficult to obtain a light diffusion plate having a uniform thickness and no warpage.
[0004]
As a solution to the above problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-282315 (Patent Document 3) describes that a concavo-convex pattern provided on an incident surface or the like of a light diffusion plate is formed by hot pressing. However, since the publication does not have a function of changing the temperature of the pressurizing mold during one molding cycle, the fine uneven pattern formed on the surface of the light diffusion plate by pressurization at the time of mold release is broken, and as intended. It was difficult to form a fine uneven pattern. Further, the above publication does not specifically disclose what manufacturing apparatus is used, under what molding conditions, and at what position on the light diffusion plate is provided with the concavo-convex pattern.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-301351 (
[0006]
[Patent Document 2]
JP-A-9-304623 ((0030), FIG. 1)
[0007]
[Patent Document 3]
JP-A-10-282315 ((0039), FIG. 3)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described problem, and a fine concave-convex pattern is intended for press-forming a light diffusion plate provided between a liquid crystal plate of a liquid crystal unit and a light source unit in parallel to the liquid crystal plate. It is an object of the present invention to obtain a light diffusion plate that can be formed as described above and that can emit light incident from a light source unit to a liquid crystal plate without unevenness. It is another object of the present invention to form a thin light diffusion plate having a large area which is difficult to be formed by injection molding, in particular, without unevenness of light emitted from the light diffusion plate and warpage of the light diffusion plate.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The apparatus for press-molding a light diffusing plate according to
[0010]
The press forming apparatus for a light diffusing plate according to claim 2 is the press forming apparatus according to
[0011]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the press-forming apparatus for a light diffusion plate according to the first or the second aspect, wherein the second mold has a fine uneven pattern substantially uniformly on an emission surface of the light diffusion plate to be molded. A second stamper capable of forming the second stamper is attached.
Therefore, a concavo-convex pattern can be simultaneously formed on both surfaces of the light diffusion plate to be formed.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a press forming apparatus for a light diffusion plate, wherein the heating means comprises a resistance heating plate provided to be separated from the cooling means. Therefore, heating and cooling of the stamper can be easily performed.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for press-molding a light diffusion plate using the light diffusion plate press-forming apparatus according to any one of the first to fourth aspects. It is characterized in that heating and cooling are performed while applying pressure to any one of a resin flat plate, a transparent polycarbonate resin flat plate, and a transparent cycloolefin resin flat plate.
Therefore, the manufacturing cost of the light diffusion plate can be reduced, and the light from the light source can be emitted to the liquid crystal plate without loss.
[0014]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for press-molding a light diffusion plate, comprising the steps of: Alternatively, heating and cooling are performed while applying pressure to any of an acrylic resin flat plate, a polycarbonate resin flat plate, and a cycloolefin resin flat plate in which a pigment made of titanium oxide is mixed. Therefore, even if the concavo-convex pattern of the light diffusion plate is reduced, light unevenness does not occur.
[0015]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a press-forming method for a light diffusion plate according to the fifth or sixth aspect, wherein the resin flat plate such as an acrylic resin has a substantially rectangular shape, and has a length in a diagonal direction with respect to a thickness. Is 200 to 400 times. Therefore, the thickness of the light diffusion plate used for a large liquid crystal television or the like can be reduced.
[0016]
The press-forming method for a light diffusion plate according to claim 8 uses the light-diffusion plate press-forming apparatus according to
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a state where the light diffusing plate of the present invention is attached to a liquid crystal unit. FIG. 2 is a cross-sectional view of the light diffusion plate press-forming apparatus of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing a concavo-convex pattern forming portion of the first stamper attached to the light diffusion plate press-forming apparatus of the present invention.
[0018]
As shown in FIG. 1, a substantially rectangular light diffusion plate A press-molded in the present invention is provided between a
[0019]
As shown in FIG. 2, a
[0020]
The
[0021]
The cooling plate 9 is provided with
[0022]
In this embodiment, the
[0023]
On the
[0024]
On the
Since the
[0025]
As an example of the uneven pattern forming portion of the
The portion of the light diffusion plate A adjacent to the location of the fluorescent tube 103 at a predetermined distance can be formed so that the reflection of light from the fluorescent tube 103 is greater than that of the other portion A4.
[0026]
As another example of the concavo-convex pattern forming portion of the
[0027]
Similarly to the
Further, the
[0028]
In this embodiment, the
However, press forming may be performed under atmospheric pressure without providing the
[0029]
Next, a method of press-forming the light diffusing plate A of this embodiment will be described. In this embodiment, the substantially rectangular light diffusing plate A is press-formed from a transparent acrylic resin flat plate having no light diffusing material. Further, as the resin to be used, other thermoplastic resin plates such as a transparent polycarbonate resin flat plate and a transparent cycloolefin resin flat plate may be used. Further, a milk half plate in which fine particles of silicon resin or a pigment such as titanium oxide is mixed as a light diffusing material may be used for the resin flat plate. The resin flat plate for the light diffusing plate A is formed by extrusion molding or the like, and is cut by a cutting device such as a laser.
[0030]
As described above, in this embodiment, the size of the resin flat plate for the light diffusion plate A, which is press-molded, is for a 21-inch liquid crystal television and has a uniform thickness of 3 mm. The present invention mainly aims to press-mold a light diffusion plate A having a large area, and a resin flat plate for a light diffusion plate A having a uniform thickness of 4 mm for a 40-inch liquid crystal television. Press forming is also assumed. The resin flat plate for the light diffusion plate A, which is press-molded according to the present invention, has a length in a diagonal direction of 150 to 400 times the thickness. In the previous molding cycle, the upper mold 6 of the
[0031]
Then, a resin flat plate for the light diffusion plate A is placed on the
[0032]
When the contact between the second stamper 8 and the resin flat plate for the light diffusing plate A is detected by a not-shown photoelectric tube or the like, the
[0033]
Then, when the temperature of the
[0034]
In the present invention, the temperature of the mold when the pressing and heating of the resin flat plate for the light diffusion plate A is started is determined by the heat deformation temperature (ASTM D638 (1)) of the resin flat plate for the light diffusion plate A to be press-molded. (Approximately 0.82 MPa): substantially the same as the glass transition temperature (Tg) of the resin flat plate). It is desirable to do. Therefore, since the thermal deformation temperature of the acrylic resin flat plate for the light diffusion plate A used in this embodiment is about 95 ° C., the temperature at which pressurization is started is preferably 105 ° C. to 175 ° C., more preferably 155 ° C. 165 ° C is preferred. When a polycarbonate resin plate is press-molded, its heat deformation temperature (ASTM D638 (1.82 MPa)) is about 135 ° C., and therefore, the temperature at which pressurization is started is preferably 145 ° C. to 215 ° C., and furthermore 195 ° C to 205 ° C is preferred. When the temperature at the beginning of pressurization is higher than the thermal deformation temperature, good transfer can be performed on the surface of the light diffusion plate A, and the temperature of the
[0035]
In the method for press-molding the light diffusion plate A of the present invention, the pressure applied to the resin flat plate for the light diffusion plate A is preferably in the range of about 0.5 MPa to 5 MPa, and the pressing time is 60 seconds to 150 seconds. The degree is a preferable range. The relationship between the heating temperature, the pressurizing time, and the pressing force is closely correlated. For example, when the heating temperature is reduced, the pressing force and / or the pressurizing time are increased. Further, the degree of vacuum when pressing the resin flat plate for the light diffusion plate A is preferably about 10 hPa to 50 hPa, but the pressure may be lower than the above or at a normal pressure. Further, the resin flat plate for the light diffusion plate A carried into the
[0036]
The present invention is not limited to this embodiment, and various changes can be made within the scope of the technical idea. Next, another embodiment is shown in FIG. In the example shown in FIG. 4C, the shape of the die of the extruder is changed, and the number, direction, and pitch of the fluorescent tubes 103 are previously matched to the portion A3 of the light diffusion plate A facing the light source. This is an example in which a resin plate B for a light diffusion plate having a thick curved protruding portion B1 formed thereon is obtained, and press molding is performed on the resin plate B for the light diffusion plate. In this alternative embodiment, the resin plate used may be either a transparent plate or a milk plate mixed with a light diffusing material. In the example shown in FIG. 4, as shown in FIG. 4C, the
[0037]
Further, as shown in FIG. 4D, a resin plate C for a light diffusion plate having a curved groove C1 formed in advance in a portion A3 of the light diffusion plate A facing the light source unit is obtained. Press molding may be performed on the resin plate C. Also in this case, similarly to the above, the
[0038]
Further, the resin plate for the light diffusion plate A uses a resin plate having a uniform thickness, and the thickness and shape of the resin plate are changed by the first mold and the second mold to provide a curved uneven surface. You may. In this case, the resin flat plate for the light diffusion plate A is heated and pressurized by the
In the present invention, the first mold or the
[0039]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to form a light diffusion plate made of a thermoplastic resin on a portion of the light incident surface opposite to the light source portion arrangement position, in which a concavo-convex pattern in which the incidence of light from the light source portion is restricted as compared with other portions. By molding the first mold, the first mold and the second mold are heated while being pressed at a temperature equal to or higher than the thermal deformation temperature of the thermoplastic resin between the opposing second mold, and then cooled and molded. It is possible to form a light diffusing plate in which a fine concavo-convex pattern is formed as intended and light that is incident from the light source unit can be uniformly emitted to the liquid crystal plate. In addition, a light diffusion plate having a small thickness and a large area, which has been difficult particularly by injection molding, can be formed by press molding without unevenness of light emitted from the light diffusion plate and warpage of the light diffusion plate. Furthermore, by forming the concave / convex pattern with the stamper, a fine concave / convex pattern can be freely formed, and when modifying or changing the concave / convex pattern, it is easy to respond by replacing only the stamper without changing the entire mold. become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a state where a light diffusing plate of the present invention is attached to a liquid crystal unit.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the light diffusing plate press-forming apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a concavo-convex pattern forming portion of a first stamper attached to the light diffusing plate forming apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a resin plate for a light diffusion plate and a first mold according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Press forming equipment
2 ...... Bed
3 ……… Lower mold
4 ……… Ram
5 Upper movable plate
6 ……… Upper mold
7 ...... First stamper
7a: Uneven pattern forming part
7b ...... Part without uneven pattern forming part
7c ...... fine uneven pattern forming part
7d: an uneven pattern forming portion with increased density and / or size
8 ……… Second stamper
9 Cooling board
10 Temperature control medium passage
11, 21 ...... Surface
12, 18, 22 ... rubber sheet
13 ... recess
14 …… Hydraulic cylinder
15 ...... Rod
16 ...... Resistance heating plate
17 ...... Support part
19a, 19b ... terminal part
20 ...... Wire
23 …… back side
24 ...... Temperature sensor
25 ... Frame
26 ...... Molding space
27a, 27b ... tube
31, 36… First type
32 ...... Nested
33 ... Dovetail
34 …… Pressing surface
35 ...... Cartridge heater
101 Liquid crystal unit
102 ...... Liquid crystal panel
103… Fluorescent tube
104 …… Prism sheet
A: Light diffusion plate
A1… incident surface
A2 ... Emission surface
A3 ... The part facing the light source unit
A4 ... other parts
A5: Uneven pattern
B, C: resin plate for light diffusion plate
B1 Projection
C1 Groove
Claims (8)
前記光拡散板の入射面における光源部に対向する部分を中心とした近傍に、
他の部分より光源部からの光の入射を制限する凹凸パターンを形成可能な第一の型と、
前記第一の型と対向する第二の型と、
前記第一の型と第二の型とにそれぞれ設けられ前記型を前記熱可塑性樹脂の熱変形温度以上に加熱する加熱手段と、
前記加熱手段により一成形サイクル中に前記第一の型と第二の型を加熱後に冷却する冷却手段と、
前記第一の型と第二の型を近接および離隔させ両型の間で前記光拡散板の加圧を行う加圧手段とが備えられた
ことを特徴とする光拡散板のプレス成形装置。A light diffuser made of a thermoplastic resin which is provided between the liquid crystal plate and the light source unit in parallel with the liquid crystal plate, diffuses light of the light source unit incident from an incident surface, and emits the light from the emission surface toward the liquid crystal plate. A plate press forming apparatus,
In the vicinity of a portion facing the light source portion on the incident surface of the light diffusion plate,
A first mold capable of forming a concavo-convex pattern that restricts the incidence of light from the light source unit from other parts,
A second mold facing the first mold,
Heating means provided on the first mold and the second mold, respectively, for heating the mold to a temperature equal to or higher than the thermal deformation temperature of the thermoplastic resin,
Cooling means for cooling after heating the first mold and the second mold during one molding cycle by the heating means,
And a pressurizing means for pressing the light diffusion plate between the first and second dies by moving the first and second dies toward and away from each other.
前記光拡散板の入射面における光源部に対向する部分を中心とした近傍に、他の部分より光源部からの光の入射を制限する微細な凹凸パターンを形成可能な第一のスタンパが取付けられたことを特徴とする請求項1に記載の光拡散板のプレス成形装置。In the first type,
A first stamper capable of forming a fine concavo-convex pattern that restricts the incidence of light from the light source unit from other portions is attached in the vicinity of a portion facing the light source unit on the incident surface of the light diffusion plate. The press forming apparatus for a light diffusion plate according to claim 1, wherein:
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-
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- 2002-09-12 JP JP2002266509A patent/JP2004102106A/en active Pending
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