JP3875002B2 - 面光源装置用導光板の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてＯＡ機器、テレビジョン、計測器、時計等の液晶ディスプレイにバックライトとして用いるのに適した射出成形により製作される面光源装置用導光板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
面光源装置は古くから知られており、小型のものは液晶表示用の腕時計のバックライトとして、また大型のものは広告表示板のバックライトや商品展示用の照明装置として用いられていた。そして、それらの光源としては、小型のものにはＬＥＤが、大型のものには蛍光管が使われており、導光板としては、アクリル系の板材を適当な大きさに切断したものを用いていた。一方、面光源装置は所定の平面から均一な光を出射することと薄型化が要求されるため、光源は導光板の側方位置に配置されるのが普通であり、そのため導光板は、更に特殊な形状に変形加工したり、サンドペーパーや特殊な器具，装置を用いて表面を所望するように粗して反射面を形成したり、光源光の入射面を研磨により鏡面に仕上げたりして製作されていた。
【０００３】
近年に至り、液晶表示技術の画期的な進歩と、ＯＡ機器や電子・通信機器等の発展に伴い、主に１０インチ前後の液晶表示装置に用いる面光源装置の需要が急激に増加している。そのため、一方では光源として直径４ｍｍ以下の極細で長寿命な蛍光管が開発され、他方、導光板は、従来より工程数が少なく、安定した品質で大量生産の可能な射出成形にて製作されるようになってきた。
【０００４】
ところで、このような導光板において、側方位置から入射した光源光を所定の面積の平面から均一な平面光として出射できるようにするためには様々な工夫が必要となる。従って、そのための提案がこれまで数多く行われているが、その殆どは、出射面に対向する面、即ち反射面に何らかの手段（凹凸面の形成若しくは塗装，印刷等）を講じて反射率の分布を変えるもの、又は反射面を出射面と平行な面とせず種々な平面や曲面で形成したもの、若しくはそれらの両方を組合せたものの何れかであると考えてよい。
【０００５】
これらのうち、反射面を出射面に対し平行に形成しないものは、何れも光源光の入射面若しくはその近傍における厚さが大きく、そこから遠ざかると薄くなるようになされているが、そのような例としては特開平３−５９５２６号公報，実開平３−１０４９０６号公報，実開平５‐７５７３８号公報，実開平５‐７５７３９号公報等に開示されたもののほか、図４，図５に示された形状のものなどがある。尚、図４，図５は導光板の側面図であり、何れも上面が入射面となり左側面が出射面となる。
【０００６】
そこで、このような導光板が従来どのようにして成形されていたかを図６，図７に示した典型的な形状の導光板を参照して説明する。図６は出射面側から視た平面図であり、図７は図６の右側面図である。従って、この場合、何れの図面においても上面が入射面１となり、出射面２とは図７において直角をなしている。この入射面における導光板の厚さは、その外側の近傍位置に入射面の長手方向に沿って蛍光管を配置する関係上、その蛍光管の太さを配慮した寸法となっている。反射面３は、入射面１からの入射光を直接反射することも可能なように、出射面２に対して斜めに形成されているため、導光板の厚さは図面下方へ行くにしたがって薄くなるように形成されている。
【０００７】
このような導光板を射出成形する場合には、先ず金型のゲート位置をどの面のどの場所に設けるかを決める必要があるが、従来においては、図６における側面５，６の何れかー方、それも入射面に近い、厚みのある位置にゲートを配置するのが普通であった。これは、図８に示すように、出射面２に対する反射面３の傾斜方向が中央部から反対方向となるようにし、下面４を入射面１と略同じ厚さとなし、その外側近傍にも蛍光管を配置するようにした２灯式の導光板の成形においても同様である。
【０００８】
尚、出射面と反射面は、出来るだけ有効面を人きく取る必要があり、特に反射面には均一な出射光を得るために網目模様等の種々の形状の凹凸面を形成したり、塗装や印刷を施すことが多いため、これらの面にゲートを配置することは避けられていた。
【０００９】
更に、図７において下面４にゲートを配置することも考えられるが、この面の厚さは、通常１０インチ程度のＯＡ機器用の超薄型導光板の場合には１〜２ｍｍ程度であり、ゲートを配置すること自体困難であるが、仮に配置したとしても通常の成形機では射出圧が十分に得られず、アクリル溶融材をキャビティ内に良好に流すことができないため面の転写性が著しく悪くなる。従って射出圧を高め得るようにしたり、金型の温度を上げて流れ易くするようにしたりするには、高精度な制御を可能とする高価な成形機を必要とし、そのため導光板のコストアップを免れることはできなかった。又、ゲート数を増やすことも考えられるが、その場合には金型のコストアップはもとより所謂ウェルドラインの発生を防ぐことができず、出射光の均一化には致命的な問題となる。従って、この面にゲートを配置することも考え難いことであった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、従来の成形方法においては、図６に示すように側面５にゲートＧを配置した場合、材料注入時に、流路Ａは早く流れ、流路Ｂの流れは緩慢となるため、全体としてみた場合、入射面１側から下面４側へ向って流れる材料の流れ方が一定とならす場所によって様々な流れ方をし、且つ側面５側と側面６側とでは大きく異なってしまう。そのため、各領域間における圧力差と温度差がまちまちとなり、反射面に各種形状の凹凸面を形成する場合などにはその形状の転写が所定通りに得られず、またウェルドラインの発生や成形後に反りを発生するという問題が生じ易く、更に図のような超薄型の導光板においては通常の成形機，成形方法ではキャビティ内に完全に充填できないという現象も生じ、導光板の僅かな形状寸法の違いによっても成形加工上の条件設定にその都度可成りの検討が必要であった。
【００１１】
本発明の目的とするところは、通常の成形機を用い、通常の条件設定に基づいて、超薄型の導光板であっても上記のような問題を生ずることなく、且つ成形性よく製作することができる面光源装置用導光板の製造方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による面光源装置用導光板の製造方法は、光源とともに面光源装置に組み込まれて使用されるものであり、その平面形状が略矩形形状であるとともに一方の側面が厚肉部とされ、ここから遠ざかるにしたがってその厚さが薄くなり、前記一方の側面と対向する他方の側面が先端となる薄肉部とされ、前記厚肉部とされた一方の側面のみが前記光源からの光が入射する入射面となり、入射した前記光源光を出射する出射面と、この出射面の反対側に位置し凹凸形状が形成された反射面とを有する導光板を、射出成形により製造する方法であって、この製造方法は、射出成形用の金型を用いて前記導光板の成形中間体を成形する工程と、成形後に前記成形中間体から不要部分を除去する工程とを有し、前記導光板の成形中間体を成形するための金型は、前記成形中間体の形状を持ち、該成形中間体の張出部を形成するための付帯的キャビティを含むキャビティと、前記キャビティ内に溶融材料を注入するために前記付帯的キャビティに設けられたゲートと、前記ゲートに接続されて前記キャビティ内に前記溶融材料を供給するためのランナーと、を有し、
前記ゲートは、前記導光板の入射面近傍の厚肉部を形成するキャビティ部の略中央部から所定寸法離れた位置であって前記付帯的キャビティの前記導光板の前記出射面を延長した延長面又はこれと平行な面に向けて設けられており、前記付帯的キャビティは、その平面形状が前記ゲートから注入された前記溶融材料の進行方向に向けて広がりをもち、且つ前記ゲートから注入された前記溶融材料が前記入射面近傍の厚肉部を形成するキャビティ部に向かって前記入射面の長手方向に略対称的に流れてゆく形状であり、前記ランナーから供給されてきた前記溶融材料を前記ゲートから前記キャビティ内に注入すると、注入された前記溶融材料は、前記付帯的キャビティにおいてその進路を略９０度変えられた状態となった後、前記付帯的キャビティ内を広がりつつ進行し、前記入射面近傍の厚肉部を形成するキャビティ部に前記ゲートの面積より広い面積から流入し、前記先端となる薄肉部に向かって充填されてゆき、前記溶融材料が前記キャビティ内全体に充填されることで前記導光板の成形中間体を成形し、成形後、前記付帯的キャビティにより形成された前記張出部を不要部分として除去する、ことを特徴とする。
【００１８】
【作用】
本発明においては、面光源装置用導光板は入射面側にゲートを配置して製作されるが、次のような製造方法で製作される。使用される金型には、製作される導光板の入射面の略中央部であって該入射面から所定寸法離れた位置に、導光板の出射面と同一又はこれと平行な面に向けてゲートが設けられ、且つゲートから注入された材料が入射面の長手方向に対称的に流れて行くように付帯的なキャビティ部が設けられている。
【００１９】
従って、ゲートから注入された材料はその方向を９０度曲げて付帯的キャビティ内を広がりつつ進行し、導光板の入射面近傍の厚肉部を形成するキャビティ部にはゲートの面積より広い面積から略均一な圧力で流入する。その後、材料は上記厚肉部から先端の薄肉部に向って平行的な流れとなって充填されて行く。そのため、キャビティ内の各領域においては、略等しい規則的な流れと略均一な圧力が得られ、不完全充填やウエルドラインの発生を防止でき、且つ反射面に形成される粗面形状の転写性不備などが生じない。
【００２０】
成形後は、付帯的キャビティにより成形された不要部分を切断し除去することにより導光板が製作される。
【００２１】
【本発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１乃至図３を用いて説明する。図１は成形後ランナー部の材料を除去した状態を示す導光板の半完成状態、即ち成形中間体の平面図であり、図２は図１の右側面図であり、図３は不要な部分を切除した完成品状態を示す導光板の右側面図である。尚、図６及び図７で示した部分と同じ部分には同じ符号を付けてある。
【００２２】
本実施例の面光源装置用導光板は、図６及び図７で説明したのと同様に超薄型の導光板である。
【００２３】
図２及び図３において、反射面３は平坦な面として示されているが、実際には細かい凹凸形状となされており、入射面から入射した光源光を多方向へ反射させ、最終的には出射面２から均一な光として出射できるようになされている。その凹凸形状については種々の工夫や提案がなされているので、ここでは詳細な説明を省く。又、図１において張出部７にはゲート跡９が形成されている。このことからも分かるように、金型におけるゲートＧは張出部７の一方の面、即ち出射面２と同一な面に向けて配置されている。従って、ランナーＲから供給されてきた材料は、ゲートＧからキャビティ内へ注入された後、略９０度その進路を曲げられることになる。
【００２４】
上記したように、本実施例における導光板は超薄型であるが、ここでその寸法について述べておく。図１において入射面１及び下面４の長さは各１８０ｍｍ、側面５，６の長さは各１４３ｍｍ、図３において厚肉部の厚さは３．５ｍｍ、薄肉部の厚さは１．５ｍｍである。尚、ゲート跡９の中心から入射面１までを１８ｍｍとしている。
【００２５】
次に、このような導光板を射出成形によって製造する方法を説明する。製造方法を説明するに当たっては金型構造を示して説明するのが本来であるが、複雑な図面を省略する意味で、図１及び図２に示した導光板の半完成品、即ち成形中間体を金型のキャビティに見立てて説明する。従って、張出部７を形成するキャビティは、上記のように成形後に張出部７が切除されるという観点から付帯的キャビティと称することにする。
【００２６】
成形時に、図２において、ランナーＲを通りゲートＧから注入されたアクリル樹脂系の溶融材料は、付帯的キャビティにおいて９０度角度を変えて進行する。付帯的キャビティは図１に示すように進行方向に向けて広がりを持っているため、ゲートＧの面積より広い面積から略均一な圧力で、入射面近傍のキャビティ内に流入する。その後、溶融材料は横に大きく広がり扇形状を呈するが、全体としては入射面側の厚肉部から下面側の薄肉部に向って流れて行く。そして、その流れ方向は、厳密には平行ではないものの、図６で説明した従来例に比べて遙かに平行的に且つ均一的な圧力のもとに流れて行く。
【００２７】
このようにして、本実施例においては超薄型の導光板であるにも拘らず、材料は、通常の成形機を使い通常の圧力制御と通常の温度制御によって、キャビティ内の各領域を規則的に流れて行き、隅々まで完全に充填された。しかも、反射面に形成される凹凸形状の転写も良好であり、またウェルドラインも発生せず、その上、超薄型であるが故に生じ易い反りの点についても全く問題がなかった。尚、本実施例においては、付帯的キャビティから厚肉部への流入部が、図１に示すように入射面１の長さに対して約１／７を占めているが、材料の流れ方を更に良好にさせるためには、その比率を上げてゆき、付帯的キャビティを例えば二点鎖線で示したように形成すればよい。この場合であっても、後述する場合と同じように出射面から出射する光の均一性には異常が発見されなかった。
【００２８】
このようにして半完成品、即ち成形中間体が成形された後、張出部７を切断する。この切断はダイヤモンドカッター等を使用すれば問題はないが、本実施例においては回転刃を有する通常のアクリル切断用のカッターで切断した。
【００２９】
尚、上記の実施例においては、図２に示すようにゲートＧを出射面２の延長面に向けて配置しているが、これは、図１に示したゲート跡９の大きさからも分かるように、導光板が超薄型であってもその厚さに関係なくゲートＧの大きさを決めることができるという効果があり、また付帯的キャビティから厚肉部へ広がりをもって材料が流れて行くとき、その圧力を多少なりとも平均化できるという効果があるからである。しかしながら、本発明は、このような配置に限定されず、ゲートＧを図において上方から下方へ向けるように配置しても差支えない。
【００３０】
又、張出部７の厚さは、導光板の厚肉部と同等の厚さにする必要はない。又、ゲート位置は図１に示すように導光板の左右方向中央部に位置するのが理想であるが、その位置を左右に多少移動させたとしても出射光の均一性には余り影響を及ぼさない。
【００３１】
更に、本発明においては、図１に示すように側面５，６に、適宜の厚さの張出部５ａ，６ａを設けるようにしても構わない。この張出部５ａ，６ａは、通常面光源装置に組み込まれる時の導光板の位置決めに用いられるものであるが、図６に示した従来の製法による導光板においては、薄肉部への材料の充填に難があったため、その近辺に張出部５ａ，６ａを設ける場合にはその形状転写が所望通りに行われず、それが原因となって薄肉部における出射光の分布を均一に得ることができなかった。出射面２上での輝度分布の均一性を考えると、張出部５ａ，６ａは入射面１より離れた位置、少なくとも入射面１と下面４との中間より下面４側、即ち薄肉部の近辺に設けることが望ましい。
【００３２】
本発明のように、ゲートから注入された溶融材料が入射面１側か下面４方向 へ向って流れ込んでいく構造の金型を用いると、入射面１と下面４との中間より下面４側に張出部５ａ，６ａを設けたとき、溶融材料の流れから張出部５ａ，６ａの形状転写性が良く、形状精度の秀れた張出部５ａ，６ａを容易に形成することができる。このように張出部５ａ，６ａの形状精度が高いと、導光板の位置決め精度を高くすることができる。
【００３３】
尚、入射面１から下面４までが均一な厚さの導光仮の場合も、金型の構造を、ゲートから注入された溶融材料が入射面１から下面４方向に向って流れ込む構造とし、張出部５ａ，６ａを入射面１と下面４との中間より下面４側に設けることが望ましい。又、図１では側面５，６に張出部５ａ，６ａを設けたが、同様な張出部を場合によっては出射面２や反射面３や下面４に設けるようにしても構わない。
【００３４】
更に、本発明の導光板の形状は実施例に示したものに限定されず、上掲の公知公報記載の形状をした導光板にも、また図４，図５，図８に示した形状の導光板にも適用できることは言うまでもない。特に、図８に示した形状の導光板の場合には、入射面が上下に二つ形成されているが、金型構造を、溶融材料が一方の入射面側から他方の入射面側に向って流れるようにすると、材料の流れ方向の中央位置、即ち薄肉部に達するまでは、材料の流れ方は殆ど図１の実施例の場合と同じであり、或る程度の広がりをもった扇形方向への流れから平行な流れに近くなって行くが、薄肉部を過ぎると肉厚が徐々に厚くなるので再度扇形的となる。しかし、その度合は極めて僅かであり、実質的には図１の実施例の場合と同様に平行的な流れのまま完全に充填されることとなる。
【００３５】
【発明の効果】
上記のように、本発明に係る面光源装置用導光板の製造方法によれば、超薄型の導光板であっても、金型キャビティ内への未充填や各種凹凸形状の転写不備が生じず、またウエルドラインや反りの発生もなく、且つ出射光の均一性が損なわれない導光板を、通常の成形機を用い、通常の条件設定に基づいて、成形性よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である導光板の半完成品状態を示す平面図である。
【図２】図１の右側面図である。
【図３】図１に示した導光板の完成品状態を示す右側面図である。
【図４】実施例と異なる形状の導光板の側面図である。
【図５】実施例及び図４に示した導光板と異なる形状をした導光板の側面図である。
【図６】実施例と同じような超薄型導光板を成形する場合における従来例を説明するたの平面図である。
【図７】図６の右側面図である。
【図８】図６の説明に関連して示した異なる形状の超薄型導光板の側面図である。
【符号の説明】
１ 入射面
２ 出射面
３ 反射面
４ 下面
５，６ 側面
７ 張出部
９ ゲート跡
Ｇ ゲート
Ｒ ランナー

Claims (1)

1. 光源とともに面光源装置に組み込まれて使用されるものであり、その平面形状が略矩形形状であるとともに一方の側面が厚肉部とされ、ここから遠ざかるにしたがってその厚さが薄くなり、前記一方の側面と対向する他方の側面が先端となる薄肉部とされ、前記厚肉部とされた一方の側面のみが前記光源からの光が入射する入射面となり、入射した前記光源光を出射する出射面と、この出射面の反対側に位置し凹凸形状が形成された反射面とを有する導光板を、射出成形により製造する方法であって、
   この製造方法は、射出成形用の金型を用いて前記導光板の成形中間体を成形する工程と、成形後に前記成形中間体から不要部分を除去する工程とを有し、
   前記導光板の成形中間体を成形するための金型は、
   前記成形中間体の形状を持ち、該成形中間体の張出部を形成するための付帯的キャビティを含むキャビティと、
   前記キャビティ内に溶融材料を注入するために前記付帯的キャビティに設けられたゲートと、
   前記ゲートに接続されて前記キャビティ内に前記溶融材料を供給するためのランナーと、を有し、
   前記ゲートは、前記導光板の入射面近傍の厚肉部を形成するキャビティ部の略中央部から所定寸法離れた位置であって前記付帯的キャビティの前記導光板の前記出射面を延長した延長面又はこれと平行な面に向けて設けられており、
   前記付帯的キャビティは、その平面形状が前記ゲートから注入された前記溶融材料の進行方向に向けて広がりをもち、且つ前記ゲートから注入された前記溶融材料が前記入射面近傍の厚肉部を形成するキャビティ部に向かって前記入射面の長手方向に略対称的に流れてゆく形状であり、
   前記ランナーから供給されてきた前記溶融材料を前記ゲートから前記キャビティ内に注入すると、
   注入された前記溶融材料は、前記付帯的キャビティにおいてその進路を略９０度変えられた状態となった後、前記付帯的キャビティ内を広がりつつ進行し、前記入射面近傍の厚肉部を形成するキャビティ部に前記ゲートの面積より広い面積から流入し、前記先端となる薄肉部に向かって充填されてゆき、前記溶融材料が前記キャビティ内全体に充填されることで前記導光板の成形中間体を成形し、
   成形後、前記付帯的キャビティにより形成された前記張出部を不要部分として除去する、
   ことを特徴とする面光源装置用導光板の製造方法。

Images