JP5092265B2 - 導光板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、表面に凹凸形状を有する導光板を製造する方法に関する。

液晶パネルのバックライトなどに用いられる面光源装置として、冷陰極管などの線状光源と導光板を組み合わせたものが知られている。この導光板には、端面から入射した光を液晶パネルの前面方向に放出するための光拡散部として、裏面に凹凸形状が設けられており、その製造は一般に、表面に凹凸形状を有する金型を用いて、透明樹脂材料を射出成形することにより行われている（例えば特許文献１参照）。また、表面に凹凸形状を有する金属板を型に用いて、透明樹脂板を熱プレスする方法も知られている（例えば特許文献２参照）。

特開平９−１３１７７０号公報 特開平５−６０９２０号公報

昨今の液晶パネルの薄型化に伴い、そのバックライトを構成する導光板にも薄型化が要求されているが、従来の射出成形による製造では、薄肉の金型内の隅々まで透明樹脂材料を充填できるように、その粘度を下げるべく成形温度を上げると、着色などの熱劣化が起こり易くなる。このため、溶融粘度の低い透明樹脂材料を用いる必要があるが、この場合、離型時に割れが発生し易くなるという問題があった。また、従来の熱プレスによる製造でも、同様に離型時に割れが発生し易いという問題があった。そこで、本発明の目的は、このような割れの発生を抑制して、表面に凹凸形状を有する透明樹脂製の導光板を生産性良く製造しうる方法を提供することにある。

本発明者らは、鋭意検討の結果、特定の透明樹脂材料からなる樹脂板を基板として採用し、その表面に熱プレスにより凹凸形状を付与することにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、引張破壊ひずみが３％以上である透明樹脂材料からなる樹脂板を、表面に凹凸形状を有する型で熱プレスして、該樹脂板の表面に凹凸形状を付与することにより、導光板を製造する方法を提供するものである。

本発明によれば、表面に凹凸形状を有する透明樹脂製の導光板を、割れの発生を抑制して生産性良く製造することができる。

本発明では、透明樹脂材料からなる樹脂板を基板として用い、その熱プレスにより、表面に凹凸形状を有する導光板を製造する。この樹脂板は、通常のフィルムやシートのように平板状のものであってもよいし、楔形などの偏肉状のものであってもよい。樹脂板の厚さは、目的とする導光板の厚さに応じて適宜選択されるが、本発明の方法は、厚さないし最大厚さが好ましくは０．０５〜１ｍｍ、より好ましくは０．０５〜０．９ｍｍの薄い樹脂板を用いて、薄型の導光板を製造する場合に、特に有利に採用される。

樹脂板を構成する透明樹脂材料は、透明樹脂又はその組成物であることができ、該透明樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状オレフィンポリマーなどが挙げられる。中でも、ポリメチルメタクリレート樹脂が好ましく用いられる。ポリメチルメタクリレート樹脂は、メチルメタクリレートを主体とするポリマーであり、メチルメタクリレートのホモポリマーであってもよいし、メチルメタクリレート５０重量％以上とこれ以外のモノマー５０重量％以下とのコポリマーであってもよい。コポリマーとする場合、メチルメタクリレート以外のモノマーの例としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、イソボルニルアクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、シクロヘキシルアクリレートの如きメタクリル酸又はアクリル酸と脂肪族、芳香族又は脂環式アルコールとのエステル；ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートの如きヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート；アクリル酸、メタクリル酸の如き不飽和酸類；スチレン、α−メチルスチレンの如きスチレン系単量体；アクリロニトリル、メタクリロニトリル，無水マレイン酸、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド、酢酸ビニルの如き単官能不飽和単量体などが挙げられ、必要に応じてそれらの２種以上を用いることもできる。

透明樹脂を組成物として用いる場合、該透明樹脂以外の成分としては、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、離型剤、滑剤、染料、顔料、無機系充填剤など、公知の添加剤を使用できる。

本発明では、樹脂板を構成する透明樹脂材料として、その引張破壊ひずみが３％以上であるものを使用する。かかる特定の材料を採用することにより、離型時などの割れの発生を抑制することができ、表面に凹凸形状を有する透明樹脂製の導光板を生産性良く製造することができる。

透明樹脂材料の引張破壊ひずみは、ＪＩＳ Ｋ７１６１に従って測定することができる。なお、透明樹脂材料の引張破壊ひずみの上限については特に限定されないが、例えば、ポリメチルメタクリレートであれば通常２０％以下であり、ポリカーボネートであれば通常２００％以下である。

透明樹脂の引張破壊ひずみは、通常、そのガラス転移温度が低いほど、大きくなる傾向にあるので、例えばポリメチルメタクリレート樹脂やポリスチレン樹脂であれば、その調製の際、メチルアクリレートや２−エチルヘキシルアクリレートなどのホモポリマー自体のガラス転移温度が低いモノマーを共重合させることにより、引張破壊ひずみを大きくすることができる。また、透明樹脂の引張破壊ひずみは、通常、その分子量が大きいほど、大きくなる傾向にあるが、その分子量が架橋により大きくなり過ぎると、小さくなることもあるので、例えばポリメチルメタクリレート樹脂やポリスチレン樹脂であれば、その調製の際、重合開始剤や連鎖移動剤、架橋剤を少なめにすることで、引張破壊ひずみを大きくすることができる。透明樹脂を組成物として用いる場合、該組成物の引張破壊ひずみが３％を下回らないように、透明樹脂以外の成分の種類や量を適宜調整すればよい。

以上のような特定の透明樹脂材料からなる樹脂板を、表面に凹凸形状を有する型を用いて熱プレスして、該樹脂板の表面に凹凸形状を付与することにより、導光板を製造する。その際、樹脂板の片面のみに凹凸形状を付与することで、片面のみに凹凸形状を有する導光板としてもよいし、樹脂板の両面に凹凸形状を付与することで、両面に凹凸形状を有する導光板としてもよい。導光板の凹凸形状は、具体的には、プリズム状の如きレンズ状や、ドット状であり、液晶パネルのバックライトにおいては少なくとも裏面に設けられ、端面から入射する光を散乱させて、液晶パネルの前面方向に出射させるためのもので、導光板の大きさに応じて、その形状や大きさも適宜変更される。一般に光源に近い位置ほど光の散乱度合いを小さくするように、逆に光源より遠くなるほど光の散乱度合いを大きくするように設計、配列する。

熱プレスに用いる型は、通常、金属板の表面に、導光板の凹凸形状に相応する反転形状が設けられたものであり、各種の機械加工による方法や、レーザーを利用する方法、エッチングや電鋳による方法などを用いて作製することができる。

樹脂板の熱プレスは、具体的には、プレス装置内に、樹脂板と表面に凹凸形状を有する型とを重ねて置き、加熱しながら加圧して、型表面の凹凸形状を樹脂板表面に密着、転写することにより行われる。加熱温度は、樹脂板が軟化する状態となる温度であればよく、樹脂板を構成する透明樹脂材料のガラス転移温度より高い温度とするのが一般的である。また、加圧圧力は、高いほど、より精緻に型表面の凹凸形状を樹脂板表面に転写することができるが、大きな面積のものを製造しようとする場合には装置が大型になりすぎるため好ましくない。一般には樹脂板にかかる圧力として、０．０１〜１０ＭＰａの範囲で適宜選択するのがよい。また、樹脂板の熱プレスは、真空プレス装置を用いて、減圧下に行うのが好ましく、これにより、型表面の凹凸形状の樹脂板表面への転写性を高めることができる。

熱プレス後、冷却し、樹脂板を型から剥がすことで、所望の導光板が得られる。その際、樹脂板が前記特定の透明樹脂材料から構成されていることで、離型時の割れの発生を抑制できる。こうして得られる導光板は、液晶パネルのバックライトの部材を始め、各種表示装置における面光源装置の部材として好適に用いられる。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらによって限定されるものではない。例中、引張破壊ひずみの値は、ＪＩＳ Ｋ７１６２に従って１Ａ型の試験片を射出成形により作製し、この試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ７１６１に従って試験速度１ｍｍ／ｍｉｎの条件にて試験して求めた値である。

実施例１
大きさ２９５ｍｍ×３５５ｍｍ、厚さ１ｍｍのステンレス板の片面に、耐熱性のフォトレジスト樹脂を用いたフォトリソグラフィーにより、導光板の凹凸形状に相応する反転形状のドットパターンを形成した。このパターンは、ドット１個あたりの大きさが約１０μｍ四方、凹凸の高さが約１０μｍである。

次に、このステンレス板をプレス機内にそのドットパターン側を上に向けて設置し、その上に、引張破壊ひずみが３％であるポリメチルメタクリレート樹脂〔住友化学（株）のスミペックスＬＧ〕からなる厚さ５００μｍの樹脂フィルムを重ねて設置し、さらにその上に鏡面研磨された厚さ１ｍｍのステンレス板を重ねて設置した。その後、１６０℃の温度、１０トンの圧力にて加熱加圧することでプレス成形を行い、ステンレス板のドットパターンが転写された導光板を得た。離型の段階で割れが発生することはなかった。

実施例２
樹脂フィルムを、引張破壊ひずみが５％であるポリメチルメタクリレート樹脂〔住友化学（株）のスミペックスＥＸ〕からなる厚さ８００μｍの樹脂フィルムに変更する他は実施例１と同様にして、ステンレス板のドットパターンが転写された導光板を得た。離型の段階で割れが発生することはなかった。

比較例１
樹脂フィルムを、引張破壊ひずみが２％であるポリメチルメタクリレート樹脂〔住友化学（株）のスミペックスＭＧＳＳ〕からなる厚さ６００μｍの樹脂フィルムに変更する他は実施例１と同様にして、ステンレス板のドットパターンが転写された導光板を得た。離型の段階で所々に割れが発生した。

Claims (3)

1. ＪＩＳ Ｋ７１６２に従って作製された１Ａ型の試験片にてＪＩＳ Ｋ７１６１に従って試験速度１ｍｍ／ｍｉｎの条件で測定された引張破壊ひずみが３％以上である透明樹脂材料からなり、かつ厚さが０．０５〜０．９ｍｍである樹脂板を、表面に凹凸形状を有する型で熱プレスして、該樹脂板の表面に凹凸形状を付与することを特徴とする導光板の製造方法。
2. 透明樹脂材料がポリメチルメタクリレートからなる請求項１に記載の方法。
3. ポリメチルメタクリレートの引張破壊ひずみが３％以上２０％以下である請求項２に記載の方法。