JP2000329910A

JP2000329910A - 光学材の成形方法

Info

Publication number: JP2000329910A
Application number: JP11139947A
Authority: JP
Inventors: Yukitoshi Hattori; 幸年服部; Takeya Sakai; 丈也酒井; Masaya Morino; 正哉森野; Hiroshi Nakayama; 博司中山
Original assignee: Hayashi Telempu Corp
Current assignee: Hayashi Telempu Corp
Priority date: 1999-05-20
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2000-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】光学材の大型化、薄型化に対応して、高品質で
かつ生産性の高い光学材の成形方法を提供する。【解決手段】第１次形状物１１を型成形したのち第２の
型２４を開き、第１の型２１内に第１次形状物１１を置
いた状態で、第１の型２１に第２次成形型３０を接続し
て、第２次形状物１２を型成形するので、第１の型２１
に対して第２の型２４と第２次成形型３０を入れ換える
だけで、第１次形状物１１に第２次形状物１２を積層さ
せて光学材１０を成形できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶等の対象物を
照明する光学材の成形方法に関し、特に異なる光散乱性
能を有する透明樹脂を順次射出して積層し、偏平板状に
形成する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイ装置等の照明用光学材
として、異なる光散乱性能を有する透明樹脂部分（非散
乱領域）と、透明樹脂に微粒子を混入した部分（散乱領
域）とを偏平板状に成形した導光体が用いられる。この
種の光学材は、偏平板の少なくとも一端面の光源から光
を入射し、入射光を導光体内の微粒子で散乱させて平面
（光出射面）より出射させ、液晶の背後等を均一に面照
明するものである。これは、導光体の光出射面が大きい
場合（すなわち、照明する対象が大面積になる場合）、
光出射面からの光の出射分布を制御、均一化する手法で
あり、導光体において、前記散乱領域と散乱領域の厚さ
方向での占有率を部分的に変化させることで光の出射分
布を制御している。

【０００３】上記光学材としては、例えば２つの薄い三
角柱（非散乱領域と散乱領域）を重ね合わせて偏平板状
に構成して、一端面から光を入射するものが用いられ
る。しかし、近年、液晶ディスプレイ装置等の大型化の
要求とともに、薄型化の要求が強い。大型化の要求に対
しては、一端面から光を入射するだけでは、輝度が不足
することとなる。このため、逆さ山形の凹部を有する第
１次形状物を非散乱領域として形成し、山形の凸部を有
する第２次形状物を散乱領域として形成して、第１次形
状物上に積層し、山形を多角錐状にして、各端面から光
を入射することにより、高輝度を得ることができる。山
形の形状は例えばプリズム状および四角錐状であるが、
薄型化に対応して極めて偏平な山形形状になる。

【０００４】図４（ａ）に、四角錐状（ピラミッド状）
の山形に形成された光学材の斜視図を示す。（ｂ）は
（ａ）のIV−IV線断面図を示す。この光学材１０は、逆
さ四角錐状（ピラミッド状）の凹部を有する第１次形状
物（非散乱領域）１１と、四角錐状の凸部を有する第２
次形状物（散乱領域）１２とからなる。この光学材１０
を成形する方法としては、例えば第１次，第２次形状物
をそれぞれ成形し、接着剤等で貼り合せる方法が知られ
ている。しかし、この方法では、成形後に貼り合せるた
め作業性が悪く、コストも高くなる。また、界面で接着
剤等を使用するため平面精度の確保も困難という問題も
ある。特に、光学材を大型化、薄型化した場合に一層顕
在化する。この場合、生産性の観点から、従来の接合方
法より射出成形法が有利と考えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記光学材
は、大型化および薄型化に対応した偏平な山形の形状を
有するので、従来の射出成形法で形成すると、以下のよ
うな問題がある。

【０００６】光学材の射出成形の場合、一般に、図４
（ｂ）のように、表示面の外側部を形成する部分に対応
して成形型の注入口１３を設ける。これは、表示面に対
向する部分に成形型の注入口１４を設けると、成形した
表示面に微小なバリ（注入口痕）が残り、これがキズと
なって表示に影響を与えるからである。このため、外側
部から樹脂を注入することとなるが、薄型化のため第１
次形状物１１の凹部の底頂部１１ａの部分を薄く（成形
型では隙間を狭く）すると、この部分で樹脂が通りにく
い。このため、底頂部１１ａの部分をある程度厚くする
必要が生じ、薄型化が困難となる。

【０００７】また、外側部から樹脂を注入すると、一方
の外側部から他方の外側部まで樹脂の流動距離が長くな
るので、射出に対する圧力や負荷が大きくなり、樹脂の
ひずみが大きくなるため、樹脂にムラが発生し、輝度が
不均一になるという問題もあった。

【０００８】さらに、射出成形法で上記第１次形状物１
１を成形した後に第２次形状物１２を成形した場合、第
１次形状物１１の凹部の底頂部１１ａが薄いため、射出
圧力により、その部分に圧力がかかって熱がかかるか
ら、第２次形状物１２の樹脂が流れるときに、底頂部１
１ａの部分で樹脂にムラを生じさせ、輝度が不均一とな
る場合があるという問題もあった。

【０００９】本発明は、上記の問題点を解決して、光学
材の大型化、薄型化に対応して、高品質でかつ生産性の
高い光学材の成形方法を提供することを目的としてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の光学材の成形方法は、異なる光散乱性能
を有する第１樹脂および第２樹脂を順次射出して積層
し、偏平板状に形成するものであって、第１の型と第２
の型からなる第１次成形型内に第１樹脂を射出して第１
次形状物を型成形したのち第２の型を開き、第１の型内
に第１次形状物を置いた状態で、第１の型に第２次成形
型を接続して、第２次成形型内に第２樹脂を射出して第
２次形状物を型成形することにより、第１次形状物に第
２次形状物を積層させる。

【００１１】上記光学材の成形方法によれば、第１次形
状物を型成形したのち第２の型を開き、第１の型内に第
１次形状物を置いた状態で、第１の型に第２次成形型を
接続して、第２次形状物を型成形するので、第１の型に
対して第２の型と第２次成形型を入れ換えるだけで、第
１次形状物に第２次形状物を積層させることができる。
したがって、従来のように、第１次形状物と第２次形状
物を別々に成形して貼り合わせる必要がないので、光学
材を一度に成形できるから生産性が高く、また、界面で
接着剤等を使用しないから平面精度を確保することがで
きる。しかも、第１次、第２次形状物を順次成形するの
で、各形状物ごとの板厚は厚くならず、樹脂の冷却時間
を短くできるので、生産サイクルタイムを短くできる。

【００１２】また、上記第１樹脂と第２樹脂は、微粒子
の混入度合（重合度）を異ならせることにより、異なる
光散乱性能を有するもので、第１の樹脂と第２の樹脂の
材料自体は同一組成のものを用いることが好ましい。同
一組成の材料を用いることにより、積層の際、界面で接
着しやすくなる。また、同じ材料であると屈折率が同じ
になって、界面がないのと同じこととなり、界面で反射
が起こらず界面での反射による輝度の不均一が生じな
い。第１樹脂と第２樹脂が異なる組成の材料であって
も、両者の屈折率の差が０．１以内であるような、ほぼ
同等の材質のものであることが好ましい。同様に界面で
ほとんど反射が起こらず、これによる輝度の不均一が生
じない。

【００１３】請求項２の光学材の成形方法は、請求項１
において、前記光学材は、逆さ山形の凹部を有する第１
次形状物と、山形の凸部を有する第２次形状物とからな
り、前記第１次形状物は、その凹部の底頂部近傍を形成
する部分に対応して設けられた第１次成形型の注入口か
ら第１樹脂を射出することにより、型成形される。

【００１４】上記光学材の成形方法によれば、第１次成
形型の注入口は、第１次形状物の凹部の底頂部近傍を形
成する部分に対応して設けられているので、(1) 直接隙
間の狭い所から第１樹脂を射出することにより、狭い所
から広い所へ流れるので、外側部に注入口を設けて隙間
の広い所から狭い所へ樹脂を流すのに比較して、隙間が
狭くても射出がしやすい。(2) 各外側部までの樹脂の流
動距離が短くなる。したがって、(1) から、隙間が狭く
ても射出できるので、底頂部を薄くでき、この結果光学
材の板厚を薄くできる。また大型化にも対応できる。
(2) から、射出に対する圧力や負荷が小さくなり、樹脂
のひずみを小さくできるのでムラが生じず、輝度を均一
にできる。また、第１樹脂に流動性の低い、つまり、よ
り高粘度（高分子量、高融点、高耐熱性）の樹脂を用い
ても、流動距離が短いから小さい射出圧力で外側部まで
送ることができ、薄肉に成形可能となり、光学材を薄型
化できる。また、第１次形状物の底頂部の表面には微小
なバリ（注入口痕）がキズとして残るが、第１次形状物
の成形後に第２次形状物を成形、つまり２段成形を行っ
ているので、第２次形状物の第２樹脂が第１次形状物に
沿って流れるときに、第１次形状物に残されたバリを溶
融し、消滅させることができる。

【００１５】請求項３の光学材の成形方法は、請求項２
において、前記第２次形状物は、その外側部を形成する
部分に対応して設けられた第２次成形型の注入口から第
２樹脂を射出することにより、型成形される。したがっ
て、第２次成形型の外側部に注入口を設けているので、
表示面にキズが残ることはなく、表示に影響を与えな
い。

【００１６】請求項４の光学材の成形方法は、請求項１
ないし３のいずれかにおいて、前記第２次形状物の第２
樹脂のメルトインデックスが、第１次形状物の第１樹脂
のメルトインデックスより１０ｇ／１０ｍｉｎ以上大き
いものである。ここで、メルトインデックス（以下、Ｍ
Ｉと呼ぶ）とは、一定の温度及び圧力で規定の直径及び
長さのオリフィスから押し出される熱可塑性樹脂の流出
速度、つまり樹脂の流れやすさを示すものをいう。

【００１７】第２樹脂のＭＩが第１樹脂のＭＩより１０
ｇ／１０ｍｉｎ未満の大きさである場合、光学材にムラ
が発生する。１０ｇ／１０ｍｉｎ以上の大きさの場合、
第２次形状物の樹脂は流れやすいので、射出圧力を小さ
くでき、ムラが発生しないから輝度が均一になる。ま
た、第１および第２の樹脂のＭＩは、微粒子の混入度合
（重合度）を異ならせることにより設定できるので、第
１および第２の樹脂に上述したほぼ同等の材質のものを
使用した場合、各樹脂の重合度を変えるだけでＭＩの制
御が可能であるから、上記特性の光学材を容易に生産で
き、また、全く同じ材質のものを使用すると歩留りが良
くなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
したがって説明する。図１は本発明の一実施形態に係る
光学材の成形方法に用いられる装置を示す。本発明によ
り成形される光学材１０は、例えば図４（ａ）に示した
逆さ四角錐状（ピラミッド状）の凹部を有する第１次形
状物１１と、四角錐状の凸部を有する第２次形状物１２
とからなる。図１の装置は、鉛直な回転軸を含むダイ回
転機構１７を挟んで第１次成形型２０および第２次成形
型３０が配置され、各成形型２０，３０の外側にそれぞ
れ第１樹脂２，第２樹脂３を射出する射出装置１８，１
９が配置されている。

【００１９】第１次形状物１１を型成形する第１次成形
型２０は、第１の型２１と第２の型２４とからなり、さ
らに第２の型２４は互いに分離可能な型２２，２３から
なる。この第１の型２１と第２の型２４間に形成される
キャビティ２５（図２ａ）は第１次形状物１１に合う形
状を有している。第１次成形型２０の注入口２０ａは、
第１次形状物１１の凹部の底頂部１１ａ近傍を形成する
部分に対応して設けられている。この例では、注入口２
０ａは第１次形状物１１の底面に対して直交する方向に
向いている。

【００２０】第２次形状物１２を型成形する第２次成形
型３０は、互いに分離可能な型３２，３３からなる。第
１次形状物１１と第２次成形型３０間に形成されるキャ
ビティ３５（図２ｇ）は第２次形状物１２に合う形状を
有している。第２次成形型３０の注入口３０ａは、第２
次形状物１２の外側部を形成する部分に対応して設けら
れている。この例では、注入口３０ａは第２次形状物１
２の外側部に対して外側方から樹脂を注入する方向に向
いている。第１次成形型２０の型２３と第２次成形型３
０の型３３は共通に用いることができる。ダイ回転機構
１７は、第１次成形型２０の第１の型２１をＲ方向に回
転させる。

【００２１】図２は本発明の一実施形態に係る光学材の
成形方法を示す模式図である。以下、光学材１０の成形
方法について説明する。まず、第１次成形型２０がセッ
トされた状態で（図２ａ）、第１次成形型２０の注入口
２０ａからキャビティ２５に第１次形状物１１の第１樹
脂２を射出する（図２ｂ）。射出される第１樹脂２の温
度は、２４０〜２７０°Ｃ、ＭＩは２〜１０ｇ／１０ｍ
ｉｎ、射出圧力は６００〜１２００ｋｇ／ｃｍ²の範囲
が好ましい。第１樹脂２がキャビティ２５に充填されて
ほぼ硬化して、第１次形状物１１が成形されたのち（図
２ｃ）、第２の型２４を開く（図２ｄ）。このとき、第
１次形状物１１の凹部１１ａ表面には微小なバリ（注入
口痕）２８が残る。

【００２２】つぎに、ダイ回転機構１７により、第１の
型２１内に第１次形状物１１を置いた状態で、第１の型
２１を水平面内でＲ方向に回転させて（図２ｅ）、第２
次成形型３０に対向する位置に設定する（図２ｆ）。つ
づいて、第２次成形型３０を第１の型２１に進出させ
て、これに接続する（図２ｇ）。第２次成形型３０の注
入口３０ａからキャビティ３５に第２次形状物１２の第
２樹脂３を射出する（図２ｈ）。射出される第２樹脂３
の温度は、２４０〜２７０°Ｃ、ＭＩは１２〜３０ｇ／
１０ｍｉｎ、射出圧力は６００〜１２００ｋｇ／ｃｍ²
の範囲が好ましい。第２樹脂３がキャビティ３５に充填
されてほぼ硬化して、第２次形状物１２が成形されたの
ち（図２ｉ）、第２次成形型３０を開く（図２ｊ）。第
２次形状物１２の樹脂３は、第１次形状物１１に沿って
充填されるときに、先に第１次形状物１１に残されたバ
リ２８を溶融し、消滅させる。これにより、第１次形状
物１１に第２次形状物１２を積層させる。最後に、注入
口３０ａに形成されて突出した樹脂部分１２ａが切り落
とされ、偏平板状の光学材１０（図４）が成形される。

【００２３】この実施形態では、四角錐状（ピラミッド
状）の山形を有する光学材を成形しているが、プリズム
状または三角錐状の山形であってもよく、薄い三角柱を
重ね合せた光学材を成形してもよい。

【００２４】

【実施例】本発明の成形方法は、光学材が薄型で大型で
ある場合、例えば光学材の偏平度（厚さ／長さで規定さ
れるアスペクト比）が１０以上で、大きさが１２０ｍｍ
×９０ｍｍ以上である場合に特に適する。第１樹脂およ
び第２樹脂は、ポリメチルメタクリレート等を母材と
し、母材と屈折率の異なるシリコーン、ガラス等の透明
な微粒子（直径１μｍ〜１００μｍ）を分散混入させ、
光散乱能を調整したものが用いられる。以下に示す光学
材の例はいずれも、図２の成形方法により成形されたも
のであり、それぞれ第１樹脂および第２樹脂の組成が異
なる。

【００２５】〔実施例１〕第１樹脂は、アクリペット・
グレードＶＨ（三菱レイヨン株式会社製、ＭＩ＝２．０
ｇ／１０ｍｉｎ、ＡＳＴＭ−Ｄ１２３８による）を使用
し、第２樹脂は、デルペット・グレード７０ＦＲ（旭化
成工業株式会社製、ＭＩ＝１２ｇ／１０ｍｉｎ）に、ト
スパール・グレード１４５（東芝シリコーン株式会社
製）を０．３ｗｔ％混入させ、ペレット化した材料（Ｍ
Ｉ＝１２ｇ／１０ｍｉｎ）を使用する。第１樹脂と第２
樹脂のＭＩの差は１０ｇ／１０ｍｉｎであり、光学材の
ムラは殆ど発生しなかった。

【００２６】〔実施例２〕第１樹脂は実施例１と同一の
ものを使用し、第２樹脂は、パラペット・グレードＨ−
Ｓ（株式会社クラレ製、ＭＩ＝２２ｇ／１０ｍｉｎ）
に、トスパール・グレード１４５（東芝シリコーン株式
会社製）を０．３ｗｔ％混入させ、ペレット化した材料
（ＭＩ＝２２ｇ／１０ｍｉｎ）を使用する。第１樹脂と
第２樹脂のＭＩの差は２０ｇ／１０ｍｉｎであり、光学
材のムラは発生しなかった。

【００２７】〔比較例〕第１樹脂は実施例１と同一のも
のを使用し、第２樹脂は、アクリペット・グレードＴＦ
８（三菱レイヨン株式会社製、ＭＩ＝１０ｇ／１０ｍｉ
ｎ）に、トスパール・グレード１４５（東芝シリコーン
株式会社製）を０．３ｗｔ％混入させ、ペレット化した
材料（ＭＩ＝１０ｇ／１０ｍｉｎ）を使用する。第１樹
脂と第２樹脂のＭＩの差は８ｇ／１０ｍｉｎであり、光
学材のムラが発生した。

【００２８】図３に、第２次成形型の注入口付近の輝度
分布を示す。横軸は注入口からの距離（ｍｍ）、縦軸は
輝度（ｃｄ／ｍ²）を示す。実施例２を実線で比較例を
破線で示している。比較例の光学材にはムラが見られる
が、実施例２の光学材はムラがなく、輝度の均一性が高
い。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、第１次
形状物を型成形したのち第２の型を開き、第１の型内に
第１次形状物を置いた状態で、第１の型に第２次成形型
を接続して、第２次形状物を型成形するので、第１の型
に対して第２の型と第２次成形型を入れ換えるだけで、
第１次形状物に第２次形状物を積層させることができ
る。したがって、従来のように、第１次形状物と第２次
形状物を別々に成形して貼り合わせる必要がないので、
光学材を一度に成形できるから生産性が高く、接着剤等
を使用しないから平面精度を確保することができる。し
かも、第１次、第２次形状物を順次成形するので、各形
状物ごとの板厚は厚くならず、冷却時間を短くできるの
で、生産サイクルタイムを短くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る光学材の成形方法に
用いる装置を示す一部破断した側面図である。

【図２】本発明の一実施形態に係る光学材の成形方法を
示す模式図である。

【図３】二次側注入口付近輝度分布を示す特性図であ
る。

【図４】（ａ）は光学材の一例の斜視図、（ｂ）は
（ａ）のIV−IV線断面図を示す。

【符号の説明】

２…第１樹脂、３…第２樹脂、１０…光学材、１１…第
１次形状物、１２…第２次形状物、１７…ダイ回転機
構、２０…第１次成形型、２０ａ…第１次成形型の注入
口、２１…第１の型、２４…第２の型、３０…第２次成
形型、３０ａ…第２次成形型の注入口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森野正哉愛知県名古屋市中区上前津１丁目４番５号林テレンプ株式会社内 (72)発明者中山博司愛知県名古屋市中区上前津１丁目４番５号林テレンプ株式会社内Ｆターム(参考） 2H042 BA02 BA12 BA15 BA20 4F206 AA21 AH75 JB22 JC06 JN12 JQ81

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】異なる光散乱性能を有する第１樹脂お
よび第２樹脂を順次射出して積層し、偏平板状に形成す
る光学材の成形方法であって、第１の型と第２の型からなる第１次成形型内に第１樹脂
を射出して第１次形状物を型成形したのち第２の型を開
き、第１の型内に第１次形状物を置いた状態で、第１の
型に第２次成形型を接続して、第２次成形型内に第２樹
脂を射出して第２次形状物を型成形することにより、第
１次形状物に第２次形状物を積層させる光学材の成形方
法。
【請求項２】請求項１において、前記光学材は、逆さ山形の凹部を有する第１次形状物
と、山形の凸部を有する第２次形状物とからなり、前記第１次形状物は、その凹部の底頂部近傍を形成する
部分に対応して設けられた第１次成形型の注入口から第
１樹脂を射出することにより、型成形される光学材の成
形方法。
【請求項３】請求項２において、前記第２次形状物は、その外側部を形成する部分に対応
して設けられた第２次成形型の注入口から第２樹脂を射
出することにより、型成形される光学材の成形方法。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかにおい
て、前記第２次形状物の第２樹脂のメルトインデックスが、
第１次形状物の第１樹脂のメルトインデックスより１０
ｇ／１０ｍｉｎ以上大きいものである光学材の成形方
法。