JP2012234083A - 導光板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導光板原板１枚毎にその端面を回転させたカッタ刃を用いて加工する製造方法の場合は、導光板の反りやうねりなどにより、位置決め精度が悪く、精度が高い加工は困難であった。そこで本発明の目的は、導光板原板の端面に精度の高い加工を施すことができる導光板の製造方法を提供する。
【解決手段】複数の導光板元板、または、導光板原板を束ねた後に、束ねた各導光板元板、または、各導光板原板の原板切り出し加工、端面研磨、端面への加工を一連の作業で行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶テレビ、液晶モニタ、パーソナルコンピュータなどに用いられる液晶表示装置用および照明装置用のバックライトに用いる導光板の製造方法に関する。

液晶表示装置や照明装置等のバックライトとしては、例えば導光板の側方（「端面」または「エッジ」と称する。）にＬＥＤ光源等の光源を配置し、該ＬＥＤ光源からの光を、全反射により導光板内部を導光させつつ、導光板背面に形成されたドットパターンやプリズム部等により反射させて導光板前面から光を均一に出射できるように構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このようなバックライト用の導光板の製造方法としては、バックライトの輝度向上や輝度均一性の向上を目的として、導光板原板の端面（エッジ）をプリズム形状などの所望の形状に加工して導光板を製造することが提案されている。

そして加工して製造する方法としては、端面に所望の形状が賦与された導光板を射出成形を用いて製造する方法（例えば、特許文献２参照。）や、導光板原板を１枚づつ、回転させたカッタ刃を用いてその端面を加工して製造する方法（例えば、特許文献３参照。）が提案されている。

特開２００１−０７６５２２号公報 特開２００８−０１０２９１号公報 特開２００２−１６９０３２号公報

しかしながら、射出成形は金型が高価であり経済的でない。また、導光板原板１枚毎にその端面を回転させたカッタ刃を用いて加工する製造方法の場合は、導光板の反りやうねりなどにより、位置決め精度が悪く、精度が高い加工は困難であった。

そこで本発明の目的は、導光板原板の端面に精度の高い加工を施すことができる導光板の製造方法を提供することにある。

本発明はかかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、本発明者は、導光板の製造方法について鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、下記の［１］〜［９］を提供する。

［１］ 複数の導光板原板を束ねた後、束ねた各導光板原板の端面への加工を行う導光板の製造方法。
［２］ 複数の導光板元板、または、導光板原板を束ねた後に、束ねた各導光板元板、または、各導光板原板の原板切り出し加工、端面研磨、端面への加工を一連の作業で行う［１］記載の製造方法。
［３］ 前記束ねた各導光板原板の端面に一括して加工する［１］または［２］に記載の製造方法。
［４］ 端面への加工が端面への溝の形成であり、溝が導光板原板の面内に平行な方向の溝である［１］〜［３］のいずれか一つに記載の製造方法。
［５］ 端面への加工が端面への溝の形成であり、溝が導光板原板の厚み方向に平行な方向の溝である［１］〜［３］のいずれか一つに記載の製造方法。
［６］ 端面への加工が、各導光板原板の端面に、複数の突起を有する金型を用いて複数の凹凸部を形成する加工である［１］〜［３］のいずれか一つに記載の製造方法。
［７］ 導光板原板を加工する端面に、金型と紫外線硬化樹脂を用いて、紫外線照射により該紫外線硬化樹脂を硬化させて加工する［１］〜［６］のいずれか一つに記載の製造方法。
［８］ 紫外線照射を賦形する端面とは反対側の端面から行う［７］記載の製造方法。
［９］ 端面への加工が端面への印刷により模様をつける［１］〜［３］のいずれか一つに記載の製造方法。

本発明の製造方法は、導光板が薄く、反りを発生しやすい場合や、もともと若干の反りを有した導光板であっても、加工時の反りを低減することができ、さらには、安定して導光板を保持できるようになるため、精度良く賦形加工をすることができる。また、導光板原板の切り出し加工、端面研磨、端面への賦形、を一連の作業で行う、つまり、各作業の間で、導光板の束をばらばらにしないことで、再度、導光板同士の位置合わせ（エッジ位置を揃える）必要がないため、加工精度を上げることができ、さらに、作業効率も向上する。
金型の種類によらず、紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することができる。精度の高い溝形状を作製することができる。

本発明の製造方法で製造された導光板の一実施形態を示す図。 本発明の製造方法の一実施形態を示す図。 本発明の製造方法で製造された導光板の一実施形態を示す図。 本発明の製造方法で製造された導光板の一実施形態を示す図。 本発明の製造方法の一実施形態に係る導光板原板の端面の研磨方法を示す図。 本発明の製造方法の一実施形態を示す図。 本発明の製造方法の一実施形態を示す図。

本発明の導光板の製造方法は、導光板原板を束ねて端面に賦形することを特徴とする。

以下、本発明について詳細に説明する。本製造方法は、複数の導光板原板を束ねる工程、束ねた導光板原板の端面への加工工程、を少なくとも備える。以下、工程毎に順に説明する。
なお、本発明において、端面加工を施して得られる板を「導光板」、端面加工を施す前の板を「導光板原板」、また、所定の大きさの導光板原板を切り出す前の板を「導光板元板」と称することとする。

本発明の製造方法により製造される導光板の加工前の導光板原板としては、通常は板状に成形された透明樹脂からなるものが用いられる。前記透明樹脂としては、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ等）、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン共重合体樹脂）、ＭＳ樹脂（メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂）、ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂（アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂）、ポリオレフィン樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、環状ポリオレフィンが挙げられる。

前記樹脂を板状に成形して導光板元板を製造する方法としては次の方法が工業的に通常用いることができる。溶融押出法；透明樹脂材料を、押出機を用いて溶融押出しし、ダイから吐出され得られるシート状物の少なくとも片面をロール又はベルトに接触させてシート状に成形して導光板元板を製造する方法である。キャスト重合法；単量体成分、および重合開始剤を含有してなる単量体組成物を混合した後にスペーサーを介して二枚のガラスを向かい合わせたセル内に注入してさらに加熱あるいは紫外線照射などの手法により開始剤を活性化させることで重合させてシート状の成形体を得て導光板元板を製造する方法である。プレス成形；加熱プレス装置を用いて透明樹脂材料を板状に成形して導光板元板を製造する方法である。当然、射出成形で得られた原板として、さらなる端面加工に用いても構わない。

導光板の端面に付与される形状としては、主に、端面から漏れる光を低減する、あるいは、端面で反射した光の向きを制御するという目的で形状が選ばれる。

例えば、端面への賦形が端面への溝の形成であり、溝が導光板原板の面（出射面）に平行な方向の溝である形状が挙げられる（図１）。溝により形成された凸部の断面形状としては、頂角９０度の三角プリズムであり、向きを出射面に並行なプリズムである形状が挙げられる。この形状によりエッジからの光の漏れを抑制することができる。該三角プリズムの頂角は、通常は４５度〜１２０度の範囲であり、６０度〜１００度が好ましい。該三角プリズムの辺の長さは、通常は１０μｍ〜１ｍｍの範囲であり、３０μｍ〜５００μｍの範囲が好ましい。

また例えば、端面への賦形が端面への溝の形成であり、溝が導光板原板の厚み方向に平行（出射面に垂直）な方向の溝である形状が挙げられる（図３）。溝により形成された凸部の断面形状としては、頂角９０度の三角プリズムである形状が挙げられる。この形状により面内の広がりを調整することができる。プリズムの頂角および溝の底部は丸みを有していてもよい。該三角プリズムの頂角は、通常は４５度〜１２０度の範囲であり、６０度〜１００度が好ましい。該三角プリズムの辺の長さは、通常は１０μｍ〜１ｍｍの範囲であり、３０μｍ〜５００μｍの範囲が好ましい。

また、端面への賦形は、上記したような二次元的な線状の溝でなく、円錐、四角錐、球の一部など、三次元的な構造の形成でもよい（図４）。

以下、各工程を説明する（図５）。
まず、導光板原板を束ねる。束ね方としては次の方法を挙げることができる。単に重ねるだけでもよい（特に平置きの場合）、平置きの場合は、上から重量物を載せることで押さえつけてもよい。また、万力を使う方法、ひも、あるいは、ベルトを用いる方法、容器に入れてねじ止めする方法が挙げられる。外側の両側に剛性の高い金属板やガラス板などで、平面度の高いものを置き、導光板の束を挟み込むことで平坦性を確保してもよい。

束ねた後の厚みは、通常は１０ｍｍ以上であり、好ましくは２０ｍｍ以上であり、より好ましくは５０ｍｍ以上である。さらに厚い方が、より高い固定性、安定性が得られるため、精度の高い加工が出来る。しかし、５００ｍｍを超えると取り扱いが困難になる。

元板から導光板原板を切り出す工程は、電動式のこぎり、レーザーカッター、厚みが薄ければ、枠状の金型を用いた断裁方式を用いて行うことができる。

賦形の前に導光板原板の端面を研磨してもよい。研磨の方法としては、例えば一般的なサンドペーパーを用いることが出来る。用いるサンドペーパーは、通常は４００番以上のものが適当である。導光板原板の端面の粗さにより、まず３２０番〜６００番で粗研磨を行い、８００番〜１２００番で仕上げ研磨を行ってもよい。

より精度の高い加工を施すためには、高い平滑度が得られる方法が望ましく、研磨材を用いた研磨やバフ研磨を行ってもよい。好ましくは、ダイヤモンドの刃物を用いた、導光板用端面仕上げ機を使用すると、簡便で、良好な端面が、効率よく得られる。

賦形は種々の方法で行うことができる。賦形方法としては、フォトポリマー法（紫外線硬化樹脂）、ホットエンボシング法、研削、切削等が挙げられる。

賦形の方法として、紫外線硬化樹脂と金型で賦形する方法を用いることができる。
紫外線硬化樹脂としては、ウレタンアクリレートなど、市販の紫外線硬化樹脂を用いることができる。

金型の種類は、種々の方法で賦形した、一般の金型を用いることができる。鋼板の表面に銅メッキを施したものを、ダイヤモンドバイトで切削したものや、所望の形状を有するマスター金型から、いわゆる、電鋳加工法によりマスター金型の形状を転写したものや、市販のプリズムシートなど、賦形フィルムを用いることもできる。

硬化の方法（光の当て方）は、金属などの不透明な金型を用いる場合においては、導光板原板の賦形する端面に紫外線硬化樹脂を塗布し、金型を紫外線硬化樹脂に接触させて、導光板原板の賦形する端面とは反対側の端面から光を照射すると導光板内部を光が伝搬し、紫外線硬化樹脂に照射され、紫外線硬化樹脂が硬化して、導光板原板の端面に賦形することができる（図２）。光開始剤の吸収波長に対して、十分な透過性を有する導光板が必要である。透明（光開始剤の吸収波長に対して透明）な金型を用いる場合は、金型側から光を照射すればよい。透明な金型としては、透明樹脂基材フィルムに所望の凹凸形状とは逆の形状が付与されているものが挙げられる。

その他の方法としては、刃物で直接溝を入れる方法（図６）、ホットエンボッシングを挙げることができる。

溝加工などの賦形加工ではなく、印刷を施すこともできる（図７）。エッジから漏れる光を低減する目的のため、例えば白色に塗装してもよい。白色塗料で点状、線状、あるいは、帯状の模様、を付与してもよい。

スクリーン印刷を用いる場合は、適当なメッシュサイズのスクリーン版を用いて、白色インク（透明なアクリル系樹脂にシリカ、酸化チタンなどのフィラーを添加したもの）をスクリーン印刷する方法を用いてもよい。

印刷パターンとしては、大きさ、密度を制御した点状パターン、線幅、線密度を制御した線状パターン、全面白色塗りつぶしなど、光学特性を考慮しながら、適宜、調整されたパターンを用いることができる。

以下に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
ＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）（住友化学株式会社製「スミペックスＥＸＮ」）をスクリュー径４０ｍｍの１軸押出機で溶融混練して樹脂温度２５５℃でＴダイから押出すことによって、厚さ４ｍｍ、幅２５０ｍｍの元板を製造する。

得られる元板を幅２００ｍｍ×長さ４００ｍｍの大きさに切り出し加工して導光板原板を製造し、得られる導光板原板を１５枚重ねる。万力で固定した状態で、４つの側面（端面）を研磨機（朝日メガロ社製「プラビューティー１０００」）で研磨して研磨導光板原板を作製する。

得られる導光板原板の束を、図５に示すように設置し、賦形する端面を上に向け、上側の端面に、バーコーターを用いて紫外線硬化樹脂を、約３０μｍの厚みに塗布する。

その上から、金型（プリズム溝（ピッチ５０μｍ、頂角９０度、出射面に対して並行に延在）を有する金属金型）を当てる。賦形する端面の反対側（下側）の端面から紫外線を照射することで、紫外線硬化樹脂を硬化させる。金型を取り除くと、賦形され、プリズム構造を有する端面が得られる。

Claims (9)

1. 複数の導光板原板を束ねた後、束ねた各導光板原板の端面への加工を行う導光板の製造方法。
2. 複数の導光板元板、または、導光板原板を束ねた後に、束ねた各導光板元板、または、各導光板原板の原板切り出し加工、端面研磨、端面への加工を一連の作業で行う請求項１記載の製造方法。
3. 前記束ねた各導光板原板の端面に一括して加工する請求項１または２に記載の製造方法。
4. 端面への加工が端面への溝の形成であり、溝が導光板原板の面内に平行な方向の溝である請求項１〜３のいずれか一つに記載の製造方法。
5. 端面への加工が端面への溝の形成であり、溝が導光板原板の厚み方向に平行な方向の溝である請求項１〜３のいずれか一つに記載の製造方法。
6. 端面への加工が、各導光板原板の端面に、複数の突起を有する金型を用いて複数の凹凸部を形成する加工である請求項１〜３のいずれか一つに記載の製造方法。
7. 導光板原板を加工する端面に、金型と紫外線硬化樹脂を用いて、紫外線照射により該紫外線硬化樹脂を硬化させて加工する請求項１〜６のいずれか一つに記載の製造方法。
8. 紫外線照射を賦形する端面とは反対側の端面から行う請求項７記載の製造方法。
9. 端面への加工が端面への印刷により模様をつける請求項１〜３のいずれか一つに記載の製造方法。