TW201706122A - 光學薄片成型裝置、光學薄片成型方法 - Google Patents

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Abstract

為了提供一種光學薄片成型技術，可精度良好地將事先設定的形狀輪廓之薄型薄片進行擠壓成型。 具備有擠壓單元、成型輥子單元、及增厚部成型機構。擠壓單元係具有：可吐出薄片狀的熔融樹脂之吐出用狹縫(18)。吐出用狹縫係具備基準間隙部(29)及擴大間隙部(30)。基準間隙部構成為，沿著與擠壓方向交叉的方向具有一定大小的間隙。擴大間隙部構成為，在與增厚部對應的位置，具有比基準間隙部更擴大的間隙。成型輥子單元，係一邊讓被吐出的熔融樹脂固化一邊將其沿著擠壓方向搬送。增厚部成型機構，係對薄片狀的熔融樹脂，讓比其他部分更為增厚化之1或複數個增厚部沿著擠壓方向連續地成型。

Description

光學薄片成型裝置、光學薄片成型方法
本發明是關於用於將例如導光板等所使用的光學薄片進行擠壓成型的技術。在本發明中，導光板(Light guiding panel)是由光學用途之厚度很薄的薄片(也稱為薄型薄片(thin sheet))所構成。
例如在行動電話、智慧型手機等的可攜式終端機的技術領域，隨著終端機本體之薄型化，而要求背光單元的薄型化。背光單元，例如是由導光板、擴散薄片(Diffuser)、稜鏡薄片等所構成。導光板是由具有高折射率之透明樹脂所成型的。為了背光單元的薄型化，必須將導光板成型為厚度很薄的薄型導光板。於是，為了因應上述要求，利用樹脂將光學用途的薄型薄片進行成型的技術已被提出(例如，參照專利文獻1)。
作為可將薄型薄片進行成型的技術，係包括射出成型(Injection molding)、擠壓成型(extrusion)。在此情況，擠壓成型的生產效率比射出成型更優異。因此，較佳為藉由擠壓成型技術將樹脂製的薄型薄片進行成型。
〔先前技術文獻〕
〔專利文獻1〕日本特表2014-502568號公報
以往的擠壓成型技術，在將表背面呈平坦且具有一定厚度(以下稱為基準厚度)之薄型薄片連續地進行成型的情況，例如是將從擠壓機擠出之熔融樹脂通過T字模具(T-die)的流路而呈薄片狀展開後吐出，將所吐出之薄片狀的熔融樹脂藉由一對輥子夾壓(compression)並讓其固化，而將薄型薄片連續地進行成型。在該技術中，T字模具的流路構成為，當將熔融樹脂呈薄片狀展開時，在該T字模具的寬度方向全體使熔融樹脂的流量成為均一。
然而，將薄型薄片連續地進行成型之技術，並不限定於表背面呈平坦之薄型薄片的成型，也適用於凹凸模樣之圖案薄片的成型。圖案薄片，係在表背面或單面的全面將凹部和凸部配置成鄰接且有規則。在此情況，在一對輥子的表面設置模具，該模具具有將形成於圖案薄片之凹凸模樣反轉後的凸凹。這時，與表背面呈平坦之薄型薄片的成型相同，是從T字模具吐出在寬度方向全體流量均一之薄片狀的熔融樹脂。當薄片狀的熔融樹脂與一對輥子接觸(contact)時，從模具的凸部溢出之熔融樹脂會繞到模具的凹部，藉此獲得樹脂量的均衡。因此，所成型的圖案薄片之平均厚度成為基準厚度。
相對於此，在將表背面呈平坦之基準厚度的薄型薄片進行成型的情況，作為事先設定的形狀輪廓，例如，在維持該基準厚度下，讓薄型薄片的表面局部地立體突出(增厚化)是不可能的。
在此情況，在一對輥子的表面僅設有：將薄型薄片的突出部(讓表面局部地立體突出的部分)的形狀反轉後之凹狀溝槽的模具。換言之，在一對輥子的表面並未設置：與凹狀溝槽對應之凸狀部。而且，與表背面呈平坦之薄型薄片的成型相同，是從T字模具吐出在寬度方向全體流量均一之薄片狀的熔融樹脂。
如此，當薄片狀的熔融樹脂與一對輥子接觸時，無法獲得遍及模具的凹狀溝槽全體之熔融樹脂的繞入效果。亦即，無法充分供應為了形成立體突出(增厚化)所需之樹脂量。結果，例如因熔融樹脂固化時所產生之「凹陷(sink)」，可能無法精度良好地成型出事先設定的形狀輪廓之薄型薄片。
本發明的目的是為了提供一種光學薄片成型技術，可精度良好地將事先設定的形狀輪廓之光學薄片進行擠壓成型。
為了達成上述目的，本發明係具有擠壓單元、成型輥子單元以及增厚部成型機構。擠壓單元係具有：可吐出薄片狀的熔融樹脂之吐出用狹縫。吐出用狹縫係具備基準間 隙部及擴大間隙部。基準間隙部構成為，沿著與擠壓方向交叉的方向具有一定大小的間隙。擴大間隙部，係在與增厚部對應的位置，具有比基準間隙部更擴大的間隙。成型輥子單元，係一邊讓被吐出之薄片狀的熔融樹脂固化一邊將其沿著擠壓方向搬送。增厚部成型機構，是對薄片狀的熔融樹脂，將比其他部分更為增厚化之1或複數個增厚部沿著擠壓方向連續地成型。
依據本發明，能夠實現一種光學薄片成型技術，其可精度良好地將事先設定的形狀輪廓之光學薄片進行擠壓成型。
1‧‧‧薄型導光板
8‧‧‧光學薄片成型裝置
9‧‧‧擠壓單元
10‧‧‧成型輥子單元
11‧‧‧增厚部成型機構
18‧‧‧吐出用狹縫
29‧‧‧基準間隙部
30‧‧‧擴大間隙部
圖1係顯示一實施形態的光學薄片成型裝置之外觀構造的立體圖。
圖2係顯示T字模具的外觀構造之立體圖。
圖3係顯示T字模具的內部構造之剖面圖。
圖4係顯示T字模具的出口構造之俯視圖。
圖5係顯示主輥子的構造、以及成型有增厚部之半製品的構造之剖面圖。
圖6係顯示半製品的切斷部分之剖面圖。
圖7係顯示作為最終製品之導光板的態樣之剖面圖。
圖8係顯示變形例之按壓輥子的構造之剖面圖。
圖9係顯示將在唇部設有溝槽的情況和未設置溝槽的情況之半製品互相比較的結果之剖面圖。
「一實施形態」 「光學薄片成型裝置之概要」
本實施形態的光學薄片成型裝置構成為，可進行導光板的成型。導光板，例如用於作為行動電話、智慧型手機等的可攜式終端機之背光單元的構造。導光板可使用具有高折射率之透明樹脂進行成型。作為透明樹脂可採用例如丙烯酸酯樹脂(PMMA)、聚碳酸酯(polycarbonate)樹脂(PC)、環烯烴(cycloolefin)系樹脂(COP)等的樹脂。
如圖7所示般，光學用途的薄型導光板1係具備入光部2、面發光部3。入光部2是比面發光部3更為增厚化。在此，要求面發光部3隨著背光單元的薄型化而成型為更薄。相對於此，要讓後述的光源7(例如、LED)進行與面發光部3相同程度的薄型化，有技術上的困難。因此，為了在讓面發光部3更加薄型化的狀態下毫無損失地接收來自光源7的光，不得不讓入光部2的厚度增厚成至少與光源7相同程度。
入光部2的上表面2a及面發光部3的上表面3a是構成為平滑的平坦面。雙方的上表面2a，3a配置成互相平行。另一方面，導光板1的下表面1s構成為，從入光部2 連續到面發光部3。導光板1的下表面1s構成為平滑的平坦面。導光板1的下表面1s構成為，與雙方的上表面2a，3a平行且對置。
在入光部2，在雙方的上表面2a，3a彼此間構成平滑的傾斜面4。傾斜面4和入光部2的上表面2a之邊界部分5帶有稜角。換言之，傾斜面4和入光部2的上表面2a之邊界部分5不是呈圓角。總之，在邊界部分5，其角度是從入光部2之上表面2a朝向傾斜面4急劇地改變。
導光板1是從入光部2到面發光部3一體成型。入光部2具有入光面2b。入光面2b，是沿著與上述雙方的上表面2a，3a正交的方向展開。入光面2b係具有例如矩形狀。入光面2b構成為，從入光部2朝向面發光部3筆直地直立。在面發光部3的上表面3a搭載有：例如擴散薄片、稜鏡薄片等的光擴散零件6。
在此，將搭載有光擴散零件6之導光板1設置於可攜式終端機。以與入光面2b對置的方式配置光源7(例如LED)。藉此，在可攜式終端機構成背光單元。在該構造，從光源7發出的光，是從入光面2b導引到入光部2。被導引到入光部2的光，被沿著傾斜面4導引而毫無損失地傳送到面發光部3。傳送到面發光部3的光，藉由光擴散零件6呈面狀地擴散。結果，能夠從面發光部3呈面狀地產生均一的光。
如圖1~圖4所示般，光學薄片成型裝置8係具有：擠壓單元9、成型輥子單元10、增厚部成型機構11。擠 壓單元9構成為，可吐出薄片狀的熔融樹脂12m。成型輥子單元10構成為，讓被吐出的薄片狀的熔融樹脂12m經過僅表面固化之熔融樹脂12s的狀態之後(例如，在非結晶性樹脂，溫度被調整到比玻璃轉移點(Glass transition temperature)更低的溫度後)，可朝箭頭13方向擠出其全體具有可撓性之固化狀態的光學薄片12p。增厚部成型機構11構成為，對熔融樹脂12m，12s，可將比其他部分更為增厚化之1或複數個增厚部14b(參照圖5~圖6)沿著擠壓方向13連續地成型。
在此，擠壓方向13是指，例如沿著從擠壓單元9連續到成型輥子單元10之一連串的擠壓路徑之方向。一連串的擠壓路徑是指，從擠壓單元9沿著重力(垂直)方向吐出之熔融樹脂12m通過成型輥子單元10而送出之一連串的程序通路。
此外，光學薄片12p是指，厚度薄且可撓性優異而能捲繞成捲筒狀者。
「成型輥子單元10」
成型輥子單元10係具備：主輥子15、按壓輥子16、送出輥子17。這3個輥子15，16，17分別構成為可調節溫度的輥子。3個輥子15，16，17分別保持於事先設定的一定溫度。設定溫度是指，不致讓熔融樹脂12m，12s熔融的溫度，且可一邊固化一邊維持柔軟性的溫度。例如聚碳酸酯樹脂(PC)的話，設定成約140℃的溫度。
主輥子15具有圓筒形狀的轉印面15s。轉印面15s被實施鏡面精加工。轉印面15s構成為，可將從後述的吐出用狹縫18吐出之薄片狀的熔融樹脂12m沿著擠壓方向13導引。按壓輥子16具有圓筒形狀的轉印面16s。轉印面16s被實施鏡面精加工。轉印面16s構成為，可將熔融樹脂12m朝向主輥子15的轉印面15s按壓。送出輥子17具有圓筒形狀的送出面17s。送出面17s不一定要實施鏡面精加工。送出面17s構成為，可將光學薄片12p沿著擠壓方向13送出。
3個輥子15，16，17分別構成為，能夠以1根旋轉軸15r，16r，17r為中心進行旋轉。3個旋轉軸15r，16r，17r是沿著水平方向配置成互相平行。換言之，3個旋轉軸15r，16r，17r是沿著與重力(垂直)方向交叉(正交)的方向(水平方向)排列。主輥子15的旋轉方向設定成，與其他2個輥子16，17的旋轉方向相反。
依據該構造，從擠壓單元9沿著重力(垂直)方向吐出之薄片狀的熔融樹脂12m，會通過主輥子15和按壓輥子16之間(接觸點)。通過接觸點後的熔融樹脂12m，在沿著主輥子15之轉印面15s被擠出的期間，成為僅其表面固化之熔融樹脂12s。該熔融樹脂12s通過主輥子15和送出輥子17之間(接觸點)後，成為其全體具有可撓性之固化狀態的光學薄片12p。如此，光學薄片12p被朝向箭頭13方向擠出。這時，光學薄片12p是作為薄型導光板1之半製品而設定其厚度。
在圖式，作為最佳模式的一例，係顯示將3個輥子15，16，17沿著水平方向橫向排列的態樣。可取代此，作為比較好的模式，例如能以主輥子15為中心，且讓其兩側的輥子(按壓輥子16、送出輥子17)傾斜。然而，將3個輥子15，16，17沿著重力(垂直)方向縱向排列的態樣並非最佳模式。
在縱向排列的態樣，樹脂是從擠壓單元9朝向主輥子15和按壓輥子16之間(接觸點)吐出。這時，被吐出的樹脂，在到達主輥子15和按壓輥子16之間(接觸點)之前，受到重力作用往下方拉而會向下垂。因此，該樹脂會先接觸下方側的輥子(例如按壓輥子16)，而提早開始固化。結果，可能無法將主輥子15和按壓輥子16間之轉印(成型)精度維持於一定。
「增厚部成型機構11」
增厚部成型機構11可設置於主輥子15及按壓輥子16之一方、或雙方。在此情況，較佳為在主輥子15設置增厚部成型機構11。因此，在圖式，作為一例係顯示設置於主輥子15之增厚部成型機構11。增厚部成型機構11，係在主輥子15的周方向設有圓環狀的增厚部成型溝槽19。增厚部成型溝槽19設置於主輥子15之轉印面15s。
在轉印面15s中，增厚部成型溝槽19構成為，相對於其他面是沿著周方向連續地凹陷。增厚部成型溝槽19 運用於，對一定厚度(基準厚)之上述半製品局部地成型增厚化部分(後述增厚部14b)的情況。
換言之，增厚部成型溝槽19設置於與後述的擴大間隙部30(凹陷部31)(參照圖4)對應的位置。增厚部成型溝槽19和擴大間隙部30(凹陷部31)係沿著擠壓方向13具有平行且對置排列的位置關係。
依據該構造，例如將2個半製品(薄型導光板1)同時成型的情況，只要在主輥子15之寬度方向中央設置1個增厚部成型溝槽19(增厚部成型機構11)即可。而且，對應於該增厚部成型溝槽19，在後述的狹縫18之寬度方向中央設置1個擴大間隙部30(凹陷部31)即可。相對於此，例如將1個半製品(薄型導光板1)成型的情況，只要在主輥子15之寬度方向一側設置1個增厚部成型溝槽19(增厚部成型機構11)即可。而且，對應於該增厚部成型溝槽19，在後述的狹縫18之寬度方向一側設置1個擴大間隙部30(凹陷部31)即可。
如此，對通過主輥子15和按壓輥子16間之熔融樹脂12m，12s，能讓比其他部分更為增厚化之1或複數個增厚部14b沿著擠壓方向13連續地成型。
「擠壓單元9」
擠壓單元9具備有擠壓機(Extruder)20、T字模具21。擠壓機20和T字模具21是藉由連接管22互相連結。擠壓機20具備有缸筒(未圖示)、料斗(hopper) 24。擠壓機20、連接管22、以及T字模具21被加熱成事先設定的溫度並保持於該設定溫度。設定溫度是比上述3個輥子15，16，17的設定溫度更高的溫度。例如聚碳酸酯樹脂(PC)的話，設定成約260℃的溫度。
在缸筒，讓1或複數根螺桿(未圖示)可旋轉地插通。在此，1根螺桿插通於缸筒的態樣是構成單軸擠壓機20。複數(例如2)根螺桿插通於缸筒的態樣是構成雙軸擠壓機20。
料斗24構成為可將樹脂原料投入缸筒。在此，例如將粒狀的樹脂原料從料斗24投入。投入後的樹脂原料，在缸筒內，藉由旋轉中的螺桿被熔融、混煉。熔融混煉後的樹脂原料，於熔融狀態下搬送到缸筒的前端。在缸筒的前端設置上述的連接管22。
被搬送到缸筒的前端之熔融樹脂，通過連接管22而供應給T字模具21。換言之，在擠壓機20中生成熔融樹脂。所生成的熔融樹脂是通過連接管22供應給T字模具21。在T字模具21設有T字模具加熱保溫用加熱器23(參照圖3)。藉由該加熱器23將T字模具21保持於事先設定之一定的溫度。因此，被供應給T字模具21的熔融樹脂不致固化而能維持一定的熔融狀態。用於將T字模具21保持於一定溫度之溫度，是按照熔融樹脂的種類、用途而設定，在此並未進行數值限定。
T字模具21構成為，可將被供應的熔融樹脂呈薄片狀展開而吐出。T字模具21例如係具備：與連接管22連 通之歧管(manifold)25a、從歧管25a延伸出之間隙通路25b(參照圖3)。歧管25a是沿著與上述擠壓方向13交叉的方向(亦即，後述的狹縫18之寬度方向)延伸。間隙通路25b是沿著歧管25a的寬度方向呈平面狀展開。間隙通路25b的一端是連接於歧管25a。間隙通路25b的另一端連接於狹縫18。
T字模具21係具備：T字模具本體21a、固定唇部21b、可動唇部21c。固定唇部21b及可動唇部21c可藉由緊固螺栓45裝卸自如地組裝於T字模具本體21。在T字模具本體21組裝了固定唇部21b及可動唇部21c的狀態下，在T字模具21構成上述歧管25a及間隙通路25b。
「吐出用狹縫18」
T字模具21具備有吐出用狹縫18(以下稱為狹縫)。狹縫18構成為，可將薄片狀的熔融樹脂12m吐出。狹縫18具有：互相平行且對置之2個狹縫面(第1狹縫面18a、第2狹縫面18b)。在此，狹縫18界定於：沿著上述擠壓方向13之第1及第2狹縫面18a，18b的全長(後述流路長度L(參照圖3))之範圍。再者，在狹縫18的前端設有吐出口18c(也稱為出口開口)。
具體而言，吐出口18c設置於T字模具21之前端。T字模具21的前端是指，相對於沿重力方向位於最下方之最下部。吐出口18c設置於該最下部的端面(第1及第2狹縫面18a，18b之下端面)。再者，在T字模具21的前 端設有2個唇部(第1唇部26a、第2唇部26b)。第1唇部26a和第2唇部26b是互相隔著間隔而對置。第1唇部26a設置於上述可動唇部21c。第2唇部26b設置於上述固定唇部21b。
上述第1及第2狹縫面18a，18b係分別設置於第1及第2唇部26a，26b之對向面。亦即，第1狹縫面18a設置於第1唇部26a之對向面。第2狹縫面18b設置於第2唇部26b之對向面。如此，在第1狹縫面18a和第2狹縫面18b之間的區域構成上述狹縫18。
依據該構造，上述吐出口18c可界定成，沿著第1及第2狹縫面18a，18b的下端面朝與上述擠壓方向13交叉的方向(亦即，狹縫18的寬度方向)延伸之細長矩形狀的開口。而且，從該吐出口18c到與該吐出口18c連續之狹縫18，設置後述的基準間隙部29及擴大間隙部30。
T字模具21係具備：可調整2個唇部26a，26b(第1及第2狹縫面18a，18b)彼此的間隔(也稱為唇部間隙h，H)之唇部間隙調整機構27。唇部間隙調整機構27具有複數個唇部調整螺栓28。唇部調整螺栓28是藉由T字模具21予以可旋轉地支承。在唇部調整螺栓28的基端設有調整部28a。在唇部調整螺栓28的前端設有按壓部28b。按壓部28b構成為，能與2個唇部26a，26b之任一方接觸。
在圖式作為一例，係顯示讓按壓部28b接觸第1唇部26a之唇部調整螺栓28。在此，讓調整部28a旋轉，使按 壓部28b前進。從按壓部28b讓按壓力作用於第1唇部26a，而使第1唇部26a彈性變形。如此讓第1唇部26a靠近第2唇部26b。結果可將唇部間隙h，H縮窄。
相反的，讓調整部28a朝相反方向旋轉，使按壓部28b後退。將按壓部28b對第1唇部26a的按壓力解除。利用第1唇部26a的彈性力而回復原來的形狀。如此讓第1唇部26a離開第2唇部26b。結果可將唇部間隙h，H擴大。
再者，在T字模具21中，2個狹縫面18a，18b分別設置於第1唇部26a及第2唇部26b之對向面。亦即，在第1唇部26a的對向面設置第1狹縫面18a。在第2唇部26b的對向面設置第2狹縫面18b。在該狹縫18設置基準間隙部29及擴大間隙部30。基準間隙部29及擴大間隙部30配置成，在第1狹縫面18a和第2狹縫面18b彼此間，沿著狹縫寬度方向遍及後述流路長度L的範圍。換言之，從熔融樹脂的流動方向觀察，基準間隙部29及擴大間隙部30係配置於從流路長度L的始端到終端之範圍。在此情況，流路長度L的始端是與狹縫18和上述間隙通路25b的另一端之連接部分一致。流路長度L的終端則是與吐出口18c一致。
在基準間隙部29形成：沿著與上述擠壓方向13交叉的方向之一定大小的唇部間隙h(以下稱為基準間隙h)。基準間隙h界定為第1狹縫面18a和第2狹縫面18b之間隙。基準間隙h是根據上述半製品的厚度(後述 的減薄部14a)而設定。在此，當作為半製品是採用上述導光板1(入光部2、面發光部3)的情況(參照圖7)，基準間隙h是根據構成面發光部3的部分之厚度t(參照圖5)來設定。例如，基準間隙h設定為構成面發光部3的部分之厚度t的3倍~4倍左右。
在擴大間隙部30形成比基準間隙h更為擴大之唇部間隙H(以下稱為擴大間隙H)。擴大間隙部30適用於，對一定厚度(基準厚)的上述半製品，讓增厚化的部分(後述增厚部14b)成型的情況。擴大間隙H可讓基準間隙h的一部分擴大而構成。
在該構造中，擴大間隙部30之個數及位置設定成與增厚部14b的個數及位置一致。例如，要在半製品的中央成型1個增厚部14b的情況，只要在狹縫18(第1及第2狹縫面18a，18b)之寬度方向中央設置1個擴大間隙部30即可。此外，例如要在半製品的一側成型1個增厚部14b的情況，只要在狹縫18(第1及第2狹縫面18a，18b)之寬度方向一側設置1個擴大間隙部30即可。
擴大間隙部30(擴大間隙H)，係在狹縫18(第1及第2狹縫面18a，18b)設置凹陷部31(也稱為溝槽)而構成。凹陷部31，能讓第1及第2狹縫面18a，18b之任一方的面凹陷而構成。在圖式作為一例，係顯示設置於第1唇部26a的第1狹縫面18a之凹陷部31。凹陷部31的構成方法，是與上述擠壓方向13平行地讓第1狹縫面18a之一部分相對於其他部分連續地凹陷。作為凹陷方 法，例如可採用：將第1狹縫面18a的一部分切除、切削之方法。
擴大間隙H界定為，凹陷部31和第2狹縫面18b中之與凹陷部31對置的部分之間隙。凹陷部31的大小及形狀，是對應於上述主輥子15的增厚部成型溝槽19之大小及形狀而設定。在圖5作為一例，係顯示具有梯形的輪廓之增厚部成型溝槽19。在此情況，凹陷部31可設定成沿著該梯形輪廓之大小及形狀。
在凹陷部31中(參照圖4)，例如將凹陷底面31a的寬度設定為W1，將從凹陷底面31a往兩側連續之傾斜凹陷面31b的寬度設定為P1，將傾斜凹陷面31b的傾斜角設定為θ 1，將凹陷部31的凹陷深度設定為F1。寬度W1，P1界定為，沿著與擠壓方向13交叉(正交)的方向之長度。傾斜角θ1界定為，傾斜凹陷面31b相對於該寬度方向所構成的角度。凹陷深度F1界定為第1狹縫面18a和凹陷底面31a彼此間的距離。從其他觀點來看，凹陷深度F1也能界定為擴大間隙H和基準間隙h之差值。
在增厚部成型溝槽19中(參照圖5)，例如將溝槽底面19a的寬度設定為W2，將從溝槽底面19a往兩側連續之傾斜溝槽面19b的寬度設定為P2，將傾斜溝槽面19b的傾斜角設定為θ 2，將增厚部成型溝槽19的溝槽深度設定為F2。寬度W2，P2界定為，沿著與擠壓方向13交叉(正交)的方向之長度。傾斜角θ2界定為，傾斜溝槽面19b相對於該寬度方向所構成的角度。溝槽深度F2界定 為轉印面15s和溝槽底面19a彼此間的距離。從其他觀點來看，溝槽深度F2也能界定為入光部2(增厚部14b)的厚度T和面發光部3(減薄部14a)的厚度t之差值。
在此情況，若考慮到從T字模具21吐出之薄片狀的熔融樹脂12m有在寬度方向減少的現象、亦即內縮(Neck-in)的影響，作為凹陷部31和增厚部成型溝槽19的關係，例如可設定成滿足W1≧W2、P1≧P2、θ1≧θ2、F1≧F2的關係之態樣。該態樣僅為一例，例如可按照T字模具21的大小、樹脂原料的種類、半製品(薄型導光板1)的大小、形狀等而設定。因此，對於該態樣並未進行數值限定。
此外，基準間隙h及擴大間隙H是連通並連接於間隙通路25b。基準間隙h及擴大間隙H構成為比間隙通路25b更窄。在此情況，沿著上述擠壓方向13之狹縫18(第1及第2狹縫面18a，18b)的全長界定為後述的流路長度L(參照圖3)。
在該構造中，從上述擠壓機20擠出之熔融樹脂，藉由擠出時的擠壓壓力供應給T字模具21後，通過狹縫18(基準間隙部29、擴大間隙部30)。藉此，使薄片狀的熔融樹脂12m通過狹縫18而從吐出口18c吐出。吐出中，在熔融樹脂12m之對應於擴大間隙部30之位置的厚度變得比其他部分的厚度更厚。
「根據壓力損失之擴大間隙H的計算」
作為半製品是成型具有入光部2及面發光部3之導光板1(參照圖7)的情況，狹縫18的擴大間隙H可利用以下的計算程序來算出。在此情況，入光部2是以增厚部14b的形式成型。面發光部3是以減薄部14a的形式成型。將入光部2(增厚部14b)的厚度設定為T，將面發光部3(減薄部14a)的厚度設定為t。狹縫18的基準間隙h，是根據面發光部3(減薄部14a)的厚度t而事先設定。
首先，在狹縫18(第1及第2狹縫面18a，18b)的全長、亦即平行平板的流路長度L，薄片狀的熔融樹脂12m被吐出時之吐出量(流量)Q與壓力損失△P的關係如下。
△P=12QηL/Ws3...(式1)
設單位寬度的流量Q'=Q/W
△P=12Q'ηL/s3...(式2)
Q'=t×V...(式3)
△P=12tVηL/s3...(式4)
擴大間隙部30的壓力損失△P為 △P=12TVηL/H3...(式5)
基準間隙部29的壓力損失△P為 △P=12tVηL/h3...(式6)
設△P在上述雙方的間隙部29，30是相同的。
V，η，L是一定的。如此，△P/12VηL=t/h3=T/H3...(式7)
將式7轉換成式8。如此算出狹縫18的擴大間隙H。
H=h×(T/t)1/3...(式8)
Q：熔融樹脂的擠壓量(流量)
η：熔融樹脂的黏度
L：流路長(狹縫18的全長)
W：狹縫18的寬度
s：平行平板的間隙
V：主輥子15的周速度
t：密度“1”時之面發光部3(減薄部14a)的厚度
T：密度“1”時之入光部2(增厚部14b)的厚度
在此，在式8將數值代入。設入光部2(增厚部14b)之厚度T為0.35mm，面發光部3(減薄部14a)之厚度t為0.2mm。狹縫18的基準間隙h設定為面發光部3(減薄部14a)的厚度t(=0.2mm)之4倍。亦即，將狹縫18的基準間隙h設定成0.8mm。如此，式4的計算結果成為以下的值(約1mm)。
H=0.8×(0.35/0.2)1/3=0.964mm≒1mm
「擴大間隙H的容許範圍」
擴大間隙H並非無歧異地設定成根據上述計算式(1)~(8)所算出的值。擴大間隙H具有容許範圍。作為容許範圍，可對所算出之擴大間隙H設定成上限和下 限，或是對所算出之擴大間隙H與狹縫的基準間隙h之差值F1設定其上限和下限。
例如，作為利用差值F1之容許範圍，能以滿足0.5×(H-h)≦F1≦1.2×(H-h)的關係之方式設定擴大間隙H。
例如，藉由後述的擴大間隙部用加熱器將擴大間隙部30及其附近區域加熱的情況，作為利用差分F1的容許範圍，能以滿足0.2×(H-h)≦F1≦1.0×(H-h)的關係之方式設定擴大間隙H。在此情況，加熱溫度設定成，比將T字模具21保溫的溫度高幾度~幾十度。
「其他擠壓單元9的構造」 「擴大間隙部用加熱器」
如圖3~圖4所示般，T字模具21具備有擴大間隙部用加熱器。該加熱器構成為，能將擴大間隙部30及其附近區域加熱。加熱器構成為，能加熱到比將T字模具21保溫的溫度高幾度~幾十度。在該構造中，藉由加熱器將擴大間隙部30及其附近區域加熱。藉此，流過該部位附近的熔融樹脂被加熱。加熱後的熔融樹脂之黏度降低。結果，使在該部位附近的熔融樹脂變得容易流動。作為加熱器，例如可採用***式、位置調整式這2種的加熱器。
採用***式加熱器時，是在2個唇部(第1唇部26a、第2唇部26b)之任一方或雙方將發熱體32***並固定。另一方面，採用位置調整式加熱器時，是在2個唇 部26a，26b之任一方或雙方，將發熱體33以其位置調整後的狀態進行固定。
圖3顯示，將位置調整式加熱器運用於2個唇部26a，26b雙方的態樣。圖4顯示，將***式加熱器及位置調整式加熱器分別運用於2個唇部26a，26b各個的態樣。在圖4的態樣中，是在第1唇部26a採用位置調整式加熱器，在第2唇部26採用***式加熱器。在圖3及圖4的態樣中，不管哪個加熱器都構成為可將擴大間隙部30及其附近區域加熱。
如圖4所示般，***式加熱器係具有：發熱體32、收容孔34。收容孔34是讓第2唇部26b的一部分凹陷而構成。收容孔34是延伸到擴大間隙部30(凹陷部31)的前方。在此情況，將發熱體32***收容孔34。這時，發熱體32是位於與擴大間隙部30(凹陷部31)對置的位置。如此，能將發熱體32以***第2唇部26b的狀態進行固定。
如圖3~圖4所示般，位置調整式加熱器係具有：發熱體33、位置調整機構。發熱體33具備有發熱部35a、隔熱部35b。發熱部35a及隔熱部35b雙方都會發熱。隔熱部35b是比發熱部35a更為小徑(小型)化。在此情況，在後述的貫通孔36***發熱體33的狀態下，發熱部35a會與貫通孔36的內面接觸，但隔熱部35b不會接觸貫通孔36的內面。因此，熱會從發熱部35a傳到T字模具21，但熱不會從隔熱部35b傳到T字模具21。
採用上述構造的理由在於，例如在擴大間隙部30(凹陷部31)的寬度較小的態樣，要製造其寬度一致且能發揮充分的加熱能力之發熱體33會有困難。在此情況，是構成隔熱部35b比發熱部35a更為小徑(小型)化之發熱體33。如此，能夠僅讓發熱部35a相對於加熱對象(例如，擴大間隙部30(凹陷部31)的寬度區域)進行正確且容易地定位。
位置調整機構構成為，能將發熱體33的位置調整成與擴大間隙部30(凹陷部31)對置。位置調整機構具備有貫通孔36、移動機構。貫通孔36是貫穿T字模具21(例如，第1唇部26a)而構成。貫通孔36是沿著狹縫18的寬度方向延伸。貫通孔36構成為可將發熱體33***。此外，移動機構構成為，可沿著貫通孔36將發熱體33移動。在圖式作為移動機構的一例，是採用朝發熱體33的兩側延伸之操作桿37。操作桿37的一端連接於隔熱部35b。操作桿37的另一端是從貫通孔36往外部突出。
採用位置調整式加熱器時，將發熱體33和操作桿37一起***貫通孔36。沿著貫通孔36讓操作桿37往復移動。當發熱體33(具體而言，發熱部35a)與擴大間隙部30(凹陷部31)對置時，停止操作桿37的操作。這時，發熱體33(發熱部35a)位於與擴大間隙部30(凹陷部31)對置的位置。如此，能將發熱體33(發熱部35a)以調整其位置的狀態固定於第1唇部26a。在此狀態下，發熱體33當中，僅發熱部35a與第1唇部26a接觸。
「唇部調整螺栓28的配置」
在上述唇部間隙調整機構27中，將複數個唇部調整螺栓28等間隔地配置。複數個唇部調整螺栓28當中，至少1個唇部調整螺栓28(按壓部28b)位於擴大間隙部30(凹陷部31)的中心。在此情況，中心是指，沿著狹縫18的寬度方向將擴大間隙部30(凹陷部31)二等分的部分。圖4中，從按壓部28b作用於第1唇部26a之按壓力是用箭頭38表示。塗黑的箭頭38表示，從位於擴大間隙部30(凹陷部31)的中心之唇部調整螺栓28(按壓部28b)作用於第1唇部26a之按壓力。
依據該配置，當從按壓部28b讓按壓力作用於第1唇部26a時，能使第1唇部26a均等地彈性變形。如此，擴大間隙部30(凹陷部31)不致發生不規則地變形。結果，能將唇部間隙h，H精度良好地縮窄成事先設定的尺寸及形狀。
「光學薄片成型方法」
從擠壓機20將熔融樹脂擠出。藉由這時的擠壓壓力將熔融樹脂供應給T字模具21(參照圖1)。被供應給T字模具21之熔融樹脂通過狹縫18(基準間隙部29、擴大間隙部30)。這時，從狹縫18將薄片狀的熔融樹脂12m吐出(參照圖2)。該薄片狀的熔融樹脂12m中，對應於擴大間隙部30的位置之厚度比其他部分的厚度更厚(參 照圖5)。擴大間隙部30是對應於主輥子15之增厚部成型溝槽19的位置。
吐出的熔融樹脂12m，在主輥子15和按壓輥子16間(接觸點)一邊被夾壓(compression)一邊通過。這時，在熔融樹脂12m成型與增厚部成型溝槽19的形狀輪廓一致之增厚部14b。增厚部14b是比其他部分更為增厚化，且沿著擠壓方向13連續地成型(參照圖5)。接著，在切斷程序中(參照圖6)，將增厚部14b沿著事先設定之2個切斷線39a，39b進行切斷。藉此，同時構成2個薄型導光板1之半製品。
接著，在各個半製品中，將與增厚部14b之相反側對置而成型之剩餘部分40沿著事先設定的切斷線41切斷。在圖式僅顯示一方的切斷線41。如此，構成從入光部2到面發光部3一體成型之薄型導光板1(參照圖7)。
接著，在各個薄型導光板1中，對於要成為面發光部3之減薄部14a實施各種的表面處理。如此完成最終製品之薄型導光板1。然後，在面發光部3的上表面3a搭載光擴散零件6(例如，擴散薄片、稜鏡薄片等)。如此完成可攜式終端機的背光單元(參照圖7)。
對於要成為面發光部3之減薄部14a的各種表面處理中，例如將凹凸圖案進行成型的表面處理可設定成，在藉由上述成型輥子單元10成型熔融樹脂12m，12s的形狀輪廓時同時進行。
「實施形態的效果」
依據本實施形態，對應於作為半製品之薄型導光板1的形狀輪廓，來配置擴大間隙部30及增厚部成型機構19。擴大間隙部30能讓狹縫18的基準間隙h局部擴大而構成。增厚部成型機構19，是在主輥子15的轉印面15s當中，讓與擴大間隙部30對應的位置在周方向連續地凹陷而構成。從狹縫18吐出的熔融樹脂12m，對應於擴大間隙部30的位置之厚度變得比其他部分的厚度更厚。而且，使該熔融樹脂12m通過增厚部成型機構19，藉此能精度良好地成型半製品的增厚部14b(導光板1的入光部2)的形狀輪廓。如此，能將半製品(薄型導光板1)所使用的光學薄片，沿著事先設定的形狀輪廓進行精度良好的擠壓成型。
依據本實施形態，在半製品(薄型導光板1)的形狀輪廓中，能將入光部2的上表面2a成型為無凹凸之平坦面狀。如此，從光源7(例如LED)發出的光，可毫無損失地從入光面2b接收，能讓入光部2順利地進行導光。結果，能夠實現導光效率優異的半製品(薄型導光板1)。
依據本實施形態，在半製品(薄型導光板1)的形狀輪廓中，能讓傾斜面4和入光部2的上表面2a之邊界部分5帶有稜角。換言之，讓傾斜面4和入光部2的上表面2a之邊界部分5不帶圓角。總之，在邊界部分5，可從入光部2的上表面2a朝向傾斜面4讓角度急劇地改變。如 此，藉由入光部2導光的光，可沿著傾斜面4毫無損失地傳送到面發光部3。結果，可從面發光部3呈面狀地產生均一的光。
依據本實施形態，固定唇部21b及可動唇部21c是藉由緊固螺栓45裝卸自如地組裝於T字模具本體21。亦即，固定唇部21b及可動唇部21c是可更換地組裝於T字模具本體21。如此，例如上述擴大間隙部30(凹陷部31)設置於可動唇部21c的情況，僅藉由更換可動唇部21c，就能成型形狀及尺寸不同之其他態樣的光學薄片(薄型導光板的半製品)。
「實施形態的效果之驗證試驗」
準備了：在狹縫18(例如，第1唇部26a的第1狹縫面18a)具有凹陷部(溝槽)31之T字模具21、以及無凹陷部(溝槽)之T字模具21。換言之是準備了：習知品之「在唇部無溝槽」T字模具21、本發明之「在唇部設有溝槽」T字模具21。而且準備了，雙方的T字模具21共用之試驗用裝置(亦即，光學薄片成型裝置8)。
試驗用裝置的規格如下。
擠壓機：同方向旋轉雙軸混煉擠壓機(Co-Rotating Twin-Screw Compounder)、螺桿標稱直徑(nominal diameter)28mm
T字模具：寬度330mm、唇部間隙0.8mm
3個輥子：直徑180mm、面長400mm
主輥子：在中央設有深度0.15mm的溝槽
熔融樹脂的擠壓量(流量)：20kg/h聚碳酸酯原料
最終製品(導光板)的厚度：增厚部(入光部)的厚度0.35mm減薄部(面發光部)的厚度0.2mm
圖9顯示試驗結果。亦即顯示，使用「在唇部無溝槽」T字模具21的情況所獲得之半製品的剖面相片、使用「在唇部設有溝槽」T字模具21的情況所獲得之半製品的剖面相片。在雙方的剖面相片間顯示最佳製品輪廓。依據該試驗結果可知，在製品輪廓的製品化區域，「在唇部無溝槽」的半製品會發生「凹陷(sink)」，相對於此，「在唇部設有溝槽」的半製品並未發生「凹陷」。結果驗證出，藉由使用本發明之「在唇部設有溝槽」T字模具21，可獲得上述效果。
「變形例」
在上述實施形態中，成型輥子單元10的按壓輥子16是採用其外周不會彈性變形的態樣，可取代此，而採用具有可彈性變形的外周之按壓輥子16。如圖8所示般，本變形例的按壓輥子16係具備：外筒42、內筒43、溫度調節介質44。外筒42配置於內筒43的外側。溫度調節介質44是無間隙地填充於外筒42和內筒43之間。外筒42和內筒43設置成，相對於按壓輥子16的旋轉軸16r呈同心圓狀。
內筒43具有剛性。內筒43構成為不容易彈性變形。內筒43是由金屬材料所構成。另一方面，外筒42具有彈性。外筒42構成為可彈性變形。外筒42是由金屬材料所構成。在此情況，外筒42比內筒43更為薄型化。藉由讓外筒42薄型化而變得容易彈性變形。
依據此構造，當將從T字模具21的狹縫18吐出之薄片狀的熔融樹脂12m朝向主輥子15的轉印面15s按壓時，外筒42會沿著轉印面15s彈性變形。藉此，能讓熔融樹脂12m沿著主輥子15的增厚部成型溝槽19毫無間隙地密合。結果，能將熔融樹脂12m均一地緊壓於主輥子15的轉印面15s之寬度方向全體。
在此情況，外筒42當中，與熔融樹脂12m接觸的部分較佳為實施鏡面精加工。藉此，能讓半製品(薄型導光板1)的下表面1s成為平滑的平坦面。能讓半製品(薄型導光板1)的下表面1s與入光部2之上表面2a及面發光部3之上表面3a平行地對置。結果，能將作為半製品之薄型導光板1的光學特性維持於一定。除此以外的構造及效果是與上述實施形態相同，在此省略其說明。
此外，在上述實施形態中，可讓增厚部成型機構11(增厚部成型溝槽19)之圓筒形狀的溝槽底面19a之一部分(例如，中央部分)沿周方向連續地突出。在此情況，該突出部的剖面形狀可採用：例如三角形、圓弧形、矩形等各種形狀。再者，突出量(厚度)較佳為設定成，例如不超過半製品(薄型導光板1)的增厚部14b之厚度 T的範圍。
依據該構造，對應於突出部的突出量，能讓增厚部14b的厚度變薄。如此，在光學薄片成型方法之切斷程序中，可謀求切斷容易化、及切斷時間的縮短化。除此以外的構造及效果是與上述實施形態相同，在此省略其說明。
18‧‧‧吐出用狹縫
18a‧‧‧第1狹縫面
18b‧‧‧第2狹縫面
26a‧‧‧第1唇部
26b‧‧‧第2唇部
29‧‧‧基準間隙部
30‧‧‧擴大間隙部
31‧‧‧凹陷部
31a‧‧‧凹陷底面
31b‧‧‧傾斜凹陷面
32、33‧‧‧發熱體
34‧‧‧收容孔
35a‧‧‧發熱部
35b‧‧‧隔熱部
36‧‧‧貫通孔
37‧‧‧操作桿
38‧‧‧箭頭
h‧‧‧基準間隙(唇部間隙)
H‧‧‧擴大間隙(唇部間隙)
F1‧‧‧凹陷部31的凹陷深度
P1‧‧‧傾斜凹陷面31b的寬度
W1‧‧‧凹陷底面31a的寬度
θ1‧‧‧傾斜角

Claims (14)

  1. 一種光學薄片成型裝置，係具有擠壓單元、成型輥子單元、及增厚部成型機構，該擠壓單元，係具有可吐出薄片狀的熔融樹脂之吐出用狹縫；該成型輥子單元，係一邊讓被吐出的前述熔融樹脂固化一邊將其沿著擠壓方向搬送；該增厚部成型機構，係對薄片狀的熔融樹脂，讓比其他部分更為增厚化之1或複數個增厚部沿著前述擠壓方向連續地成型；前述吐出用狹縫係具備基準間隙部，該基準間隙部是沿著與前述擠壓方向交叉的方向構成一定大小的間隙；前述吐出用狹縫係具備擴大間隙部，該擴大間隙部是在與前述增厚部成型機構對應的位置構成比前述基準間隙部更擴大的間隙。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學薄片成型裝置，其中，前述擠壓單元係具備擠壓機及模具，該擠壓機，係生成前述熔融樹脂，且將被生成的前述熔融樹脂以事先設定的擠壓壓力擠出；該模具，係將被擠出的前述熔融樹脂呈薄片狀展開而吐出；前述吐出用狹縫設置於前述模具；從前述擠壓機擠出的前述熔融樹脂，藉由前述擠壓壓 力供應給前述模具後，在通過前述吐出用狹縫而呈薄片狀展開的狀態下，與前述擴大間隙部對應的位置之厚度變得比其他部分的厚度更厚。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光學薄片成型裝置，其中，在前述模具中，前述吐出用狹縫係具有互相平行且對置之2個狹縫面；前述基準間隙部的前述間隙係形成於2個前述狹縫面彼此之間，2個前述狹縫面當中，在一方的前述狹縫面設置比其他部分更為凹陷之凹陷部；前述擴大間隙部之前述間隙，係形成於前述凹陷部和另一方的前述狹縫面當中之與前述凹陷部對置的部分之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光學薄片成型裝置，其中，在前述吐出用狹縫中，將前述基準間隙部的間隙設為h，將前述擴大間隙部的間隙設為H時，H和h之差值F1滿足以下關係0.5×(H-h)≦F1≦1.2×(H-h)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光學薄片成型裝置，其中，在前述吐出用狹縫中，當將前述擴大間隙部及其附近區域加熱的情況， 將前述基準間隙部的間隙設為h，將前述擴大間隙部的間隙設為H時，H和h之差值F1滿足以下關係0.2×(H-h)≦F1≦1.0×(H-h)。
  6. 如申請專利範圍第4或5項所述之光學薄片成型裝置，其中，在成型有前述增厚部之前述熔融樹脂中，設前述增厚部的厚度為T，其他部分的厚度為t時，滿足以下關係H=h×(T/t)1/3。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之光學薄片成型裝置，其中，前述模具係具備：將前述擴大間隙部及其附近區域加熱之加熱器。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之光學薄片成型裝置，其中，前述模具係具備：將前述加熱器調整成與前述擴大間隙部對置之位置調整機構。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之光學薄片成型裝置，其中，前述位置調整機構係具備貫通孔及移動機構，該貫通孔，係沿著前述吐出用狹縫貫穿前述模具而延伸，且形成為可將前述加熱器***；該移動機構，係用於讓前述加熱器沿著前述貫通孔移動；藉由前述移動機構讓前述加熱器沿著前述貫通孔移 動，藉此使前述加熱器與前述擴大間隙部對置。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之光學薄片成型裝置，其中，前述成型輥子單元係具備主輥子及按壓輥子，該主輥子，係具有可沿著前述擠壓方向將前述熔融樹脂進行導引之轉印面；該按壓輥子，係將從前述吐出用狹縫擠出之前述熔融樹脂朝向前述主輥子的前述轉印面按壓；前述增厚部成型機構係設置於前述主輥子的前述轉印面，在前述轉印面上，在與前述擴大間隙部對應的位置設置：相對於其他面為沿著周方向連續地凹陷之圓環狀的增厚部成型溝槽。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之光學薄片成型裝置，其中，前述按壓輥子係具備：構成為可彈性變形之金屬製的外筒，當將前述熔融樹脂朝向前述主輥子的前述轉印面按壓時，前述外筒會沿著前述轉印面進行彈性變形。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之光學薄片成型裝置，其中，在前述外筒當中之與前述熔融樹脂接觸的部分，被實施鏡面精加工。
  13. 一種光學薄片成型方法， 係使用如申請專利範圍第1至12項中任一項所述之光學薄片成型裝置之薄片成型方法，其包含以下步驟：將熔融樹脂以呈薄片狀展開的狀態吐出，將吐出後的前述熔融樹脂沿著擠壓方向擠出，對擠壓中的前述熔融樹脂，讓比其他部分更為增厚化之1或複數個增厚部沿著前述擠壓方向連續地成型；以呈前述薄片狀展開的狀態吐出之前述熔融樹脂，與前述增厚部對應的位置之厚度變得比其他部分的厚度更厚。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之光學薄片成型方法，其中，進一步包含以下步驟：將前述增厚部沿著該增厚部切斷，將與前述增厚部之相反側對置而成型的剩餘部分切斷。
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