CN101308222A - 光学片制造方法及光学片 - Google Patents

Abstract

一种由透明热塑性树脂制成的光学片的制造方法，在树脂片的表面上进行规则几何图案化加工，该光学片制造方法包括以下步骤：在不低于树脂片的玻璃化温度的温度下，通过使用表面上形成有几何图案的金属环形加工带，在树脂片上执行几何图案化加工；将执行几何图案化加工后的树脂片快速地冷却到低于玻璃化温度的温度；以及将快速冷却后的树脂片从金属环形加工带分离。

Description

光学片制造方法及光学片

技术领域

本发明涉及由非晶态透明结晶树脂片制成的表面经过压印处理的光学片的制造方法。

背景技术

已经制造出所谓的压印片，其为表面形成有规则的立体几何图案(压印图案)的树脂片或薄膜。通常广为使用的是熔化挤压方法，其中熔化的热塑性树脂通过T形模具被挤压成片形，被夹在圆周表面具有凹/凸形状的金属辊与一个橡胶辊之间，并且受压的熔化物被冷却和凝固，从而连续地形成表面上具有凹/凸形状以及平坦的后表面的片(例如，参照日本专利未审公开No.H-9-295346，专利文献1)。

利用熔化挤压方法，对于通过T形模具挤出的树脂，可使用具有一定几何形状的相同的实心辊同时进行转印和分离。为了使转印良好，树脂必须具有足够的热能，为了进行分离，必须将树脂冷却到不高于树脂的玻璃化温度(Tg)。由于熔化挤压方法使用相同固体辊进行转印和冷却，难以进行充分的加热和冷却，并且难以同时良好地进行转印和分离。

根据另一种压印片制造方法，金属辊或金属平板表面上形成的压印图案被转印到树脂片上的表面上。根据另一种已知方法，可以通过使用卷绕在多个辊周围的金属环形加工带并且在环形带的表面上形成压印图案，在树脂片的表面上形成压印图案(例如，参照日本专利未审公开No.2001-277354，专利文献2)。

可使用按照上述方法制造的压印片作为例如用于液晶显示装置的光学片。具体来说，可使用压印片作为横截面连续地设有三角形的棱镜形状的棱镜片。棱镜片广泛地作为亮度改善片(薄膜)，通过会聚背光来改善正面亮度。例如，WO2006/071621公开文献(专利文献3)披露了一种棱镜片，其折射率具有面内各向异性，并且通过拉伸表面上具有棱镜形状的树脂片来形成。

需要形成一种表面上具有压印图案的非晶态树脂片。为了使经过形状处理的树脂片具有折射率面内各向异性，通常沿单轴或者双轴方向拉伸结晶树脂片。在此情形中，结晶树脂片优选是非晶态的，从而能够以更高的精度执行拉伸处理。

不过，通过上面所述的现有技术压印片制造方法，非常难以在树脂片保持非晶态的同时执行压印处理。即，利用现有技术压印片制造方法，在通过将温度升高到玻璃化温度以上或者结晶温度范围附近而在树脂片上形成压印图案之后，在树脂片的温度被降低到分离温度的冷却过程期间，不可能防止树脂结晶。随着树脂片结晶的进行，树脂白化，丧失透明性，因而，树脂片不适于用作光学片。如果压印图案转印温度较低或者分离温度较高，那么不能得到高的压印图案转印精度。

发明内容

鉴于该问题提出本发明。根据本发明一个实施例，提供一种能防止因树脂片结晶而白化，同时获得高精度压印图案的光学片制造方法。

根据本发明一个实施例，光学片制造方法是一种由透明热塑性树脂片制成的、其表面经过规则几何图案处理的光学片的制造方法。该光学片制造方法包括：在不低于树脂片的玻璃化温度的温度下，通过使用表面上具有几何图案的金属环形加工带在树脂片上形成几何图案；将形成有几何图案的树脂片快速冷却到低于玻璃化温度的温度；以及将快速冷却后的树脂片从金属环形加工带分离的步骤。

在本发明的一个实施例中，在高于树脂片的玻璃化温度的温度下，树脂片经过几何图案(压印形状)处理，之后，将树脂片快速冷却到低于玻璃化温度或结晶温度范围的温度，以抑制树脂片结晶。此外，在本发明的一个实施例中，通过使用金属环形加工带对树脂片进行压印处理，之后在转印处理与冷却处理之间将与金属环形加工带一起的树脂片冷却，并且在低于树脂片的玻璃化温度的温度下将树脂片从金属环形加工带分离。因此，改善了树脂片的压印形状转印性能和分离性能。

为了防止非晶态树脂片结晶，重要的是，在转印了压印形状之后，树脂片被冷却到不高于树脂片的玻璃化温度的冷却速度。尽管根据树脂片所用材料，将冷却速度设定为，例如不低于5℃/sec且不快于40℃/sec。如果冷却速度低于5℃/sec，则不能防止树脂片的过度结晶，导致白化(丧失透明性)。如果冷却速度快于40℃/sec，则压印加工质量降低，难以得到形状转印。

当树脂片从金属环形加工带分离时，树脂片的结晶被设定为不高于20％，并且优选不高于5％。如果树脂片的结晶超过20％，则因为白化导致透明度发生很大的降低，树脂片变得不适于用作光学片。

对树脂片表面上形成的几何图案(压印图案)不作特定限制，而可以为具有至少一个角部(陡峭边缘)的形状，诸如棱镜形状，矩形波形状和梯形形状。即使具有至少一个角度的压印图案也可以被高转印速度地转印。尽管将棱镜形状的顶角设定为例如90°，不过其可以为小于90°的锐角，或者大于90°的钝角。压印形状可以为透镜形状。

对树脂片的材料不作特别限制，只有其为透明热塑性树脂即可。优选使用PET，PEN，其混合物或共聚物。为了保持稳定的冷却速度，例如，可将树脂片的总厚度设定为500μm或者更薄。压印形状高度与树脂片总厚度的比值为例如90％或更小。如果高度比超过90％，则在树脂片中造成裂缝等，从而降低处理性能。树脂片可以为被切割成预定尺寸的细长的带子或片。

金属环形加工带的材料可以为不锈钢，镍钢等。在本发明的一个实施例中，优选将树脂片粘接到金属环形加工带，并且在树脂片随金属环形加工带一起移动时，进行加热、加压和冷却处理。作为将树脂片粘接到金属环形加工带的方法，例如，有通过将金属环形带上的树脂片加热到树脂片的软化温度(不低于玻璃化温度的温度)而将树脂片牢固固定到环形带的方法。利用该方法，简化了制造装置，且降低了制造成本。由于可连续制造压印片，提高了制造效率。

在加热过程中，例如，从金属环形加工带的内部开始加热。通过从带的内部开始加热，可以将粘接到受热的环形加工带的片直接加热，以提高加热效率。作为从金属环形加工带的内部开始加热的方法，使用卷绕着带的辊作为加热辊的方法，是最为有效的。除了上述方法以外，有一种通过设置在辊内的电加热器进行加热的方法，或者一种受热的油在辊内循环的方法。根据冷却方法，冷却水在金属辊内流动。还可以通过外部红外加热器进行辅助加热，或者通过空气流进行辅助冷却。

在本发明的一个实施例中，将金属环形加工带卷绕在温度被设定为高于树脂片的玻璃化温度的加热辊，以及温度被设定为低于树脂片的玻璃化温度的冷却辊上，并且在加热辊和冷却辊旋转的同时输送环形带。根据防止树脂片结晶所需的冷却速度，设定加热辊和冷却辊的温度，辊间距离以及线速度(金属环形加工带的输送速度)。

金属环形加工带的面内温度均匀性极大地影响要转印到树脂片表面上的形状的加工精度。在本发明的一个实施例中，将加热辊的中央部分的辊温度设定为高于相对的端部的辊温度，并且将冷却辊的中央部分的辊温度设定为低于相对的端部的辊温度。从而，可改善金属环形加工带的面内温度均匀性，并且制造出具有优异形态精度的压印片。

通过在面对加热辊设置的夹送辊与金属环形加工带之间输送树脂片，在树脂片上执行压印处理。在此情形中，如果金属环形加工带与夹送辊之间的夹送压力较低，则会降低压印形状转印精度，而如果夹送力较高，则夹送辊的耐用性会受到不利影响，并且很难进行稳定的制造。优选的夹送压力为线压力不低于5kg/cm且不高于30kg/cm。

如果为了增大树脂片的冷却速度而增大金属环形加工带的输送速度，则树脂片的运转性能变得不稳定，或者难以得到足够的预热，从而降低输送性能。围绕夹送辊和面对冷却辊的对向辊卷绕环形带，并且通过将树脂片夹在环形带与金属环形加工带之间来输送树脂片。从而，可改善树脂片的运转稳定性和输送速度。

如上所述，根据本发明的光学片制造方法，能够以高转印率在结晶树脂片表面上形成所需的压印形状，同时防止因结晶导致树脂片白化。

附图说明

图1表示根据本发明第一实施例的光学片制造方法所使用的片制造装置的轮廓结构；

图2A和2B的放大剖面图表示图1中所示的片制造装置的压印带的主要部分以及树脂片的压印形成平面；

图3所示的试验结果说明了通过层叠方法转印的图案与通过熔化挤压方法转印的图案之间图案转印性能的差别；

图4的透视图表示通过图1中所示的片制造装置制造出的树脂片(光学片)的整体结构；

图5表示使用图4中所示的光学片作为棱镜片的液晶显示装置的轮廓结构；

图6表示根据本发明第二实施例的光学片制造方法所使用的片制造装置的轮廓结构；

图7说明根据本发明第三实施例的光学片制造方法；

图8A和8B表示加热辊和冷却辊的温度分布；

图9A到9E表示在树脂片上形成的压印形状的示例；

图10的表格表示本发明中的示例的结果；以及

图11的表格表示本发明中的示例的结果。

具体实施方式

将参照附图描述本发明的每一个实施例。

(第一实施例)

图1表示片制造装置1的概要结构，用于说明根据本发明第一实施例的光学片制造方法。

片制造装置1具有分隔开预定距离设置的加热辊11和冷却辊12，围绕辊11和12卷绕的压印带13，面对加热辊11设置的夹送辊15，以及面对冷却辊12设置的对向辊(支承辊)16。

片制造装置1在压印带13与夹送辊15之间，与压印带13同步地输送透明非晶态结晶树脂片(amorphous crystalline resin)10，并且将树脂片压向压印带，同时通过加热辊11将树脂片加热到不低于玻璃化温度(glasstransition temperature)的温度，从而将压印带13的压印形状转印到树脂片10的表面上。在树脂片被粘接到压印带13的状态下移动树脂片10，利用冷却辊12快速地冷却树脂片10，并且从压印带13分离树脂片10，以制造表面上形成有具有预定形状的压印图案(棱镜图案)10a的透明非晶态结晶树脂片10。

加热辊11具有内置加热装置，诸如加热器，并且将其表面温度设定为高于树脂片10的软化温度，即高于树脂片10的玻璃化温度的温度。从而，位于加热辊11上的压印带13的一部分也被加热到该温度，因此可以在该位置对树脂片10进行加热处理。

在本实施例中，当Tg(℃)为树脂片10的玻璃化温度时，将加热辊11的表面温度设定在不低于Tg+60℃且不高于Tg+90℃的温度范围内。如果设定的温度低于Tg+60℃，则不能实现转印压印图案到树脂片10的高转印精度。如果设定的温度高于Tg+90℃，并且如果树脂片10由难以保持非晶态的结晶树脂制成，则会过度地加速树脂片10的结晶，使得因白化造成的透明度下降变得很突出。

冷却辊12具有内置的冷却装置，诸如水冷系统，并且将其表面温度设定成低于树脂片10的玻璃化温度的温度。在本实施例中，将冷却辊12的表面温度设定为30℃。因而，位于冷却辊12上面的压印带13部分也被冷却，从而在该位置处可对树脂片10进行冷却处理。

在本实施例中，如图8A中所示，将加热辊11的中央部分的辊温度设定为高于相对端部的温度。另一方面，如图8B中所示，将冷却辊12的中央部分的辊温度设定为低于相对端部的辊温度。从而，可改善压印带的面内温度均匀性，并制造具有优异形态精度的压印片。在实现这种温度分布的方法中，如果加热辊11的加热源由电加热器构成，则辊中央位置处电线的绕数大于在相对的辊端部。

加热辊11和冷却辊12中的至少一个，通过连接到诸如马达的旋转驱动装置而可旋转。

压印带13相当于本发明的“金属环形加工带”，其由具有优异导热性的金属环形带制成。在本实施例中，压印带13由镍钢制成，并且其表面上具有压印形状(几何图案)13a，其中连续地排列横截面为三角形形状(棱镜形状)的凹槽。对棱镜顶角不作特别地限制，可以考虑优选为例如120°或更小以及90°。压印带13优选是无缝的(没有接合点)。优选通过在内表面侧具有压印形状的管状树脂母体上利用电铸工艺生长镍钢、或者通过围绕辊卷绕并且直接执行精度切割处理来形成压印带，不过本发明不仅限于这些方法。

在本实施例中，将压印形状13a的延伸方向(脊方向)设定为树脂片10的宽度方向(横向(TD))，不过该方向不限于此，也可以为树脂片10的运转方向(机械方向(MD))。为了改善与树脂片1的分离能力，可以在对应压印带13的形成有压印形状13a的表面上涂覆脱模剂。脱模剂优选为含氟树脂、含硅树脂等。

压印形状13a不限于横截面为三角形形状(棱镜形状)。棱镜形状的顶角不限于如图9A中所示的90°，顶角可以为小于90°的锐角，如图9B中所示，或者大于90°的钝角，如图9C中所示。压印形状13a可以为如图9D中所示的矩形波(脉冲波)形状，或者如图9E中所示的梯形形状。如上所述，甚至可以以高转印率将压印形状形成具有至少一个角部(陡峭边缘)的形状。

压印形状可以为多种透镜形状。透镜形状可以为圆柱形或阵列形状。透镜表面可以为诸如球面或非球面的弯曲表面，或者由多个弯曲形状、不限于连续弯曲形状而构成的复合形状。

设置夹送辊15使得该辊与压印带13配合，夹住和挤压树脂片10，并且将压印带13表面上的压印形状13a转印到树脂片10的表面上。在本实施例中，与加热辊11类似，夹送辊15具有内置的加热源，并且作为辅助辊具有从后侧对压印带13上的树脂片10进行加热的功能。尽管夹送辊15的圆周表面是平滑表面，不过在夹送辊15的圆周表面上可形成预定的压印形状，以便能够将形状转印到树脂片10的后侧上。夹送辊15可以为具有冷却机制的冷却辊，以便有助于分离后侧，并防止转印后辊的形状。

夹送辊15和压印带13施加给树脂片10的夹送压力极大地影响压印形状13a到树脂片10的转印精度。在本实施例中，将夹送压力设定为5kg/cm或更高以及30kg/cm或更低的线压力。如果夹送压力低于5kg/cm，则会降低压印形状13a到树脂片10的转印精度，而如果夹送压力超过30kg/cm，则对夹送辊15和压印带13的寿命造成不利影响，并且难以进行稳定的制造。

安装对向辊16，当在冷却辊12上从压印带13分离树脂片10时作为辅助辊使用。与冷却辊12类似，对向辊16具有内置的冷却装置，从而保持类似于冷却辊12表面温度的表面温度，并且具有从后侧冷却树脂片10的功能。对向辊16的圆周表面具有平滑表面。对于通过对向辊16和压印带13施加给树脂片10的夹送压力不作特别限制，只要夹送压力使对向辊16的圆周表面紧紧地接触树脂片10的后表面即可。

不特别限制树脂片10的材料，只要其为透明热塑性结晶树脂即可。在本实施例中，使用在冷却处理中经过严格制造条件而保持非晶态的结晶树脂，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，它们的混合物或共聚物。本实施例采用形成细长条形非晶态树脂片10并将其连续输送到片制造装置1的方法。或者，可采用将切割成预定尺寸的树脂片10一个接一个地相继输送到片制造装置1的方法。

此处，非晶态树脂片10意味着结晶率为例如3％或更小。本实施例的片制造装置1通过使用压印带13对非晶态树脂片10的表面执行压印处理，并快速冷却树脂片，以制造出结晶率为20％或更小，优选为10％或更小的非晶态树脂片(压印片或棱镜片)10。如果结晶率超过20％，则因白化引起的透明度下降变得很突出，树脂片不适于用作光学片。

如果结晶率超过20％，则材料的杨氏模量变得特别高。从而，如果经过压印处理的树脂片随后经过拉伸处理，那么拉伸所需的负荷较大，需要将拉伸过程中的加热温度设定得较高。具体来说，如果通过拉伸处理使树脂片具有双折射，并且如果拉伸之前树脂片具有超过20％的结晶率，那么难以获得所需的双折射。

为了使在树脂片10上加工压印形状前以及加工压印形状后树脂片10仍保持非晶态，从在加热辊11上将形状转印到树脂片10上直到在冷却辊12上分离树脂片10的期间内，树脂片10的冷却速度[℃/sec]是一个重要的问题。尽管取决于树脂片10的材料，不过优选将冷却速度设定为不低于5℃/sec且不快于40℃/sec，更优选为不低于10℃/sec且不快于30℃/sec。如果冷却速度低于5℃/sec，则不能防止树脂片过度结晶，导致白化(丧失透明性)。如果将冷却速度设定为高于40℃/sec，则压印加工质量下降，并且难以获得优异的形态转印。通过实现处于上述范围之内的冷却速度，可抑制在通过片制造装置1执行压印形状转印前后，树脂片的结晶率增大到5％或者更小。还可将从压印带分离的树脂片的结晶率抑制到20％或以下。

为了实现树脂片10的该冷却速度，片制造装置1在加热辊11与冷却辊12之间具有规定的辊间距离、环形带13的输送速度、树脂片10相对于冷却辊12等的接触角。可提供多个冷却辊12。

如果辊11与12之间的距离太长，则必须增加环形带13的输送速度以保证冷却速度。不过，当环形带13的输送速度增大时，树脂片10的运转稳定性下降。从而，很难预计有稳定的生产率，或者预热会不充分，转印性能下降。如果辊11与12之间的距离太短，那么环形带13的热交换不充分，因而难以以所需的温度对树脂片10进行加热和冷却处理。

在一个优选示例中，当将加热辊11的温度设定为不低于Tg+60℃且不高于Tg+90℃时，当冷却辊12的温度被设定为30℃，且环形带13的输送速度被设定为5m/min时，加热辊11与冷却辊12之间的辊间距离被设定为不短于100mm且不长于400mm。该辊间距离随树脂片10的材料而变。例如，对于PET，辊间距离不短于100mm且不长于200mm，对于PEN，辊间距离不短于100mm且不长于400mm。100mm的辊间距离对应于在5m/min下冷却速度为20℃/sec，400mm的辊间距离对应于5℃/sec的冷却速度。

显然，通过改变压印带13的输送速度，同时保持辊11与12之间的距离恒定，可获得所需的冷却速度。在此情形中，在辊11与12之间的距离为800mm时，优选的冷却速度为不低于5m/min，且不快于10m/min。

为了保持冷却条件稳定，优选将树脂片10的总厚度设定为500μm或更薄。压印形状高度与树脂片10的总厚度的比值优选为90％或更小。如果高度比超过90％，则会在树脂片10中产生裂缝等，并且降低处理性能。

下面，将描述使用如上构成的片制造装置1的本实施例的光学片制造方法。

被预设到供给辊(未示出)的非晶态树脂片10在压印带13与夹送辊15之间输送。然后，在加热辊11上将树脂片10加热到相当于玻璃化温度的温度或者更高温度，并且将树脂片10夹持在压印带13与夹送辊15之间使其受压，从而将压印带13的压印形状13a转印到树脂片10的表面上。

转印有压印形状的树脂片10被固定到压印带13，并与压印带13一起朝向冷却辊12输送。在冷却辊12上，树脂片10与压印带13一起被冷却到低于玻璃化温度的温度。在该冷却过程中，在转印了压印形状之后，以非晶态得以保持的冷却速度将树脂片10快速冷却。冷却后的树脂片10在通过压印带13与对向辊16之间的夹送点后，从压印带13分离开，被卷绕在卷绕辊(未示出)上。

按照这种方法，制造出表面上形成有压印形状10a的非晶态树脂片10。通过使用如上构成的片制造装置1，使树脂片10经过压印处理，从而可简化制造装置，实现成本的降低。由于可连续地制造压印片，可提高制造效率。

在本实施例中，在与树脂片10的玻璃化温度相应的温度或更高温度下，对树脂片10进行压印处理，之后将树脂片快速冷却到低于玻璃化温度的温度。从而，可保持非晶态同时抑制树脂片10结晶。此外，通过使用压印带13对树脂片10进行压印处理，在转印处理与冷却处理之间的期间内将树脂片10与压印带13一起进行冷却，并且在低于树脂片的玻璃化温度的温度下将树脂片10从压印带13分离。因此，可改善对树脂片10的压印形状转印性能和分离性能。

根据本实施例，能够以高转印率在片表面上形成所需的压印形状，同时抑制因非晶态结晶树脂片10结晶所造成的白化。特别地，在本实施例中，能够以98％或更高的转印率将压印形状转印到树脂片10上。

在本说明书中如下地定义转印率。即，如图2A和2B中所示，当H2表示树脂片10上形成的压印形状高度，H1表示压印带13上形成的压印形状高度时，转印率(％)可以表示为(H2/H1)100。

本发明者测量了使用以50μm间距设置的、横截面具有顶角为90°的等腰三角形压印形状的母板，使用熔化挤压方式的压印方法以及本发明的层叠方式的压印方法所形成的压印片的实际压印形状。图3中表示出测量结果。其揭示出，与熔化挤压方法相比，层叠方式能够以更高的转印率形成压印形状。

压印带13的面内温度均匀性极大地影响到在树脂片表面上形成的形状的加工精度。在本实施例中，将加热辊11的中央部分的辊温度设定为高于相对的端部，将冷却辊12的中央部分的辊温度设定为低于相对的端部。从而，可改善压印带13的面内温度均匀性，并且制造出具有优异形态精度的压印片。

将按照上述方式形成了压印形状的树脂片10切割成预定尺寸，并用作具有目标光学性质的光学片。图4示意地表示用作液晶显示装置的棱镜片的树脂片10的结构。在树脂片10的表面上以预定的间距沿Y轴方向连续排列脊方向沿X轴方向的棱镜图案(压印形状)10a。在此状态下，树脂片10可以被用作液晶显示装置的棱镜片。

如果沿棱镜脊方向(X轴方向)以预定的拉伸速度拉伸图4中所示的树脂片10，则可改变片光学性质。即，通过执行拉伸处理，在沿X轴方向的面内折射率(nx)与沿Y轴方向的面内折射率(ny)之间产生折射率差。可适当地并且高精度地执行拉伸处理，因为树脂片10处于结晶率为20％或更小的非晶态。

在本实施例中，使用沿拉伸方向具有较大折射率的树脂材料诸如PET和PEN作为树脂片10的材料，并且通过拉伸处理使树脂片10被赋予折射率各向异性nx＞ny。如上构成的树脂片10具有这样的光学性质：偏振分量沿棱镜阵列方向的输出光量大于偏振分量沿棱镜延伸方向的输出光量，因为沿棱镜脊方向(X轴方向)的偏振分量通过在棱镜斜面处以临界角反射反复地进行全反射而使一定量的光回到光入射侧，其大于输出光的相对棱镜形成表面的沿棱镜阵列方向(Y轴方向)的偏振分量。

图5的示意图表示使用具有作为棱镜片的结构的树脂片10的液晶显示装置20的结构。液晶显示装置20具有：液晶显示板21，夹持液晶显示板21的第一和第二偏振片22A和22B，棱镜片10，漫射片23和背光部件24。

棱镜片10对应于通过片制造装置1形成了压印形状的树脂片10，并且被用作亮度增强膜，用于改善液晶显示装置20的正面亮度。将棱镜片10设置在漫射片23的光输出侧，漫射片23用于漫射和输出来自背光部件24的照明光(背光)，并且具有将来自漫射片23的输出光朝正向会聚的功能。

将夹持液晶显示板11的一对偏振片22A和22B设置成，使它们的透射轴“a”和“b”互相垂直。在所示示例中，按照这样一种方式设置棱镜片10，使棱镜片10的棱镜排列方向(Y轴方向)大体上平行于设置在背光部件24一侧的第一偏振片22A的透射轴“a”。当使用沿着棱镜脊方向(X轴方向)拉伸的棱镜片10时，该示例尤为有效。由于具有大输出光量的偏振分量可以有效地进入液晶显示板21中，可改善正面亮度。

棱镜片10不限于单一棱镜片结构，可以将多个棱镜片层叠。在此状态下，优选将棱镜片层叠成使各自的脊方向彼此垂直。

(第二实施例)

下面，将描述本发明的第二实施例。图6的示意图表示第二实施例的片制造装置2的结构。在图6中，使用相同附图标记表示与第一实施例的部件相应的部件，并省略对它们的详细描述。

在第二实施例的片制造装置2中，与树脂片10的后侧(没有形成压印图案的一侧)相对地，围绕夹送辊15和对向辊16卷绕金属环形带14。在从树脂片10的加热/转印处理到冷却/分离处理期间，树脂片10被夹在压印带13与环形带14之间并且受压。

尽管环形带14由诸如镍钢的金属制造而成，不过其材料不限于金属，而可使用诸如耐热PET的耐热树脂。环形带14的表面为镜面。如果需要，可以形成一定的形状，从而可以将形状转印并形成在树脂片10的后表面上。

尽管取决于材料，不过环形带14的厚度优选不薄于30μm且不厚于1000μm。如果厚度超过1000μm，则不能围绕加热辊和冷却辊卷绕环形带。如果厚度比30μm还薄，则在树脂片10输送过程中很可能导致弯曲或者产生裂缝，会对强度造成问题。

在如上构成的第二实施例的片制造装置2中，在从树脂片10的加热/转印处理到冷却/分离处理期间内，树脂片10被夹持并保持在压印带13与环形带14之间，在此状态下输送树脂片10。从而，可改善树脂片10的运转稳定性，从而通过加快输送速度来灵活地设定冷却速度，防止因树脂片10的结晶导致白化。

根据第二实施例，通过对环形带14的表面进行压印处理，在其上面形成压印形状，不仅可以在树脂片10的前表面上，而且也可以在后表面上以高转印精度形成压印形状。

(第三实施例)

图7表示通过使用片制造装置2将两个树脂片10s和10t热粘接来制造层叠树脂片10L。在本示例中，在通过压印带13将压印图案转印到树脂片10s的表面上时，两个树脂片10s和10t被夹持在压印带13与环形带14之间并且受压，从而被热粘接和结合在一起。因此，很容易制造出表面上形成了预定压印图案的层叠片10L。

将两个树脂片10s和10t一起输送到片制造装置2。树脂片10s和10t可由相同类型的树脂片制成，或者可包括不同类型的树脂片。此外，可以同时输送三个或更多的树脂片。

(示例)

将描述本发明的示例，不过本发明不局限于这些示例。

(例1)

通过T模具挤压方法形成厚度为200μm的非晶态PET片(Tg：大约75℃)。将非晶态PET片输送到片制造装置1或2，并且在以下条件下制造片表面上排列有若干顶角为90°的等腰三角形棱镜的棱镜片。

(制造条件)

片材料：非晶态PET

厚度：200μm

棱镜节距：50μm

加热辊11的表面温度：150℃

夹送辊15的表面温度：50℃

冷却辊12的表面温度：30℃

对向辊16的表面温度：30℃

树脂片的冷却速度：20℃/sec

(片输送速度：5m/min)

加热辊11与夹送辊15之间的夹送线压：15kg/cm。

(例2)

通过T模具挤压方法形成厚度为200μm的非晶态PEN片(Tg：大约120℃)。将非晶态PET片输送到片制造装置1或2，并且在以下条件下制造片表面上排列有若干顶角为90°的等腰三角形棱镜的棱镜片。

(制造条件)

片材料：非晶态PEN

厚度：200μm

棱镜节距：100μm

加热辊11的表面温度：190℃

夹送辊15的表面温度：70℃

冷却辊12的表面温度：30℃

对向辊16的表面温度：30℃

树脂片的冷却速度：10℃/sec

(片输送速度：3m/min)

加热辊11与夹送辊15之间的夹送线压：15kg/cm。

(例3)

通过T模具挤压方法形成厚度为200μm的非晶态PEN片(Tg：大约120℃)。将非晶态PEN片输送到片制造装置1或2，并且在以下条件下制造片表面上排列有若干顶角为90°的等腰三角形棱镜的棱镜片。

(制造条件)

片材料：非晶态PEN

厚度：200μm

棱镜节距：300μm

加热辊11的表面温度：190℃

夹送辊15的表面温度：70℃

冷却辊12的表面温度：30℃

对向辊16的表面温度：30℃

树脂片的冷却速度：10℃/sec

(片输送速度：3m/min)

加热辊11与夹送辊15之间的夹送线压：15kg/cm。

(例4)

通过T模具挤压方法形成厚度为200μm的非晶态PEN片(Tg：大约120℃)。将非晶态PEN片输送到片制造装置1或2，并且在以下条件下制造片表面上排列有若干顶角为90°的等腰三角形棱镜的棱镜片。

(制造条件)

片材料：非晶态PEN

厚度：200μm

棱镜节距：10μm

加热辊11的表面温度：190℃

夹送辊15的表面温度：70℃

冷却辊12的表面温度：30℃

对向辊16的表面温度：30℃

树脂片的冷却速度：10℃/sec

(片输送速度：3m/min)

加热辊11与夹送辊15之间的夹送线压：15kg/cm。

(例5)

通过T模具挤压方法形成厚度为500μm的非晶态PET片(Tg：大约75℃)。将非晶态PET片输送到片制造装置1或2，并且在以下条件下制造片表面上排列有若干顶角为90°的等腰三角形棱镜的棱镜片。

(制造条件)

片材料：非晶态PET

厚度：500μm

棱镜节距：100μm

加热辊11的表面温度：150℃

夹送辊15的表面温度：50℃

冷却辊12的表面温度：30℃

对向辊16的表面温度：30℃

树脂片的冷却速度：15℃/sec

(片输送速度：5m/min)

加热辊11与夹送辊15之间的夹送线压：15kg/cm。

(例6)

通过T模具挤压方法形成厚度为20μm的非晶态PET片(Tg：大约75℃)。将非晶态PET片输送到片制造装置1或2，并且在以下条件下制造片表面上排列有若干顶角为90°的等腰三角形棱镜的棱镜片。

(制造条件)

片材料：非晶态PET

厚度：20μm

棱镜节距：20μm

加热辊11的表面温度：150℃

夹送辊15的表面温度：50℃

冷却辊12的表面温度：30℃

对向辊16的表面温度：30℃

树脂片的冷却速度：30℃/sec

(片输送速度：5m/min)

加热辊11与夹送辊15之间的夹送线压：30kg/cm。

(例7)

通过T模具挤压方法形成厚度为200μm的非晶态PEN片(Tg：大约120℃)。将非晶态PEN片输送到片制造装置1或2，并且在以下条件下制造片表面上排列有若干顶角为90°的等腰三角形棱镜的棱镜片。

(制造条件)

片材料：非晶态PEN

厚度：200μm

棱镜节距：50μm

加热辊11的表面温度：200℃

夹送辊15的表面温度：70℃

冷却辊12的表面温度：50℃

对向辊16的表面温度：50℃

树脂片的冷却速度：40℃/sec

(片输送速度：5m/min)

加热辊11与夹送辊15之间的夹送线压：30kg/cm。

(例8)

通过T模具挤压方法形成厚度为150μm的非晶态PEN片(Tg：大约120℃)。将非晶态PEN片输送到片制造装置1或2，并且在以下条件下制造片表面上排列有若干顶角为90°的等腰三角形棱镜的棱镜片。

(制造条件)

片材料：非晶态PEN

厚度：150μm

棱镜节距：100μm

加热辊11的表面温度：180℃

夹送辊15的表面温度：70℃

冷却辊12的表面温度：30℃

对向辊16的表面温度：30℃

树脂片的冷却速度：30℃/sec

(片输送速度：5m/min)

加热辊11与夹送辊15之间的夹送线压：30kg/cm。

(例9)

通过T模具挤压方法形成厚度为200μm的非晶态PEN片(Tg：大约120℃)。将非晶态PEN片输送到片制造装置1或2，并且在以下条件下制造片表面上排列有若干顶角为90°的等腰三角形棱镜的棱镜片。

(制造条件)

片材料：非晶态PEN

厚度：200μm

棱镜节距：350μm

加热辊11的表面温度：190℃

夹送辊15的表面温度：70℃

冷却辊12的表面温度：30℃

对向辊16的表面温度：30℃

树脂片的冷却速度：10℃/sec

(片输送速度：3m/min)

加热辊11与夹送辊15之间的夹送线压：15kg/cm。

(例10)

通过T模具挤压方法形成厚度为300μm的非晶态PEN片(Tg：大约120℃)。将非晶态PEN片输送到片制造装置1或2，并且在以下条件下制造片表面上排列有若干顶角为90°的等腰三角形棱镜的棱镜片。

(制造条件)

片材料：非晶态PEN

厚度：300μm

棱镜节距：75μm

加热辊11的表面温度：190℃

夹送辊15的表面温度：70℃

冷却辊12的表面温度：30℃

对向辊16的表面温度：30℃

树脂片的冷却速度：10℃/sec

(片输送速度：4m/min)

加热辊11与夹送辊15之间的夹送线压：5kg/cm。

(例11)

通过T模具挤压方法形成厚度为300μm的非晶态PET片(Tg：大约75℃)。将非晶态PET片输送到片制造装置1或2，并且在以下条件下制造片表面上排列有若干预角为90°的等腰三角形棱镜的棱镜片。

(制造条件)

片材料：非晶态PET

厚度：100μm

棱镜节距：100μm

加热辊11的表面温度：150℃

夹送辊15的表面温度：50℃

冷却辊12的表面温度：30℃

对向辊16的表面温度：30℃

树脂片的冷却速度：25℃/sec

(片输送速度：5m/min)

加热辊11与夹送辊15之间的夹送线压：5kg/cm。

(例12)

通过T模具挤压方法形成厚度为100μm的非晶态PET片(Tg：大约75℃)。将非晶态PET片输送到片制造装置1或2，并且在以下条件下制造片表面上排列有若干顶角为90°的等腰三角形棱镜的棱镜片。

(制造条件)

片材料：非晶态PET

厚度：100μm

棱镜节距：100μm

加热辊11的表面温度：150℃

夹送辊15的表面温度：50℃

冷却辊12的表面温度：30℃

对向辊16的表面温度：30℃

树脂片的冷却速度：6℃/sec

(片输送速度：2m/min)

加热辊11与夹送辊15之间的夹送线压：20kg/cm。

(例13)

通过T模具挤压方法形成厚度为300μm的非晶态PEN片(Tg：大约120℃)。将非晶态PEN片输送到片制造装置1或2，并且在以下条件下制造片表面上排列有若干顶角为90°的等腰三角形棱镜的棱镜片。

(制造条件)

片材料：非晶态PEN

厚度：300μm

棱镜节距：50μm

加热辊11的表面温度：190℃

夹送辊15的表面温度：80℃

冷却辊12的表面温度：60℃

对向辊16的表面温度：60℃

树脂片的冷却速度：5℃/sec

(片输送速度：3m/min)

加热辊11与夹送辊15之间的夹送线压：20kg/cm。

(比较例1)

通过T模具挤压方法形成厚度为200μm的非晶态PET片(Tg：大约75℃)。将非晶态PET片输送到片制造装置1或2，并且在以下条件下制造片表面上排列有若干顶角为90°的等腰三角形棱镜的棱镜片。

(制造条件)

片材料：非晶态PET

厚度：200μm

棱镜节距：100μm

加热辊11的表面温度：170℃

夹送辊15的表面温度：40℃

冷却辊12的表面温度：30℃

对向辊16的表面温度：30℃

树脂片的冷却速度：3℃/sec

(片输送速度：4m/min)

加热辊11与夹送辊15之间的夹送线压：15kg/cm。

(比较例2)

通过T模具挤压方法形成厚度为200μm的非晶态PEN片(Tg：大约120℃)。将非晶态PEN片输送到片制造装置1或2，并且在以下条件下制造片表面上排列有若干顶角为90°的等腰三角形棱镜的棱镜片。

(制造条件)

片材料：非晶态PEN

厚度：200μm

棱镜节距：100μm

加热辊11的表面温度：170℃

夹送辊15的表面温度：60℃

冷却辊12的表面温度：30℃

对向辊16的表面温度：30℃

树脂片的冷却速度：20℃/sec

(片输送速度：5m/min)

加热辊11与夹送辊15之间的夹送线压：15kg/cm。

(比较例3)

通过T模具挤压方法形成厚度为560μm的非晶态PEN片(Tg：大约120℃)。将非晶态PEN片输送到片制造装置1或2，并且在以下条件下制造片表面上排列有若干顶角为90°的等腰三角形棱镜的棱镜片。

(制造条件)

片材料：非晶态PEN

厚度：560μm

棱镜节距：200μm

加热辊11的表面温度：190℃

夹送辊15的表面温度：80℃

冷却辊12的表面温度：30℃

对向辊16的表面温度：30℃

树脂片的冷却速度：3℃/sec

(片输送速度：2m/min)

加热辊11与夹送辊15之间的夹送线压：15kg/cm。

(比较例4)

通过T模具挤压方法形成厚度为200μm的非晶态PET片(Tg：大约75℃)。将非晶态PET片输送到片制造装置1或2，并且在以下条件下制造片表面上排列有若干顶角为90°的等腰三角形棱镜的棱镜片。

(制造条件)

片材料：非晶态PET

厚度：200μm

棱镜节距：50μm

加热辊11的表面温度：150℃

夹送辊15的表面温度：40℃

冷却辊12的表面温度：30℃

对向辊16的表面温度：30℃

树脂片的冷却速度：10℃/sec

(片输送速度：4m/min)

加热辊11与夹送辊15之间的夹送线压：3kg/cm。

(比较例5)

通过T模具挤压方法形成厚度为200μm的非晶态PET片(Tg：大约75℃)。将非晶态PET片输送到片制造装置1或2，并且在以下条件下制造片表面上排列有若干顶角为90°的等腰三角形棱镜的棱镜片。

(制造条件)

片材料：非晶态PET

厚度：200μm

棱镜节距：50μm

加热辊11的表面温度：150℃

夹送辊15的表面温度：40℃

冷却辊12的表面温度：30℃

对向辊16的表面温度：30℃

树脂片的冷却速度：10℃/sec

(片输送速度：4m/min)

加热辊11与夹送辊15之间的夹送线压：35kg/cm。

(比较例6)

通过T模具挤压方法形成厚度为200μm的非晶态PET片(Tg：大约75℃)。将非晶态PET片输送到片制造装置1或2，并且在以下条件下制造片表面上排列有若干顶角为90°的等腰三角形棱镜的棱镜片。

(制造条件)

片材料：非晶态PET

厚度：200μm

棱镜节距：50μm

加热辊11的表面温度：150℃

夹送辊15的表面温度：40℃

冷却辊12的表面温度：80℃

对向辊16的表面温度：80℃

树脂片的冷却速度：10℃/sec

(片输送速度：3m/min)

加热辊11与夹送辊15之间的夹送线压：15kg/cm。

(比较例7)

通过T模具挤压方法形成厚度为100μm的非晶态PET片(Tg：大约75℃)。将非晶态PET片输送到片制造装置1或2，并且在以下条件下制造片表面上排列有若干顶角为90°的等腰三角形棱镜的棱镜片。

(制造条件)

片材料：非晶态PET

厚度：100μm

棱镜节距：185μm

加热辊11的表面温度：150℃

夹送辊15的表面温度：40℃

冷却辊12的表面温度：50℃

对向辊16的表面温度：50℃

树脂片的冷却速度：10℃/sec

(片输送速度：3m/min)

加热辊11与夹送辊15之间的夹送线压：15kg/cm。

(比较例8)

通过T模具挤压方法形成厚度为200μm的非晶态PET片(Tg：大约75℃)。在以下条件下，使用该非晶态PET片制造通过熔化挤压方法在片表面上排列有若干顶角为90°的等腰三角形棱镜的棱镜片。

(制造条件)

片材料：非晶态PET

厚度：200μm

棱镜节距：50μm

图10整体地表示第一到第十三示例和第一到第八比较例的片制造条件。

下面分别测量在第一到第十三示例以及第一到第八比较例的制造条件下制造的样品的棱镜形状转印率(％)，棱镜顶点的曲率半径(顶角R(μm))，棱镜高度与片总厚度的棱镜比率(％)，结晶率(％)和正向亮度提高比例(％)。

前面已经描述了转印率的定义。通过差示扫描量热法(DSC)通过密度计算测量结晶率。正向亮度提高比例是在下述条件下设置每个示例和比较例的棱镜片样品和漫射片时的正向亮度的提高比例：以图5中所示的液晶显示装置为模型，并且以既没有棱镜片10也没有漫射片23时在暗室中的正向亮度为标准(100％)。通过Konica Minolta Holdings公司制造的“CS-1000”仪器来测量正向亮度。

图11中表示出测量结果。使用三级判断，评价标准包括：“◎”表示实际比现有产品更优的级别，“○”表示实际没有问题的级别，“×”表示实际特性不令人满意的级别。

如图11中所示，第一到第十三示例中的每个样品具有99％或更高的转印率。棱镜顶点的曲率半径为棱镜节距的5％或更小，从而提供优异的转印精度。另外，每个样品的结晶率被抑制为10％或更小，没有观察到因白化导致的透明度下降。对于每个示例来说，液晶显示装置的正向亮度被改善180％或者更高。

尽管第一比较例具有高转印率，然而由于结晶率超过20％，导致正向亮度的提高比例保持在175％，并且因白化导致透明度下降。这归因于加热辊11的表面温度较高(超过Tg+90℃)，不能获得防止结晶所需的冷却速度。尽管第二比较例能够防止结晶过程，不过转印率较低，亮度的升高也不够大。这可以归因于加热辊11的表面温度较低(低于Tg+60℃)，形态转印不充分。比较例3的树脂片太厚，为560μm，从而冷却速度不够大，结晶过度进行，并且由于白化导致透射率下降。

第四比较例具有不充分的形态转印，并且不能实现正向亮度的高提高比例，这是因为加热辊11与夹送辊15之间的夹送线压太低，为3kg/cm的缘故。另一方面，对于第五比较例来说，不能进行稳定的片制造，因为夹送线压太高，为35kg/cm的缘故。另外，对于第六比较例，不能进行稳定的片制造，因为冷却辊12的表面温度太高(超过Tg)，并且分离性能较差。

第七比较例具有高的棱镜高度与总片厚度比(超过90％)，从而沿棱镜脊方向片发生破裂、产生裂缝等，具有较差的耐用性和处理性，并且不能进行稳定的制造。由于第八比较例的形态转印使用熔化挤压方法，转印率较差，不能观察到亮度明显升高。

在冷却速度不低于5℃/sec且不快于40℃/sec，加热辊11的表面温度不低于Tg+60℃且不高于Tg+90℃，并且树脂片的厚度为500μm或更薄的第一到第十三示例中，可防止片发生过度结晶，并且能够将结晶率抑制到20％或者更小。由于夹送线压满足不低于5kg/cm且不高于30kg/cm的条件，可以获得优异的形态转印性能和分离性能，实现稳定的生产率。

尽管已经描述了本发明的实施例和示例，显然本发明不局限于此，在本发明技术构思的基础上可进行多种变型。

例如，将处于卷起状态的树脂片10或者被切割成片尺寸的树脂片输送到各实施例中的片制造装置1和2。实际上，可以将用于制造非晶态树脂片的熔化挤压装置安装在片制造装置的前级侧，以便连续地执行树脂片制造和压印化。

将制造出的压印片沿预定方向拉伸的拉伸装置，可以被安装在片制造装置的后级侧，以连续地执行压印加工和拉伸处理。

本领域技术人员应当理解，可根据设计需要和其他因素作出落入所附权利要求的范围或其等效范围之内的多种变型，组合，再组合和改变。

本发明包含与2007年3月16日在日本专利局递交的日本专利申请No.2007-069639，和2008年1月30日在日本专利局递交的日本专利申请No.2008-021860的主题，这些申请的全部内容在此引作参考。

Claims (21)

1、一种由透明热塑性树脂制成的光学片的制造方法，在树脂片的表面上进行规则几何图案化加工，该光学片制造方法包括以下步骤：

在不低于树脂片的玻璃化温度的温度下，通过使用表面上形成有几何图案的金属环形加工带，在树脂片上执行几何图案化加工；

将执行几何图案化加工后的树脂片快速地冷却到低于玻璃化温度的温度；以及

将快速冷却后的树脂片从金属环形加工带分离。

2、根据权利要求1所述的光学片制造方法，其中，所述树脂片由透明结晶树脂制成。

3、根据权利要求2所述的光学片制造方法，其中，所述树脂片由PET、PEN、或PET与PEN的混合物或共聚物制成。

4、根据权利要求1所述的光学片制造方法，其中，假设Tg为树脂片的玻璃化温度，则所述的不低于玻璃化温度的温度为不低于Tg+60℃，且不高于Tg+90℃。

5、根据权利要求1所述的光学片制造方法，其中，在快速冷却树脂片的步骤中，在不低于5℃/sec且不高于40℃/sec的冷却速度下冷却树脂片。

6、根据权利要求1所述的光学片制造方法，其中，当从金属环形加工带分离树脂片时，树脂片具有20％或更小的结晶率。

7、根据权利要求1所述的光学片制造方法，其中，在执行光学片制造方法前以及执行光学片制造方法后，树脂片的结晶率增大5％或更小。

8、根据权利要求1所述的光学片制造方法，其中输入多个树脂片，并且将所述多个树脂片热粘接和结合，同时通过金属环形加工带转印形状。

9、根据权利要求1所述的光学片制造方法，其中，树脂片的总厚度为500μm或者更薄。

10、根据权利要求1所述的光学片制造方法，其中，被转印部分的高度与树脂片的总厚度的比值为90％或更小。

11、根据权利要求1所述的光学片制造方法，其中，被转印到树脂片上的几何图案为压印形状。

12、根据权利要求11所述的光学片制造方法，其中，被转印到树脂片上的压印形状为棱镜形状。

13、如权利要求12所述的光学片制造方法，其中，被转印到树脂片上的棱镜形状为顶角为90°的等腰三角形。

14、根据权利要求13所述的光学片制造方法，其中，棱镜形状转印到树脂片上的转印率为98％或者更高。

15、根据权利要求1所述的光学片制造方法，其中，金属环形加工带围绕温度被设定为高于树脂片的玻璃化温度的加热辊以及温度被设定为低于树脂片的玻璃化温度的冷却辊卷绕，并且与加热辊和冷却辊的旋转同步地进行传送。

16、根据权利要求15所述的光学片制造方法，其中：

在面对加热辊设置的夹送辊与金属环形加工带之间对树脂片进行处理；并且

金属环形加工带与夹送辊之间的夹送线压不低于5kg/km，且不高于30kg/cm。

17、根据权利要求16所述的光学片制造方法，其中：

将环形带围绕夹送辊和面对冷却辊的对向辊卷绕；并且

转印时，树脂片被夹持在金属环形加工带与环形带之间。

18、根据权利要求17所述的光学片制造方法，其中，当通过金属环形加工带将形状转印到树脂片时，也通过环形带的表面上形成的几何形状将形状转印到树脂片的背侧。

19、根据权利要求1所述的光学片制造方法，其中，形成在树脂片表面上的几何图案具有至少一个角部。

20、根据权利要求1所述的光学片制造方法，其中：

对树脂片进行传送的加热辊的辊温度被设定为中央部分中的辊温度高于相对端部的辊温度；并且

对树脂片进行传送的冷却辊的辊温度被设定为中央部分的辊温度低于相对端部的辊温度。

21、一种通过权利要求1所述的光学片制造方法制造的光学片，其中，使用该光学片作为设置在液晶显示板与照射液晶显示板的光源之间的棱镜片。

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