KR20080084690A

KR20080084690A - 광학 시트 제조 방법 및 광학 시트

Info

Publication number: KR20080084690A
Application number: KR1020080023578A
Authority: KR
Inventors: 히로시 미즈노; 아끼히로 호리이; 노리유끼 히라이; 마사시 오가와; 유우 미우라; 게이 오바따; 마꼬또 아오끼
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2007-03-16
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2008-09-19
Anticipated expiration: 2028-03-14
Also published as: TWI388419B; CN101308222A; CN101308222B; TW200900224A; KR101708926B1; JP5152528B2; JP4450078B2; JP2010058521A; JP2008260268A

Abstract

표면에 규칙적인 기하학적 설계 작업이 수행되는 투명 열가소성 수지 시트로 제조된 광학 시트 제조 방법이며, 이러한 광학 시트 제조 방법은 표면에 기하학적 설계가 형성된 금속 무단 작업 벨트를 사용함으로써 수지 시트의 유리 전이 온도 이상의 온도로 수지 시트에 기하학적 형상 작업을 수행하는 단계와, 상기 유리 전이 온도보다 낮은 온도로 기하학적 설계 작업이 수행된 수지 시트를 급속 냉각하는 단계와, 상기 금속 무단 작업 벨트로부터 급속 냉각된 수지 시트를 분리하는 단계를 포함한다.

수지 시트, 가열 롤, 냉각 롤, 엠보싱 벨트, 닙 롤, 대향 롤

Description

광학 시트 제조 방법 및 광학 시트{OPTICAL SHEET MANUFACTURE METHOD AND OPTICAL SHEET}

본 발명은 표면에 엠보싱 처리된 비정질 상태의 투명 결정 수지 시트로 제조된 광학 시트 제조 방법에 관한 것이다.

소위 엠보싱 시트는 표면에 규칙적인 입체 기하학적 설계(엠보싱 패턴)가 형성된 수지 시트 또는 필름으로 제조된다. 통상적으로, 시트 형상의 T 다이에서 열가소성 수지 용융물을 밀어내고, 그 외주면에 볼록/오목 형상을 갖는 금속 롤과 고무 롤 사이에서 샌드위치되고 가압된 용융물이 냉각 및 고화되어, 표면에 볼록/오목 형상을 갖고 편평한 배면이 연속적으로 형성되는 시트가 연속적으로 형성되는 용융 압출 방법이 널리 사용된다(예를 들어, 일본 특허 공개 평09-295346호 참조, 특허문헌 1).

용융 압출 방법에서, 기하학적 형상을 갖는 동일한 고형 롤을 이용하여 T 다이로부터 밀어내어진 수지의 전사 및 분리가 동시에 수행된다. 완전한 전사를 달성하기 위해 수지가 충분한 열 에너지를 갖는 것이 필요하고, 분리를 수행하기 위해 수지를 수지의 유리 전이 온도(Tg) 이하로 냉각시키는 것이 필요하다. 용융 압 출 방법이 동일한 고형 롤을 이용하여 전사 및 냉각을 수행하기 때문에, 충분한 가열 및 냉각을 수행하는 것이 어렵고, 전사와 분리 모두를 완벽하게 수행하는 것이 어렵다.

다른 엠보싱 시트 제조 방법에 따르면, 금속 롤 또는 금속 편평 플레이트의 표면에 형성된 엠보싱 패턴이 수지 시트의 표면에 전사된다. 다른 공지된 방법에 따르면, 엠보싱 패턴은 복수의 롤 주위에 권취되고 그의 표면에 엠보싱 패턴이 형성된 금속 무단 작업 벨트를 이용함으로써 수지 시트의 표면에 형성된다(예를 들어 일본 특허 공개 제2001-277354호 참조, 특허문헌 2).

전술한 방법으로 제조된 엠보싱 시트는 예를 들어 액정 표시 장치용 광학 시트로서 사용될 수 있다. 특히, 단면이 삼각형인 프리즘 형상이 연속적으로 배치된 프리즘 시트가 엠보싱 시트로서 사용될 수 있다. 프리즘 시트는 백라이트를 덮음으로써 전방 휘도를 개선시키기 위한 휘도 개선 시트(필름)로서 널리 공지되어 있다. 예를 들어, 국제 출원 공개 WO 2006/071621호(특허문헌 3)는, 면 내 이방성(in-plane anisotropy)인 굴절률을 갖고 표면에 프리즘 형상을 갖는 수지 시트를 신장시킴으로써 형성된 프리즘 시트를 개시한다.

표면에 엠보싱 패턴을 갖는 비정질 상태의 수지를 형성할 필요가 있다. 엠보싱 시트가 면 내 이방성 굴절률을 갖도록 형상 처리하기 위해, 결정 수지 시트는 통상적으로 단축 또는 2축 방향을 따라 신장된다. 이러한 경우, 결정 수지 시트는 신장 처리가 높은 정밀도로 적절하게 수행될 수 있도록 비정질 상태인 것이 바람직하다.

그러나, 전술한 종래 기술의 엠보싱 시트 제조 방법에서는, 수지 시트를 비정질 상태로 유지하면서 엠보싱 처리를 수행하는 것이 어렵다. 즉, 종래 기술의 엠보싱 시트 제조 방법에서는, 유리 전이 온도보다 높은 온도 또는 결정 온도 범위 부근으로 상승시켜서 수지 시트에 엠보싱 패턴이 형성된 후에, 분리하기 위해 수지 시트의 온도를 낮추는 냉각 처리 동안 수지가 결정화되는 것을 방지하는 것이 불가능하다. 수지 시트의 결정화가 진행됨에 따라, 수지는 백화되고 투명도가 손실되고, 따라서 수지 시트는 광학 시트로서 사용하기에 적합하지 않게 된다. 엠보싱 패턴 전사 온도가 낮거나 또는 분리 온도가 높으면, 높은 엠보싱 패턴 전사 정밀도를 얻는 것이 불가능하다.

본 발명은 이러한 문제점의 견지에서 이루어진 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 엠보싱 패턴의 높은 정밀도를 확보하면서 수지 시트의 결정화에 의한 백화를 방지할 수 있는 광학 시트 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 광학 시트 제조 방법은 표면이 규칙적인 기하학적 설계 처리를 받는 투명 열가소성 수지 시트로 제조된 광학 시트의 제조 방법이다. 광학 시트 제조 방법은 표면에 기하학적 설계가 형성된 금속 무단 작업 벨트를 사용함으로써 수지 시트의 유리 전이 온도 이상의 온도로 수지 시트에 기하학적 설계를 형성하는 단계와, 유리 전이 온도보다 낮은 온도로 기하학적 설계가 형성된 수지 시트를 급속 냉각하는 단계와, 금속 무단 작업 벨트로부터 급속 냉각된 수지 시트를 분리하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에서, 수지 시트는 수지 시트의 유리 전이 온도보다 높은 온도로 기하학적 설계(엠보싱 형상) 처리를 받고, 그 다음에 수지 시트의 결정화를 억제하도록 유리 전이 온도 또는 결정화 온도보다 낮은 온도로 급속 냉각된다. 또한 본 발명의 실시예에서, 엠보싱 처리는 금속 무단 작업 벨트를 사용함으로써 수지 시트에 수행되고, 그 다음에 금속 무단 작업 벨트와 결합된 수지 시트는 전사 처리와 냉각 처리 사이에서 냉각되고, 수지 시트는 수지 시트의 유리 전이 온도보다 낮은 온도로 금속 무단 작업 벨트로부터 분리된다. 따라서, 수지 시트의 엠보싱 형상 전사 성능 및 분리 성능은 개선된다.

비정질 상태의 수지 시트의 결정화를 방지하기 위해, 중요한 문제는, 엠보싱 형상이 전사된 후에 수지 시트의 유리 전이 온도 이하의 온도로의 수지 시트의 냉각 속도이다. 수지 시트용으로 사용되는 재료에 따라 냉각 속도는 예를 들어 5℃/초 이상이고 40℃/초 이하로 설정된다. 냉각 속도가 5℃/초 미만으로 낮아지면, 수지 시트의 과도한 결정화를 방지하는 것이 불가능하여, 백화(투명도 손실)를 야 기한다. 냉각 속도가 40℃/초를 초과하도록 빠르게 설정되면, 엠보싱 작업이 저하되어, 형상 전사를 얻기 어렵게 된다.

수지 시트가 금속 무단 작업 벨트로부터 분리될 때의 수지 시트의 결정화는 20% 이하로 설정되고, 바람직하게는 5% 이하로 설정된다. 수지 시트의 결정화가 20%를 초과하면, 투명도는 백화에 의해 크게 저하되고, 수지 시트는 광학 시트로서 사용하는 데 부적합하게 된다.

수지 시트의 표면에 형성된 기하학적 설계(엠보싱 형상)는 특별히 제한되지는 않지만, 프리즘 형상, 정현파형(rectangle wave) 및 사다리꼴과 같이 적어도 하나의 코너부(예리한 에지부)를 갖는 형상일 것이다. 적어도 하나의 코너부를 갖는 엠보싱 형상도 높은 전사율로 전사될 수 있다. 프리즘 형상의 정각(apex angle)은 예를 들어 90°로 설정되지만, 이는 90°미만의 예각 또는 90°를 초과하는 둔각일 수 있다. 엠보싱 형상은 렌즈 형상일 수 있다.

수지 시트의 재료는 투명 열가소성 수지인 한 특별히 제한되지는 않는다. 바람직하게는 PET, PEN, 이들의 혼합물 및 공중합체가 사용될 수 있다. 냉각 속도를 안정적으로 유지하기 위해, 수지 시트의 전체 두께는 예를 들어 500 ㎛ 또는 이보다 얇게 설정될 수 있다. 수지 시트의 전체 두께에 대한 엠보싱 형상 높이의 비율은 예를 들어 90% 이하이다. 높이 비율이 90%를 초과하면, 수지 시트에 크랙 등이 발생되고, 따라서 취급 성능이 저하된다. 수지 시트는 긴 붕대 형상 또는 소정 크기로 절단된 시트일 수 있다.

금속 무단 작업 벨트의 재료는 스테인리스강, 니켈강 등일 수 있다. 본 발 명의 실시예에서, 수지 시트가 금속 무단 작업 벨트에 접착되어 수지 시트가 금속 무단 작업 벨트와 함께 이동하면서 각각 가열, 가압 및 냉각 처리가 수행되는 것이 바람직하다. 금속 무단 작업 벨트에 수지 시트를 접착하는 방법으로서, 예를 들어 금속 무단 벨트 상의 수지 시트를 수지 시트의 연화 온도(유리 전이 온도 이상의 온도)까지 가열함으로써 벨트에 수지 시트를 단단히 부착하는 방법이 있다. 이러한 방법에서, 제조 시설은 단순화될 수 있고 제조 비용은 감소될 수 있다. 엠보싱 시트가 연속적으로 제조될 수 있기 때문에, 제조 효율은 개선될 수 있다.

가열 처리 동안, 예를 들어 가열은 금속 무단 작업 벨트의 내측으로부터 개시된다. 벨트의 내측으로부터 가열을 개시함으로써, 가열된 무단 작업 벨트에 접착된 시트는 가열 효율을 개선시키도록 직접 가열될 수 있다. 금속 무단 작업 벨트의 내측으로부터 가열을 개시하기 위한 수단으로서는, 벨트가 권취되는 롤이 가열 롤로서 사용되는 방법이 가장 효율적이다. 전술한 것에 부가하여, 가열이 롤에 제공된 전기 히터에 의해 수행되는 방법 또는 롤 내에 가열된 오일을 순환시키는 방법이 있다. 냉각 수단에 따라, 냉각수는 금속 롤 내측으로 유동한다. 외부 적외선 히터에 의한 보충 가열 또는 공기 유동에 의한 보충 가열 또한 가능할 것이다.

본 발명의 실시예에서, 금속 무단 작업 벨트는 수지 시트의 유리 전이 온도를 초과하는 온도로 설정된 가열 롤과 수지 시트의 유리 전이 온도 미만의 온도로 설정된 냉각 롤 주위에 권취되고, 벨트는 가열 롤 및 냉각 롤의 회전과 동기하여 이송된다. 수지 시트의 결정화를 방지하기 위해 필요한 냉각 속도에 따라, 가열 롤과 냉각 롤의 온도, 롤 상호 거리 및 선속도(금속 무단 작업 벨트의 운반 속도)가 설정된다.

금속 무단 작업 벨트의 면 내 온도 균일성은 수지 시트의 표면에 전사되는 형상의 작업 정밀도에 크게 영향을 미친다. 본 발명의 실시예에서, 가열 롤의 중심부의 롤 온도는 대향 단부보다 높게 설정되고, 냉각 롤의 중심부의 롤 온도는 대향 단부보다 낮게 설정된다. 따라서 금속 무단 작업 벨트의 면 내 온도 균일성을 개선시키고 우수한 형태 정밀도를 갖는 엠보싱 시트를 제조하는 것이 가능하다.

엠보싱 처리는 가열 롤에 대면하여 배치된 닙 롤과 금속 무단 작업 벨트 사이에 수지 시트를 공급함으로써 수지 시트에 수행된다. 이러한 경우, 금속 무단 작업 벨트와 닙 롤 사이의 닙 압력이 낮으면, 엠보싱 형상 전사 정밀도는 저하되는 반면, 닙 압력이 높으면 닙 롤의 내구성에 악영향을 미치고 안정적인 제조가 어렵게 된다. 바람직한 닙 압력은 선압력이 5 ㎏/㎝ 이상이고 30 ㎏/㎝ 이하이다.

수지 시트의 냉각 속도를 증가시키기 위해 금속 무단 작업 벨트의 이송 속도가 증가되면, 수지 시트의 주행 성능은 불안정하게 되거나 또는 충분한 예열이 얻어질 수 없고, 따라서 이송 성능이 저하된다. 무단 벨트는 닙 롤과, 냉각 롤과 대면하는 대향 롤에 권취되고, 수지 시트는 무단 벨트와 금속 무단 작업 벨트 사이에서 샌드위치됨으로써 이송된다. 따라서, 수지 시트의 주행 안정성과 이송 속도를 개선시키는 것이 가능하다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 광학 시트 제조 방법에 따라, 결정화에 의한 시트의 백화를 방지하면서 높은 전사율로 결정질 수지 시트의 표면에 원하는 엠보싱 형상을 형성하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 각각의 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.

(제1 실시예)

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학 시트 제조 방법을 설명하기 위한 시트 제조 장치(1)의 외관 구조를 도시하는 도면이다.

시트 제조 장치(1)는 소정의 거리로 이격되어 배치된 가열 롤(11)과 냉각 롤(12), 롤(11, 12) 주위에 권취되는 엠보싱 벨트(13), 가열 롤(11)에 대면하여 배치된 닙 롤(15) 및 냉각 롤(12)과 대면하여 배치된 대향 롤(백업 롤)(16)을 갖는다.

시트 제조 장치(1)는 엠보싱 벨트(13)와 닙 롤(15) 사이에서 엠보싱 벨트(13)와 동기하여 투명 비정질 결정 수지 시트(10)를 이송하고, 수지 시트가 가열 롤(11)에 의해 유리 전이 온도 이상의 온도까지 가열되는 동안 엠보싱 벨트에 대해 수지 시트를 가압하여, 엠보싱 벨트(13)의 엠보싱 형상이 수지 시트(10)의 표면에 전사된다. 표면에 소정의 형상을 갖는 엠보싱 형상(프리즘 패턴)(10a)이 형성된 투명 비정질 결정 수지 시트(10)를 제조하기 위해, 수지 시트가 엠보싱 벨트(13)에 부착된 상태로 수지 시트(10)가 이동하고, 냉각 롤(12)에 의해 급속 냉각되며, 엠보싱 벨트(13)로부터 분리된다.

가열 롤(11)은 히터와 같은 내장형 가열 수단을 갖고, 그 표면 온도는 수지 시트(10)의 연화 온도보다 높은 온도, 예를 들어 수지 시트(10)의 유리 전이 온도보다 높은 온도로 설정된다. 따라서, 엠보싱 벨트(13)의 가열 롤(11) 위에 위치된 부분 또한 이러한 온도로 가열되어 수지 시트(10)의 가열 처리가 이러한 위치에서 수행될 수 있다.

본 실시예에서, 가열 롤(11)의 표면 온도는 Tg(℃)가 수지 시트(10)의 유리 전이 온도일 때, Tg + 60℃ 이상이고 Tg + 90℃ 이하인 온도 범위로 설정된다. 설정 온도가 Tg + 60℃ 미만이면, 수지 시트(10)에 대한 엠보싱 패턴의 높은 전사 정밀도가 달성되지 못한다. 설정 온도가 Tg + 90℃를 초과하고 수지 시트(10)가 비정질 상태로 유지되기 어려운 결정 수지로 제조되면, 수지 시트(10)의 결정화는 과도하게 가속되어 백화에 의한 투명도의 저하가 현저하게 된다.

냉각 롤(12)은 수냉식 시스템과 같은 내장형 냉각 수단을 갖고, 그 표면 온도는 수지 시트(10)의 유리 전이 온도보다 낮게 설정된다. 본 실시예에서, 냉각 롤(12)의 표면 온도는 30℃로 설정된다. 따라서, 엠보싱 벨트(13)의 냉각 롤(12) 위에 위치된 부분이 또한 냉각되어 이러한 위치에서 수지 시트(10)에 대한 냉각 처리가 수행될 수 있다.

본 실시예에서, 도8a에 도시된 바와 같이 가열 롤(11)의 중심부의 롤 온도는 대향 단부보다 높게 설정된다. 한편, 도8b에 도시된 바와 같이, 냉각 롤(12)의 중심부의 롤 온도는 대향 단부보다 낮게 설정된다. 따라서, 무단 벨트의 면 내 온도 균일성을 개선시키고 우수한 형태 정밀도를 갖는 엠보싱 시트를 제조하는 것이 가능하다. 이러한 온도 분포를 구현하기 위한 방법에서, 가열 롤(11)을 위한 가열원 이 전기 히터로 구성되면, 롤의 중심부에 전기 와이어의 권취수가 대향 롤 단부보다 크다.

가열 롤(11)과 냉각 롤(12) 중 적어도 하나는 모터와 같은 회전 구동 수단에 커플링됨으로써 회전 가능하도록 구성된다.

엠보싱 벨트(13)는 우수한 열 도전성을 갖는 금속 엠보싱 벨트로 제조된 본 발명의 "금속 무단 작업 벨트"에 대응된다. 본 실시예에서, 엠보싱 벨트(13)는 니켈강으로 제조되고, 그 표면에 단면이 삼각형(프리즘 형상)인 홈이 연속적으로 배열된 엠보싱 형상(기하학적 설계)을 갖는다. 프리즘 정각은 특별히 제한되지는 않지만, 예를 들어 120°이하이고 90°인 것이 바람직한 것으로 고려된다. 엠보싱 벨트(13)는 시임이 없는(seamless)(접합부가 없는) 것이 바람직하다. 엠보싱 벨트는 바람직하게는 그 내부 표면 측에 엠보싱 형상을 갖는 관형 수지 마스터에 전기성형(electroforming)에 의한 니켈강 성장에 의해 형성되거나, 또는 롤 주위에 권취하고 직접적으로 정밀한 절삭 처리를 수행함으로써 형성되지만, 본 발명은 이들 방법에만 제한되지 않는다.

엠보싱 형상(13a)의 연장 방향(리지 방향)은 본 실시예의 수지 시트(10)의 폭방향[횡방향(TD)]으로 설정되지만, 그 방향은 이러한 것에 제한되지 않고, 수지 시트(10)의 주행 방향[기계 가공 방향(MD)]일 수 있다. 수지 시트(1)와의 분리성을 개선시키기 위해, 엠보싱 벨트(13)에 대해 엠보싱 형상(13a)이 형성된 표면에 이형제가 코팅될 수 있다. 이형제는 바람직하게는 불소 함유 수지, 실리콘 함유 수지 등이다.

엠보싱 형상(13a)은 단면이 삼각형(프리즘 형상)으로 제한되지 않는다. 프리즘 형상의 정각은 도9a에 도시된 바와 같이 90°로 제한되지는 않고, 정각은 도9b에 도시된 바와 같이 90° 미만의 예각일 수 있거나 또는 도9c에 도시된 바와 같이 90°를 초과하는 둔각일 수 있다. 엠보싱 형상(13a)은 도9d에 도시된 바와 같이 정현파형일 수 있거나 또는 도9e에 도시된 바와 같이 사다리꼴 형상일 수 있다. 형상은 높은 전사율로 전술한 적어도 하나의 코너부(예리한 형상)를 갖는 엠보싱 형상에 대해서도 형성될 수 있다.

엠보싱 형상은 다양한 렌즈 형상일 수 있다. 렌즈 형상은 원통형 형상 또는 어레이 형상일 수 있다. 렌즈 표면은 구면 또는 비구면과 같은 굴곡 형상 또는 연속 굴곡 형상에 제한되지 않는 복수의 굴곡된 형상으로 구성된 복합 형상일 수 있다.

닙 롤(15)은 엠보싱 벨트(13)와 상호 작용하는 롤이 수지 시트(10)를 샌드위치하여 가압하고 엠보싱 벨트(13)의 표면의 엠보싱 형상(13a)을 수지 시트(10)의 표면으로 전사하도록 제공된다. 본 실시예에서, 가열 롤(11)과 유사하게, 닙 롤(15)은 내장형 가열원을 갖고 보조 롤로서 배면측으로부터 엠보싱 벨트(13)의 수지 시트(10)를 가열하는 기능을 갖는다. 닙 롤(15)의 외주면은 편평하고 매끄러운 형상이지만, 수지 시트(10)의 배면측에 형상을 전사할 수 있도록 소정의 엠보싱 형상이 닙 롤(15)의 외주면에 형성될 수 있다. 닙 롤(15)은 배면측의 분리를 보조하고 배면 롤의 형상의 전사를 방지하기 위한 냉각 기구를 갖는 냉각 롤일 수 있다.

닙 롤(15)과 엠보싱 벨트(13)에 의해 수지 시트(10)에 인가되는 닙 압력은 수지 시트(10)로의 엠보싱 형상(13a)의 전사 정밀도에 큰 영향을 미친다. 본 실시예에서, 닙 압력은 선압력이 5 kg/㎝ 이상이고 30 kg/㎝ 이하이다. 닙 압력이 5 kg/㎝보다 낮으면 수지 시트(10)로의 엠보싱 형상(13a)의 전사 정밀도는 낮아지는 반면, 닙 압력이 30 kg/㎝보다 크면 닙 롤(15)과 엠보싱 벨트(13)의 내구성에 악영향을 미치고 안정적인 제조가 어렵게 된다.

수지 시트(10)가 냉각 롤(12)의 엠보싱 벨트(13)로부터 분리될 때 대향 롤(16)은 사용 가능한 보조 롤로서 장착된다. 냉각 롤(12)과 유사하게, 대향 롤(16)은 냉각 롤(12)과 유사한 표면 온도를 유지하는 내장형 냉각 수단을 갖고, 배면측으로부터 수지 시트(10)를 냉각하는 기능을 갖는다. 대향 롤(16)의 외주 표면은 편평하고 매끄러운 형상을 갖는다. 대향 롤(16)과 엠보싱 벨트(13)에 의해 수지 시트(10)에 인가되는 닙 압력은 특별히 제한되지는 않지만, 닙 압력이 대향 롤(16)의 외주 표면이 수지 시트(10)의 배면측과 밀착 접촉하게 될 수 있으면 충분하다.

수지 시트(10)의 재료는 투명 열가소성 결정 수지인 한, 특별히 제한되지는 않는다. 본 실시예에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 이들의 혼합물 또는 공중합체가 사용되고, 이는 비정질 상태를 유지하기 위해 냉각 처리 동안 가혹한 제조 조건 하에 있는 결정 수지이다. 본 실시예는 긴 스트립 형상의 비정질 상태의 수지 시트(10)를 형성하고 시트 제조 장치(1)에 연속적으로 이송하는 방법이 채용된다. 선택적으로, 방법은 소정의 크기로 절단된 수지 시트(10)가 시트 제조 장치(1)에 잇따라 순차적으로 이송되는 것이 채용될 수 있다.

여기서 비정질 상태의 수지 시트(10)는 예를 들어 3% 이하의 결정화 비율을 갖는 것을 의미한다. 본 실시예의 시트 제조 장치(1)는 엠보싱 벨트(13)를 사용함으로써 비정질 상태의 수지 시트(10)의 표면에 엠보싱 처리를 수행하고, 20% 이하, 바람직하게는 10% 이하의 결정화 비율을 갖는 비정질 상태의 수지 시트(엠보싱 형상 또는 프리즘 형상)(10)를 급속 냉각하는 처리를 수행한다. 결정화 비율이 20%를 초과하면, 백화에 의해 야기된 투명도의 저하가 현저하게 되고, 수지 시트는 광학 시트로서 사용하는 데 부적합하게 된다.

결정화 비율이 20%를 초과하면, 재료의 영율(Young's modulus)은 통상적으로 높아지게 된다. 따라서, 엠보싱 처리되는 수지 시트가 그 다음에 신장 처리를 받게 되면, 신장에 요구되는 부하가 커지게 되고 신장 동안의 가열 온도는 높게 설정된다. 수지 시트가 특히 신장 처리에 의해 복굴절이 주어지면, 그리고 신장 전의 수지 시트가 20%를 초과하는 결정화 비율을 가지면, 바람직한 복굴절이 얻어지기 어렵다.

수지 시트(10)의 엠보싱 처리 전후에 수지 시트(10)의 비정질 상태를 유지하기 위해, 수지 시트(10)의 냉각 속도(℃/초)는, 가열 롤(11) 상의 수지 시트로의 형상 전사로부터 냉각 롤(12) 상의 수지 시트(10)의 분리 동안 중요한 문제가 된다. 수지 시트(10)의 재료에 따라 냉각 속도는 바람직하게는 5℃/초 이상이고 40℃/초 이하로 설정되고, 보다 바람직하게는 10℃/초 이상 30℃/초 이하로 설정된다. 냉각 속도가 5℃/초 미만으로 낮아지면, 수지 시트의 과도한 결정화를 방지하 는 것이 불가능하여, 백화(투명도 손실)를 야기한다. 냉각 속도가 40℃/초를 초과하도록 빠르게 설정되면, 엠보싱 작업이 저하되어, 형상 전사를 얻기 어렵게 된다. 전술한 범위의 냉각 속도를 구현함으로써, 시트 제조 장치(1)에 의한 엠보싱 형상 전사 처리의 수행 전후에 5% 이하로 수지 시트의 결정화 비율의 증가를 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한 엠보싱 벨트로부터 분리되는 수지 시트의 결정화 비율을 20% 이하로 억제하는 것 또한 가능하다.

수지 시트(10)의 냉각 속도를 구현하기 위해, 시트 제조 장치(1)는 가열 롤(11)과 냉각 롤(12) 사이의 롤 상호 거리, 무단 벨트(13)의 이송 속도, 냉각 롤(12)에 대한 수지 시트(10)의 접촉각 등이 특정된다. 복수의 냉각 롤(12)이 제공될 수 있다.

롤(11, 12) 사이의 거리가 너무 길어지면, 냉각 속도를 확보하기 위해 무단 벨트(13)의 이송 속도를 증가시키는 것이 필요하다. 그러나, 무단 벨트(13)의 이송 속도가 증가됨에 따라, 수지 시트(10)의 주행 안정성은 저하된다. 따라서, 안정적인 생산성을 기대하기 어렵게 되거나 또는 예열이 불충분하게 되고 전사 성능이 저하된다. 롤(11, 12) 사이의 거리가 너무 짧아지면, 무단 벨트(13)의 열교환이 불충분하게 되고, 따라서 원하는 온도로 수지 시트(10)용으로 가열 및 냉각 처리를 수행하는 것이 어렵게 된다.

바람직한 예에서, 가열 롤(11)의 온도가 Tg + 60℃ 이상이고 Tg + 90℃ 이하의 온도로 설정될 때, 냉각 롤(12)의 온도가 30℃로 설정될 때, 그리고 무단 벨트(13)의 이송 속도가 3 m/분으로 설정될 때, 가열 롤(11)과 냉각 롤(12)의 롤 상 호 거리는 100 ㎜ 이상 400 ㎜ 이하로 설정된다. 이러한 롤 상호 거리는 수지 시트(10)의 재료에 따라 변경된다. 예를 들어, 롤 상호 거리는 PET용으로 100 ㎜ 이상 200 ㎜ 이하이고, PEN용으로 100 ㎜ 이상 400 ㎜ 이하이다. 100 ㎜의 롤 상호 거리는 5 m/분에서 20℃/초의 냉각 속도에 대응하고, 400 ㎜의 롤 상호 거리는 5℃/초의 냉각 속도에 대응한다.

필요한 냉각 속도는 롤(11, 12) 사이의 거리를 일정하게 유지하면서 엠보싱 벨트(13)의 이송 속도를 변경함으로써 얻어질 수 있다는 것은 명백하다. 이러한 경우, 바람직한 이송 속도는 롤(11, 12) 사이 거리가 800 ㎜일 때 5 m/분 이상이고 10 m/분 이하이다.

냉각 조건을 안정적으로 유지하기 위해, 수지 시트(10)의 전체 두께를 500 ㎛ 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 수지 시트(10)의 전체 두께에 대한 엠보싱 형상의 높이의 비율은 바람직하게는 90% 이하이다. 높이 비율이 90%를 초과하면, 수지 시트(10)에 크랙 등이 발생되고 취급 성능이 저하된다.

다음에, 전술한 바와 같이 구성된 시트 제조 장치(1)를 이용하여 본 실시예의 광학 시트 제조 방법에 대해서 설명한다.

공급 롤(도시 안함)에 대해서 프리셋된 비정질 상태의 수지 시트(10)는 엠보싱 벨트(13)와 닙 롤(15) 사이로 공급된다. 다음에, 수지 시트(10)는 가열 롤(11)에서 유리 전이 온도 또는 그 이상에 대응하는 온도로 가열되고, 수지 시트(10)의 표면에 엠보싱 벨트(13)의 엠보싱 형상(13a)을 전사하도록 엠보싱 벨트(13)와 닙 롤(15) 사이에 샌드위치되어 가압된다.

엠보싱 형상이 전사된 수지 시트(10)는 엠보싱 벨트(13)에 부착되고 엠보싱 벨트(13)와 함께 냉각 롤(12)쪽으로 이송된다. 수지 시트(10)는 엠보싱 벨트(13)와 함께 냉각 롤(12)의 유리 전이 온도보다 낮은 온도로 냉각된다. 이러한 냉각 처리 동안, 엠보싱 형상이 전사된 후에 수지 시트(10)는 비정질 상태가 유지되는 냉각 속도로 급속 냉각된다. 냉각된 수지 시트(10)는 권취 롤(도시 안함) 주위에 권취되는 엠보싱 벨트(13)와 대향 롤(16) 사이의 닙 지점을 통과한 후에 엠보싱 벨트(13)로부터 분리된다.

이러한 방식으로, 표면에 엠보싱 형상(10a)이 형성된 비정질 상태의 수지 시트(10)가 제조된다. 전술한 바와 같이 구성된 시트 제조 장치(1)를 사용함으로써, 수지 시트(10)는 엠보싱 처리되어, 제조 설비가 비용을 절감하도록 단순화될 수 있다. 엠보싱 시트가 연속적으로 제조될 수 있기 때문에, 제조 효율은 개선될 수 있다.

본 실시예에서, 엠보싱 처리가 유리 전이 온도 또는 그 이상의 온도에 대응하는 온도에서 수지 시트(10)에 수행되고, 이어서 수지 시트는 유리 전이 온도보다 낮은 온도로 급속 냉각된다. 따라서, 수지 시트(10)의 결정화를 억제하면서 비정질 상태로 유지하는 것이 가능하다. 또한, 엠보싱 처리는 엠보싱 벨트(13)를 사용함으로써 수지 시트에 수행되고, 수지 시트(10)는 전사 처리와 냉각 처리 사이의 기간 동안 엠보싱 벨트(13)와 함께 냉각되고, 수지 시트(10)는 수지 시트의 유리 전이 온도보다 낮은 온도에서 엠보싱 벨트(13)로부터 분리된다. 따라서, 수지 시트(10)에 대한 엠보싱 형상 전사 성능과 분리 성능은 개선될 수 있다.

본 실시예에 따라, 비정질 상태의 결정 수지 시트(10)의 결정화에 의한 백화를 억제하면서 높은 전사율로 시트 표면에 바람직한 엠보싱 형상이 형성될 수 있다. 특히, 본 실시예에서, 98% 이상의 높은 전사율로 수지 시트(10)에 엠보싱 형상이 전사될 수 있다.

전사율은 이하와 같이 본 명세서에서 한정된다. 즉, 도2a 및 2b에 도시된 바와 같이, H2가 수지 시트(10)에 형성된 엠보싱 형상 높이를 나타내고 H1이 엠보싱 벨트(13)에 형성된 엠보싱 형상 높이를 나타낼 때, 전사율(%)은 (H2/H1) x 100으로 나타내어진다.

본 발명자는 50 ㎛의 피치로 배치된 90°의 정각을 갖는 단면이 이등변 삼각형인 엠보싱 형상을 갖는 마스터를 이용하여, 용융 압출 스타일을 이용하는 엠보싱 방법과 본 발명의 적층 스타일을 사용하는 엠보싱 방법에 의한 수지 시트의 실제 엠보싱 형상을 측정하였다. 측정 결과는 도3에 도시된다. 용융 압출 스타일과 비교하여, 적층 스타일은 높은 전사율로 엠보싱 형상을 형성할 수 있다는 것이 밝혀졌다.

엠보싱 벨트(13)의 면 내 온도 균일성은 수지 시트의 표면에 형성된 형상의 작업 정밀도에 크게 영향을 미친다. 본 실시예에서, 가열 롤(11)의 중심부의 롤 온도는 대향 단부보다 높게 설정되고, 냉각 롤(12)의 중심부의 롤 온도는 대향 단부보다 낮게 설정된다. 따라서, 엠보싱 벨트(13)의 면 내 온도 균일성을 개선하고, 매우 우수한 형상 정밀도를 갖는 엠보싱 시트를 제조하는 것이 가능하다.

전술한 방식으로 엠보싱 형상이 형성된 수지 시트(10)는 소정의 크기로 절단 되고 목표 광학 특성을 갖는 광학 시트로서 사용된다. 도4는 액정 표시 장치의 프리즘 시트로서 사용되는 수지 시트(10)의 구조를 개략적으로 도시한다. X축 방향을 따라 리지 방향을 갖는 프리즘 패턴(엠보싱 형상)(10a)은 수지 시트(10)의 표면의 소정의 피치로 Y축 방향을 따라 연속적으로 배열된다. 수지 시트(10)는 액정 표시 장치의 프리즘 시트로서 이러한 상태로 사용될 수 있다.

도4에 도시된 수지 시트(10)가 프리즘 리지 방향(X축 방향)을 따라 소정의 신장률로 신장되면, 시트 광학 특성은 변경될 수 있다. 즉, 신장 처리를 수행함으로써 X축 방향을 따른 면 내 굴절률(nx)과 Y축 방향을 따른 면 내 굴절률(ny) 사이에 굴절률 차이가 이루어질 수 있다. 수지 시트(10)가 20% 이하의 결정화 비율을 갖는 비정질 상태이기 때문에 신장 처리는 적절하게 고정밀도로 수행될 수 있다.

본 실시예에서, 신장 방향을 따라 큰 굴절률을 갖는 PET 및 PEN과 같은 수지 재료가 수지 시트(10)의 재료로서 사용되고, 수지 시트(10)는 신장 처리에 의해 nx > ny의 굴절률 이방성이 부여된다. 전술한 바와 같이 구성된 수지 시트(10)는 프리즘 리지 방향(X축 방향)을 따른 편광된 성분은, 출력 광의 표면으로부터 프리즘에 대해 프리즘 어레이 방향(Y축 방향)을 따른 편광된 성분보다 큰, 프리즘 경사면에서 임계각 반사의 전반사의 반복에 의해 광 입사측으로 다시 되돌아가는 광량을 갖기 때문에, 프리즘 어레이 방향을 따라 편광된 성분의 출력 광량은 프리즘 신장 방향을 따라 편광된 성분의 출력 광량보다 큰 광학 특성을 갖는다.

도5는 프리즘 시트로서 이러한 구조를 갖는 수지 시트(10)를 사용하는 액정 표시 장치(20)의 구조를 도시하는 개략도이다. 액정 표시 장치(20)는 액정 표시 패널(21), 액정 표시 패널(21)에 샌드위치된 제1 및 제2 편광기(22A, 22B), 프리즘 시트(10), 확산 시트(23) 및 백라이트 유닛(24)을 갖는다.

프리즘 시트(10)는 시트 제조 장치(1)에 의해 엠보싱 형상이 형성된 수지 시트(10)에 대응하고, 액정 표시 장치(20)의 전방 휘도를 개선시키기 위한 휘도 개선 필름으로서 사용된다. 프리즘 시트(10)는 백라이트 유닛(24)으로부터 조명광(백라이트)을 확산시켜 출력하기 위해 확산 시트(23)의 광출력측에 배치되고, 확산 시트(23)로부터 전방 방향으로의 출력광을 수렴하는 기능을 갖는다.

액정 표시 패널(11)에 샌드위치된 한 쌍의 편광기(22A, 22B)는 이들의 투과축 "a" 및 "b"가 서로 직교하도록 배치된다. 도시된 예에서, 프리즘 시트(10)는 프리즘 시트(10)의 프리즘 배열 방향(Y축 방향)이 백라이트 유닛(24)측에 위치된 제1 편광기(22A)의 투과축 "a"에 대략 평행하게 되는 방식으로 배치된다. 이러한 예는 프리즘 리지 방향(X축 방향)을 따라 신장된 프리즘 시트(10)가 사용될 때 특히 효과적이다. 큰 출력 광량을 갖는 편광 성분이 액정 표시 패널(21)에 효과적으로 진입할 수 있기 때문에, 전방 휘도는 개선될 수 있다.

프리즘 시트(10)는 단일 프리즘 시트 구조로 제한되지 않고, 복수의 프리즘 시트가 적층될 수 있다. 이러한 경우, 각각의 프리즘 시트의 리지 방향이 서로 직각으로 제조되면서 프리즘 시트가 적층되는 것이 바람직하다.

(제2 실시예)

다음에, 본 발명의 제2 실시예가 설명된다. 도6은 제2 실시예의 시트 제조 장치(2)의 구조를 도시하는 개략도이다. 도6에서, 제1 실시예의 부품에 대응하는 부품은 동일한 도면부호를 사용함으로써 표시되고, 그 상세한 설명은 생략된다.

제2 실시예의 시트 제조 장치(2)에서, 금속 무단 벨트(14)는 수지 시트(10)의 배면측(엠보싱 형상이 형성되지 않는 측)에 대면하는 닙 롤(15)과 대향 롤(16) 둘레에 권취된다. 수지 시트(10)는 수지 시트(10)의 가열/전사 처리로부터 냉각/분리 처리 기간 동안 엠보싱 벨트(13)와 무단 벨트(14) 사이에 샌드위치되고 가압된다.

무단 벨트(14)는 니켈강과 같은 금속으로 제조되지만, 재료는 이러한 금속에 제한되지 않고 내열성 PET와 같은 내열 수지가 사용될 수 있다. 무단 벨트(14)의 표면은 경면이다. 필요하다면, 무단 벨트에 형상이 형성될 수 있어서, 수지 시트(10)의 배면에 이러한 형상이 전사되어 형성될 수 있다.

재료에 따라, 무단 벨트(14)의 두께는 30 ㎛ 이상이고 1000 ㎛ 이하가 바람직하다. 두께가 1000 ㎛를 초과하면, 가열 롤과 냉각 롤 주위에 무단 벨트를 권취하는 것이 불가능하다. 두께가 30 ㎛ 미만이면, 수지 시트(10)의 이송 동안 뒤틀림이 발생하기 쉽고 또는 강도의 견지에서 문제를 내포하는 크랙이 발생된다.

전술한 바와 같이 구성된 제2 실시예의 시트 제조 장치(2)에서, 수지 시트(10)는 수지 시트(10)의 가열/전사 처리로부터 냉각/분리 처리까지의 기간 동안 시트가 엠보싱 벨트(13)와 무단 벨트(14) 사이에서 샌드위치되어 보유되는 상태로 운반된다. 따라서 수지 시트(10)의 주행 안정성을 개선시키는 것이 가능하여, 이송 속도를 증가시킴으로써 수지 시트(10)의 결정화에 의해 야기되는 백화를 방지하기 위한 냉각 속도의 설정 유연성이 개선될 수 있다.

제2 실시예에 따라, 무단 벨트(14)의 표면에 엠보싱 처리를 수행하고 그 위에 엠보싱 형상을 형성함으로써, 엠보싱 형상이 수지 시트(10)의 전방면뿐만 아니라 배면에도 높은 정밀도로 형성될 수 있다.

(제3 실시예)

도7은 시트 제조 장치(2)를 이용함으로써 두 개의 수지 시트(10s, 10t)를 열적 접착한 적층 시트(10L)의 제조를 도시한다. 이러한 예에서, 엠보싱 형상이 엠보싱 벨트(13)에 의해 수지 시트(10s)의 표면으로 전사되는 동안 두 개의 수지 시트(10s, 10t)는 열적 접착되고 서로 합체되도록 엠보싱 벨트(13)와 무단 벨트(14) 사이에서 샌드위치되고 가압된다. 따라서, 그 표면에 형성된 소정의 엠보싱 형상을 갖는 적층 시트(10L)를 쉽게 제조하는 것이 가능하게 된다.

두 개의 수지 시트(10s, 10t)는 함께 시트 제조 장치(2)로 이송된다. 수지 시트(10s, 10t)는 동일한 종류의 수지 시트로 제조될 수 있거나 또는 상이한 형식의 수지 시트를 포함할 수 있다. 또한, 3개 이상의 수지 시트가 동시에 이송될 수 있다.

[예]

본 발명의 예가 설명되지만 본 발명은 이러한 예로서만 제한되지 않는다.

(예1)

200 ㎛ 두께의 비정질 PET 시트(Tg: 약 75℃)가 T 다이 압출 방법에 의해 형성된다. 비정질 PET 시트는 시트 제조 장치(1 또는 2)로 이송되고, 시트 표면에 배열된 90°의 정각을 갖는 이등변 삼각형의 다수의 프리즘을 갖는 프리즘 시트가 다음의 조건 하에서 제조된다.

(제조 조건)

시트 재료: 비정질 PET

두께: 200 ㎛

프리즘 피치: 50 ㎛

가열 롤(11)의 표면 온도: 150℃

닙 롤(15)의 표면 온도: 50℃

냉각 롤(12)의 표면 온도: 30℃

대향 롤(16)의 표면 온도: 30℃

수지 시트의 냉각 속도: 20℃/초

(시트 이송 속도: 5 m/분)

가열 롤(11)과 닙 롤(15) 사이의 닙 선압력: 15 ㎏/㎝

(예2)

200 ㎛ 두께의 비정질 PEN 시트(Tg: 약 120℃)가 T 다이 압출 방법에 의해 형성된다. 비정질 PEN 시트는 시트 제조 장치(1 또는 2)로 이송되고, 시트 표면에 배열된 90°의 정각을 갖는 이등변 삼각형의 다수의 프리즘을 갖는 프리즘 시트가 다음의 조건 하에서 제조된다.

(제조 조건)

시트 재료: 비정질 PEN

두께: 200 ㎛

프리즘 피치: 100 ㎛

가열 롤(11)의 표면 온도: 190℃

닙 롤(15)의 표면 온도: 70℃

냉각 롤(12)의 표면 온도: 30℃

대향 롤(16)의 표면 온도: 30℃

수지 시트의 냉각 속도: 10℃/초

(시트 이송 속도: 3 m/분)

가열 롤(11)과 닙 롤(15) 사이의 닙 선압력: 15 ㎏/㎝

(예3)

(제조 조건)

시트 재료: 비정질 PEN

두께: 200 ㎛

프리즘 피치: 300 ㎛

가열 롤(11)의 표면 온도: 190℃

닙 롤(15)의 표면 온도: 70℃

냉각 롤(12)의 표면 온도: 30℃

대향 롤(16)의 표면 온도: 30℃

수지 시트의 냉각 속도: 10℃/초

(시트 이송 속도: 3 m/분)

가열 롤(11)과 닙 롤(15) 사이의 닙 선압력: 15 ㎏/㎝

(예4)

(제조 조건)

시트 재료: 비정질 PEN

두께: 200 ㎛

프리즘 피치: 10 ㎛

가열 롤(11)의 표면 온도: 190℃

닙 롤(15)의 표면 온도: 70℃

냉각 롤(12)의 표면 온도: 30℃

대향 롤(16)의 표면 온도: 30℃

수지 시트의 냉각 속도: 10℃/초

(시트 이송 속도: 3 m/분)

가열 롤(11)과 닙 롤(15) 사이의 닙 선압력: 15 ㎏/㎝

(예5)

500 ㎛ 두께의 비정질 PET 시트(Tg: 약 75℃)가 T 다이 압출 방법에 의해 형성된다. 비정질 PET 시트는 시트 제조 장치(1 또는 2)로 이송되고, 시트 표면에 배열된 90°의 정각을 갖는 이등변 삼각형의 다수의 프리즘을 갖는 프리즘 시트가 다음의 조건 하에서 제조된다.

(제조 조건)

시트 재료: 비정질 PET

두께: 500 ㎛

프리즘 피치: 100 ㎛

가열 롤(11)의 표면 온도: 150℃

닙 롤(15)의 표면 온도: 50℃

냉각 롤(12)의 표면 온도: 30℃

대향 롤(16)의 표면 온도: 30℃

수지 시트의 냉각 속도: 15℃/초

(시트 이송 속도: 5 m/분)

가열 롤(11)과 닙 롤(15) 사이의 닙 선압력: 15 ㎏/㎝

(예6)

20 ㎛ 두께의 비정질 PET 시트(Tg: 약 75℃)가 T 다이 압출 방법에 의해 형성된다. 비정질 PET 시트는 시트 제조 장치(1 또는 2)로 이송되고, 시트 표면에 배열된 90°의 정각을 갖는 이등변 삼각형의 다수의 프리즘을 갖는 프리즘 시트가 다음의 조건 하에서 제조된다.

(제조 조건)

시트 재료: 비정질 PET

두께: 20 ㎛

프리즘 피치: 20 ㎛

가열 롤(11)의 표면 온도: 150℃

닙 롤(15)의 표면 온도: 50℃

냉각 롤(12)의 표면 온도: 30℃

대향 롤(16)의 표면 온도: 30℃

수지 시트의 냉각 속도: 30℃/초

(시트 이송 속도: 5 m/분)

가열 롤(11)과 닙 롤(15) 사이의 닙 선압력: 30 ㎏/㎝

(예7)

(제조 조건)

시트 재료: 비정질 PEN

두께: 200 ㎛

프리즘 피치: 50 ㎛

가열 롤(11)의 표면 온도: 200℃

닙 롤(15)의 표면 온도: 70℃

냉각 롤(12)의 표면 온도: 50℃

대향 롤(16)의 표면 온도: 50℃

수지 시트의 냉각 속도: 40℃/초

(시트 이송 속도: 5 m/분)

가열 롤(11)과 닙 롤(15) 사이의 닙 선압력: 30 ㎏/㎝

(예8)

150 ㎛ 두께의 비정질 PEN 시트(Tg: 약 120℃)가 T 다이 압출 방법에 의해 형성된다. 비정질 PEN 시트는 시트 제조 장치(1 또는 2)로 이송되고, 시트 표면에 배열된 90°의 정각을 갖는 이등변 삼각형의 다수의 프리즘을 갖는 프리즘 시트가 다음의 조건 하에서 제조된다.

(제조 조건)

시트 재료: 비정질 PEN

두께: 150 ㎛

프리즘 피치: 100 ㎛

가열 롤(11)의 표면 온도: 180℃

닙 롤(15)의 표면 온도: 70℃

냉각 롤(12)의 표면 온도: 30℃

대향 롤(16)의 표면 온도: 30℃

수지 시트의 냉각 속도: 30℃/초

(시트 이송 속도: 5 m/분)

가열 롤(11)과 닙 롤(15) 사이의 닙 선압력: 30 ㎏/㎝

(예9)

(제조 조건)

시트 재료: 비정질 PEN

두께: 200 ㎛

프리즘 피치: 350 ㎛

가열 롤(11)의 표면 온도: 190℃

닙 롤(15)의 표면 온도: 70℃

냉각 롤(12)의 표면 온도: 30℃

대향 롤(16)의 표면 온도: 30℃

수지 시트의 냉각 속도: 10℃/초

(시트 이송 속도: 3 m/분)

가열 롤(11)과 닙 롤(15) 사이의 닙 선압력: 15 ㎏/㎝

(예10)

300 ㎛ 두께의 비정질 PEN 시트(Tg: 약 120℃)가 T 다이 압출 방법에 의해 형성된다. 비정질 PEN 시트는 시트 제조 장치(1 또는 2)로 이송되고, 시트 표면에 배열된 90°의 정각을 갖는 이등변 삼각형의 다수의 프리즘을 갖는 프리즘 시트가 다음의 조건 하에서 제조된다.

(제조 조건)

시트 재료: 비정질 PEN

두께: 300 ㎛

프리즘 피치: 75 ㎛

가열 롤(11)의 표면 온도: 190℃

닙 롤(15)의 표면 온도: 70℃

냉각 롤(12)의 표면 온도: 30℃

대향 롤(16)의 표면 온도: 30℃

수지 시트의 냉각 속도: 10℃/초

(시트 이송 속도: 4 m/분)

가열 롤(11)과 닙 롤(15) 사이의 닙 선압력: 5 ㎏/㎝

(예11)

100 ㎛ 두께의 비정질 PET 시트(Tg: 약 75℃)가 T 다이 압출 방법에 의해 형성된다. 비정질 PET 시트는 시트 제조 장치(1 또는 2)로 이송되고, 시트 표면에 배열된 90°의 정각을 갖는 이등변 삼각형의 다수의 프리즘을 갖는 프리즘 시트가 다음의 조건 하에서 제조된다.

(제조 조건)

시트 재료: 비정질 PET

두께: 100 ㎛

프리즘 피치: 100 ㎛

가열 롤(11)의 표면 온도: 150℃

닙 롤(15)의 표면 온도: 50℃

냉각 롤(12)의 표면 온도: 30℃

대향 롤(16)의 표면 온도: 30℃

수지 시트의 냉각 속도: 25℃/초

(시트 이송 속도: 5 m/분)

가열 롤(11)과 닙 롤(15) 사이의 닙 선압력: 5 ㎏/㎝

(예12)

(제조 조건)

시트 재료: 비정질 PET

두께: 100 ㎛

프리즘 피치: 100 ㎛

가열 롤(11)의 표면 온도: 150℃

닙 롤(15)의 표면 온도: 50℃

냉각 롤(12)의 표면 온도: 30℃

대향 롤(16)의 표면 온도: 30℃

수지 시트의 냉각 속도: 6℃/초

(시트 이송 속도: 2 m/분)

가열 롤(11)과 닙 롤(15) 사이의 닙 선압력: 20 ㎏/㎝

(예13)

(제조 조건)

시트 재료: 비정질 PEN

두께: 300 ㎛

프리즘 피치: 50 ㎛

가열 롤(11)의 표면 온도: 190℃

닙 롤(15)의 표면 온도: 80℃

냉각 롤(12)의 표면 온도: 60℃

대향 롤(16)의 표면 온도: 60℃

수지 시트의 냉각 속도: 5℃/초

(시트 이송 속도: 3 m/분)

가열 롤(11)과 닙 롤(15) 사이의 닙 선압력: 20 ㎏/㎝

(비교예1)

(제조 조건)

시트 재료: 비정질 PET

두께: 200 ㎛

프리즘 피치: 100 ㎛

가열 롤(11)의 표면 온도: 170℃

닙 롤(15)의 표면 온도: 40℃

냉각 롤(12)의 표면 온도: 30℃

대향 롤(16)의 표면 온도: 30℃

수지 시트의 냉각 속도: 3℃/초

(시트 이송 속도: 4 m/분)

가열 롤(11)과 닙 롤(15) 사이의 닙 선압력: 15 ㎏/㎝

(비교예2)

(제조 조건)

시트 재료: 비정질 PEN

두께: 200 ㎛

프리즘 피치: 100 ㎛

가열 롤(11)의 표면 온도: 170℃

닙 롤(15)의 표면 온도: 60℃

냉각 롤(12)의 표면 온도: 30℃

대향 롤(16)의 표면 온도: 30℃

수지 시트의 냉각 속도: 20℃/초

(시트 이송 속도: 5 m/분)

가열 롤(11)과 닙 롤(15) 사이의 닙 선압력: 15 ㎏/㎝

(비교예3)

560 ㎛ 두께의 비정질 PEN 시트(Tg: 약 120℃)가 T 다이 압출 방법에 의해 형성된다. 비정질 PEN 시트는 시트 제조 장치(1 또는 2)로 이송되고, 시트 표면에 배열된 90°의 정각을 갖는 이등변 삼각형의 다수의 프리즘을 갖는 프리즘 시트가 다음의 조건 하에서 제조된다.

(제조 조건)

시트 재료: 비정질 PEN

두께: 560 ㎛

프리즘 피치: 200 ㎛

가열 롤(11)의 표면 온도: 190℃

닙 롤(15)의 표면 온도: 80℃

냉각 롤(12)의 표면 온도: 30℃

대향 롤(16)의 표면 온도: 30℃

수지 시트의 냉각 속도: 3℃/초

(시트 이송 속도: 2 m/분)

가열 롤(11)과 닙 롤(15) 사이의 닙 선압력: 15 ㎏/㎝

(비교예4)

(제조 조건)

시트 재료: 비정질 PET

두께: 200 ㎛

프리즘 피치: 50 ㎛

가열 롤(11)의 표면 온도: 150℃

닙 롤(15)의 표면 온도: 40℃

냉각 롤(12)의 표면 온도: 30℃

대향 롤(16)의 표면 온도: 30℃

수지 시트의 냉각 속도: 10℃/초

(시트 이송 속도: 4 m/분)

가열 롤(11)과 닙 롤(15) 사이의 닙 선압력: 3 ㎏/㎝

(비교예5)

(제조 조건)

시트 재료: 비정질 PET

두께: 200 ㎛

프리즘 피치: 50 ㎛

가열 롤(11)의 표면 온도: 150℃

닙 롤(15)의 표면 온도: 40℃

냉각 롤(12)의 표면 온도: 30℃

대향 롤(16)의 표면 온도: 30℃

수지 시트의 냉각 속도: 10℃/초

(시트 이송 속도: 4 m/분)

가열 롤(11)과 닙 롤(15) 사이의 닙 선압력: 35 ㎏/㎝

(비교예6)

(제조 조건)

시트 재료: 비정질 PET

두께: 200 ㎛

프리즘 피치: 50 ㎛

가열 롤(11)의 표면 온도: 150℃

닙 롤(15)의 표면 온도: 40℃

냉각 롤(12)의 표면 온도: 80℃

대향 롤(16)의 표면 온도: 80℃

수지 시트의 냉각 속도: 10℃/초

(시트 이송 속도: 3 m/분)

가열 롤(11)과 닙 롤(15) 사이의 닙 선압력: 15 ㎏/㎝

(비교예7)

(제조 조건)

시트 재료: 비정질 PET

두께: 100 ㎛

프리즘 피치: 185 ㎛

가열 롤(11)의 표면 온도: 150℃

닙 롤(15)의 표면 온도: 40℃

냉각 롤(12)의 표면 온도: 50℃

대향 롤(16)의 표면 온도: 50℃

수지 시트의 냉각 속도: 10℃/초

(시트 이송 속도: 3 m/분)

가열 롤(11)과 닙 롤(15) 사이의 닙 선압력: 15 ㎏/㎝

(비교예8)

200 ㎛ 두께의 비정질 PET 시트(Tg: 약 75℃)가 T 다이 압출 방법에 의해 형성된다. 비정질 PET 시트는 용융 압출 방법에 의해 시트 표면에 배열된 90°의 정각을 갖는 이등변 삼각형인 다수의 프리즘을 갖는 프리즘 시트가 다음의 조건 하에 서 제조되도록 사용된다.

(제조 조건)

시트 재료: 비정질 PET

두께: 200 ㎛

프리즘 피치: 50 ㎛

도10은 예1 내지 예13과 비교예1 내지 비교예8의 시트 제조 조건을 집합적으로 도시한다.

다음에 예1 내지 예13과 비교예1 내지 비교예8의 시트 제조 조건 하에서 제조된 샘플 각각에서 프리즘 형상 전사율(%), 프리즘 정점의 곡률 반경[정각 R(㎛)], 시트의 전체 두께에 대한 프리즘 높이의 프리즘 비율(%), 결정화 비율(%) 및 전방 휘도 상승률(%)이 측정된다.

전사율의 한정은 이미 설명되었다. 결정화 비율은 시차주사열량계(differential scanning calorimeter, DSC)에 의한 밀도 계산을 통해 측정된다. 전방 휘도 상승률은 각각의 예와 비교예의 프리즘 시트 샘플과 확산 시트가 이하의 조건 하에서 제공될 때의 전방 휘도의 상승률이며, 이러한 조건은, 모델은 도5에 도시된 액정 디스플레이 장치의 구성이고, 프리즘 시트(10) 또는 확산 시트(23)의 암실에서의 전방 휘도는 표준(100%)인 것이다. 전방 휘도는 코니카 미놀타 홀딩스, 인크(Konica Minolta Holdings, Inc.)에서 제조된 기기 "CS-1000"에 의해 측정된다.

측정 결과는 도11에 도시된다. 3개의 등급의 판정이 사용되고, 평가 기준 은, 현재의 제품에 비해 실질적으로 가장 우수한 수준을 지시하는 "◎"과, 실질적으로 문제가 없는 수준을 지시하는 "○"과, 실질적으로 불만족스러운 특성을 갖는 수준을 지시하는 "X"를 포함한다.

도11에 도시된 바와 같이, 예1 내지 예13의 모든 샘플은 99% 이상의 전사율을 갖는다. 프리즘 정점의 곡률 반경은 프리즘 피치의 5 이하이고, 따라서 가장 우수한 전사 정밀도를 제공한다. 또한, 모든 샘플은 10% 이하로 결정화 비율이 억제되고, 백화에 의한 투명도의 저하가 관찰되지 않는다. 모든 샘플에 대해, 액정 표시 장치의 전방 휘도는 180% 이상 개선된다.

제1 비교예는 높은 전사율을 갖지만, 결정화 비율이 20%를 초과하고 백화에 의해 투명도가 저하되기 때문에 전방 휘도의 상승률은 175%로 유지된다. 이는 가열 롤(11)의 표면 온도가 높고(Tg + 90℃ 초과), 결정화를 방지하는 데 필요한 냉각 속도가 얻어지지 못한다는 요인에 기인한다. 제2 비교예는 결정화의 진행을 방지할 수 있지만, 전사율은 낮고 휘도의 상승 또한 불충분하다. 이는 가열 롤(11)의 표면 온도가 낮고(Tg + 60℃ 미만), 형상 전사가 불충분하다는 요인에 기인한다. 비교예3의 수지 시트는 560 ㎛로 너무 두꺼워서, 냉각 속도가 불충분하고, 결정화가 과도하게 진행되어 백화에 의해 투과성이 저하된다.

제4 비교예는 가열 롤(11)과 닙 롤(15) 사이의 닙 선압력이 3 ㎏/㎝로 너무 낮기 때문에 형상 전사가 불충분하고, 전방 휘도의 높은 상승률을 얻을 수 없다. 한편, 제5 비교예에 대해서는, 닙 선압력이 35 ㎏/㎝로 너무 높아서 안정적인 시트 제조가 불가능하다. 또한, 제6 비교예에 대해서는, 냉각 롤(12)의 표면 온도가 높 고(Tg 초과), 분리 성능이 나쁘기 때문에 안정적인 시트 제조가 불가능하다.

제7 비교예는 전체 시트 두께에 대한 프리즘 높이의 비율이 높아서(90% 초과), 시트는 프리즘 리지 방향을 따른 분열 또는 크랙 등이 발생하여 열악한 내구성과 취급성을 갖고, 안정적인 제조가 불가능하다. 제8 비교예의 형상 전사가 용융 압출 방법을 사용하기 때문에, 전사율이 나쁘고 휘도의 우수한 상승이 관찰되지 않는다.

가열 롤(11)의 표면 온도가 Tg + 60℃ 이상이며 Tg + 90℃ 이하이고, 수지 시트의 두께는 500 ㎛ 이하이고, 냉각 속도가 5℃/초 이상 40℃/초 이하인 예1 내지 예13에서는, 시트의 과도한 결정화를 방지할 수 있고, 결정화 비율은 20% 이하로 억제될 수 있다. 닙 선압력이 5 ㎏/㎝ 이상이며 30 ㎏/㎝ 이하인 조건을 만족하기 때문에, 안정적인 제조성을 실현하기 위해 가장 우수한 형상 전사 성능과 분리 성능이 얻어질 수 있다.

본 발명의 실시예들과 예들이 설명되었지만, 본 발명은 이들에 제한되지 않고 본 발명의 기술적인 개념을 기초로 하여 다양한 변경이 가능하다는 것은 명백하다.

예를 들어, 롤 상태의 수지 시트(10) 또는 시트 크기로 절단된 수지 시트가 실시예들에서 시트 제조 장치(1, 2)로 이송된다. 대신에, 비정질 상태의 수지 시트를 제조하기 위한 용융 압출 장치가 수지 시트 제조와 엠보싱을 연속적으로 수행하도록 시트 제조 장치의 전방 스테이지측에 설치될 수 있다.

소정의 방향으로 제조된 엠보싱 시트를 신장시키기 위한 신장 장치가 연속적 으로 엠보싱 작업과 신장 처리를 수행하기 위해 시트 제조 장치의 후방 스테이지측에 설치될 수 있다.

첨부된 청구항 또는 등가물의 범주 내에 있는 한, 설계 요구사항 또는 다른 요인에 따라 해당 기술 분야의 종사자들에게 의해 다양한 변경, 조합, 서브 조합 및 대체가 이루어질 수 있음이 이해된다.

본 명세서는 그 전체 내용이 본원에서 참조로 합체된 2007년 3월 16일자로 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2007-069639호와, 2008년 1월 30일자로 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2008-021860호에 관련된 주제를 포함한다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학 시트 제조 방법용으로 사용되는 시트 제조 장치의 외관 구조를 도시하는 도면.

도2a 및 2b는 도1에 도시된 시트 제조 장치의 수지 시트의 엠보싱 형성면과 엠보싱 벨트의 주요 부분을 도시하는 확대 단면도.

도3은 적층 방법에 의해 전사된 패턴과 용융 압출 방법에 의해 전사된 패턴 사이의 패턴 전사 성능의 차를 설명하는 실험 결과의 그래프.

도4는 도1에 도시된 시트 제조 장치에 의해 제조된 수지 시트(광학 시트)의 전체 구조를 도시하는 사시도.

도5는 프리즘 시트로서 도4에 도시된 광학 시트를 사용하는 액정 표시 장치의 외관 구조를 도시하는 도면.

도6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학 시트 제조 방법용으로 사용되는 시트 제조 장치의 외관 구조를 도시하는 도면.

도7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광학 시트 제조 방법을 설명하는 도면.

도8a 및 8b는 가열 롤과 냉각 롤의 온도 분포를 도시하는 도면.

도9a 내지 9e는 수지 시트의 표면에 형성된 엠보싱 형상의 예를 도시하는 도면.

도10은 본 발명의 예의 결과를 도시하는 표.

도11은 본 발명의 예의 결과를 도시하는 표.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 수지 시트

11: 가열 롤

12: 냉각 롤

13: 엠보싱 벨트

15: 닙 롤

16: 대향 롤

Claims

표면에 규칙적인 기하학적 설계 작업이 수행되는 투명 열가소성 수지 시트로 제조된 광학 시트 제조 방법이며,

표면에 기하학적 설계가 형성된 금속 무단 작업 벨트를 사용함으로써 수지 시트의 유리 전이 온도 이상의 온도로 수지 시트에 기하학적 설계 작업을 수행하는 단계와,

상기 유리 전이 온도보다 낮은 온도로 기하학적 설계 작업이 수행된 수지 시트를 급속 냉각하는 단계와,

상기 금속 무단 작업 벨트로부터 급속 냉각된 수지 시트를 분리하는 단계를 포함하는 광학 시트 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 수지 시트는 투명 결정 수지로 제조되는 광학 시트 제조 방법.
제2항에 있어서, 상기 수지 시트는 PET, PEN 또는 PET와 PEN의 혼합물 또는 공중합체로 제조되는 광학 시트 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 유리 전이 온도 이상의 온도는 Tg(℃)가 수지 시트의 유리 전이 온도라는 전제에 기초하여, Tg + 60℃이상이며 Tg + 90℃ 이하인 광학 시트 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 수지 시트는 수지 시트의 급속 냉각 단계에서 5℃/초 이상이고 40℃/초 이하의 속도로 냉각되는 광학 시트 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 수지 시트는 수지 시트가 금속 무단 작업 벨트로부터 분리될 때 20% 이하의 결정화 비율을 갖는 광학 시트 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 수지 시트의 결정화 비율의 증가는 광학 시트 제조 방법의 수행 전후에 5% 이하인 광학 시트 제조 방법.
제1항에 있어서, 복수의 수지 시트가 삽입되고, 금속 무단 작업 벨트에 의해 형상이 전사되는 동안 복수의 수지 시트가 열적 접착되어 합체되는 광학 시트 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 수지 시트의 전체 두께는 500 ㎛ 이하인 광학 시트 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 수지 시트의 전체 두께에 대한 전사부의 높이의 비율은 90% 이하인 광학 시트 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 수지 시트에 전사된 기하학적 설계는 엠보싱 형상인 광학 시트 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 수지 시트에 전사된 엠보싱 형상은 프리즘 형상인 광학 시트 제조 방법.
제12항에 있어서, 상기 수지 시트에 전사된 프리즘 형상은 정각이 90°인 이등변 삼각형인 광학 시트 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 수지 시트에 대한 프리즘 형상의 전사율은 98% 이상인 광학 시트 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 금속 무단 작업 벨트는 수지 시트의 유리 전이 온도보다 높은 온도로 설정된 가열 롤 주위와 수지 시트의 유리 전이 온도보다 낮은 온도로 설정된 냉각 롤 주위에 권취되고, 가열 롤과 냉각 롤의 회전에 동기하여 전사되는 광학 시트 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 수지 시트는 가열 롤과 대면하는 방식으로 배치된 닙 롤과 금속 무단 작업 벨트 사이에서 처리되고,

상기 금속 무단 작업 벨트와 닙 롤 사이의 닙 선압력은 5 ㎏/㎝ 이상이며 30 ㎏/㎝ 이하인 광학 시트 제조 방법.
제16항에 있어서, 상기 닙 롤 주위와 상기 냉각 롤에 대면하는 대향 롤 주위에 무단 벨트가 권취되고,

상기 수지 시트는 상기 금속 무단 작업 벨트와 무단 벨트 사이에 샌드위치되어 보유된 상태로 전사되는 광학 시트 제조 방법.
제17항에 있어서, 상기 금속 무단 작업 벨트에 의해 수지 시트에 형상이 전사되는 동안, 무단 벨트의 표면에 형성된 기하학적 형상에 의해 수지 시트의 대향측에도 형상이 전사되는 광학 시트 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 수지 시트의 표면에 작업된 기하학적 설계는 적어도 하나의 코너부를 갖는 광학 시트 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 수지 시트에 전사하기 위한 가열 롤의 롤 온도는 대향 단부의 롤 온도에 비해 중심부가 높게 설정되고,

상기 수지 시트에 전사하기 위한 냉각 롤의 롤 온도는 대향 단부의 롤 온도에 비해 중심부가 낮게 설정되는 광학 시트 제조 방법.
제1항에 기재된 광학 시트 제조 방법에 의해 제조된 광학 시트이며,

상기 광학 시트는 액정 표시 패널과 액정 표시 패널을 조명하기 위한 광원 사이에 배치된 프리즘 시트로서 사용되는 광학 시트.