光学片制造装置和光学片制造方法 相关申请的参考
本 申 请 包 含 于 2009 年 9 月 25 日 向 日 本 专 利 局 提 交 的 日 本 优 先 权 专 利 申 请 JP2009-220438 所公开的主题， 其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及具有透光性并且在其两侧上具有立体结构的光学片的制造装置和制 造方法。 背景技术 近年来， 液晶显示装置的厚度逐渐减小。 为了减小液晶显示装置的厚度， 需要减小 照射液晶板的背光单元的厚度。由于这个原因， 对减小构成背光单元的各种光学片和不同 类型的光学片的复合的厚度进行了研究。
不同类型的不同光学片的复合允许一个光学片具有多个光学功能， 从而能够减少 光学片的必需的数量， 以有效地减小背光单元的厚度。对于这样的光学片， 例如， 给出了在 其前表面和后表面上具有不同的形状的光学片。 进而， 对于这种光学片的制造方法， 已知的 方法是使用一对其上形成有压花形状 (embossed shape) 的环带 ( 见日本专利申请特开第 2008-260268 号第 0066 段和图 6( 在下文中， 将其称为专利文献 1))。树脂片夹在一对环带 之间， 并在加热与转印过程和冷却与剥离过程之间进行传送。因此使得在树脂片的两侧上 形成压花形状成为可能。
发明内容
在专利文献 1 公开的光学片的制造方法中， 通过一对环带在树脂片的两侧形成形 状， 随后对该对环带同时进行冷却， 并将环带从树脂片上剥离下来。因此， 由于加热单元和 冷却单元之间的热膨胀差在环带上会产生褶皱， 从而很难充分地冷却树脂片以及稳定地将 树脂片从环带上剥离下来。由于该原因， 通过专利文献 1 中公开的制造方法， 不太可能在树 脂片的两个表面上稳定地形成具有优良的形状精度的立体形状， 也很难在各表面上高精度 地形成具有不同形状的立体结构。
鉴于上述情况， 希望提供一种能够高精度地在光学片的各表面上形成立体结构的 光学片制造装置和光学片制造方法。
根据本发明的一个实施方式， 提供了一种光学片制造装置， 包括第一母版、 第二母 版、 第一处理单元、 第二处理单元、 第三处理单元、 第一传送机构和第二传送机构。
第一母版包括第一立体结构。
第二母版包括第二立体结构。
第一处理单元将树脂片的第一表面加热到第一温度并将第一立体结构转印到被 加热的第一表面。
第二处理单元将第一表面冷却到低于第一温度的第二温度， 并将树脂片的第二表面加热到高于第二温度的第三温度， 并将第二立体结构转印到加热的第二表面。第二表面 在第一表面的相反侧。
第三处理单元将第二表面冷却到低于第三温度的第四温度。
第一传送机构将第一母版和树脂片从第一处理单元传送到第二处理单元。
第二传送机构将第二母版和树脂片从第二处理单元传送到第三处理单元。
在第一处理单元中将第一立体结构转印到树脂片的第一表面后， 将第一母版传送 给第二处理单元， 而并不将第一母版从第一表面上剥离下来。 随后， 在第二处理单元中冷却 第一表面的过程中， 将第二立体结构转印到树脂片的第二表面上。 另一方面， 在第二处理单 元中将第二立体结构转印到树脂片的第二表面后， 将第二母版传送给第三处理单元， 而并 不将第二母版从第二表面上剥离下来。
通过光学片制造装置， 在将立体结构转印到树脂片的第一表面后， 将立体结构转 印到树脂片的第二表面， 同时冷却树脂片的第一表面。 因此， 可以高精度地将形状转印到第 二表面上， 并保持第一表面上的充分冷却操作。 此外， 由于在不同位置执行对第一表面的冷 却操作和对第二表面的冷却操作， 可确保各表面的充分冷却效果， 并能执行对第一和第二 母版的稳定的剥离操作。
同时， 通过将第二立体结构转印到第二表面上而不将第一母版从第一表面上剥离 下来， 可高精度地保持转印到第一表面的第一立体结构的形状。此外， 可在第一母版和第 二母版之间设置温差， 从而能容易地将树脂片从低温侧的第一母版移动到高温侧的第二母 版。其结果是， 可以高精度地将第二立体结构转印到第二表面上。
在这种方式中， 通过光学片制造装置， 在树脂片的各表面上可稳定地形成具有优 良的形状精度的立体结构， 并能高精度地制造具有期望的光学特性的光学片。
第一处理单元可包括第一加热辊和第一轧辊。第一加热辊能够被加热到第一温 度。 第一轧辊与第一加热辊相对， 第一母版夹在其两者之间， 第一轧辊能够与第一母版一起 夹住树脂片。
在这种情况下， 第二处理单元可包括第一冷却辊和第二加热辊。第一冷却辊能够 被冷却到第二温度。 第二加热辊能够被加热到第三温度， 第二加热辊与第一冷却辊相对， 以 将第一母版和第二母版夹在其两者之间， 第二加热辊能够与第一母版和第二母版一起夹住 树脂片。
在光学片制造装置中， 可通过组合第一和第二加热辊与第一冷却辊来构成第一和 第二处理单元。 根据这种结构， 通过在加热辊和冷却辊之间传送第一和第二母版， 可以容易 地制造其各表面上形成有高精度的立体结构的光学片。
第一母版由在其外周表面上具有第一立体结构并在第一加热辊和第一冷却辊之 间运行的第一环带形成。在这种情况下， 第一传送机构包括对第一加热辊和第一冷却辊中 的至少一个执行旋转驱动的第一驱动源。
在光学片制造装置中， 第一驱动源能使第一环带在第一加热辊和第一冷却辊之间 旋转。通过这种结构， 树脂片能连续地在第一加热辊和第一冷却辊之间传送。
第二处理单元在第一冷却辊和第二加热辊之间夹住树脂片， 并随后从第一环带上 剥离树脂片。
通过这种结构， 可以容易地将树脂片从第一环带传送给第二母版， 并高精度地保持立体结构的形状， 其中立体结构形成在树脂片的第一表面上。
第二处理单元可将树脂片与第一冷却辊相接触， 并随后在第一冷却辊和第二加热 辊之间夹住树脂片。
通过这种结构， 可确保树脂片在第一冷却辊上的冷却时间， 从而能增强从第一环 带上剥离树脂片的性能。
在这种情况下， 可使第二加热辊的旋转中心位于连接第一加热辊的旋转中心和第 一冷却辊的旋转中心的延长线上， 或者也可不位于其上。
第三处理单元可包括第二冷却辊和第二轧辊。第二冷却辊能够被冷却到第四温 度。 第二轧辊与第二冷却辊相对， 第二母版夹在其两者之间， 第二轧辊能与第二母版夹住树 脂片。
通过这种结构， 可增强从第二母版上剥离树脂片的性能。
第二母版由在其外周表面上具有第二立体结构并在第二加热辊和第二冷却辊之 间运行的第二环带形成。在这种情况下， 第二传送机构包括对第二加热辊和第二冷却辊中 的至少一个执行旋转驱动的第二驱动源。
在光学片制造装置中， 第二驱动源能使第二环带在第二加热辊和第二冷却辊之间 旋转。通过这种结构， 树脂片能够连续地在第二加热辊和第二冷却辊之间传送。
第一立体结构和第二立体结构中的至少一个可以具有棱镜形状。 通过这种结构， 可以制造至少在其一个表面上具有棱镜形状的立体结构的光学 第一立体结构和第二立体结构中的至少一个具有曲面形状。 通过这种结构， 可以制造至少在其至少一个表面上具有曲面形状的立体结构的光片。
学片。 可将第一温度和第三温度设为高于树脂片的玻璃化转变点。并且， 可将第二温度 和第四温度设为低于树脂片的玻璃化转变点。
通过这种结构， 可高精度地将立体结构转印到树脂片的第一和第二表面上， 并分 别适当地将第一和第二母版从第一和第二表面上剥离下来。
根据本发明的另一实施方式， 提供了一种光学片制造方法， 包括使用被加热到第 一温度的第一母版在树脂片的第一表面上形成第一立体结构。 在使第一表面冷却到低于第 一温度的第二温度的同时， 使用被加热到高于第二温度的第三温度的第二母版在树脂片的 第二表面上形成第二立体结构。第二表面在第一表面的相反侧。将第二表面冷却到低于第 三温度的第四温度。
通过该光学片制造方法， 在将立体结构转印到第一表面后， 将立体结构转印到树 脂片的第二表面上， 并冷却树脂片的第一表面。 因此， 可以高精度地执行第二表面的形状转 印， 并保持第一表面上的充分的冷却操作。 此外， 由于在不同位置上执行第一表面的冷却操 作和第二表面的冷却操作， 因此可确保各表面的充分冷却效果， 其结果是可稳定地执行第 一和第二母版的剥离操作。
在第二表面上形成第二立体结构， 并随后从第一表面上剥离第一母版， 其结果是 可高精度地保持转印到第一表面上的第一立体结构的形状。 此外， 在这种情况下， 可在第一 母版和第二母版之间设置温差， 从而容易地将树脂片从低温侧的第一母版移动到高温侧的
第二母版。其结果是， 可以高精度地将第二立体结构转印到第二表面上。因此， 通过该光学 片制造方法， 可在树脂片的各表面上稳定地形成具有优良的形状精度的立体结构， 其结果 是可高精度地制造具有期望的光学特性的光学片。
可以使用第一环带作为第一母版， 在第一环带的表面上形成有与第一立体结构相 对应的形状， 且第一环带在第一加热辊和第一冷却辊之间运行。第一加热辊能被加热到第 一温度， 第一冷却辊能够被冷却到第二温度。此外， 可以使用第二环带作为第二母版， 在第 二环带的表面上形成有与第二立体结构相对应的形状， 第二环带在第二加热辊和第二冷却 辊之间运行。第二加热辊能被加热到第三温度， 第二冷却辊能够被冷却到第四温度。
通过该结构， 可以在第一加热辊和第一冷却辊之间旋转第一环带。 因此， 树脂片可 连续在第一加热辊和第一冷却辊之间传送。此外， 可在第二加热辊和第二冷却辊之间旋转 第二环带。因此， 树脂片可连续在第二加热辊和第二冷却辊之间传送。
树脂片可由透明的热塑性树脂制成。
通过该光学片制造方法， 可以高精度地制造在其各表面上具有期望的立体结构的 光学片， 并保持光学片所要求的透明度。
树脂片可由结晶树脂制成。 通过该光学片制造方法， 可抑制树脂片在加热过程中的结晶化， 其结果是能够有 效抑制白化或者双折射， 从而可以制造具有良好的光学特性的光学片。
根据本发明的实施方式， 可在树脂片的各表面上稳定地形成具有良好的形状精度 的立体结构。因此， 可以高精度地制造具有期望的光学特性的光学片。
此外， 根据本发明的实施方式， 可以获得在其各表面上形成有具有良好的形状精 度的立体结构的光学片。
根据下面的对附图中示出的最优实施方式的详细描述， 本发明的这些和其它目 的、 特征和优点会变得更加明显。
附图说明
图 1 是示出了根据本发明的一个实施方式的光学片制造装置的示意结构图 ；
图 2 是示出了根据本发明的另一实施方式的光学片制造装置的示意结构图 ；
图 3 是示出了根据本发明的另一实施方式的光学片的主要部分的示意透视图 ；
图 4 是示出了根据本发明的一个实施方式的光学片的主要部分的示意透视图 ； 和
图 5 是示出了根据本发明的另一实施方式的光学片的主要部分的示意透视图。 具体实施方式
在下文中， 将参考附图来说明本发明的实施方式。
第一实施方式
图 1 是示出了根据本发明的一个实施方式的光学片制造装置 ( 在下文中， 将其称 为片制造装置 ) 的示意图。在下文中， 将描述片制造装置的整体结构。
片制造装置
片制造装置 1 包括第一带 11( 第一母版 ) 和第二带 21( 第二母版 )。第一带 11 具 有第一立体 ( 在下文中， 将其简写为 3-D) 结构 11a， 第二带 21 具有第二 3-D 结构 21a。片制造装置 1 利用第一带 11 和第二带 21 传送树脂片 F， 从而顺序地分别将第一 3-D 结构和第 二 3-D 结构转印到树脂片 F 的第一表面 ( 图 1 中的下表面 )Fa 和其另一侧的第二表面 ( 图 1 中的上表面 )Fb。
第一带 11 在以预定间隔放置的第一加热辊 12 和第一冷却辊 13 之间运行。第一 加热辊 12 和第一冷却辊 13 中的至少一个受到驱动力传送机构 ( 第一传送机构 ) 的旋转驱 动， 其中驱动力传送机构包括诸如马达的驱动源 ( 在图中没有示出 )， 其结果是第一带 11 以 特定的方向传送。
第一加热辊 12 能够被加热至高于树脂片 F 的玻璃化转变点 (Tg) 的温度 ( 第一温 度 )。当第一带 11 通过第一加热辊 12 时被加热到第一温度。第一冷却辊 13 能够被冷却到 低于树脂片 F 的玻璃化转变点的温度 ( 第二温度 )。当第一带 11 通过第一冷却辊 13 时被 冷却到第二温度。
第二带 21 在以预定间隔放置的第二加热辊 22 和第二冷却辊 23 之间运行。第二 加热辊 22 和第二冷却辊 23 中的至少一个受到驱动力传送机构 ( 第二传送机构 ) 的旋转驱 动， 其中驱动力传送机构包括诸如马达的驱动源 ( 在图中没有示出 )， 其结果是第二带 21 以 特定的方向传送。 第二加热辊 22 能够被加热到高于树脂片 F 的玻璃化转变点的温度 ( 第三温度 )。 当第二带 21 通过第二加热辊 22 时被加热到第三温度。第二冷却辊 23 能够被冷却到低于 树脂片 F 的玻璃化转变点的温度 ( 第四温度 )。当第二带 21 通过第二冷却辊 23 时被冷却 到第四温度。
设置第一带 11 和第二带 21， 使得树脂片 F 能够在如图 1 中的箭头 A1 和 A2 所示的 水平方向上成直线地传送。此时， 如图 1 所示， 第一冷却辊 13 和第二加热辊 23 彼此相对， 从而树脂片 F 能被夹在第一带 11 和第二带 21 之间。上面描述的驱动源控制第一带 11 和 第二带 21 的传送速度， 从而带 11 和带 21 彼此同步地进行传送。
片制造装置 1 进一步包括第一轧辊 14 和第二轧辊 24。第一轧辊 14 与第一加热辊 12 相对， 第一带 11 夹在其两者之间， 并且第一轧辊 14 能够在第一轧辊 14 和第一带 11 夹住 树脂片 F 的情况下旋转。第二轧辊 24 与第二冷却辊 23 相对， 第二带 21 夹在其两者之间， 并且第二轧辊 24 能够在第二轧辊 24 和第二带 11 夹住树脂片 F 的情况下旋转。
上面描述的片制造装置 1 的结构包括第一处理单元 S1、 第二处理单元 S2 和第三处 理单元 S3。第一处理单元 S1 处理树脂片 F 的第一表面 Fa。第二处理单元 S2 在冷却树脂 片 F 的第一表面 Fa 的同时处理第二表面 Fb。第三处理单元 S3 冷却树脂片 F 的第二表面 Fb。第一加热辊 12 和第一轧辊 14 属于第一处理单元 S1。第一冷却辊 13 和第二加热辊 22 属于第二处理单元 S2。第二冷却辊 23 和第二轧辊 24 属于第三处理单元 S3。第一带 11 与 树脂片 F 一起在第一处理单元 S1 和第二处理单元 S2 之间传送。第二带 21 与树脂片 F 一 起在第二处理单元 S2 和第三处理单元 S3 之间传送。
在本实施方式中， 第一带 11 和第二带 21 是由具有良好的热传导性的金属环带形 成。第一 3-D 结构 11a 和第二 3-D 结构 21a 分别形成在第一带 11 和第二带 21 的外周表面 上。具有上面描述的结构的带 11 和 21 的制造方法的实例包括对于其内侧具有压花图案的 圆柱形树脂母版进行镍钢电铸处理， 以及对卷绕在圆柱形辊的带的外周表面进行直接切割 处理。
带 11 和 21 运行的辊组不局限于加热辊 12、 22 和冷却辊 13、 23。例如， 可在区域间 提供用于控制带 11 和 21 的张力的张力辊， 或者用于固定带 11 和 21 的张力的夹送辊。此 外， 如果需要， 可增加带 11 和 21 在其之间运行的加热辊和冷却辊的数量。
将 3-D 结构转印到树脂片 F 的表面 Fa 和 Fb 上的母版不局限于上述的环带。 例如， 具有相应 3-D 结构的形状的板状母版可在处理单元之间往复移动。或者， 使一对母版与树 脂片 F 一起通过第一至第三处理单元， 并且该母版与树脂片 F 的两个表面相接触。
根据树脂片所要求的表面形状， 将第一和第二 3-D 结构 11a 和 21a 设置为具有合 适的几何形状 ( 压花形状 )。例如， 可使用在横截面上具有三角形状或曲面形状的棱镜、 透 镜形状、 线性锥形形状、 或者矩形或圆形的点状图案。3-D 结构 11a 和 21a 的大小没有特别 限定， 并且可以是极小的。3-D 结构 11a 和 21a 的形状和大小可以相同也可以不同。此外， 3-D 结构 11a 和 21a 可具有组合结构， 从而能够在同一个表面上形成两种或者多种 3-D 结 构。例如， 能够这样形成 3-D 结构， 从而以特定的间距设置线性锥形部分和三角棱镜部分。 形状不局限于上述的几何形状。 例如， 3-D 结构 11a 和 21a 可以具有形成在树脂片表面上的 随机不规则的形状 ( 纹理 )。
例如， 作为 3-D 结构 11a 和 21a， 可使用诸如在特定方向上具有脊线的透镜阵列和 棱镜阵列的周期性结构。在这种情况下， 将脊线方向设置为树脂片 F 的宽度方向 (TD( 横向 方向 ))， 但并不局限于此。 可将脊线方向设置为树脂片 F 的运行方向 (MD( 机械方向 ))。 此 外， 为了增强将树脂片 F 从带 11 和 21 上剥离的性能， 可将剥离剂施加在带 11 和 21 的表面 上。作为剥离剂， 例如， 可使用氟类树脂或者硅类树脂。
在第一和第二加热辊 12 和 22 中， 提供诸如加热器和加热媒介的循环通路的加热 源。将加热辊 12 和 22 的表面温度设置为高于树脂片 F 的软化温度的温度 ( 第一温度和第 三温度 )， 也就是， 树脂片 F 的玻璃化转变点。因此， 带 11 和 21 与加热辊 12 和 22 的接触区 域也被加热到上述温度， 并且能够在这些位置处对树脂片 F 进行加热处理。
第一温度和第三温度没有特别的限定， 可以设为 Tg+60℃以上且 Tg+90℃以下。如 果加热辊 12 和 22 的表面温度低， 就不可能获得树脂片 F 的压花图案的所期望的转印精度。 相反， 如果加热辊 12 和 22 的表面温度太高， 在由很难维持非结晶状态的结晶树脂制成树脂 片 F 的情况下， 过度促进树脂片 F 的结晶化， 这使得由于白化而导致透明度的严重恶化。第 一温度和第三温度可以相同也可以不同。
在第一和第二冷却辊 13 和 23 中， 提供了诸如冷却媒介的循环通路的冷却源。将 冷却辊 13 和 23 的表面温度设置为低于树脂片 F 的玻璃化转变点的温度 ( 第二温度和第四 温度 )。因此， 带 11 和 21 与冷却辊 13 和 23 的接触区域也被冷却到上述温度， 并且能够在 这些位置处对树脂片 F 进行冷却处理。
第二温度和第四温度没有特别的限定， 可以设为低至使得树脂片能够从带 11 和 21 上完全地剥离下来的范围。例如， 第二温度和第四温度可设为等于或者低于 30℃。第二 温度和第四温度可以相同也可以不同。
作为树脂片 F， 可使用透明的热塑性树脂。 树脂片 F 可以是结晶树脂或者非结晶树 脂。 例如， 作为结晶树脂， 可使用聚对苯二甲酸乙二酯 (PET)、 聚萘二甲酸乙二酯 (PEN) 或者 PET-PEN 共聚物。结晶树脂包括非晶态。作为非结晶树脂， 可使用聚碳酸酯 (PC)、 异丁烯酸 酯树脂 (PMMA) 等。在本实施方式中， 使用这样的方法， 其中将树脂片 F 形成长的带状形状，并将树脂片 F 连续地提供给片制造装置 1。除此之外， 也可以使用这样的方法， 其中将树脂 片 F 切成预定的大小以获取片， 并将片连续地提供给片制造装置 1。
这里， 在将结晶树脂用作树脂片的情况下， 树脂片 F 有可能在压花加工之前或之 后会被白化。 这是由于在树脂片中造成了随机结晶化。 如果造成了树脂片的白化， 光束的透 射率会大幅降低， 其结果是树脂片很难用作光学片。 为了防止树脂片的白化， 在压花加工后 快速冷却树脂片是有效的。树脂片的冷却速度可根据加热辊和冷却辊之间的距离、 树脂片 的传送速度 ( 线速度 )、 树脂片的厚度等条件进行调节。树脂片的冷却速度可设置为 5℃ / 秒以上且 40℃ / 秒以下。
此外， 作为树脂片 F， 可使用具有相对高的固有双折射率的透明树脂材料。通过使 用这样的树脂材料， 由本实施方式的片制造装置 1 所制造的光学片的双折射率会抑制到相 对小的程度。例如， 通过使用具有固有双折射率为 0.05 或者更高的材料， 可以制造出具有 双折射率为 0.01 或者更小的透明片。作为这种类型的树脂材料， 例如， 可使用聚碳酸酯、 聚 对苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯。其结果是， 通过使用相对便宜的树脂材料可获得 在每个表面具有 3-D 结构以及具有优良的光学各向同性的透明树脂片。
片制造方法 接下来， 通过使用上述的片制造装置 1 描述根据本实施方式的光学片制造方法。
树脂片 F 以图 1 的箭头 A1 所示的方向提供在第一带 11 和第一轧辊 14 之间。在 第一处理单元 S1 中， 将树脂片 F 在第一加热辊 12 上加热到高于玻璃化转变点的第一温度， 并通过第一带 11 和第一轧辊 14 之间的压力进行夹持。其结果是， 将第一 3-D 结构 11a 转 印到树脂片 F 的第一表面 Fa 上。将其上转印有第一 3-D 结构 11a 的树脂片 F 附着在第一 带 11 上， 并将树脂片 F 随着第一带 11 从第一处理单元 S1 传送给第二处理单元 S2。
随后， 在第二处理单元 S2 中， 将树脂片 F 在第一冷却辊 13 上与第一带 11 一起冷 却到低于玻璃化转变点的第二温度。同时， 将树脂片 F 在第二加热辊 22 上与第二带 21 一 起加热到高于玻璃化转变点的第三温度， 并通过第一带 11 和第二带 21 之间的压力进行夹 持。其结果是， 将第二 3-D 结构 21a 转印到树脂片 F 的第二表面 Fb 上。将其上转印有第二 3-D 结构 21a 的树脂片 F 从第一带 11 上剥离下来并附着到第二带 21 上， 接着与第二带 21 一起从第二处理单元 S2 传送给第三处理单元 S3。
随后， 在第三处理单元 S3 中， 将树脂片 F 在第二冷却辊 23 上与带 21 一起冷却到 低于玻璃化转变点的第四温度。进而， 将树脂片 F 从第二带 21 上剥离下来， 并在由图 1 的 箭头 A2 所示的方向上从第二冷却辊 23 和第二轧辊 24 之间的缝隙中取出。
在随后的处理中将通过片制造装置 1 制成的树脂片 F 切割成预定的大小， 其结果 是制造出其两个表面都具有 3-D 结构的光学片。
如上所述， 在第一处理单元 S1 中将第一 3-D 结构 11a 转印到树脂片 F 的第一表面 Fa 后， 在不将第一带 11 从第一表面 Fa 上剥离的情况下将第一带 11 传送到第二处理单元 S2。然后， 在第二处理单元 S2 中冷却第一表面 Fa 的过程中， 将第二 3-D 结构 21a 转印到树 脂片 F 的第二表面 Fb 上。另一方面， 在第二处理单元 S2 中将第二 3-D 结构 21a 转印到树 脂片 F 的第二表面 Fb 上之后， 在不将第二带 21 从第二表面 Fb 上剥离的情况下将第二带 21 传送给第三处理单元 S3。
因此， 根据本实施方式， 在将 3-D 结构转印到树脂片 F 的第一表面 Fa 上之后， 在对
第一表面 Fa 进行冷却的情况下， 将 3-D 结构转印到树脂片 F 的第二表面 Fb 上。因此， 在第 二表面 Fb 上能高精度地执行形状转印， 并且对于第一表面 Fa 来说能够确保充分的冷却操 作。此外， 在不同的位置处执行对第一表面 Fa 的冷却处理和第二表面 Fb 的冷却处理。因 此， 对于各表面能够确保充分的冷却效果， 并且对于第一带 11 和第二带 21 可执行稳定的剥 离操作。
另一方面， 通过在不将第一带 11 从第一表面 Fa 上剥离的情况下将第二 3-D 结构 21a 转印到第二表面 Fb 上， 可高精度地保持转印到第一表面 Fa 上的第一 3-D 结构的形状。 此外， 在第二处理单元 S2 中， 在第一带 11 和第二带 21 之间可产生温差， 因此树脂片可容易 地从低温侧的第一带 11 转移到高温侧的第二带 21。 其结果是， 可以高精度地将第二 3-D 结 构 21a 转印到第二表面 Fb 上。
如上所述， 根据本实施方式， 在树脂片的各表面上能够稳定地形成具有优良的形 状精度的 3-D 结构。因此， 可以制造具有期望的光学特性的光学片。
此外， 在本实施方式中， 第一加热辊 12 和第一轧辊 14 组成第一处理单元 S1， 第二 加热辊 22 和第一冷却辊 13 组成第二处理单元 S2。此外， 第二冷却辊 23 和第二轧辊 24 组 成第三处理单元 S3。 从而， 使第一带 11 和第二带 21 在这些辊之间运行， 其结果是能够容易 地形成将树脂片 F 从第一处理单元 S1 传送给第二和第三处理单元 S2 和 S3 的传送系统。 具体地说， 第一带 11 和第二带 12 由环带构成， 因此可以分别绕着加热辊 12 和冷 却辊 13， 以及绕着加热辊 22 和冷却辊 23 旋转。通过这样的结构， 树脂片 F 可在辊之间连续 地传送。
第二实施方式
图 2 是示出了根据本发明的第二实施方式的光学片制造装置 ( 在下文中， 将其称 为片制造装置 ) 的示意图。在图 2 中， 与第一实施方式相对应的元件用相同的附图标记或 符号来表示， 同时省去对它们的详细描述。
本实施方式的片制造装置 2 不同于第一实施方式的片制造装置 1 的地方在于第一 和第二加热辊 12 和 22 与第一和第二冷却辊 13 和 23 的布局。具体地说， 在本实施方式的 片制造装置 2 中， 第二加热辊 22 的旋转中心位于连接第一加热辊 12 的旋转中心和第一冷 却辊 13 的旋转中心的延长线上。
第一带 11 在第一加热辊 12 和第一冷却辊 13 之间运行， 第二带 21 在第二加热辊 22 和第二冷却辊 23 之间运行。第一处理单元 S1 由第一加热辊 12 和第一轧辊 14 组成， 第 二处理单元 S2 由第一冷却辊 13 和第二加热辊 22 组成。此外， 第三处理单元 S3 由第二冷 却辊 23 和第二轧辊 24 组成。这些结构与第一实施方式的片制造装置 1 相同。
在由图 2 的箭头 B1 所指示的方向上 (y 轴方向 ) 将树脂片 F 提供给第一处理单元 S1。 在第一处理单元 S1 中， 将树脂片 F 的第一表面 Fa 在第一加热辊 12 上加热到第一温度， 并将形成在第一带 11 上的第一 3-D 结构转印到其上。
由第一带 11 将树脂片 F 传送给第二处理单元 S2， 并在第一冷却辊 13 上将树脂片 F 冷却到第二温度。此外， 将树脂片 F 的第二表面 Fb 在第二加热辊 22 上加热到第三温度， 并将形成在第二带 21 上的第二 3-D 结构转印到其上。从第一带 11 上剥离树脂片 F， 并由第 二带 21 传送至第三处理单元 S3。
在第三处理单元 S3 中， 在第二冷却辊 23 上将树脂片 F 冷却到第四温度， 并将树脂
片 F 从第二带 21 上剥离下来， 在由箭头 B2 指示的方向上 (x 轴方向 ) 将其取出。
如上所述， 通过将第一和第二 3-D 结构 11a 和 21a 分别转印到树脂片 F 的第一和 第二表面 Fa 和 Fb 上以得到光学片。根据本实施方式， 可获得与第一实施方式相同的效果。
在本实施方式中， 具体地说， 通过以上述方式放置第二加热辊 22， 树脂片 F 的传送 方向在第二处理单元 S2 中从 y 轴方向改变为 x 轴方向。 此时， 树脂片 F 与第一冷却辊 13 相 接触， 并夹在第一冷却辊 13 和第二加热辊 22 之间。因此， 树脂片 F 与第一冷却辊 13 的接 触程度增大， 从而提高了第一冷却辊 13 对树脂片 F 的冷却效率。此外， 由于通过第二带 21 执行将形状转印到第二表面 Fb 上， 因此在树脂片 F 的第一表面 Fa 充分冷却后， 可以充分保 证第一表面 Fa 的冷却时间， 其结果是增强了从第一带 11 上剥离树脂片 F 的性能。
需要注意的是， 第二加热辊 22 的旋转中心的位置并不局限于上述实例所描述的 延长线上的位置。具体地说， 例如， 设置各个辊从而使得连接第二加热辊 22 的旋转中心和 第二冷却辊 23 的旋转中心的直线通过第一加热辊 12 的旋转中心和第一冷却辊 13 的旋转 中心， 其结果是可得到上述相同的效果。
第三实施方式
接下来， 参照图 3 至图 5， 将描述根据本发明第三实施方式的光学片。 如图 3 所示的光学片 51 包括片主体 60、 第一 3-D 结构 62a 和第二 3-D 结构 62b。 片主体 60 在上表面侧具有第一表面 61a， 在下表面侧具有第二表面 61b。第一 3-D 结构 62a 形成在第一表面 61a 上， 第二 3-D 结构 62b 形成在第二表面 61b 上。光学片 51 由具有单层 的透明树脂材料制成。因此， 第一和第二 3-D 结构 62a 和 62b 部分地组成片主体 60， 并在片 主体 60 和空气层之间形成界面。
通过将经过片制造装置 1 或 2 的形状处理的树脂片 F 切割为预定的大小以得到本 实施方式的光学片 51。例如， 通过将形成在第二带 21 上的第二 3-D 结构 21a 转印到第一表 面 61a( 第二表面 Fb) 以形成第一 3-D 结构 62a。例如， 通过将形成在第一带 11 上的第一 3-D 结构 11a 转印到第二表面 61b( 第一表面 Fa) 以形成第二 3-D 结构 62b。
尽管 3-D 结构 62a 和 62b 可以有相同的形状， 但在本实施方式中第一 3-D 结构 62a 和第二 3-D 结构 62b 具有彼此不同的形状。通过上述的片制造装置， 可高精度地形成在其 表面具有不同形状的光学片。在本实施方式的光学片 51 中， 第一 3-D 结构 62a 和第二 3-D 结构 62b 具有这样的形状， 其中每个具有三角形横截面的棱镜元件在特定方向上排列。第 一和第二 3-D 结构 62a 和 62b 的棱镜元件在排列间距 ( 彼此相邻的脊之间的距离 ) 和其高 度 ( 棱镜的最高点和最低点之间的在片的厚度方向上的距离 ) 上不同。 具体地说， 第一 3-D 结构 62a 的横截面形状是近似正三角形， 第二 3-D 结构 62b 的横截面形状为钝角的等腰三 角形。
本实施方式的光学片 51 如此构造， 从而 X1、 Y1 和 Z1 满足下列关系 ：
0.1 ≤ X1/Z1 ≤ 3...(1)
0.01 ≤ Y1/Z1 ≤ 3...(2)
(X1+Y1)/Z1 ≤ 4...(3)
其中， X1 表示第一 3-D 结构 62a 的高度， Y1 表示第二 3-D 结构 62b 的高度， Z1 表 示从片主体 60 的厚度减去 X1 和 Y1 的和所得到的厚度。
如果 X1/Z1 的值和 Y1/Z1 的值大于 3， 对于树脂片 F 有可能不能充分地吸收在形成
第一和第二 3-D 结构 62a 和 62b 时由带 11 和 21 所产生的转印压力， 这会削弱 3-D 结构 62a 和 62b 的形状精度。此外， 如果 (X1+Y1)/Z1 的值大于 4， 有可能不能确保光学片的强度。
可以将光学片 51( 片主体 60) 的厚度设为 10μm 以上且 2000μm 以下。通过片制 造装置 1 或 2， 可以高精度地制造出具有在厚度范围内满足上述表达式 (1) 至 (3) 的 3-D 结 构的光学片。
形成片主体 60 的树脂材料没有特别的限定， 可以使用上述的各种树脂材料。在本 实施方式中， 可使用固有双折射率为 0.05 或者更高的材料。这里的固有双折射率是指树脂 材料能够具有的最大双折射率。例如， 可使用聚碳酸酯 (PC)、 聚对苯二甲酸乙二酯 (PET)、 聚萘二甲酸乙二酯 (PEN) 等作为树脂材料。根据本实施方式， 通过使用片制造装置 1 或 2， 能够抑制在形成 3-D 结构时树脂片的结晶化。因此， 即使使用这类材料， 也能制造出具有优 良的光学各向同性 ( 其双折射率为 0.01 或者更小 ) 的树脂片。
本实施方式的光学片 51 可用作构成用于液晶显示装置的背光单元的光学片的一 部分。在这种情况下， 将光学片 51 结合到背光单元中， 将第二表面 61b 设为光射入表面侧， 将第一表面 61a 设为光射出表面侧。形成在各表面上的 3-D 结构 62a 和 62b 每个具有三角 形的横截面， 并因此施加包括在各表面上的光收集功能的特定光偏转操作。 从而， 可以在一 个光学片上实现两种光学片的功能， 这会有助于减小背光单元和液晶显示装置的厚度。
第四实施方式
第一和第二 3-D 结构 62a 和 62b 不局限于上述的不同类型的棱镜形状的组合， 可 具有其他的几何形状的组合。例如， 图 4 中所示的光学片 52 具有 3-D 结构 63a( 具有三角 形的横截面 ) 作为形成在第一表面 61a 上的 3-D 结构， 还具有 3-D 结构 63b( 具有弯曲的横 截面 ) 作为形成在第二表面 61b 上的 3-D 结构。第二 3-D 结构 63b 可形成为具有沿着与第 一 3-D 结构 63a 方向相同的脊线的柱状， 或者在第二表面 61b 的平面中形成二维的点状样 式。 此外， 作为 3-D 结构 63b， 除了在第二表面 61b 上形成突起形状的实例外， 可在第二表面 61b 上形成下凹的形状。
本实施方式中的光学片 52 如此构造， 使得 X2、 Y2 和 Z2 满足下列关系 ：
0.1 ≤ X2/Z2 ≤ 3...(4)
0.01 ≤ Y2/Z2 ≤ 3...(5)
(X2+Y2)/Z2 ≤ 4...(6)
其中， X2 表示第一 3-D 结构 63a 的高度， Y2 表示第二 3-D 结构 63b 的高度， Z2 表 示从片主体 60 中减去 X2 和 Y2 的和所得到的厚度。
光学片 52( 片主体 60) 的厚度可设为 10μm 以上且 2000μm 以下。通过片制造装 置 1 或 2， 可以高精度地制造出具有在厚度范围内满足上述表达式 (4) 至 (6) 的 3-D 结构的 光学片。
具有上述形状的 3-D 结构 63b 可在第二表面 61b 上具有预定的透镜功能。此外， 通过精细地形成 3-D 结构 63b， 允许第二表面 61b 具有抗反射功能。其结果是， 通过将第二 表面 61b 设置为光射入表面， 可以形成具有更少的光反射损失的光学片。本实施方式的光 学片 52 还可用作结合到用于液晶显示装置的背光单元中的光学片。
第五实施方式
图 5 是示出了根据本发明的第五实施方式的光学片 53 的示意透视图。本实施方式的光学片 53 包括第一 3-D 结构 64a 和第二 3-D 结构 64b。第一 3-D 结构 64a 形成在片主 体 60 的第一表面 61a 上， 第二 3-D 结构 64b 形成在第二表面 61b 上。
在本实施方式中， 第一 3-D 结构 64a 包括阶梯形状部分 64a1 和棱镜形状部分 64a2。阶梯形状部分 64a1 由锥形部分和平坦部分组成。在平坦部分上， 在其平面上可形成 预定的几何形状。也就是说， 根据本实施方式的第一 3-D 结构 64a 具有两种以上形状。因 此， 可提供具有要求的形状和期望的光学特性的光学片。
另一方面， 根据本实施方式的第二 3-D 结构 64b 由多个具有近似矩形的横截面的 突起部分组成。多个突起部分形成在第二表面 61b 上以具有预定的分布。突起部分不局限 于具有上述的形状， 可以是半球形的突起部分。 在图 5 的实例中， 在从片主体 60 的侧面 61c 到与其相对的另一侧面 ( 图中没有示出 ) 的方向上以放置间距逐渐缩短的方式形成多个突 起部分 ( 也就是说， 以逐渐增高的形成密度来形成 )。 突起部分在第二表面 61b 上以点状方 式来形成， 但不局限于此。突起部分可具有在与棱镜形状的部分 64a2 的脊线方向相垂直的 方向上延伸的直线形状。此外， 第二 3-D 结构 64b 不局限于在相对于第二表面 61b 突起的 方式来形成， 还可以下凹的方式来形成。
本实施方式的光学片 53 如此构造， 使得 X3、 Y3 和 Z3 满足下列关系 ：
0.1 ≤ X3/Z3 ≤ 3...(7)
0.01 ≤ Y3/Z3 ≤ 3...(8)
(X3+Y3)/Z3 ≤ 4...(9)
其中， X3 表示第一 3-D 结构 64a 的高度， Y3 表示第二 3-D 结构 64b 的高度， Z3 表 示从片主体 60 中减去 X3 和 Y3 的和所得到的厚度。需要说明的是， 表示第一 3-D 结构 64a 的高度的 X3 对应于形成最大高度的阶梯状部分的高度。
光学片 52( 片主体 60) 的厚度可设为 10μm 以上且 2000μm 以下。通过片制造装 置 1 或 2， 可以高精度地制造出具有在厚度范围内满足上述表达式 (7) 至 (9) 的 3-D 结构的 光学片。
本实施方式的光学片 53 还可通过使用片制造装置 1 或 2 来制造。通过片制造装 置 1 或 2， 可以高精度地形成在其各表面上具有不同形状的树脂片。具体地说， 本实施方式 的光学片 53 可用作边缘光型导光板。侧面 61c 可形成为诸如发光二极管和荧光灯的光源 的光射入表面。通过该结构， 可以获得比在现有技术中使用注模体制造的导光板要薄的导 光板。
在上述内容中， 描述了本发明的实施方式。然而， 本发明不局限于上述实施方式， 当然， 还可根据本发明的技术思想进行各种修改。
例如， 在上述实施方式中， 将导光板或各种光学片结合到用于液晶显示装置的背 光单元中作为光学片的实例。然而， 本发明还可应用于其它图像显示装置 ( 例如液晶投影 装置和 3-D 图像显示装置 ) 的各种光学片。
此外， 例如， 在上述实施方式中， 作为将树脂片加热到转印温度的装置， 使用的是 加热辊 12 和 22， 但是并不局限于此。还可使用诸如红外线加热的加热系统。此外， 为了增 强对树脂片的快速冷却效果， 可在多个阶段构造冷却辊 13 和 23。
此外， 在第二实施方式中， 将第二辊 22 的旋转中心设在连接第一加热辊 12 的旋转 中心和第一冷却辊 13 的旋转中心的延长直线上。例如， 还可以根据树脂片的剥离性适当改变设置位置。也就是说， 第二加热辊 22 的位置没有特别限定， 也可设置在延长线外。