CN100429067C - 光学片的制造方法和光学片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供可产率良好且低成本地制造具有刚性的光学片的光学片制造方法以及光学片。光学片1含有在玻璃化转变温度以下的温度具有刚性的透光性热塑性树脂基材2、以及在上述热塑性树脂基材2的一个表面形成的第1光学元件部分3。第1光学元件部分3是通过与表面温度在玻璃化转变温度以下且内部温度在玻璃化转变温度以上的具挠性状态的热塑性树脂基材2一起供给辐射固化树脂用模具辊14而形成的。此时，优选在热塑性树脂基材2中形成第1光学元件部分3的一个表面上设有具有难以从热塑性树脂和辐射固化树脂上剥离的性质的薄膜6。还优选在与热塑性树脂基材2中形成上述第1光学元件部分3的一个表面相对侧的另一个表面上形成第2光学元件部分4。

Description

光学片的制造方法和光学片
技术领域
本发明涉及投影电视系统等中使用的光学片的制造方法和光学片，更具体地说，本发明涉及可产率良好且低成本地制造具有刚性的光学片的光学片制造方法以及由这样的制造方法制成的光学片.
背景技术
所述光学片是用于实现使光线的峰的方向向法线方向一侧折射、使亮度分布发生变化这些预定功能的片材，它可被组合到投影电视系统、缩微胶片阅读器等的屏幕部分中使用.
其中，例如投影电视系统是将由背面一侧射出的图像投影到透射式屏幕上，从前方一侧观看透过透射式屏幕的放大投影图像的图像显示装置.通常在这样的投影电视系统中使用的透射屏幕中，为了能明亮且从尽量大的角度观看没有变形的图像，大多组合使用使透射光线均匀扩散的光扩散片或使透射光线向法线方向侧折射的柱面镜(lenticular lens)片等光学片材.
例如，作为光学片的柱面镜片，其至少一个表面具有截面形状为半圆形或半椭圆形等形状的透镜部分.以这样的柱面镜片为代表的光学片只要是胶片状的，即可通过下述方法进行制造：(1)通过T型模头法等进行的挤出成型，即使用模具辊将加热软化后的透明或半透明熔融树脂基材骤冷，同时加压挤出，使模具辊的圆周面上形成的透镜模(赋型模)转印到熔融树脂基材的表面，形成透镜部分(赋型)；(2)压制成型，即使用模具对透明或半透明熔融树脂基材加压，使模具表面形成的透镜模转印到熔融树脂基材的表面，形成透镜部分.另外，作为制造胶片状光学片的其他制造方法，人们还提出了光聚合法，即在带基薄膜上涂布辐射固化树脂，然后用模具辊将其圆周面上形成的透镜模转印到辐射固化树脂的表面，形成透镜部分，再对该辐射固化树脂照射紫外线等使其固化(例如参照日本特开平3-127041号公报).
但是，上述胶片状光学片不具有刚性(其本身不能保持形状，容易变形)，因而无法单独安装在投影电视系统等的预定位置上.所以，这样的胶片状光学片需要与例如具有刚性(即使施加力，其形状也难以改变)的板状辅助物(刚体片材)一起进行安装。特别是近年来，对大型图像显示装置的需求增加，与此相伴，投影电视系统等中使用的光学片也大型化，因此，与光学片一起使用的刚体片材的必要性进一步增加.这种情况下，光学片本身成本较低，但由于需要刚体片材等的辅助物，出现了安装性差，同时零件数增加，结果导致成本上升的问题。
另一方面，有人提出了本身具有刚性(即使施加力，其形状也难以改变)的光学片，例如通过增加板厚(厚度)使其具有刚性的光学片.这样的光学片由于其本身具有刚性，因此无需刚体片材等的辅助物，可以单独安装在投影电视系统等中的规定位置.
但是，这种具有刚性的光学片的大规模生产性差，成本高。即，通过挤出成型连续地制造这种具有刚性的光学片时，虽然可以形成柱面镜等形状舒缓的透镜部分，但无法形成菲涅尔透镜或棱镜等形状尖锐，或者包含微细粗糙面(マツト)或细缝、衍射光栅等微细形状的精密透镜部分.另外，挤出成型中，使用一对模具辊冷却熔融树脂基材时，板厚太厚，则冷却时树脂收缩，即发生所谓的树脂成形回水.结果导致赋型性降低.
因此，具有刚性的光学片通常通过如下的制造方法制造，即，相应于每一张基材使用模具(具有与形状尖锐的透镜部分互补的形状，或与微细粗糙面或细缝、衍射光栅等微细形状互补的形状的模具)，将板状的树脂基材通过压制成型、注射成型、UV(紫外线)成型或浇铸成型等成型，然后从模具上脱模，一片片地制造，产率差，成本高.
发明内容
本发明考虑到以上问题，目的在于提供可产率良好且低成本地制造具有刚性的光学片的光学片制造方法以及光学片.本说明书中，“具有刚性”是指即使施加力，形状也难以改变的状态.具体地说，是指例如在热塑性树脂基材的情况下，板厚(壁厚)薄，其本身无法保持形状，但增加厚度，则即使施加力，形状也难以改变。如上所述，本说明书中，将即使施加力，形状也难以改变的状态称为“具有刚性”.
为实现这样的目的，本发明的光学片制造方法的特征在于包括以下步骤：将熔融的热塑性树脂基材冷却，使该热塑性树脂基材处于其表面温度在玻璃化转变温度以下，且内部温度在玻璃化转变温度以上的具有挠性的状态的步骤；在上述具有挠性的状态的热塑性树脂基材的一个表面涂布辐射固化树脂的步骤；将涂布有上述辐射固化树脂的上述具有挠性的状态的热塑性树脂基材，在中间存在上述辐射固化性树脂的状态下，压在辐射固化树脂用模具辊的圆周面上，使该圆周面上形成的赋型模转印到上述辐射固化树脂的表面，形成具有上述赋型模的互补形状的表面形状的第1光学元件部的步骤；对在上述热塑性树脂基材上形成的、含有上述辐射固化树脂的上述第一光学元件部分照射放射线，使上述第1光学元件部固化的步骤.
根据本发明的光学片制造方法，使用辐射固化树脂用模具辊形成第1光学元件部分时，是将表面温度在玻璃化转变温度以下，且内部温度在玻璃化转变温度以上的具有挠性的状态的热塑性树脂基材经由辐射固化树脂按压在辐射固化树脂用模具辊的圆周面上，因此在通常使用状态的温度下，即使是具有刚性的板厚很厚的热塑性树脂基材，也可以卷附在辐射固化树脂用模具辊上，充分地紧密贴合，可以在涂布于热塑性树脂基材表面的辐射固化树脂的表面形成精密的赋型.由此，可以连续地制造包含菲涅尔透镜或棱镜等形状尖锐的光学元件的具刚性的光学片，可产率良好且低成本地获得这样的光学片.
本发明的光学片制造方法中，优选进一步包括下述步骤：即在上述具有挠性的状态的热塑性树脂基材中，在形成上述第1光学元件部分的上述一个表面上，形成具有难以从热塑性树脂及辐射固化树脂上剥离的性质的薄膜。由此可使含有辐射固化树脂的第1光学元件部分难以从热塑性树脂基材上剥离.
本发明的光学片制造方法中，通过上述辐射固化树脂用模具辊形成的上述第1光学元件部分的表面形状优选具有至少一种选自菲涅尔透镜、柱面镜、棱镜、粗糙面、细缝和衍射光栅的光学元件形状.
本发明的光学片制造方法中，优选使上述熔融的热塑性树脂基材通过一对冷却辊之间，使该热塑性树脂基材冷却.这种情况下，优选进一步包括以下步骤：上述一对冷却辊中，将其中一个冷却辊作为挤出模具辊使用，通过将该挤出模具辊的圆周面上形成的赋型模转印到上述热塑性树脂基材的表面，形成具有上述赋型模互补形状的表面形状的第2光学元件部分，其中，所述其中一个冷却辊是用于冷却与在上述具有挠性状态的热塑性树脂基材上形成上述第1光学元件部分的上述一个表面相对的另一个表面的冷却辊.由此，可以在冷却熔融热塑性树脂基材的同时，形成柱面镜等形状缓和的第2光学元件部分，可容易地获得两面都形成光学元件部分的光学片.
本发明的光学片制造方法中，在形成上述第1光学元件部分的步骤中，优选通过控制上述辐射固化树脂用模具辊的温度来调节上述热塑性树脂基材的温度.另外，还可以包括调节从上述辐射固化树脂用模具辊上脱模后的上述热塑性树脂基材的温度的步骤.由此，在将热塑性树脂基材冷却至通常使用状态的温度时，可以控制其冷却温度，适当地控制热塑性树脂基材的翘曲或变形，可产率良好且低成本地获得具有所需翘曲或变形的具有刚性的光学片.
本发明的光学片制造方法中，还优选上述辐射固化树脂用模具辊和上述挤出模具辊中的至少其中之一可沿其轴向进行位置调节.由此，当第1光学元件部分的透镜部分沿光学片的长度方向形成直线状时，可以调节第1光学元件部分相对于热塑性树脂基材的位置；即使是在热塑性树脂基材的两面形成第1光学元件部分和第2光学元件部分的情况下，只需进行将辐射固化树脂用模具辊或挤出模具辊沿其轴向的位置调节这样的单轴调节，即可简单地调节第1光学元件部分和第2光学元件部分的相对位置.
本发明的光学片制造方法中，优选上述挤出模具辊的圆周面上形成的上述赋型模的截面形状为大致圆形或近似椭圆形。
本发明的光学片含有在玻璃化转变温度以下具有刚性的透光性热塑性树脂基材、和在上述热塑性树脂基材的一个表面上形成的第1光学元件部分，所述第1光学元件部分的特征在于：该第1光学元件部分是将形成该第1光学元件部分的材料与表面温度在玻璃化转变温度以下、且内部温度在玻璃化转变温度以上的具挠性状态的热塑性树脂基材一起供给模具辊而形成的。
对于本发明的光学片而言，在热塑性树脂基材上形成的第1光学元件部分是将形成该第1光学元件部分的材料与表面温度在玻璃化转变温度以下、且内部温度在玻璃化转变温度以上的具挠性状态的热塑性树脂基材一起供给模具辊而形成的，因此，即使是在通常使用状态的温度下具有刚性、板厚很厚的热塑性树脂基材，也可以卷附在模具辊上，充分紧密贴合，可在与热塑性树脂基材一起供给的、形成第1光学元件部分的材料的表面形成精密的赋型.由此，可以连续地制造包括菲涅尔透镜、棱镜等形状尖锐的光学元件、具有刚性的光学片，可产率良好且低成本地获得上述光学片.
本发明的光学片中，优选形成上述第1光学元件部分的材料含有辐射固化树脂.另外，优选还含有设置于上述热塑性树脂基材中形成上述第1光学元件部分的上述一个表面上、具有难以从热塑性树脂基材和辐射固化树脂上剥离的性质的薄膜.由此，可使含有辐射固化树脂的第1光学元件部分难以从热塑性树脂基材上剥离.
本发明的光学片中，优选还含有第2光学元件部分，该第2光学元件部分在与上述热塑性树脂基材中形成上述第1光学元件部分的上述一个表面相对的另一个表面上形成.这种情况下，优选上述具有挠性状态的热塑性树脂基材是通过使上述熔融的热塑性树脂基材通过一对冷却辊之间冷却形成的，上述第2光学元件部分是通过将所述一对冷却辊中的一个冷却辊作为挤出模具辊使用而形成的，其中所述一个冷却辊是用于冷却与上述具有挠性状态的热塑性树脂基材中形成上述第1光学元件部分的上述一个表面相对的另一个表面的冷却棍.由此，可以在熔融的热塑性树脂基材冷却的同时，形成柱面镜等形状缓和的第2光学元件部分，可容易地获得两面都形成光学元件部分的光学片.
本发明的光学片中，上述热塑性树脂基材优选由含有热塑性树脂的多层树脂层构成.另外，优选上述多层树脂层中的至少一层树脂层含有光扩散剂。这样，当热塑性树脂基材由含有热塑性树脂的2层以上的多层树脂层构成时，例如通过将其中至少一层树脂层设为扩散层、抗静电层、非抗静电层、导电层、热膨胀率或吸水伸长率不同的树脂层等，可以产率良好且低成本地获得具备各种功能、形态、特性各异的各种光学片.
本发明的光学片中，优选上述第1光学元件部分具有至少一种选自菲涅尔透镜、柱面镜、棱镜、粗糙面、细缝和衍射光栅的光学元件.
附图简述
图1是表示根据本发明的一个实施方案的光学片制造方法制造的光学片的一个例子的概略截面图.
图2是表示用于实现本发明的一个实施方案的光学片制造方法的制造装置的一个例图.
图3是表示用于实现本发明的一个实施方案的光学片制造方法的制造装置的其它例图.
发明的实施方案
以下，参照附图对本发明的实施方案进行说明
(光学片)
首先，通过图1对根据本发明的一个实施方案的光学片制造方法制造的光学片的一个例子进行说明.
如图1所示，本实施方案中的光学片1包含在玻璃化转变温度以下的温度下具有刚性、具有透光性的热塑性树脂基材2和在热塑性树脂基材2的一个表面形成的第1光学元件部分3.如后所述，第1光学元件部分3是通过将形成该第1光学元件部分3的材料与表面温度在玻璃化转变温度以下、且内部温度在玻璃化转变温度以上的具挠性的状态的热塑性树脂基材2一起供给模具辊而形成的。
其中，热塑性树脂基材2含有具有透光性的热塑性树脂，优选含有2层以上的多层树脂层(图1中，标记符号4、5、5’表示的3层树脂层).具有这样构成的热塑性树脂基材2具有所需程度的刚性，不使用刚体片材等辅助物，即可单独将光学片1安装在投影电视系统等的规定位置上.
这里，热塑性树脂基材2的板厚可在该热塑性树脂基材2具有刚性的范围内任意确定.具体来说，根据所用热塑性树脂或制品的尺寸不同而不同，不能一概而论，例如光学片1用于40-70英寸的投影电视系统时，热塑性树脂基材2的板厚为1-5mm，特别优选1-3mm左右.
形成热塑性树脂基材2以及其所包含的树脂层4、5、5’的热塑性树脂是可在光学片1中使用的透光性树脂，优选是不仅透射可见光，也透射电子射线(EB)、紫外线(UV)等放射线的具放射线透射性的热塑性树脂.这样的热塑性树脂的例子有：丙烯酸系树脂、聚碳酸酯系树脂、氯乙烯系树脂、苯乙烯系树脂、烯烃系树脂、环烯烃系树脂、丙烯酸-苯乙烯共聚树脂、聚酯系树脂等.
其中，热塑性树脂基材2中含有的树脂层4、5、5’可用作具有光学片1所需的任意功能的层，例如可作为扩散层或透明层、抗静电层、非抗静电层、热膨胀率或吸水伸长率不同的树脂层、低反射层、防反射层、硬质涂层、导电层、着色层、选择性光吸收层、偏振光层等使用.这些树脂层4、5、5’都是以热塑性树脂为主体，可通过使该热塑性树脂中含有光扩散剂或着色剂、染色剂、抗静电剂等，或者选择使用热膨胀率、吸水伸长率等特性不同的热塑性树脂等来形成.
热塑性树脂基材2含有一层树脂层时的该树脂层，或者含有2层以上树脂层时的表面侧(例如射出光一侧的表面侧)的树脂层(例如图1中符号4的树脂层)，其表面耐划伤性、耐侯性和透明性等良好即可，优选含有丙烯酸系树脂.丙烯酸系树脂例如有以甲基丙烯酸甲酯为主体的树脂。还有：甲基丙烯酸甲酯的均聚物，或者甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯腈、马来酸酐、苯乙烯或α-甲基苯乙烯的任意一种或多种形成的共聚物，或者甲基丙烯酸甲酯的均聚物与上述共聚物的混合物等.其中特别多使用丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、或者甲基丙烯酸树脂与苯乙烯树脂的共聚树脂(MS树脂).如图1所示，热塑性树脂基材2中，该热塑性树脂基材2含有一层树脂层时的该树脂层，以及含有2层以上树脂层时的表面侧(例如射出光一侧的表面侧)的树脂层只要构成柱面镜等第2光学元件部分4即可.
其中，热塑性树脂基材2中含有的树脂层4、5、5’作为扩散层使用时，例如可以使丙烯酸树脂或甲基丙烯酸树脂、MS树脂等热塑性树脂中含有光扩散剂微粒.
此时，热塑性树脂中含有的光扩散剂微粒只要是可在光学片中使用的即可，可以使用任意的微粒，例如丙烯酸树脂微粒或丙烯酸-苯乙烯共聚树脂微粒、三聚氰胺树脂微粒、苯乙烯树脂微粒、有机硅树脂微粒等有机系微粒，硫酸钡微粒或玻璃微粒、氢氧化铝微粒、碳酸钙微粒、硅石(二氧化硅)微粒、氧化钛微粒等无机系微粒，除此之外还有丙烯酸树脂珠、玻璃珠、MS树脂珠等.可以使它们的一种或多种含在热塑性树脂中。
对于光扩散剂微粒在热塑性树脂中的含量并没有特别限定。例如象投影屏这样要求对比度的降低少且具有高透射率时，含量根据热塑性树脂与光扩散剂之间的折射率差以及光扩散剂的粒径而不同，例如，折射率差为0.01-0.06，粒径为3-20μm时，相对于100重量份热塑性树脂，优选含量为0.2-5重量份.光扩散剂微粒的含量小于0.2重量份，则不能获得足够的扩散效果，因而不优选。相反，光扩散剂微粒的含量超过5重量份，则扩散增强，正面亮度降低，因而不优选.另一方面，例如象照明装置、背景灯那样要求防止光源的穿透、增大扩散程度时，优选使用例如硫酸钡(与作为热塑性树脂的丙烯酸树脂的折射率差约为0.15)等折射率高的微粒作为光扩散剂微粒，使折射率差进一步扩大，或者进一步增加添加量.
以上，以热塑性树脂基材2中含有的树脂层4、5、5’作为扩散层使用时的情况为例进行了说明，也可以将上述扩散层与热塑性树脂基材2分别设置.热塑性树脂基材2中含有的树脂层4、5、5’作为扩散层使用时，其中至少一层的树脂层中可以含有光扩散剂微粒.另外，树脂层4、5、5’中，2层以上的树脂层中含有光扩散剂微粒时，可以使各树脂层含有不同种类和添加量的光扩散剂微粒，使各树脂层具有不同的扩散功能.
对于热塑性树脂基材2中含有的树脂层4、5、5’的数量和种类并没有特别限定，可通过将光学特性不同的树脂层等适当组合，来获得具有所需光学性能的光学片1.具体来说，例如通过扩散剂层/透明层/扩散剂层的组合，可防止莫阿纹、闪烁.另外，通过高流动性树脂层/高透明层/易粘结层的组合，可以容易地进行高流动性树脂层的赋型(形成第2光学元件部分4的透镜部分)，同时，使在易粘结层上形成的第1光学元件部分3的赋型用辐射固化树脂更难以脱落.
优选在热塑性树脂基材2中形成第1光学元件部分的表面上设置具有难以从热塑性树脂和辐射固化树脂上剥离的性质的薄膜6.这样的薄膜6的例子有含有氯乙烯系树脂或丙烯酸系树脂、苯乙烯系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚酯-聚碳酸酯合金等的薄膜等.
第1光学元件部分3经由薄膜6等在热塑性树脂基材2的一个表面形成.其中，第1光学元件部分3是通过将形成该第1光学元件部分3的材料与表面温度在玻璃化转变温度以下、且内部温度在玻璃化转变温度以上的具挠性的状态的热塑性树脂基材2一起供给模具辊而形成的.优选第1光学元件部分3例如在热塑性树脂基材2的射入光一侧的表面形成。第1光学元件部分3也可以在热塑性树脂基材2的射出光一侧的表面形成，还可在热塑性树脂基材2的射入光侧的表面和射出光侧的表面两面形成。
这里，形成第1光学元件部分3的材料优选含有辐射固化树脂.这样的辐射固化树脂是具有透光性的树脂，优选使用其结构中具有聚合性不饱和键或环氧基的反应性聚合物或低聚物等.具体的例子有：聚酯或聚醚、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂等(甲基)丙烯酸酯、硅氧烷等硅树脂、自由基聚合性单体或多官能单体等.
自由基聚合性单体的例子有：(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酰胺、烯丙基化合物、乙烯基醚类、乙烯基酯类、乙烯基杂环化合物、N-乙烯基化合物、苯乙烯、(甲基)丙烯酸、巴豆酸、衣康酸等.多官能性单体的例子有：二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、三甘醇(甲基)丙烯酸酯、四甘醇(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、六(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、三(β-(甲基)丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯等.
上述辐射固化树脂是可通过照射电子射线(EB)或紫外线(UV)等放射线进行固化的树脂，由此可使含有辐射固化树脂的第1光学元件部分3难以从热塑性树脂基材2上脱落.
这里，例如通过紫外线使辐射固化型树脂固化时，例如可以使用由超高压汞灯或低压汞灯、碳弧、氙弧或金属卤化物灯等光源发射的紫外线等.这时，优选在辐射固化树脂中添加光聚合引发剂.光聚合引发剂的例子有：苯乙酮类、二苯酮类、米蚩苯甲酰苯甲酸酯、邻苯甲酰基苯甲酸甲酯、醛肟、一硫化四甲基秋兰姆、噻吨酮和/或光敏剂正丁基胺、三乙胺、三丁基膦等.
另外，通过电子射线使辐射固化型树脂固化时，可以使用电子射线照射装置(例如高压式、范德格喇夫式、共振变压式、绝缘线圈变压器式、直线式、电屏式、地那米加速器式或高频式等各种电子射线照射装置)发射的电子射线(例如50-1000keV能量的电子射线).
第1光学元件部分3只要是可用于光学片的光学元件，则可以使用任何光学元件.优选菲涅尔透镜、柱面镜、棱镜、粗糙面、细缝和衍射光栅等，具体的例子有：圆形菲涅尔透镜、线形菲涅尔透镜、全反射菲涅尔透镜、三角棱镜、多角棱镜、柱面镜、喷砂粗糙面、矩形衍射光栅、全息结构、峨眼结构(moth eye)等.图1中，作为第1光学元件部分3，例举了在热塑性树脂基材2的入射光侧表面形成菲涅尔透镜的例子.这里，该菲涅尔透镜是将由入射面和对由该入射面入射的光的一部分或全部进行全反射、偏转至所需方向的全反射面形成的三角形状的棱镜多排排列于入射光侧的表面而成的.
这样，在热塑性树脂基材2的一个表面(例如入射光侧的表面)形成第1光学元件部分3时，另一个表面、即射出光侧的表面可以不加处理，或者为了提高对比度而设置遮光层.还可以如图1所示，设置柱面镜等第2光学元件部分4.
这里，第2光学元件部分4可以按照与上述第1光学元件部分3的形成方法同样的方法形成，优选在将热塑性树脂基材2冷却成具有挠性的状态时形成.即，具有挠性的状态的热塑性树脂基材2是将熔融的热塑性树脂基材2通过一对冷却辊之间进行冷却而形成的.因此，使用冷却辊冷却热塑性树脂基材2时，如果在一对冷却辊中，将用于冷却与在热塑性树脂基材2中形成第1光学元件部分3的表面相对侧的表面的冷却辊作为挤出模具辊使用，则通过将该挤出模具辊的透镜模(赋型模)转印到热塑性树脂基材2的表面，即可形成具有透镜模互补形状的表面形状的第2光学元件部分4.
这种情况下，可用上述方法精确地形成的是形状缓和的透镜部分(赋型)，因此，优选使用形状比较缓和的柱面镜等作为第2光学元件部分4。对于柱面镜的形状并没有特别限定，具体的例子有：间距为30μm以上、优选60μm以上，且截面的曲线形状近似于半圆弧、半椭圆弧、抛物线、双曲线或三角函数曲线等曲线、这些曲线的组合、或者这些曲线与其切线组合的形状(例如台形)等。作为上述截面的曲线形状，优选使用没有奇异点，且可设脱模角度的形状.作为第2光学元件部分4使用的柱面镜通过光的折射或反射作用，使光在光射出侧的表面进行扩散，或者将斜角入射的光的光轴校正为垂直方向.
本实施方案的光学片1有刚性、且具有形成了精密透镜部分的第1光学元件部分3，因此作为背景光用光轴校正片、用于自然光采光或照明的片、全息照相片、去光泽片、精密粗糙面板、百叶窗、线型菲涅尔透镜片、棱镜片等光学片有用.特别是，本实施方案的光学片1是可以连续制造的，因此只要是直线图案的透镜形状，都可以连续无间歇地生产，因此也可用于尺寸大的光学片，工业价值非常高.
(光学片的制造方法)
以下，对含有上述构成的光学片1的制造方法进行具体说明.
图2是表示用于实现本实施方案的光学片1的制造方法的制造装置的一个例图.如图2所示，该制造装置主要具有T模头10、作为一对冷却辊的第1辊11和第2辊12、辐射固化树脂涂布装置13、辐射固化树脂用模具辊14、放射线照射装置15.
其中，T模头10用于使熔融的热塑性树脂形成规定板厚的片材形态，连续地供给第1辊11和第2辊12之间.为了对应最终形成的热塑性树脂基材2包括多层(2层以上)的树脂层5的情况，优选该T模头10可以进行多层挤出成型.
第1辊11和第2辊12相向设置，通过该第1辊11和第2辊12，对由T模头10供给的熔融热塑性树脂基材2进行挤压，同时，使热塑性树脂基材2冷却至规定的温度(表面温度在玻璃化转变温度以下，且内部温度在玻璃化转变温度以上)。
这里，将第1辊11和第2辊12中的一个辊(例如第2辊12)作为挤出模具辊使用，可以在热塑性树脂基材2的表面形成第2光学元件部分4.
在作为挤出模具辊使用的第2辊12的圆周面上形成有与所需透镜部分的形状为互补形状的透镜模.具体来说，例如在制造如图1所示的光学片1时，在第2辊12的圆周面上形成用于形成柱面镜的透镜模。这里，所述透镜模是将沿第2辊12的圆周方向形成的透镜形状的槽在轴向方向上设置多排而成的.通过使熔融的热塑性树脂基材2紧密贴合在形成有这样的透镜模的圆周面上并挤压，可将第2辊12的透镜模转印到热塑性树脂基材2的表面，形成第2光学元件部分4的透镜部分.
这里，关于作为挤出模具辊使用的第2辊12的圆周面上形成的透镜形状的槽，对其截面形状并没有特别限定，可以是任何形状，例如可以是大致圆形或近似椭圆形的形状.另外，作为挤出模具辊使用的第2辊12，优选可沿着该轴方向移动且可调节相对于热塑性树脂基材2的相对位置.
如图2所示，优选通过位于辐射固化树脂用模具辊14的下游的片材牵引辊(未图示)对供给第1辊11和第2辊12之间的热塑性树脂基材2施加拉力，以使该热塑性树脂基材2沿着第2辊12的圆周面的一部分(例如大致为半圆周)紧密贴合.第2辊12中的热塑性树脂基材2的紧密贴合范围，只要是第2辊12的透镜模可转印到热塑性树脂基材2的表面并形成透镜部分的范围即可，对其没有特别限定。
辐射固化树脂用模具辊14是用于在热塑性树脂基材2上形成第1光学元件部分3的辊，其中所述热塑性树脂基材2是从作为挤出模具辊使用的第2辊12上脱模下来的.这里，辐射固化树脂用模具辊14的圆周面形成有与所需透镜部分(赋型)的形状为互补形状的透镜模(赋型模).具体来说，例如在制造图1所示的光学片1时，在辐射固化树脂用模具辊14的圆周面上形成有用于形成菲涅尔透镜的透镜模。这里，关于这样的透镜模，沿辐射固化树脂用模具辊14的圆周方向形成的透镜形状的槽在轴向方向设置多排。熔融的热塑性树脂基材2中与第1辊11接触的表面经由辐射固化树脂紧密贴合在形成有这样的透镜模的圆周面的一部分上并挤压，辐射固化树脂用模具辊14的透镜模转印到辐射固化树脂的表面，形成第1光学元件部分3的透镜部分.
这里，在辐射固化树脂用模具辊14的圆周面上形成的透镜形状的槽无需一定沿着轴方向排列，可以是斜向方向，也可以是水平方向.不过考虑到第1光学元件部分3容易从辐射固化树脂用模具辊14上脱模的因素，优选沿轴向方向设置.
这里，关于辐射固化树脂用模具辊14的圆周面上形成的透镜形状的槽，对其截面形状并没有特别限定，可以是任何形状，例如可以是三角形、矩形、多角形、圆形、椭圆形或近似于这些的形状.这些透镜形状的槽可以是间距和/或形状部分或全面地不同，也可以象全息照相的干涉条纹那样是随机的.
另外，优选辐射固化树脂用模具辊14可沿着该轴方向移动且可调节相对于热塑性树脂基材2的相对位置.由此，可以根据需要对在热塑性树脂基材2的表面及其相对侧的表面形成的第1光学元件部分3和第2光学元件部分4的位置进行调节。
作为辐射固化树脂用模具辊14，还优选可通过控制该辐射固化树脂用模具辊14的温度，来调节热塑性树脂基材2的温度。由此，可适当控制热塑性树脂基材2的翘曲或变形，产率良好且低成本地获得具有所需翘曲或变形、具有刚性的光学片1.
辐射固化树脂用模具辊14的周围设置有作为辐射固化树脂涂布装置的例如涂布模头13.这里，涂布模头13供给仅能形成第1光学元件部分3的规定量的辐射固化树脂。具体来说，涂布模头13向辐射固化树脂用模具辊14上、或者热塑性树脂基材2中与第1辊11所接触的表面上、或者热塑性树脂基材2中与第1辊11所接触的表面和辐射固化树脂用模具辊14之间供应辐射固化树脂.
这样，由涂布模头13供给的辐射固化树脂与热塑性树脂基材2共同紧密贴合在辐射固化树脂用模具辊14的圆周面上并挤压，由此，辐射固化树脂用模具辊14的透镜模被转印到辐射固化树脂的表面，形成第1光学元件部分3的透镜部分.
放射线照射装置15是对填充于辐射固化树脂用模具辊14的透镜模中的辐射固化树脂照射电子射线(EB)或紫外线(UV)等放射线的装置。放射线的照射位置位于辐射固化树脂被充填到辐射固化树脂用模具辊14的透镜模中的位置的下游、并且热塑性树脂基材2从辐射固化树脂用模具辊14上脱模之前(形成透镜部分之后)的位置，放射线经由热塑性树脂基材2照射到辐射固化树脂上，使辐射固化树脂固化。
放射线照射装置15只要可使辐射固化树脂固化即可，可以是任何装置，例如有：超高压汞灯、低压汞灯、碳弧、氙弧或金属卤化物灯等具备发射紫外线的光源的紫外线照射装置，除此之外还有高压式、范德格喇夫式、共振变压式、绝缘线圈变压器式、直线式、电屏式、地那米加速器式或高频式等电子射线照射装置等.
辐射固化树脂用模具辊14的下游侧可以设置对从辐射固化树脂用模具辊14上脱模的热塑性树脂基材2的温度进行调节的温度调节装置(未图示).这里，温度调节装置只要可以对热塑性树脂基材2的温度例如从两面进行调节(例如冷却至规定的温度)即可，可以是任何装置.温度调节装置例如象冷却辊、冷却风扇、保温盒等那样，优选使用可调节表里温度，以获得所需变形，同时冷却至使热塑性树脂基材2整体在玻璃化转变温度以下的装置.由此，可适当控制热塑性树脂基材2的翘曲或变形，产率良好且低成本地获得具有所需翘曲或变形、具刚性的光学片1。
以下，使用图2所示的制造装置，对于制造图1所示的光学片1的方法进行说明.
首先，将熔融的热塑性树脂经由T模头10挤出，将熔融的热塑性树脂基材2连续地供给第1辊11和作为挤出模具辊使用的第2辊12之间.当使用丙烯酸系树脂、聚碳酸酯系树脂、氯乙烯系树脂、苯乙烯系树脂、烯烃系树脂、环烯烃系树脂、丙烯酸-苯乙烯共聚树脂、聚酯树脂等作为热塑性树脂时，该热塑性树脂在T模头10中的熔融在200-280℃温度下进行.
更具体地说，热塑性树脂基材2含有丙烯酸树脂时，在T模头10中以240-250℃的温度使丙烯酸树脂熔融，然后将这样的熔融的丙烯酸树脂由T模头10形成规定板厚的片材形式，连续地供给第1辊11和第2辊12之间.此时，当希望热塑性树脂基材2含有多层(2层以上)的树脂层时，可由T模头10进行多层挤出成型.
此时，如果希望热塑性树脂基材2中形成第1光学元件部分3的表面上设有具有难以从热塑性树脂和辐射固化树脂上剥离的性质的薄膜6时，可将薄膜6连续地供应给由T模头10供给的熔融热塑性树脂基材2和第1辊11之间.
如上所述，使热塑性树脂基材2通过第1辊11和第2辊12之间，将熔融的热塑性树脂基材2冷却，使该热塑性树脂基材2处于其表面温度在玻璃化转变温度以下、且内部温度在玻璃化转变温度以上的具有挠性的状态.此时，第1辊11和第2辊12的温度可以分别为50-100℃。具体地说，例如热塑性树脂基材2含有丙烯酸树脂时，在T模头10中以240-250℃温度熔融的丙烯酸树脂由65℃的第1辊11和65的第2辊12挤出成型，则冷却至表面温度为80-90℃(例如87℃)的玻璃化转变温度以下，且内部温度为90-250℃的玻璃化转变温度以上(实际的内部温度无法测定，因此温度不明，但作为冷却辊的第1辊11和第2辊12未导致变形出现，由此证实为玻璃化转变温度以上).丙烯酸树脂的玻璃化转变温度为90-100℃，例如98℃.
另外，由第1辊11和第2辊12挤压热塑性树脂基材2，使热塑性树脂基材2与第2辊12的圆周面的一部分紧密贴合.由此，作为挤出模具辊使用的第2辊12的透镜模转印到热塑性树脂基材2的表面，形成第2光学元件部分4的透镜部分.此时，也可以将第1辊11作为挤出模具辊使用，但从容易提高赋型率的角度考虑，优选将第2辊12作为挤出模具辊使用。由此，在热塑性树脂基材2的表面形成具有透镜模互补形状的表面形状(例如截面形状为半圆形状的柱面镜)的第2光学元件部分4.
热塑性树脂基材2从作为挤出模具辊使用的第2辊12上脱模，热塑性树脂基材2以表面温度在玻璃化转变温度以下、且内部温度在玻璃化转变温度以上的具挠性的状态被引入辐射固化树脂用模具辊14.此时，由设置于辐射固化树脂用模具辊14周围的涂布模头13向该辐射固化树脂用模具辊14上供给辐射固化树脂，在与热塑性树脂基材2中形成第2光学元件部分4的表面相对侧的表面上涂布辐射固化树脂.由此，在由涂布模头13供给的辐射固化树脂夹于其间的状态下，热塑性树脂基材2与辐射固化树脂用模具辊14的圆周面的一部分紧密贴合并挤压.此时，涂布了辐射固化树脂的热塑性树脂基材2的表面在玻璃化转变温度以下，具有刚性，因此，辐射固化树脂用模具辊14的透镜模更精确地转印到辐射固化树脂的表面，形成第1光学元件部分3的透镜部分.由此，热塑性树脂基材2的表面上形成具有与透镜模互补形状的表面形状(例如截面形状为三角形状的菲涅尔透镜)的第1光学元件部分3.
之后，用放射线照射装置15对在热塑性树脂基材2上形成的、从辐射固化树脂用模具辊14上脱模之前的第1光学元件部分3照射放射线(例如紫外线).这样，照射的放射线经由热塑性树脂基材2照射到第1光学元件部分3，含有辐射固化树脂的第1光学元件部分3固化。由此，含有该辐射固化树脂的第1光学元件部分3直接或经由薄膜6与热塑性树脂基材2牢固贴合，第1光学元件部分3难以从热塑性树脂基材2上剥离.
最后，牢固贴合有第1光学元件部分3的热塑性树脂基材2从辐射固化树脂用模具辊14上脱模，作为光学片1用于其它工序。
这样，根据本实施方案，使用辐射固化树脂用模具辊14形成第1光学元件部分3时，在其间夹有辐射固化树脂的状态下，表面温度在玻璃化转变温度以下且内部温度在玻璃化转变温度以上的具挠性状态的热塑性树脂基材2压在辐射固化树脂用模具辊14的圆周面上，即使是在通常的使用状态的温度下具有刚性的、板厚很厚的热塑性树脂基材2，也可卷附在辐射固化树脂用模具辊14上，可以充分紧密贴合.此时，第1光学元件部分3含有辐射固化树脂(例如紫外线固化树脂)，因此其表面稳定，辐射固化树脂用模具辊14上不会残留辐射固化树脂，同时，从辐射固化树脂用模具辊14上脱模后，形状也不会改变.因此，辐射固化树脂用模具辊14的透镜模可以转印到涂布于热塑性树脂基材2表面的辐射固化树脂的表面上，形成精密的透镜部分.由此，可以连续地制造包含菲涅尔透镜或棱镜等形状尖锐的光学元件、具有刚性的光学片1作为第1光学元件部分3，可以产率良好且以低于单片式制造成本的成本制造这样的光学片1.特别是本实施方案可以进行光学片1的连续制造，只要是可以通过辐射固化树脂用模具辊14进行加工的透镜形状，均可连续地进行生产，因此对于尺寸大的光学片也适用，工业价值非常高.
另外，本实施方案中，将用于冷却热塑性树脂基材2的冷却辊第1辊11和第2辊12的其中之一作为挤出模具辊使用，因此可以在热塑性树脂基材2的两面精度良好且简单地形成透镜部分(第1光学元件部分3和第2光学元件部分4).即，在以往的方法中，例如通过压制加工在平板状的热塑性树脂基材的两面形成透镜部分时，一面形成透镜部分后，在另一面形成透镜部分时，为了使两个透镜部分的相对位置不偏移，需要将热塑性树脂基材的x轴和y轴两轴位置对齐.而本实施方案中，在热塑性树脂基材2的两面形成透镜部分时，可通过作为挤出模具辊使用的第2辊12和辐射固化树脂用模具辊14进行，因此对于热塑性树脂基材2的长度方向的位置对齐，只要例如预先设定辐射固化树脂用模具辊14长度方向的位置即可.在两面形成的两个透镜部分(第1光学元件部分3和第2光学元件部分4)的相对位置偏移的调节，只要将作为挤出模具辊使用的第2辊和/或辐射固化树脂用模具辊14沿其轴向方向移动，进行单轴调节即可，因此可以在热塑性树脂基材2的两面精度良好且简单地形成透镜部分(第1光学元件部分3和第2光学元件部分4).
根据本实施方案，在热塑性树脂基材2的表面和第1光学元件部分3之间设有具有难以从热塑性树脂和辐射固化树脂上剥离的性质的薄膜6，因此可以紧密贴合第1光学元件部分，而不会从热塑性树脂基材2上脱落.另外，由于设有薄膜6，在形成第1光学元件部分3的辐射固化树脂与热塑性树脂基材2的表面接触时，可以防止表面温度的降低，同时，形成透镜部分时，再不必考虑热塑性树脂基材2表面的刚性，使得对形成第1光学元件部分3的辐射固化树脂的选定变得容易.并且，如果使用扩散薄膜、具有各种光学性能的薄膜等作为薄膜6，则可使最终所得光学片1具有各种光学性能.
如图2所示的制造装置，上述实施方案中，对于通过第1辊11和第2辊12两个冷却辊，使熔融的热塑性树脂基材2冷却至规定温度(表面温度在玻璃化转变温度以下且内部温度在玻璃化转变温度以上)的情况举例进行了说明，为了更准确地进行熔融的热塑性树脂基材2的温度控制，除第1辊11和第2辊12两个冷却辊之外，还可以追加设置1个或2个以上的冷却辊.具体来说，例如如图3所示的制造装置，由T模头10供给的熔融的热塑性树脂基材2通过一对冷却辊20、21冷却，同时将由该冷却辊20、21冷却的热塑性树脂基材2再通过设于更下游的第3冷却辊22冷却.更具体地说，由T模头10供给的热塑性树脂基材2通过其表面沿着冷却辊21的圆周面的一部分(例如大致半周)紧密贴合、传送而冷却.另外，与从该冷却辊21上脱模的热塑性树脂基材2中形成第1光学元件3的表面相对侧的表面沿着第3冷却辊22的圆周面的一部分(例如大致半周)紧密贴合、传送而冷却.第3冷却辊22与图2所示的制造装置的第2冷却辊12一样，是作为挤出模具辊使用的辊.
由此，热塑性树脂基材2的两面沿着冷却辊21、22的圆周面的一部分(例如大致半周)紧密贴合、传送，因此可以使热塑性树脂基材2的表面和内部更精确地冷却，同时也可以进行更精确的热塑性树脂基材2内部的温度控制.
即，图2所示的制造装置中，热塑性树脂基材2与作为挤出模具辊使用的第2辊12的圆周面接触时间较长，但热塑性树脂基材2与第1辊11的接触短，立即从第1辊11脱模，因此可以使表面温度在玻璃化转变温度以下，但对于内部温度则难以控制为玻璃化转变温度以上的所希望的温度.与此相对，图3所示的制造装置中，通过三个冷却辊20、21、22冷却热塑性树脂基材2时，热塑性树脂基材2的两面与两个冷却辊21、22的圆周面接触时间较长，因此，更容易将热塑性树脂基材2的内部温度控制在所希望的温度.
由此，可以调节热塑性树脂基材2的内部温度，使热塑性树脂基材2与辐射固化树脂用模具辊14的圆周面精确地紧密贴合，可以在涂布于热塑性树脂基材2的表面的辐射固化树脂的表面上精确地形成精密的透镜部分.并且，将冷却辊21也作为挤出模具辊使用时，冷却辊21的透镜模转印形成的透镜部分上可以层合辐射固化树脂用模具辊14的透镜模转印形成的透镜部分.还具有下述效果：即可容易地由涂布模头13向热塑性树脂基材2供应辐射固化树脂以及从辐射固化树脂中脱气泡。
此时，控制图2和图3所示的制造装置中的辊11、12、14、20、21、22的温度，使从辐射固化树脂用模具辊14上脱模的热塑性树脂基材2的内部温度在玻璃化转变温度以上，同时，使从辐射固化树脂用模具辊14上脱模的热塑性树脂基材2为直线状，在此状态下，通过温度调节装置(未图示)，从其两面调节冷却至内部温度为玻璃化转变温度以下，由此可以连续制造没有翘曲、变形、具有刚性的光学片1。另一方面，通过温度调节装置(未图示)，例如使热塑性树脂基材2的两面温度冷却至不同温度，则可以连续制造具有所需翘曲或变形的、具有任意刚性的光学片1.

Claims (17)

1.光学片的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
将熔融的热塑性树脂基材冷却，使该热塑性树脂基材处于其表面温度在玻璃化转变温度以下，且内部温度在玻璃化转变温度以上的具有挠性的状态的步骤；
在上述具有挠性的状态下的热塑性树脂基材的一个表面涂布辐射固化树脂的步骤；
将涂布有上述辐射固化树脂的上述具有挠性的状态下的热塑性树脂基材，在中间存在上述辐射固化树脂的状态下，压在辐射固化树脂用模具辊的周面上，将该周面上形成的赋型模转印到上述辐射固化树脂的表面，形成具有上述赋型模的互补形状的表面形状的第1光学元件部分的步骤；和
对在上述热塑性树脂基材上形成的、含有上述辐射固化树脂的上述第1光学元件部分照射放射线，使上述第1光学元件部分固化的步骤。
2.权利要求1的光学片的制造方法，其特征在于该方法还包括以下步骤：在上述具有挠性状态的热塑性树脂基材中形成上述第1光学元件部分的上述一个表面上，形成具有难以从热塑性树脂和辐射固化树脂上剥离的性质的薄膜。
3.权利要求1的光学片的制造方法，其特征在于：由上述辐射固化树脂用模具辊形成的上述第1光学元件部分的表面形状具有至少一种选自菲涅尔透镜、柱面镜、棱镜、粗糙面、细缝和衍射光栅的光学元件的形状。
4.权利要求1的光学片的制造方法，其特征在于：使上述熔融的热塑性树脂基材通过一对冷却辊之间，使该热塑性树脂基材冷却。
5.权利要求4的光学片的制造方法，其特征在于该方法还包括以下步骤：将上述一对冷却辊中的一个冷却辊作为挤出模具辊使用，通过将该挤出模具辊的周面上形成的赋型模转印到上述热塑性树脂基材的表面，形成具有上述赋型模互补形状的表面形状的第2光学元件部分，其中所述用作挤出模具辊的一个冷却辊是用于冷却与上述具有挠性状态的热塑性树脂基材中形成上述第1光学元件部分的上述一个表面相对的另一个表面的冷却辊。
6.权利要求1的光学片的制造方法，其特征在于：在形成上述第1光学元件部分的步骤中，通过控制上述辐射固化树脂用模具辊的温度来调节上述热塑性树脂基材的温度。
7.权利要求1的光学片的制造方法，其特征在于该方法还包括对从上述辐射固化树脂用模具辊上脱模后的上述热塑性树脂基材进行温度调节的步骤。
8.权利要求5的光学片的制造方法，其特征在于：上述辐射固化树脂用模具辊和上述挤出模具辊的至少其中之一可沿其轴向方向进行位置调节。
9.权利要求5的光学片的制造方法，其特征在于：上述挤出模具辊的周面上形成的上述赋型模的截面形状为圆形或椭圆形的形状。
10.光学片，该光学片含有在玻璃化转变温度以下的温度具有刚性的透光性热塑性树脂基材以及在上述热塑性树脂基材的一个表面上形成的第1光学元件部分，其特征在于：上述第1光学元件部分是将形成该第1光学元件部分的材料与表面温度在玻璃化转变温度以下且内部温度在玻璃化转变温度以上的具挠性状态的热塑性树脂基材一起供给模具辊而形成的。
11.权利要求10的光学片，其特征在于：形成上述第1光学元件部分的材料含有辐射固化树脂。
12.权利要求11的光学片，其特征在于该光学片还含有薄膜，所述薄膜设置于上述热塑性树脂基材中形成上述第1光学元件部分的上述一个表面上，且具有难以从热塑性树脂和辐射固化树脂上剥离的性质。
13.权利要求10的光学片，其特征在于：该光学片还含有第2光学元件部分，所述第2光学元件部分形成于与上述热塑性树脂基材中形成上述第1光学元件部分的上述一个表面相对侧的另一个表面上。
14.权利要求13的光学片，其特征在于：上述具有挠性状态的热塑性树脂基材是使熔融的热塑性树脂基材通过一对冷却辊之间冷却而形成的，上述第2光学元件部分是通过将上述一对冷却辊中的一个冷却辊作为挤出模具辊使用而形成的，所述用作挤出模具辊的一个冷却辊是用于冷却与上述具有挠性状态的热塑性树脂基材中形成上述第1光学元件部分的上述一个表面相对的另一个表面的冷却棍。
15.权利要求10的光学片，其特征在于：上述热塑性树脂基材由含有热塑性树脂的多层树脂层构成。
16.权利要求15的光学片，其特征在于：上述多层树脂层中的至少一层树脂层含有光扩散剂。
17.权利要求10的光学片，其特征在于：上述第1光学元件部分具有至少一种选自菲涅尔透镜、柱面镜、棱镜、粗糙面、细缝和衍射光栅的光学元件。
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