CN102029712B - 光学片制造装置和光学片制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学片制造装置和光学片制造方法。该光学片制造装置包括第一母版，具有第一立体结构；第二母版，具有第二立体结构；第一处理单元，用于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，用于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比第二温度高的第三温度，并将第二立体结构转印到被加热的第二表面；第三处理单元，用于将第二表面冷却到比第三温度低的第四温度；第一传送机构，用于执行从第一处理单元到第二处理单元的传送；以及第二传送机构，用于执行从第二处理单元到第三处理单元的传送。

Description

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片。

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。

Claims (13)

1.一种光学片制造装置，包括：

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，用于将树脂片的第一表面加热到第一温度并将所述第一立体结构转印到被加热的所述第一表面；

第二处理单元，用于将所述第一表面冷却到低于所述第一温度的第二温度，并将所述树脂片的第二表面加热到高于所述第二温度的第三温度，并将所述第二立体结构转印到被加热的所述第二表面，所述第二表面在所述第一表面的相反侧；

第三处理单元，用于将所述第二表面冷却到低于所述第三温度的第四温度；

第一传送机构，用于将所述第一母版和所述树脂片从所述第一处理单元传送到所述第二处理单元；以及

第二传送机构，用于将所述第二母版和所述树脂片从所述第二处理单元传送到所述第三处理单元，

其中，所述第一处理单元包括

第一加热辊，能够被加热至所述第一温度，和

第一轧辊，与所述第一加热辊相对并且所述第一母版夹在这两者之间，所述第一轧辊能够与所述第一母版一起夹住所述树脂片，以及

其中，所述第二处理单元包括

第一冷却辊，能够被冷却至所述第二温度，和

第二加热辊，能够被加热至所述第三温度，所述第二加热辊与所述第一冷却辊相对并且将所述第一母版和所述第二母版夹在这两者之间，所述第二加热辊能够与所述第一母版和所述第二母版一起夹住所述树脂片。

2.根据权利要求1所述的光学片制造装置，

其中，所述第一母版由第一环带形成，所述第一环带的外周表面上具有所述第一立体结构并且在所述第一加热辊和所述第一冷却辊之间运行，并且

其中，所述第一传送机构包括对所述第一加热辊和所述第一冷却辊中的至少一个执行旋转驱动的第一驱动源。

3.根据权利要求2所述的光学片制造装置，

其中，所述第二处理单元在所述第一冷却辊和所述第二加热辊之间夹住所述树脂片，然后从所述第一环带上剥离所述树脂片。

4.根据权利要求2所述的光学片制造装置，

其中，所述第二处理单元使所述树脂片与所述第一冷却辊相接触，然后在所述第一冷却辊和所述第二加热辊之间夹住所述树脂片。

5.根据权利要求2所述的光学片制造装置，

其中，所述第三处理单元包括

第二冷却辊，能够被冷却至所述第四温度，和

第二轧辊，与第二冷却辊相对并且所述第二母版夹在这两者之间，所述第二轧辊能够与所述第二母版一起夹住所述树脂片。

6.根据权利要求5所述的光学片制造装置，

其中，所述第二母版由第二环带形成，所述第二环带的外周表面上具有所述第二立体结构并在所述第二加热辊和所述第二冷却辊之间运行，并且

其中，所述第二传送机构包括对所述第二加热辊和所述第二冷却辊中的至少一个执行旋转驱动的第二驱动源。

7.根据权利要求1所述的光学片制造装置，

其中，所述第一立体结构和所述第二立体结构中的至少一个具有棱镜形状。

8.根据权利要求1所述的光学片制造装置，

其中，所述第一立体结构和所述第二立体结构中的至少一个具有曲面形状。

9.根据权利要求1所述的光学片制造装置，

其中，所述第一温度和所述第三温度被设为高于所述树脂片的玻璃化转变点，并且

其中，所述第二温度和所述第四温度被设为低于所述树脂片的玻璃化转变点。

10.一种光学片制造方法，包括：

使用被加热至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；

在使所述第一表面冷却至低于所述第一温度的第二温度的同时，使用被加热至高于所述第二温度的第三温度的第二母版在所述树脂片的第二表面上形成第二立体结构，所述第二表面在所述第一表面的相反侧；以及

将所述第二表面冷却至低于所述第三温度的第四温度，

其中，在所述第二表面上形成所述第二立体结构，然后从所述第一表面上剥离所述第一母版。

11.根据权利要求10所述的光学片制造方法，

其中，所述第一母版由第一环带形成，在所述第一环带的表面上形成有与所述第一立体结构相对应的形状，并且所述第一母版在第一加热辊和第一冷却辊之间运行，所述第一加热辊能够被加热至所述第一温度，所述第一冷却辊能够被冷却至所述第二温度，并且

其中，所述第二母版由第二环带形成，在所述第二环带的表面上形成有与所述第二立体结构相对应的形状，并且所述第二母版在第二加热辊和第二冷却辊之间运行，所述第二加热辊能够被加热至所述第三温度，所述第二冷却辊能够被冷却至所述第四温度。

12.根据权利要求10所述的光学片制造方法，

其中，所述树脂片由透明的热塑性树脂制成。

13.根据权利要求12所述的光学片制造方法，

其中，所述树脂片由结晶树脂制成。