KR20110033791A

KR20110033791A - 광학 시트 제조 장치 및 광학 시트 제조 방법

Info

Publication number: KR20110033791A
Application number: KR1020100091634A
Authority: KR
Inventors: 다이스케 이토; 아키히로 호리이; 히로시 미즈노; 노리유키 히라이; 이치 카지야; 유우 미우라; 미쯔히로 치다; 마사시 오가와
Original assignee: 소니 주식회사
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2011-03-31
Also published as: US8628700B2; CN102029712B; EP2301739A2; JP2011068007A; US20110076394A1; KR101725998B1; EP2301739A3; EP2301739B1; JP5402464B2; CN102029712A

Abstract

광학 시트 제조 장치는 제1 3차원{three-dimensional} 구조를 포함하는 제1 원반{原盤; master}과, 제2 3차원 구조를 포함하는 제2 원반과, 제1 처리부로서, 수지 시트의 제1 면을 제1 온도로 가열하고, 가열된 상기 제1 면에 상기 제1 3차원 구조를 전사{轉寫; transfer}하는, 제1 처리부와, 제2 처리부로서, 상기 제1 면을 상기 제1 온도보다도 낮은 제2 온도로 냉각하는 한편, 상기 수지 시트의 제2 면을 상기 제2 온도보다도 높은 제3 온도로 가열하고, 가열된 상기 제2 면에 상기 제2 3차원 구조를 전사하는, 제2 처리부와, 상기 제2 면을 상기 제3 온도보다도 낮은 제4 온도로 냉각하는 제3 처리부와, 상기 제1 처리부로부터 상기 제2 처리부로 반송{搬送; convey}하는 제1 반송 기구와, 상기 제2 처리부로부터 상기 제3 처리부로 반송하는 제2 반송 기구를 구비한다.

Description

광학 시트 제조 장치 및 광학 시트 제조 방법{OPTICAL SHEET MANUFACTURING APPARATUS AND OPTICAL SHEET MANUFACTURING METHOD}

본 발명은, 투광성을 가지고, 양면에 3차원{three-dimensional} 구조를 가지는 광학 시트의 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.

근래, 액정 표시 장치의 박형화가 진행되고 있다. 액정 표시 장치의 박형화를 도모하는데 있어서는, 액정 패널을 조명하는 백라이트 유닛의 박형화가 필수로 된다. 이 관점에서, 이 백라이트 유닛을 구성하는 갖가지 광학 시트의 박막화 외에, 이종{異種} 광학 시트의 복합화가 검토되고 있다.

이종 광학 시트의 복합화는, 한 장의 광학 시트로 복수의 광학 기능을 갖게 할 수 있기 때문에, 광학 시트의 필요 장수를 삭감해서, 백라이트 유닛을 효율적으로 박형화할 수 있다. 이와 같은 광학 시트로서, 예를 들면 그의 표면과 이면에 이종의 형상을 가지는 광학 시트를 들 수 있다. 또, 이와 같은 광학 시트의 제조 방법으로서, 엠보싱 형상{embossed shape}이 각각 형성된 한 쌍의 엔드리스{無端} 벨트를 이용하는 방법이 알려져 있다{일본공개특허공보 특개{特開}2008－260268호 공보의 단락 [0066] 및 도 6 참조(이하, 특허문헌 1이라고 한다)}. 한 쌍의 엔드리스 벨트 사이에 수지 시트를 끼운{挾持; sandwich} 상태에서 가열 및 전사{轉寫; transfer} 공정과 냉각 및 박리{剝離; peel} 공정과의 사이를 반송{搬送; convey}함으로써, 수지 시트의 양면에 대한 엠보싱 형상의 형성을 가능하게 하고 있다.

상기 특허문헌 1에 개시된 광학 시트의 제조 방법에서는, 한쌍의 엔드리스 벨트에 의해서 수지 시트의 양면에 형상을 부여한 후, 이 한쌍의 엔드리스 벨트를 동시에 냉각하는 것에 의해, 수지 시트로부터 그 벨트를 박리하도록 하고 있다. 이 때문에, 가열부와 냉각부 사이에서의 열 팽창차에 기인해서 엔드리스 벨트에 물결모양이 생김으로써, 수지 시트에 대한 충분한 냉각과 엔드리스 벨트로부터의 안정된 박리 조작을 행할 수 없게 된다. 이러한 이유로 인해, 상기 특허문헌 1에 개시된 제조 방법에서는, 형상 정밀도가 뛰어난 3차원 형상을 수지 시트의 양면에 안정되게 형성할 수 없고, 각 면에서 형상이 다른 3차원 구조를 고정밀도로 형성하는 것이 곤란해진다.

이상과 같은 사정의 관점에서, 본 발명의 목적은, 각 광학 시트에 대해서 3차원 구조를 고정밀도로 형성할 수 있는 광학 시트의 제조 장치 및 광학 시트의 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 한 실시형태에 따르면, 제1 원반{原盤; master}과, 제2 원반과, 제1 처리부와, 제2 처리부와, 제3 처리부와, 제1 반송 기구와, 제2 반송 기구를 구비하는 광학 시트의 제조 장치가 제공된다.

상기 제1 원반은 제1의 3차원 구조를 포함한다.

상기 제2 원반은 제2의 3차원 구조를 포함한다.

상기 제1 처리부는 수지 시트의 제1 면을 제1 온도로 가열하고, 상기 가열된 제1 면에 상기 제1의 3차원 구조를 전사한다.

상기 제2 처리부는 상기 제1 면을 상기 제1 온도보다도 낮은 제2 온도로 냉각하는 한편, 상기 수지 시트의 제2 면을 상기 제2 온도보다도 높은 제3 온도로 가열하며, 상기 가열된 제2 면에 상기 제2 3차원 구조를 전사한다. 상기 제2 면은, 상기 제1 면과는 반대측의 면이다.

상기 제3 처리부는 상기 제2 면을 상기 제3 온도보다도 낮은 제4 온도로 냉각한다.

상기 제1 반송 기구는 상기 제1 원반 및 상기 수지 시트를 상기 제1 처리부로부터 상기 제2 처리부로 반송한다.

상기 제2 반송 기구는 상기 제2 원반 및 상기 수지 시트를 상기 제2 처리부로부터 상기 제3 처리부로 반송한다.

제1 처리부에서 수지 시트의 제1 면에 제1 3차원 구조를 전사한 후, 제1 원반은 제1 면으로부터 박리되는 일없이 제2 처리부에 반송된다. 그리고, 제2 처리부에서 제1 면이 냉각되고 있는 동안에, 수지 시트의 제2 면에 제2의 3차원 구조가 전사된다. 반면에, 제2 처리부에서 수지 시트의 제2 면에 제2의 3차원 구조를 전사한 후, 제2 원반은 제2 면으로부터 박리되는 일없이 제3 처리부에 반송된다.

상기한 광학 시트의 제조 장치에 의하면, 수지 시트의 제1 면에 3차원 구조를 전사한 후, 해당 제1 면을 냉각하면서 수지 시트의 제2 면에 3차원 구조를 전사한다. 그러므로, 제1 면에 대한 충분한 냉각 조작을 유지{maintain}하면서, 제2 면에 대한 고정밀도의 형상 전사가 가능해진다. 이에 부가해서, 제1 면의 냉각 처리와 제2 면의 냉각 처리가 서로 다른 위치에서 실시되므로, 각 면에 대해 충분한 냉각 효과를 확보할 수 있고, 그 결과, 제1 및 제2 원반에 대한 안정된 박리 조작을 실현할 수가 있다.

한편, 제1 면으로부터 제1 원반을 박리하지 않는 상태에서 제2 면에 제2 3차원 구조를 전사함으로써, 제1 면에 전사된 제1의 3차원 구조의 형상을 고정밀도로 유지할 수가 있다. 이에 부가해서, 제1 원반과 제2 원반 사이에 온도차를 설정할{갖게 할} 수 있기 때문에, 저온측인 제1 원반으로부터 고온측인 제2 원반으로 수지 시트를 이동{乘移; move}시키는 것이 용이해진다. 그 결과, 제2 면에 대해서 제2의 3차원 구조를 고정밀도로 전사하는 것이 가능해진다.

이상과 같이, 상기 광학 시트의 제조 장치에 의하면, 형상 정밀도가 뛰어난 3차원 구조를 수지 시트의 각 면에 안정되게 형성할 수 있기 때문에, 그 결과 원하는 광학 특성을 가지는 광학 시트를 고정밀도로 제조하는 것이 가능해진다.

상기 제1 처리부는 제1 가열 롤러와 제1 닙{nip} 롤러를 구비해도 좋다. 상기 제1 가열 롤러는 상기 제1 가열 온도로 가열되는 것이 가능하다. 상기 제1 닙 롤러는 제1 닙 롤러와 제1 가열 롤러 사이에 상기 제1 원반을 끼운 상태에서 상기 제1 가열 롤러와 대향하고, 상기 제1 원반과의 사이에서 상기 수지 시트를 협지{挾持; nipping}하는 것이 가능하다.

이 경우, 상기 제2 처리부는 제1 냉각 롤러와 제2 가열 롤러를 포함해도 좋다. 상기 제1 냉각 롤러는 상기 제2 온도로 냉각되는 것이 가능하다. 상기 제2 가열 롤러는 상기 제3 온도로 가열되는 것이 가능하고, 상기 제1 원반 및 상기 제2 원반을 그들 사이에 둔 상태에서 상기 제1 냉각 롤러와 대향하며, 상기 제1 원반과 상기 제2 원반에 의해서 상기 수지 시트를 협지하는 것이 가능하다.

상기 광학 시트의 제조 장치에서는, 제1 및 제2 가열 롤러와 제1 냉각 롤러를 조합함으로써 상기 제1 및 제2 처리부를 구성할 수가 있다. 이 구조에 의해, 제1 및 제2 원반을 이들 가열 롤러와 냉각 롤러 사이에 반송함으로써, 양면에 고정밀도의 3차원 구조가 형성된 광학 시트를 용이하게 제조할 수가 있다.

상기 제1 원반은 상기 제1의 3차원 구조를 그의 외주면{外周面}에 가지고, 상기 제1 가열 롤러와 상기 제1 냉각 롤러 사이에 걸쳐놓여진{架渡; run} 제1 엔드리스 벨트로 구성할 수가 있다. 이 경우, 상기 제1 반송 기구는 상기 제1 가열 롤러 및 상기 제1 냉각 롤러의 적어도 한쪽을 회전 구동하는 제1 구동원{驅動源}을 포함한다.

상기 광학 시트의 제조 장치에서는, 제1 구동원에 의해 제1 엔드리스 벨트를 제1 가열 롤러와 제1 냉각 롤러 사이에서 순환{循環; rotate}시킬 수가 있다. 이 구조에 의해, 수지 시트를 제1 가열 롤러와 제1 냉각 롤러 사이에서 연속적으로 반송할 수가 있다.

상기 제2 처리부는 상기 제1 냉각 롤러와 상기 제2 가열 롤러 사이에서 상기 수지 시트를 협지하고, 이어서 상기 제1 엔드리스 벨트로부터 상기 수지 시트를 박리해도 좋다.

이 구조에 의해, 수지 시트의 제1 면에 형성된 3차원 구조의 형상을 고정밀도로 유지하면서, 제1 엔드리스 벨트로부터 상기 제2 원반에 수지 시트를 용이하게 이동시키는{옮겨싣는} 것이 가능해진다.

상기 제2 처리부는 상기 수지 시트를 상기 제1 냉각 롤러에 접촉시키고, 이어서 상기 제1 냉각 롤러와 상기 제2 가열 롤러 사이에 상기 수지 시트를 협지해도 좋다.

이 구조에 의해, 제1 냉각 롤러 상에서의 수지 시트의 냉각 시간을 확보할 수 있어, 제1 엔드리스 벨트로부터의 수지 시트의 박리성{박리 특성}을 높일 수가 있다.

이 경우, 상기 제2 가열 롤러의 회전 중심은 상기 제1 가열 롤러의 회전 중심을 상기 제1 냉각 롤러의 회전 중심과 연결{結; link}하는 직선의 연장선 상에 위치해도 좋고, 또는 상기 연장선 상에서 벗어난 위치에 있어도 좋다{상기 연장선 상에 위치하지 않아도 좋다}.

상기 제3 처리부는 제2 냉각 롤러와 제2 닙 롤러를 가져도 좋다. 상기 제2 냉각 롤러는 상기 제4 온도로 냉각되는 것이 가능하다. 상기 제2 닙 롤러는 상기 제2 원반을 그들 사이에 끼운 상태에서 상기 제2 냉각 롤러와 대향하며, 상기 제2 원반에 의해서 상기 수지 시트를 협지하는 것이 가능하다.

이 구조에 의해, 제2 원반으로부터의 수지 시트의 박리성을 높일 수가 있다.상기 제2 원반은 상기 제2 3차원 구조를 그의 외주면에 가지고, 상기 제2 가열 롤러와 상기 제2 냉각 롤러 사이에 걸쳐놓여진 제2 엔드리스 벨트로 형성{구성}할 수가 있다. 이 경우, 상기 제2 반송 기구는 상기 제2 가열 롤러 및 상기 제2 냉각 롤러의 적어도 한쪽을 회전 구동하는 제2 구동원을 포함한다.

상기 광학 시트의 제조 장치에서는, 제2 구동원에 의해 제2 엔드리스 벨트를 제2 가열 롤러와 제2 냉각 롤러 사이에서 순환시킬 수가 있다. 이 구조에 의해, 수지 시트를 제2 가열 롤러와 제2 냉각 롤러 사이에서 연속적으로 반송할 수가 있다.상기 제1의 3차원 구조 및 상기 제2의 3차원 구조의 적어도 한쪽은 프리즘 형상을 가져도 좋다.

이 구조에 의해, 그의 적어도 한쪽 면에 프리즘모양의 3차원 구조를 가지는 광학 시트를 제조하는 것이 가능해진다.

상기 제1의 3차원 구조 및 상기 제2의 3차원 구조의 적어도 한쪽은 곡면 형상을 가져도 좋다.

이 구조에 의해, 그의 적어도 한쪽 면에 곡면 형상의 3차원 구조를 가지는 광학 시트를 제조할 수가 있다.

상기 제1 온도 및 제3 온도는 상기 수지 시트의 유리 전이점{轉移点}보다도 높은 온도로 설정될 수 있다. 또, 상기 제2 및 제4 온도는 상기 수지 시트의 유리 전이점보다도 낮은 온도로 설정될 수 있다.

이 구조에 의해, 수지 시트의 제1 및 제2 면에 3차원 구조를 고정밀도로 전사할 수 있음과 동시에, 상기 제1 및 제2 면으로부터 제1 및 제2 원반을 각각 적정하게 박리할 수가 있다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 제1 온도로 가열된 제1 원반을 이용해서 제1 3차원 구조를 수지 시트의 제1 면에 형성하는 것을 포함하는 광학 시트의 제조 방법이 제공된다. 상기 제1 면은 상기 제1 온도보다도 낮은 제2 온도로 냉각되지만, 상기 제2 온도보다도 높은 제3 온도로 가열된 제2 원반을 이용해서 제2 3차원 구조가 상기 수지 시트의 제2 면에 형성된다. 상기 제2 면은 상기 제1 면과는 반대측의 면이다. 상기 제2 면은 상기 제3 온도보다도 낮은 제4 온도로 냉각된다.

상기 광학 시트의 제조 방법에 의하면, 수지 시트의 제1 면에 3차원 구조를 전사한 후, 그 수지 시트의 제1 면을 냉각하면서 수지 시트의 제2 면에 3차원 구조를 전사한다. 그러므로, 제1 면에 대한 충분한 냉각 조작을 유지하면서, 제2 면에 대한 고정밀도의 형상 전사가 가능해진다. 이에 부가해서, 제1 면의 냉각 처리와 제2 면의 냉각 처리가 서로 다른 위치에서 실시되므로, 각 면에 대해 충분한 냉각 효과를 확보할 수 있어, 제1 및 제2 원반에 대한 안정된 박리 조작을 실현할 수가 있다.

상기 제2 면에 상기 제2의 3차원 구조를 형성하고, 이어서 상기 제1 면으로부터 상기 제1 원반을 박리함으로써, 제1 면에 전사된 제1 3차원 구조의 형상을 고정밀도로 유지할 수 있다. 또, 이 경우, 제1 원반과 제2 원반 사이에 온도차를 설정할{갖게 할} 수 있기 때문에, 저온측인 제1 원반으로부터 고온측인 제2 원반으로 수지 시트를 이동시키는 것이 용이해진다. 그 결과, 제2 면에 대해서 제2 3차원 구조를 고정밀도로 전사하는 것이 가능해진다. 이것에 의해, 상기 광학 시트의 제조 방법에 의하면, 형상 정밀도가 뛰어난 3차원 구조를 수지 시트의 각 면에 안정되게 형성할 수 있기 때문에, 그 결과 원하는 광학 특성을 가지는 광학 시트를 고정밀도로 제조하는 것이 가능해진다.

상기 제1 원반으로서, 상기 제1 3차원 구조에 대응하는 형상이 표면에 형성되고, 제1 가열 롤러와 제1 냉각 롤러 사이에 걸쳐놓여진 제1 엔드리스 벨트를 이용할 수가 있다. 상기 제1 가열 롤러는 제1 온도로 가열되는 것이 가능하고, 제1 냉각 롤러는 제2 온도로 냉각되는 것이 가능하다. 또, 상기 제2 원반으로서, 상기 제2 3차원 구조에 대응하는 형상이 표면에 형성되고, 제2 가열 롤러와 제2 냉각 롤러 사이에 걸쳐놓여진 제2 엔드리스 벨트를 이용할 수가 있다. 상기 제2 가열 롤러는 제3 온도로 가열되는 것이 가능하고, 상기 제2 냉각 롤러는 제4 온도로 냉각되는 것이 가능하다.

이 구조에 의해, 제1 엔드리스 벨트를 제1 가열 롤러와 제1 냉각 롤러 사이에서 순환시킬 수가 있다. 이것에 의해, 수지 시트를 제1 가열 롤러와 제1 냉각 롤러 사이에서 연속적으로 반송할 수가 있다. 이에 부가해서, 제2 엔드리스 벨트를 제2 가열 롤러와 제2 냉각 롤러 사이에서 순환시킬 수가 있다. 이것에 의해, 수지 시트를 제2 가열 롤러와 제2 냉각 롤러 사이에서 연속적으로 반송할 수가 있다.

상기 수지 시트로서, 투명한 열가소성 수지를 이용할 수가 있다.

상기 광학 시트의 제조 방법에 의하면, 광학 시트로서 요구되는 투명성을 유지하면서, 원하는 3차원 구조를 그의 각 면에 가지는 광학 시트를 고정밀도로 제조할 수가 있다.

상기 수지 시트로서, 결정성{結晶性} 수지를 이용해도 좋다.

상기 광학 시트의 제조 방법에 의하면, 수지 시트에 대한 가열 처리에 수반하는 결정화{結晶化}를 억제할 수 있으므로, 백화{白化; whitening}나 복굴절{複屈折; briefringence}을 효과적으로 저지하여, 광학 특성이 뛰어난 광학 시트를 제조하는 것이 가능해진다.

본 발명의 상기 실시형태에 따르면, 형상 정밀도가 뛰어난 3차원 구조를 수지 시트의 각 면에 안정되게 형성할 수 있다. 이것에 의해, 원하는 광학 특성을 가지는 광학 시트를 고정밀도로 제조하는 것이 가능해진다.

이에 부가해서, 본 발명의 상기 실시형태에 따르면, 형상 정밀도가 뛰어난 3차원 구조가 각 면에 형성된 광학 시트를 얻을 수가 있다.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과, 특징 및 이점은, 첨부하는 도면에 도시된 바와 같이, 이하에 나타내는 최량{最良; best mode}의 실시형태의 상세한 설명으로부터 더욱더 명확하게 될 것이다.

도 1은, 본 발명의 한 실시형태에 따른 광학 시트의 제조 장치를 도시하는 개략 구성도.
도 2는, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 광학 시트의 제조 장치를 도시하는 개략 구성도.
도 3은, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 광학 시트의 주요부를 도시하는 개략 사시도.
도 4는, 본 발명의 한 실시형태에 따른 광학 시트의 주요부를 도시하는 개략 사시도.
도 5는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 광학 시트의 주요부를 도시하는 개략 사시도.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태를 설명한다.

＜제1 실시 형태＞

도 1은, 본 발명의 한 실시형태에 따른 광학 시트의 제조 장치(이하, 시트 제조 장치라고 한다)를 도시하는 개략도이다. 이 후, 이 시트 제조 장치의 전체 구성에 대해서 설명한다.

(시트 제조 장치)

시트 제조 장치(1)는 제1 벨트(11)(제1 원반)와 제2 벨트(21)(제2 원반)를 구비하고 있다. 제1 벨트(11)는 제1의 3차원 구조(이후, 3-D라고 약칭한다)(11a)를 갖고, 제2 벨트(21)는 제2 3-D 구조(21a)를 가지고 있다. 시트 제조 장치(1)는 제1 및 제2 벨트(11, 21)에 의해서 수지 시트(F)를 반송해서, 수지 시트(F)의 제1 면(도 1에서 하면)(Fa)와 그의 다른측{그와는 반대측}의 제2 면(도 1에서 상면)(Fb)에, 상기 제1 및 제2 3-D 구조(11a, 21a)를 순차적으로{順次; sequentially} 전사한다.

제1 벨트(11)는 소정의 간격을 두고 배치된 제1 가열 롤러(12)와 제1 냉각 롤러(13) 사이에 걸쳐놓여져 있다. 제1 가열 롤러(12) 및 제1 냉각 롤러(13)의 적어도 한쪽은 모터(미도시) 등의 구동원을 포함하는 구동력 전달 기구(제1 반송 기구)에 의해 회전 구동됨으로써, 그 결과 제1 벨트(11)를 일정{certain} 방향으로 반송한다.

제1 가열 롤러(12)는 수지 시트(F)의 유리 전이점(Tg)보다도 높은 온도(제1 온도)로 가열되는 것이 가능하다. 제1 벨트(11)는 제1 가열 롤러(12)를 통과할 때에 그 제1 온도로 가열된다. 제2 냉각 롤러(13)는 수지 시트(F)의 유리 전이점보다도 낮은 온도(제2 온도)로 냉각되는 것이 가능하다. 제1 벨트(11)는 제1 냉각 롤러(13)를 통과할 때에 그 제2 온도로 냉각된다.

제2 벨트(21)는 소정의 간격을 두고 배치된 제2 가열 롤러(22)와 제2 냉각 롤러(23) 사이에 걸쳐놓여져 있다. 제2 가열 롤러(22) 및 제2 냉각 롤러(23)의 적어도 한쪽은 모터(미도시) 등의 구동원을 포함하는 구동력 전달 기구(제2 반송 기구)에 의해 회전 구동됨으로써, 그 결과 제2 벨트(21)를 일정 방향으로 반송한다.

제2 가열 롤러(22)는 수지 시트(F)의 유리 전이점보다도 높은 온도(제3 온도)로 가열되는 것이 가능하다. 제2 벨트(21)는 제2 가열 롤러(22)를 통과할 때에 그 제3 온도로 가열된다. 제2 냉각 롤러(23)는 수지 시트(F)의 유리 전이점보다도 낮은 온도(제4 온도)로 냉각되는 것이 가능하다. 제2 벨트(21)는 제2 냉각 롤러(23)를 통과할 때에 그 제4 온도로 냉각된다.

제1 벨트(11)와 제2 벨트(21)는 수지 시트(F)를 도 1의 화살표(A1 및 A2)로 나타내는 수평 방향으로 선형으로 반송가능하도록 설치된다. 이때, 도 1에 도시하는 바와 같이, 제1 냉각 롤러(13) 및 제2 가열 롤러(22)는 제1 및 제2 벨트(11, 21) 사이에 수지 시트(F)를 끼울 수 있도록, 서로 대향해서 배치되어 있다. 제1 및 제2 벨트(11, 21)가 서로 동기{同期}해서 반송되도록, 제 1 및 제 2 벨트(11, 21)의 반송 속도를 상기한 구동원에 의해서 제어한다.

시트 제조 장치(1)는 제1 닙 롤러(14)와, 제2 닙 롤러(24)를 더 구비한다. 제1 닙 롤러(14)는 제1 벨트(11)를 그들 사이에 끼운 상태에서 제1 가열 롤러(12)와 대향해서 배치되며, 이 제1 닙 롤러(14)와 제1 벨트(11) 사이에 수지 시트(F)를 끼운 상태에서 회전하는 것이 가능하다. 제2 닙 롤러(24)는 제2 벨트(21)를 그들 사이에 끼운 상태에서 제2 냉각 롤러(23)와 대향해서 배치되며, 이 제2 닙 롤러(24)와 제2 벨트(21) 사이에 수지 시트(F)를 끼운 상태에서 회전하는 것이 가능하다.

이상과 같이 구성되는 시트 제조 장치(1)는 제1 처리부(S1)와, 제2 처리부(S2)와, 제3 처리부(S3)를 구비한다. 제1 처리부(S1)는 수지 시트(F)의 제1 면(Fa)을 가공{process}한다. 제2 처리부(S2)는 수지 시트(F)의 제1 면(Fa)을 냉각하면서, 제2 면(Fb)을 가공한다. 제3 처리부(S3)는 수지 시트(F)의 제2 면(Fb)을 냉각한다. 제1 가열 롤러(12) 및 제1 닙 롤러(14)는 제1 처리부(S1)에 속한다. 제1 냉각 롤러(13) 및 제2 가열 롤러(22)는 제2 처리부(S2)에 속한다. 제2 냉각 롤러(23) 및 제2 닙 롤러(24)는 제3 처리부에 속한다. 제1 벨트(11)는 수지 시트(F)와 함께, 제1 처리부(S1)와 제2 처리부(S2) 사이에서 반송된다. 제2 벨트(21)는 수지 시트(F)와 함께, 제2 처리부(S2)와 제3 처리부(S3) 사이에서 반송된다.

본 실시형태에서, 제1 및 제2 벨트(11, 21)는 열 전도성{傳導性; conductivity}이 뛰어난 금속제 엔드리스 벨트로 형성{구성}되어 있다. 제1 및 제2 3-D 구조(11a, 21a)는 제1 벨트(11)의 외주면 및 제2 벨트(21)의 외주면에 각각 형성되어 있다. 상기와 같은 구성을 가지는 벨트(11, 21)의 제작 방법의 예로서는, 엠보싱 형상을 내면 측에 가지는 원통모양{圓筒狀; cylindrical}의 수지 원반에 니켈 강{綱}을 전기주조{電鑄; electroforming}하는 방법, 원통모양의 롤 주위에 감긴{卷裝; wound around} 벨트의 외주면에 직접 절삭{切削; cutting} 가공하는 방법을 들 수 있다.

벨트(11, 21)가 걸쳐놓여진 롤러군은 가열 롤러(12, 22) 및 냉각 롤러(13, 23)에만 한정되지 않는다. 예를 들면, 벨트(11, 21)의 장력{張力; tension}을 제어하는 텐션 롤러나, 벨트(11, 21)의 텐션을 영역 사이에서 고정하는 핀치 롤러 등을 배치해도 좋다. 이에 부가해서, 각 벨트(11, 21)에 걸쳐놓여진 가열 롤러 및 냉각 롤러는 필요에 따라서{필요한 경우} 그 수를 증가시켜도 좋다.

수지 시트(F)의 각 면(Fa, Fb)에 3-D 구조를 전사하는 원반은 상술한 바와 같은 엔드리스 벨트에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 3-D 구조에 대응하는 형상을 가지는 판모양{板狀; plate-like}의 원반을 처리부 사이에서 왕복이동{往復移動; reciprocate}시켜도 좋다. 대안적으로, 한 쌍의 원반을 수지 시트(F)의 양면을 접촉시킨 상태에서, 수지 시트(F)와 함께 제1∼제3 처리부를 통과시켜도 좋다.

제1 및 제2 3-D 구조(11a, 21a)는 요구되는 수지 시트의 표면 형상에 따라서 적당한 기하학 형상(엠보싱 형상)을 가지도록 설정된다. 예를 들면, 단면이 삼각 형상이나 곡면 형상을 가지는 프리즘, 렌즈 형상, 선형 테이퍼 형상, 또는 원형 또는 직사각형{矩形; rectangle}의 도트 패턴 등을 이용해도 좋다. 3-D 구조(11a, 21a)의 크기는 특별히 한정되지 않고, 미세 형상이더라도 좋다. 3-D 구조(11a, 21a)의 형상 및 크기는 서로 동일해도 좋고, 달라도 좋다. 또, 3-D 구조(11a, 21a)는 동일면에 2종 이상의 3-D 구조를 형성할 수 있도록 복합적인 구조이더라도 좋다. 예를 들면, 선형 테이퍼부와 삼각 형상의 프리즘부가 일정 피치로 배치되도록 상기 3-D 구조를 형성할 수가 있다. 그 형상은 상기 기하학 형상에 한정되지 않는다. 3-D 구조(11a, 21a)로서는, 예를 들면 수지 시트의 표면상에 형성되는 랜덤한 요철 모양{凹凸模樣; uneven shape}(잔주름{texture})도 포함된다.

예를 들면, 3-D 구조(11a, 21a)로서는, 일정 방향에 능선을 가지는 프리즘 어레이, 렌즈 어레이 등의 주기 구조가 채용가능하다. 이 경우, 능선 방향은 수지 시트(F)의 폭방향{TD(Transverse Direction)}으로 설정되지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 그 능선 방향은 수지 시트(F)의 주행 방향(MD(Machine Direction))이라도 좋다. 또, 벨트(11, 21)로부터의 수지 시트(F)의 박리성을 높이기 위해서, 벨트(11, 21)의 표면에 박리제를 도포해도 좋다. 박리제로서는, 예를 들면 불소계 수지나 실리콘계 수지를 이용할 수가 있다.

제1 및 제2 가열 롤러(12, 22)에는, 히터 및 온매{溫媒; heating medium}의 순환 경로 등의 가열원이 설치{내장}되어 있다. 이들 가열 롤러(12, 22)의 표면 온도는 수지 시트(F)의 연화 온도, 즉 수지 시트(F)의 유리 전이점보다도 높은 온도(제1 온도 및 제3 온도)로 설정되어 있다. 따라서, 벨트(11, 21)의 가열 롤러(12, 22)와의 접촉 영역도 상기 온도로 가열되고, 이 위치에서 수지 시트(F)에 대한 가열 처리를 행하는 것이 가능해진다.

상기 제1 및 제3 온도는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 Tg+60℃ 이상, Tg+90℃ 이하로 설정할 수가 있다. 가열 롤러(12, 22)의 표면 온도가 낮으면, 수지 시트(F)에 대한 엠보싱 형상이 양호한 전사 정밀도를 얻을 수가 없다. 거꾸로, 가열 롤러(12, 22)의 표면 온도가 너무 높으면, 아몰퍼스 상태의 유지가 곤란한 결정성 수지로 수지 시트(F)가 형성되어 있는 경우, 수지 시트(F)의 결정화가 과도하게 촉진되어, 백화{白化; whitening}에 의한 투명성의 저하가 현저하게 된다. 상기 제1 및 제3 온도는 서로 동일해도 좋고, 서로 달라도 좋다.

제1 및 제2 냉각 롤러(13, 23)에는, 냉매의 순환 경로 등의 냉각원이 설치{내장}되어 있다. 이들 냉각 롤러(13, 23)의 표면 온도는 수지 시트(F)의 유리 전이점보다도 낮은 온도(제2 온도 및 제4 온도)로 설정되어 있다. 따라서, 벨트(11, 21)의 냉각 롤러(13, 23)와의 접촉 영역도 상기 온도로 냉각되고, 이 위치에서 수지 시트(F)에 대한 냉각 처리를 행하는 것이 가능해진다.

상기 제2 및 제4 온도는 특별히 한정되지 않고, 벨트(11, 21)로부터 수지 시트(F)를 적정히 박리할 수 있을 정도의 저온으로 설정된다. 상기 제2 및 제4 온도는, 예를 들면 30℃ 이하로 설정할 수가 있다. 상기 제2 및 제4 온도는 서로 동일해도 좋고, 서로 달라도 좋다.

수지 시트(F)로서는, 투명한 열가소성 수지가 이용된다. 수지 시트(F)는 결정성 수지라도 좋고, 비결정성 수지라도 좋다. 결정성 수지로서는, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 또는 PET-PEN 공중합체를 이용해도 좋다. 결정성 수지에는, 아몰퍼스 상태도 포함된다. 비결정성 수지로서는, 폴리카보네이트(PC), 메타크릴 수지(PMMA) 등을 이용할 수 있다. 본 실시형태에서는, 수지 시트(F)를 길이가 긴 띠모양{帶狀; bandd-like) 형상으로 형성하고, 이것을 시트 제조 장치(1)에 연속적으로 공급하는 방법이 채용된다. 이것 이외에도, 수지 시트(F)를 소정 사이즈로 재단{裁斷; cut}해서 시트를 얻고, 이것을 시트 제조 장치(1)에 순차 공급하는 방법이 채용가능하다.

여기서, 수지 시트에 결정성 수지를 이용한 경우, 엠보싱 형상의 가공 전후에 있어서 수지 시트 F가 백화할 우려가 있다. 이것은 수지 시트의 랜덤 결정화 때문이다. 수지 시트가 백화하면, 광선 투과율이 극단적으로 저하해서, 광학 시트로서의 사용에 견딜 수 없게 된다. 수지 시트의 백화를 방지하기 위해서는, 엠보싱 가공 후, 수지 시트를 급냉하는 것이 효과적이다. 수지 시트의 냉각 속도는 가열 롤러와 냉각 롤러 사이의 거리, 수지 시트의 반송 속도(라인 스피드), 수지 시트의 두께 등에 의거해서 조정할 수가 있다. 수지 시트의 냉각 속도는 5℃/초 이상, 40℃/초 이하로 설정할 수가 있다.

또, 수지 시트(F)로서는, 고유 복굴절이 비교적 높은 투명한 수지 재료를 이용해도 좋다. 이와 같은 수지 재료를 이용해도, 본 실시형태의 시트 제조 장치(1)에 의해서, 제조 후의 광학 시트의 복굴절을 비교적 작게 억제하는 것이 가능하다. 예를 들면, 고유 복굴절이 0.05 이상인 재료를 이용해서, 복굴절이 0.01 이하인 투명 시트를 제조할 수가 있다. 이런 종류의 수지 재료로서는, 예를 들면 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트를 이용할 수 있다. 그 결과로서, 비교적 저렴한 수지 재료를 이용해서, 각 면에 3-D 구조를 갖는 광학적 등방성이 뛰어난 투명 수지 시트를 얻을 수가 있다.

(시트 제조 방법)

다음에, 이상과 같이 구성되는 시트 제조 장치(1)를 이용한 본 실시형태의 광학 시트의 제조 방법에 대해서 설명한다.

수지 시트(F)는 제1 벨트(11)과 제1 닙{nip} 롤러(14) 사이에 도 1의 화살표(A1)로 나타내는 방향으로 공급된다. 제1 처리부(S1)에서, 수지 시트(F)는 제1 가열 롤러(12) 상에서의 유리 전이점보다 높은 제1 온도로 가열됨과 동시에, 제1 벨트(11)와 제1 납 롤러(14) 사이에 협압{挾壓; 압력으로 끼움}된다. 이것에 의해, 제1의 3-D 구조(11a)가 수지 시트(F)의 제1 면(Fa)에 전사된다. 제1 3-D 구조(11a)가 전사된 수지 시트(F)는 제1 벨트(11)에 고착{固着; adhere}되고, 제1 벨트(11)와 함께 제1 처리부(S1)로부터 제2 처리부(S2)로 반송된다.

계속해서, 제2 처리부(S2)에 있어서, 수지 시트(F)는 제1 냉각 롤러(13) 상에서 제1 벨트(11)와 함께, 유리 전이점보다도 낮은 제2 온도로 냉각된다. 동시에, 수지 시트(F)는 제2 가열 롤러(22) 상에서 제2 벨트(21)와 유리 전이점보다도 높은 제3 온도로 가열됨과 동시에, 제1 벨트(11)와 제2 벨트(21) 사이에 협압된다. 이것에 의해, 제2의 3-D 구조(21a)가 수지 시트 F의 제2 면(Fb)에 전사된다. 제2의 3-D 구조(21a)가 전사된 수지 시트(F)는 제2 벨트(21)에 고착된 상태에서, 제1 벨트(11)로부터 박리되며, 계속해서 제2 벨트(21)와 함께, 제2 처리부(S2)로부터 제3 처리부(S3)로 반송된다.

계속해서, 제3 처리부(S3)에 있어서, 수지 시트(F)는 제2 냉각 롤러(23) 상에서 벨트(21)와 함께, 유리 전이점보다도 낮은 제4 온도로 냉각된다. 그리고, 수지 시트(F)는 제2 벨트(21)로부터 박리되어, 제2 냉각 롤러(23)와 제2 닙 롤러(24) 사이의 틈새{gap}로부터 도 1중의 화살표 A2로 나타내는 방향으로 배출된다.

시트 제조 장치(1)를 통과한 수지 시트(F)는, 후속{後; following} 공정에서 소정 사이즈로 재단되며, 이것에 의해 그의 양면에 3-D 구조를 가지는 광학 시트를 제작할 수 있다.

상술한 바와 같이, 제1 벨트(11)는 제1 처리부(S1)에서 수지 시트(F)의 제1 면(Fa)에 제1의 3-D 구조(11a)를 전사한 후, 제1 면(Fa)으로부터 박리되는 일없이 제2 처리부(S2)로 반송된다. 그리고, 제2 처리부(S2)에서 제1 면(Fa)이 냉각되고 있는 동안에, 수지 시트(F)의 제2 면(Fb)에 제2의 3-D 구조(21a)가 전사된다. 한편, 제2 벨트(21)는 제2 처리부(S2)에서 수지 시트(F)의 제2 면(Fb)에 제2의 3-D 구조(21a)를 전사한 후, 제2 면(Fb)으로부터 박리되는 일없이 제3 처리부(S3)에 반송된다.

이것에 의해, 본 실시형태에 따르면, 수지 시트(F)의 제1 면(Fa)에 3-D 구조를 전사한 후, 해당 제1 면(Fa)을 냉각하면서 수지 시트(F)의 제2 면(Fb)에 3-D 구조를 전사한다. 따라서, 제1 면(Fa)에 대한 충분한 냉각 조작을 확보하면서, 제2 면(Fb)에 대한 고정밀도 형상 전사가 가능해진다. 또, 제1 면(Fa)의 냉각 처리와 제2 면(Fb)의 냉각 처리가 서로 다른 위치에서 실시된다. 그러므로, 각 면에 대해서 충분한 냉각 효과를 확보할 수 있고, 제1 및 제2 벨트(11, 21)에 대한 안정된 박리 조작을 실현할 수가 있다.

한편, 제1 면(Fa)으로부터 제1 벨트(11)를 박리하지 않은 상태에서 제2 면(Fb)에 제2의 3-D 구조(21a)를 전사함으로써, 제1 면(Fa)에 전사된 제1의 3-D 구조(11a)의 형상을 고정밀도로 유지할 수가 있다. 또, 제2 처리부(S2)에 있어서, 제1 벨트(11)와 제2 벨트(21) 사이에 온도차를 발생시킬{갖게 할} 수 있으므로, 저온측인 제1 벨트(11)로부터 고온측인 제2 벨트(21)로의 수지 시트의 이동이 용이해진다. 결과로서, 제2 면(Fb)에 대해서 제2의 3-D 구조(21a)를 고정밀도로 전사하는 것이 가능해진다.

이상과 같이, 본 실시형태에 따르면, 형상 정밀도가 뛰어난 3-D 구조를 수지 시트의 각 면에 안정되게 형성할 수 있다. 따라서, 원하는 광학 특성을 가지는 광학 시트를 고정밀도로 제조하는 것이 가능해진다.

또, 본 실시형태에서는, 제1 가열 롤러(12)와 제1 닙 롤러(14)로 제1 처리부(S1)가 구성되고, 제2 가열 롤러(22)와 제1 냉각 롤러(13)로 제2 처리부(S2)가 구성된다. 그리고, 제2 냉각 롤러(23)와 제2 닙 롤러(24)로 제3 처리부(S3)가 구성된다. 따라서, 제1 및 제2 벨트(11, 21)를 이들 각 롤러 사이에 걸쳐 놓음으로써, 수지 시트(F)를 제1 처리부(S1)로부터 제2 및 제3 처리부(S2, S3)로 반송하는 반송계{搬送系; conveyance system}를 용이하게 형성할 수가 있다.

특히, 제1 및 제2 벨트(11, 12)가 엔드리스 벨트로 형성되어 있기 때문에, 각 벨트(11, 12)를 가열 롤러(12)와 냉각 롤러(13) 주위, 및 가열 롤러(22)와 냉각 롤러(23) 주위에서 순환시킬 수가 있다. 이 구조에 의해, 수지 시트(F)를 각 롤러 사이에서 연속적으로 반송할 수가 있다.

＜제2 실시형태＞

도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 광학 시트의 제조 장치(이하, 시트 제조 장치라고 한다)를 도시하는 개략도이다. 도면에서, 상술한 제1 실시형태와 대응하는 부분에 대해서는 동일한 번호 및 부호를 붙이고, 그의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 실시형태의 시트 제조 장치((2)는, 제1 및 제2 가열 롤러(12, 22)와 제1 및 제2 냉각 롤러(13, 23)의 레이아웃이 제1 실시형태에 따른 시트 제조 장치(1)와 다르다. 즉, 본 실시형태의 시트 제조 장치((2)에서는, 제1 가열 롤러(12)의 회전 중심과 제1 냉각 롤러(13)의 회전 중심을 서로 연결{結; link}하는 직선의 연장선 상에 제2 가열 롤러(22)의 회전 중심이 위치하고 있다.

제1 벨트(11)는 제1 가열 롤러(12)와 제1 냉각 롤러(13) 사이에 걸쳐 놓여 있고, 제2 벨트(21)는 제2 가열 롤러(22)와 제2 냉각 롤러(23) 사이에 걸쳐 놓여 있다. 제1 처리부(S1)는 제1 가열 롤러(12)와 제1 닙 롤러(14)에 의해 구성되고, 제2 처리부(S2)는 제1 냉각 롤러(13)와 제2 가열 롤러(22)에 의해 구성되어 있다. 그리고, 제3 처리부(S3)는 제2 냉각 롤러(23)와 제2 닙 롤러(24)에 의해 구성되어 있다. 이들의 구조{구성}는 상술한 제1 실시형태에 따른 시트 제조 장치(1)와 동일하다{공통된다}.

수지 시트(F)는 제1 처리부(S1)에 대해서, 도 2의 화살표(B1)로 나타내는 방향(y축 방향)으로 공급된다. 제1 처리부(S1)에 있어서, 수지 시트(F)의 제1 면(Fa)은 제1 가열 롤러(12) 상에서 상기 제1 온도로 가열되고, 제1 벨트(11)에 형성된 제1의 3-D 구조(11a)가 전사된다.

수지 시트(F)는 제1 벨트(11)와 함께 제2 처리부(S2)로 반송되고, 제1 냉각 롤러(13) 상에서 상기 제2 온도로 냉각된다. 또, 수지 시트(F)의 제2 면(Fb)은 제2 가열 롤러(22) 상에서 상기 제3 온도로 가열되고, 제2 벨트(21)에 형성된 제2의 3-D 구조(21a)가 전사된다. 수지 시트(F)는 제1 벨트(11)로부터 박리되어, 제2 벨트(21)와 함께 제3 처리부(S3)에 반송된다.

수지 시트(F)는, 제3 처리부(S3)에 있어서, 제2 냉각 롤러(23) 상에서 상기 제4 온도로 냉각된 후, 제2 벨트(21)로부터 박리되어, 화살표 B2로 나타내는 방향(x축 방향)으로 배출된다.

이상과 같이 해서, 수지 시트(F)의 제1 및 제2 면(Fa, Fb)에 제1 및 제2의 3-D 구조(11a, 21a)가 각각 전사됨으로써 광학 시트가 얻어진다{제작된다}. 본 실시형태에 따르면, 상술한 제1 실시형태에서와 같은 효과를 얻을 수가 있다.

특히 본 실시형태에서는, 제2 가열 롤러(22)를 상술한 바와 같이 배치하는 것에 의해, 제2 처리부(S2)에서 수지 시트(F)의 반송 방향을 y축 방향으로부터 x축 방향으로 변환{變換; change}한다. 이때, 수지 시트(F)는 제1 냉각 롤러(13)에 접촉한 후, 제1 냉각 롤러(13)와 제2 가열 롤러(22) 사이에 끼워진다{협지된다}. 따라서, 제1 냉각 롤러(13)에 대한 수지 시트(F)의 접촉량{抱量}이 커지므로, 제1 냉각 롤러(13)에 의한 수지 시트(F)의 냉각 효율을 높일 수가 있다. 또, 수지 시트(F)의 제1 면(Fa)이 충분히 냉각된 후, 제2 벨트(21)에 의한 제2 면(Fb)에 대한 형상 전사가 행해지기 때문에, 제1 면 Fa에 대한 충분한 냉각 시간을 확보할 수 있어, 제1 벨트(11)로부터의 수지 시트(F)의 박리성을 높일 수가 있다.

또한, 제2 가열 롤러(22)의 회전 중심의 위치는 상기 연장선상에 배치하는 예에 한정되지 않는다. 즉, 예를 들면 제2 가열 롤러(22)의 회전 중심과 제2 냉각 롤러(23)의 회전 중심을 연결하는 직선이 제1 가열 롤러(12)의 회전 중심 및 제1 냉각 롤러(13)의 회전 중심과 교차하도록 각 롤러를 배치함으로써, 상술한 것과 마찬가지 효과를 얻을 수가 있다.

＜제3 실시형태＞

다음에, 도 3∼도 5를 참조해서, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 광학 시트에 대해서 설명한다.

도 3에 도시하는 광학 시트(51)는 시트 본체(60)와, 제1의 3-D 구조(62a)와, 제2의 3-D 구조(62b)를 구비한다. 시트 본체(60)는 상면측인 제1 표면(61a)과, 하면측인 제2 표면(61b)을 가진다. 제1의 3-D 구조(62a)는 제1 표면(61a)에 형성되고, 제2의 3-D 구조(62b)는 제2 표면에 형성된다. 광학 시트(51)는 단일층을 가지는 투명한 수지 재료로 형성되어 있다. 따라서, 제1 및 제2의 3-D 구조(62a, 62b)는 어느 것이나, 시트 본체(60)의 일부를 구성하며, 또한 시트 본체(60)와 공기층 사이의 계면을 형성한다.

본 실시형태의 광학 시트(51)는 상술한 시트 제조 장치(1 또는 2)에 의해서 형상 가공이 실시된 수지 시트(F)를 소정의 사이즈로 재단함으로써 얻어진다. 제1의 3-D 구조(62a)는 예를 들면 상기 제2 벨트(21) 상에 형성된 제2의 3-D 구조(21a)를 제1 표면(61a){제2 면(Fb)}에 전사함으로써 형성된다. 제2의 3-D 구조(62b)는 예를 들면 상기 제1 벨트(11) 상에 형성된 제1의 3-D 구조(11a)를 제2 표면(61b){제1 면(Fa)}에 전사함으로써 형성된다.

제1의 3-D 구조(62a)와 제2의 3-D 구조(62b)는 동일한 형태로 구성되어도 좋지만, 본 실시형태에서는 서로 다른 형태를 가진다. 상기 시트 제조 장치에 의하면, 각 면에서 형상이 다른 광학 시트를 고정밀도로 형성될 수가 있다. 본 실시형태의 광학 시트(51)에서는, 제1의 3-D 구조(62a) 및 제2의 3-D 구조(62b)는 어느 것이나, 단면이 삼각 형상인 프리즘 엘리먼트가 일정 방향으로 배열된 형상을 가진다. 제1 및 제2의 3-D 구조(62a, 62b)의 프리즘 엘리먼트는 그의 배열 피치(서로 인접하는 능선 사이의 거리)와 높이(시트 두께 방향을 따른 프리즘의 꼭대기부{頂部; peak}와 계곡부{谷部; valley} 사이의 거리)가 각각 다르게 되어 있다. 즉, 제1의 3-D 구조(62a)의 단면 형상은 대략 직각 삼각형인데 대해, 제2의 3-D 구조(62b)의 단면 형상은 꼭지각{頂角}이 둔각인 이등변 삼각형으로 되어 있다.

본 실시형태의 광학 시트(51)는 X1, Y1 및 Z1이 이하의 관계를 만족시키도록 구성되어 있다.

0.1≤X1/Z1≤3　…(1)

0.01≤Y1/Z1≤3　…(2)

(X1+Y1)/Z1≤4　…(3)

식 중에서{여기서}, X1은 제1의 3-D 구조(62a)의 높이를 표시하고, Y1은 제2의 3-D 구조(62b)의 높이를 표시하고, Z1은 시트 본체(60)의 두께로부터 X1과 Y1의 합{sum}을 차감{差引; subtract}해서 구한{얻은} 두께를 표시한다.

X1/Z1의 값 및 Y1/Z1의 값이 3을 넘으면, 제1 및 제2의 3-D 구조(62a, 62b)의 형성시에 벨트(11, 21)에 의해 부여되는 전사 압력을 수지 시트(F)가 충분히 흡수할 수 없는 경우가 있으며, 그 결과, 3-D 구조(62a, 62b)의 형상 정밀도가 손상될 우려가 있다. 또, (X1+Y1)/Z1의 값이 4를 넘으면, 광학 시트로서의 강도를 확보할 수 없는 경우가 있다.

광학 시트(51)(시트 본체(60))의 두께는 10㎛ 이상 2000㎛ 이하로 설정될 수가 있다. 상술한 시트 제조 장치(1, 2)에 의하면, 해당 두께의 범위내에서 상기 식(1)∼식(3)의 관계를 만족시키는 3-D 구조를 구비한 광학 시트를 고정밀도로 제작할 수가 있다.

시트 본체(60)를 형성하는 수지 재료는 특별히 한정되지 않고, 상술한 각종 수지 재료를 이용할 수가 있다. 본 실시형태에서는, 수지 재료로서 고유 복굴절이 0.05 이상인 수지 재료가 이용된다. 여기서 말하는 고유 복굴절이란, 해당 수지 재료가 가질 수 있는 최대의 복굴절을 의미한다. 예를 들면, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 등을 수지 재료로서 이용할 수 있다. 본 실시형태에 따르면, 상기 시트 제조 장치(1 또는 2)를 이용함으로써, 3-D 구조의 형성시에 있어서의 수지 시트의 결정화를 억제할 수 있다. 그 때문에, 이런 종류의 재료를 이용했다고 해도, 광학적 등방성이 뛰어난 수지 시트(복굴절의 값이 0.01 이하)를 제작할 수가 있다.

본 실시형태의 광학 시트(51)는 액정 표시 장치용의 백라이트 유닛을 구성하는 광학 시트의 일부로서 사용될 수가 있다. 이 경우, 광학 시트(51)는 제2 표면(61b)측을 광 입사면측으로 설정하고, 제1 표면(61a)측을 광 출사측으로 설정해서 백라이트 유닛에 실장{組入; incorporate}된다. 각 면에 형성된 3-D 구조(62b, 62a)는 각각 단면이 삼각 형상을 갖고 있으므로, 각 면에서 집광 기능을 포함하는 일정 광의 편향 작용을 발휘한다. 이것에 의해, 한 장의 광학 시트에 2종류의 광학 시트의 기능을 갖게 하는 것이 가능해지기 때문에, 백라이트 유닛 및 액정 표시 장치의 박형화에 공헌하는 것이 가능해진다.

＜제4 실시형태＞

제1 및 제2의 3-D 구조(62a, 62b)는 상술한 바와 같은 이종 프리즘 형상의 조합에 한정되지 않고, 다른 기하학적 형상의 조합을 채용하는 것도 가능하다. 예를 들면 도 4에 도시하는 광학 시트(52)는 제1 표면(61a)에 형성되는 3-D 구조로서 단면이 삼각 형상인 3-D 구조(63a)가 형성되어 있고, 제2 표면(61b)에 형성되는 3-D 구조로서는 단면이 곡면 형상인 3-D 구조(63b)가 형성되어 있다. 제2의 3-D 구조(63b)는 제1 3차원 구조(63a)와 동일 방향에 능선을 가지는 기둥모양{柱狀}이더라도 좋고, 제2 표면(61b)의 면내에 2차원적으로 도트모양으로 형성되어도 좋다. 또, 이 3-D 구조(63b)로서, 제2 표면(61b)에 볼록모양{突狀; protruded shape}으로 형성된 예에 부가해서, 제2 표면(61b)에 오목모양{凹狀; depressed shape}으로 형성되어 있어도 좋다.

본 실시형태의 광학 시트(52)는 X2, Y2 및 Z2가 이하의 관계를 만족시키도록 구성되어 있다.

0.1≤X2/Z2≤3　…(4)

0.01≤Y2/Z2≤3　…(5)

(X2+Y2)/Z2≤4　…(6)

식중에서{여기서}, X2는 제1의 3-D 구조(63a)의 높이를 표시하고, Y2는 제2의 3-D 구조(63b)의 높이를 표시하고, Z2는 시트 본체(60)의 두께로부터 X2와 Y2의 합을 차감해서 구한 두께를 표시한다.

광학 시트(52){시트 본체(60)}의 두께는 10㎛ 이상 2000㎛ 이하로 설정될 수가 있다. 상술한 시트 제조 장치(1 또는 2)에 의하면, 해당 두께의 범위내에서 상기 식(4)∼식(6)의 관계를 만족시키는 3-D 구조를 구비한 광학 시트를 고정밀도로 제작할 수가 있다.

이와 같은 형상을 가지는 3-D 구조(63b)는 제2 표면(61b)에 소정의 렌즈 기능도 갖게 하는 것이 가능해진다. 또, 3-D 구조(63b)를 미세하게 형성하는 것에 의해서, 제2 표면(61b)에 대해서 반사 방지 기능을 갖게 하는 것이 가능해진다. 결과로서, 제2 표면(61b)을 광 입사면으로 설정하는 것에 의해, 광 반사 손실이 적은 광학 시트를 형성하는 것이 가능해진다. 본 실시형태의 광학 시트(52)도 역시, 액정 표시 장치용의 백라이트 유닛에 실장되는 광학 시트로서 사용할 수가 있다.

＜제5 실시형태＞

도 5는, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 광학 시트(53)의 구성을 도시하는 개략 사시도이다. 본 실시형태의 광학 시트(53)에는 시트 본체(60)의 제1 표면(61a)에 제1의 3-D 구조(64a)가 형성되고, 제2 표면(61b)에 제2의 3-D 구조(64b)가 형성되어 있다.

본 실시형태에서는, 제1의 3-D 구조(64a)는 단형상{段形狀; steep-shaped} 부분(64a1)과 프리즘형상 부분(64a2)을 포함하고 있다. 단형상 부분(64a1)은 테이퍼부와 평탄부로 구성된다. 상기 평탄부에는, 면내에 소정의 기하학 형상이 포함되어 있어도 좋다. 즉, 본 실시형태에 따른 제1의 3-D 구조(64a)는 2종류 이상의 다른 형상을 갖고 있다. 결과로서, 요구되는 형태와 원하는 광학적 특성을 겸비한 광학 시트를 제공할 수가 있다.

한편, 본 실시형태에 따른 제2의 3-D 구조(64b)는 단면이 대략 직사각형인 복수의 돌기부{突部; protruded protion}로 형성되어 있다. 이 복수의 돌기부는 제2 표면(61b) 상에 소정의 분포를 가지도록 형성되어 있다. 돌기부는 상기의 형상에 한정되지 않고, 반구모양{半球狀}의 돌기부이더라도 좋다. 도 5의 예에서는, 시트 본체(60)의 한쪽 측면(61c)으로부터 대향하는 다른 쪽 측면(도시 생략)을 향해서, 상기 복수의 돌기부는 그의 배치 간격이 점점 짧아지도록 형성되어 있다(즉, 형성 밀도가 점점 높게 형성되어 있다). 해당 돌기부는 제2 표면(61b)에 도트모양(점모양)으로 형성되지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 돌기부는, 프리즘 형상(64a2)의 능선 방향과 직교하는 방향으로 연장하는 선형적인 형상이더라도 좋다. 또, 제2이 3-D 구조(64b)는 제2 표면(61b)에 대해서 볼록모양으로 형성되는 경우에 한정되지 않고, 오목모양으로 형성되어도 좋다.

본 실시형태의 광학 시트(53)는, X3, Y3 및 Z3이 이하의 관계를 만족시키도록 구성되어 있다.

0.1≤X3/Z3≤3　…(7)

0.01≤Y3/Z3≤3　…(8)

(X3+Y3)/Z3≤4　…(9)

식중에서(여기서), X3은 제1의 3-D 구조(64a)의 높이를 표시하고, Y3은 제2의 3-D 구조(64b)의 높이를 표시하고, Z3은 시트 본체(60)의 두께로부터 X3과 Y3의 합을 차감해서 구한 두께를 표시한다. 제1의 3-D 구조(64a)의 높이 X3은 최대 높이를 형성하는 단형상 부분의 높이에 대응하는 것이다.

광학 시트(53){시트 본체(60)}의 두께는 10㎛ 이상 2000㎛ 이하로 설정될 수가 있다. 상술한 시트 제조 장치(1 또는 2)에 의하면, 해당 두께의 범위내에서 상기 식(7)∼식(9)의 관계를 만족시키는 3-D 구조를 구비한 광학 시트를 고정밀도로 제작할 수가 있다.

본 실시형태의 광학 시트(53)도 역시, 상술한 시트 제조 장치(1 또는 2)를 이용해서 제작된다. 해당 시트 제조 장치에 의하면, 각 면에서 형상이 다른 수지 시트를 고정밀도로 형성할 수가 있다. 특히, 본 실시형태의 광학 시트(53)는 에지 라이트형의 도광판{導光板}으로서 이용할 수가 있다. 측면(61c)은 발광 다이오드나 형광관 등의 광원이 배치되는 광 입사면으로서 형성할 수가 있다. 이 구조{구성}에 의해, 종래의 사출 성형체로 제작되는 도광판보다도 두께가 작은 도광판을 얻을 수가 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했다. 그렇지만, 물론 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 의거해서 갖가지 변형이 가능하다.

예를 들면, 이상의 실시형태에서는, 광학 시트로서 액정 표시 장치용의 백라이트 유닛에 실장되는 각종 광학 시트 혹은 도광판을 예로 들어 설명했다. 이것 대신에, 액정 프로젝터 장치나 3차원 화상 표시 장치 등의 다른 화상 표시 장치에 이용되는 각종 광학 시트에 관해서도 본 발명은 적용가능하다.

또, 예를 들면 이상의 실시형태에서는, 수지 시트를 전사 온도로 가열하는 수단으로서 가열 롤러(12, 22)를 채용했지만, 이것에 한정되지 않는다. 적외선 가열 등의 다른 가열 방식을 대신 채용해도 좋다. 또, 수지 시트의 급냉 효과를 높이기 위해서, 냉각 롤러(13, 23)를 복수의 단{段; stage}으로 구성하는 것도 가능하다.

또, 이상의 제2 실시형태에서는, 제1 가열 롤러(12)의 회전 중심과 제1 냉각 롤러(13)의 회전 중심을 서로 연결하는 직선의 연장선 상에, 제2 가열 롤러(22)의 회전 중심을 설정{배치}했다. 예를 들면, 수지 시트의 박리성에 따라서, 그 설정 위치를 적당히 변경하는 것이 가능하다. 즉, 제2 가열 롤러(22)의 위치는 특별히 한정되지 않고, 상기 연장선 상으로부터 벗어나서{어긋난 위치에} 배치되어도 좋다.

본 발명은, 그 전체 내용이 본원 명세서에 참고용으로 병합되어 있는, 2009년 9월 25일자로 일본 특허청에 출원된 일본특허출원 제2009-220438호에 관련된 주제를 포함한다.

1, 2…시트 제조 장치, 11…제1 벨트, 11a…제1의 3-D(3차원) 구조, 12…제1 가열 롤러, 13…제1 냉각 롤러, 14…제1 닙 롤러, 21…제2 벨트, 21a…제2의 3-D(3차원) 구조, 22…제2 가열 롤러, 23…제2 냉각 롤러, 24…제2 닙 롤러, 51, 52, 53…광학 시트,　60…시트 본체, 61a…제1 표면, 61b…제2 표면, 62a, 63a, 64a…제1의 3-D(3차원) 구조, 62b, 63b, 64b…제2의 3-D(3차원) 구조, F…수지 시트, Fa…제1 면, Fb…제2 면, S1…제1 처리부, S2…제2 처리부, S3…제3 처리부.

Claims

광학 시트 제조 장치로서,
제1의 3차원{three-dimensional} 구조를 포함하는 제1 원반{原盤; master}과;
제2의 3차원 구조를 포함하는 제2 원반과;
수지 시트의 제1 면을 제1 온도로 가열하고, 가열된 상기 제1 면에 상기 제1 3차원 구조를 전사{轉寫; transfer}하는 제1 처리부와;
제 2 처리부로서, 상기 제1 면을 상기 제1 온도보다도 낮은 제2 온도로 냉각하는 한편, 상기 수지 시트의 제2 면을 상기 제2 온도보다도 높은 제3 온도로 가열하고, 가열된 상기 제2 면에 상기 제2의 3차원 구조를 전사하며, 상기 제2 면이 상기 제1 면과는 반대측에 있는, 제2 처리부와;
상기 제2 면을 상기 제3 온도보다도 낮은 제4 온도로 냉각하는 제3 처리부와;
상기 제1 원반 및 상기 수지 시트를 상기 제1 처리부로부터 상기 제2 처리부로 반송{搬送; convey}하는 제1 반송 기구와;
상기 제2 원반 및 상기 수지 시트를 상기 제2 처리부로부터 상기 제3 처리부로 반송하는 제2 반송 기구
를 구비하는, 광학 시트 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 처리부는,
상기 제1 온도로 가열되는 것이 가능한 제1 가열 롤러와,
제1 닙 롤러로서, 상기 제1 원반을 그들 사이에 끼우고서 상기 제1 가열 롤러와 대향하며, 상기 제1 원반으로 상기 수지 시트를 협지{挾持; nipping}가능한, 제1 닙 롤러를 포함하고,
상기 제2 처리부는,
상기 제2 온도로 냉각되는 것이 가능한 제1 냉각 롤러와,
제2 가열 롤러로서, 상기 제3 온도로 가열되는 것이 가능하고, 상기 제1 원반 및 상기 제2 원반을 그들 사이에 끼우고서 상기 제1 냉각 롤러와 대향하고, 상기 제1 원반과 상기 제2 원반으로 상기 수지 시트를 협지가능한, 제2 가열 롤러를 포함하는 광학 시트 제조 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 원반은 상기 제1의 3차원 구조를 그의 외주면에 갖고, 또한 상기 제1 가열 롤러와 상기 제1 냉각 롤러 사이에 걸쳐놓여진 제1 엔드리스 벨트로 형성되고,
상기 제1 반송 기구는 상기 제1 가열 롤러 및 상기 제1 냉각 롤러의 적어도 한쪽을 회전 구동하는 제1 구동원을 포함하는, 광학 시트 제조 장치.
제3항에 있어서,
상기 제2 처리부는 상기 제1 냉각 롤러와 상기 제2 가열 롤러 사이에 상기 수지 시트를 협지한 후, 상기 제1 엔드리스 벨트로부터 상기 수지 시트를 박리{剝離; peel}하는, 광학 시트 제조 장치.
제3항에 있어서,
상기 제2 처리부는 상기 제1 냉각 롤러에 상기 수지 시트를 접촉시킨 후, 상기 제1 냉각 롤러와 상기 제2 가열 롤러 사이에 상기 수지 시트를 협지하는, 광학 시트 제조 장치.
제3항에 있어서,
상기 제3 처리부는,
상기 제4 온도로 냉각되는 것이 가능한 제2 냉각 롤러와,
제2 닙 롤러로서, 상기 제2 원반을 그들 사이에 끼우고서 상기 제2 냉각 롤러와 대향하고, 상기 제2 원반으로 상기 수지 시트를 협지가능한, 제2 닙 롤러를 포함하는, 광학 시트 제조 장치.
제6항에 있어서,
상기 제2 원반은 상기 제2 3차원 구조를 그의 외주면에 갖고, 또한 상기 제2 가열 롤러와 상기 제2 냉각 롤러 사이에 걸쳐놓여진 제2 엔드리스 벨트로 형성되고,
상기 제2 반송 기구는 상기 제2 가열 롤러 및 상기 제2 냉각 롤러의 적어도 한쪽을 회전 구동하는 제2 구동원을 포함하는, 광학 시트 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 3차원 구조 및 상기 제2 3차원 구조의 적어도 한쪽은 프리즘 형상을 가지는, 광학 시트 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 3차원 구조 및 상기 제2 3차원 구조의 적어도 한쪽은 곡면 형상을 가지는, 광학 시트 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 온도 및 상기 제3 온도는 상기 수지 시트의 유리 전이점보다 높게 설정되고,
상기 제2 온도 및 상기 제4 온도는 상기 수지 시트의 유리 전이점보다 낮게 설정되는, 광학 시트 제조 장치.
광학 시트 제조 방법으로서,
수지 시트의 제1 면에, 제1 온도로 가열된 제1 원반을 이용해서 제1의 3차원 구조를 형성하는 단계와;
상기 제1 면을 상기 제1 온도보다도 낮은 제2 온도로 냉각하면서, 상기 제2 온도보다도 높은 제3 온도로 가열된 제2 원반을 이용해서 제2 3차원 구조를 상기 수지 시트의 상기 제1 면과는 반대측의 제2 면에 형성하는 단계와;
상기 제2 면을 상기 제3 온도보다도 낮은 제4 온도로 냉각하는 단계를
포함하는, 광학 시트 제조 방법.
제11항에 있어서,
상기 제2 면에 상기 제2의 3차원 구조를 형성한 후, 상기 제1 면으로부터 상기 제1 원반을 박리하는, 광학 시트 제조 방법.
제12항에 있어서,
상기 제1 원반은 표면에 상기 제1 3차원 구조에 대응하는 형상이 형성되고, 또한 제1 가열 롤러와 제1 냉각 롤러 사이에 걸쳐놓여진 제1 엔드리스 벨트로 형성되고, 상기 제1 가열 롤러는 상기 제1 온도로 가열되는 것이 가능하고, 상기 제1 냉각 롤러는 상기 제2 온도로 냉각되는 것이 가능하며,
상기 제2 원반은 표면에 상기 제2 3차원 구조에 대향하는 형상이 형성되고, 또한 제2 가열 롤러와 제2 냉각 롤러 사이에 걸쳐놓여진 제2 엔드리스 벨트로 형성되고, 상기 제2 가열 롤러는 상기 제3 온도로 가열되는 것이 가능하고, 상기 제2 냉각 롤러는 상기 제4 온도로 냉각되는 것이 가능한, 광학 시트 제조 방법.
제11항에 있어서,
상기 수지 시트는 투명한 열가소성 수지로 이루어지는, 광학 시트 제조 방법.
제14항에 있어서,
상기 수지 시트는 결정성{結晶性} 수지로 이루어지는, 광학 시트 제조 방법.