KR20110104895A - 프리즘 필름의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

투명 수지를 용융하여 압출하는 압출 공정, 압출된 필름형의 투명 수지(30)를 프리즘 형상이 부형된 부형 롤(14)과 협압 수단(20)과의 사이에 끼워, 부형 롤(14)의 프리즘 형상을 상기 압출된 필름형의 투명 수지(30)에 전사하면서 냉각 고화시키는 부형 공정, 및 프리즘 형상이 전사된 필름을 부형 롤(14)로부터 박리한 후, 또 냉각 롤(16)로 냉각하는 냉각 공정을 포함하는 프리즘 필름의 제조 방법으로서, 상기 투명 수지로서, 용융 흐름 속도 0.1 g/10분∼40 g/10분의 범위인 것이 선택된다. 이 방법에 의해서 프리즘 필름을 제조하고, 얻어지는 프리즘 필름에 편광판을 접합하면, 편광판이 구비된 프리즘 필름을 제조할 수 있다.

Description

프리즘 필름의 제조 방법{A PROCESS FOR PRODUCING A PRISM FILM}

본 발명은 디스플레이 분야에서 적합하게 이용되는 프리즘 필름의 제조 방법에 관한 것이다.

정보 표시 기술에 있어서의 표시 장치는 과거 반세기 이상 브라운관(CRT)이 주요한 지위를 차지해 왔다. 이에 대하여, 최근 급속히 발전하는 정보화 시대를 맞이하여, 다양한 방식의 디스플레이 기술이 발전되어 오고 있다. 특히 표시 장치에 있어서의 박형화 요구는 강하여, 이미 소형 계측 기기뿐만 아니라, 노트북 PC가 박형화에 의해 대중화되고, 각종 모니터나 텔레비전에 이르기까지, 기존의 CRT 방식이 박형화된 디스플레이에 의해서 치환되고 있다.

박형 디스플레이 기술은, 텔레비전 분야에서 이미 시장을 확보한 액정 디스플레이(LCD), 프로젝션 디스플레이 및 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)이 주류가 되고 있다. 또한, 전계 방출 디스플레이(FED)나 전계 발광 디스플레이(ELD) 등의 새로운 표시 방식도 제안되고 있다.

이들 중 액정 디스플레이는, 2장의 유리 기판 사이에 액정을 봉입하여, 위아래의 유리 기판에 설치된 전극에 전압을 인가함으로써, 각 화소에 있어서의 액정 분자의 배열을 변화시켜 영상을 표시하는 장치이다. 이러한 액정 디스플레이는 통상, 액정 패널, 구동부 및 백라이트 유닛으로 구성된다. 액정 패널은 자체발광할 수 없는 구조이며, 단순히 백라이트광을 투과시키는 기능만을 갖는다. 따라서, 빛이 없는 상태, 즉 야간 또는 실내에서는, 백라이트의 도움이 없으면 화상을 표시할 수 없는 구조로 되어 있다. 이러한 액정 디스플레이에 이용되는 백라이트 유닛은, 그 표시 화상을 보기 쉽게 하기 위해서, 액정 패널에 균일한 빛을 공급할 뿐만 아니라, 가능한 한 많은 빛을 공급할 것이 요구된다. 즉, 백라이트 유닛에는 광확산성이 우수한 동시에 높은 휘도를 부여하는 광학 특성이 요구된다.

백라이트 유닛은 주로 광원 램프, 시트류, 동체부 및 구동 회로로 구성된다. 광원 램프만으로는 전면적에 걸쳐 균일한 빛을 공급할 수 없기 때문에, 도광판이나 광확산판, 반사판, 프리즘 시트 등의 시트류를 지니며, 또한 프레임 등의 동체부를 갖는다.

백라이트 유닛에는 여러 가지 방식이 존재한다. 현재 가장 널리 일반적으로 이용되고 있는 것의 하나로서, 엣지 라이트 방식이 있다. 이것은, 반사 패턴이 인쇄된 도광판을 지니고, 그 하나의 측면 또는 대향하는 2개의 측면에, 냉음극 형광 램프나 발광 다이오드(LED)로 대표되는 광원 램프를 배치하는 방식이다. 엣지 라이트 방식에서는, 광원 램프가 도광판의 측면에 위치하므로, 패널 면내의 휘도 분포가 불균일하게 되는 현상을 억제하기 위해서, 도광판의 배면에 반사 패턴이 인쇄된다. 도광판에 반사 패턴을 인쇄하는 방식은, 생산성이 우수하지만, 인쇄 패턴 자체에 의한 빛 손실이 생기기 때문에, 빛의 이용 효율이 반드시 충분하다고는 말할 수 없다. 또한, 액정 디스플레이가 대형화될수록 전체적인 휘도의 면내 균일성도 나빠진다고 하는 단점을 갖는다.

이러한 도광판을 이용한 엣지 라이트 방식 외에, 다수의 광원 램프를 광확산판 아래에 일정한 간격으로 배열하는 직하형 방식이 있다. 이 직하형 방식에서는 일반적으로 광확산판의 배면에 광원 램프가 복수 열 배열되기 때문에, 엣지 라이트 방식에 비교하면, 휘도를 높여 면내의 균일성을 개선할 수 있다. 밝은 화면을 표시하기 위해서, 백라이트 광원은 매우 밝지 않으면 안된다. 이것은, 광원으로부터 발생하는 빛이 액정 패널에 도달할 때까지의 동안에 여러 가지 광학 소자를 거치는 결과, 산란이나 흡수 등에 의해서 그 원래의 밝기를 잃기 때문이다.

이러한 액정 패널에 도달하는 빛을 가능한 한 많게 하기 위한 하나의 해결책으로서, 광원의 광량을 증대시키는 것을 생각할 수 있다. 그러나 이것은, (1) 비용이 많이 든다, (2) 소비 전력이 증대된다, (3) 중량이 증대된다고 하는 문제를 일으킨다. 그래서, 광원으로부터의 빛이 몇 개의 광학 소자를 통과할 때에 생기는 광 손실을 될수록 적게 하여, 시인자(視認者)의 눈까지 도달하는 광량을 늘리기 위한 몇 가지의 대책이 채용되고 있다.

박형 디스플레이, 예컨대 액정 디스플레이나 프로젝션 텔레비전에서는, 광원으로부터의 빛이 시인자의 눈에 도달할 때까지의 동안에 중요한 역할을 하는 광학 요소의 하나로서 광확산판이 있다. 광확산판은, 광원으로부터 발생하는 빛을 균일하게 분산시키는 역할을 한다. 빛을 분산시키거나 확산시키거나 하는 광학 구조로서, 일반적으로 다음 2종류 방식이 채용되고 있다. 하나는, 표면의 적절한 조도를 이용하여, 수많은 방향으로 굴절시키거나 분산시키거나 하는 외부 산란 방식이며, 또 하나는, 광학 소자의 내부에 광 확산 요소를 갖춘 내부 확산 방식이다.

한편, 프리즘 시트는, 광확산판을 통과한 빛을 수직 방향으로 굴절시켜, 방산하고자 하는 빛을 집광하여, 휘도를 상승시키는 역할을 한다. 최근에는, 광확산판과 프리즘 시트의 기능을 통합한 시트의 개발이 진행되고 있다. 프리즘 시트의 제조 방법으로서, 주조법, 용제 캐스팅법, 모노머 캐스팅법, 압출성형법, 평판에의 열프레스법, 사출성형법 등이 있지만, 이들 중에서도 모노머 캐스팅법과 압출성형법이 일반적이고 또 범용적이며, 편리성도 높다고 생각된다.

모노머 캐스팅법은, 수지의 상태가 액상이기 때문에, 수지가 프리즘 패턴의 꼭대기부까지 고르게 미치기 쉽고, 또한 자외선 조사 등의 경화 반응에 의해서 수지를 경화시키기 때문에, 형상이 안정적으로 되기 쉬운 등, 프리즘 시트의 프리즘 패턴을 정밀도 좋게 확보할 수 있다. 그러나, 모노머 캐스팅법에서는, 사용할 수 있는 수지에 한계가 있고, 또 충분한 반응을 실시하더라도 약간의 모노머 또는 저분자량물이 잔류하여, 이것이 악취의 원인이 되거나, 충분한 경도를 얻을 수 없는 원인이 되거나 한다. 더욱이 모노머 캐스팅법은, 연속적인 생산에는 부적합하며, 경화 반응에 걸리는 시간도 필요하게 된다.

한편, 압출성형법에서는, 모노머캐스팅법에 보이는 문제점은 거의 없다. 즉, 열가소성 수지라면, 가공상 그 종류가 한정되지 않고, 또 화학 반응에 의한 경화 처리가 필요 없기 때문에, 잔류물이나 이것에 기인한 악취도 발생하지 않는다. 압출성형법으로 프리즘 시트를 제조하는 방법의 하나로서, 프리즘 패턴이 부형(賦形)된 롤(부형 롤)과 터치 롤 등의 협압(挾壓) 수단과의 사이에, 다이로부터 연속적으로 시트형으로 공급되는 용융 수지를 통과시켜, 부형 롤의 프리즘 패턴을 그 용융 수지에 전사하면서, 냉각 고화시키는 방식이 있다.

JP2004-287418-A에는, 다이로부터 열가소성 수지를 용융 압출하고, 부형 롤과 터치 롤 사이를 지나게 하여 성형함으로써 프리즘 시트를 제조하는 것이 개시되어 있으며, 그 때, 부형 롤 표면에서 시트 표면으로의 프리즘 형상의 부형성을 향상시키기 위해서,

(1) 토출 수지 온도를 높게 하고,

(2) 성형 속도를 크게 하고,

(3) 다이와 부형 롤/터치 롤 사이의 에어 갭을 짧게 하고,

(4) 변형되기 쉬운 터치 롤을 이용한다

는 것이 제안되어 있다.

또한 JP2007-276463-A에는, 부형 롤과 터치 롤의 중심을 지나는 면에 수직인 면을 기준으로 하여, 일정 각도를 넘지 않는 각도로 필름 형상물을 부형 롤 측으로 기울이는 방법이 제안되어 있다. 더욱이 KR2009-0072354-A에는, 부형시에 용융형 수지의 용융 흐름 속도(MFR)를 50 g/10분에서 90 g/10분까지의 범위로 유지함으로써 프리즘 형상을 제어하여 부형성을 향상시키는 방법이 제안되어 있다. 한편, 이 KR2009-0072354-A에는, 용융 흐름 속도의 단위가 기재되어 있지 않지만, 통상의 방법에 따라서, g/10분의 단위를 말하고 있는 것으로 이해했다.

KR2009-0072354-A에서 제안되어 있는 방법은, 부형시의 용융 수지의 용융 흐름 속도를 제어함으로써, 용융 수지의 흐름성(flowability)이 양호하게 되어, 부형성의 관점에서 유리하지만, 이와 같이 용융 흐름 속도가 높은 수지는, 압출시에 가스화되기 쉽기 때문에 필름화하기가 어렵고, 필름 강도가 취약해져, 가공성이나 필름의 핸드링성이 좋지 않다고 하는 문제점이 분명하게 되었다.

그래서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제의 하나는, 필름의 가공성이나 필름의 핸드링성이 우수하고, 또한 부형성도 우수한 프리즘 필름의 제조 방법을 제공하는 데에 있다. 또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 하나의 과제는, 이 방법에 의해서 제조된 프리즘 필름에 편광판을 접합하여, 편광판을 구비한 프리즘 필름을 제조하는 방법을 제공하는 데에 있다.

한편, 상기한 JP2004-287418-A에서는, 「광학 시트」라고 하는 단어가 사용되고 있고, 본 명세서에서도 여기까지는 「프리즘 시트」라고 하는 단어를 사용하여 왔지만, 이러한 프리즘 형상이 부여된 시트 또는 필름은, 보다 한층 박육화되고 있으며, 경우에 따라서는 편광판에 직접 접합하여 이용되는 예도 자주 보이게 되어 오고 있다. 그래서 본 명세서에서는 이하 「프리즘 필름」이라고 하는 단어로 대표시키기로 한다.

본 발명자들은, 상기한 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 한 결과, 용융 흐름 속도가 0.1 g/10분∼40 g/10분의 범위에 있는 투명 수지를 용융 압출에 사용함으로써, 가공성이나 핸드링성이 우수하고, 부형성도 우수한 프리즘 필름을 제조할 수 있음을 알아내어, 본 발명에 이르렀다.

즉 본 발명은 하기의 것을 포함한다.

[1] 투명 수지를 용융하여 압출하는 압출 공정, 압출된 필름형의 투명 수지를 프리즘 형상이 부형된 부형 롤과 협압 수단 사이에 끼워, 상기 부형 롤의 프리즘 형상을 상기 압출된 필름형의 투명 수지에 전사하면서 냉각 고화시키는 부형 공정, 및 프리즘 형상이 전사된 필름을 상기 부형 롤로부터 박리한 후 더욱 냉각하는 냉각 공정을 포함하는 프리즘 필름의 제조 방법으로서, 상기 투명 수지로서, 용융 흐름 속도 0.1 g/10분∼40 g/10분의 범위인 것이 선택되는 방법.

[2] 상기 부형 공정은 상기 부형 롤의 표면 온도를 0℃∼170℃의 범위로 유지하여 수행되는 [1]에 기재한 방법.

[3] 상기 부형 공정은 상기 협압 수단의 표면 온도를 4℃∼140℃의 범위로 유지하여 수행되는 [1] 또는 [2]에 기재한 방법.

[4] 상기 투명 수지는 폴리프로필렌계 수지인 [1]∼[3] 중 어느 것에 기재한 방법.

[5] 상기 폴리프로필렌계 수지는 실질적으로 프로필렌의 단독 중합체로 이루어지는 [4]에 기재한 방법.

[6] 상기 폴리프로필렌계 수지는 10 중량% 이하의 에틸렌 단위를 함유하는 프로필렌과 에틸렌의 공중합체를 포함하는 [4]에 기재한 방법.

[7] 상기 폴리프로필렌계 수지는 용융 흐름 속도가 다른 적어도 2종류의 폴리프로필렌계 수지의 혼합물로 구성하고, 용융 흐름 속도가 O.1 g/10분∼40 g/10분의 범위가 되도록 조정되어 있는 [4]에 기재한 방법.

[8] [1]∼[7] 중 어느 것에 기재한 방법에 의해서 프리즘 필름을 제조하고, 그 프리즘 필름에 편광판을 접합하는 것을 포함하는 편광판을 구비한 프리즘 필름의 제조 방법.

본 발명의 방법에 따르면, 가공성이나 필름의 핸드링성이 우수한 프리즘 필름을 부형성 좋게 제조할 수 있다. 또한, 이 방법에 의해서 얻어지는 프리즘 필름을 편광판에 접합하면, 액정 디스플레이의 배면측(광원측) 편광판으로서 적합하게 이용할 수 있는, 편광판을 구비한 프리즘 필름을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 방법에 적합하게 이용되는 프리즘 필름 제조 장치의 레이아웃을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 방법에 적합하게 이용되는 프리즘 필름 제조 장치의 또 하나의 레이아웃을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은 프리즘 필름의 프리즘 형상의 일례를 도시하는 확대 단면 모식도이다.
도 4는 프리즘 필름의 프리즘 형상의 다른 예를 도시하는 확대 단면 모식도이다.
도 5는 프리즘 필름의 프리즘 형상에 있어서의 하나의 산을 더욱 확대하여 도시하는 단면 모식도이다.

이하, 적절하게 첨부된 도면도 참조하면서 본 발명을 상세하게 설명한다. 도 1 및 도 2는, 본 발명의 방법에 적합하게 이용되는 프리즘 필름 제조 장치의 레이아웃을 개략적으로 도시하는 단면도이다. 우선 이들 도면을 참조하여 필름 제조 장치에 대해 설명한다.

〔필름 제조 장치〕

도 1에 도시하는 필름 제조 장치(1)는, 용융 혼련되는 수지 원료를 공급하는 호퍼(11)를 구비하는 압출기(10), 거기서 용융 혼련된 투명 수지를 수지 토출구(12a)로부터 압출하기 위한 T 다이(12), 그 수지 토출구(12a)로부터 필름형으로 압출되는 용융 수지(30)에 프리즘 형상을 전사하기 위해서 표면에 프리즘 형상이 부형된 부형 롤(14), 부형 롤(14)과의 사이에 필름형 용융 수지(30)를 끼워 부형하기 위한 협압 벨트(20) 및 프리즘 형상이 부형되고, 부형 롤(14)로부터 박리된 투명 수지 필름을 더욱 냉각하기 위한 냉각 롤(16)을 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 협압 벨트(20)는, 부형 롤(14)과의 사이에 필름형 용융 수지(30)를 끼우는 주체가 되는 무단 벨트(21)를 구비하고, 또한 제1 롤(22) 및 이 제1 롤(22)과의 사이에서 무단 벨트(21)를 걸쳐 놓아, 그것을 연속적으로 이동시키는 제2 롤(23)을 구비한다.

제1 롤(22)은, 탄성체, 예컨대 고무로 구성되는 것이 바람직하며, 이 경우에는 탄성층의 표면에 얇은 금속층을 형성하는 것도 가능하다. 또한, 제2 롤(23)은, 일반적으로 금속으로 구성되며, 무단 벨트(21)도 금속으로 구성되는 경우가 많다. 도 1에 도시되는 것과 같은, 2 라인의 롤(22, 23) 사이에 무단 벨트(21)를 걸쳐 놓고, 그 무단 벨트(21)를 부형 롤(14)에 압박하여 필름을 성형하는 방식은, 슬리브 터치 방식이라고도 불린다.

한편, 도 2에 도시하는 필름 제조 장치(2)는, 도 1에 도시되는 협압 벨트(20)를 터치 롤(25)로 변경한 구조이며, 그 밖의 부재는 도 1에 도시한 것과 동일하기 때문에, 각각의 설명은 생략한다. 여기서, 터치 롤(25)은, 거기로부터의 압력을 부형 롤(14)과의 사이에 끼워져 있는 필름형 수지(30)에 유효하게 전하기 위해서, 탄성체, 예컨대 고무로 구성하는 것이 바람직하다. 또한 도시하는 것과 같이, 탄성 롤(26)의 표면에 금속층(26a)을 형성한 구조로 하는 것도 유효하다.

도 1에서는 협압 벨트(20)가, 그리고 도 2에서는 터치 롤(25)이, 각각 본 발명에서 말하는 협압 수단을 구성하고 있다. 도 1에 도시하는 협압 벨트(20)를 구성하는 무단 벨트(21)는, 앞서도 말한 것과 같이 금속으로 구성할 수 있다. 또한 도 2에 도시하는 터치 롤(25)은 금속 롤이나 고무 롤 등일 수 있다.

본 발명에서 말하는 협압 수단은, 도 1에 도시하는 것과 같은 협압 벨트 방식(슬리브 터치 방식) 및 도 2에 도시하는 것과 같은 터치 롤 방식 이외에, 통 형상의 금속제의 띠 형상체(무단 벨트)의 내측에 그 띠 형상체 내경보다도 작은 지름을 갖는 탄성 롤을 수납하여, 양자간에 형성되는 공간에 온도 조절된 유체를 채우고, 그 탄성 롤에 의해 눌리는 띠 형상체를 용융 수지에 접촉시키면서 회전시켜, 용융 수지를 부형 롤(14)에 압박하는 플렉스 롤이라고 불리는 방식, 냉각 공기를 닿게 하여 용융 수지를 부형 롤(14)에 압박하는 방식 등이라도 좋다. 요는, 부형 롤(14)과의 사이에서 용융 수지를 협압할 수 있는 방식을 협압 수단으로서 채용하면 된다.

도 1 및 도 2에 도시되는 부형 롤(14)은, 상술한 바와 같이, 필름형으로 압출되는 용융 수지(30)에 프리즘 형상을 전사하기 위해서 표면에 프리즘 형상이 부형된 것이다. 여기에 예시한 부형 롤(14)은, 높은 강성을 갖는 금속 외통(14a)과, 그 내측에 배치된 유체축통(14b)을 구비하고 있다. 그리고, 금속 외통(14a)과 유체축통(14b) 사이의 공간 및 유체축통(14b)의 내부에는, 냉각용의 유체(F)가 채워지도록 되어 있으며, 그 유체(F)의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 수단(도시하지 않음)을 구비하고 있다. 부형 롤(14)은 그 직경이 200 mm 이상 600 mm 이하의 범위에 있는 것이 바람직하다.

또, 냉각 롤(16)은, 역시 상술한 바와 같이, 부형 롤(14)로부터 박리된 투명 수지 필름을 더욱 냉각하는 역할을 하는 것이다. 여기에 예시한 냉각 롤(16)도, 높은 강성을 갖는 금속 외통(16a)과, 그 내측에 배치된 유체축통(16b)을 구비하고 있다. 그리고, 금속 외통(16a)과 유체축통(14b) 사이의 공간 및 유체축통(14b)의 내부에는 냉각용의 유체(F)가 채워지게 되어 있고, 그 유체(F)의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 수단(도시하지 않음)을 구비하고 있다. 냉각 롤(14)도 그 직경이 200 mm 이상 600 mm 이하의 범위에 있는 것이 바람직하다. 냉각 롤(14)의 표면은, 얻어지는 프리즘 필름의 두께 정밀도를 향상시키기 위해서, 가능한 한 경면 상태인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 최대 높이의 표준 수열로 나타내어지는 조도가 0.2 S 이하인 것이 바람직하다.

이들 부형 롤(14) 및 냉각 롤(16)에 있어서는, 도시하지 않은 온도 조절 수단에 의해 유체(F)의 온도를 조절하여, 간접적으로 금속 외통(14a, 16a)의 표면 온도가 조절되도록 되어 있다. 이러한 온도 조절 수단으로서는, 예컨대 도시한 공간 안을 유체(F)가 흐르도록 구성하여, 그 유체(F)의 온도와 유량을 적절하게 조절하는 방식을 채용할 수 있다. 도시하지는 않지만, 도 1에 있어서의 협압 벨트(20) 및 도 2에 있어서의 터치 롤(25)도, 이러한 온도 조절 수단을 설치하여, 각각의 표면 온도를 조절할 수 있다. 도 1과 같은 협압 벨트(20)라면, 무단 벨트(21)를 걸쳐 놓는 2개의 롤(22, 23)의 적어도 한 쪽, 바람직하게는 부형 롤(14)에 무단 벨트(21)를 통해 접촉하는 제1 롤(22)에, 상기와 같은 온도 조절 수단을 설치하면 좋다.

이하, 도 1 및 도 2에 도시한 필름 제조 장치를 참조하면서 본 발명의 방법을 구성하는 각 공정을 순차 설명해 나가는 것으로 한다.

〔압출 공정〕

우선, 투명 수지를 필름형으로 압출하는 압출 공정이 수행된다. 이 공정에서는, 호퍼(11)로부터 압출기(10)에 투명 수지를 투입한다. 이 때, 압출기(10)의 내부는, 고온의 질소 가스나 아르곤 가스와 같은 불활성 가스로 치환해 두는 것이 바람직하다. 압출기(10)는, 투입된 투명 수지를 용융 혼련하면서, 그 투명 수지를 T 다이(12)로 반송한다. T 다이(12)는, 압출기(10)에 접속하고 있으며, 압출기(10)에서 용융 혼련되고, 거기로부터 이송되어 오는 투명 수지를 필름형으로 압출하는 기능을 지니며, 그 때문에, 그 선단에는 수지 토출구(12a)가 형성되어 있다.

수지 토출구(12a)에서부터 필름형으로 압출된 투명 수지(30)가 다음 부형 공정에서 부형 롤(14)에 접할 때까지의 거리는 에어 갭(A)이라 불린다. 에어 갭(A)은, 이용하는 투명 수지의 종류나 필름 제조 장치의 규모에 따라 다르기도 하지만, 일반적으로는 50 mm 이상 250 mm 이하의 범위로 하는 것이 바람직하고, 나아가서는 180 mm 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 에어 갭(A)을 너무 크게 잡으면, 거기서 수지의 배향을 일으켜, 얻어지는 프리즘 필름에 무시할 수 없는 면내 위상차를 생기게 하는 경우가 있다. 한편, 수지 토출구(12a)의 바로 아래에 부형 롤(14) 및 거기에 필름형 투명 수지(30)를 압박하기 위한 협압 벨트(20) 또는 터치 롤(25)이 존재하기 때문에, 에어 갭(A)의 하한치는 자연히 정해진다.

〔부형 공정〕

T 다이(12)의 수지 토출구(12a)로부터 압출된 필름형의 투명 수지(30)는, 부형 롤(14)과 협압 수단(즉, 협압 벨트(20) 또는 터치 롤(25))과의 사이에 끼워져, 부형 롤(14)의 표면에 부형된 프리즘 형상을 필름형의 투명 수지(30)에 전사하면서 냉각 고화되는 부형 공정에 사용된다. 이 부형 공정에서는 T 다이(12)의 수지 토출구(12a)로부터 필름형으로 압출된 용융 투명 수지(30)를 부형 롤(14)과 협압 수단(20)과의 사이에 끼움으로써, 필름형 투명 수지(30)의 표면에 프리즘 형상을 전사하면서, 그 필름형 투명 수지(30)를 냉각 고화시켜, 프리즘 형상을 갖는 필름의 원형을 제작하게 된다.

이 부형 공정에 있어서, 부형 롤(14)과 협압 수단 사이에 필름형 투명 수지(30)를 끼울 때의 선압은, 부형 롤(14)에 협압 수단을 압박할 때의 압력에 의해서 결정된다. 이 선압은, 일반적으로는 1 N/mm 이상 300 N/mm 이하의 범위에서 적절하게 선택하면 되며, 바람직하게는 200 N/mm 이하이다. 이 때의 선압이 지나치게 작으면, 용융 상태에 있는 필름형 투명 수지(30)에 걸리는 압력을 균일하게 제어하는 것이 어렵게 되는 동시에, 부형 롤(14)의 프리즘 형상을 정밀도 좋게 필름형 투명 수지(30)에 전사하는 것도 어려워진다.

한편, 이 때의 선압이 지나치게 크면, 필름형 투명 수지(30)에 큰 압력이 걸리기 때문에, 부형 롤(14) 및 협압 수단과의 접촉이 시작되는 부분에 뱅크(용융 수지 저장소)를 형성하는 경우가 있으며, 그 경우에는 부형성이나 얻어지는 프리즘 필름의 복굴절에 악영향을 줄 가능성이 있다.

또 이 부형 공정에서는, 부형 롤(14)과 협압 수단 사이에 필름형 투명 수지(30)를 끼우는 것이 기본이지만, 필름형으로 압출되는 투명 수지(30)와 협압 수단 사이에 열가소성 수지의 이축 연신 필름을 개재시키는 것도 가능하다. 이와 같이 열가소성 수지의 이축 연신 필름을 개재시키는 형태는, 예컨대 도 2에 도시되는 터치 롤(25)의 표면이 탄성체와 같이 금속 이외의 재질로 이루어지는 경우 등에 유효하다. 이 경우에 이용하는 이축 연신 필름은, 필름형으로 압출되어 프리즘 필름으로 되는 투명 수지(30)와 강고하게 열융착되지 않는 것이면 되며, 프리즘 필름으로 되는 투명 수지(30)의 종류에 맞춰 적절하게 선택된다. 전형적으로는, 상기 투명 수지(30)에 비해서 융점 또는 유리 전이 온도가 높은 수지의 이축 연신 필름이 이용된다. 예컨대, 압출되는 투명 수지(30)가 폴리프로필렌계 수지인 경우에는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르로 이루어지는 이축 연신 필름이 적합하게 이용된다.

〔냉각 공정〕

부형 롤(14)에 의해서 부형된 필름형 투명 수지(30)는 이어서 부형 롤(14)로부터 박리된 후, 또 냉각하는 냉각 공정을 거친다. 이 공정에서는, 부형 롤(14)로부터 박리된 필름형 투명 수지가, 그 프리즘 형상이 부여된 면과는 반대측의 면에서 냉각 롤(16)에 접촉하여 냉각되어, 그 투명 수지에 부여된 프리즘 형상을 고정화하게 된다. 이렇게 해서, 프리즘 형상이 고정화된 프리즘 필름(35)을 얻을 수 있는 것인데, 이 프리즘 필름(35)은 그 후 적절한 롤(도시하지 않음)에 권취되어, 제품으로 할 수 있다.

〔프리즘 형상〕

프리즘 필름(35)에 부여되는 프리즘 형상은, 공기와의 계면이 대략 직선으로 구성되는 대략 삼각형이면 된다. 부형 롤(14)의 표면에 형성된 프리즘 형상이 필름형 투명 수지(30)의 표면에 꽉 눌리고, 부형 롤(14)의 프리즘 형상을 역형으로 하여 필름형 투명 수지(30)에 전사되어, 프리즘 필름(35)에 프리즘 형상이 부여된다.

여기서 말하는 대략 삼각형이란, 대강 삼각형으로 보이는 형상이면 됨을 의미한다. 전술한 일련의 공정을 거쳐 제조되는 프리즘 필름의 프리즘 단면 형상은, 각각의 공정에 걸리는 온도나 압력, 수지에 접촉하는 롤의 상태 등의 가공 조건에 따라서 사면부가 약간의 곡면성을 띠거나, 꼭대기부 또는 골짜기부에 얼마쯤 라운딩을 띠거나, 사면에 약간의 요철(소위 조면)이 형성되거나 하는 데에 기인하여, 사면부, 꼭대기부 및/또는 골짜기부의 직선성이 얼마쯤 손상되는 경우도 있다. 기하학적인 의미에서 말하는 삼각형은 각 변이 직선인 것을 전제로 하지만, 프리즘 필름의 제조상, 프리즘의 산 방향으로 직교하는 필름 단면에 있어서의 삼각형의 각 변이 약간의 곡선성을 띠거나, 꼭대기부 및/또는 골짜기부가 약간의 라운딩을 띠거나 하는 경우도 있기 때문에, 이러한 곡선성을 띠거나 라운딩을 띠거나 하는 것을 허용하는 의미로 「대략」이라고 하는 단어를 사용하고 있다.

도 3 및 도 4는, 부형 롤(14)로부터 프리즘 형상이 전사된 프리즘 필름(35)의 일례를 도시하는 확대 단면 모식도이며, 모두 단면 형상이 V자 홈(삼각형)의 프리즘 형상으로 되어 있다. 도 3에 도시하는 예는, 필름의 단면에 있어서 V자 홈이 간극 없이 연속하여 평행하게 형성된 것이다. 도 4에 도시하는 예는, V자 홈의 골짜기에 상당하는 부분에 소정 폭의 평탄부(38)를 갖는 것이다.

도 3 및 도 4에 있어서, 각 홈의 인접하는 정점 사이의 거리를 홈의 간격(피치)(P)이라 정의한다. 홈의 간격(P)은, 인접하는 골짜기의 소정 위치 사이의 거리를 측정하더라도 동일한 값이 된다. 도 4에 도시하는 바와 같은, 골짜기부에 평탄부(37)를 갖는 경우는, 그 평판부(37)를 사이에 두고 정점에서 인접하는 정점까지의 거리가 홈의 간격(P)이 된다. 또한, 홈의 골짜기에서 꼭대기부까지의 수직 거리를 홈의 높이(h)로 정의한다. 또한, V자 홈의 꼭대기부에 이르는 2변이 이루는 각도를 꼭지각(θ)이라고 정의한다.

프리즘 형상에 있어서의 홈의 간격(P)은 예컨대 1 ㎛ 이상 320 ㎛ 이하의 범위로 할 수 있지만, 바람직하게는 5 ㎛ 이상 120 ㎛ 이하이다. 홈의 높이(h)는 예컨대 10 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하의 범위로 할 수 있지만, 바람직하게는 60 ㎛ 이하이다. 홈의 높이(h)는, 필름 전면에 있어서 전부 동일하더라도 좋고, 다른 복수 종의 높이(h)를 갖는 구조라도 좋다. 꼭지각(θ)은, 예컨대 30° 이상 120° 이하의 범위로 할 수 있지만, 바람직하게는 50° 이상 100° 이하의 범위이다. 또한, 프리즘 형상의 꼭대기부에 이르는 2변은, 같은 길이라도 좋고, 다른 길이라도 좋다. 홈의 간격(P)이나 홈의 높이(h), 또 그 형상은 제조되는 프리즘 필름의 용도에 따라 적절하게 선택하면 된다.

프리즘 형상은 앞서 말한 바와 같이, 부형 롤(14)로부터 전사되는 것인데, 부형 롤(14)에 형성되는 홈은, 그 롤의 원주 방향으로 평행하더라도 좋고, 롤의 폭 방향으로 평행하더라도 좋고, 또한 원주 방향에 대하여 일정한 각도를 이루어 형성되고 있더라도 좋다.

이러한 프리즘 형상의 역형을 갖는 부형 롤(14)은 공지된 방법에 의해서 제작할 수 있다. 일례로서, 금속 롤의 표면에, 크롬 도금, 구리 도금, 니켈 도금, 니켈-인 도금과 같은 도금 처리를 실시한 후, 그 도금면에 대하여, 다이아몬드 바이트나 금속 지석 등을 이용한 제거 가공, 레이저 가공, 또는 케미컬 에칭 가공을 실시하여, 형상을 부여하는 방법을 예로 들 수 있지만, 물론 이들 방법에 한정되는 것은 아니다. 금속 롤의 표면에 이러한 프리즘 형상을 부여한 후, 예컨대 표면 형상의 정밀도를 손상하지 않을 정도로, 크롬 도금, 구리 도금, 니켈 도금, 니켈-인 도금 등에 의해 추가 도금 처리를 실시하더라도 좋으며, 마찬가지로 표면 형상의 정밀도를 손상하지 않을 정도로, 수지층을 표면에 형성하는 등의 표면 처리를 실시하더라도 좋다.

〔프리즘 필름의 제조 조건〕

상기 부형 공정에 있어서, 부형 롤(14)의 프리즘 형상에 용융 투명 수지가 정확하게 끌려 들어가, 프리즘 형상이 전사되는 것이 이상적이다. 그러나 실제로는, 용융 투명 수지가 부형 롤(14)의 프리즘 형상의 홈에 공기를 물고 들어가는 등의 이유에 의해, 정확하게 끌려 들어가지 않는 경우가 있다. 이러한 문제가 발생하면, 프리즘 형상에 있어서 홈의 높이(h)가 설계치보다 작아지는 동시에, 선명도(sharpness)를 확보할 수 없어, 광학 필름으로서의 제반 물성을 저하시키는 요인이 된다.

이와 같은, 부형 롤(14)로부터 전사되는 프리즘 형상을 제어하기 위해서 고려하여야 할 인자로서, 크게 나눠, (1) 투명 수지의 유동 용이성의 지표가 되는 용융 흐름 속도(MFR) 및 (2) 부형 롤(14) 등의 온도 인자를 생각할 수 있다.

본 발명에서는, 특히 이용하는 투명 수지의 용융 흐름 속도가 부형 롤(14)로부터의 전사성에 있어서 중요하다는 것을 알아냈다. 그래서, 상기한 압출 공정, 부형 공정 및 냉각 공정을 거쳐 프리즘 필름을 제조함에 있어서, 용융 흐름 속도가 0.1 g/10분 이상 40 g/10분 이하인 수지를 선택한다.

투명 수지의 용융 흐름 속도가 클수록 용융 상태에서 흐르기 쉽게 되어, 부형 필름(14)의 프리즘 형상을 정확하게 전사할 수 있다. 그러나, 용융 흐름 속도가 큰 수지는 일반적으로 저분자량인 것이 많아, 용융시에 가스화되기 쉽기 때문에, 필름에의 성형성이 손상되는 경향이 보였다. 또한, 얻어지는 프리즘 필름의 핸드링성의 관점에서는, 용융 흐름 속도가 커지면, 필름의 강도가 저하되어, 취약해지기 쉬운 경향이 보였다. 한편, 투명 수지의 용융 흐름 속도가 작아지면, 용융 상태에서의 유동성이 저하되어, 부형 롤(14)의 프리즘 패턴에 수지가 흘러 들어가기 어렵게 되어, 부형 필름(14)의 프리즘 형상의 정확한 전사가 어렵게 된다.

본 발명자들은, 수많은 실험을 한 결과, 용융 흐름 속도가 O.1 g/10분 이상 40 g/10분 이하의 범위에 있는 수지를 선택함으로써, 부형 롤(14)의 역형 프리즘 형상으로부터의 부형성이 고도로 개선된 프리즘 필름을 제조할 수 있다는 것을 알아냈다. 이 용융 흐름 속도는, 압출 가공성의 관점에서, 1 g/10분 이상, 나아가서는 3 g/10분 이상인 것이 바람직하고, 또한 압출 가공성과 필름의 핸드링성의 관점에서, 30 g/10분 이하, 나아가서는 18 g/10분 이하인 것이 바람직하다.

용융 흐름 속도는 JIS K 721O:1999(ISO 1133:1997에 준거하고 있음)에 따라서 구할 수 있다. 동 JIS의 부속서 A에는, 유용하다고 생각되는 14종류의 시험 조건이 열거되어 있다. 또한 부속서 B에는, 그 제정 당시 다른 규격에 규정되어 있는 시험 조건이 재료마다 열거되어 있다. 이 부속서 B에 있는 것과 같이, 대상으로 하는 재료(수지)에 따라 시험 온도 및 공칭 하중이 다르기 때문에, 각각의 수지에 따라서, 동 부속서 A에 규정되는 14종류의 시험 조건 중에서 선택하고, 또한 규격화에까지 이르지 못한 수지라면, 그것에 알맞은 조건을 선택하여, 용융 흐름 속도를 구할 수 있다.

앞서 설명한 것과도 관련되지만, 수지의 용융 흐름 속도를 상기한 범위로 하기 위해서는 분자량의 제어가 유효하다. 분자량이 커지면, 용융 흐름 속도가 작아지는 경향이 있고, 분자량이 작아지면, 용융 흐름 속도가 커지는 경향이 있다. 수지의 분자량은, 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해, 표준 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량으로 구하는 것이 일반적이다.

이상과 같이, 용융 압출에 이용하는 투명 수지를 용융 흐름 속도가 O.1 g/10분 이상 40 g/10분 이하인 것으로 구성하는 것이 가장 중요하지만, 그 밖에 고려하여야 할 인자로서, 앞서도 말한 것과 같이, 롤의 온도 제어를 들 수 있다. 여기서 롤의 온도는, 부형 롤(14)과 협압 수단(도 1에 있어서의 협압 벨트(20) 또는 도 2에 있어서의 터치 롤(25))이 접하는 지점의 표면 온도를 의미한다.

부형 롤(14)의 표면 온도는, 0℃ 이상 170℃ 이하의 범위에 있는 것이 바람직하고, 나아가서는 20℃ 이상, 특히 30℃ 이상, 또 150℃ 이하, 특히 80℃ 이하로 유지하는 것이 한층 더 바람직하다. 이 온도가 너무 낮으면, 부형 롤(14) 상에서의 수지의 유동성이 나빠져, 거기로부터의 프리즘 형상의 부형성이 저하되기 쉽게 된다. 한편, 그 온도가 너무 높으면, 프리즘 형상이 부여된 필름의 부형 롤(14)로부터의 박리성이 나빠져, 프리즘 형상이 무너지거나, 부형 롤(14)에 필름이 감겨 붙거나 하는 등, 가공성을 손상시키기 쉽게 되는 경향이 있다.

또한, 프리즘 형상의 제어에 있어서, 부형 롤(14)과 협압 수단에 의한 냉각조건도 고려할 필요가 있다. 부형 롤(14)과 협압 벨트(20) 또는 터치 롤(25) 사이에서는, 투명 수지(30)의 체적 수축에 의해, 프리즘의 선명도를 저하시키는 경우도 있다. 그래서, 부형 롤(14)과 협압 벨트(20) 또는 터치 롤(25)과의 사이에 투명 수지(30)를 끼울 때, 급냉 조건으로 하여, 필름형 투명 수지(30)의 표면 온도를 급격하게 저하시키는 것이 바람직하다.

이에 따라, 필름형 투명 수지(30)가 경화할 때, 고분자쇄가 잔류 응력에 의해서 체적 수축하기 전에, 고분자쇄의 유동성을 제한할 수 있어, 형상 변화를 억제할 수 있다. 또한, 급냉 조건을 적절하게 조절함으로써, 체적 수축이 발생하더라도 그 정도를 제어할 수 있다. 이러한 점에서, 협압 수단(협압 벨트(20) 또는 터치 롤(25))의 표면 온도도 제어 인자로 하는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 부형 롤(14)의 형상을 필름형 투명 수지(30)의 표면에 전사한 후, 되도록이면 조기에 그 필름형 투명 수지(30)를 고화시켜, 전사된 프리즘 형상을 고정시키는 것이 바람직하다. 그래서, 협압 수단(협압 벨트(20) 또는 터치 롤(25))의 표면 온도를 4℃ 이상 140℃ 이하의 범위로 하는 것이 바람직하고, 나아가서는 5℃ 이상, 특히 10℃ 이상, 또한 80℃ 이하, 나아가서는 50℃ 이하로 하는 것이 한층 더 바람직하다. 협압 수단의 표면 온도가 너무 낮으면, 역시 부형 롤(14) 상에서의 수지의 유동성이 나빠져, 부형성이 저하되기 쉽게 된다. 한편, 협압 수단의 표면 온도가 너무 높으면, 역시 프리즘 형상이 부여된 필름의 부형 롤(14)로부터의 박리성이 나빠져, 프리즘 형상이 무너지거나, 부형 롤(14)에 필름이 감겨 붙거나 하는 등, 가공성을 손상하기 쉽게 되는 경향이 있다. 특히 결정성의 수지를 이용하는 경우에는, 협압 수단의 표면 온도를 낮게 함으로써, 얻어지는 프리즘 필름의 높은 투명성을 확보할 수 있기 때문에, 부형 롤(14)의 표면 온도에 비해서 협압 수단의 표면 온도가 높아지지 않도록 설정하는 것이 바람직하다.

〔이용하는 투명 수지〕

본 발명에서 이용하는 투명 수지는, 앞서 말한 것과 같이, 용융 흐름 속도가 O.1 g/10분 이상 4O g/10분 이하의 범위에 있는 것으로, 이러한 용융 흐름 속도의 조건을 만족하고, 또 투명한 열가소성 수지에서 적절하게 선택하여 이용할 수 있다. 적용할 수 있는 투명 수지를 예로 들면, 폴리메타크릴산메틸로 대표되는 (메트)아크릴계 수지(메타크릴계 수지와 아크릴계 수지를 포함함), 올레핀계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 셀룰로오스계 수지, 스티렌계 수지, 아크릴로니트릴·부타디엔·스티렌계 공중합 수지, 아크릴로니트릴·스티렌계 공중합 수지, 폴리염화비닐리덴계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 변성 폴리페닐렌에테르계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌테레프탈레이트로 대표되는 폴리에스테르계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리아릴레이트계 수지, 폴리아미드계 수지 등이 있다.

본 발명에서는 특히, 프리즘 필름을 제조하는 과정에서의 취급성을 향상시키고, 또한 프리즘 필름에의 압출 가공성을 높인다는 관점에서, 용융 흐름 속도가 상기 범위에 있는 폴리프로필렌계 수지가 바람직하게 이용된다. 폴리프로필렌계 수지는, 부형 롤(14)로부터의 이형성이 우수하기 때문에, 프리즘 필름을 제조하는 과정에 있어서, 취급성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 폴리프로필렌계 수지의 용융 흐름 속도는, 상기한 JIS K 7210:1999의 부속서 B에 있는 것과 같이, 동 부속서 A에 규정되는 조건 M, 즉, 시험 온도 230℃, 공칭 하중 21.18 N(2.16 ㎏)에서 측정된다. 폴리프로필렌계 수지의 용융 흐름 속도의 측정 방법은 JIS K 6921-1:1995(ISO 1873-1:1995에 준거하고 있음)의 3.3.3에도 규정되어 있다.

폴리프로필렌계 수지는 실질적으로 프로필렌의 단독 중합체로 이루어지는 수지라도 좋고, 프로필렌과 다른 공중합성 공단량체와의 공중합체로 이루어지는 수지라도 좋다.

여기서, 「실질적으로 프로필렌의 단독 중합체」는, 프로필렌 단위의 함유량이 100 중량%인 중합체 외에, 0.6 중량% 정도 이하의 범위에서 에틸렌 단위를 함유하는 프로필렌/에틸렌 공중합체도 포함하는 것으로 한다.

프로필렌과 다른 공중합성 공단량체와의 공중합체로 이루어지는 폴리프로필렌계 수지는, 프로필렌을 주체로 하고, 그것과 공중합 가능한 공단량체의 1종 또는 2종 이상을 소량 공중합시킨 것이다. 구체적으로는, 이러한 공중합체로 이루어지는 폴리프로필렌계 수지는, 공단량체 단위를 예컨대 20 중량% 이하, 바람직하게는 10 중량% 이하, 보다 바람직하게는 7 중량% 이하의 범위에서 함유하는 수지일 수 있다. 공중합체에 있어서의 공단량체 단위의 함유량은, 일반적으로는 0.6 중량%를 넘고, 바람직하게는 1 중량% 이상, 보다 바람직하게는 3 중량% 이상이다. 공단량체 단위의 함유량을 1 중량% 이상으로 함으로써, 가공성이나 투명성을 유의적으로 향상시키게 될 가능성이 있다. 한편 공단량체 단위의 함유량이 20 중량%를 넘으면, 폴리프로필렌계 수지의 융점이 내려가, 내열성을 저하시키는 경향이 있다. 2종 이상의 공단량체를 프로필렌에 공중합시키는 경우에는, 그 공중합체에 포함되는 모든 공단량체에 유래하는 단위의 합계 함유량이 상기 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다.

프로필렌에 공중합되는 공단량체는, 예컨대, 에틸렌이나 탄소 원자수 4∼20의 α-올레핀일 수 있다. α-올레핀으로서 구체적으로는 다음과 같은 것을 들 수 있다.

1-부텐, 2-메틸-1-프로펜(이상 C₄);

1-펜텐, 2-메틸-1-부텐, 3-메틸-1-부텐(이상 C₅);

1-헥센, 2-에틸-1-부텐, 2,3-디메틸-1-부텐, 2-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 3,3-디메틸-1-부텐(이상 C₆);

1-헵텐, 2-메틸-1-헥센, 2,3-디메틸-1-펜텐, 2-에틸-1-펜텐, 2-메틸-3-에틸-1-부텐(이상 C₇);

1-옥텐, 5-메틸-1-헵텐, 2-에틸-1-헥센, 3,3-디메틸-1-헥센, 2-메틸-3-에틸-1-펜텐, 2,3,4-트리메틸-1-펜텐, 2-프로필-1-펜텐, 2,3-디에틸-1-부텐(이상 C₈);

1-노넨(C₉); 1-데센(C₁₀); 1-운데센(C₁₁);

1-도데센(C₁₂); 1-트리데센(C₁₃); 1-테트라데센(C₁₄);

1-펜타데센(C₁₅); 1-헥사데센(C₁₆); 1-헵타데센(C₁₇); 1-옥타데센(C₁₈); 1-노나데센(C₁₉) 등.

에틸렌을 공중합시키는 것이 가장 일반적이지만, 그 밖에, 상기 α-올레핀 중에서는, 탄소 원자수 4∼12인 것이 바람직하고, 구체적으로는 1-부텐, 2-메틸-1-프로펜; 1-펜텐, 2-메틸-1-부텐, 3-메틸-1-부텐; 1-헥센, 2-에틸-1-부텐, 2,3-디메틸-1-부텐, 2-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 3,3-디메틸-1-부텐; 1-헵텐, 2-메틸-1-헥센, 2,3-디메틸-1-펜텐, 2-에틸-1-펜텐, 2-메틸-3-에틸-1-부텐; 1-옥텐, 5-메틸-1-헵텐, 2-에틸-1-헥센, 3,3-디메틸-1-헥센, 2-메틸-3-에틸-1-펜텐, 2,3,4-트리메틸-1-펜텐, 2-프로필-1-펜텐, 2,3-디에틸-1-부텐; 1-노넨; 1-데센; 1-운데센; 1-도데센 등을 예로 들 수 있다. 공중합성의 관점에서는, 에틸렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센 및 1-옥텐이 바람직하고, 특히 에틸렌, 1-부텐 및 1-헥센이 보다 바람직하다.

공중합체는, 랜덤 공중합체라도 좋고, 블록 공중합체라도 좋다.

바람직한 공중합체로서, 프로필렌/에틸렌 공중합체나 프로필렌/1-부텐 공중합체를 예로 들 수 있다. 프로필렌/에틸렌 공중합체나 프로필렌/1-부텐 공중합체에 있어서, 에틸렌 단위의 함유량이나 1-부텐 단위의 함유량은, 예컨대 「고분자 분석 핸드북」(1995년, 키노쿠니야쇼텐 발행)의 제616페이지에 기재되어 있는 방법에 의해 적외선(IR) 스펙트럼 측정을 하여 구할 수 있다.

용융 흐름 속도가 다른 적어도 2종류의 폴리프로필렌계 수지를 혼합하고, 용융 흐름 속도가 0.1 g/10분 이상 40 g/10분 이하, 바람직하게는 1 g/10분 이상, 나아가서는 3 g/10분 이상, 또 30 g/10분 이하, 나아가서는 18 g/10분 이하가 되도록 조정한 혼합 수지를 이용하는 것도 유효하다.

폴리프로필렌계 수지의 입체 규칙성은, 아이소택틱(isotactic), 신디오택틱(syndiotactic) 또는 어택틱(atactic)의 어느 것이라도 좋지만, 내열성의 관점에서는, 신디오택틱 또는 아이소택틱의 폴리프로필렌계 수지가 바람직하게 이용된다.

얻어지는 프리즘 필름(35)의 두께는, T 다이(12)의 수지 토출구(12a)에 있어서의 립 간격 등을 조절함으로써 적절히 제어할 수 있다. 폴리프로필렌계 수지를 이용하는 경우, 그로부터 얻어지는 필름의 두께는, 5 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하의 범위가 바람직하게 채용된다. 특히 40 ㎛ 이상, 또 120 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 그 두께가 너무 작으면, 필름의 핸드링성이 나빠져, 접합이나 재단 등의 가공에 문제점을 일으키는 경우가 있다. 한편, 그 두께가 너무 크면, 필름의 투명성이 손상되는 경향이 있다. 한편, 본 명세서에 있어서, 프리즘 필름의 두께(H)란, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 프리즘 필름(35)의 비프리즘면(37)에서부터 프리즘의 꼭대기부까지의 거리이다.

〔그 밖의 인자〕

도 5는 프리즘 형상에 있어서의 하나의 산(40)을 더욱 확대하여 도시하는 단면 모식도이다. 프리즘 형상에 있어서의 사면(도시한 단면에서는 삼각형의 사변이 되는 부분)은, 도 5에서 파선으로 나타내어지는 것과 같은, 프리즘의 정점(41)과 골짜기(42)를 직선형으로 잇는 면(44)이라도 좋고, 도 5에서 실선으로 나타내어지는 것과 같은, 프리즘의 정점(41)과 골짜기(42)를 곡선형으로 잇는 면(46)이라도 좋다. 부형 롤(14)에 있어서의 역형 프리즘의 사면이 직선형이라면, 부형 공정에서 전사되는 프리즘 형상은, 직선형의 사면(44)보다도 내측에 형성되어, 소정의 곡률을 갖는 사면(46)으로서 형성되는 경우가 많다. 이것은, 수지의 잔류 응력에 의한 체적 수축 때문이라고 생각되며, 정점(41)이 삼각형의 정점 형상으로부터 멀어져, 최종적으로 완만한 곡률을 형성하게 된다. 즉, 투명 수지가 압출 공정, 부형 공정 및 냉각 공정을 이 순서로 거쳐, 부형 공정 및 냉각 공정의 냉각시의 잔류 응력에 의해 엔트로피적으로 안정적인 상태로 상태 변화되고자 하는 성질에 기인한다고 생각된다.

그래서, 부형 롤(14)에 있어서의 역형 프리즘의 형상을, 도 5에 있어서의 삼각형이 이루는 사면(44)보다도 외측(부형 롤(14)에 있어서의 역형 프리즘에서는 삼각형이 이루는 사면보다도 내측)에 곡률을 갖는 프리즘 형상으로 해 두면, 냉각 과정에서의 체적 수축을 고려함으로써, 필름에 전사된 프리즘의 사면(46)이 직선(44)에 가깝게 되어, 프리즘의 정점(41) 형상이 삼각형의 정점 형상에 가깝게 된다.

이상과 같은 식으로 제조되는 프리즘 필름은, 가공성이나 필름의 핸드링성이 우수하고, 또한 부형성도 우수한 것으로 된다. 이렇게 해서 얻어지는 프리즘 필름은, 반송 등의 후속 공정에 있어서, 다른 물품에의 접촉 등으로부터 프리즘의 형상을 보호하기 위해서, 그 프리즘면에 보호 필름을 접합하더라도 좋다.

〔편광판을 구비한 프리즘 필름〕

이상의 방법에 의해서 프리즘 필름을 제조하여 얻어지는 프리즘 필름은, 편광판에 접합하여, 편광판을 구비한 프리즘 필름으로 할 수 있다. 이 편광판을 구비한 프리즘 필름은, 편광판 일체형 프리즘 필름이라고 부를 수도 있다. 본 발명의 방법에 의해 제조되는 프리즘 필름은, 그 강도가 우수하므로, 그 후 편광판에 접합하여 편광판을 구비한 프리즘 필름을 제조할 때, 필름 파단 등의 문제점을 일으키기 어려운 것으로 된다.

여기서 편광판이란, 자연광으로부터 특정한 진동 방향의 빛을 빼내는 기능을 갖는 광학 소자이며, 공지된 각종의 것을 이용할 수 있다. 적합하게 이용되는 편광판의 예로서, 폴리비닐알코올계 수지 필름에 이색성 색소가 흡착 배향되고 있는 편광 필름의 한 면 또는 양면에, 아세틸셀룰로오스계 수지나 시클로올레핀계 수지 등의 투명 수지로 이루어지는 보호 필름이 접합된 것을 들 수 있다.

편광판에 프리즘 필름을 접합하는 경우, 프리즘 필름의 프리즘면과는 반대측의 면, 즉 도 3 및 도 4에 도시하는 비프리즘면(37)을 편광판에 접합시키는 것이 일반적이다. 이 접합에는, 점착제(감압 접착제라고도 불림)나 각종 접착제를 이용할 수 있다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 한정되는 것은 아니다. 예 중, 함유량을 나타내는 % 및 사용 비율은, 특별한 기재가 없는 한 중량 기준이다. 또한, 실시예 및 비교예에서는 다음의 투명 수지를 이용했다. 이하, 이들 수지는 각각의 기호로 표시한다.

PP 호모 A : 프로필렌의 단독중합체이며, 용융 흐름 속도(MFR)가 8 g/10분, 융점이 164℃인 것.

PP 호모 B : 프로필렌의 단독중합체이며, 용융 흐름 속도가 25 g/10분, 융점이 164℃인 것.

PP 공중합체 C : 에틸렌 단위를 약 4% 포함하는 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체이며, 용융 흐름 속도가 60 g/10분, 융점이 141℃인 것.

이들 각 수지의 용융 흐름 속도 및 융점은 이하의 방법으로 측정했다.

(1) 용융 흐름 속도(MFR)

JIS K 7210:1999에 따라서, 온도 230℃, 하중 21.18 N(2.16 ㎏)에서 측정했다.

(2) 융점

각각의 수지 시트를 열프레스기 내에 넣어, 230℃에서 5분간 예열한 후, 그 온도에서 3분간 걸쳐 4.90 MPa까지 승압하고, 그 온도 및 압력에서 2분간 유지하여 열프레스 성형하고, 이어서 온도를 30℃로 내려, 2.94 MPa에서 5분간 유지하여, 두께 0.5 mm의 시트를 제작했다. 얻어진 프레스 시트를 미세하게 재단하여, 그 10 mg를 시차 주사형 열량계(Perkinelmer사 제조의 DSC-7형)에 넣어, 질소 분위기 하에서 이하에 나타내는 〔1〕∼〔5〕의 열 이력을 가한 후, 승온 속도 5℃/분으로 50℃에서부터 180℃까지 승온하여 융해 곡선을 작성했다.

이 융해 곡선에 있어서 최고 흡열 피크를 보이는 온도를 구하여, 이것을 그 수지의 융점으로 했다.

〔1〕220℃로 승온하여, 그 온도에서 5분간 유지한다;

〔2〕강압 속도 300℃/분으로 220℃에서 150℃까지 강온한다;

〔3〕150℃에서 1분간 보온한다;

〔4〕강온 속도 5℃/분으로 150℃에서 50℃까지 강온한다;

〔5〕50℃에서 1분간 보온한다.

또, 이하의 예에 있어서 이용한 부형 롤은, 단면 삼각형의 V자 홈이 롤의 원주 방향으로 평행하게 형성되고, 그 형상이 그대로 수지 필름에 전사되면, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 각 홈부가 평행하게 등간격으로 구성되는 것이다. 그리고, 홈의 간격(P), 홈의 높이(h) 및 꼭지각(θ)이 각각 표 1에 나타내는 바와 같은 2종류의 부형 롤을 이용했다. 표 1에 있는 홈(1)은, 도 3에 도시하는 바와 같이 V자 홈이 거의 간극 없이 연속해서 평형하게 형성된 것이고, 홈(2)은, 도 4에 도시하는 바와 같이 V자 홈의 골짜기에 상당하는 부분에 평탄부를 갖는 것이다.

실시예 1

풀 플라이트 스크류를 갖추고, 스크류의 길이(L)와 직경(D)과의 비(L/D)가 32인 50 mmφ 압출기를 이용했다. 이 압출기(10)에 PP 호모 A를 투입하여, 270℃에서 용융 혼련하고, 압출기에 이어서 설치된 기어 펌프, 어댑터 및 T 다이(12)(전부 270℃로 설정)로 이 순서로 보내어, T 다이(12)의 수지 토출구(12a)로부터 필름형으로 압출했다. T 다이(12)의 수지 토출구(12a)에 있어서의 용융 수지 온도는 270℃였다. 그 용융 수지를, 도 1에 도시되는 바와 같이, 부형 롤(14)과 협압 벨트(20)로 사이에 끼워, 협압 길이 4 mm, 선압 150 N/mm에서 협압하여 부형하고, 그 후, 부형 롤(14)에서 냉각 롤(16)로 유도하고 냉각하여, 고화시킴으로써, 두께가 약 100 ㎛인 프리즘 필름을 제작했다.

여기서, 부형 롤(14)과 협압 벨트(20) 사이에 끼울 때의 협압 길이는, 이하 의 방법으로 측정했다. 즉, 용융 수지를 공급하지 않고, 롤을 회전시키지 않는 것 이외에는 위의 운전과 동일한 상태에서, 부형 롤(14)과 협압 벨트(20) 사이에 감압지(후지 필름 비지네스 서플라이(주)로부터 판매되고 있는 "프레스케일 LLW")를 사이에 끼워, 감압지의 발색된 부분의 기계 방향(MD) 거리를 측정하여, 그것을 협압 길이로 했다.

또한, 협압 벨트(20)를 구성하는 무단 벨트(21)에는, 두께가 300 ㎛이고, 원통형으로 했을 때의 직경이 280 mm, 표면 조도가 0.2 S인 금속제인 것을 이용했다. 무단 벨트(21)를 걸어 놓고, 부형 롤(14)에 접하는 제1 롤(22)은, 표면이 실리콘으로 형성되고, 직경 160 mm에서 그 표면 경도가 60도인 것으로 구성하고, 반대측의 제2 롤(23)은 금속제이며, 직경 140 mm인 것으로 구성했다. 부형 롤(14)과 냉각 롤(16)은 각각 직경 300 mm인 것으로 구성했다. 냉각 롤(16)에는, 표면 조도가 0.1 S이고 표면이 경면인 금속 롤을 이용했다. 또한 부형 롤(14)에는, 표 1에 나타낸 홈(1)의 프리즘 형상이 부여된 금속 롤을 이용했다. 그리고, 협압 벨트(20)의 이동 속도를 5 m/분, 부형 롤(14) 및 냉각 롤(16)의 회전주속도를 5 m/분, 에어 갭(A)을 150 mm, 부형 롤(14)의 표면 온도를 20℃, 협압 벨트(20)를 구성하는 무단 벨트(21)의 표면 온도를 20℃로 각각 설정했다.

실시예 2

실시예 1과 동일한 압출기 및 수지(PP 호모 A)를 이용하고, 용융 혼련 온도 및 압출기에 이어서 설치되는 기어 펌프, 어댑터 및 T 다이의 온도를 전부 280℃로 설정하고, 그 밖에는 실시예 1과 같은 식으로 하여, PP 호모 A의 용융 압출을 실시했다. T 다이(12)의 수지 토출구(12a)에 있어서의 용융 수지의 온도는 280℃였다. 그리고 그 용융 수지를, 도 2에 도시되는 것과 같이 부형 롤(14)과 터치 롤(25) 사이에 끼우는 동시에, 별도로, 인출기로부터 풀어내어진 두께 25 ㎛의 폴리에스테르제 이축 연신 필름을 용융 수지와 터치 롤(25) 사이로 삽입하고, 이어서 부형 롤(14)에서 냉각 롤(16)로 유도하고 냉각하여, 고화시킴으로써, 두께(H)가 100 ㎛인 프리즘 필름을 제작했다. 부형 롤(14)과 터치 롤(25)로 용융 수지를 사이에 끼울 때의 조건은, 협압 길이 8 mm, 선압 14 N/mm로 했다.

여기서의 협압 길이도 실시예 1과 마찬가지로, 용융 수지를 공급하지 않고, 롤을 회전시키지 않는 것 이외에는 위의 운전과 동일한 상태에서, 부형 롤(14)과 터치 롤(25) 사이에 감압지를 끼워, 감압지의 발색 부분의 기계 방향(MD) 거리를 측정하여, 그것을 협압 길이로 했다.

터치 롤(25), 부형 롤(14) 및 냉각 롤(16)로서 모두 직경 300 mm인 것을 이용했다. 터치 롤(25)은 고무제 롤이다. 부형 롤(14)에는, 표 1에 나타낸 홈(2)의 프리즘 형상이 부여된 것을 이용했다. 냉각 롤(16)에는, 그 표면 조도가 0.1 S이고 표면이 경면인 금속 롤을 이용했다. 터치 롤(25)의 회전주속도를 5 m/분, 부형 롤(14) 및 냉각 롤(16)의 회전주속도도 5 m/분으로 하고, 에어 갭(A)을 120 mm, 부형 롤(14)의 표면 온도를 50℃, 터치 롤(25)의 표면 온도를 10℃로 각각 설정했다.

실시예 3

부형 롤(14)의 표면 온도를 70℃로 설정한 것 이외에는 실시예 2와 같은 식으로 하여, 프리즘 필름을 제작했다.

실시예 4

수지를 PP 호모 A의 70%와 PP 호모 B의 30%를 혼합물로 변경한 것 이외에는 실시예 2와 같은 식으로 하여, 프리즘 필름을 제작했다.

실시예 5

부형 롤(14)의 표면 온도를 70℃로 설정한 것 이외에는 실시예 4와 같은 식으로 하여, 프리즘 필름을 제작했다.

이상의 실시예 1∼5에서 얻어진 필름의 특성 및 제조할 때의 조작성을 다음과 같이 평가했다.

(3) 프리즘 필름의 부형성

얻어진 프리즘 필름을 두께 방향으로, 또 프리즘의 산 방향과 직교하는 단면이 보이도록 절단하여, 그 단면을 경면 마무리한 후, 초심도 형상 측정 현미경(기엔스사 제조의 "VK-8500")으로 관찰하여, 이하의 식에 의해 부형율(T)을 산출했다.

부형율 T = (프리즘 필름의 홈의 높이 h ÷ 부형롤에 조각되어 있는 홈의 높이) × 100 (%)

(4) 내부 헤이즈

폴리프로필렌과 거의 동일한 굴절율을 갖는 액체인 프탈산디메틸과 측정 대상의 필름을, 석영유리제의 용기(셀)에 넣은 상태에서, JIS K 7136:2000에 준한 방법으로 내부 헤이즈를 측정했다. 헤이즈는 (확산 투과율/전광선 투과율)×100(%)로 나타내어지는 값이다.

(5) 압출 가공성

수지를 T 다이로부터 압출한 후, 안정적으로 필름화할 수 있는 지의 여부를 이하의 기준으로 평가했다.

○ : 특별히 문제 없이 필름화할 수 있다.

× : 드로우다운(T 다이로부터 압출된 수지가 자신의 중량에 의해 잡아늘려지는 현상)이 현저하거나, 또는 필름 표면이 물결쳐 표면이 거칠어지는 등의 성형 불량이 발생한다.

(6) 필름의 핸드링성

필름을 재단하거나 다른 필름에 접합하거나 할 때에, 문제 없이 취급할 수 있는 지의 여부를 이하의 기준으로 평가했다.

○ : 특별히 문제 없이 취급할 수 있다.

× : 가공 중에 필름에 균열 등의 문제점이 생긴다.

(7) 종합 평가

부형율(T), 압출 가공성 및 필름의 핸드링성의 관점에서 이하의 기준으로 평가했다.

○ : 부형율(T)이 90% 이상이고, 또한, 압출 가공성 및 필름의 핸드링성 모두 양호하다.

× : 부형율(T)이 90%를 밑돌거나, 또는 압출 가공성 및 필름의 핸드링성 중 어느 것에 ×가 있다.

비교예 1

수지를 PP 공중합체 C로 변경하고, 용융 혼련 온도 및 압출기에 이어서 설치되는 기어 펌프, 어댑터와 T 다이의 온도를 전부 250℃로 변경한 것 이외에는 실시예 2와 같은 식으로 하여, 프리즘 필름의 성형을 시도했다. 이 경우, T 다이(12)의 수지 토출구(12a)로부터 필름형 용융 수지를 압출했을 때에, 수지의 드로우다운이 현저하게 되어, 필름의 단부가 불안정한 거동을 취하고, 그에 따라서 두께 얼룩이 생기는 동시에, 필름을 안정적으로 얻을 수 없었다. 그 때문에, 상기 실시예의 (5)에 나타낸 압출 가공성은 ×였다. 또한, 필름을 안정적으로 얻을 수 없었기 때문에, 부형율(T) 및 내부 헤이즈의 측정이 불가능하고, 필름의 핸드링성을 평가할 수 없었다.

이상의 실시예 1∼5 및 비교예 1의 주된 변동 조건 및 평가 결과를 표 2에 정리했다.

실시예 1∼5에서는, 필름화함에 있어서 특별히 문제를 일으키는 일 없이 안정적으로 프리즘 필름을 제조할 수 있었다. 또한, 가공 중에 필름에 균열 등의 문제점도 생기지 않았다.

1, 2 : 프리즘 필름 제조 장치 10 : 압출기
11 : 호퍼 12 : T 다이
12a : T 다이의 수지 토출구 14 : 부형 롤
14a : 부형 롤의 금속 외통 14b : 부형 롤의 유체축통
16 : 냉각 롤 16a : 냉각 롤의 금속 외통
16b : 냉각 롤의 유체축통 20 : 협압 벨트
21 : 무단 벨트 22 : 무단 벨트를 걸쳐 놓는 제1 롤
23 : 무단 벨트를 걸쳐 놓는 제2 롤 25 : 터치 롤
26 : 탄성 롤 26a : 탄성 롤 표면에 형성된 금속층
30 : 필름형으로 압출된 투명 수지 35 : 프리즘 필름
37 : 프리즘 필름의 비프리즘면 38 : 프리즘 골짜기에 마련된 평탄부
40 : 프리즘 형상에 있어서의 하나의 산
41 : 프리즘의 정점 42 : 프리즘의 골짜기
44 : 프리즘의 정점과 골짜기를 직선형으로 잇는 사면
46 : 프리즘의 정점과 골짜기를 곡선형으로 잇는 사면
A : 에어 갭 L : 유체
P : 홈의 간격(피치) h : 홈의 깊이
H : 필름의 두께 θ : V자 홈의 꼭지각

Claims (8)

1. 투명 수지를 용융하여 압출하는 압출 공정,
   압출된 필름형의 투명 수지를 프리즘 형상이 부형된 부형 롤과 협압 수단과의 사이에 끼워, 상기 부형 롤의 프리즘 형상을 상기 압출된 필름형의 투명 수지에 전사하면서 냉각 고화시키는 부형 공정, 및
   프리즘 형상이 전사된 필름을 상기 부형 롤로부터 박리한 후, 또 냉각하는 냉각 공정을 포함하는 프리즘 필름의 제조 방법으로서,
   상기 투명 수지로서, 용융 흐름 속도가 0.1 g/10분∼40 g/10분의 범위인 것이 선택되는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 부형 공정은 부형 롤의 표면 온도를 0∼170℃의 범위로 유지하여 수행되는 것인 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부형 공정은 협압 수단의 표면 온도를 4∼140℃의 범위로 유지하여 수행되는 것인 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 투명 수지는 폴리프로필렌계 수지인 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 폴리프로필렌계 수지는 실질적으로 프로필렌의 단독 중합체로 이루어지는 방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 폴리프로필렌계 수지는 10 중량% 이하의 에틸렌 단위를 함유하는 프로필렌과 에틸렌의 공중합체를 포함하는 것인 방법.
7. 제4항에 있어서, 상기 폴리프로필렌계 수지는 용융 흐름 속도가 다른 2종류 이상의 폴리프로필렌계 수지의 혼합물이며, 혼합물의 용융 흐름 속도가 O.1 g/10분∼40 g/10분의 범위로 조정되어 있는 것인 방법.
8. 제1항 또는 제2항에 기재한 방법에 의해서 프리즘 필름을 제조하고, 이 프리즘 필름에 편광판을 접합하는 것을 포함하는 편광판을 구비한 프리즘 필름의 제조 방법.

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