KR100823142B1 - 광학 시트 제조 장치, 광학 시트 제조 방법 및 이를이용하여 제조된 광학 시트 - Google Patents

광학 시트 제조 장치, 광학 시트 제조 방법 및 이를이용하여 제조된 광학 시트 Download PDF

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Abstract

평판 표시 장치에 적용되는 광학 시트를 제조하기 위한 광학 시트 제조 장치, 광학 시트 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 광학 시트에 관한 것이다. 광학 시트 제조 장치는 표면에 다수개의 음각 패턴을 구비한 마스터 롤, 마스터 롤의 표면과 인접하여 위치하며, 다수개의 음각 패턴 내에 고분자 수지를 다단계로 충진하는 적어도 2개의 니딩 롤, 및 니딩 롤과 인접하며 니딩 롤에 공급되는 고분자 수지를 니딩 롤의 표면에 균일하게 코팅하는 커터를 구비하는 코팅 롤을 포함한다.
액정 표시 장치, 광학 시트, 투명 기재, 패턴, 몰드 필름

Description

광학 시트 제조 장치, 광학 시트 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 광학 시트{Apparatus for fabricationg optical sheet, method for fabricating optical sheet, and optical sheet fabricated using the same}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트 제조 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2 및 도 3은 각각 도 1의 마스터 롤의 단면도 및 사시도이다.
도 4 및 도 5는 각각 도 1의 마스터 롤의 변형예를 나타낸 단면도 및 사시도이다.
도 6은 도 1의 코팅 롤의 커터의 변형예를 나타낸 확대도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트의 제조 방법을 순서대로 도시한 공정 순서도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트의 사시도들이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110: 마스터 롤 111: 바디
113: 몰드 필름 115: 음각 패턴
121, 122, 123, 124: 니딩 롤
131, 132, 133, 134, 131: 코팅 롤
131a, 132a, 133a, 134a, 131b: 커터
141, 142, 143, 144: 수지 공급관
140: 회수조 160: 갭 롤
180: 경화 수단 190: 재경화 수단
본 발명은 광학 시트 제조 장치, 광학 시트 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 광학 시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 평판 표시 소자에 적용되는 광학 시트를 제조하기 위한 광학 시트 제조 장치, 광학 시트 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 광학 시트에 관한 것이다.
평판 표시 장치에 적용되는 광학 시트는 종래 압출 금형 몰드를 이용하여 제조되었다. 이러한 압출 금형 몰드를 이용하여 광학 시트를 제조하는 경우에는 광학 시트의 목적하는 패턴의 형상이 달라질 때마다 금형 몰드를 따로 제작하여야 하였다. 또한, 평판 표시 장치의 박형화 경향에 따라 얇아진 광학 시트의 표면을 고른 두께로 형성하는 것이 어려웠으며, 이러한 압출 금형 몰드를 이용하여 광학 시트를 제조하는 과정에서 광학 시트 내에 형성되는 기포를 제어하기가 어려웠다.
이에 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 목적하는 패턴을 용이하게 구현할 수 있고, 광학 필름의 특성 저하가 없는 광학 시트 제조 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 목적하는 패턴을 용이하게 구현할 수 있고, 광학 필름의 특성 저하가 없는 광학 시트 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또다른 기술적 과제는 이러한 광학 시트 제조 장치를 이용하여 제조된 광학 시트를 제공하고자 하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트 제조 장치는 표면에 다수개의 음각 패턴을 구비한 마스터 롤, 상기 마스터 롤의 상기 표면과 인접하여 위치하며 상기 다수개의 음각 패턴 내에 고분자 수지를 다단계로 충진하는 적어도 2개의 니딩 롤, 상기 니딩 롤과 인접하며 상기 니딩 롤에 공급되는 상기 고분자 수지를 상기 니딩 롤의 표면에 균일하게 코팅하는 커터를 구비하는 코팅 롤을 포함한다.
상기 마스터 롤은 예를 들어 원통형 바디, 및 상기 다수개의 음각 패턴을 구비하며 상기 원통형 바디에 탈부착이 가능한 몰드 필름을 포함할 수 있다. 이때, 몰드 필름의 표면 에너지는 예를 들어 약 15 내지 65dyne/cm 일 수 있다.
또한, 상기 커터는 상기 니딩 롤을 향하여 돌출 또는 요입되어 있다.
또한, 상기 광학 시트 제조 장치는 상기 니딩 롤과 상기 코팅 롤 사이에 상기 고분자 수지를 공급하는 수지 공급관을 더 포함할 수 있다. 이러한 수지 공급관은 상기 고분자 수지를 일정 온도로 유지하는 가열 수단을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광학 시트 제조 장치는 상기 니딩 롤 하부에 위치하며, 상기 다수개의 음각 패턴 내에 충진되지 않고 외부로 유출되는 상기 고분자 수지를 회수하여 상기 수지 공급관에 재공급하는 회수조를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광학 시트 제조 장치는 상기 니딩 롤에 의해 상기 고분자 수지의 충진이 종료되는 시점 이후에 위치하며, 상기 다수개의 음각 패턴 내의 상기 고분자 수지와 투명 기재를 합지하는 갭 롤을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광학 시트 제조 장치는 상기 투명 기재 상에 합지된 상기 고분자 수지를 경화하는 열 또는 자외선 경화 수단을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광학 시트 제조 장치는 상기 투명 기재 상에서 경화된 상기 고분자 수지를 상기 다수개의 음각 패턴에서 분리하는 수단을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광학 시트 제조 장치는 상기 경화된 고분자 수지를 재경화하는 열 또는 자외선 재경화 수단을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광학 시트 제조 장치의 니딩 롤의 표면 경도는 약 10 내지 90도 일 수 있으며, 상기 니딩 롤의 표면은 예를 들어 실리콘 수지를 포함할 수 있다.
또한, 상기 광학 시트 제조 장치의 상기 다수개의 음각 패턴에 공급되는 상기 고분자 수지의 점도는 약 50 내지 5,000cps일 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트 제조 방법은 마스터 롤의 표면에 구비된 다수개의 음각 패턴 내에 수지 공급관으로부터 공급된 고분자 수지가 코팅 롤에 의해 균일하게 코팅되어 있는 적어도 2개의 니딩 롤을 이용하여 다단계로 고분자 수지를 충진하는 단계, 상기 다수개의 음각 패턴 내의 고분자 수지와 투명 기재를 합지하는 단계, 및 상기 고분자 수지를 상기 투명 기재 상에서 경화하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 마스터 롤은 원통형 바디, 및 상기 다수개의 음각 패턴을 구비하며 상기 원통형 바디에 탈부착이 가능한 몰드 필름을 포함할 수 있다.
또한, 상기 다수개의 음각 패턴은 상기 다수개의 음각 패턴과 첫번째로 접촉하는 니딩 롤에 의해 각 음각 패턴의 전체 부피 중 약 50 내지 90%가 상기 고분자 수지로 충진되고, 나머지 니딩 롤에 의해 상기 다수개의 음각 패턴의 나머지 부분이 상기 고분자 수지로 충진될 수 있다.
이때, 상기 다수개의 음각 패턴 내에 공급되는 상기 고분자 수지는 열 경화 수지 또는 자외선 경화 수지일 수 있으며, 예를 들어 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리염화비닐 수지, 열가소성 엘라스토머, 실리콘 수지, 불소 수지 및 이들의 공중합체 중에서 적어도 하나 선택될 수 있다.
또한, 상기 고분자 수지와 상기 투명 기재의 합지 단계는 상기 다수개의 음각 몰드 내의 상기 고분자 수지에 상기 투명 기개를 가압 압착할 수 있다.
또한, 상기 고분자 수지 상에서 상기 투명 기재를 경화하는 단계는 자외선 또는 열 경화 수단을 이용할 수 있다.
또한, 상기 경화 단계 후에 상기 투명 기재 상에 경화된 상기 고분자 수지를 상기 다수개의 음각 패턴으로부터 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 경화 단계 후에 추가의 열 또는 자외선 재경화 수단을 이용하여 상기 고분자 수지를 재경화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 또다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트는 상기한 바와 같은 광학 시트 제조 장치를 이용하여 제조된 것이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 아래(below, beneath, lower), 위(above, upper) 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소들과 다른 구성 요소들과의 상관 관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성 요소의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성 요소를 뒤집을 경우, 다른 구성 요소의 아래(below, beneath)로 기술된 구성 요소는 다른 구성 요소의 위(above, upper)에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 아래는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성 요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트 제조 장치를 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트 제조 장치의 개략적인 구성도이고, 도 2 및 도 3은 각각 도 1의 마스터 롤의 단면도 및 사시도이며, 도 4 및 도 5는 각각 도 1의 마스터 롤의 변형예를 나타낸 단면도 및 사시도이고, 도 6은 도 1의 코팅 롤의 커터의 변형예를 나타낸 확대도이다.
우선, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트 제조 장치는 마스터 롤(master roll, 110), 니딩 롤(kneading roll, 121, 122, 123, 124), 코팅 롤(coating roll, 131, 132, 133, 134), 수지 공급관(141, 142, 143, 144), 회수조(140), 갭 롤(gap roll, 160) 및 경화 수단(180) 등을 포함한다.
우선, 마스터 롤(110)은 회전 가능한 원통형 롤로서, 그 표면에 다수개의 음각 패턴(115)을 구비한다. 마스터 롤(110)의 표면에 구비된 다수개의 음각 패턴(115)은 광학 시트에 형성하고자 하는 패턴들과 서로 상보적인 모양을 갖는다. 이러한 마스터 롤(110)은 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 원통형의 바디(111)와 그에 탈부착이 가능하고, 다수개의 음각 패턴(115)을 구비하는 몰드 필름(113)을 포함할 수 있다.
원통형 바디(111)는 그 재질이 금속인 경우에는 일반적인 탄소강, 담금질강 등의 구조용 강재를 사용할 수 있고, 그 재질이 탄성 재질인 경우 내열 실리콘 고무, 불소 고무 등을 사용할 수 있다.
원통형 바디(111)의 표면에 위치한 몰드 필름(113)은 원통형 바디(111)의 표면에 탈부착이 가능한 것으로, 다수개의 음각 패턴(115)이 형성되어 있는 면의 이면에 도시하지는 않았지만 접착층 등을 더 구비할 수 있다. 몰드 필름(113)에 구비되어 있는 다수개의 음각 패턴(115)은 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 반구형의 모양을 가질 수도 있다. 또한, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 원통형 바디(111)의 표면에 위치한 몰드 필름(113')에 구비되어 있는 다수개의 음각 패턴(115')은 삼각 프리즘 모양을 가질 수도 있으며, 이는 사용 목적에 따라 다양한 모양의 음각 패턴을 구비할 수 있다.
상술한 바와 같이 도 2 내지 도 4의 마스터 롤(110, 110')이 원통형 바디(111)와 탈부착이 가능한 몰드 필름(113, 113')을 포함함으로써, 광학 시트에 형성하고자 하는 패턴의 모양에 따라 그에 상보적인 음각 패턴(115, 115')을 갖는 몰드 필름(113, 113')을 손쉽게 교체하는 것이 가능하여, 광학 시트의 제조 효율을 높일 수 있다.
또한, 몰드 필름(113, 113')은 니딩 롤(121, 122, 123, 124)에 의해 몰드 필름(113, 113')의 음각 패턴(115, 115')에 충진되는 고분자 수지(P)를 수용하기 위해서는 소정의 표면 에너지를 가져야한다. 표면 에너지값은 몰드 필름(113, 113')의 고분자 수지(P)와의 점착성과 관련된 물성이다. 즉, 몰드 필름(113, 113')의 음각 패턴(115, 115')이 니딩 롤(121, 122, 123, 124)로부터 제공되는 고분자 수 지(P)를 수용하고, 음각 패턴(115, 115')의 외부로 유출되는 양을 최소한으로 하기 위해서 소정의 표면 에너지값이 요구된다.
몰드 필름(113, 113')의 표면 에너지값은 고분자 수지(P)의 종류에 따라 상대적으로 조절될 수 있으며, 예를 들여 약 15 내지 65dyne/㎝의 범위 내에서 선택될 수 있다. 예를 들어 고분자 수지(P)가 불소 수지인 경우, 몰드 필름(113, 113'의 표면 에너지값은 약 30dyne/㎝ 이상 일 수 있다. 이러한 몰드 필름(113, 113')의 재질로는 상술한 바와 같은 표면 에너지값을 만족하는 실리콘 수지등이 사용될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 니딩 롤(121, 122, 123, 124)은 회전 가능한 원통형의 롤로서, 마스터 롤(110)의 표면과 인접하여 적어도 2개가 위치하여, 마스터 롤(110)의 표면에 구비되어 있는 다수개의 음각 패턴(115) 내에 고분자 수지(P)를 다단계로 충진하는 역할을 한다. 이때, 니딩 롤들(121, 122, 123, 124)은 소정 간격 이격되어 위치하고, 그 개수는 마스터 롤(110)의 크기에 따라 조절될 수 있다. 도 1에서는 광학 필름 제조 장치가 4개의 니딩 롤(121, 122, 123, 124)을 포함하고 있는 경우를 예시하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 각 니딩 롤(121, 122, 123, 124)은 목적하는 양의 고분자 수지(P)를 수용하고, 이 고분자 수지(P)를 다시 마스터 롤(110)의 음각 패턴(115)에 충진하여야 하므로, 소정의 표면 경도값이 요구된다. 즉, 각 니딩 롤(121, 122, 123, 124)의 상부에 위치하는 각 수지 공급관(141, 142, 143, 144)로부터 목적하는 양의 고분자 수지(P)를 수용하면서도, 마스터 롤(110)의 음각 패턴(115)에 충분한 양의 고 분자 수지(P)를 충진할 수 있는 범위의 표면 경도값을 가질 것이 요구된다.
이러한 각 니딩 롤(121, 122, 123, 124)의 표면 경도는 사용되는 고분자 수지(P)의 종류, 마스터 롤(110)의 음각 패턴(115)을 구성하는 재질에 따라 상대적으로 조절될 수 있으며, 예를 들어 약 10 내지 90도의 범위 내에서 선택될 수 있다. 고분자 수지(P)가 예를 들어 폴리메틸메타크릴레이트 수지이고, 마스터 롤(110)의 음각 패턴(115) 재질이 예를 들어 폴리메틸메타크릴레이트 수지로 이루어진 경우, 니딩 롤(121, 122, 123, 124)의 표면 경도값은 예를 들어 약 10 내지 20도 일 수 있다. 이러한 니딩 롤(121, 122, 123, 124)의 재질로는 상술한 바와 같은 표면 경도값을 만족하는 실리콘 수지 등이 사용될 수 있다.
코팅 롤(131, 132, 133, 134)은 각 니딩 롤(121, 122, 123, 124)과 인접하여 각 수지 공급관(141, 142, 143, 144)으로부터 제공되는 고분자 수지(P)를 각 니딩 롤(121, 122, 123, 124)의 표면에 균일하게 코팅하는 역할을 한다. 이러한 코팅 롤(131, 132, 133, 134)은 니딩 롤(121, 122, 123, 124) 측을 향하여 돌출 또는 요입되어 있는 커터를 구비할 수 있다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이 각 코팅 롤(131, 132, 133, 134)에 요입되게 형성된 커터(131a, 132a, 133a, 134a)가 구비될 수도 있고, 도 6에 도시한 바와 같이 돌출되게 형성된 커터(131b)가 구비될 수도 있다. 이 중에서, 도 1에 도시된 바와 같은 커터(131a, 132a, 133a, 134a)를 일반적으로 코마 커터라고 부른다. 이와 같은 각 코마 커터(131a, 132a, 133a, 134a)는 각 니딩 롤(131a, 132a, 133a, 134a)과 미리 설정된 거리로 이격되게 배치되어 각 니딩 롤(121, 122, 123, 124)의 상면에 코팅되는 고분자 수지(P)를 긁어냄으로 써 고분자 수지(P)의 코팅 양을 일정하게 유지시킬 수 있다
수지 공급관(141, 142, 143, 144)은 고분자 수지(P)를 각 니딩 롤(121, 122, 123, 124)에 공급하는 것으로, 각 니딩 롤(121, 122, 123, 124)의 상부에 위치한다.
수지 공급관(141, 142, 143, 144)에는 고분자 수지(P)가 유동성을 갖는 액상 상태를 유지할 수 있도록 가열 수단(도시하지 않음)을 구비할 수 있다. 수지 공급관(141, 142, 143, 144)의 온도는 수지 공급관(141, 142, 143, 144)을 통해 공급되는 고분자 수지(P)의 종류에 따라 다를 수 있으며, 예를 들어 약 20 내지 80℃ 일 수 있다.
이러한 수지 공급관(141, 142, 143, 144)을 통해 공급되는 고분자 수지(P)로는 열 경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지일 수 있으며, 예를 들어 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리염화비닐 수지, 열가소성 엘라스토머, 실리콘 수지, 불소 수지 및 이들의 공중합체 중에서 적어도 하나 선택될 수 있다. 이러한 고분자 수지(P) 외에도 수지 공급관(131, 132, 133, 134)을 통해 광 확산제, 대전 방지제 등의 첨가물도 함께 공급될 수 있다.
또한, 회수조(140)는 마스터 롤(110)의 다수개의 음각 패턴(115)에 충진되지 못하고 외부로 유출되는 고분자 수지(P)를 회수하여, 다시 각 수지 공급관(141, 142, 143, 144)로 재공급하는 것으로, 수지 공급관(141, 142, 143, 144)의 하부에 위치한다.
갭 롤(160)은 회전 가능한 원통형의 롤로서, 마스터 롤(110)의 다수개의 음각 패턴(115) 내의 고분자 수지(P)와 투명 기재(B)를 합지하기 위한 것이다. 갭 롤(160)은 니딩 롤(121, 122, 123)에 의해 마스터 롤(110)의 다수개의 음각 패턴(115)에 고분자 수지(P)의 충진이 종료되는 시점, 즉 고분자 수지(P)가 음각 패턴(115)에 실질적으로 100%에 가깝게 충진되는 시점 이후에 위치하여, 고분자 수지(P)와 투명 기재(B)를 합지하게 된다. 투명 기재(B)는 별도의 언와인더 롤(unwinder roll, 170)로부터 갭 롤(160)에 제공되며, 투명 기재(B)는 예를 들어 광을 투과시킬 수 있는 투명한 재질로 이루어진 필름 형태의 것으로, 예를 들어 폴리카보네이트 수지, 폴리술폰 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리비닐클로라이드 수지, 폴리비닐알코올 수지, 폴리노르보넨 수지, 폴리에스테르 수지 등을 사용할 수 있다.
갭 롤(160)은 마스터 롤(110)의 음각 패턴(115) 내의 고분자 수지(P)와 투명 기재(B)를 합지하기 위해 소정의 힘으로 가압하여 음각 패턴(115) 내의 고분자 수지(P)와 투명 기재(B)를 압착하게 된다. 이때 마스터 롤(110)에 대해 갭 롤(160)이 가압 압력은 예를 들어 약 1 내지 10kgf/㎠일 수 있다.
경화 수단(180)은 투명 기재(B) 상에서 음각 패턴(115) 내의 고분자 수지(P)를 경화하여, 고분자 수지(P)가 합지되어 있는 투명 기재(B)와 분리되는 것을 방지하기 위한 것이다.
경화 수단(180)은 예를 들어 열 경화 수단일 수도 있으며, 자외선 경화 수단일 수도 있다. 이는 사용되는 고분자 수지(P)의 종류에 따라 선택될 수 있다. 이러 한 경화 수단(180)에 의해 고분자 수지(P)가 경화됨으로써, 투명 기재(B) 상에 고분자 수지(P)로 이루어진 목적하는 패턴이 형성되게 된다.
재경화 수단(190)은 경화 수단(180)을 통해 투명 기재(B) 상에 고분자 수지(P)로 이루어진 패턴을 한번 더 경화하여, 투명 기재(B)와 고분자 수지(P)로 이루어진 패턴이 더욱더 단단하게 부착되도록 한다.
이러한 재경화 수단(190)은 경화 수단(180)과 마찬가지로 예를 들어 열 경화 수단 또는 자외선 경화 수단일 수 있으며, 이또한 사용되는 고분자 수지(P)의 종류에 따라 선택될 수 있다. 이러한 재경화 수단(190)은 경우에 따라 생략될 수도 있다.
도 1에서 설명하지 않았던 191, 192는 한쌍의 프레스 롤(press roll)로서 마스터 롤(110)로부터 완성된 광학 시트를 분리하는 역할을 하고, 193과 194은 각각 가이드 롤(guide roll)로서 완성된 광학 시트가 리와인드 롤(도시하지 않음)에 감기도록 경로를 안내하는 역할을 한다. 또한, 195는 리턴 포트(return pot)이다.
계속해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트 제조 장치를 이용하여 광학 시트를 제조하는 방법을 도 1 및 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트의 제조 방법을 순서대로 도시한 공정 순서도이다. 이하에서는 마스터 롤의 음각 패턴을 고분자 수지로 충진함에 있어 4 단계에 걸쳐 충진하는 경우를 예시하여 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
우선, 마스터 롤의 표면에 구비된 다수개의 음각 패턴 내에 다단계로 고분자 수지를 충진한다(도 7의 S1).
도 1을 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 수지 공급관(141, 이하, ‘제 1 수지 공급관’이라 함)을 통해 고분자 수지(P)를 니딩 롤(121, 이하, ‘제 1 니딩 롤’ 이라 함)에 공급하고, 코팅 롤(131, 이하, ‘제 1 코팅 롤’이라 함)에 구비된 커터(131a, 이하 ‘제 1 커터’)를 이용하여 제 1 니딩 롤 표면에 고분자 수지(P)를 균일하게 코팅한다. 이어, 표면에 고분자 수지(P)로 코팅된 제 1 니딩 롤(121)을 마스터 롤(110)의 다수개의 음각 패턴(115)과 접촉시켜, 음각 패턴(115)에 고분자 수지(P)를 충진한다. 제 1 니딩 롤(121)에 의한 음각 패턴(115)의 충진 정도는 각 음각 패턴(115)의 전체 부피 중 약 50 내지 90%, 바람직하게는 약 80% 정도이다.
다음, 마스터 롤(110)과 제 1 니딩 롤(121)은 서로 반대 방향, 예를 들어 제 1 니딩 롤(121)은 시계 방향으로 회전하고, 마스터 롤(110)은 반시계 방향으로 회전하여, 고분자 수지(P)로 충진되어 있는 음각 패턴(115)들은 제 1 니딩 롤(121)과 소정 간격 이격되어 있는 니딩 롤(122, 이하, ‘제 2 니딩 롤’이라 함)에 접촉시킨다. 제 2 니딩 롤(122)은 수지 공급관(132, 이하, ‘제 2 수지 공급관’라 함)을 통해 고분자 수지(P)가 공급되고, 코팅 롤(132, 이하, ‘제 2 코팅 롤’이라 함)에 구비된 커터(132a, 이하 ‘제 2 커터’)에 의해 고분자 수지(P)가 균일하게 코팅되어 있는 상태로, 제 2 니딩 롤(122) 표면의 고분자 수지(P)를 음각 패턴(115)들에 공급하여, 각 음각 패턴(115)의 전체 부피 중 약 98%까지 고분자 수지(P)로 충진한다. 이때, 마스터 롤(110)의 회전에 의해 제 1 니딩 롤(121)은 고분자 수지(P)가 충진되어 있지 않은 새로운 음각 패턴(115)들과 접촉하여 이들에 고분자 수지(P)를 충진하게 된다.
이어, 마스터 롤(110)과 제 2 니딩 롤(122)은 서로 반대 방향으로 회전하여, 고분자 수지(P)로 충진되어 있는 마스터 롤(110)의 음각 패턴(115)들은 제 2 니딩 롤(122)과 소정 간격 이격되어 있는 니딩 롤들(123, 124, 이하, ‘제 3 니딩 롤’및 '제 4 니딩 롤'이라 함)에 차례로 접촉시킨다. 제 3 및 제 4 니딩 롤(123, 124)은 그 상부에 있는 각 수지 공급관(133, 134, 이하 ‘제 3 수지 공급관’및 '제 4 수지 공급관'이라 함)을 통해 고분자 수지(P)가 공급되고, 각 코팅 롤(133, 134)에 구비된 커터(133a, 134a, 이하 ‘제 3 및 제 4 커터'라 함)에 의해 고분자 수지(P)가 균일하게 코팅되어 있는 상태로, 제 3 및 제 4 니딩 롤(123, 124) 표면의 고분자 수지(P)를 음각 패턴(115)들에 차례로 공급함으로써, 음각 패턴(115)들을 실질적으로 100%에 가깝게 고분자 수지(P)로 충진할 수 있다.
이때, 제 1 내지 제 4 수지 공급관(141, 142, 143, 144)을 통해 공급되는 고분자 수지(P)가 소정의 점도, 예를 들어 50 내지 5,000cps의 점도를 유지할 수 있도록 예를 들어 약 20 내지 80℃로 유지될 수 있다.
또한, 마스터 롤(110)과 제 1 내지 제 4 니딩 롤(121, 122, 123, 124)은 그 회전 속도가 각각 마스터 롤의 회전 속도 대비 약 ±10% 이내 일 수 있으며, 이는 마스터 롤(110)과 각 니딩 롤(121, 122, 123, 124)의 두께, 폭, 사용되는 고분자 수지(P)의 종류에 따라 다양한 범위로 선택될 수 있다.
또한, 마스터 롤(110)의 음각 패턴(115)들에 충진되지 못하고 외부로 유출되는 고분자 수지(P)는 제 1 내지 제 4 니딩 롤(121, 122, 123, 124) 하부에 위치하 는 회수조(140)에 회수되어 이를 각 수지 공급관(141, 142, 143, 144)에 재공급할 수 있다.
이러한 제 1 내지 제 4 니딩 롤(121, 122, 123, 124)을 이용하여 마스터 롤(110)의 다수개의 음각 패턴(115) 내에 고분자 수지(P)를 다단계로 충진하는 과정은 연속적으로 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, 4개의 니딩 롤(121, 122, 123, 124)을 이용하여 마스터 롤(110)의 다수개의 음각 패턴(115) 내에 고분자 수지(P)를 다단계로 충진하게 되면, 고분자 수지(P) 내에 포함될 수 있는 기포의 양을 최소화할 수 있고, 결국 완성된 광학 시트 내에 기포 함유량을 최소화할 수 있어, 광학 시트의 특성을 저하시키기 않게 된다.
다음, 음각 패턴 내의 고분자 수지와 투명 기재를 합지한다(도 7의 S2).
제 1 내지 제 4 니딩 롤(121, 122, 123, 124)을 이용하여 음각 패턴 내에 실질적으로 100%에 가깝게 충진된 고분자 수지(P)와 투명 기재(B)를 합지한다. 투명 기재(B)는 언와인드 롤(160)을 통해 갭 롤(160)에 연속적으로 제공된다. 이어, 마스터 롤(110)과 갭 롤(160)을 서로 반대 방향으로, 예를 들어 마스터 롤(110)은 반시계 방향, 갭 롤(160)은 시계 방향으로 회전하면서, 투명 기재(B)가 위치한 갭 롤(160)이 고분자 수지(P)가 위치한 마스터 롤(110)을 소정의 압력, 예를 들어 1 내지 10kgf/㎠으로 가압하여 투명 기재(B)와 마스터 롤(110)의 음각 패턴(115) 내의 고분자 수지(P)가 압착되어 합지된다.
이어, 고분자 수지를 투명 기재 상에 경화한다(도 7의 S3).
갭 롤(160)과 마스터 롤(110) 사이를 통과하면서 투명 기재(B) 상에 합지된 고분자 수지(P)를 경화하여 투명 기재(B)와 고분자 수지(P)가 서로 분리되지 않도록 한다. 고분자 수지(P)를 경화하기 위한 경화 수단(180)으로서, 예를 들어 자외선 경화 수단 또는 열 경화 수단이 사용될 수 있으며, 고분자 수지(P)의 종류에 따라 이에 적합한 경화 수단(180)이 선택되어 사용될 수 있다. 이러한 경화 단계를 통해 고분자 수지(P)는 소정의 패턴으로 투명 기재(B) 상에 부착되게 된다.
다음, 경화된 고분자 수지(P)를 음각 패턴에서 분리한다(도 7의 S4).
투명 기재(B) 상에 소정의 패턴으로 경화된 고분자 수지(P)를 한쌍의 프레스 롤(191, 192) 사이를 통과시켜, 음각 패턴(115)으로부터 분리한다.
또한, 투명 기재(B)와 소정 패턴의 고분자 수지(P)의 부착 정도를 향상시키기 위해 재경화 수단(190), 예를 들어 고분자 수지(P)의 종류에 따라 자외선 경화 수단 또는 열 경화 수단을 사용하여 고분자 수지(P)로 이루어진 패턴을 재경화할 수 있다(도 7의 S5). 재경화 단계는 선택적인 것으로 생략도 가능하다.
상술한 바와 같이 순서로 제조하여 완성된 광학 시트는 리와인더 롤(도시하지 않음)에 권취되어, 통상의 광학 시트의 가공 과정을 거치게 된다. 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같은 완성된 광학 시트는 평판 표시 장치, 예를 들어 액정 표시 장치의 백라이트 어셈블리에 적용가능한 것으로, 확산 시트, 프리즘 시트일 수 있다.
본 발명의 일 실시예의 따른 광학 시트 제조 장치를 이용하여 제조된 광학 시트는 광학 시트 제조 장치의 마스터 롤에 탈부착 가능한 몰드 필름을 교체함으로써 다양한 모양의 패턴 형성이 용이하다. 또한 다수개의 니딩 롤을 이용하여 마스 터 롤의 다수개의 음각 패턴에 고분자 수지를 충진함으로써 최종 광학 필름의 패턴 내에 기포량을 최소화할 수 있어, 우수한 광학 특성을 갖는 광학 시트의 제조를 가능하게 한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 광학 시트 제조 장치를 이용하여 광학 필름을 제조하는 경우, 목적하는 광학 필름의 패턴에 따라 몰드 필름을 교체함으로써 패턴의 구현이 용이하고, 또한 다단계로 음각 패턴 내에 고분자 수지를 충진하여 광학 필름의 패턴을 형성함으로써, 완성된 광학 필름의 패턴 내에 기포 함유량을 최소화하여, 특성의 저하없는 광학 시트를 제공할 수 있다.

Claims (25)

  1. 표면에 다수개의 음각 패턴을 구비한 마스터 롤;
    상기 마스터 롤의 상기 표면과 인접하여 위치하며, 상기 다수개의 음각 패턴 내에 고분자 수지를 다단계로 충진하는 적어도 2개의 니딩 롤; 및
    상기 니딩 롤과 인접하며, 상기 니딩 롤에 공급되는 상기 고분자 수지를 상기 니딩 롤의 표면에 균일하게 코팅하는 커터를 구비하는 코팅 롤을 포함하는 광학 시트 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스터 롤은 원통형 바디, 및 상기 다수개의 음각 패턴을 구비하며 상기 원통형 바디에 탈부착이 가능한 몰드 필름을 포함하는 광학 시트 제조 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 몰드 필름의 표면 에너지는 15 내지 65dyne/cm인 광학 시트 제조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 커터는 상기 니딩 롤을 향하여 돌출 또는 요입되어 있는 광학 시트 제조 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 니딩 롤과 상기 코팅 롤 사이에 상기 고분자 수지를 공급하는 수지 공급관을 더 포함하는 광학 시트 제조 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 수지 공급관은 상기 고분자 수지를 일정 온도로 유지하는 가열 수단을 더 포함하는 광학 시트 제조 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 니딩 롤 하부에 위치하며, 상기 다수개의 음각 패턴 내에 충진되지 않고 외부로 유출되는 상기 고분자 수지를 회수하여 상기 수지 공급관에 재공급하는 회수조를 더 포함하는 광학 시트 제조 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 니딩 롤에 의해 상기 고분자 수지의 충진이 종료되는 시점 이후에 위치하며, 상기 다수개의 음각 패턴 내의 상기 고분자 수지와 투명 기재를 합지하는 갭 롤을 더 포함하는 광학 시트 제조 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 투명 기재 상에 합지된 상기 고분자 수지를 경화하는 열 또는 자외선 경화 수단을 더 포함하는 광학 시트 제조 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 투명 기재 상에서 경화된 상기 고분자 수지를 상기 다수개의 음각 패턴에서 분리하는 수단을 더 포함하는 광학 시트 제조 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 경화된 고분자 수지를 재경화하는 열 또는 자외선 재경화 수단을 더 포함하는 광학 시트 제조 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 니딩 롤의 표면 경도는 10 내지 90도 인 광학 시트 제조 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 니딩 롤의 표면은 실리콘 수지를 포함하는 광학 시트 제조 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 수지의 점도는 50 내지 5,000 cps인 광학 시트 제조 장치.
  15. 마스터 롤의 표면에 구비된 다수개의 음각 패턴 내에 수지 공급관으로부터 공급된 고분자 수지가 커터를 구비한 코팅 롤에 의해 균일하게 코팅되어 있는 적어도 2개의 니딩 롤을 이용하여 다단계로 고분자 수지를 충진하는 단계;
    상기 다수개의 음각 패턴 내의 상기 고분자 수지와 투명 기재를 합지하는 단계; 및
    상기 고분자 수지를 상기 투명 기재 상에서 경화하는 단계를 포함하는 광학 시트 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 마스터 롤은 원통형 바디, 및 상기 다수개의 음각 패턴을 구비하며 상기 원통형 바디에 탈부착이 가능한 몰드 필름을 포함하는 광학 시트 제조 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 커터는 상기 니딩 롤을 향하여 돌출 또는 요입되어 있는 광학 시트 제조 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 다수개의 음각 패턴은 상기 다수개의 음각 패턴과 첫번째로 접촉하는 니딩 롤에 의해 각 음각 패턴의 전체 부피 중 50 내지 90%가 상기 고분자 수지로 충진되고, 나머지 니딩 롤에 의해 상기 다수개의 음각 패턴의 나머지 부분이 상기 고분자 수지로 충진되는 광학 시트의 제조 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 고분자 수지는 열 경화 수지 또는 자외선 경화 수지인 광학 시트 제조 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 고분자 수지는 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리염화비닐 수지, 열가소성 엘라스토머, 실리콘 수지, 불소 수지 및 이들의 공중합체 중에서 적어도 하나 선택되는 광학 시트 제조 방법.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 합지 단계는 상기 다수개의 음각 패턴 내의 상기 고분자 수지에 상기 투명 기재를 가압 압착하는 광학 시트 제조 방법.
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 경화 단계는 자외선 또는 열 경화 수단을 이용하는 광학 시트 제조 방법.
  23. 제 15 항에 있어서,
    상기 경화 단계 후에 상기 투명 기재 상에 경화된 상기 고분자 수지를 상기 다수개의 음각 패턴으로부터 분리하는 단계를 더 포함하는 광학 시트의 제조 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 분리 단계 후 열 또는 자외선 재경화 수단을 이용하여 상기 고분자 수지를 재경화 단계를 더 포함하는 광학 시트 제조 방법.
  25. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 하나의 항에 따른 광학 시트 제조 장치를 이용하여 제조된 광학 시트.
KR1020060124877A 2006-12-08 2006-12-08 광학 시트 제조 장치, 광학 시트 제조 방법 및 이를이용하여 제조된 광학 시트 KR100823142B1 (ko)

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