KR101116655B1 - 롤러 부재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 롤러 부재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 롤러의 외주 면에 탄성 재질의 탄성 부재가 포함되어 베이스 시트의 굴곡도에 따른 두께 차 또는 스탬퍼의 패턴의 두께차에 따라 시트 상에 형성되는 패턴의 불일치를 방지하여 광 특성을 향상시킬 수 있는 시트 제조용 롤러 부재에 관한 것이다.

Description

롤러 부재 {Roller Device}

본 발명은 롤러 부재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 롤러의 외주 면에 탄성 재질의 탄성 부재가 포함되어 베이스 시트의 굴곡도에 따른 두께 차 또는 스탬퍼의 패턴의 두께 차에 따라 시트 상에 형성되는 패턴의 불일치를 방지하여 광 특성을 향상시킬 수 있는 시트 제조용 롤러 부재에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 시트에 대하여 압축하는 방향으로 작용하는 압력에 의해 스탬퍼의 패턴을 전사하는 정압 롤 패턴 전사 방식에 적용될 수 있다.

일반적으로 백라이트 유닛 등 광원으로부터 발생한 광을 효율적으로 외부로 출사시키기 위해 도광판, 광학 필름 등의 시트가 널리 사용되고 있다.

예를 들어, 도광판의 경우 백라이트 유닛으로부터 출사된 광을 상부로 가이드하는 역할을 담당하고 도광판으로 출사된 광을 상부로 최대한 난반사시켜 광 효율을 높이기 위해 표면에 요철, 프리즘, 도트 등의 패턴을 형성한다.

상기와 같은 시트 표면에 패턴을 형성하기 위해 일반적으로 사용되는 방법으로 스탬퍼가 부착된 롤러를 이용하여 시트를 열에 의해 가압하여 스탬퍼에 형성된 요철 또는 패턴을 시트 표면에 전사시키는 방법이 활용되고 있다.

도 1은 종래의 롤러를 이용한 도광판 패턴 형성 장치를 개략적으로 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 종래의 도광판 패턴 형성 장치는 롤러의 외주 면에 플레이트 형상으로 제조된 스탬퍼를 감아서 끝단을 롤러에 고정한 후, 도광판이 가이드 롤러에 의해 전진 이동하고, 제자리에서 롤러가 회전하면서 도광판 표면에 스탬퍼의 패턴을 전사시키는 방법으로 도광판 표면에 패턴을 형성한다.

그러나 도광판의 원재료인 베이스 시트의 제조시 육안으로는 확인이 불가능하지만 동일한 베이스 시트라 하더라도 도 2a와 같은 굴곡에 따라 횡방향 또는 종방향으로 베이스 시트의 두께가 0.01 mm ~ 0.02mm 정도의 미세한 차이의 두께 오차가 발생할 수 있다. 특히, 베이스 시트의 크기가 대형화될수록 두께 오차는 커지게 된다.

또한, 롤러에 감겨서 고정되는 스탬퍼 역시 도 2b와 같이 상기 베이스 시트와 마찬가지로 미세한 두께 오차가 발생할 수 있다.

여기서, 시트 상에 전사되는 패턴의 깊이 역시 0.005 ~0.02mm 정도로 미세하므로 경질재료인 롤러에 스탬퍼가 감겨서 베이스 시트에 패턴이 전사될 경우 베이스 시트의 두께 오차 또는 스탬퍼의 두께 오차에 따라 도 3과 같이 전사되는 패턴의 깊이에 대한 불일치가 발생한다.

상기 베이스 시트 또는 스탬퍼의 두께 오차가 심한 경우에는 패턴이 베이스 시트 상에 전사되지 않는 영역 또한 발생할 수 있다.

상기와 같은 베이스 시트 상의 패턴의 불일치가 발생할 경우 휘도 저하, 광손실 및 광이 특정 영역에 집중되어 광학 특성이 저하되는 문제가 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 베이스 시트 상에 패턴을 형성하기 위한 롤러부재에 있어서, 상기 롤러부재 외주 면에 탄성 재질의 탄성 부재가 포함되어 베이스 시트의 굴곡도에 따른 두께 차 또는 스탬퍼의 패턴의 두께 차에 따라 시트 상에 형성되는 패턴의 불일치를 방지하여 광 특성을 향상시킬 수 있는 시트 제조용 롤러 부재를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 롤러 부재는 시트를 가압하여 스탬퍼에 형성된 패턴을 전사하는 정압 롤 패턴 전사 방식의 롤러부재로서, 상기 스탬퍼를 가압하여 스탬퍼의 패턴을 시트에 전사시키는 롤러와 상기 롤러 외주 면에 형성된 탄성 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 탄성 부재는 고무, 우레탄, 실리콘, 테프론, 에폭시, 열가소성 탄성체 중 선택된 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 탄성 부재는 고무, 우레탄, 실리콘, 에폭시 중 적어도 하나의 성분이 함유되어 제조된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 탄성 부재는 초기 저항력이 롤러의 가압력보다 작게 설계된 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 탄성 부재는 상기 스탬퍼의 두께보다 크게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 롤러부재는 패턴이 형성될 시트의 상면, 하면 중 적어도 하나의 면 상에 형성된 것을 특징으로 한다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 롤러 부재는 롤러 외주 면에 탄성 부재를 형성함으로써 패턴 전사를 위한 가압시 스탬퍼와 시트의 밀착력을 높일 수 있으며, 이에 따라 스탬퍼와 시트가 맞닿는 표면적을 최대화하여 균일한 패턴 전사가 가능한 탁월한 효과가 발생한다.

또한, 시트나 스탬퍼에 굴곡, 구배 등에 의해 두께 차가 있는 경우에도 탄성 부재의 완충력에 의해 균일한 패턴 전사가 가능하여 광학 성능을 유지시킬 수 있으므로 수율 향상이 가능한 탁월한 효과가 발생한다.

도 1은 종래의 롤러를 이용한 도광판 패턴 형성 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2a는 제조된 베이스 시트에 발생되는 두께차에 대한 예시이다.
도 2b는 스탬퍼에 발생되는 두께차에 대한 예시이다.
도 3은 종래의 롤러부재에 의해 전사된 시트 패턴의 예시이다.
도 4는 본 발명에 따른 시트 제조용 롤러부재를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 5는 롤러부재와 스탬퍼가 분리 형성된 구성에 대한 예시이다.
도 6은 본 발명에 따른 롤러부재에 의해 전사된 시트의 패턴을 종래의 롤러부재에 의해 전사된 패턴과 비교한 예시이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 시트 제조용 롤러부재는 시트에 대하여 압축하는 방향으로 작용하는 압력에 의해 스탬퍼의 패턴을 전사하는 정압 롤 패턴 전사 방식에 적용될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 시트 제조용 롤러부재를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 시트 제조용 롤러부재(10)는 시트 상에 패턴을 전사시키기 위한 회전력을 제공하는 롤러(110)와 상기 롤러 외주 면에 형성된 탄성 부재(130)와 상기 탄성 부재 외주 면에 형성된 패턴이 형성된 스탬퍼(120)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 탄성 부재(130)는 판 상으로 제조한 후 롤러 외주 면을 감아서 접착제 등으로 고정하여 설치할 수 있다.

그리고 상기 도 4는 상기 스탬퍼(120)가 탄성 부재(130) 외주 면에 감아서 롤러부재(10)와 일체로 형성되는 경우에 대한 것이지만, 스탬퍼(120)는 도 5와 같이 롤러부재(10)와 분리되어 판 형태로 설치될 수 있으므로 도 4와 같이 반드시 롤러부재와 일체로 형성되어야 하는 것은 아니다.

상기 시트(20)는 도광판, 광학 필름 등 광학적인 목적으로 사용되는 모든 수단을 포함하여 정의하기로 하고, 상기 패턴은 요철, 프리즘, 마이크로 렌즈 등 시트 표면에 다양한 형상으로 형성되는 미세 구조를 포괄하여 정의하기로 한다.

그리고 도 4a는 시트 상면에 롤러부재(10)가 형성되는 경우에 대한 것이지만, 상기 롤러부재는 패턴이 형성되는 위치에 따라 시트의 하면 또는 도 4b와 같이 상/하면에 동시에 형성될 수 있다.

또한, 상기 롤러(110) 내부에는 가열 장치(미도시)가 내장되어 전사되는 온도가 조절될 수 있으며, 가압되는 압력과 롤러가 이동하는 회전 속도를 조절하여 전체 전사 온도, 전사 압력 및 전사 속도가 조절될 수 있다.

상기 전사온도, 전사 압력 및 전사 속도는 전사되는 시트의 크기와 재료 및 광학적 특성에 따라 다르게 설정될 수 있으므로 구체적인 값에 대한 설명은 생략하기로 한다.

상기 탄성 부재(130)는 상기 롤러(110)가 스탬퍼(120)를 가압 회전할 때 경질의 재료(예를 들어, 스테인레스)인 롤러에 완충력을 제공하여 스탬퍼(120)가 시트 표면에 밀착하는 표면적을 넓혀 패턴의 균일한 전사가 가능하도록 하는 역할을 담당한다.

특히, 베이스 시트 또는 스탬퍼에 제조 오차 등에 의해 굴곡이 발생하여 두께 오차가 있는 경우라 하더라도 상기 탄성 부재(130)에 의한 완충력에 의해 균일한 두께의 패턴 전사가 가능하다.

상기 탄성 부재(130)는 천연고무, 합성고무, 우레탄, 실리콘, 테프론, 에폭시, 열가소성 탄성체 등 자체 탄성을 구비한 재료나, 스티렌계, PVC계, 올레핀계, 우레탄계, 에스테르계, 폴리아미드 계 등의 엘라스토머(탄성중합체), 폴리우레탄, 실리콘, 에폭시 등 탄성 성분이 함유된 혼합재료 등 탄성을 구비한 재료는 무엇이나 사용 가능하다.

상기 탄성 부재(130)는 롤러(110)가 가압될 경우 자신의 상태를 유지하려는 초기 저항력을 가지고 있으며, 상기 초기 저항력 이상의 힘이 가압될 경우 비로서 탄성부재에 탄성 변형이 발생하게 된다.

여기서, 상기 초기 저항력은 탄성 재료의 탄성계수에 따라 각기 다른 값을 가지며, 탄성 성분의 함유가 높을수록 연질성을 띠게 되어 초기 저항력이 작아지고, 탄성 성분의 비율이 낮을수록 재료가 경질성을 띠게 되어 초기 저항력이 커질 수 있다.

만일, 상기 초기 저항력이 지나치게 클 경우, 예를 들어, 롤러의 가압력보다 초기 저항력이 클 경우 탄성 변형 없이 패턴이 전사될 수 있으며, 초기 저항력이 지나치게 작을 경우 지나친 탄성 변형으로 인해 스탬퍼도 불규칙 형상으로 변형되어 불균일한 패턴 전사가 발생할 수 있다.

따라서, 상기 초기 저항력은 롤러의 가압력, 전사속도, 시트의 사양(재질, 두께, 단면적 등)에 따라 적절한 초기 저항력을 가지는 재료를 선택하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 탄성 부재(130)가 롤러(110) 외주 면에 형성되는 두께는 스탬퍼의 크기와 제작되는 시트의 크기 등을 고려하여 결정될 수 있으나, 스탬퍼의 두께보다 크게 설계되는 것이 바람직하다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 탄성 부재가 구비된 롤러부재로 시트를 전사시키는 경우에 대한 예시도이다.

도 6을 참조하면, 제조된 베이스 시트 표면에 볼록 형상의 구배가 형성되어 두께 차가 있는 경우 롤러(110)가 회전하면서 상기 베이스 시트의 상기 구배가 형성된 영역을 통과할 때 스탬퍼와 시트의 가압력이 증가하게 되고, 상기 증가된 가압력에 의해 탄성부재(130)에 탄성 변형이 발생하고, 이로 인해 상기 스탬퍼(120)와 시트의 밀착 면적이 증가하므로 시트에 구배가 있다 하더라도 도 6의 (a)와 같이 균일한 두께의 패턴 전사가 가능하게 된다.

도 6의 (b)는 탄성 부재가 없는 종래의 롤러부재를 통해 전사시켰을 때의 시트의 전사된 패턴을 도시한 것으로서 전사된 패턴의 두께가 불일치하여 두께차(△D)가 발생함을 알 수 있으며, 이로 인해 광학 성능이 저하될 수밖에 없다.

하지만, 본 발명에 따른 롤러부재를 사용할 경우 도 6의 (a)를 통해 알 수 있듯이 시트의 구배나 굴곡에 관계없이 균일한 두께의 패턴을 전사시킬 수 있으므로 광학 성능의 저하 없이 패턴을 전사시킬 수 있다.

상기 도 6은 제조된 베이스 시트에 구배, 굴곡 등에 의해 두께 차가 발생한 경우에 대한 것이지만, 제조된 스탬퍼의 두께 차가 가 발생하거나, 시트와 스탬퍼에 모두 두께 차가 발생한 경우라 하더라도 본 발명에 따른 롤러부재는 동일한 작용에 의하여 균일한 두께의 패턴을 전사시킬 수 있음은 자명한 것이다.

따라서, 본 발명은 베이스 시트에 굴곡, 구배 등에 의한 두께 차가 발생한 경우라 하더라도 패턴을 균일하게 전사시킬 수 있으므로 상기 두께차에 의한 광학 특성 저하를 최소화할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 롤러부재 110 : 롤러
120 : 스탬퍼 130 : 탄성 부재
20 : 시트

Claims (6)

1. 시트를 직접 가압하여 스탬퍼에 형성된 패턴을 전사하는 롤러부재로서,
   롤러와;
   상기 롤러 외주 면에 형성되되, 초기 저항력이 상기 롤러의 가압력보다 적게 설계된 탄성 부재와;
   상기 탄성 부재 외주 면에 형성되어 패턴을 시트에 전사시키는 스탬퍼를 포함하여;
   시트의 두께차 또는 굴곡이 있는 경우에도 상기 탄성 부재가 상기 롤러에 완충력을 제공하여 상기 스탬퍼가 시트 표면에 밀착하는 표면적을 넓혀 균일한 패턴 전사가 가능한 것을 특징으로 하는 롤러부재.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 탄성 부재는
   고무, 우레탄, 실리콘, 테프론, 에폭시, 열가소성 탄성체 중 선택된 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 롤러 부재.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 탄성 부재는
   스티렌계, PVC계, 올레핀계, 우레탄계, 에스테르계, 폴리아미드 계 엘라스토머(탄성중합체), 폴리우레탄, 실리콘, 에폭시 중 적어도 하나의 성분이 함유되어 제조된 것을 특징으로 하는 롤러 부재.
   
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 스탬퍼는
   상기 롤러 하부에 분리된 판 형태로 형성되고, 양 단에 탄성 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤러 부재.
   
6. 제 1항 내지 제 3항 중 선택된 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 롤러부재는
   패턴이 형성될 시트의 상면, 하면 중 적어도 하나의 면 상에 형성된 것을 특징으로 하는 롤러 부재.

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