KR101588427B1

KR101588427B1 - 내층 패턴 필름 제조 장치

Info

Publication number: KR101588427B1
Application number: KR1020140163478A
Authority: KR
Inventors: 김준섭; 정봉규; 용현호
Original assignee: (주)피엔티
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2016-01-25

Abstract

한 쌍의 베이스 필름의 내측에 패턴층이 형성된 내층 패턴 필름을 롤투롤 타입으로 제조하는 내층 패턴 필름 제조 장치가 개시된다. 개시된 내층 패턴 필름 제조 장치는, 제1 베이스 필름의 일 측면에 패턴층(patterned layer)을 적층 형성하고 반경화하는 패턴층 형성 유닛, 제2 베이스 필름의 일 측면에 점착제를 도포하여 점착층을 형성하는 점착제 도포 유닛, 제2 베이스 필름에 도포된 점착제 내의 용제(溶劑)를 증발시키는 점착제 건조 유닛, 패턴층과 점착층을 마주보게 하고 접합시켜 내층 패턴 필름을 형성하는 접합 유닛, 및 내층 패턴 필름을 완전 경화시키는 완전 경화 유닛을 구비한다. 접합 유닛은, 패턴층 형성 유닛에서 배출된 제1 베이스 필름과 점착제 건조 유닛에서 배출된 제2 베이스 필름이 겹쳐져 진행하며 패턴층과 점착층이 접합되도록 제1 베이스 필름과 제2 베이스 필름을 지지하는 접합 롤러를 구비하되, 접합 롤러에 지지된 제1 베이스 필름과 제2 베이스 필름을 접합 롤러 측으로 밀착시키는 롤러는 구비하지 않는다.

Description

내층 패턴 필름 제조 장치{Apparatus for fabricating film having inner patterned layer}

본 발명은, 한 쌍의 베이스 필름의 내측에 패턴층(patterned layer)이 형성된 내층 패턴 필름을 롤투롤 타입(roll-to-roll type)으로 제조하는 내층 패턴 필름 제조 장치에 관한 것이다.

액정표시장치(LCD: liquid crystal display)는 액정 패널을 통해 빛을 선택적으로 투과시켜 전면(前面)에 화상을 표시하는 장치로서, 액정 패널에 빛을 조사하기 위한 백라이트 유닛(BLU: back light unit)을 필요로 한다. 백라이트 유닛은, 광원, 반사판, 도광판, 확산판, 프리즘 시트, 및 보호 시트를 구비한다. 여기서, 프리즘 시트는 광원에서 출사된 광을 집광하여 전방, 즉 액정표시장치의 액정 패널 측으로 출사한다.

통상적인 프리즘 시트는 베이스 필름의 일 측면에 미세한 프리즘 패턴층(prism-patterned layer)이 적층된 패턴 필름을 재단하여 형성된다. 그러나, 백라이트 유닛에 부착시 또는 부착후 취급시에 요철 형상의 프리즘 패턴에 오염 물질이 점착되거나 프리즘 패턴이 손상되는 사고를 방지하기 위하여, 근래에는 한 쌍의 베이스 필름 내측에 프리즘 패턴층이 형성된 내층 패턴 필름을 재단하여 형성된 프리즘 시트도 개시되고 있다.

그런데, 기존의 내층 패턴 필름은 패턴층이 적층된 제1 베이스 필름 위에 점착제가 도포된 제2 베이스 필름을 겹쳐 놓고, 밀착된 한 쌍의 롤러 사이로 상기 제1 및 제2 베이스 필름을 통과시켜 압착하는 방법에 의해 제조된다. 따라서, 밀착된 한 쌍의 롤러의 과도한 가압력으로 인해 요철 형상의 패턴층이 손상되어 광 특성이 저하되고, 양품 수율이 저하되는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0848664호

본 발명은, 한 쌍의 베이스 필름의 내측에 패턴층이 형성된 내층 패턴 필름을 롤투롤 타입으로 제조하되, 상기 내측의 패턴층의 손상 및 이로 인한 내층 패턴 필름의 불량을 줄여 주는 내층 패턴 필름 제조 장치를 제공한다.

본 발명은, 제1 베이스 필름의 일 측면에 패턴층(patterned layer)을 적층 형성하고 반경화하는 패턴층 형성 유닛, 제2 베이스 필름의 일 측면에 점착제를 도포하여 점착층을 형성하는 점착제 도포 유닛, 상기 제2 베이스 필름에 도포된 점착제 내의 용제(溶劑)를 증발시키는 점착제 건조 유닛, 상기 패턴층과 상기 점착층을 마주보게 하고 접합시켜 내층 패턴 필름을 형성하는 접합 유닛, 및 상기 내층 패턴 필름을 완전 경화시키는 완전 경화 유닛을 구비하고, 상기 접합 유닛은, 상기 패턴층 형성 유닛에서 배출된 제1 베이스 필름과 상기 점착제 건조 유닛에서 배출된 제2 베이스 필름이 겹쳐져 진행하며 상기 패턴층과 상기 점착층이 접합되도록 상기 제1 베이스 필름과 상기 제2 베이스 필름을 지지하는 접합 롤러를 구비하되, 상기 접합 롤러에 지지된 제1 베이스 필름과 제2 베이스 필름을 상기 접합 롤러 측으로 밀착시키는 롤러는 구비하지 않는 내층 패턴 필름 제조 장치를 제공한다.

상기 접합 유닛은, 상기 패턴층 형성 유닛에서 상기 접합 롤러로 진행하는 제1 베이스 필름의 경로 상에 배치되며, 상기 제1 베이스 필름의 장력(tension)을 유지하기 위해 승강하는 제1 텐션 롤러, 및 상기 점착제 건조 유닛에서 상기 접합 롤러로 진행하는 제2 베이스 필름의 경로 상에 배치되며, 상기 제2 베이스 필름의 장력을 유지하기 위해 승강하는 제2 텐션 롤러를 더 구비할 수 있다.

상기 제1 텐션 롤러에서 상기 접합 롤러로 향하는 제1 베이스 필름의 진행 방향과 평행한 가상의 제1 경로선과, 상기 제2 텐션 롤러에서 상기 접합 롤러로 향하는 제2 베이스 필름의 진행 방향과 평행한 가상의 제2 경로선이 교차하여 이루는 각은 15 내지 35°일 수 있다.

상기 패턴층 형성 유닛은, 상기 패턴층의 패턴(pattern)에 대응되는 요철(凹凸)이 형성된 외주면을 구비한 마스터 롤러(master roller), 상기 마스터 롤러를 가압하는 롤러로서, 상기 마스터 롤러와의 사이로 상기 제1 베이스 필름을 진입시키는 가압 롤러, 상기 제1 베이스 필름이 상기 마스터 롤러와 상기 가압 롤러 사이로 진입하기 전에 상기 제1 베이스 필름의 일 측면에 액상의 패턴층 재료를 도포하는 패턴층 재료 도포기, 상기 마스터 롤러의 바깥에 배치된, 상기 액상의 패턴층 재료를 반경화(半硬化)하는 패턴층 반경화기, 및 상기 제1 베이스 필름을 상기 마스터 롤러에서 분리시키는 분리 롤러를 구비할 수 있다.

상기 액상의 패턴층 재료는 상기 패턴층 재료 도포기에서 유출되어 상기 제1 베이스 필름의 일 측면에 도포되고, 상기 제1 베이스 필름이 상기 마스터 롤러와 상기 가압 롤러 사이를 통과할 때 상기 마스터 롤러의 요철에 눌려 상기 액상의 패턴층 재료에 패턴이 형성되고, 상기 제1 베이스 필름이 상기 마스터 롤러의 외주면에 밀착되어 진행하는 동안 상기 패턴이 형성된 패턴층 재료가 상기 패턴층 반경화기에 의해 반경화되고, 상기 반경화된 패턴층이 적층된 상기 제1 베이스 필름이 상기 분리 롤러에 의해 상기 마스터 롤러로부터 분리되어 상기 접합 유닛을 향해 진행할 수 있다.

상기 패턴층 재료는 UV 광(ultraviolet ray)을 흡수하면 경화되고, 상기 완전 경화 유닛 및 상기 패턴층 반경화기는 각각, UV 광을 조사(照射)하는 UV 램프(lamp)를 구비할 수 있다.

상기 점착제 도포 유닛은, 점착제를 외주면에 도포하고 회전하여 상기 제2 베이스 필름의 일 측면에 상기 점착제를 전사(傳寫)하는 그라비아 롤러(gravure roller), 및 상기 그라비아 롤러의 외주면에 상기 점착제를 공급하는 점착제 공급기를 구비할 수 있다.

본 발명의 내층 패턴 필름 제조 장치는, 권취된 제1 베이스 필름을 풀어 상기 패턴층 형성 유닛으로 공급하는 제1 베이스 필름 공급 롤러, 권취된 제2 베이스 필름을 풀어 상기 점착제 도포 유닛으로 공급하는 제2 베이스 필름 공급 롤러, 및 상기 완전 경화 유닛을 통과하여 배출되는 내층 패턴 필름을 권취하여 회수하는 내층 패턴 필름 회수 롤러를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 내층 패턴 필름 제조 장치는, 상기 완전 경화 유닛에서 배출되어 상기 내층 패턴 필름 회수 롤러로 진행하는 내층 패턴 필름의 진행 경로 상에 배치된 것으로, 상기 내층 패턴 필름 회수 롤러에서 내층 패턴 필름이 권취된 지관(紙管)을 교체하는 작업이 진행되는 동안 상기 완전 경화 유닛을 통과하여 배출되는 내층 패턴 필름의 진행 경로를 연장(延長)하여 내층 패턴 필름을 축적하는 어큐뮬레이터(accumulator)를 더 구비할 수 있다.

상기 점착제 건조 유닛은 상기 점착제 도포 유닛 및 상기 접합 유닛보다 상측에 배치되고, 상기 점착제가 도포되는 제2 베이스 필름의 일 측면은, 상기 점착제 도포 유닛에서 점착제가 도포될 때에는 아래를 향하고, 상기 점착제 건조 유닛을 통과할 때에는 위를 향하며, 상기 접합 유닛에서 상기 제1 베이스 필름과 접합될 때에는 다시 아래를 향할 수 있다.

상기 점착제 도포 유닛과 상기 접합 유닛은 상기 점착제 건조 유닛의 일 측 아래 및 타 측 아래에 배치될 수 있다.

상기 패턴층은 일 방향으로 연장되고 단면이 톱니 모양인 다수의 프리즘 패턴(prism pattern)을 구비할 수 있다.

본 발명에 의하면, 요철(凹凸) 형상 패턴이 형성된 패턴층을 한 쌍의 베이스 필름 사이에 구비한 내층 패턴 필름을 롤투롤 타입으로 끊김 없이 연속 생산할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 한 쌍의 베이스 필름이 접합될 때 밀착된 한 쌍의 롤러 사이를 통과하지 않으므로, 과도한 접합 압력으로 인한 패턴층 손상과 이로 인한 불량이 줄어 생산성이 향상되고 생산 원가가 절감된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내층 패턴 필름 제조 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 패턴층 형성 유닛을 확대 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 점착제 도포 유닛을 확대 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 접합 유닛을 확대 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 내층 패턴 필름 제조 장치를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내층 패턴 필름 제조 장치의 개략적인 구성도로서, 이를 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 내층 패턴 필름 제조 장치(10)는 제1 베이스 필름(2)와 제2 베이스 필름(4) 사이에 패턴층(3)(도 4 참조)이 개재된 내층 패턴 필름(1)을 롤투롤 타입(roll-to-roll type)으로 연속 생산하는 장치이다. 제1 및 제2 베이스 필름(2, 4)은 플렉서블(flexible)하며 양 측면이 요철(凹凸) 없이 편평한 필름으로, 예컨대, PET(polyethylene phthalate) 수지로 이루어질 수 있다.

패턴층(3)은 상기 베이스 필름(2, 4)의 폭 방향, 즉 XZ 평면에 직교하는 Y축과 평행하게 연장되고 단면이 톱니 모양인 다수의 프리즘 패턴(prism pattern)(3a)(도 4 참조)을 구비한다. 다만, 상기 패턴층(3)에 구비된 패턴의 형태는 본 발명의 일 예에 불과하며, 본 발명의 내층 패턴 필름 제조 장치는 다른 형태의 패턴을 갖는 패턴층을 구비한 내층 패턴 필름을 제조하는 장치일 수도 있다.

내층 패턴 필름 제조 장치(10)는, 제1 베이스 필름 공급 롤러(11), 제2 베이스 필름 공급 롤러(28), 패턴층 형성 유닛(15), 점착제 도포 유닛(30), 점착제 건조 유닛(45), 접합 유닛(50), 완전 경화 유닛(60), 어큐뮬레이터(accumulator)(70), 및 내층 패턴 필름 회수 롤러(80)를 구비한다. 제1 베이스 필름 공급 롤러(11)는 권취된 제1 베이스 필름(2)를 풀어 패턴층 형성 유닛(15)으로 끊김 없이 연속 공급하는 롤러이다. 제2 베이스 필름 공급 롤러(28)는 권취된 제2 베이스 필름(4)을 점착제 도포 유닛(30)으로 끊김 없이 연속 공급하는 롤러이다.

패턴층 형성 유닛(15)은 상기 제1 베이스 필름 공급 롤러(11)에서 공급되는 제1 베이스 필름(2)의 일 측면에 패턴층(patterned layer)(3)(도 2 참조)을 적층 형성한다. 점착제 도포 유닛(30)은 상기 제2 베이스 필름 공급 롤러(28)에서 공급되는 제2 베이스 필름(4)의 일 측면에 점착제를 도포하여 점착층(6)을 형성한다. 점착제 건조 유닛(45)은 점착제 도포 유닛(30)을 통과하여 배출된 제2 베이스 필름(4)에 도포된 점착제 내의 용제(溶劑)를 증발시킨다.

접합 유닛(50)은, 패턴층 형성 유닛(15)을 통과하여 배출된 제1 베이스 필름(2)에 형성된 패턴층(3)과, 점착층 건조 유닛(45)을 통과하여 배출된 제2 베이스 필름(4)에 형성된 점착층(6)을 마주보게 하고 접합시켜 내층 패턴 필름(1)을 형성한다. 완전 경화 유닛(60)은 접합 유닛(50)을 통과하여 배출된 내층 패턴 필름(1)의 패턴층(3) 및 점착층(6)을 완전 경화시킨다. 내층 패턴 필름 회수롤러(80)는 완전 경화 유닛(60)을 통과하여 배출되는 내층 패턴 필름(1)을 권취하여 회수하는 롤러이다.

어큐뮬레이터(70)는 완전 경화 유닛(60)에서 배출되어 내층 패턴 필름 회수 롤러(80)로 진행하는 내층 패턴 필름(1)의 진행 경로 상에 배치된 것으로, 내층 패턴 필름 회수 롤러(80)에서 내층 패턴 필름(1)이 권취된 지관(紙管)을 내층 패턴 필름(1)이 권취되지 않은 새로운 지관으로 교체하는 작업이 진행되는 동안 완전 경화 유닛(60)을 통과하여 배출되는 내층 패턴 필름(1)의 진행 경로를 연장(延長)하여 내층 패턴 필름(1)을 축적한다. 여기서 지관은 필름(film)과 같은 플렉서블(flexible)한 웹(web)이 외주면에 권취되는 파이프(pipe) 형상의 부재로서, 웹의 공급 롤러 또는 웹의 회수 롤러의 샤프트에 분리 가능하게 끼워지는 부재이다. 한편, 상기 롤러들과 유닛들(11, 15, 28, 30, 45, 50, 60, 70, 80) 사이에는 복수의 가이드 롤러(guide roller)가 배치되어 제1 베이스 필름(2), 제2 베이스 필름(4), 및 내층 패턴 필름(1)의 진행 경로를 안내한다.

도 2는 도 1의 패턴층 형성 유닛을 확대 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 패턴층 형성 유닛(15)은 마스터 롤러(master roller)(16), 가압 롤러(19), 패턴층 재료 도포기(23), 패턴층 반경화기(25), 분리 롤러(21)를 구비한다. 마스터 롤러(16)는 패턴층(3)에 형성되는 프리즘 패턴(3a)에 대응되는 요철(凹凸)(17)이 형성된 외주면을 구비한다. 가압 롤러(19)는 마스터 롤러(16)를 가압하는 롤러로서, 제1 베이스 필름 공급 롤러(11)에서 배출되어 패턴층 형성 유닛(15)으로 유입된 제1 베이스 필름(2)은 상기 가압 롤러(19)의 외주면을 따라 진행하며 마스터 롤러(16)와 가압 롤러(19) 사이로 진입한다.

패턴층 재료 도포기(23)는 제1 베이스 필름(2)이 마스터 롤러(16)와 가압 롤러(19) 사이로 진입하기 전에 제1 베이스 필름(2)의 위를 향한 측면에 액상(液狀)의 패턴층 재료를 도포한다. 패턴층 재료 도포기(23)는 가압 롤러(19)의 위에 근접 배치된다. 패턴층 재료 도포기(23)는 예를 들어, 가압 롤러(19)의 길이 방향, 즉 Y축과 평행한 방향으로 연장된 슬롯 다이(slot die), 또는 가압 롤러(19)의 길이 방향으로 배치된 복수의 액체 토출 노즐(nozzle)을 포함할 수 있다.

상기 패턴층 재료는 UV 광(ultraviolet ray)을 흡수하면 경화되는 성질을 갖는다. 구체적으로, 상기 패턴층 재료는 올리고머, 모노머, 광중합 개시제, 및 각종 첨가제를 혼합하여 형성될 수 있다. 여기서, 올리고머는 기본 수지(base resin)로서 예컨대, 폴리에스테르계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 폴리아크릴계 수지 등일 수 있다. 모노머는 반응성 희석제이며, 광중합 개시제는 자외선(UV)을 흡수하여 라디칼 혹은 양이온을 생성시켜 중합을 개시시키는 역할을 한다. 다만 본 발명에서 상기 패턴층 재료는 상기 올리고머, 모노머, 광중합 개시제, 및 각종 첨가제의 혼합물에 한정되는 것은 아니다.

패턴층 반경화기(25)는 마스터 롤러(16)의 바깥, 구체적으로는 마스터 롤러(16)의 아래에 배치되고, 제1 베이스 필름(2)의 일 측면에 도포된 액상의 패턴층 재료를 반경화(半硬化)한다. 패턴층 반경화기(25)는 UV 광(光)을 조사하는, 소위 "UV 경화기" 로서 마스터 롤러(16)의 아래측 외주면과 균일한 거리를 두고 이격되게 배치되는 복수의 UV 램프(lamp)(26)를 구비한다. 분리 롤러(21)는 반경화된 패턴층(3)이 형성된 제1 베이스 필름(2)을 마스터 롤러(16)에서 분리시키는 롤러이다.

패턴층 형성 유닛(15)에서 제1 베이스 필름(2)의 일 측면에 패턴층(3)이 형성되는 과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 제1 베이스 필름(2)이 마스터 롤러(16)와 가압 롤러(19) 사이로 진입하기 전에 액상의 패턴층 재료가 패턴층 재료 도포기(23)에서 유출되어 제1 베이스 필름(2)의 일 측면에 도포된다. 제1 베이스 필름(2)이 마스터 롤러(16)와 가압 롤러(19) 사이를 통과할 때, 제1 베이스 필름(2)에 도포된 액상의 패턴층 재료는 마스터 롤러(19)의 외주면과 마주보게 되므로 마스터 롤러(16)의 요철(17)에 눌려 액상의 패턴층 재료에 순차적으로 프리즘 패턴(3a)이 형성된다.

마스터 롤러(16)와 가압 롤러(19) 사이를 통과한 제1 베이스 필름(2)이 마스터 롤러(16)의 외주면에 밀착되어 진행하는 동안 프리즘 패턴(3a)이 형성된 패턴층 재료가 상기 패턴층 반경화기(25)에서 조사된 UV 광에 노출되어 반경화된다. 상기 ?腑捐?란 프리즘 패턴(3a)의 외주부만 경화되고 내부까지는 경화되지 않은 상태를 의미한다. 따라서, 패턴층 반경화기(25)의 UV 램프(26)에서는 패턴층 재료가 반경화만 될 정도로 약한 세기의 UV 광이 조사된다. 상기 반경화된 패턴층(3)이 적층된 상기 제1 베이스 필름(2)은 분리 롤러(21)에 의해 마스터 롤러(16)로부터 분리되어 접합 유닛(50)을 향해 진행하게 된다.

도 3은 도 1의 점착제 도포 유닛을 확대 도시한 도면이다. 도 1 및 도 3을 함께 참조하면, 점착제 도포 유닛(30)은, 제2 베이스 필름 공급 롤러(28)로부터 공급되는 제2 베이스 필름(4)을 알파벳 U자 형의 진행 경로를 따라 하강하다가 상승하도록 안내하는 복수의 가이드 롤러들(37, 38, 39, 40, 41, 42, 43)과, 상기 제2 베이스 필름(4)이 하강 진행에서 상승 진행으로 변환되는 지점에서 제2 베이스 필름(4)의 일 측면, 구체적으로 하측면에 점착제를 도포하는 그라비아 롤러(gravure roller)(31)와, 그라비아 롤러(31)의 외주면에 점착제를 공급하는 점착제 공급기(34)를 구비한다.

상세하게 도시되어 있지는 않지만, 점착제 공급기(34)는 점착제가 수용되는 탱크(tank), 탱크 내의 점착제를 가압하여 상향 공급하는 펌프, 상기 그라비아 롤러(31)의 하측 외주부를 감싸며 그라비아 롤러(31)의 하측 외주부와 마주보는 측면에서 점착제가 유출되는 점착제 공급 프레임(frame)을 구비할 수 있다. 그라비아 롤러(31)의 하측 외주부에는 상기 점착제 공급기(34)에서 공급된 점착제가 도포되고, 점착제가 도포된 상태로 그라비아 롤러(31)가 회전하여 마주보고 있는 제2 베이스 필름(4)의 하측면에 점착제가 전사(傳寫)된다. 이에 의해 제2 베이스 필름(4)의 하측면에 점착제가 일정한 두께로 도포된 점착층(6)이 형성된다. 점착층(6)이 형성된 제2 베이스 필름(4)은 상승 진행하여 점착제 건조 유닛(45)으로 진행한다. 한편, 점착제 도포 유닛(30)의 구성은 도 3에 도시된 예에 한정되지는 않으며 다른 형태, 예컨대 슬롯 다이(slot die), 또는 액체 토출 노즐(nozzle) 등을 구비할 수도 있다. 또한, 점착제 공급기(34)의 구성도 도 3에 도시된 예에 한정되지는 않으며, 예컨대, 점착제가 수용되는 탱크와 닥터 블레이드(doctor blade)를 구비하여 구성될 수도 있다.

점착제 도포 유닛(30)에서 배출된 제2 베이스 필름(4)은 점착제 건조 유닛(45)을 통과한다. 점착제 도포 유닛(30)에서 공급되는 점착제는 액상(液狀)의 용제(溶劑), 즉 솔벤트(solvent)와, 상기 용제에 용해된 점착성 수지를 포함하는데, 점착제 건조 유닛(45) 내에서 복사열(熱)과 고온의 공기 흐름, 즉 열풍(熱風)에 의해 상기 용제가 증발된다. 이로써 점착제가 흘러내리지 않고 제2 베이스 필름(4)의 표면에 고착된다. 점착제 건조 유닛(45)을 통과한 제2 베이스 필름(4)은 하강 진행하여 접합 유닛(50)으로 진행한다.

내층 패턴 필름 제조 장치(10)에서 점착제 건조 유닛(45)은 상측, 즉 2층에 배치되고, 그 외 다른 유닛들, 즉 제1 베이스 필름 공급 롤러(2), 패턴층 형성 유닛(15), 제2 베이스 필름 공급 롤러(28), 점착제 도포 유닛(30), 접합 유닛(50), 완전 경화 유닛(60), 어큐뮬레이터(70), 및 내층 패턴 필름 회수 롤러(80)는 하측, 즉 1층에 배치되며, 그들 중에서 제2 베이스 필름 공급 롤러(28), 완전 경화 유닛(60), 어큐뮬레이터(70), 및 내층 패턴 필름 회수 롤러(80)는 점착제 건조 유닛(45)과 겹쳐지게 배치된다. 이에 따라, 내층 패턴 필름 제조 장치(10)를 설치하기 위해 필요한 평면 공간을 줄일 수 있고, 효율적으로 공간을 활용할 수 있다.

점착제 도포 유닛(30)은 점착제 건조 유닛(45)의 우측 아래(도 1 참조)에 배치되고, 접합 유닛(50)은 점착제 건조 유닛(45)의 좌측 아래(도 1 참조)에 배치된다. 이와 같은 배치 관계에 기인하여 점착제 도포 유닛(30)에서 제2 베이스 필름(4)은 하측면에 점착제가 도포되나, 점착제 건조 유닛(45)으로 진행하며 뒤집어져서 점착제 건조 유닛(45) 내에서는 제2 베이스 필름(4)의 상측면에 점착층(2)이 위치하고, 제2 베이스 필름(4)이 접합 유닛(50)으로 하강 진행하며 다시 뒤집어져서 접합 유닛(50)의 접합 롤러(51)를 통과할 때에는 제2 베이스 필름(4)의 하측면에 점착층(2)이 위치하게 된다.

도 4는 도 1의 접합 유닛을 확대 도시한 도면이다. 도 1 및 도 4를 함께 참조하면, 접합 유닛(50)은 접합 롤러(51)와, 제1 텐션 롤러(tension roller)(54)와, 제2 텐션 롤러(57)를 구비한다. 패턴층 형성 유닛(15)을 통과하여 접합 유닛(50)으로 공급된 제1 베이스 필름(2)과, 점착제 건조 유닛(45)을 통과하여 접합 유닛(50)으로 공급된 제2 베이스 필름(4)이 겹쳐져 진행하도록 접합 롤러(51)의 상측 외주면에 상기 제1 베이스 필름(2)과 제2 베이스 필름(4)이 지지한다. 구체적으로, 접합 롤러(51)의 외주면에 제1 베이스 필름(2)이 접촉 지지되고, 제1 베이스 필름(2)에 제2 베이스 필름(4)이 접촉 지지되는데, 제1 베이스 필름(2)에 적층된 패턴층(3)과 제2 베이스 필름(4)에 적층된 점착층(6)이 마주보고 접촉하여 접합된다. 접합 롤러(51)는 유입되는 제1 베이스 필름(2)과 제2 베이스 필름(4)의 장력(tension)이 조절되도록 Z축과 평행하게 승강 가능하다.

제1 텐션 롤러(54)는 패턴층 형성 유닛(15)을 통과하여 접합 롤러(51)로 진행하는 제1 베이스 필름(2)의 진행 경로 상에 배치되며, 제1 베이스 필름(2)의 장력(tension)이 적정한 범위 내에서 유지될 수 있게 Z축과 평행하게 승강한다. 제2 텐션 롤러(57)는 점착제 건조 유닛(45)을 통과하여 접합 롤러(51)로 진행하는 제2 베이스 필름(4)의 경로 상에 배치되며, 제2 베이스 필름(4)의 장력이 적정한 범위 내에서 유지될 수 있게 Z축과 평행하게 승강한다.

제1 텐션 롤러(54)와 접합 롤러(51)의 승강으로 제1 텐션 롤러(54)에서 접합 롤러(51)로 향하는 제1 베이스 필름(2)의 진행 방향과 평행한 가상의 제1 경로선(P1)이 X축과 평행하게 수평하게 연장된 가상의 수평선(P0)과 교차하여 이루는 각(A1)은 0 내지 30°이고, 제1 텐션 롤러(57)와 접합 롤러(51)의 승강으로 제2 텐션 롤러(57)에서 접합 롤러(51)로 향하는 제2 베이스 필름(4)의 진행 방향과 평행한 가상의 제2 경로선(P2)이 X축과 평행하게 수평하게 연장된 가상의 수평선(P0)과 교차하여 이루는 각(A2)은 -5 내지 15°이다. 이에 따라, 제1 경로선(P1)과 제2 경로선(P2)이 교차하여 이루는 각(A1-A2)은 15 내지 35°가 된다.

이처럼 제1 베이스 필름(2)과 제2 베이스 필름(4)이 적절한 장력을 유지한 채 접합 롤러(51)의 상측 외주면에서 서로 포개지므로 패턴층(3)의 모든 프리즘 패턴(3a) 상단부가 점착층(6)에 부착되면서 제1 베이스 필름(2)과 제2 베이스 필름(4)이 부착된다. 통상적인 경우라면, 접합 롤러(51)를 가압하는 롤러가 더 구비되고 제1 베이스 필름(2)과 제2 베이스 필름(4)을 상기 접합 롤러(51)와 이를 가압하는 롤러 사이로 통과시켜 접합 롤러(51)의 외주면에 밀착시키면서 제1 베이스 필름(2)과 제2 베이스 필름(4)을 부착하였겠지만, 상술한 바와 같이 제1 베이스 필름(2)과 제2 베이스 필름(4)이 적절한 장력을 유지하며 접합 롤러(51) 상측 외주면에서 접촉하여 접합되기 때문에 본 발명의 내층 패턴 필름 제조 장치(10)는 접합 롤러(51)를 가압하여 접합 롤러(51)의 상측 외주면에 지지된 제1 베이스 필름(2)과 제2 베이스 필름(4)을 접합 롤러(51)의 외주면 측으로 밀착시키는 추가적인 롤러는 구비하지 않는다.

부연하면, 제1 베이스 필름(2)과 제2 베이스 필름(4)이 접합될 때 종래의 경우처럼 밀착된 한 쌍의 롤러 사이를 통과하지 않으므로, 과도한 접합 압력으로 인해 프리즘 패턴(3a)이 손상되거나 점착층(6)에 프리즘 패턴(3a)이 함몰되어 광학적 특성이 저하되는 제품 불량이 줄어들게 되며, 따라서 생산성이 향상되고 원가가 절감된다.

완전 경화 유닛(60)은 복수의 UV 경화기(62)를 구비한다. UV 경화기(62)는 그 내부에 UV 광(ultraviolet ray)을 조사하는 UV 램프(미도시)를 구비한다. 제1 베이스 필름(2)과 제2 베이스 필름(4)이 접합되어 형성된 내층 패턴 필름(1)이 접합 유닛(50)에서 배출되어 완전 경화 유닛(60)으로 진입하면 복수의 UV 경화기(62)는 내층 패턴 필름(1)에 UV 광을 조사한다. UV 경화기(62)에 구비된 UV 램프에서 조사되는 UV 광은 패턴층 반경화기(25)(도 2 참조)의 UV 램프(26)(도 2 참조)에서 조사되는 UV 광보다 광의 세기가 큰 UV 광을 조사한다. 이로 인해 패턴층(3)이 반경화된 상태에서 완전 경화로 변화된다.

완전 경화 유닛(60)에서 배출된 내층 패턴 필름(1)은 어큐뮬레이터(70)로 진입한다. 어큐뮬레이터(70)는 일렬로 수평 배열된 복수의 상단 롤러(73)와 상단 롤러(73)보다 아래에 일렬로 수평 배열된 복수의 하단 롤러(75)를 구비한다. 복수의 상단 롤러(73)는 승강 가능하다. 어큐뮬레이터(70)로 진입한 내층 패턴 필름(1)은 복수의 상단 롤러(73)와 하단 롤러(75)에 지지되어 지그재그(zigzag) 경로를 따라 진행하여 어큐뮬레이터(70)를 통과하고, 내층 패턴 필름 회수 롤러(80)에 권취 회수된다.

내층 패턴 필름 회수 롤러(80)의 샤프트(미도시)에 지관(紙管)이 끼워진 채 내층 패턴 필름(1)이 상기 지관에 롤(roll) 형태로 권취되는 도중에는 상단 롤러(73)와 하단 롤러(75) 사이의 간격은 좁혀져 있다. 그러나, 내층 패턴 필름 회수 롤러(80)에 끼워진 지관에 내층 패턴 필름(1)이 미리 정한 용량만큼 가득하게 권취되면 내층 패턴 필름(1)을 절단하고, 상기 가득히 권취된 지관을 빼내고, 새로운 지관을 내층 패턴 필름 회수 롤러(80)의 샤프트에 끼우고, 내층 패턴 필름(1)의 선단을 상기 새로운 지관에 연결하는 지관 교체 작업이 수행된다.

상기 지관 교체 작업이 수행되는 동안에는 상단 롤러(73)가 상승하여 상단 롤러(73)와 하단 롤러(75) 사이의 간격이 이격된다. 이로써 어큐뮬레이터(70) 내부에서 내층 패턴 필름(1)의 진행 경로가 길어져 어큐뮬레이터(70) 내부에 내층 패턴 필름(1)이 축적된다. 즉, 완전 경화 유닛(60)에서는 내층 패턴 필름(1)이 중단 없이 배출되나, 어큐뮬레이터(70)에서 내층 패턴 필름(1)이 축적되어 내층 패턴 필름 회수 롤러(80)로 내층 패턴 필름(1)을 배출하지 않으므로, 지관 교체 작업이 충분한 시간을 갖고 정확하게 수행될 수 있다.

한편, 내층 패턴 필름(1)은 적당한 크기로 재단하여 예컨대, 프리즘 시트와 같은 용도로 사용될 수도 있고, 추가적인 공정을 통해 제2 베이스 필름(4)의 외측면에 패턴층을 한 층 더 적층하고 적당한 크기로 재단하여 프리즘 시트와 같은 용도로 사용될 수도 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

1: 내층 패턴 필름 2, 4: 베이스 필름
3: 패턴층 6: 점착층
10: 내층 패턴 필름 제조 장치 11: 제1 베이스 필름 공급 롤러
15: 패턴층 형성 유닛 16: 마스터 롤러
28: 제2 베이스 필름 공급 롤러 30: 점착제 도포 유닛
31: 그라비아 롤러 45: 점착제 건조 유닛
50: 접합 유닛 60: 완전 경화 유닛
70: 어큐뮬레이터 80: 내층 패턴 필름 회수 롤러

Claims

제1 베이스 필름의 일 측면에 패턴층(patterned layer)을 적층 형성하고 반경화하는 패턴층 형성 유닛; 제2 베이스 필름의 일 측면에 점착제를 도포하여 점착층을 형성하는 점착제 도포 유닛; 상기 제2 베이스 필름에 도포된 점착제 내의 용제(溶劑)를 증발시키는 점착제 건조 유닛; 상기 패턴층과 상기 점착층을 마주보게 하고 접합시켜 내층 패턴 필름을 형성하는 접합 유닛; 및, 상기 내층 패턴 필름을 완전 경화시키는 완전 경화 유닛;을 구비하고,
상기 접합 유닛은, 상기 패턴층 형성 유닛에서 배출된 제1 베이스 필름과 상기 점착제 건조 유닛에서 배출된 제2 베이스 필름이 겹쳐져 진행하며 상기 패턴층과 상기 점착층이 접합되도록 상기 제1 베이스 필름과 상기 제2 베이스 필름을 지지하는 접합 롤러;를 구비하되, 상기 접합 롤러에 지지된 제1 베이스 필름과 제2 베이스 필름을 상기 접합 롤러 측으로 밀착시키는 롤러는 구비하지 않는 것을 특징으로 하는 내층 패턴 필름 제조 장치.
제1 항에 있어서,
상기 접합 유닛은, 상기 패턴층 형성 유닛에서 상기 접합 롤러로 진행하는 제1 베이스 필름의 경로 상에 배치되며, 상기 제1 베이스 필름의 장력(tension)을 유지하기 위해 승강하는 제1 텐션 롤러; 및, 상기 점착제 건조 유닛에서 상기 접합 롤러로 진행하는 제2 베이스 필름의 경로 상에 배치되며, 상기 제2 베이스 필름의 장력을 유지하기 위해 승강하는 제2 텐션 롤러;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내층 패턴 필름 제조 장치.
제2 항에 있어서,
상기 제1 텐션 롤러에서 상기 접합 롤러로 향하는 제1 베이스 필름의 진행 방향과 평행한 가상의 제1 경로선과, 상기 제2 텐션 롤러에서 상기 접합 롤러로 향하는 제2 베이스 필름의 진행 방향과 평행한 가상의 제2 경로선이 교차하여 이루는 각은 15 내지 35°인 것을 특징으로 하는 내층 패턴 필름 제조 장치.
제1 항에 있어서,
상기 패턴층 형성 유닛은, 상기 패턴층의 패턴(pattern)에 대응되는 요철(凹凸)이 형성된 외주면을 구비한 마스터 롤러(master roller); 상기 마스터 롤러를 가압하는 롤러로서, 상기 마스터 롤러와의 사이로 상기 제1 베이스 필름을 진입시키는 가압 롤러; 상기 제1 베이스 필름이 상기 마스터 롤러와 상기 가압 롤러 사이로 진입하기 전에 상기 제1 베이스 필름의 일 측면에 액상의 패턴층 재료를 도포하는 패턴층 재료 도포기; 상기 마스터 롤러의 바깥에 배치된, 상기 액상의 패턴층 재료를 반경화(半硬化)하는 패턴층 반경화기; 및, 상기 제1 베이스 필름을 상기 마스터 롤러에서 분리시키는 분리 롤러;를 구비하는 것을 특징으로 하는 내층 패턴 필름 제조 장치.
제4 항에 있어서,
상기 액상의 패턴층 재료는 상기 패턴층 재료 도포기에서 유출되어 상기 제1 베이스 필름의 일 측면에 도포되고, 상기 제1 베이스 필름이 상기 마스터 롤러와 상기 가압 롤러 사이를 통과할 때 상기 마스터 롤러의 요철에 눌려 상기 액상의 패턴층 재료에 패턴이 형성되고, 상기 제1 베이스 필름이 상기 마스터 롤러의 외주면에 밀착되어 진행하는 동안 상기 패턴이 형성된 패턴층 재료가 상기 패턴층 반경화기에 의해 반경화되고, 상기 반경화된 패턴층이 적층된 상기 제1 베이스 필름이 상기 분리 롤러에 의해 상기 마스터 롤러로부터 분리되어 상기 접합 유닛을 향해 진행하는 것을 특징으로 하는 내층 패턴 필름 제조 장치.
제4 항에 있어서,
상기 패턴층 재료는 UV 광(ultraviolet ray)을 흡수하면 경화되고,
상기 완전 경화 유닛 및 상기 패턴층 반경화기는 각각, UV 광을 조사(照射)하는 UV 램프(lamp)를 구비하는 것을 특징으로 하는 내층 패턴 필름 제조 장치.
제1 항에 있어서,
상기 점착제 도포 유닛은, 점착제를 외주면에 도포하고 회전하여 상기 제2 베이스 필름의 일 측면에 상기 점착제를 전사(傳寫)하는 그라비아 롤러(gravure roller); 및, 상기 그라비아 롤러의 외주면에 상기 점착제를 공급하는 점착제 공급기;를 구비하는 것을 특징으로 하는 내층 패턴 필름 제조 장치.
제1 항에 있어서,
권취된 제1 베이스 필름을 풀어 상기 패턴층 형성 유닛으로 공급하는 제1 베이스 필름 공급 롤러; 권취된 제2 베이스 필름을 풀어 상기 점착제 도포 유닛으로 공급하는 제2 베이스 필름 공급 롤러; 및, 상기 완전 경화 유닛을 통과하여 배출되는 내층 패턴 필름을 권취하여 회수하는 내층 패턴 필름 회수 롤러;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내층 패턴 필름 제조 장치.
제8 항에 있어서,
상기 완전 경화 유닛에서 배출되어 상기 내층 패턴 필름 회수 롤러로 진행하는 내층 패턴 필름의 진행 경로 상에 배치된 것으로, 상기 내층 패턴 필름 회수 롤러에서 내층 패턴 필름이 권취된 지관(紙管)을 교체하는 작업이 진행되는 동안 상기 완전 경화 유닛을 통과하여 배출되는 내층 패턴 필름의 진행 경로를 연장(延長)하여 내층 패턴 필름을 축적하는 어큐뮬레이터(accumulator);를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내층 패턴 필름 제조 장치.
제1 항에 있어서,
상기 점착제 건조 유닛은 상기 점착제 도포 유닛 및 상기 접합 유닛보다 상측에 배치되고,
상기 점착제가 도포되는 제2 베이스 필름의 일 측면은, 상기 점착제 도포 유닛에서 점착제가 도포될 때에는 아래를 향하고, 상기 점착제 건조 유닛을 통과할 때에는 위를 향하며, 상기 접합 유닛에서 상기 제1 베이스 필름과 접합될 때에는 다시 아래를 향하는 것을 특징으로 하는 내층 패턴 필름 제조 장치.
제10 항에 있어서,
상기 점착제 도포 유닛과 상기 접합 유닛은 상기 점착제 건조 유닛의 일 측 아래 및 타 측 아래에 배치된 것을 특징으로 하는 내층 패턴 필름 제조 장치.
제1 항에 있어서,
상기 패턴층은 일 방향으로 연장되고 단면이 톱니 모양인 다수의 프리즘 패턴(prism pattern)을 구비한 것을 특징으로 하는 내층 패턴 필름 제조 장치.