KR102214932B1 - 미세 패턴 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 미세 패턴 제조 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 미세 패턴 제조 장치는 패턴이 형성된 패턴 롤; 상기 패턴 롤과 접하며 상기 패턴 롤의 중심을 기준으로 하는 수평선상으로부터 기 설정된 각도만큼 상측에 배치되는 갭 롤; 및 상기 패턴 롤과 상기 갭 롤 사이로 인입되는 기재에 패턴을 전사하기 위하여 상기 패턴 롤에 코팅액을 주입하는 코팅액 주입 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

미세 패턴 제조 장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING NANO PATTERN}
본 발명은 미세 패턴 제조 장치에 관한 것으로, 특히, 패턴 롤과 갭롤 사이로 기재를 인입시키는 갭 롤의 중심이 패턴 롤의 중심을 기준으로 하는 수평선상으로부터 기 설정된 각도 또는 기 설정된 거리만큼 상측으로 높게 배치되며 경화 수단의 일측에 적어도 하나의 보조 경화 수단이 배치되는 미세 패턴 제조 장치에 관한 것이다.
현재 디스플레이용 광학부재로 널리 사용되고 있는 대표적인 것으로는, LCD(Liquid Crystal Display)에 사용되는 것으로 광 확산을 위한 확산판과 확산된 빛을 집광하여 직진성을 향상시키는 프리즘 필름(Prism Film) 등이 있으며, 산업용으로는 홀로그램이나 재귀반사(Cube corner) 필름 등이 있다.
도 1은 일반적인 프리즘 시트의 단면도이고, 도 2는 일반적인 프리즘 시트의 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 프리즘 시트(10)는 도광판 및 확산 시트에 의해 확산된 광이 최초 유입되는 몸체부(11)와, 상기 확산된 광이 일정하게 진행되도록 하는 이등변 삼각 형상의 돌출부(12)로 구성되며, 상기 돌출부(12)는 상기 몸체부(11) 상에서 스트라이프 형태로 선형 배열된다.
그리고, 상기 이등변 삼각 형상의 돌출부(12)는 수십㎛ 에서 수백㎛의 피치(pitch)를 가지고, 삼각기둥의 꼭지각(α)은 60도 내지 130도의 범위로 이루어진다. 그리고, 상기 꼭지각(α)의 각도가 예각일수록 휘도가 높아지는 대신 시야각은 좁아지는 특성을 갖는다.
도 3은 마이크로 렌즈 패턴이 형성된 광학 시트의 사시도이다.
도 3에는 휘도 및 시야각의 특성을 동시에 개선할 수 있는 광학 시트(20)가 도시되어 있고, 상기 광학 시트(20)는 몸체부(21)와 볼록부(22, 또는 마이크로 렌즈 패턴)로 이루어진다.
상기 광학 시트(20)에 형성된 볼록부(22)들에 의하여 빛의 집광 및 확산이 보다 효율적으로 수행될 수 있다.
이러한 필름들은 초기에 한장씩 찍어서 제품을 생산하였으나 최근에는 미세 가공 기술의 발전에 따라 롤투롤(Roll to Roll) 방식으로 대량생산되어 시장경쟁력을 한층 높여가고 있다.
이러한 대량생산을 가능케 하는 종래의 미세 패턴 가공방식은 크게, (1)기계적으로 가공한 패턴 마스터를 직접 몰드로 사용하는 직접 가공방식과, (2) 패턴 마스터를 모재(Mother)로 하여 전해도금한 금속피막을 몰드로 사용하는 스탬퍼(Stamper) 가공방식으로 분류할 수 있다.
먼저, 패턴 마스터를 이용한 직접 가공방식은 원통형의 금속표면에 패턴형상을 기계적으로 가공하고, 이렇게 패턴가공된 몰드를 제조장치에 직접 장착한 후, 기재와 몰드 사이에 성형성이 용이한 재료를 주입하고 이를 경화시켜서 몰드 표면의 형상을 기재상에 연속적으로 이송/도포하는 방식이다.
또한, 스탬퍼 가공방식은 스탬퍼를 원통형의 금속 지지체 표면에 밀착 고정시킨 후, 기재와 스탬퍼 몰드 사이에 성형성이 용이한 재료를 주입 및 경화시킴으로써 스탬퍼 몰드의 형상을 기재상에 연속적으로 이송/도포하는 방식이다.
이때, 도포재료를 경화하는 방식으로는 전사성을 높이기 위해 몰드에 직접적으로 열을 가하여 사용하는 경우가 일반적이며, 때로는 UV(자외선)에 반응하여 경화하는 재료를 사용하기도 하였다.
도 4a 내지 도 4b는 미세패턴 제조장치의 성형몰드, 즉 패턴 롤의 단면도로서, 도 4a 는 패턴마스터를 이용한 직접 가공방식에 의한 패턴 롤의 단면도이고, 도 4b 는 스탬퍼 가공방식에 의한 패턴 롤의 단면도이다.
먼저, 직접 가공방식은, 도 4a 에 도시한 바와 같이, 패턴(42)이 형성된 마스터 롤을 직접 장치에 부착하여 기재와 마스터 롤의 표면 사이에 형성되는 공간에 도포재료를 채우고 열 또는 UV를 조사하여 도포재료를 경화시킨 후, 기재와 마스터 롤을 분리시켜서 마스터 롤 표면의 패턴 형상을 기재 표면에 성형 도포한다. 이때, 도포재료는 경화된 이후에는 금속 성분의 마스터 롤 가공표면과 이형성이 우수한 것을 선택하여 사용한다.
또한, 스탬퍼 가공방식은 기본적으로 직접 가공방식과 유사하지만, 도 4b에 도시한 바와 같이, 마스터 롤 대신에 비교적 매끄러운 표면을 갖는 원통형의 몰드 지지체(44) 상에 패턴(42)이 형성된 스탬퍼 몰드(46)를 밀착 고정시킨 후, 기재와 스탬퍼 몰드 사이에 형성되는 공간에 도표재료를 채우고 열 또는 UV를 조사하여 패턴을 성형하게 된다.
이외에도, 보다 우수한 전사특성을 얻기 위해 몰드에 열을 가하기 위한 방식으로 마스터 롤, 또는 몰드지지체 중간에 히터나 유체 순환라인을 설치하여 도포재료의 점성을 조절하는 경우도 있다.
대량생산을 목적으로 하는 롤투롤 장치라도 영상표시장치의 수요, 즉 광학 필름의 수요를 충족하기 어려운 실정으로서, 롤투롤 장치의 개선이 필요하다. 특히, 불량률을 감소시킬 필요가 있는데, 가장 많은 패턴의 제조 결함이 발생하는 충진 공정을 개선할 필요가 있다.
또한 순간적인 정전으로 인해 미세 패턴 제조 장치의 전원이 오프(off)될 수 있는데, 특히, 경화 수단으로는 통상적으로 중압 UV 램프 또는 고압 UV 램프를 사용하기 때문에 정전 후 재 가동 되는데 까지 보통 5분 정도의 긴 시간이 소요된다. 따라서 미세 패턴 제조 장치 내 작동 중인 마스터 롤에 주입되는 코팅액(레진)이 제대로 경화 및 이형되지 않아 이로 인해 제품 불량이 발생할 뿐 아니라 마스터 롤이 손상될 수도 있다.
따라서 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 패턴 롤에 기재를 인입시키는 갭 롤의 중심이 패턴 롤의 중심을 기준으로 하는 수평선 상으로부터 기 설정된 각도 또는 기 설정된 거리만큼 상측으로 높게 배치되도록 하는 미세 패턴 제조장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 패턴 롤에 감긴 기재 위에 도포된 코팅액을 열 또는 UV를 조사하여 경화 시키는 주 경화 수단의 적어도 일측에 보조 경화수단이 배치되도록 하는 미세 패턴 제조 장치를 제공하는데 있다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 관점에 따른 미세 패턴 제조 장치는 패턴이 형성된 패턴 롤; 상기 패턴 롤과 접하며 상기 패턴 롤의 중심을 기준으로 하는 수평선상으로부터 기 설정된 각도만큼 상측에 배치되는 갭 롤; 및 상기 패턴 롤과 상기 갭 롤 사이로 인입되는 기재에 패턴을 전사하기 위하여 상기 패턴 롤에 코팅액을 주입하는 코팅액 주입 수단을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 갭 롤은 상기 패턴 롤의 중심을 기준으로 하는 수평선 상으로부터 15mm ~ 70mm 이내에서 상측으로 높게 배치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 갭 롤은 상기 패턴 롤의 중심을 기준으로 하는 수평선 상으로부터 3˚ ~ 17˚ 이내에서 상측으로 높게 배치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 갭 롤은 직경이 160mm~260mm 이내로 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 갭 롤은 원통형이며, 원통 외주 두께가 17mm ~ 20mm 이내로 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 갭 롤은 직경이 200mm이고 두께가 17mm로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 미세 패턴 제조 장치는 상기 코팅액의 주입에 따라 상기 패턴 롤과 상기 갭 롤 사이로 인입되는 상기 기재 위에 도포된 코팅액을 열 또는 UV(Ultraviolet)를 조사하여 경화 시키는 경화 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 경화 수단은 상기 기재 위에 도포된 코팅액을 상기 열 또는 상기 UV를 조사하여 경화 시키는 주 경화수단; 및 상기 주 경화 수단의 적어도 일측에 구비되어, 상기 기재 위에 도포된 코팅액을 상기 열 또는 상기 UV를 조사하여 경화 시키는 적어도 하나의 보조 경화수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 보조 경화수단은 상기 주 경화 수단으로부터의 상기 열 또는 상기 UV가 조사되는 영역에 중첩되지 않도록 기 설정된 거리만큼 이격되어 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 한 관점에 따른 미세 패턴 제조 장치는 베이스 필름(또는 필름형태의 기재)이 감겨 있는 제1 롤; 상기 제1 롤에 감겨 있는 상기 베이스 필름을 이송하는 두 개 이상의 가이드 롤; 상기 제1 롤로부터 이송되는 상기 베이스 필름에 기 설정된 패턴을 성형하는 패턴 롤; 상기 패턴 롤과 접하며 상기 패턴 롤의 중심을 기준으로 하는 수평선상으로부터 기 설정된 각도만큼 상측에 배치되는 갭 롤; 상기 패턴 롤과 상기 갭 롤 사이로 인입되는 기재에 패턴을 전사하기 위하여 상기 패턴 롤에 코팅액을 주입하는 코팅액 주입수단; 상기 코팅액의 주입에 따라 상기 패턴 롤과 상기 갭 롤 사이로 인입되는 상기 기재 위에 도포된 코팅액을 열 또는 UV(Ultraviolet)를 조사하여 경화 시키는 경화 수단; 및 상기 열 또는 UV를 조사하여 경화 시킨 코팅액이 도포된 베이스 필름이 감기는 제2 롤을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 한 관점에 따른 미세 패턴 제조 장치는 패턴이 형성된 패턴 롤; 상기 패턴 롤과 접하며 위치하는 갭 롤; 및 상기 패턴 롤과 상기 갭 롤 사이로 인입되는 기재에 패턴을 전사하기 위하여 상기 패턴 롤에 코팅액을 주입하는 코팅액 주입 수단; 및 상기 코팅액의 주입에 따라 상기 패턴 롤과 상기 갭 롤 사이로 인입되는 상기 기재 위에 도포된 코팅액을 열 또는 UV(Ultraviolet)를 조사하여 경화 시키는 주 경화 수단; 및 상기 주 경화 수단의 적어도 일측에 구비되어, 상기 기재 위에 도포된 코팅액을 상기 열 또는 상기 UV를 조사하여 경화 시키는 적어도 하나의 보조 경화수단을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 갭 롤은 상기 패턴 롤과 접하며 상기 패턴 롤의 중심을 기준으로 하는 수평선상으로부터 기 설정된 각도만큼 상측에 배치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 주 경화 수단은 8kw ~ 30kw의 중압 또는 고압 UV 램프를 사용하고, 상기 보조 경화수단은 80w ~ 180w의 저압 UV 램프를 사용하는 것을 특징으로 한다.
이를 통해, 본 발명은 패턴 롤에 기재를 인입시키는 갭 롤의 중심이 패턴 롤의 중심을 기준으로 하는 수평선 상으로부터 기 설정된 각도 또는 기 설정된 거리만큼 상측으로 높게 배치되도록 함으로써, 기재에 패턴을 균일한 두께로 도포할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 위치가 변경된 갭 롤을 이용하여 기재에 패턴을 균일한 두께로 도포하기 때문에 도포에 사용되는 코팅액의 소모량을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 위치가 변경된 갭 롤을 이용하여 기재에 패턴을 균일한 두께로 도포하기 때문에 제품의 불량률을 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 패턴 롤에 감긴 기재 위에 도포된 코팅액을 열 또는 UV를 조사하여 경화 시키는 경화 수단의 적어도 일측에 적어도 하나의 보조 경화수단이 배치되도록 함으로써, 순간적인 정전 시에도 보조 경화수단을 이용하여 경화 시키기 때문에 제품을 지속적으로 생산하고 패턴 롤의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 프리즘 시트의 단면도이다.
도 2는 일반적인 프리즘 시트의 사시도이다.
도 3은 마이크로 렌즈 패턴이 형성된 광학 시트의 사시도이다.
도 4a 내지 도 4b는 미세 패턴 제조장치의 패턴 롤의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴을 제조하기 위한 장치를 나타내는 도면이다.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 갭 롤의 변경 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 갭 롤의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 갭 롤의 배치 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 패턴을 제조하기 위한 장치를 나타내는 도면이다.
도 10a 내지 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 경화수단의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 미세 패턴 제조 장치를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 불구하고 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나, 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시예에서의 각각의 구성요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.
특히, 본 발명에서는 패턴 롤에 기재를 인입시키는 갭 롤의 중심이 패턴 롤의 중심을 기준으로 하는 수평선상으로부터 기 설정된 각도 또는 기 설정된 거리만큼 상측으로 높게 배치되도록 하며, 패턴 롤에 감긴 기재 위에 도포된 코팅액을 열 또는 UV를 조사하여 경화 시키는 주 경화 수단의 적어도 일측에 적어도 하나의 보조 경화수단이 추가 배치되도록 하는 새로운 미세 패턴 제조 장치를 제안한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴을 제조하기 위한 장치를 나타내는 도면이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 제조 장치는 기재(또는 베이스 필름, 10)이 감겨있는 제 1 롤(20), 기재를 이송시키는 가이드 롤(30a 내지 30d), 기재에 패턴을 성형하기 위한 패턴 롤(40), 기재(10)가 패턴 롤(40)에 인입되는 지점에는 패턴성형을 위한 코팅액(62)을 공급하는 코팅액 주입수단(60), 패턴 롤의 주변으로는 기재에 도포된 코팅액을 경화시키기 위한 경화수단(70), 패턴이 성형된 광학부재(12)가 감기는 제 2 롤(50)을 포함한다.
여기서, 본 발명에 따른 미세 패턴 제조 장치에 의해 패턴이 성형되는 기재(110)는 소정의 투명도를 가진다. 기재(10)는 필름, 플렉서블플레이트, 비닐 등의 투명 또는 불투명 기재가 될 수 있다. 기재(110)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate; PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리이미드(Polyimide; PI), 아크릴(Acryl), 폴리에칠렌나프탈레이트(Polyethylene Naphthalate; PEN), 트리아세테이트 셀룰로즈(TAC), 폴리에테르설폰(PES) 등으로 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 미세 패턴 제조 장치에 의해 패턴이 성형되는 기재는, 기재의 종류, 성형되는 패턴의 형상 및 재료 등에 따라 디스플레이용 광학필름뿐만 아니라 다양한 용도로 이용될 수 있다.
제1 롤(20) 및 제2 롤(50)은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 제조 장치의 양 단에 구비되어 회전하며, 제1 롤(20)에 감긴 기재(10)은 양단이 제1 롤(20) 및 제2 롤(50)에 걸쳐진 상태에서 연속적으로 이송되어 제2 롤(50)에 감긴다.
기재 가이드 롤(30a 내지 30d)은 제1 롤(20) 및 제2 롤(50) 사이의 기재(10)의 이송 경로상에 배치되어 기재(10)에 적절한 장력을 제공하여 기재(10)가 처지는 것을 방지하고, 기재(10)의 이송 방향을 전환하며, 기재(10)에 이송력을 제공한다. 기재 가이드 롤(30a 내지 30d)은 배치 위치에 따라 제1 기재 가이드 롤(30a), 제2 기재 가이드 롤(30b), 제3 기재 가이드 롤(30c), 제4 기재 가이드 롤(30d)로 구분될 수 있다. 기재 가이드 롤(30a 내지 30d)은 본 실시예와 달리 필요에 따라 개수 및 배치되는 위치가 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.
이때, 기재(10)를 패턴 롤(40)에 인입시키는 가이드 롤(30b)은 기재에 성형되는 패턴의 크기 또는 두께를 조절하는 역할을 하는데, 이러한 가이드 롤(30b)을 갭 롤이라고 한다. 즉, 갭 롤(30b)을 패턴 롤에 밀착시키면 기재가 패턴 롤에 밀착하게 되므로 성형되는 패턴의 두께가 얇아지고, 반대로 패턴 롤과 거리를 두면 기재와 패턴 롤 사이의 간격이 넓어져 코팅액이 많이 유입되므로 패턴의 두께가 두꺼워진다.
특히, 본 발명에 따른 갭 롤(30b)은 그 중심이 패턴 롤(40)의 중심과 동일한 수평선 연장선상에 위치하지 않고 서로 다른 수평선 상에 위치하되 패턴 롤(40)의 중심을 기준으로 하는 수평선상보다 기 설정된 각도 또는 기 설정된 거리만큼 상측으로 높게 배치된다.
이렇게 구성된 본 발명에 따른 미세 패턴 제조 장치의 동작 원리를 설명하면 다음과 같다. 먼저, 기재(10)가 제1 롤(20)에서 풀리면서 가이드 롤(30a, 30b, 30c, 30d)을 따라 이송되어 패턴 롤(40)과 접촉하게 된다.
기재(10)가 패턴 롤에 인입되는 지점에서 코팅액 주입수단(60)으로부터 코팅액이 주입되고 주입된 코팅액은 패턴 롤에 의해 패턴 모양으로 기재(10)에 도포된다.
그리고나서, 패턴 롤(40)을 거치면서 패턴이 성형된 기재(12)가 가이드 롤(30c)에 의해 이끌려 패턴 롤(40)과 분리된 후 이송되어 제2 롤(50)에 감기게 된다.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 갭 롤의 변경 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a를 참조하면, 본 발명에 따른 갭 롤(30b)은 패턴 롤(40)의 중심을 기준으로 하는 수평선상보다 기 설정된 각도(α) 또는 기 설정된 거리 (d)만큼 상측으로 높게 배치될 수 있다.
도 6b를 참조하면, 갭 롤은 패턴 롤의 중심과 동일한 수평선 상에 위치하지 않는데, 이러한 형태로 배치되면 갭 롤(30b)이 자체 무게에 인해 밑으로 쳐지더라도 패턴 롤(40)과 접촉되어 그 패턴 롤(40)의 지지를 받아 기존과 같이 밑으로 쳐지지 않게 된다.
또한, 갭 롤(30b)은 자체 무게로 인해 패턴 롤(40)과 접촉되는 부위에서 위에서 아래로 누르게 되고 반대로 패턴 롤(40)은 갭 롤(30b)이 자체 무게로 인해 밑으로 쳐지더라도 접촉되는 부위에서 더 이상 쳐지지 않도록 받쳐주게 되기 때문에 이러한 갭 롤(30b)이 누르는 힘에 의해 패턴의 두께를 균일하게 형성하게 된다.
이때, 갭 롤(30b)은 금속 재질, 유리코팅 재질, 강성 재질 등으로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 갭 롤(30b)은 그 자체의 무게로 인하여 패턴 롤(40)에 인입되는 기재를 압착할 수 있다.
또한, 갭 롤(30b)은 상기 패턴롤과 접하며 위치한 갭롤의 중심이 패턴 롤(40)의 중심을 기준으로 하는 수평선 상으로부터 3˚ ~ 17˚ 내에서 상측으로 높게 배치되거나 상기 패턴롤과 접하며 위치한 갭롤의 중심이 15mm ~ 70mm 내에서 상측으로 높게 배치되는 것이 바람직하다.
물론, 코팅 두께나 생산 속도에 따라 3˚ ~ 17˚ 내에서 변경이 가능할 수 있다.
반면, 갭 롤(30b)과 패턴 롤(40) 간의 차이가 3˚ 이하로 너무 작거나, 17˚ 이상으로 너무 크게 되면 두께 편차가 기존과 차이가 없어 효과가 미미하기 때문이다. 즉, 각도가 3˚ 이하로 너무 작으면 기존과의 차이가 거의 없게 되고 각도가 17˚ 이상으로 너무 크면 베이스 필름이 수직으로 인입되지 못하기 때문에 기포가 빠져 나가지 못해 베이스 필름에 도포된 패턴에 기포가 형성되어 불량 제품이 생산되는 새로운 문제가 발생한다.
특히, 실험을 통해서 이러한 범위 내에서 갭 롤(30b)의 위치가 변경 즉, 패턴 롤(40)의 중심을 기준으로 하는 수평선 상으로부터 기 설정된 각도 또는 기 설정된 거리만큼 상측으로 높게 배치되면, 균일한 도포로 인해 레진 소모량이 1/4로 감소할 수 있고, 위치 변경 전 패턴의 두께 편차가 11㎛~18㎛에서 변경후 5㎛~10㎛로 낮아졌음을 확인할 수 있었다. 게다가, 갭 롤(30b)의 위치가 기 설정된 범위내에서 변경되면 최대 35m/min 생산이 가능할 수 있었다.
이러한 갭 롤(30b)의 위치 변경 정도 즉, 패턴 롤(40)의 중심을 기준으로 하는 수평선 상으로부터 각도 (α) 또는 거리 (d)는 코팅액의 점도에 따라 달라질 수도 있다.
이처럼 본 발명에 따른 갭 롤(30b)의 위치는 패턴 롤(40)의 중심을 기준으로 하는 수평선상으로부터 기 설정된 각도 (α) 또는 기 설정된 거리 (d)만큼 상측으로 높게 배치되는데, 이러한 각도나 거리는 단순히 패턴의 두께 편차만을 고려하여 산정할 뿐만 아니라 기포가 원할히 빠져나갈 수 있는지도 함께 고려하여 산정하게 된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 갭 롤의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 갭 롤(30b)은 기 설정된 크기로 형성될 수 있는데, 직경이 160mm~260mm 이내인 원통형으로 형성될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 갭 롤(30b)은 직경이 200mm인 원통형으로 형성되는 것이 바람직하다.
다시 말해, 갭 롤(30b)의 둘레 l은 200mm X 3.14 = 628mm = 62.8cm가 될 수 있다.
또한, 갭 롤(30b)의 두께 t는 17mm ~ 20mm 이내로 형성되는 것이 바람직하다. 여기서 두께 t는 갭 롤(30b)의 외경(external diameter)과 내경(inner diameter) 차이의 절반값을 나타낸다. 예컨대, 본 발명에 따른 갭 롤(30b)은 직경이 200mm인 경우 두께가 17mm로 조합되는데, 반드시 이에 한정되지 않고 필요에 따라 다양하게 조합되어 적용될 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 갭 롤의 배치 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 내지 도 8b에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 갭 롤은 패턴 롤(40)의 중심을 기준으로 하는 수평선상으로부터 기 설정된 각도 (α) 또는 기 설정된 거리 (d)만큼 상측으로 높게 배치되되, 필요에 따라 코팅액의 점도 등에 따라 다양한 형태로 배치될 수 있다.
이때, 패턴롤(40)의 크기는 생산성을 고려하여 200mm~400mm 이내인 것이 바람직하다.
예컨대, 도 8a를 참조하면, 갭 롤(30b)이 상기 패턴롤과 접하며 위치한 갭롤의 중심이 패턴 롤(40)의 중심을 기준으로 하는 수평선상으로부터 기 설정된 거리 15mm만큼 상측으로 높게 배치될 수 있는데, 기 설정된 거리 15mm만큼 높게 배치되면 갭 롤(30b)의 중심과 패턴 롤(40)의 중심 간의 각도는 3.5˚가 되는 것을 알 수 있다.
도 8b를 참조하면, 갭 롤(30b)이 상기 패턴롤과 접하며 위치한 갭롤의 중심이 패턴 롤(40)의 중심을 기준으로 하는 수평선상으로부터 기 설정된 거리 30mm만큼 상측으로 높게 배치될 수 있는데, 기 설정된 거리 30mm만큼 높게 배치되면 갭 롤(30b)의 중심과 패턴 롤(40)의 중심 간의 각도는 7˚가 되는 것을 알 수 있다.
도 8c를 참조하면, 갭 롤(30b)이 상기 패턴롤과 접하며 위치한 갭롤의 중심이 패턴 롤(40)의 중심을 기준으로 하는 수평선보다 기 설정된 거리 70mm만큼 상측으로 높게 배치될 수 있는데, 기 설정된 거리 70mm만큼 높게 배치되면 갭 롤(30b)의 중심과 패턴 롤(40)의 중심 간의 각도는 16.3˚가 되는 것을 알 수 있다.
이때, 갭 롤(30b)과 패턴 롤(40) 간의 기 설정된 거리와 기 설정된 각도는 서로 대응될 수 있다. 즉, 갭 롤(30b)과 패턴 롤(40) 간의 기 설정된 각도에 따라 이에 상응하는 특정 거리가 형성되거나 기 설정된 거리에 따라 이에 상응하는 특정 각도가 형성될 수 있다.
또한, 갭 롤(30b)과 패턴 롤(40) 간의 기 설정된 거리와 기 설정된 각도는 갭 롤(30b) 또는 패턴 롤(40)의 크기 또는 재질에 따라 서로 다르게 형성될 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 갭 롤(30b)의 중심이 패턴 롤(40)의 중심을 기준으로 수평선상으로부터 높게 위치하게 되면, 갭 롤 자체 무게에 의한 벤딩 현상을 방지할 수 있을 뿐 아니라, 코팅액을 균일하게 도포할 수 있고, 기포가 원활이 빠져나갈 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 패턴을 제조하기 위한 장치를 나타내는 도면이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 패턴 제조 장치는 제 1 롤(20), 가이드 롤(30a 내지 30d), 패턴 롤(40), 코팅액 주입수단(60), 주 경화수단(70), 보조 경화수단(72), 제 2 롤(50)을 포함할 수 있다.
이러한 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 패턴 제조 장치는 도 5에 도시된 미세 패턴 제조 장치에 보조 경화수단(72)이 추가로 구비되는 경우를 보여주고 있다. 여기서는 추가적으로 구성된 보조 경화수단(72)에 대해서만 설명하기로 한다.
통상적으로 주 경화 수단(70)은 중압 UV 램프 또는 고압 UV 램프를 사용하게 되는데, 순간 정전 시, 주 경화수단이 재 가동 되는데 까지 5분 정도의 굉장히 긴 시간이 소요된다. 정전으로 주 경화수단이 꺼진 후 재 가동되는 시간 동안 코팅액이 제대로 경화되지 않고, 경화되지 않은 코팅액이 패턴 롤로부터 이형 되지 않으므로, 제품의 불량 발생 뿐만 아니라 패턴 롤이 손상되는 문제점이 발생된다. 따라서 본 발명에서는 순간적인 정전 후 재 가동 시 생산 공정에 영향을 미치지 않도록 주 경화 수단(70)이 작동 하기 전까지 이를 대체할 수 있는 보조 경화수단(72)을 사용하고자 한다.
이때, 주 경화 수단(70)은 8kw ~ 30kw의 중압 UV 램프이거나 고압 UV 램프를 사용할 수 있고, 보조 경화수단(72)은 80w ~ 180w의 저압 UV 램프를 사용할 수 있다.
이러한 보조 경화수단(72)은 주 경화 수단(70)의 적어도 일측에 구비되어, 순간적인 정전이 발생하는 경우 작동하거나 정전 발생과는 무관하게 항상 작동할 수도 있다.
도 10a 내지 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 경화수단의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 10a 내지 10b에 도시한 바와 같이, 보조 경화수단(72)은 주 경화 수단(70)의 적어도 일측에 구비되되, 패턴 롤(40)이 기재를 감싸는 부분에 광을 조사할 수 있는 위치에 설치될 수 있다.
예컨대, 보조 경화수단(72)은 도 10a처럼 주 경화 수단(70)의 양측 즉, 가이드 롤(30c)과 주 경화 수단(70) 사이에 구비될 수 있고, 도 10b처럼 경화 수단(70)의 일측 즉, 주 경화 수단(70)과 가이드 롤(30c) 사이에 구비될 수 도 있다.
이때, 보조 경화수단(72)에서 조사되는 광과 주 경화 수단(70)에서 조사되는 열 또는 UV에 의해 중첩되는 영역이 발생되지 않도록 기 설정된 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다.
또한 보조 경화수단(72)은 저압 UV 램프를 사용하기 때문에 순간적인 정전이 발생하는 경우 코팅액의 원활한 경화를 위하여 미세 패턴 제조 장치의 작동 속도를 기 설정된 속도만큼 낮추게 된다.
이렇게 미세 패턴 제조 장치의 작동 속도를 낮추는 이유는 주 경화 수단(70)이 예열되는데 까지 걸리는 시간 동안 저압 UV 램프인 보조 경화수단(72)을 보조적으로 사용하기 때문에 작동 속도를 늦춰 충분한 시간 동안 조사하기 위함이다.
이상에서 설명한 실시예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 기재
20: 제1 롤
30a, 30b, 30c, 30d: 가이드 롤
40: 패턴 롤
50: 제2 롤
60: 코팅액 주입수단
70: 경화 수단

Claims (19)

  1. 패턴이 형성된 패턴 롤;
    상기 패턴 롤과 접하며 상기 패턴 롤의 중심을 기준으로 하는 수평선상으로부터 기 설정된 각도만큼 상측에 배치되는 갭 롤; 및
    상기 패턴 롤과 상기 갭 롤 사이로 인입되는 기재에 패턴을 전사하기 위하여 상기 패턴 롤에 코팅액을 주입하는 코팅액 주입 수단;을 포함하며,
    상기 갭 롤은 그 중심이, 상기 패턴 롤의 중심을 기준으로 하는 수평선 상으로부터 15mm ~ 70mm 이내에서 설정된 각도(α)만큼 또는 3˚ ~ 17˚ 이내에서 설정된 거리(d)만큼 상측으로 높게 배치되되,
    상기 갭 롤은, 상기 설정된 각도(α) 및 상기 설정된 거리(d) 중 하나의 설정조건이 결정되면, 상기 하나의 설정조건에 대응되도록 산정된 나머지 설정조건에 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 제조 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 갭 롤은,
    직경이 160mm~260mm 이내로 형성되는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 제조 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 갭 롤은 원통형이며,
    원통 외주 두께가 17mm ~ 20mm 이내로 형성되는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 제조 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 갭 롤은,
    직경이 200mm이고 두께가 17mm로 형성되는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 제조 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 코팅액의 주입에 따라 상기 패턴 롤과 상기 갭 롤 사이로 인입되는 상기 기재 위에 도포된 코팅액을 열 또는 UV(Ultraviolet)를 조사하여 경화 시키는 경화 수단;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 제조 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 경화 수단은,
    상기 기재 위에 도포된 코팅액을 상기 열 또는 상기 UV를 조사하여 경화 시키는 주 경화수단; 및
    상기 주 경화 수단의 적어도 일측에 구비되어, 상기 기재 위에 도포된 코팅액을 상기 열 또는 상기 UV를 조사하여 경화 시키는 적어도 하나의 보조 경화수단;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 제조 장치.
  9. 삭제
  10. 베이스 필름(또는 필름형태의 기재)이 감겨 있는 제1 롤;
    상기 제1 롤에 감겨 있는 상기 베이스 필름을 이송하는 두 개 이상의 가이드 롤;
    상기 제1 롤로부터 이송되는 상기 베이스 필름에 기 설정된 패턴을 성형하는 패턴 롤;
    상기 패턴 롤과 접하며 상기 패턴 롤의 중심을 기준으로 하는 수평선상으로부터 기 설정된 각도만큼 상측에 배치되는 갭 롤;
    상기 패턴 롤과 상기 갭 롤 사이로 인입되는 기재에 패턴을 전사하기 위하여 상기 패턴 롤에 코팅액을 주입하는 코팅액 주입수단;
    상기 코팅액의 주입에 따라 상기 패턴 롤과 상기 갭 롤 사이로 인입되는 상기 기재 위에 도포된 코팅액을 열 또는 UV(Ultraviolet)를 조사하여 경화 시키는 경화 수단; 및
    상기 열 또는 UV를 조사하여 경화 시킨 코팅액이 도포된 베이스 필름이 감기는 제2 롤;을 포함하며,
    상기 갭 롤은 그 중심이, 상기 패턴 롤의 중심을 기준으로 하는 수평선 상으로부터 15mm ~ 70mm 이내에서 설정된 각도(α)만큼 또는 3˚ ~ 17˚ 이내에서 설정된 거리(d)만큼 상측으로 높게 배치되되,
    상기 갭 롤은, 상기 설정된 각도(α) 및 상기 설정된 거리(d) 중 하나의 설정조건이 결정되면, 상기 하나의 설정조건에 대응되도록 산정된 나머지 설정조건에 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 제조 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 경화 수단은,
    상기 기재 위에 도포된 코팅액을 상기 열 또는 상기 UV를 조사하여 경화 시키는 주 경화수단; 및
    상기 주 경화 수단의 적어도 일측에 구비되어, 상기 기재 위에 도포된 코팅액을 상기 열 또는 상기 UV를 조사하여 경화 시키는 적어도 하나의 보조 경화수단;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 제조 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제13 항에 있어서,
    상기 주 경화 수단은 8kw ~ 30kw의 중압 또는 고압 UV 램프를 사용하고, 상기 보조 경화수단은 80w ~ 180w의 저압 UV 램프를 사용하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 제조 장치.
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