KR20030088307A - 광학필름 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세패턴을 가진 광학필름 제조장치에 관한 것으로서, 홀로그램이나 회절광학소자 또는 반사시트와 같이 각종 배열 구조를 가진 광학부품의 스템퍼와 표면에 자외선 경화도료가 코팅되어진 필름모재를 접촉시킨 상태로 가압하여 복제층의 두께를 제어함과 동시에 자외선 경화도료내의 버블을 제거한 후, 자외선을 조사하여 스템퍼와 필름모재 사이의 자외선 경화도료를 건조하여 미세패턴의 형상이 필름모재에 전사되도록 하고, 스템퍼와 패턴이 복제된 필름모재를 분리하여 각각 회수하는 일련의 과정을 수행하는 광학필름 제조장치에 있어서, 스템퍼의 재질은 비철금속이나 엔지니어링 플라스틱으로 한 것을 포함하는 광학필름 제조장치에 관한 것이다.

본 발명의 특징적인 제 1구성은 필름모재의 표면에 자외선 경화도료인 포토폴리머를 코팅한 후, 스템퍼에 기록된 미세패턴을 포토폴리머를 매개로 하여 필름모재상에 전사하는 일련의 과정을 수행하는 광학필름 제조장치에 있어서; 상기 스템퍼(2)는 비철금속이나 엔지니어링 플라스틱 재질로 된 것을 포함하는 광학필름 제조장치.

본 발명의 특징적인 제 2구성은 코터에 의해 표면에 자외선 경화도료가 코팅되는 롤타입 필름모재와 패턴이 형성된 스템퍼를 진행방향으로 이송시키면서 이들을 가압롤러에 의해 중첩상태로 가압하여 접착하는 코팅 및 접착수단과, 상기 코팅 및 접착수단으로부터 이송되어온 접착상태의 스템퍼와 필름모재를 가이드 롤러에의해 이송시키면서 스템퍼에 기록된 미세패턴이 자외선 경화도료를 매개로 하여 필름모재에 전사되도록 하는 패턴 복제 수단과, 상기 패턴 복제 수단에 의해 패턴이 전사된 필름모재와 스템퍼를 분리하여 각각의 리와인딩 릴에 의해 필름모재와 스템퍼를 회수하는 회수수단으로 구성된 광학필름 제조장치에 있어서; 상기 스템퍼(2)는 비철금속이나 엔지니어링 플라스틱으로 된 것을 포함하는 광학필름 제조장치이다.

Description

광학필름 제조장치{Optical film production device}

본 발명은 미세패턴을 가진 광학필름 제조장치에 관한 것으로서, 홀로그램이나 회절광학소자 또는 반사시트와 같이 각종 배열 구조를 가진 광학부품의 스템퍼와 표면에 자외선 경화도료가 코팅되어진 필름모재를 접촉시킨 상태로 가압하여 복제층의 두께를 제어함과 동시에 자외선 경화도료내의 버블을 제거한 후, 자외선을 조사하여 스템퍼와 필름모재 사이의 자외선 경화도료를 경화하여 미세패턴의 형상이 필름모재에 전사되도록 하고, 스템퍼와 패턴이 복제된 필름모재를 분리하여 각각 회수하는 일련의 과정을 수행하는 광학필름 제조장치에 있어서, 스템퍼의 재질은 비철금속이나 엔지니어링 플라스틱으로 한 것을 포함하는 광학필름 제조장치에 관한 것이다.

주지하다시피, 홀로그램이나 회절광학소자 렌즈는 모재의 표면에 임의의 피치와 깊이를 갖는 요철면을 형성하여 빛의 회절을 이용하는 렌즈이며, 고휘도 반사시트는 모재의 표면에 배열구조를 갖는 요철을 형성하고, 이 요철에 기인하는 빛의 굴절 및 전반사 현상을 이용하여 광부품으로서의 기능을 수행하며 이를 총칭하여 광학필름이라고도 한다. 광학필름(또는 광학렌즈)은 마스터와 필름모재를 가열하고 압착시켜 미세패턴을 형성하는 핫 엠보싱방법과, 마스터 상에 자외선경화도료(포토폴리머)를 코팅한 다음 필름모재의 표면을 압착시킨 후 자외선을 조사하여 미세패턴을 필름모재로 전사하는 자외선 경화형 엠보싱방법이 있다.

특히, 대량생산을 위해서는 릴-투-릴(reel to reel)타입의 엠보싱 방법이 많이 이용되고 있으며 평면과 마찬가지로 필름모재에 패턴을 형성하기 위한 방법으로는 자외선경화형 엠보싱과 핫 엠보싱으로 구분되며, 롤타입 엠보싱은 앞서 설명한 바 있듯이 필름모재의 표면에 자외선 경과도료인 포토폴리머를 코팅하고, 패턴이 형성된 마스터롤로서 필름모재의 표면을 압착시킴과 동시에 자외선 건조기로 건조시키는 방법이며, 핫 엠보싱은 릴-투-릴(reel to reel)의 경우, 히터가 내장되어자체 발열되며 표면에 미세패턴이 형성된 롤러 스탬프와 가압 롤러를 대접되게 설치하고 두 롤러 사이로 필름모재를 통과시키므로써 열 가압에 의해 필름모재의 표면에 패턴을 형성하는 방법이다. 전자의 롤타입 엠보싱은 마스터롤이 금속이기 때문에 자외선 엠보싱 적용시 필름모재가 마스터롤에 부착되는 이형성 문제가 심각하며, 후자의 핫 엠보싱은 스템퍼의 발열온도에 의해 필름모재의 결정구조가 변화되면서 변색, 표면결함 또는 투명도가 저하되는 문제점등이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해, 필름모재에 패턴을 형성하기 위해 적용되었던 자외선 경화형 롤타입 엠보싱과 열가압방식인 핫 엠보싱 방법의 단점을 보완하여 엔지니어링 플라스틱으로 된 롤타입 스템퍼에 의해 필름모재에 패턴을 형성하는 방법을 적용하므로써 이형성 문제와 필름모재의 완성도 저하의 기존 문제점을 해결할 수 있는 광학필름 제조장치를 제시함에 있다.

제시된 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1특징은 필름모재의 표면에 자외선 경화도료인 포토폴리머를 코팅한 후, 스템퍼에 형성된 미세패턴을 포토폴리머를 매개로 하여 필름모재상에 전사하는 일련의 과정을 수행하는 광학필름 제조장치에 있어서; 상기 스템퍼가 비철금속이나 엔지니어링 플라스틱 재질로 된 것이다.

또한, 본 발명의 제 2특징은 코터에 의해 표면에 자외선 경화도료가 코팅되는 롤타입 필름모재와 패턴이 형성된 스템퍼를 진행방향으로 이송시키면서 이들을 가압롤러에 의해 중첩상태로 가압하여 접착하는 코팅 및 접착수단과, 상기 코팅 및 접착수단으로부터 이송되어온 접착상태의 스템퍼와 필름모재를 가이드 롤러에 의해이송시키면서 스템퍼에 기록된 미세패턴이 자외선 경화도료를 매개로 하여 필름모재에 전사되도록 하는 패턴 복제 수단과, 상기 패턴 복제 수단에 의해 패턴이 전사된 필름모재와 스템퍼를 분리하여 각각의 리와인딩 릴에 의해 필름모재와 스템퍼를 회수하는 회수수단으로 구성된 광학필름 제조장치에 있어서; 상기 스템퍼가 비철금속이나 엔지니어링 플라스틱으로 된 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 광학필름 제조장치의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 광학필름의 제작 공정도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1 : 필름모재(광학필름) 2 : 스템퍼

10 : 코팅 및 접착수단 11,12 : 언와인딩 릴

13 : 포토폴리머 코팅기 14 : 1차 가압롤러

20 : 패턴복제수단 21 : 2차 가압롤러

22 : 인출 가이드롤러 23 : 자외선 조사용 가이드롤러

24 : 자외선 조사기 31 : 가이드 롤러

32 : 스템퍼 리와인딩 릴 33 : 필름모재 리와인딩 릴

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세 설명한다.

설명에 앞서, 후술되는 용어들은 본 발명의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서의 전반적인 내용을 토대로 내려져야 할 것이며, 또한, 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특정한 형태로 한정되는 것은 아닌 것으로 이해되어야 하며, 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 범위내에서 보는 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 함을 미리 전제한다.

본 발명의 광학필름 제조장치는 제 1실시예로서 필름모재의 표면에 자외선 경화도료인 포토폴리머를 코팅한 후, 스템퍼에 기록된 미세패턴을 포토폴리머를 매개로 하여 필름모재상에 전사하는 일련의 과정을 수행하는 광학필름 제조장치와;

도 1과 같은 광학필름 제조장치에 있어서, 공히 스템퍼를 비철금속이나 엔지니어링 플라스틱으로 한 것을 요지로 한다. 이하에서는 도 1에 도시된 특정의 광학필름 제조장치에 대해 설명하고자 한다.

광학필름 제조장치는 크게 3파트로 구분되는데, 폴리머 코팅 및 접착파트,자외선 조사 파트, 회수파트가 그것이며, 이들은 각각 코팅 및 접착수단(10), 패턴복제수단(20), 회수수단(30)으로 칭하기로 한다.

먼저, 코팅 및 접착수단(10)은 전체 장치의 도입부에 해당되며, 미세패턴이 형성된 롤타입 스템퍼(2)와, 합성수지(PET)재의 롤타입 필름모재(이하 필름모재라 함)(1)가 각각의 언와인딩 릴(11,12)에 의해 테이프식으로 권취되어 있으며, 필름모재(1)의 진행방향상에는 포토폴리머 코팅기(13)가 구비되어 있다. 이 포토폴리머 코팅기(13)는 수평상태로 진행되는 필름모재(1)의 표면에 포토폴리머를 일정 두께로 코팅하되 코팅시 발생되는 잔여 코팅재는 회수하므로써 코팅재의 소실을 방지토록 구성되어 있다. 이 포토폴리머 코팅기(13)에는 필름모재(1)와의 간극을 조절하여 포토폴리머의 코팅두께를 조절하는 코팅두께조절기(미도시)가 필수적으로 구비되어 있다.

이때, 스템퍼(2)가 비철금속이나 엔지니어링 플라스틱(engineering plastic)으로 된 점에 주목되어야 한다. 엔지니어링 플라스틱은 철보다 강하며 알루미늄보다 전성이 풍부하며, 금·은보다 내약품성이 강한 고분자 구조의 수지물로서, 가정용품, 카메라, 시계부품, 항공기 구조재등 그 용도가 다양하다.

참고로, 앞서 언급된 포토폴리머(photo polymer)는 그 종류 선정에 있어서 신중을 기해야 하는데 기계적 강도 및 열적 안정성이 기본적으로 요구되며, 내환경성, 내박리성, 내황변성, 점성정도, 이형성등도 선정상 중요한 요소이다.

그리고, 상기 필름모재(1)의 표면에 포토폴리머가 코팅된 이후에는 필름모재(1)의 모재코팅면상에 스템퍼(2)가 중첩되어 상호 대면하고 있는 1차 가압롤러(14)를 통과하므로써 포토폴리머에 의해 필름모재(1)와 스템퍼(2)는 접착된다. 이때, 접착강도 및 접착두께는 1차 가압롤러(14) 사이간극에 의해 결정되는데 1차 가압롤러(14)의 근접위치에는 1차 가압롤러(14)의 사이간극을 조절하기 위한 간극조절장치(미도시)가 구비되어 필요에 따라 1차 가압롤러(14)간의 간극을 조절할 수 있도록 하였다. 또한, 상기 포토폴리머는 자외선 조사에 의해 패턴(pattern)을 전사하기 위한 매개역할이 주용도 이긴 하나 접착제의 역할도 동시에 한다. 때문에 기계적인 성질 및 모재의 종류에 따라 적당한 첨가제를 혼합하여 보다 효과적인 접착성을 가질 수 있도록 해야 한다.

다음, 패턴복제수단(20)은 2차 가압롤러(21), 인출 가이드롤러(22), 이들 사이에 설치되는 자외선 조사용 가이드롤러(23)등의 롤러들과, 상기 자외선 조사용 가이드롤러(23)의 직하방에 위치하는 자외선 조사기(24)로 구성된다. 즉, 자외선 조사용 가이드롤러(23)는 자신의 회전에 의해 스템퍼(2)와 필름모재(1)가 접착된 상태의 대상소재를 자외선 조사기(24)에 근접되게 가이드 하는 역할을 한다. 자외선을 조사할 경우 전체 면적에 대하여 균일한 농도 및 명암으로 조사하는 것이 중요한데, 그렇지 못할 경우 경화속도의 차이로 인해 기포발생 또는 스트레스 발생으로 인한 크랙이 나타날 수도 있음을 유의해야 한다. 상기 2차 가압롤러(21)의 근접위치에는 2차 가압롤러(21)와 자외선 조사용 가이드롤러(23)의 사이간극을 조절하기 위한 간극조절장치(미도시)가 구비되어 있다.

본 장치에서는 피조사물인 스템퍼(2)와 필름모재(1)의 접착물을 진행방향으로 이송시키면서 자외선 조사용 가이드롤러(23)에 의해 특정부위만을 위치적으로부각시켜 자외선 조사기(24)를 통과시키므로써 폴토폴리머의 경화를 진행하게 된다.

회수장치(30)는 접착상태의 스템퍼(2)와 필름모재(광학필름)(1)를 분리하여 각각 회수하기 위한 장치로서, 적당한 장력을 유지하기 위해 복수개의 가이드 롤러(31)로 이루어져 있으며 이 가이드 롤러(31)는 필요에 따라 위치변경 및 증설, 감축이 가능하므로 상세한 위치설명을 생략한다. 그리고, 이러한 가이드 롤러(31)를 경유하여 스템퍼 리와인딩 릴(32)에는 스템퍼(2)만이 권취/회수되고, 필름모재 리와인딩 릴(33)에는 필름모재(1)만이 권취/회수되는 것이다.

도 2는 상기한 제 2실시예의 광학필름 제조장치에 의해 광학필름이 제조되는 공정을 나타낸 것으로서, 이를 정리하면 별도로 설치된 롤타입의 필름모재(1)와 비철금속이나 엔지니어링 플라스틱으로 된 스템퍼(2)가 이송될 때 필름모재(2)의 표면상에는 포토폴리머 코팅기(13)에 의해 자외선 경화도료인 포토폴리머가 소정의 두께로 코팅된다.

이후 포토폴리머층이 경화되기 전에 스템퍼(2)와 필름모재(1)의 포토폴리머 코팅층을 1차 가압롤러(14)에 의해 기계적으로 가압하므로써 스템퍼(2)와 필름모재(1)를 접착한다.

다음, 접착상태의 스템퍼(2) 및 필름모재(1)를 자외선 조사용 가이드롤러(23)에 자외선 조사기(24)를 통과토록 함에 따라 스템퍼(2)에 형성되어 있던 미세패턴이 포토폴리머를 매개로 하여 필름모재(1)에 전사되고 포토폴리머는 경화된다.

다음, 상기와 같은 엠보싱 공정이 완료되면 스템퍼 리와인딩 릴(32)과 필름모재 리와인딩 릴(33)에 의해 스템퍼(2)와 필름모재(광학필름)(1)가 각기 권취되어 별도로 회수할 수 있게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명의 광학필름 제조장치는 필름모재의 재질로서 엔지니어링 플라스틱을 적용하므로써 기존 광학필름 제조장치에서 문제시 되어왔던 이형성 문제와 필름모재의 완성도 저하, 즉 투명도가 떨어지는등의 문제점을 해결할 수 있다. 결과적으로 투명도가 우수하고 고광택의 광학필름을 얻을 수 있는 것이다.

Claims (2)

1. 필름모재의 표면에 자외선 경화도료인 포토폴리머를 코팅한 후, 스템퍼에 기록된 미세패턴을 포토폴리머를 매개로 하여 필름모재상에 전사하는 일련의 과정을 수행하는 광학필름 제조장치에 있어서;

   상기 스템퍼(2)는 비철금속 또는 엔지니어링 플라스틱으로 된 것을 포함함을 특징으로 하는 광학필름 제조장치.
2. 코터에 의해 표면에 자외선 경화도료가 코팅되는 롤타입 필름모재와 패턴이 형성된 스템퍼를 진행방향으로 이송시키면서 이들을 가압롤러에 의해 중첩상태로 가압하여 접착하는 코팅 및 접착수단과, 상기 코팅 및 접착수단으로부터 이송되어온 접착상태의 스템퍼와 필름모재를 가이드 롤러에 의해 이송시키면서 자외선을 조사하여 스템퍼에 기록된 미세패턴이 자외선 경화도료를 매개로 필름모재에 전사되도록 하는 패턴 복제 수단과, 상기 패턴 복제 수단에 의해 패턴이 전사된 필름모재와 스템퍼를 분리하여 각각의 리와인딩 릴에 의해 필름모재와 스템퍼를 회수하는 회수수단으로 구성된 광학필름 제조장치에 있어서;

   상기 스템퍼(2)는 비철금속 또는 엔지니어링 플라스틱으로 된 것을 포함함을 특징으로 하는 광학필름 제조장치.