KR20140092240A - 정렬을 롤투롤하기 위한 uv 성형 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

롤투롤 정렬을 위한 방법과 UV 성형 장치가 개시된다. 상기 장치는, 언롤링 메커니즘(101), 코팅 메커니즘(102), UV 성형 메커니즘(100), 박리 메커니즘(107) 및 롤 중단 메커니즘(110)을 포함하며; 상기 장치는 정렬 조정 메커니즘(10)을 더 포함하며, 상기 정렬 조정 메커니즘(10)은 평판 금형 지지 장치(116)와 정렬 프로브(108)를 포함하고, 상기 평판 금형 지지 장치(116)는 수평, 수직 및 각도를 포함하는 세 개의 자유도로 평판 금형의 위치를 조정할 수 있고; 상기 금형(112)은 평판 금형 지지 장치(116) 상에 배치되며, 상기 UV 성형 메커니즘(100)과 상기 정렬 조정 메커니즘(10)은 상기 성형 장치에 고정된다. 본 개시사항은 생산되는 동안 정렬 과정에 있어서의 패턴에 대한 누적되는 오류와 거품의 영향을 제거한다.

Description

정렬을 롤투롤하기 위한 UV 성형 장치 및 방법{UV FORMING APPARATUS AND METHOD FOR ROLL TO ROLL ALIGNMENT }
본 개시사항은 일반적으로 엠보싱 성형 장치 기술 분야에 관한 것으로서, 더 구체적으로, 정렬을 롤투롤(roll to roll)하기 위한 방법 및 UV 성형 장치에 관한 것이다.
UV 엠보싱은 금형과 기판 사이에 UV 경화 물질을 배치하고, 상기 물질을 높낮이가 있는 금형 구조에 압력으로 삽입하여, UV 경화 후에 박리를 통해 상기 금형을 복사하는 기술이다. 엠보싱 및 더 구체적으로, 나노-엠보싱은 그래픽 생산(예를 들어, 광학 필름, 위조 방지 라벨, CD, MEMS 등)에 있어 대체할 수 없는 기능을 수행한다. 그것은 광학 디스플레이, 정보 저장, 생물학적인 약 및 다른 높은 기술 분야에 있어서 중요하고 조사되고 있는 목적이다. 다른 마이크로-나노 처리 수단들(예를 들어, UV 리소그래피, 전자빔 및 이온빔 리소그래피)와 비교하여, 나노 엠보싱은 단순한 동작, 고해상도 및 좋은 반복이라는 이점을 갖는다.
현재, 기판의 표면 상의 단일면 엠보싱 기술은 이미 매우 성장해져있다. 100nm 선폭 이하의 패턴들은 편평하거나 굴곡진 표면 금형과 함께 단일면 엠보싱 장치를 통해 생산될 수 있다. 그러나, 더블 위조 방지 라벨과 같은 일부 영역에서는, 단일면 엠보싱 기술이 더 이상 필요조건을 만족할 수 없다. 이러한 영역에서, 양면 엠보싱 기술은 주로 다음과 같은 두 개의 타입을 포함한다:
하나는 2 개의 롤러를 가진 양면 엠보싱 기술로서, 곡면 금형을 갖는 단일면 엠보싱의 개념을 바탕으로 하며, 여기서 두 개의 코팅된 곡면 금형 또는 직접 조각된 패턴 롤러들이 장치 상에 배치되어, 정면과 후면 위를 각각 엠보싱한다. 상기 방법은 양면 엠보싱을 빠르게 롤투롤하는 것을 구현할 수 있다. 그러나, 각 엠보싱 유닛의 후면과 정면 상의 패턴에 대한 정렬 정확도는 엠보싱 퀄리티의 중요한 요인 중의 하나이다. 더블-롤러 기술은 이론상으로는 동일한 직경을 갖는 두 개의 롤러들을 이용한다. 그러나, 실제로, 압력 롤러의 생산에 있어 일부 오류가 있어, 상기 직경은 완벽하게 일정할 수는 없으며, 수천개의 엠보싱 후에 근소한 차이가 상당히 확대될 수 있으므로, 정면과 후면의 엠보싱 패턴은 대조될 수 없다. 그리고, 상기 금형은 압력 롤러로 코팅되며, 상기 압력 롤러는 각 오류가 쉽게 일어날 수 있어, 일면에서의 패턴 회전을 유발하여 양면 대조를 잃버리게 될 수 있다.
나머지 하나는 두 개의 평판 금형을 갖는 양면 엠보싱 기술로서, 일반적으로 기판의 정면과 후면 상에 두 개의 미변형 평판 금형을 배치하며, 여기서 상기 기판은 정면과 후면 상에 엠보싱 물질이 코팅되어 있으며, 두 개의 금형과 기판은 가까이 부착되어, 진공에서 유닛의 양면 엠보싱을 완료한다. 비록 이러한 방법이 후면과 정면 상의 패턴 정렬을 구현할 수 있더라도, 금형과 엠보싱 물질 간의 공기 거품을 제거하기 위한 진공 단계가 삽입될 필요가 있으며, 다음과 같은 두 개의 문제점을 포함한다 : (1) 진공 환경을 생성하기 위해 한정된 공간이 필요하다 (2) 진공 펌핑 프로세스는 오랜 시간이 걸릴 것이다. 이러한 문제들은 상기 방법이 빠른 롤-투-롤 생산을 이룰 수 없게 한다.
본 개시사항은 UV 성형 장치와 롤투롤 정렬에 대한 방법을 제공하여, 기존의 양면 엠보싱 기술에 있어서 정면과 후면 상에 있는 대응 패턴들의 오프셋 오류 누적을 해결한다.
본 개시사항의 또 다른 목적은 엠보싱에 있어, 거의 제거되지 않는 거품 문제를 해결하는 것이다.
다음의 기술 개요는 본 개시사항에서 이러한 기술적 문제들을 해결하기 위해 이용될 수 있다.
롤투롤 정렬을 위한 UV 성형 장치는, 언롤링 메커니즘, 코팅 메커니즘, UV 성형 메커니즘, 박리 메커니즘 및 롤 중단 메커니즘을 포함하며; 상기 장치는 정렬 조정 메커니즘을 더 포함하며, 정렬 조정 메커니즘은 평판 금형 지지 장치와 정렬 프로브를 포함하고, 상기 평판 금형 지지 장치는 수평, 수직 및 각도를 포함하는 세 개의 자유도로 평판 금형의 위치를 조정할 수 있고; 상기 금형은 평판 금형 지지 장치 상에 배치되며, 상기 UV 성형 메커니즘과 정렬 조정 메커니즘은 상기 성형 장치에 고정된다.
또는, UV 성형 메커니즘은 위에서부터 아래로 평판 금형, 압력 롤러 및 UV 광원을 포함하며, 상기 UV 광원은 UV광원과 나란히 배치되거나/배치되고 압력 롤러의 내부에 배치된다.
또는, 평판 지지 장치는 공기 흡입구를 가진다.
위의 장치를 이용하는 투명 연성 기판을 생산하는 양면 엠보싱방법은 다음을 포함한다 :
I. 투명 연성 기판의 제 1 면에 코팅 메커니즘에 의한 UV 레진을 코팅하는 단계;
II. 투명 연성 기판의 제 1 면의 코팅된 영역을 평판 금형과 압력 롤러로 보내어 상기 제 1 면의 코팅된 영역이 평판 금형과 마주하는 단계;
III. 투명 연성 기판의 제 2 면 상의 정렬 마크와 정렬 조정 메커니즘의 정렬 프로브에 의한 평판 금형 상의 대응하는 정렬 마크를 식별하고, 수평, 수직 및 각도를 포함하는 세 개의 자유도로 금형의 위치를 조정하는 평판 금형 지지 장치를 제어하여, 정렬을 완료하는 단계;
IV. 상기 정렬된 것과 투명 연성 기판의 제 1 면에 코팅된 UV 레진을 압력 롤러를 가진 평판 금형으로 점점 압력하여, UV광과 압력 롤러가 동시에 움직여 UV레진의 경화를 완료하는 단계; 및
V. 평판 금형의 한 면으로부터 나머지 다른 면으로 투명 연성 기판을 박리하여 박리를 완료하는 박리 메커니즘.
또는, II단계의 UV 레진을 코팅하는 방법은 롤러 코팅, 스크린 인쇄 코팅 또는 슬릿 압출 코팅 중 어느 하나이다.
또는, 정렬 프로브는 III단걔의 투명 연성 기판의 제 2 면과 동일한 면에 배치된다.
또는, 롤링 방법은 다음을 포함한다 :
처음에, 투명 연성 기판의 제 2 면의 아래에 롤러를 위치시키고, 정렬 후에, 롤러가 움직여 투명 연성 기판을 롤링하며, 평판 금형의 일면을 투명 연성 기판의 제 2 면에 처음 맞닿게 하는, 제 1 단계;
UV 광원을 동작시켜, 처음 맞닿은 UV 레진을 경화하는 제 2 단계;
롤러가 맞닿은 지점의 일면으로부터 나머지 다른 면으로 롤링하여, 평판 금형을 투명 연성 기판의 제 1 면에 맞닿게하며, 동시에 경화시키는 제 3 단계.
롤러가 일정한 속도로 나머지 다른면으로 움직여, 롤링이 완료된 후 초기 위치로 되돌아가는 제 4 단계.
또는, 투명 연성 기판의 제 2 면은 엠보싱에 의해 이미 패턴과 정렬 마크를 가지며, 투명 연성 기판의 제 2 면은 보호 필름을 갖는다.
본 개시사항의 유익한 효과는 :
(1) 본 개시사항은 롤투롤 양면 엠보싱을 구현할 수 있으며, 더블 롤러 타입과 비교할 때, 정면과 후면의 패턴의 위치 편차가 주기적으로 축적되지 않는다;
(2) 평판 표면 엠보싱과 비교할 때, 진공 환경이 롤러 경로에 필요하지 않으므로, 엠보싱 시간이 절약될 수 있으며, 상기 구조는 단순화될 수 있고, 넓은 영역의 연속 엠보싱이 이루어질 수 있다.
기존의 기술 설명에서 이용된 실시예와 기술 개요는 다음에서 간단히 소개될 것이며, 실시예의 기술 개요 또는 본 개시사항의 실시예를 더욱 명백하게 설명할 것이다. 분명하게, 도면에 대한 다음의 설명은 본 발명의 일부 실시예들로서, 당업자에게는, 이러한 도면에 따른 창조적 노력에 대한 대가없이도 다른 도면들이 획득될 수 있다.
도 1은 본 개시사항의 투명 연성 기판의 양면 엠보싱 장치를 나타낸다.
도 2는 본 개시사항의 코팅 후에 투명 연성 기판 구조의 두 개의 주기를 나타낸다.
도 3은 본 개시사항의 평판 금형을 나타낸다.
도 4는 본 개시사항의 UV 성형을 나타낸다.
본 개시사항의 실시예를 참조하면, 본 개시사항의 기술 개요는 아래에서 명백하고 완전하게 설명될 것이다. 분명하게, 본 개시사항의 설명된 실시예들은 모든 실시예들을 대신하여 실시예들의 일부분만 나타낸 것이다. 본 개시사항의 실시예를 바탕으로 하며 당업자의 창작 능력의 전제 없이 획득된 본 개시사항의 다른 모든 실시예는 본 발명의 보호범위에 속한다.
실시예 1
도 1은 언롤링 메커니즘(101), 코팅 메커니즘(102), UV 성형 메커니즘(100), 정렬 조정 메커니즘(10), 박리 메커니즘(107) 및 롤 중단 메커니즘(110)을 포함하는 본 실시예의 장치를 나타낸다. UV 코팅 메커니즘(102)은 상기 장치에 고정된 슬릿 압출 부재이며, 항온 공급 배럴, 출력 라인 및 슬릿 코팅 지점을 포함한다. 정렬 조정 메커니즘(10)은 평판 금형 지지 장치(116)와 정렬 프로브(108)를 포함하고; 상기 평판 금형 지지 장치(116)는 공기 흡입구를 가져, 5~7kgf의 흡입량을 평판 금형(112)에 빨아들이며; 정렬 프로브(108)는 CCD 이미지 기록 유닛이고; 박리 메커니즘(107)은 두 개의 롤러를 포함한다.
추가 개선사항으로서, 본 개시사항의 UV 성형 메커니즘은 위에서부터 아래로 평판 금형(112), 압력 롤러(105) 및 UV 광원(106)을 포함한다. 압력 롤러(105)는 100mm의 직경과 1500mm의 길이를 갖는 실리콘 롤러로서, 6kgf 힘으로 PC(113)를 누른다. 압력 롤러(105)의 이동 속도는 0.1~75m/분이며, 이는 조정될 수 있다. UV 광원(106)은 UV 광원(106)과 나란히 배치되거나/배치되고 압력 롤러(105) 내에 배치된다. 이러한 실시예에서, UV 광원(106)은 70~150W/cm 의 강도로 압력 롤러 내에 배치된다.
실시예 2
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따르는 투명 연성 기판은 100?의 두께와 1000mm의 폭을 갖는 PC 코일된 물질이며, 주기적 패턴과 정렬 마크는 롤투롤 단일면 엠보싱을 통해 후면(115) 상에 생성되어 있다. 201은 PE 보호 필름이며; 투명 UV 레진(111)은 200~800cps 의 점성과 320~400nm 의 경화 밴드 및 800~1000mj/cm 2의 곡선 물질 양을 갖는 UV 곡선 레진이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 평판 금형(112)은 100?의 두께와 1000mm X 1000mm의 면적을 갖는 니켈 금형이다. 상기 패턴은 800mm X 800mm의 면적, 1?의 폭 및 2?의 깊이의 스레드(thread) 격자이다.
먼저, 언롤링 메커니즘(101)은 PC(113)를 설치하며, 슬릿 코팅 메커니즘(102)은 UV 경화 레진을 유닛(20)의 정면(114)에 5~6?의 코팅 두께, 1000mm X 1000mm의 면적 및 50mm의 유닛 간격으로 코팅한다.
작동 유닛(20)은 작동 유닛의 제 2 패턴의 일 면 상에 정렬 마크가 정렬 프로브(108) 아래에 위치하고, 나머지 면 상에 정렬 마크가 다음 정렬 프로브(108) 아래에 위치할 때까지, UV 성형 메커니즘(100)으로 계속 움직인다. 정렬 프로브(108)는 작동 유닛의 제 2 면(115)과 평판 금형(112) 상에 있는 정렬 마크 정보를 캡쳐하고, 평판 금형 지지 장치(116)의 위치를 제어하며, 평판 금형 지지 장치(116)는 수평, 수직 및 각도를 포함하는 세 개의 자유도로 평판 금형의 위치를 조정하여, 평판 금형(112)의 정렬 마크와 작동 유닛(20)의 제 2 면 패턴을 50?보다 더 나은 정렬 정확도로 중첩할 수 있다.
압력 롤러(105)는 처음에 작동 유닛(20)의 왼쪽면 상에 배치된다. 정렬 후에, 압력 롤러가 이동하여 유닛(20)을 롤링하며, 평판 금형(112)의 왼쪽면을 작동 유닛(20)의 왼쪽면에 맞닿게 한다. 이어서, UV 광원이 동작하여, 맞닿은 UV 레진을 경화한다. 한편, 작동 유닛(20)과 평판 금형은 압력 롤러의 이동과 상대적으로 미끄러지지 않는다. 압력 롤러(105)는 맞닿은 지점으로부터 오른쪽으로 롤링하며, 일반적으로 평판 금형(112)와 PC(113)와 맞닿으며, 모두 동시에 경화한다. 롤러는 작동 유닛의 나머지 다른면으로 일정한 속도로 이동하여, 작동 엠보싱의 정면 엠보싱을 완료한다. 상기 과정동안, 평판 금형(112)과 PC(113) 사이의 거품은 평판 금형(112)으로부터 제거되어, 상기 방법은 좋은 패턴 카피 정확도를 가진다. 롤링이 완료된 경우, 압력 롤러는 최초 위치로 내려간다. 박리 메커니즘(107)이 시작된다. 두 개의 롤러가 내려가고, 박리 전력을 제공하여, 작동 유닛(20)의 제 1 면(114)과 평판 금형(112)을 나누고, 작동 유닛(20)에 엠보싱 패턴을 형성한다.
빠른 롤투롤 생산은 위의 단계를 반복함으로써 구현될 수 있다.
상기 실시예들에서 설명된 폴리아크릴레이트 UV 접착제는 에폭시 UV 접착제와 모든 UV 경화 접착제가 될 수 있다. 상기 실시예의 코팅 메커니즘은 롤러 코팅, 스크린 인쇄 코팅 또는 슬릿 압출 코팅 중 어느 하나가 될 수 있다.
본 발명은 구조적 기능 및/또는 방법론적인 동작에 특수한 언어로 설명되었으나, 첨부된 청구항에서 정의된 발명은 설명된 특정 기능이나 동작에만 제한되는 것이 아님이 이해될 것이다. 더 정확히 말하면, 특정 기능과 동작들은 청구된 발명을 구현하는 본보기 형태로서만 개시되어 있다.

Claims (7)

  1. 롤투롤 정렬을 위한 UV 성형 장치에 있어서,
    언롤링 메커니즘(101), 코팅 메커니즘(102), UV 성형 메커니즘(100), 박리 메커니즘(107) 및 롤 중단 메커니즘(110)을 포함하며; 상기 장치는 정렬 조정 메커니즘(10)을 더 포함하며, 상기 정렬 조정 메커니즘(10)은 평판 금형 지지 장치(116)와 정렬 프로브(108)를 포함하고, 상기 평판 금형 지지 장치(116)는 수평, 수직 및 각도를 포함하는 세 개의 자유도로 평판 금형의 위치를 조정할 수 있고; 상기 금형(112)은 평판 금형 지지 장치(116) 상에 배치되며, 상기 UV 성형 메커니즘(100)과 상기 정렬 조정 메커니즘(10)은 상기 성형 장치에 고정되는, UV 성형 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 UV 성형 메커니즘(100)은 위에서부터 아래로 평판 금형(112), 압력 롤러(105) 및 UV 광원(106)을 포함하며, 상기 UV 광원(106)은 상기 압력 롤러(105)의 내부 또는 상기UV광원(106)과 나란히 배치되는, UV 성형 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 평판 지지 장치(116)는 공기 흡입구를 가지는, UV 성형 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 장치를 이용하여 투명 연성 기판을 생산하는 양면 엠보싱 방법에 있어서, 상기 투명 연성 기판의 제 2 면은 엠보싱에 의한 패턴과 정렬 마크를 가지며, 상기 투명 연성 기판의 상기 제 2 면은 보호 필름을 가지며, 상기 엠보싱 방법은,
    I. 상기 투명 연성 기판의 제 1 면에 상기 코팅 메커니즘을 통해 UV 레진을 코팅하는 단계;
    II. 상기 투명 연성 기판의 상기 제 1 면의 상기 코팅된 영역을 상기 평판 금형과 상기 압력 롤러로 보내어 상기 제 1 면의 코팅된 영역이 상기 평판 금형과 마주하는 단계;
    III. 상기 투명 연성 기판의 상기 제 2 면 상의 정렬 마크 및 정렬 조정 메커니즘의 상기 정렬 프로브에 의한 상기 평판 금형 상의 상기 대응하는 정렬 마크를 식별하고, 상기 평판 금형의 세 개의 자유도를 수평, 수직 및 각도로 조정하는 상기 평판 금형 지지 장치를 제어하여, 정렬을 완료하는 단계;
    IV. 상기 정렬된 것과 상기 투명 연성 기판의 제 1 면에 코팅된 UV 레진을 압력 롤러를 가진 상기 평판 금형을 향하여 점점 압력하여, 상기 UV광과 상기 압력 롤러를 동시에 움직여 UV레진의 경화를 완료하는 단계; 및
    V. 상기 평판 금형의 일 면에서 나머지 다른 면으로 상기 투명 연성 기판을 박리하여 박리를 완료하는 박리 메커니즘;
    을 포함하는, 양면 엠보싱 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 II 단계의 상기 UV 레진을 코팅하는 방법은 롤러 코팅, 스크린 인쇄 코팅 또는 슬릿 압출 코팅 중 어느 하나인, 양면 엠보싱 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 정렬 프로브는 상기 III단계의 상기 투명 연성 기판의 상기 제 2 면과 동일한 면에 배치되는, 양면 엠보싱 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 롤링 방법은,
    처음에, 상기 투명 연성 기판의 상기 제 2 면의 아래에 상기 롤러를 위치시키고, 정렬 후에, 상기 롤러가 이동하여 상기 투명 연성 기판을 롤링하며, 상기 평판 금형의 일 면을 상기 투명 연성 기판의 상기 제 2 면에 처음 맞닿게 하는, 제 1 단계;
    상기 UV 광원을 동작시켜, 상기 처음 맞닿은 UV 레진을 경화하는 제 2 단계;
    상기 롤러가 상기 맞닿은 지점의 일면으로부터 나머지 다른 면으로 롤링하여, 상기 평판 금형을 상기 투명 연성 기판의 상기 제 1 면에 맞닿게 하고, 동시에 경화시키는 제 3 단계;
    상기 롤러가 일정한 속도로 상기 나머지 다른 면으로 이동하여, 롤링이 완료된 후 초기 위치로 되돌아가는 제 4 단계;
    를 포함하는, 양면 엠보싱 방법.
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