KR100565195B1

KR100565195B1 - 렌티큘러 렌즈 금형 제조방법

Info

Publication number: KR100565195B1
Application number: KR1020030063774A
Authority: KR
Inventors: 권혁; 이영주; 오창훈; 박기원; 성동묵; 이근우
Original assignee: 엘지전자 주식회사; 엘지마이크론 주식회사
Priority date: 2003-09-15
Filing date: 2003-09-15
Publication date: 2006-03-30
Also published as: KR20050027488A

Abstract

본 발명은 종래의 렌티큘러 렌즈 금형 제조방법에 있어서, 기판의 상면에 여러개의 실린더를 배치하여 상기 기판에 고정하는 실린더고정단계와; 상기 실린더가 고정된 상기 기판의 상면에 금속을 도금하여 금형층을 형성하는 단계와; 상기 금형층을 상기 기판으로 분리하는 금형층 분리단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 렌티큘러 렌즈 금형 제조방법을 제공함으로써, 미세 피치화가 용이하여 스크린의 고해상도를 용이하게 달성할 수 있으며, 금형의 대형화가 용이할 뿐만 아니라, 제조공정의 비용을 절감하며, 개별 렌즈 형상의 균일도를 높일 수 있도록 한다.

프로젝션 티브이, 렌티큘러

Description

렌티큘러 렌즈 금형 제조방법{FABRICATION METHOD FOR METAL MOLD OF LENTICULAR LENS}

제1도는 종래의 프로젝션TV용의 배면투사스크린을 나타낸 개략도

도2는 렌티큘라렌즈(6)가 형성된 시트의 평면도 및 정면도

도3(a) 내지 도5는 본 발명의 일실시예의 렌티큘러 렌즈 금형 제조방법을 도시한 도면으로서,

도3(a) 내지 도3(d)는 제조방법을 단계별로 도시한 사시도

도4는 도3(a)의 실린더를 배치하는 방법을 도시한 단면도

도5는 도3(a)의 실린더를 배치하는 다른 방법을 도시한 단면도

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10: 실린더 20: 점착성 물질(수지)

30: 기판 40: 도금 시드층, 박막

50: 금형층 61: 롤러

31: 그루브

본 발명은 프로젝션 티브이(TV)에 사용되는 렌티큘러 렌즈 금형 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 미세 피치화가 용이하여 스크린의 고해상도를 용이하게 달성할 수 있으며, 금형의 대형화가 용이할 뿐만 아니라, 제조공정의 비용을 절감하며, 개별 렌즈 형상의 균일도를 높일 수 있는 렌티큘러 렌즈 금형 제조방법에 관한 것이다.

화상표시장치는 표시방법에 따라, 직시형 화상표시장치와 투사형 화상표시장치로 구분된다.

직시형 화상표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube)등이 있는데, 이러한 CRT 화상표시장치는 화질은 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증대와, 가격이 비싸지는 등의 문제점이 있어 대화면을 구비하는 데 한계가 있다.

또한, 투사형 화상표시장치, 즉 프로젝터에는 대화면용 액정표시장치(Liquid Crystal Display: 이하 LCD라 칭함)등이 있는데, 이러한 대화면 LCD의 박형화가 가능하여 중량을 작게 할 수 있다. 그러나, 이러한 LCD는 편광판에 의한 광손실이 크고 LCD를 구동하기 위한 박막트랜지스터가 화소마다 형성되어 있어 개구율(광의 투과면적)을 높이는데 한계가 있으므로 광의 효율이 매우 낮다.

따라서, 미합중국 Aura사에 의해 액추에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays: 이하 AMA라 칭함)를 이용한 프로젝터가 개발되었다. AMA를 이용한 프로젝터는 1차원 AMA를 이용하는 것과 2차원 AMA를 이용하는 것으로 구별된다. 1차원 AMA는 거울면들이 M x 1 어레이로 배열되고, 2차원 AMA는 거울면이 M x N 어레이로 배열되어 있다(미도시). 따라서 1차원 AMA를 이용하는 프로젝터는 주사거울을 이용 하여 M x 1 개의 광선들을 선주사시키고, 2차원 AMA를 이용하는 프로젝터는 M x N개의 광속들을 투사시켜 M x N화소의 어레이를 가지는 영상을 나타내게 된다.

제1도는 종래의 프로젝션TV용의 배면투사스크린을 나타낸 개략도로서, 이에 도시한 바와 같이, 프로젝션TV는 프로젝터(미도시)의 프로젝션(projection) 렌즈(2)로부터 프레넬렌즈(4), 렌티큘러렌즈(6)로 이루어진 스크린(8)으로 광을 투사하여 관찰자가 프로젝션TV의 스크린(8)을 통해 화상을 시청할 수 있도록 되어있다.

상기한 종래 프로젝션TV용 배면투사스크린에 있어서, 화상이 형성되는 과정을 설명하면, 프로젝션렌즈(2)로부터 소정량의 이미지빔(image-beam)이 방사되고, 상기 스크린(8)에 의해 화상이 구현되는데, 상기 스크린(8)의 내부에는 SiO2,CaCO3, TiO3, BaSO4, ZnO, Al(OH)3,분말유리(fine powdered glass)등과 같은 분산제(diffuser)를 첨가하거나, 스크린(8)의 표면에 분산층(fine-mat-surface)을 형성하거나 분산제 첨가와 분산층 형성을 동시에 하기도 한다.

상기 스크린(8)의 프레넬렌즈(4)는 상기 프로젝션렌즈(2)로부터 방사된 이미지빔(image-beam)을 관찰자방향으로 평행하게 유도하여 집속되도록 한다. 이때 분산제(diffuser)나 분산층(fine-mat-surface)에 의해 스크린(8)을 통과하면서 투사 이미지빔이 어느 정도 분산되는데 이 분산정도는 분산제 또는 분산층의 농도나 두께의 조절에 좌우된다. 또한, 스크린(8)의 렌티큘러렌즈(lenticular lens)(6)는 상기와 같은 과정에 의해 분산되어 나온 투사이미지빔을 수평방향으로 원하는 수평 시계각으로 더욱 분산시키는 역할을 하며 이러한 과정에 의해 관찰자는 스크린(8) 에 맺히는 투사 이미지를 인식하게 된다.

한편, 상기 렌티큘러렌즈(6)의 일측면에는 외부광의 흡수로 콘트라스트(contrast)를 높이기 위한 블랙스트라이프(black stripe)층(7)이 형성되어있다.

상기와 같이 구성된 종래 프로젝션TV용 배면투사스크린에 있어서, 프로젝션렌즈(2)로부터 소정량의 이미지빔이 방사되어 프레넬렌즈(4)에 의해 집속되고, 스크린(8)내에서 분산되어 렌티큘라렌즈(6)를 통해 더욱 분산되어 관찰자를 향하게 되는데, 관찰자는 수평과 수직방향의 시야각을 가지고 화상을 시청할 수 있게 된다. 이때 렌티큘라렌즈(6)에서 투과영상 이미지빔이 지나가지 않는 부위에는 블랙스트라이프층(7)이 규칙적으로 형성되어 있으므로 외부로부터 입사되는 외부광이 흡수되고 외부광의 반사량을 줄이게 됨으로써 투사이미지의 콘트라스트(contrast)를 향상시키는 구조이다.

도2는 렌티큘라렌즈(6)가 형성된 시트의 평면도 및 정면도이다. 각각의 렌즈는 반원통 형태를 갖고 있으며, 이는 렌즈의 곡면을 이용하여 시야 각도를 상기 원통의 방사상 방향으로 넓히기 위한 것이다. 따라서, HDTV와 같은 고해상도 프로젝션 TV인 경우에는 렌티큘러 렌즈간의 피치를 극히 적게 하여야 하며, 특히 LCD를 이용한 프로젝션 TV의 경우 액정 패널의 각 화소가 렌티큘러 렌즈와 결합하여 모아레(moire)무늬가 발생하기도 하므로 이를 방지하기 위해 렌티큘러 렌즈의 피치가 수백 마이크로 미터 이하로 미세하게 형성되어야 한다.

종래의 렌티큘러 렌즈 제조방법은 정밀 절삭 성형 기술 등의 기계 가공 방식 을 이용하여 금형을 제작한 후, 상기 금형을 이용하여 성형 및 사출 또는 경화 방법 등을 이용하여 복제하는 것이 주류를 이루고 있다. 그러나, 기계 가공을 이용한 금형 제조 방식은 개별 렌즈 형상의 최소 크기 및 렌즈 간 피치 사이즈를 줄이는 데 한계가 있으며, 수십 인치의 크기의 프로젝션 스크린에 대응할 수 있는 대면적의 금형을 기계적 가공을 통해 제작하는 데는 상당한 제작비와 균일도를 필요로 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 미세 피치화가 용이하여 스크린의 고해상도를 용이하게 달성할 수 있으며, 금형의 대형화가 용이할 뿐만 아니라, 제조공정의 비용을 절감하며, 개별 렌즈 형상의 균일도를 높일 수 있는 렌티큘러 렌즈 금형 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 기판의 상면에 여러개의 실린더를 배치하여 상기 기판에 고정하는 실린더고정단계와; 상기 실린더가 고정된 상기 기판의 상면에 금속을 도금하여 금형층을 형성하는 단계와; 상기 금형층을 상기 기판으로 분리하는 금형층 분리단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 렌티큘러 렌즈 금형 제조방법을 제공한다.

여기서, 상기 실린더고정단계는 롤러를 사용하여 각각의 실린더를 서로 밀착시켜 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 실린더고정단계는 상기 기판의 일측에 지지대를 설치한 후 상기 롤러를 사용하여 상기 실린더를 상기 지지대측으로 밀착시켜 배치하는 것이 효과적이다.

한편, 상기 실린더고정단계는 상기 실린더가 안착되는 위치의 상기 기판의 상면에 그루브를 형성하는 단계와; 상기 그루브 마다 상기 실린더를 배치하는 단계를; 포함하여 구성될 수도 있다.

그리고, 상기 실린더고정단계는 상기 기판의 상면에 점착성 물질을 도포한 후 상기 실린더를 배치하여 고정하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 점착성 물질은 점착성 수지 물질인 것이 효과적이다.

또한, 상기 실린더고정단계는 상기 점착성 수지 물질에 열을 가한 상태에서 상기 실린더를 배치한 후 냉각하는 것이 바람직하다.

그리고, 제1항에 있어서, 상기 실린더고정단계 이후에 상기 실린더의 표면에 박막을 형성하는 도금 시드층을 형성하는 단계를; 더 포함하여 구성된 것이 효과적이다.

여기서, 상기 도금 시드층은 크롬을 스퍼터링 증착법이나 승화 증착법으로 증착할 수 있다.

한편, 상기 도금 시드층은 금을 스퍼터링 증차법이나 승화 증착법으로 증착할 수도 있다.

또한, 상기 금형층 분리단계 이후, 상기 금형층을 화학적 혹은 기계적 연마의 방법으로 연마하는 단계를; 더 포함하여 구성된 것이 바람직하다.

그리고, 상기 실린더는 광섬유인 것이 효과적이다.

또한, 상기 실린더는 본딩용 금속 와이어인 것이 바람직하다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 하기 위하여 생략하기로 한다.

또한, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도3(a) 내지 도5는 본 발명의 일실시예의 렌티큘러 렌즈 금형 제조방법을 도시한 도면으로서, 도3(a) 내지 도3(d)는 제조방법을 단계별로 도시한 사시도, 도4는 도3(a)의 실린더를 배치하는 방법을 도시한 단면도, 도5는 도3(a)의 실린더를 배치하는 다른 방법을 도시한 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 렌티큘러 렌즈 금형 제조방법은 기판(30)의 상면에 여러개의 실린더(10)를 배치하여 상기 기판에 고정하는 실린더고정단계(도3(b))와, 상기 실린더고정단계(도3(b)) 이후에 상기 실린더의 표면에 박막(40)을 형성하는 도금 시드층을 형성하는 단계(도3(c))와, 상기 도금 시드층이 박막 형성된 실린더의 상면에 금속을 도금하여 금형층(50)을 형성하는 단계와, 상기 금형층을 상기 기판으로부터 분리하는 금형층 분리단계(도3(d))를 포함하여 구성된다.

상기 실린더고정단계(도3(b))는 상기 기판(30)의 상면에 점착성 물질(20) 즉 점착성 수지 물질을 도포한 후 상기 실린더(10)를 배치하여 고정한다. 즉, 점착성 수지 물질을 도포한 후 열을 가한 상태에서 상기 실린더(10)를 배치한 후 냉각함으로써 상기 실린더를 고정할 수 있다. 상기 실린더(10)를 배치하는 방법은 도4에 도시된 바와 같이, 기판(30)의 일측에 지지대(62)를 설치한 후 2개의 마주 보는 롤러(61)를 사용하여 상기 실린더(10)를 지지대(62)측으로 밀착시켜 배치시켜 고정할 수 있다.

또한, 다른 방법으로서 도5에 도시된 바와 같이, 기판(30)의 상면에 여러개의 그루브를 형성한 다음, 상기 그루브에 점착성 수지 물질(20)을 도포한 후, 상기 그루브(31) 마다 상기 실린더(10)를 배치하여 고정시킬 수 있다.

상기 실린더(10)는 광섬유를 사용할 수 있으며, 광섬유를 대신하여 본딩용 금속 와이어를 사용할 수도 있다. 상기 광섬유는 일반적으로 실리카(silica) 또는 다중체(polymer) 등을 원재료로 사용하여 형성되며, 그 구조는 코어와 이를 감싸고 있는 클래딩으로 이루어져 균일한 지름을 갖는 원통 모양을 하고 있다. 일반적으로 보호 피복을 제외한 전체 직경은 수십~수백 마이크로 미터로 되어 있으며, 물리적으로 소형 경량이며 굽힘에도 강할 뿐만 아니라, 외부 환경 변화에도 강하다. 한편, 실린더(10)로 본딩용 금속 와이어를 사용할 경우에는 금, 알루미늄 또는 2이상의 금속의 합금으로 이루어진 금속 와이어를 사용할 수 있으며, 광 섬유와 유사하게 다양한 직경을 갖는 원통형상으로 구현될 수 있다.

따라서, 상기와 같은 광섬유 혹은 본딩용 금속 와이어를 사용하여 렌티큘러 렌즈 금형을 제조하면 미세한 피치를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 상기 광섬유 혹은 본딩용 금속 와이어는 길이 방향으로 길이의 제한이 없어 대면적 스크린용 렌즈 시트 성형을 위한 금형 제작이 용이하게 된다.

상기 도금 시드층을 형성하는 단계는 크롬(Cr) 또는 금(Au)과 같은 금속 박막(40)을 스퍼터링(sputtering) 증착법이나, 승화(evaporation) 증착법등을 이용하여 상기 실린더(10)의 표면에 얇게 형성한다. 이때, 상기 실린더의 형상과 증착되는 방향 및 각도, 증착 시간등을 적절하게 조절함으로써, 구면인 표면 형상을 소정의 비구면 계수를 갖는 비구면으로 가공할 수 있다. 또한, 이와 같이 실린더(10)의 표면에 도금 시드층을 형성하면, 인접한 실린더(10) 상호간의 접점에 발생되는 첨예한 부분을 부드럽게 채워주기 때문에, 후술할 바와 같은 금형의 형상을 원만하게 해주는 장점이 있다.

상기 금형층을 형성하는 단계는 상기 시드층 박막(40)의 상면에 니켈(Ni)등 금형 용도에 적합한 금속을 전해(electro-) 또는 무전해(electroless-) 도금(plating) 등의 방법으로 소정의 두께만큼 형성하여 금형(50) 형태로 형성한다. 따라서, 다수개의 실린더의 형상에 의하여 발생되는 굴곡 형상이 그대로 음각으로 금형(50)의 내면에 형성된다.

상기 금형층 분리단계 이후, 상기 금형층(50)을 화학적 혹은 기계적 연마 방법으로 분리된 금형층(50)의 전체적인 평활도를 조절함으로써 금형의 형상을 원만하게 할 수 있다.

상기와 같은 방법으로 완성된 금형을 이용하여 렌티큘러 렌즈를 제작하는 방법을 간략히 기술하면, 폴리에틸렌수지(polyethylene Terephthalate:PET) 또는 폴리카보네이트(polycarbonate:PC) 등과 같은 수지류 시트 형상의 투명 기판 위에 폴리카보네이트나 PMMA 등과 같은 성형 가공에 적합한 수지 층을 도포한 후 상기 금형(50)으로 압착하고, 자외선 경화 방법 혹은 가열 압축성형(hot press molding) 방법 또는 사출 성형 방법(injection molding) 등의 복제 성형 기술로 렌티큘러 렌즈 시트를 완성할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 일실시예는 실린더를 사용함으로써, 렌티큘러 렌즈 제작을 위한 금형의 미세 피치화를 달성할 수 있어, 고해상도에 사용될 수 있는 렌티큘러 렌즈를 저렴한 비용으로 용이하게 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 소재의 길이 방향으로 제한이 없어 대면적 스크린용 렌즈 시트 성형을 위한 금형 제작이 용이하다는 장점이 있다.

또한, 동일한 직경의 실린더를 사용하므로, 각 렌즈가 균일하게 형성된다는 장점도 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

본 발명은 미세 피치화가 용이하여 스크린의 고해상도를 용이하게 달성할 수 있으며, 금형의 대형화가 용이할 뿐만 아니라, 제조공정의 비용을 절감하며, 개별 렌즈 형상의 균일도를 높일 수 있는 렌티큘러 렌즈 금형 제조방법을 제공한다.

Claims

기판의 상면에 여러개의 실린더를 배치하여 상기 기판에 고정하는 실린더고정단계와;

상기 실린더가 고정된 상기 기판의 상면에 금속을 도금하여 금형층을 형성하는 단계와;

상기 금형층을 상기 기판으로 분리하는 금형층 분리단계를;

포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 렌티큘러 렌즈 금형 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 실린더고정단계는

롤러를 사용하여 각각의 실린더를 서로 밀착시켜 배치하는 것을 특징으로 하는 렌티큘러 렌즈 금형 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 실린더고정단계는

상기 기판의 일측에 지지대를 설치한 후 상기 롤러를 사용하여 상기 실린더를 상기 지지대측으로 밀착시켜 배치하는 것을 특징으로 하는 렌티큘러 렌즈 금형 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 실린더고정단계는

상기 실린더가 안착되는 위치의 상기 기판의 상면에 그루브를 형성하는 단계와;

상기 그루브 마다 상기 실린더를 배치하는 단계를;

포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 렌티큘러 렌즈 금형 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 실린더고정단계는

상기 기판의 상면에 점착성 물질을 도포한 후 상기 실린더를 배치하여 고정하는 것을 특징으로 하는 렌티큘러 렌즈 금형 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 점착성 물질은

점착성 수지 물질인 것을 특징으로 하는 렌티큘러 렌즈 금형 제조방법.
제6항에 있어서, 상기 실린더고정단계는

상기 점착성 수지 물질에 열을 가한 상태에서 상기 실린더를 배치한 후 냉각하는 것을 특징으로 하는 렌티큘러 렌즈 금형 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 실린더고정단계 이후에 상기 실린더의 표면에 박막을 형성하는 도금 시드층을 형성하는 단계를; 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 렌티큘러 렌즈 금형 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 도금 시드층은

크롬을 스퍼터링 증착법이나 승화 증착법으로 증착한 것을 특징으로 하는 렌티큘러 렌즈 금형 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 도금 시드층은

금을 스퍼터링 증차법이나 승화 증착법으로 증착한 것을 특징으로 하는 렌티큘러 렌즈 금형 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 금형층 분리단계 이후, 상기 금형층을 화학적 혹은 기계적 연마의 방법으로 연마하는 단계를; 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 렌티큘러 렌즈 금형 제조방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실린더는

광섬유인 것을 특징으로 하는 렌티큘러 렌즈 금형 제조방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실린더는 본딩용 금속 와이어인 것을 특징으로 하는 렌티큘러 렌즈 금형 제조방법.