KR100707991B1 - 광학 판재 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스플레이 분야에 사용되는 광학 판재 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 빛이 투과할 수 있는 투명 판재 상에 미세한 렌티큘러 렌즈 구조를 형성시킨 광학 판재를 대량으로 생산할 수 있는 광학 판재 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은,

1) 렌티큘러 형상이 음각되어 있는 금형을 준비하는 단계;

2) 상기 금형 상면에 전리방사선경화형 수지 조성물을 도포하는 단계;

3) 상기 전리방사선경화형 수지 조성물 상에 빛이 투과되는 투명 판재를 올려 놓는 단계;

4) 상기 투명 판재를 상측에서 하측방향으로 가압하는 단계;

5) 상기 전리방사선경화형 수지 조성물에 전리방사선을 조사하여 경화시키는 단계;를 포함하는 렌티큘러(lenticular) 판재 제조방법을 제공한다.

렌티큘러, 백라이트 장치, 직하형, 확산부재, 제조방법

Description

광학 판재 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING OPTICAL PLATE}

도 1은 직하형 백라이트 장치의 구조를 나타내는 사시도이다.

도 2는 직하형 백라이트 장치에 있어서 각 구간 별로 휘도를 도시한 그래프이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 판재 제조방법의 공정도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 판재 제조방법의 세부 공정을 설명하는 도면들이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 직하형 백라이트 장치 10 : 몰드 프레임

20 : 램프 30 : 확산부재

40 : 확산부재 지지수단 110 : 작업대

120 : 금형 130 : 전리방사선 경화형 수지 조성물

140 : 슬립퍼 150 : 투명 판재

160 : 가시광선 광원

본 발명은 디스플레이 분야에 사용되는 광학 판재 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 빛이 투과할 수 있는 투명 판재 상에 미세한 렌티큘러 렌즈 구조를 형성시킨 광학 판재를 대량으로 생산할 수 있는 광학 판재 제조방법에 관한 것이다.

투과형의 액정 표시소자, 비디오 프레젝터, 광고판, 광 확산판, 후방 반사렌즈 등의 투광성 표시체의 백라이트(배면 램프)용 조명 수단에는 배면 램프의 광 에너지를 유효하게 이용하고 필요충분한 방향, 확산각 내로의 균일하고, 효과적으로 광을 모으기 위하여 다향한 광학 소재가 사용된다. 이러한 광학 소재 중에서 투명 소재의 일면에 렌티큘러 렌즈 형상을 성형시킨 광학 판재가 있는데, 이 광학 판재는 2차원의 평면에 3차원의 입체효과를 부여하거나 배면 램프의 빛을 균일하게 확산시키는 역할을 한다.

특히, 최근에는 액정표시소자가 디스플레이 소자로서 각광받고 있는 가운데, 생산 및 소비되는 액정표시소자가 대면적화되면서, 자체 발광이 되지 않는 액정표시소자의 백라이팅 방법이 문제되고 있다. 소형 액정표시소자의 경우에는 측면에 램프을 설치하고, 도광판을 이용하여 광을 확산시키는 엣지라이트형 방법을 사용하였으나, 대형 액정표시소자의 경우에는 전술한 엣지라이트형으로는 원하는 휘도를 얻을 수 없는 문제점이 있다. 따라서 대형 액정표시소자의 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시소자의 배면 전면에 걸쳐서 다수개의 램프(20)를 배치하고, 이 램프(20)들에 의하여 직접 백라이팅하는 직하형 백라이트 장치(1)가 사용된다.

그런데 직하형 백라이트 장치(1)에 있어서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 램 프(20)가 설치된 부분과 램프가 설치되지 아니한 부분 간에 발생되는 광의 밝기 및 휘도 차이를 보정하는 것이 큰 문제로 대두된다. 이러한 직하형 백라이트 장치(1)의 문제점을 해결하기 위하여 램프(20)의 전면에 확산부재(30)를 배치하여 램프에서 발산되는 빛을 확산시켜 밝기 및 휘도 차이를 보정하게 된다. 이때 이러한 확산부재(30)로는 광학 판재를 사용하는 것이, 직선형 램프가 평행하게 배열되는 직하형 백라이트 장치의 빛을 균일하게 확산시킬 수 있어서 바람직하다.

그러나 종래에는 이러한 정밀한 구조의 랜티큘러 판재를 대량으로 생산할 수 있는 기술이 없다. 따라서 전술한 랜티큘러 판재를 대량으로 생산할 수 있는 기술이 강력하게 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 랜티큘러 판재를 대량으로 생산할 수 있는 랜티큘러 판재 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 액정표시소자의 백라이트 장치에 사용할 수 있는 랜티큘러 판재를 대량으로 생산할 수 있는 랜티큘러 판재 제조방법을 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

1) 광학 소재 형상이 음각되어 있는 금형을 준비하는 단계;

2) 상기 금형 상면에 전리방사선경화형 수지 조성물을 도포하는 단계;

3) 상기 전리방사선경화형 수지 조성물 상에 빛이 투과되는 투명 판재를 올려 놓는 단계;

4) 상기 투명 판재를 상측에서 하측방향으로 가압하는 단계;

5) 상기 전리방사선경화형 수지 조성물에 전리방사선을 조사하여 경화시키는 단계;를 포함하는 광학 판재 제조방법을 제공한다.

본 발명에서는, 상기 금형을 60 ~ 80℃로 가열한 상태에서 각 단계를 진행함으로써, 전리방사선 경화형 수지 조성물의 퍼짐성을 향상시키고, 전리방사선 경화성 수지 조성물이 경화되는 온도 조건과 백라이트 장치에서 운용되는 온도 조건을 동일하게 하여 광학 판재가 운용 과정에서 변형되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서는, 상기 투명 판재를 소정 온도로 예열한 상태에서 공정을 진행하는 것이, 투명 판재의 승온에 소요되는 공정시간을 단축시킬 수 있으므로 바람직하다. 물론 전리방사선 경화형 수지 조성물을 경화시키는 단계에서는 상기 투명 판재의 온도도 금형과 마찬가지로, 60 ~ 80℃를 유지하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에서, 상기 3) 단계는,

a) 상기 투명 판재를 상기 금형의 상측에 접촉되지 않을 정도로 접근시키는 단계;

b) 상기 투명 판재의 일측 모서리가 상기 금형의 상면에 도포된 전리방사선경화형 수지 조성물과 먼저 접촉되도록 틸팅(tilting) 하는 단계;

c) 상기 투명 판재의 타측 모서리를 하강시켜 상기 투명 판재의 모든 면이 상기 전리방사선경화형 수지 조성물과 접촉되도록 하는 단계;의 소단계로 구성되는 것이, 투명 판재의 전면에 대하여 균일하게 전리방사선 경화형 수지 조성물이 좁촉될 수 있도록 하여 바람직하다.

그리고 상기 4) 단계에서는, 기체 압력을 사용하여 상기 투명 판재의 전면을 동일하게 가압하는 것이, 투명 판재의 전면에 걸쳐서 균일한 두께의 수지 조성물이 배치될 수 잇어서 바람직하다.

한편 본 발명에서, 상기 2) 단계는,

d) 상기 금형 상면 일측에 소정 량의 전리방사선경화형 수지 조성물을 투하하는 단계;

e) 상기 금형 상면 일측에 투하된 전리방사선경화형 수지 조성물을 금형 상면의 전면에 동일한 두께로 도포하는 단계;의 소단계로 구성되는 것이, 짧은 시간 안에 금형의 모든 면에 대하여 균일하게 수지 조성물을 도포 할 수 있어서 바람직하다.

그리고 본 발명에 있어서, 상기 전리방사선 경화형 수지 조성물은, 380 ~ 450 nm의 파장을 가지는 가시광선에 의하여 경화되는 특성을 가지는 것이, 자외선 차단 성능을 가지는 투명 판재를 사용할 수 있어서 바람직하다.

본 발명에서 광학 판재라 함은, 빛이 통과할 수 있는 판재로 형성되되, 그 판재가 롤러에 감길 수 있을 정도의 유연성을 가지는 필름과 달리 일정 정도의 힘에도 휘어지지 않을 정도의 경도를 가지는 소재 및 두께를 가지도록 마련되며, 그 표면에 렌티큘러 형상 또는 프리즘 형상 등 다양한 형태의 미세한 광학 소재 형상이 성형된 판재를 말한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 일 실시예를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 실시예에 따른 광학 판재 제조방법의 각 공정 순서를 도시한 공정도이며, 도 4는 본 실시예에 따른 광학 판재 제조방법의 세부 공정을 설명하는 도면들이다.

먼저 금형(120)을 준비하고, 그 금형(120)을 작업대(110)에 위치시키는 단계(S10)가 진행된다. 여기에서 금형(120)이란 렌티큘러 형상이 음각되어 있는 틀을 말한다. 그리고 렌티큘러 형상이라 함은 단면이 반원인 형상이 서로 인접하게 다수개 배열된 구조를 말한다. 이러한 형상을 가지는 금형(120)을 도 4a에 도시된 바와 같이, 작업대(110)에 렌티큘러 형상이 음각되어 있는 면이 상측을 바라보도록 위치시키는 것이다.

한편 본 실시예에서는 이 금형(120)을 60 ~ 80℃로 가열한 상태에서 각 단계를 진행시킨다. 이렇게 금형을 가열시킨 상태에서 공정을 진행하게 되면, 상기 금 형 상부에 수지 조성물을 도포하는 경우 수지 조성물의 퍼짐성이 향상되어 균일한 도포가 용이하게 진행되는 장점이 있다. 또한 금형을, 백라이트 장치의 운용 과정에서 의 온도와 동일하게 유지하면서 공정을 진행하므로 본 실시예에 의하여 제조된 광학 판재를 백라이트에 사용하는 경우 열에 의하여 변성되지 않는 장점이 있다.

다음으로는 전단계에서 준비된 금형(120)의 상면에 전리방사선 경화형 수지 조성물(130)을 도포하는 단계(S20)가 진행된다. 이 단계에서는 먼저 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 금형(120)의 상면 일측에 필요한 양의 전리방사선 경화형 수지 조성물(130)을 떨어뜨린다. 여기에서 전리방사선 경화형 수지 조성물(130)이라 함은, 액체상태로 존재하다가 자외선, 가시광선 등의 전리방사선을 조사하면 경화되는 수지 조성물을 말한다. 그리고 나서 상기 금형(120) 상면에 떨어뜨린 수지 조성물(130)을, 금형(120)의 전면에 걸쳐서 고르게 도포하기 위하여 슬립퍼(slipper, 140)를 사용하여, 도 4c에 도시된 바와 같이, 금형(120) 전면에 대하여 고르게 편다.

다음으로는 전단계에서 도포된 전리방사선 경화형 수지 조성물(130)의 상부에 투명 판재(150)를 올려 놓은 단계(S30)가 진행된다. 이 단계는 도 4d 내지 도 4f에 도시된 바와 같이, 3개의 소단계로 나누어 진행되는 것이 바람직하다. 먼저 도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 전리방사선 경화형 수지 조성물(130)의 상면에 최대한 가까운 상태로 투명판재(150)를 접근시킨다. 이때 투명 판재(150)가 수지 조성물(130)과 접촉되지 않을 정도로 접근시킨다. 그리고 나서 도 4e에 도시된 바와 같이, 상기 투명 판재(150)를 틸팅시키는 단계가 진해된다. 즉, 상기 투명 판재(150)를 평행하게 수지 조성물(130)에 접근시키는 것이 아니라, 투명 판재(150)의 일측 모서리가 먼저 상기 금형(120)의 상면에 도포된 전리방사선경화형 수지 조성물(130)과 먼저 접촉되도록 기울어지게 접근시키는 것이다. 이렇게 투명 판재(150)의 일 측 모서리가 먼저 수지 조성물(130)에 접촉되면, 도 4f에 도시된 바와 같이, 그 일측 모서리를 고정시킨 상태에서 상기 투명 판재(150)의 타측 모서리를 하강시켜 상기 투명 판재(150)의 모든 면이 상기 전리방사선경화형 수지 조성물(130)과 접촉되도록 한다. 그러면 투명 판재(150)의 모든 면이 수지 조성물(130)과 접촉된다. 이렇게 틸팅(tilting)하여 투명 판재(150)를 접근시키게 되면, 투명 판재(150)의 전면이 고르게 수지 조성물(130)과 접촉되며, 투명 판재 중 특정한 부분에 수지 조성물이 몰리는 현상이 발생하지 않는 장점이 있다.

한편 본 실시예에서는 공정시간을 단축하기 위하여 상기 투명 판재(150)를 소정 온도로 예열한 상태에서 진행한다. 금형(120)을 60 ~ 80 ℃ 로 가열하여 공정을 진행하는 것과 같은 이유에 의하여, 상기 투명 소재(150)도 그 온도 유지한 상태에서 공정을 진행하는 것이 바람직하다. 따라서 투명 판재를 금형과 동일한 온도로 가열하여야 하나, 미리 소정 온도로 가열한 상태에서 공정을 진행하면 가열시간을 단축할 수 있는 것이다. 그리고 본 실시예에서 사용하는 투명 판재는 자외선을 차단하는 특성을 가진 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한 상기 투명 판재는 광확산 기능을 확산시키기 위하여 그 성형 과정에서 내부에 확산재(diffuser)를 분산시켜 성형시키는 것도 가능하다. 또한 본 실시예에 따른 투명 판재(150)는, 판재 를 수평으로 위치시켰을 때, 판재의 중앙영역이 자중에 의하여 휘어지지 않을 정도의 경도 및 두께를 가지는 것이 백라이트 장치에 사용할 때 변형이 되지 않아서 바람직하다. 따라서 상기 투명 판재는 2±0.1 mm 의 두께를 가지는 것이 바람직하다.

다음으로는 상기 투명 판재(150)를 상측에서 하측방향으로 가압하는 단계(S40)가 진행된다. 이 단계에서는 전단계에서 수지 조성물(130)과 전면이 접촉된 투명 판재(150)를 가압하여 금형(120)에 형성된 형상에 따라 수지 조성물(130)이 성형되고, 투명 판재(150)의 전면이 수지 조성물(130)과 부착되도록 한다. 따라서 이 단계에서는 상기 투명 판재(150)의 전면을 균일하게 가압하는 것이 매우 중요하다. 투명 판재의 전면을 균일하게 가압하지 못하는 경우에는 투명 판재와 금형 사이에 존재하는 수지 조성물의 두께가 상이하게 되어 완성되는 광학 판재의 광학적 특성이 일정하지 못한 문제점이 있다. 그런데 이 투명 판재를 기계적인 수단에 의하여 가압하는 경우에는 투명 판재의 전면을 동일한 힘으로 가압하는 것이 거의 불가능하다. 따라서 본 실시예에서는 모든 면에 대하여 균일한 힘을 가하는 기체 압력을 이용한다. 즉, 상기 투명 판재(150)의 상면에 밀폐공간을 만들고 그 밀폐공간에 일정한 압력의 기체를 주입하고, 그 기체의 압력에 의하여 투명 판재의 모든 면이 균일하게 가압되도록 하는 것이다.

다음으로는 상기 투명 판재(150)와 금형(120) 사이에 존재하는 전리방사선 경화형 수지 조성물(130)을 경화시키는 단계(S50)가 진행된다. 이 단계에서는 도 4h에 도시된 바와 같이, 상기 투명 판재(150)의 상측에서 전리방사선을 조사하여 상기 수지 조성물을 경화시킨다. 그러면 상기 수지 조성물(130)이 경화되면서 상기 투명 판재(150)에 견고하게 부착된다. 본 실시예에서는 이 단계에서 380 ~ 450 nm의 파장을 가지는 가시광선을 조사한다. 액정표시장치에 사용되는 칼라필터는 자외선에 취약하므로 백라이트 장치의 램프에서 발생되는 자외선 역시 차단하는 것이 칼리필터의 보호를 위해서 바람직하다. 따라서 본 실시예에서는 상기 투명 부재를 자외선 차단 성능이 있는 소재로 형성시킨다. 따라서 본 단계에서 자외선을 조사하는 것이 아니라, 파장이 짧은 가시광선을 조사하는 것이다. 이렇게 가시광선을 조사하므로 본 실시예에서 사용하는 전리방사선 경화형 수지 조성물 역시도 380 ~ 450 nm의 파장을 가지는 가시광선에 의하여 경화되는 소재를 사용하여야 한다.

다음으로는 완성된 광학 판재(150)를 배출하는 단계(S60)가 진행된다. 이 단계에서는 도 4i에 도시된 바와 같이, 완성된 광학 판재(150)를 상측으로 들어올린 후 외부로 배출한다. 그러면 다음 투명 판재에 대한 공정을 진행할 준비가 이루어지는 것이다.

본 실시예에서는 금형을 상기 투명 판재의 하측에 위치시키는 방식으로 공정을 진행하였으나, 금형을 상기 투명 판재의 상측에 위치시키는 방식으로 공정을 진행할 수도 있다. 이 경우에는 작업대에 투명 판재를 위치시키고, 그 상면에 수지 조성물을 도포한다. 그리고 그 상부면에 금형을 덮고 가압하여 성형한다. 그리고 투명 판재의 하측인 작업대에서 가시광선을 조사하여 수지 조성물을 경화시킨다.

본 발명에 따르면 매우 미세한 구조의 렌티큘러 렌즈 구조를 가져서, 광의 확산 성능이 우수한 대면적 광학 판재를 대량으로 생산할 수 있는 장점이 있다. 특히, 직하형 백라이트 장치에 있어서, 간단한 구조를 가지면서도 램프의 빛을 균일하게 확산시킬 수 있는 확산부재에 적합한 광학 판재를 대량생산할 수 있는 장점이 있다.

Claims (12)

1) 광학 소재 형상이 음각되어 있는 금형을 준비하는 단계;

2) 상기 금형 상면에 전리방사선경화형 수지 조성물을 도포하는 단계;

3) 상기 투명 판재를 소정 온도로 예열한 상태에서 상기 전리방사선경화형 수지 조성물 상에 빛이 투과되는 자외선 차단성질을 가진 투명 판재를 올려 놓는 단계;

4) 상기 투명 판재를 상측에서 하측방향으로 기체 압력을 사용하여 상기 투명 판재의 전면을 동일하게 가압하는 단계;

5) 상기 전리방사선경화형 수지 조성물에 전리방사선을 조사하여 경화시키는 단계를 포함하여 구성되며, 상기 각 단계는 상기 금형을 60 ~ 80℃로 가열한 상태에서 각 단계를 진행하는 것을 특징으로 하는 광학 판재 제조방법.

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제1항에 있어서, 상기 3) 단계는,

a) 상기 투명 판재를 상기 금형의 상측에 접촉되지 않을 정도로 접근시키는 단계;

b) 상기 투명 판재의 일측 모서리가 상기 금형의 상면에 도포된 전리방사선경화형 수지 조성물과 먼저 접촉되도록 틸팅(tilting) 하는 단계;

c) 상기 투명 판재의 타측 모서리를 하강시켜 상기 투명 판재의 모든 면이 상기 전리방사선경화형 수지 조성물과 접촉되도록 하는 단계;의 소단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 판재 제조방법.

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제4항에 있어서, 상기 2) 단계는,

d) 상기 금형 상면 일측에 소정 량의 전리방사선경화형 수지 조성물을 투하하는 단계;

e) 상기 금형 상면 일측에 투하된 전리방사선경화형 수지 조성물을 금형 상면의 전면에 동일한 두께로 도포하는 단계;의 소단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 판재 제조방법.

제6항에 있어서, 상기 전리방사선경화형 수지 조성물은,

380 ~ 450 nm의 파장을 가지는 가시광선에 의하여 경화되는 것을 특징으로 하는 광학 판재 제조방법.

제7항에 있어서, 상기 5) 단계에서는,

380 ~ 450 nm의 파장을 가지는 가시광선을 조사하는 것을 특징으로 하는 광학 판재 제조방법.

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제8항에 있어서, 상기 투명 판재는,

판재를 수평으로 위치시켰을 때, 판재의 중앙영역이 자중에 의하여 휘어지지 않을 정도의 경도 및 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 광학 판재 제조방법.

제11항에 있어서, 상기 투명 판재는,

1.9mm이상 2.1mm 이하의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 광학 판재 제조방법.

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