KR100736074B1 - Producing method of light guide plate using UV curing method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 백라이트(Back Light Unit)에 적용되는 도광판 제조방법에 관한 것으로, PMMA 평판 위에 자외선 경화물질 혼합액을 스핀-코팅법으로 도포한 후, Lithography, 다이아몬드 바이트를 이용한 가공방법 및 Laser 공정을 이용하여 제조된 스탬퍼와 PMMA 평판을 압착시키고, PMMA 평판면(Back Side Exposure)에서 자외선 노광을 수행하여 스탬퍼 형상과 동일한 PMMA 도광판을 제작하는 것을 특징으로 한다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light guide plate manufacturing method applied to a back light unit. After coating a UV-curable material mixture on a PMMA plate by spin-coating, using Lithography, a diamond bite processing method, and a laser process The produced stamper and the PMMA plate is pressed, and the ultraviolet ray exposure is performed on the PMMA back surface to produce a PMMA light guide plate having the same stamper shape.

자외선, 경화제, 도광판 UV light, hardener, light guide plate

Description

자외선 경화방법을 이용한 도광판 제조방법{Producing method of light guide plate using UV curing method}Producing method of light guide plate using UV curing method}

도 1은 본 발명의 도광판 제조방법의 일례를 나타내는 공정 순서도. 1 is a process flowchart showing an example of the light guide plate manufacturing method of the present invention.

도 2는 본 발명의 도광판 제조방법의 다른 예를 나타내는 공정 순서도. 2 is a process flowchart showing another example of the light guide plate manufacturing method of the present invention.

도 3은 본 발명의 도광판 제조방법의 또 다른 예를 나타내는 공정 순서도. 3 is a process flowchart showing still another example of the light guide plate manufacturing method of the present invention.

도 4는 본 발명의 도광판 제조방법의 다른 예를 나타내는 공정 순서도. 4 is a process flowchart showing another example of the light guide plate manufacturing method of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* * Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : PMMA 평판 20 : 자외선 경화용 혼합액 10: PMMA plate 20: Mixed solution for ultraviolet curing

30 : 스탬퍼 40 : 금형 30: stamper 40: mold

본 발명은 백라이트(Back Light Unit)에 적용되는 도광판 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는, 수십㎛∼수백㎛ 크기의 미세구조물을 형성할 수 있는 Lithography, 다이아몬드 바이트를 이용한 가공방법 및 Laser 공정을 이용하여 렌 즈 형상 및 삼각산맥 등 광특성 패턴이 형성된 스탬퍼를 만들어 이를 PMMA 도광판에 형성하는 방식으로 자외선 경화방법을 이용한 도광판 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a light guide plate manufacturing method applied to a backlight (Back Light Unit), and in detail, using a lithography, a machining method using a diamond bite, and a laser process that can form microstructures of several tens of micrometers to hundreds of micrometers in size. The present invention relates to a method of manufacturing a light guide plate using an ultraviolet curing method by forming a stamper having an optical characteristic pattern such as a lens shape and a triangular mountain and forming the stamper on the PMMA light guide plate.

일반적으로, 액정소자(LCD: Liquid Crystal Display)는 평판 표시소자의 하나로서 자체 발광을 하지 못하는 수동 디스플레이 소자에 속한다. LCD와 같은, 이러한 수동 디스플레이 소자는 소자의 후면 또는 측면에서 빛을 발생시키는 후광 장치가 반드시 필요하다. 현재 노트북 PC, 데스크탑 PC의 모니터 및 박형 TV 등의 표시장치로서 액정표시장치가 많이 사용되고 있고, 이와 같은 액정표시장치는 수광형으로 배면에 면 형상의 조명장치 즉, 백라이트가 설치되어있다. In general, a liquid crystal display (LCD) belongs to a passive display device which does not emit light as one of flat panel display devices. Such passive display elements, such as LCDs, require a backlight device that generates light at the back or side of the element. Currently, a liquid crystal display device is widely used as a display device of a notebook PC, a desktop PC, a monitor, and a thin TV. Such a liquid crystal display device is a light receiving type, and a back surface illuminating device, that is, a backlight is provided.

이 면 광원장치에는 통상, 광원으로 냉음극관 등의 봉형상의 선광원(lamp)이 채용되어 도광판의 한쪽 측면 또는 양쪽 측면에 광원을 설치하고, 투명한 아크릴 수지로 만들어진 도광판을 사용하여 램프의 선광원을 균일한 면 형상으로 광을 변환하여 얻는 방법이 대표적이며, 광 출사면에는 확산시트, 프리즘 어레이 등으로 이루어지는 광학소자를 배열 설치하여 원하는 광학특성을 얻는 기구로 되어 있다. In this surface light source device, a rod-shaped line light source such as a cold cathode tube is generally employed as a light source, and a light source is provided on one or both sides of the light guide plate, and a light guide plate made of a transparent acrylic resin is used to provide the light source of the lamp. A typical method is to obtain light by converting light into a uniform surface shape, and the light exit surface is arranged in such a manner that an optical element made of a diffusion sheet, a prism array, or the like is arranged in order to obtain desired optical characteristics.

도광판을 제조하기 위한 방법은 여러 가지 방법이 있다. 초기에는 광산란 잉크를 도광판 하부에 스크린 인쇄하여 입사된 빛을 수직 산란시켜 출광시키는 인쇄 방식을 이용하여 제조하였다. 그 후, 도광판에 패턴을 인쇄하지 않은 무인쇄 도광판과 휘도를 향상시키기 위한 V 홈 (V-Cut)을 도광판에 형성하는 프리즘 도광판으로 발전하였다. 현재 도트 패턴 스탬퍼의 대표적인 방법으로는 감광막(photo resist)를 이용하여 적당한 온도에서 렌즈형태로 형성하여 마이크로 렌즈 어레이(micro rense arry)를 만드는 방식과 SUS 기판를 직접 부식 시키는 방법이 있다. There are various methods for manufacturing the light guide plate. Initially, the light scattering ink was screen-printed on the lower part of the light guide plate, and was manufactured using a printing method of vertically scattering incident light. Thereafter, the light guide plate was developed into a non-printed light guide plate which did not print a pattern on the light guide plate, and a prism light guide plate which formed V grooves (V-Cut) for improving brightness. Representative methods of the current dot pattern stamper include a method of forming a microlens array by forming a lens shape at an appropriate temperature using a photoresist and a method of directly corroding the SUS substrate.

또한, 삼각산맥 모양을 형성하는 프리즘 구조는 기계적인 직가공 방식과 사진 식각 공정으로 이용한 방법들이 실용화단계에 있다. In addition, the prism structure that forms the triangular mountain shape is a method of using a mechanical direct processing method and a photolithography process are in practical use.

그러나, 이와 같이 미세패턴을 정확이 사출 성형하기가 쉽지 않다. 또한, 노트북 PC, 모니터 및 TV 등이 점차로 대형 디스플레이를 필요로 하므로 사출기도 고압사출기가 필요하며, 사출가공에 의해 대형의 LPG(Light Guide Plate)와 미세 패턴을 사출하기가 쉬운 일이 아니다. However, it is not easy to precisely injection mold the micro pattern in this way. In addition, since notebook PCs, monitors, and TVs increasingly require large displays, the injection machine also needs a high-pressure injection machine, and it is not easy to inject a large light guide plate (LPG) and fine patterns by injection processing.

따라서, 본 발명의 목적은 상기의 사출성형에서 나타나는 문제점을 극복하고, 사출장비 및 사출기술 인력이 필요 없으며, 간편하고 보다 빠르게 도광판을 성형할 수 있는 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to overcome the problems in the above injection molding, and to provide a method for forming a light guide plate more easily and quickly, without the need for injection equipment and injection technology personnel.

또한 본 발명의 다른 목적은 성형 되어지는 도광판의 미세 패턴 모양, 두께 및 크기에 제약을 받지 않고 도광판 양면에 패턴을 보다 쉽게 만들 수 있는 방법을 제공하는 것이다. In addition, another object of the present invention is to provide a method of making a pattern on both sides of the light guide plate more easily without being limited by the shape, thickness and size of the light pattern plate to be molded.

상기 본 발명의 목적은 PMMA 도광판 위에 자외선 경화제를 포함하는 자외선 경화용 혼합액을 도포한 후, 스탬퍼와 PMMA 평판을 압착 시키고, 자외선 노광을 수행하는 것을 특징으로 하는 PMMA 도광판의 제조방법에 의해 달성된다. The object of the present invention is achieved by the method of manufacturing a PMMA light guide plate, characterized in that after applying the ultraviolet curing mixture containing an ultraviolet curing agent on the PMMA light guide plate, the stamper and the PMMA plate is pressed and subjected to ultraviolet exposure.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에는 도광판 제조방법의 일례를 나타내는 공정 순서도가 게시되어 있다 . 우선, PMMA 평판(10)을 준비하고(a), 그 위에 자외선 경화제를 포함하는 자외선 경화용 혼합액(20)을 스핀-코팅법으로 필요한 두께로 도포한다(b). 자외선 경화용 혼합액(20)은 일반적으로 자외선 경화제가 혼합된 아크릴계 모노머와 올리고머 혼합액을 사용한다. 1 is a process flowchart showing an example of a light guide plate manufacturing method. First, the PMMA flat plate 10 is prepared (a), and the ultraviolet curing mixture liquid 20 containing the ultraviolet curing agent is applied thereon to the required thickness by spin-coating (b). The ultraviolet curing mixed liquid 20 generally uses an acrylic monomer and an oligomer mixed liquid mixed with an ultraviolet curing agent.

그 위에 다시 스탬퍼(30)를 일정한 압력으로 압착하는데(c), 이때 스탬퍼(30)는 예를 들어 LIGA 공정을 이용하여 렌즈 형상 또는 삼각산맥 형상으로 패턴화된 것을 사용한다. LIGA(Lithographie, Galvanoformung, Abformung in German) 공정을 이용한 스탬퍼의 제조공정은 다음과 같다. 임의의 판상 글라스를 세척한 다음, 세척한 글라스 위에 스핀 코팅법으로 감광막을 도포하고, 도포된 감광막을 열처리(Soft Bake)한 다음, 원하는 패턴 마스크를 올리고 노광을 하고(삼각 산맥 형상을 위해서는 노광각도를 제어하는 방식 사용), 노광된 감광막을 통해 현상한 후, 감광막이 부분적으로 제거된 곳에 열처리(Hard Bake)를 통해 렌즈 형상 또는 삼각산맥 형상 등을 만들고, 제작된 형상 위에 전도층(Cu, Ni 등) 막을 증착한 후, 완성되어진 패턴 금속( Cu, Ni 등)면을 니켈 도금을 통해 마스터를 제작하고, 상기 마스터를 이형시켜 재 도금을 통해 스탬퍼를 제작한다. The stamper 30 is pressed again at a constant pressure thereon (c), in which the stamper 30 is patterned into a lens shape or triangular shape using, for example, a LIGA process. The manufacturing process of the stamper using LIGA (Lithographie, Galvanoformung, Abformung in German) process is as follows. After washing any plate-shaped glass, apply a photoresist film on the washed glass by spin coating method, heat-treat the applied photoresist film (Soft Bake), raise and expose the desired pattern mask (exposure angle for triangular mountain shape) After the development through the exposed photoresist film, a lens shape or a triangular vein shape is made through heat treatment where the photoresist film is partially removed, and a conductive layer (Cu, Ni) is formed on the fabricated shape. Etc.) After depositing the film, the finished pattern metal (Cu, Ni, etc.) surface is made of a master through nickel plating, and the master is released to produce a stamper through replating.

그 다음으로, PMMA 평판면(Back Side Exposure)에 자외선 노광을 시키고(d) 스탬퍼(30)를 탈착시켜(e) 스탬퍼(30)의 형상과 동일한 패턴을 갖는 PMMA 도광판을 얻을 수 있다. 이때 자외선 경화용 혼합액의 점도를 적절하게 조절하는 것이 중요하다. 자와선 경화시간은 매우 빨라 일반 사출 성형 방식에 의한 방법보다 훨씬 단 시간에 도광판을 제조할 수 있다. Next, the PMMA light guide plate having the same pattern as the shape of the stamper 30 can be obtained by exposing ultraviolet light to the PMMA back side exposure (d) and detaching the stamper 30 (e). At this time, it is important to appropriately adjust the viscosity of the ultraviolet curable mixture. The quenching time is very fast, and the light guide plate can be manufactured in a much shorter time than the conventional injection molding method.

본 발명의 다른 구현예가 도 2에 도시되어 있다. 도 1은 PMMA 평판의 한면에만 패턴을 형상한 것인데 반해, 도 2는 PMMA 평판의 양면에 동시에 패턴을 형성하는 방법이다. 이 때, 자외선이 통과할 수 있는 감광성 글라스를 이용하여 제조된 스탬퍼(31)를 사용한다. 이 스탬퍼(31)의 제조방법은 다음과 같다. Another embodiment of the invention is shown in FIG. 2. 1 illustrates a pattern formed on only one surface of a PMMA plate, while FIG. 2 illustrates a method of simultaneously forming a pattern on both sides of a PMMA plate. At this time, a stamper 31 manufactured using a photosensitive glass through which ultraviolet light can pass is used. The manufacturing method of this stamper 31 is as follows.

감광성 글라스를 세척한 다음, 패턴 마스크를 올리고, 감광성 글라스와 정렬한 후 노광을 하고(삼각 산맥 형상을 위해서는 노광각도를 제어하는 방식을 사용), 노광되어진 감광성 글라스를 열처리(Hard Bake)하여 결정화시키고, 불산 수용액을 이용하여 현상한다. After washing the photosensitive glass, raising the pattern mask, aligning with the photosensitive glass and exposing (using the method of controlling the exposure angle for triangular mountain shape), and crystallizing the exposed photosensitive glass by heat baking (Hard Bake) And develop using an aqueous hydrofluoric acid solution.

도 2에서, 먼저, 임의의 두께를 갖는 PMMA(10) 평판을 준비하고(a), 평판(10)의 양면에 자외선 경화용 혼합액(20)을 스핀 코팅법으로 필요한 두께만큼 도포한다(b). 일정한 압력으로 PMMA 평판 배면에는 도 1에서와 동일한 니켈 스탬퍼(32)를, PMMA 평판 윗면에는 글라스 스탬퍼(31)를 위치시키고 자외선 경화시킨다(c). 스탬퍼(31,32)를 탈착시켜 양면 패턴의 도광판을 얻을 수 있다. In FIG. 2, first, a PMMA 10 plate having an arbitrary thickness is prepared (a), and the UV curing mixed liquid 20 is coated on both surfaces of the plate 10 by the spin coating method to the required thickness (b). . At a constant pressure, the same nickel stamper 32 is placed on the back of the PMMA plate as shown in FIG. 1, and the glass stamper 31 is placed on the upper surface of the PMMA plate and cured by ultraviolet (c). The stampers 31 and 32 can be detached to obtain a light guide plate having a double-sided pattern.

도 3에는 양면에 패턴을 형성하는 방법 중 감광성 글라스를 사용하지 않고, PMMA 평판의 양면에 패턴을 형성하는 방법이 도시되어 있다. 3 illustrates a method of forming a pattern on both sides of the PMMA plate without using photosensitive glass among the methods of forming the pattern on both sides.

이 공정에 사용되는 스탬퍼는 도 1의 구현예와 동일한 LIGA 공정에 의해 제조된다. 먼저, PMMA 평판(10)을 준비하고(a), 평판(10)의 윗면에 자외선 경화용 혼합액(20)을 스핀 코팅으로 도포하고(b), 상기한 니켈 스탬퍼(31')와 서로 압착시켜(c) 자외선 경화를 시킨다(d). 자외선 경화되어진 평판을 회전시켜 배면이 위로 오 게 한 다음, 다시 그 위에 자외선 경화용 혼합액(20)을 스핀 코팅으로 도포한다(e). 그 후, 니켈 스탬퍼(32)와 서로 압착시킨다(f). 양 쪽의 스탬퍼(31,32)는 도시된 바와 같이 각각 다른 패턴을 가질 수 있다. 압착 후에, 이미 경화된 쪽의 스탬퍼(31')를 탈착시킨(g) 다음, 자와선 노광을 실시하여(h), 경화시키고 나머지 스탬퍼(32)를 탈착시킨다. The stamper used in this process is manufactured by the same LIGA process as the embodiment of FIG. 1. First, the PMMA plate 10 is prepared (a), the UV curing liquid mixture 20 is applied to the upper surface of the plate 10 by spin coating (b), and pressed together with the nickel stamper 31 '. (c) UV curing (d). Rotate the UV-cured plate to face the back, and then apply the UV curable mixture 20 by spin coating on it (e). Thereafter, the nickel stamper 32 is pressed against each other (f). Both stampers 31 and 32 may have different patterns as shown. After the pressing, the stamper 31 'on the already hardened side is detached (g), and then self-exposed to light (h) to cure and the remaining stamper 32 is detached.

PMMA 평판의 배면에 자외선 경화용 혼합액을 코팅한 후에, 니켈 스탬퍼를 탈착시킴으로써, 초기 경화된 패턴이 긁히는 현상을 방지할 수 있다. After coating the mixture for ultraviolet curing on the back surface of the PMMA plate, by removing the nickel stamper, it is possible to prevent the phenomenon that the initial cured pattern is scratched.

도 4에는 본 발명의 또 다른 구현예를 나타내는 공정이 도시되어 있다. 4 shows a process representing another embodiment of the present invention.

우선, PMMA 평판(10)을 준비하고(a), 그 위에 자외선 경화제를 포함하는 자외선 경화용 혼합액(20)을 스핀-코팅법으로 필요한 두께로 도포한다(b). 자외선 경화용 혼합액(20)은 일반적으로 자외선 경화제가 혼합된 아크릴계 모노머와 올리고머 혼합액을 사용한다. 그 위에 다시 직가공 방식에 의해 예를 들어 삼각산맥 형태의 패턴으로 제작된 금형(40)을 일정한 압력으로 압착한다(c). 다음으로, PMMA 평판면(Back Side Exposure)에 자외선 노광을 시키고(d) 금형(40)를 이형시켜(e) PMMA 도광판을 얻을 수 있다.First, the PMMA flat plate 10 is prepared (a), and the ultraviolet curing mixture liquid 20 containing the ultraviolet curing agent is applied thereon to the required thickness by spin-coating (b). The ultraviolet curing mixed liquid 20 generally uses an acrylic monomer and an oligomer mixed liquid mixed with an ultraviolet curing agent. The mold 40, which is produced in a pattern of, for example, a triangular mountain range, is pressed at a constant pressure again by a direct machining method (c). Next, the PMMA light guide plate may be obtained by exposing ultraviolet light to the PMMA back side exposure (d) and releasing the mold 40 (e).

상기한 바와 같이, 본 발명의 제조방법에 의해 사출성형시 나타나는 문제점들을 극복하고, 보다 빠르게 도광판을 제조할 수 있다. 또한 본 발명의 제조방법은 성형되어지는 도광판의 두께 및 크기에 제약을 받지 않으며, 도광판 양면에 패턴을 보다 용이하게 만들 수 있는 특징이 있다. As described above, the manufacturing method of the present invention overcomes the problems appearing during injection molding, and can manufacture the light guide plate more quickly. In addition, the manufacturing method of the present invention is not limited by the thickness and size of the light guide plate to be molded, there is a feature that can make the pattern on both sides of the light guide plate more easily.

Claims (10)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete PMMA 평판 양면에 자외선 경화제를 포함하는 자외선 경화용 혼합액을 도포하며, 패턴이 형성된 스탬퍼와 PMMA 평판을 압착시키고, 자외선 노광하여 경화시킨 다음 스탬퍼를 탈착시키며, PMMA 평판 배면에는 LIGA 공정에 의해 제조된 니켈 스탬퍼를, PMMA 평판 윗면에는 감광성 글라스로 제작된 글라스 스탬퍼를 압착시키되, 상기 자외선 경화는 양면에서 동시에 일어나는 것을 특징으로 하는 PMMA 도광판의 제조방법.Apply the UV curing mixture containing UV curing agent on both sides of the PMMA plate, press the patterned stamper and PMMA plate, cure by UV exposure, remove the stamper, and nickel on the back of PMMA plate by LIGA process A stamper is pressed to a glass stamper made of photosensitive glass on the upper surface of the PMMA plate, wherein the ultraviolet curing is a method of manufacturing a PMMA light guide plate, characterized in that at the same time on both sides. PMMA 평판 양면에 자외선 경화제를 포함하는 자외선 경화용 혼합액을 도포하며, 패턴이 형성된 스탬퍼와 PMMA 평판을 압착시키고, 자외선 노광하여 경화시킨 다음 스탬퍼를 탈착시키며, PMMA 평판 배면에는 LIGA 공정에 의해 제조된 니켈 스탬퍼를, PMMA 평판 윗면에는 감광성 글라스로 제작된 글라스 스탬퍼를 압착시키되, 상기 자외선 경화용 혼합액의 도포 및 자외선 경화는 양면에서 각각 순차적으로 일어나는 것을 특징으로 하는 PMMA 도광판의 제조방법.Apply the UV curing mixture containing UV curing agent on both sides of the PMMA plate, press the patterned stamper and PMMA plate, cure by UV exposure, remove the stamper, and nickel on the back of PMMA plate by LIGA process A stamper is pressed onto a glass plate made of photosensitive glass on the upper surface of the PMMA plate, wherein the application and the ultraviolet curing of the UV-curing mixed solution are sequentially produced on both sides of the PMMA light guide plate. 제 8 항에 있어서, 상기 첫번째 자외선 경화용 혼합액의 도포, 첫번째 스탬퍼의 압착 및 자외선 경화, 그리고 두번째 자외선 경화용 혼합액의 도포 및 두번째 스탬퍼의 압착 후에, 첫번째 스탬퍼가 탈착되는 것을 특징으로 하는 방법. 9. The method of claim 8, wherein after the application of the first ultraviolet curing liquid mixture, the first stamper pressing and ultraviolet curing, and the second ultraviolet curing liquid mixture and the second stamper pressing, the first stamper is detached. 삭제delete
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