KR100793927B1

KR100793927B1 - 액정표시장치(ｌｃｄ)의 고휘도를 위한 광휘도 향상 필름제조방법과 그 광휘도 향상 필름

Info

Publication number: KR100793927B1
Application number: KR1020060120489A
Authority: KR
Inventors: 이성일; 김기영
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2008-01-16

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 장착되어 사용되는 광휘도 향상 필름의 제조방법과 그 광휘도 향상 필름에 관한 것으로 특히, 표면을 양각의 구형렌즈 형태로 시트를 형성시키되 스텝퍼 방식으로 찍어 제작하기 위해 별도의 음각 몰드판을 제작하고, 이 몰드판으로 필름레진을 스텝핑하여 광휘도 향상 필름을 제조하는 액정표시장치(LCD)의 고휘도를 위한 광휘도 향상 필름 제조방법과 그 광휘도 향상 필름에 관한 것이다. 따라서 본 발명은, 더욱 손쉽게 스텝핑 과정을 통해 광휘도 향상 필름를 제조하기에 그 제작단가도 저렴하고, 대량생산이 가능하며, 작업시간도 단축시킬 수 있다. 또한 본 발명의 방법을 통해 제작된 광휘도 향상 필름를 이용하면 광효율성을 효과적으로 조절할 수 있으며, 액정표시장치(LCD)에서 요구하는 고 휘도와 넓은 시야각을 제공하는 질 높은 광휘도 향상 필름를 제조할 수 있다.

비드, 비드홈, 퍼스트판, 몰드판, 광휘도 향상 필름, LCD

Description

액정표시장치(ＬＣＤ)의 고휘도를 위한 광휘도 향상 필름 제조방법과 그 광휘도 향상 필름{The film and method to product the best luminance film in LCD}

도 1은 본 발명의 제1단계인 퍼스트판에 비드홈을 형성시키는 상태를 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 제2단계인 퍼스트판 비드홈에 비드를 채우는 상태를 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 제3단계인 퍼스트판에 도금을 통해 몰드판을 제작하는 과정을 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 제4단계인 광휘도 향상 필름를 제작하는 과정을 도시한 도면이다.

<도시된 도면의 주요부호에 대한 간단한 설명>

10; 퍼스트판 11; 비드홈

20; 비드 30; 몰드판

40; 필름레진 50; 광휘도 향상 필름

본 발명은 액정표시장치에 장착되어 사용되는 광휘도 향상 필름의 제조방법과 그 광휘도 향상 필름에 관한 것으로 특히, 표면을 양각의 구형렌즈 형태로 시트를 형성시키되 스텝퍼 방식으로 찍어 제작하기 위해 별도의 음각 몰드판을 제작하고, 이 몰드판으로 필름레진을 스텝핑하여 광휘도 향상 필름을 제조하는 액정표시장치(LCD)의 고휘도를 위한 광휘도 향상 필름 제조방법과 그 광휘도 향상 필름에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치(LCD)는 고선명의 화질 및 소비전력의 감소 등과 같은 장점을 지나고 있다. 그러나 그 휘도가 낮은 단점도 있다.

따라서 종래에는 이를 개선하기 위한 방법의 하나로 LCD 모니터의 배후에서 빛을 비추는 램프의 수를 늘려 광원의 세기를 증가키는 방법을 사용한 경우가 있다. 그러나 이는 램프에 의한 방출열과 소비전력의 증가 문제가 발생한다. 램프의 확대에 의해 그 광원에서 발생되는 열이 램프의 수 증가에 비례하여 증대되었고, 상기 램프의 불을 밝히기 위해 사용되는 전력의 양도 램프의 수에 비례하여 증가되기에 큰 문제가 존재하고 있었다.

결국, 상기 문제점에 의해 광원의 세기를 증대시키기 보다는 광학필름의 광 산란을 최소화하고, 광 효율을 증가시키기 위한 광 휘도 향상 필름(brightness enhanced film, BEF)에 대한 연구가 진행되고 있다. 그런데 기존의 쐐기형 광휘도 개선 필름 즉, 광휘도 향상 필름의 경우 그 일측 표면이 쐐기 형태로 가공된 코팅 롤을 사용하여 필름레진을 가압함으로 광휘도 향상 필름을 제조하였다. 따라서 상기 광휘도 향상 필름의 표면에 상기 쐐기 형태가 양각될 수 있게 하여 광효율을 조절하고, 빛이 직진하며 휘도를 향상시키기 위해 노력하였다. 그리고 상기 광휘도 향상 필름의 일측면으로 돌출 성형된 쐐기의 폭과 높이를 조절하여 광효율성을 조절하기 위해 여러 형태의 필름을 제조하여 판매하고 있다.

그러나 상기한 기존의 쐐기형 광휘도 향상 필름의 경우 이차원 모사에 의하면 수직방향을 0°로 기준했을 때 0°에서 빛의 밝기가 가장 세고 각도가 증가할 수록 밝기가 감소하여 약 ± 30°이상의 각도로 입사되는 빛의 경우 산란에 의해 직진성이 감소하는 단점이 있다. 따라서 LCD에서 요구하는 휘도 및 시야각을 확보하기에는 부족한 단점이 있다.

상기한 문제점을 해결한 본 발명은 액정표시장치에 장착되어 사용되는 광휘도 향상 필름의 제조방법과 그 광휘도 향상 필름에 관한 것으로 특히, 표면을 양각의 구형렌즈 형태로 시트를 형성시키되 스텝퍼 방식으로 찍어 제작하기 위해 별도의 음각 몰드판을 제작하고, 이 몰드판으로 필름레진을 스텝핑하여 광휘도 향상 필름을 제조하는 액정표시장치(LCD)의 고휘도를 위한 광휘도 향상 필름 제조방법과 그 광휘도 향상 필름을 제공하고자 한다.

이러한 기존의 광휘도 향상 필름의 문제점을 개선하는 본 발명의 고휘도를 위한 광휘도 향상 필름 제조방법은, 제1단계: 유리나 또는 실리콘을 이용하여 퍼스트판(10)을 성형하되, 상면에 직경이 1-100㎛ 인 비드홈(11)을 형성시키는 단계와; 제2단계: 상기 퍼스트판(10)에 형성된 비드홈(11)에 비드(20)를 고정하되, 셀프 어셈블리 방식이나 또는 바인더를 통해 고정시키는 단계와; 제3단계: 상기 비드(20)가 고정된 퍼스트판(10)의 상부에 금속을 이용하여 전기도금이나 또는 무전해 도금을 하여, 몰드판(30)을 제작하는 단계와; 제4단계: 상기 퍼스트판(10)에서 몰드판(30)을 떼어내면 상기 몰드판(30)은 구형렌즈의 음각 형태를 가지는데, 이 몰드판(30)을 스텝퍼로 사용하여 필름레진(40)을 스텝핑하여 광휘도 향상 필름(50)을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 고휘도를 위한 광휘도 향상 필름 제조방법과 그 광휘도 향상 필름에 대해서 도시된 도면과 함께 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1단계인 퍼스트판에 비드홈을 형성시키는 상태를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 제2단계인 퍼스트판 비드홈에 비드를 채우는 상태를 도시한 도면이다. 또한 도 3은 본 발명의 제3단계인 퍼스트판에 도금을 통해 몰드 판을 제작하는 과정을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 제4단계인 광휘도 향상 필름를 제작하는 과정을 도시한 도면이다.

먼저 도 1과 2를 참조하여 본 발명의 고휘도를 위한 광휘도 향상 필름 제조방법에 대해서 설명하면 다음과 같은 4개의 단계로 구분하여 설명할 수 있다

본 발명은 제1단계: 유리나 또는 실리콘을 이용하여 퍼스트판(10)을 성형하되, 상면에 직경이 1-100㎛ 인 비드홈(11)을 형성시키는 단계를 거친다. 이 단계는 도시된 도1에서처럼, 유리나 실리콘의 재질로 퍼스트판(10)을 제작하되, 특별한 무늬나 모양이 들어가 있지 않다. 단지 그 퍼스트판(10)의 상부에 비드홈(11)을 형성시키는 것이 특징이다. 이 비드홈(11)의 경우 나중에 구형의 비드(20)가 삽입될 수 있도록 제작하게 되는데, 도시된 도면에서처럼 아주 일률적이고 규칙적인 배열이 이루어지게 형성되어야 한다. 또는 상기 비드홈(11)의 크기는 특별히 그 크기를 제한할 필요는 없지만 약 1-100㎛ 인 비드홈(11)을 성형하는 것이 그 효과면에서나 제작의 효율성 면에서 유리하다.

그리고 여기서 상기 비드홈(11)의 깊이는, 다음의 단계에서 기술될 비드(20)의 반지름 깊이와 동일한 것을 기준으로 하나 광휘도 향상 필름의 용도에 따라 조절되어 질 수 있다. 즉, 제작된 광휘도 향상 필름상의 렌즈에 있어 렌즈의 높이가 반경보다 작아질수록 시야각은 넓어지나 휘도가 상대적으로 감소한다. 역으로 렌즈 의 높이가 반경보다 높아지면 시야각은 좁아지나 상대적으로 휘도는 증가한다. 따라서 후일 생산될 광휘도 향상 필름의 휘도와 시야각 같은 광효율성(광특성)을 조절할 수 있다. 즉, 빛이 직진하여 그 효율을 향상시키는 작용을 하는데 있어서 각각의 LCD마다 나타내야할 휘도와 시야각에 따라 조절하여 생산할 수 있다는 것이다.

또한 본 발명에서 상기 퍼스트판(10)에 규칙적으로 배열된 상태로 성형되는 비드홈(11)의 경우, 비드(20) 간의 간격이 전혀 없이 조밀하게 인접된 상태로 성형되어도 무방하며, 적당한 간격을 둔 상태로 성형되어도 무방하다.

그러나 상기 비드(20) 간에 간격이 전혀 없이 조밀하게 인접된 상태로 성형하는 것이 렌즈가 없는 부분에서 발생할 수 있는 산란을 최소화하여 광휘도 향상 필름의 휘도 및 시야각 특성을 최대화할 수 있다.

그리고 본 발명은 제2단계: 상기 퍼스트판(10)에 형성된 비드홈(11)에 비드(20)를 고정하되, 셀프 어셈블리(=자기조립) 방식이나 또는 바인더를 통해 고정시키는 단계를 거친다. 즉, 도시된 도2에서처럼, 비드홈(11)이 형성된 퍼스트판(10)에 상기 비드(20)를 고정하는데 그 방식은 셀프 어셈블리(=자기조립: self assembly) 방식이나 바인더를 통해 고정하는 것이다.

다시 말해서 상기 셀프 어셈블리 방식(=자기 조립)은 비드(20)를 상기 퍼스트판(10)의 상부에 풀어 비드(20) 스스로가 비드홈(11)을 찾아 배열되는 방식을 칭 하는데 이미 공지된 방식이다. 자기조립은 인위적인 조작 없이 열역학적으로 안정하도록 자발적으로 질서정연한 구조를 갖는 현상으로서, 구형의 단분산 미립자의 경우에서도 이와 같은 현상이 발생하여 주밀육방격자(HCP)의 형태로 자기조립한다.

그리고 상기 바인더를 통해 고정하는 방식은 일단 자리를 잡은 비드(20)를 바인더를 통해서 견고하게 체결하는 방식을 말한다. 이때 본 발명에서는 상기 비드(20)를 비드홈(11)에 고정시키기 위해서 유기 또는 무기계의 바인더를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 다음의 단계로 본 발명은 도시된 도 3에서처럼, 제3단계: 상기 비드(20)가 고정된 퍼스트판(10)의 상부에 금속을 이용하여 전기도금이나 또는 무전해 도금을 하여, 몰드판(30)을 제작하는 단계를 거친다.

즉, 전단계를 통해 비드(20)가 고정된 퍼스트판(10)을 제작한 후, 상기 퍼스트판(10)의 상면에 금속을 이용하여 전기도금이나 무전해 도금을 하여 몰드판(30)을 제작하는 것이다. 이때 사용되는 금속의 경우 다양한 금속류가 모두 사용될 수 있으나, 본 발명에서 가장 효과적으로 사용한 금속은 니켈과 크롬이었다. 따라서 상기 니켈과 크롬을 사용하는 것이 바람직하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 대다수의 금속류가 도금층으로 사용될 수 있다. 그런데 상기 금속 재질을 이용하여 상기 퍼스트판(10)의 상면을 도금하여 도금층을 형성하면 상기 도금층은 몰드판(30)이 되는 것이다. 즉, 후 단계에서 광휘도 향상 필름을 스텝핑할 몰드판(30)이 형성되는 것이다.

이때 도금의 조건은 특별히 유의할 점은 없고, 기존에 사용되던 방식이 그대로 사용되어도 무방하다. 단지 무전해 도금의 경우가 전해도금에 비하여 몰드판(30)이 더 매끄럽게 뽑아져 나올 수 있다. 따라서 본 발명에서는 매끄러운 필름을 찍어내는 것이 유리하기에 제품의 질적인 면에서 비전해(무전해) 도금이 유리하다.

그런데 이 상기 제3단계를 통해 제작되는 몰드판(30)은, 그 두께가 0.1-30mm인 것이 가장 바람직하다. 이 두께의 경우 본 발명의 출원인이 다양한 실험을 통해서 실험한 결과 상기의 두께로 제작하는 것이 스텝핑 작업시 몰드판(30)의 내구성면에서나 양각되는 비드(20) 렌즈의 정확도 및 몰드판(30) 제작의 경제성 면에서 가장 효과적이었다.

나아가 본 발명에서는 전술한 것처럼, 전해와 비전해 도금이 모두 사용가능하다. 그런데 상기 전해도금의 경우, 퍼스트판(10)이 대부분 유리나 또는 실리콘을 이용하여 제작되고, 그 상부에 배열된 비드(20)는 고분자, 금속, 무기계의 재질로 제작됨이 일반적이기에 전해도금이 불가능하다. 따라서 이 몰드판(30)을 전해도금을 통해 제작할 수 없는 것이다. 바로 이러한 경우인 전해도금으로 몰드판(30)을 형성하고자 할 경우에는 먼저 백금(pt)을 이용하여 비드(20)와 퍼스트판(10)을 선 도금하는 것이다. 그리고 이 백금이 선도금된 퍼스트판(10)의 상부로 금속을 이용 하여 도금을 하여 몰드판(30)을 제작한다.

그리고 본 발명은 마지막의 단계로 제4단계: 상기 퍼스트판(10)에서 몰드판(30)을 떼어내면 상기 몰드판(30)은 구형렌즈의 음각 형태를 가지는데, 이 몰드판(30)을 스텝퍼로 사용하여 필름레진(40)을 스텝핑하여 광휘도 향상 필름(50)을 제조하는 단계를 통해 끝이 난다. 즉, 도4에 도시된 것처럼, 상기 제작된 몰드판(30)을 필름 형태인 필름레진의 상부에서 가압하여 스텝핑하는 것이다. 그러면 상기 몰드판(30)에 성형된 비드(20)의 음각은 상기 필름레진의 표면에 양각의 형태로 성형되어 모양을 성형하는 것이다.

또한 본 발명은 상기 제4단계인 스텝핑의 단계 뒤에는, 제조된 광휘도 향상 필름에 UV코팅이나 열을 통해 그 형상을 고정시키는 것이 바람직하다. 즉, 일단 필름레진에 상기 몰드판(30)을 이용하여 구형 양각을 형성시킨 광휘도 향상 필름은 상기 시트의 유동 특성에 의해 그 구형 양각이 풀어질 소지가 있다. 따라서 이를 고정시키기 위해 본 발명에서는 상기 모양이 형성된 광휘도 향상 필름에 UV조사를 하여 그 모양을 고정시킨다. 그리고 또한 상기 광휘도 향상 필름에 열을 가하여 그 형태를 보전할 수 있게 유도한다.

스테핑될 필름의 원료가 UV 경화성 수지의 경우에는 수지와 UV 램프의 출력에 따라 스텝핑 시간이 다르지만 일반적으로 100mJ-1000mJ 에너지가 흡수되도록 UV 조사를 한다. 또한 열경화성 수지의 경우에는 수지의 유리 전이온도(Tg) 이하의 온 도에서 수지에 변형이 오지 않을 시간 동안 스테핑한다. 예를 들어 PET 필름의 경우 Tg가 130℃ 이므로 60-100℃ 온도에서 1초-1분 시간 동안 스테핑하는 것이 바람직하다. 물론 상기 조건은 예를 들은 것뿐 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다.

그럼 여기서 상기 설명된 제1단계의 비드홈(11)을 형성시키는 방법을 살펴본다.

즉, 본 발명은 레이져(15)를 이용하여 비드홈(11)을 성형하거나 또는 드라이에칭(dry etching) 기술을 이용하여 형성시키는 것이 바람직하다. 즉 레이져(15) 광선을 이용하여 비드홈(11)을 형성하거나 드라이 에칭 기술을 사용한다. 상기 방법들은 모두 공지된 방식이며, 특히 드라이 에칭 기술은 반도체 분야에서는 널리 사용되고 있는 방식이다.

한편 상기 제2단계에서 사용되는 비드(20)는, 고분자, 금속, 무기계의 재질 중 하나가 선택적으로 채택되어 사용될 수 있다. 즉 상기 비드(20)의 경우 고분자, 금속, 무기계 등의 재질이 자유롭게 사용되어도 무방하다. 각각의 재질 간 변경이 본 발명을 실현하는데, 큰 변화를 주지 않으며 큰 이점이 있는 특별한 재질도 없었다. 즉, 상기의 재질들이 모두 평활하게 사용이 가능하다.

나아가 본 발명은 액정표시장치(LCD)에 장착되어 사용되는 광휘도 향상 필름 에 있어서, 상기 전술된 모든 제조방법을 통해 제조된 액정표시장치(LCD)의 고휘도를 위한 광휘도 향상 필름도 본 발명의 청구 대상이다. 즉 전술된 방법의 방식으로 제작된 광휘도 향상 필름도 본 발명의 청구 대상인 것이다.

그럼 여기서 본 발명의 출원인이 실험을 한 실시예를 설명한다.

실시예 1

5인치 silicon wafer에 표면에 20㎛ 직경에 10㎛ 깊이의 패턴을 제작하였다.

각의 자리는 약 5㎛의 간격을 두어 배열하였다.

여기에 20㎛ 크기의 단분산 PMMA 비드를 각각의 자리에 들어가 고정될 수 있도록 처리하였다.

비드가 고정된 silicon wafer이 표면을 Pt에 의해 도금 처리를 하였다.

이후 Ni에 의한 전해 도금으로서 약 0.5 mm 두께의 금형을 제작하였다.

실시예 2

각각의 자리는 약 20㎛의 간격을 두어 배열하였다.

여기에 20㎛ 크기의 단분산 SiO₂ 비드를 각각의 자리에 들어가 고정될 수 있도록 처리하였다.

결과: 상기 실시예를 통하여 마이크로 구형 비드가 음각되어 있는 금속몰드를 제작하였다. 그리고 상기 금속몰드에 의해 스테핑 되어 제작되는 구형 광휘도 향상 필름은, 기존 쐐기형 광휘도 향상 필름(프리즘 시트)이 수직 기준으로 입사되는 광의 ±30° 내의 것만 효율적으로 사용하였는데 반하여 ±60°의 광을 효율적으로 사용할 수 있는 것으로 확인되었다. 따라서 동일한 광원으로도 본 발명에 의한 광휘도 향상 필름은 더 높은 밝기와 시야각을 확보할 수 있는 것으로 측정되었다.

이상의 설명에서처럼 본 발명은, 더욱 손쉽게 스텝핑 과정을 통해 광휘도 향상 필름을 제조하기에 그 제작단가도 저렴하고, 대량생산이 가능하며, 작업시간도 단축시킬 수 있다.

또한 본 발명의 방법을 통해 제작된 광휘도 향상 필름을 이용하면 광효율성을 효과적으로 조절할 수 있으며, 액정표시장치(LCD)에서 요구하는 고 휘도와 넓은 시야각을 제공하는 질 높은 광휘도 향상 필름을 제조할 수 있다.

Claims

액정표시장치(LCD)에 장착되어 사용되는 광휘도 향상 필름의 제조방법에 있어서,

제1단계: 유리나 또는 실리콘을 이용하여 퍼스트판을 성형하되, 상면에 직경이 1-100㎛ 인 비드홈을 형성시키는 단계와;

제2단계: 상기 퍼스트판에 형성된 비드홈에 비드를 고정하되, 셀프 어셈블리 방식이나 또는 바인더를 통해 고정시키는 단계와;

제3단계: 상기 비드가 고정된 퍼스트판의 상부에 금속을 이용하여 전기도금이나 또는 무전해 도금을 하여, 몰드판을 제작하는 단계와;

제4단계: 상기 퍼스트판에서 몰드판을 떼어내면 상기 몰드판은 구형렌즈의 음각 형태를 가지는데, 이 몰드판을 스텝퍼로 사용하여 필름레진을 스텝핑하여 광휘도 향상 필름을 제조하는 단계들로; 이루어져 LCD에서 요구하는 고 휘도와 넓은 시야각을 제공하는 시트를 제조하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치(LCD)의 고휘도를 위한 광휘도 향상 필름 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 제1단계의 비드홈을 형성시키는 방법은,

레이져를 이용하여 비드홈을 성형하거나 또는 드라이에칭(dry etching) 기술을 이용하여 형성시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치(LCD)의 고휘도를 위한 광휘도 향상 필름 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 제2단계에서 사용되는 비드는,

고분자, 금속, 무기계의 재질 중 하나가 선택적으로 채택되어 사용되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치(LCD)의 고휘도를 위한 광휘도 향상 필름 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 제2단계에서 사용하는 바인더는,

비드를 비드홈에 고정시키기 위해서 유기 또는 무기계의 바인더를 사용하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치(LCD)의 고휘도를 위한 광휘도 향상 필름 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 제3단계를 통해 제작되는 몰드판은,

그 두께가 0.1-30mm인 것을 특징으로 하는 액정표시장치(LCD)의 고휘도를 위한 광휘도 향상 필름 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 제3단계인 도금의 단계 전에는,

특히 전해도금의 수행 전에는 백금(pt)을 이용하여 먼저 비드와 퍼스트판을 선 도금하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치(LCD)의 고휘도를 위한 광휘도 향상 필름 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 제4단계인 스텝핑의 단계 뒤에는,

제조된 광휘도 향상 필름에 UV코팅이나 열을 통해 그 형상을 고정시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치(LCD)의 고휘도를 위한 광휘도 향상 필름 제조방법.
액정표시장치(LCD)에 장착되어 사용되는 광휘도 향상 필름에 있어서,

상기 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 제조방법을 통해 제조된 것을 특징으로 하는 액정표시장치(LCD)의 고휘도를 위한 광휘도 향상 필름.