KR100800512B1 - 도광시트의 제조 방법 - Google Patents

도광시트의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도광시트의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 도광시트의 제조방법은, 가요성을 갖는 광학 필름을 압출 성형하는 단계; 상기 광학 필름의 일면에 레진을 도포하는 단계; 상기 광학 필름을 패턴 형성용 롤로 압착하여 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 패턴이 형성된 광학 필름을 경화시키는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 경량화 및 박형화된 도광시트를 연속적으로 대량 생산할 수 있는 장점이 있다.
도광판, 도광시트

Description

도광시트의 제조 방법 {METHOD FOR MANUFACTURING THE LIGHT GUIDE SHEET}
도 1은 종래의 백라이트 유닛의 일 예를 도시한 사시도로서, 에지-라이트형 백라이트 유닛을 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도광시트의 제조를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시한 압출 성형기에 의해 형성되는 광학 필름의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시한 압출 성형기에 의해 형성되는 광학 필름의 다른 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 도 2에 도시한 패턴 형성용 롤의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도 5b는 도 5a에 도시한 패턴 형성용 롤에 의해 가공된 도광시트를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5b에 도시한 도광시트 내에서 빛의 진행을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a는 도 2에 도시한 패턴 형성용 롤의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 7b는 도 7a에 도시한 패턴 형성용 롤에 의해 가공된 도광시트를 도시한 사시도이다.
도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도광시트의 제조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조된 도광시트를 도시한 단면도이다.
본 발명은 도광시트의 제조 방법에 관한 것이다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)는, 인가 전압에 따른 액정 투과도의 변화를 이용하여 각종 장치에서 발생되는 여러 가지 전기적인 정보를 시각정보로 변화시켜 전달하는 전자 소자이다.
자체 발광원이 없는 수광형 소자인 액정표시장치는 소자의 화면 전체를 후면에서 조명할 수 있는 별도의 광원 장치가 필요한데, 이러한 액정표시장치용 조명 장치를 통상 백라이트 유닛(Back Light Unit)이라 한다.
도 1은 종래의 백라이트 유닛의 일 예를 도시한 사시도로서, 에지-라이트형 백라이트 유닛을 도시하고 있다.
도 1을 참조하면, 백라이트 유닛(10)은 광원부(1), 도광판(3), 반사 시트(2) 및 복수의 광학 시트(4, 5 및 6)를 포함한다.
광원부(1)는 광원(1a) 및 광원 반사판(1b)을 포함한다.
광원(1a)으로서는 소정의 파장의 빛을 발생시킬 수 있는 냉음극 형광램 프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL), 외부전극 형광램프(External Electrode Flourscent Lanm, EEFL) 또는 발광 다이오드(Light Emitting Diode)가 사용될 수 있다.
광원(1a)은 광원 반사판(1b)의 내측에 수납된 상태에서, 도광판(3)의 일 측면 또는 양 측면에 배치된 광 입사면을 따라 배치된다.
광원 반사판(1b)은 광원(1a)의 외주면을 따라 배치되며, 광원(1a)으로부터 발생된 빛을 도광판(3) 측으로 반사시켜 도광판(3)으로 입사되는 빛의 효율을 향상시킨다.
도광판(3)은 측면에 배치된 광 입사면을 통해 입사하는 빛을 균일화하고, 상기 광 입사면과 대략 수직 관계로 배치된 광 출사면을 통해 상부에 배치된 액정 패널(미도시) 방향으로 빛을 방출한다.
반사 시트(2)는 도광판(3)의 배면으로 출사된 빛을 다시 도광판(3) 쪽으로 반사시켜 광효율을 향상시킨다.
광학 시트(4, 5 및 6)는 확산 시트(4), 프리즘 시트(5) 및 보호 시트(6)를 포함할 수 있다.
도광판(3)의 광 출사면에서 출사된 빛은 확산 시트(4)에 입사되며, 확산시트(4)는 입사하는 빛을 확산 또는 집광시켜 휘도를 균일하게 하고, 시야각을 넓혀준다.
한편, 확산 시트(4)를 통과한 빛은 휘도가 급격히 떨어지게 되는데, 이를 보상하기 위해 프리즘 시트(5)가 사용된다. 프리즘 시트(5)는 확산 시트(4)에서 출사 된 빛을 굴절시켜 낮은 각도로 입사되는 빛을 정면 쪽으로 집중시키기 때문에 유효 시야각 범위에서 휘도를 상승시킨다.
보호 시트(6)는 프리즘 시트(5)의 흠집을 방지하고, 또 프리즘 시트(5)에 의해 축소된 시야각을 소정의 범위 내에서 재확대시키는 기능을 한다.
근래 들어, 백라이트 유닛을 구성하는 광원이 점차 소형화되고 있으며, 마이크로미터 또는 나노미터 단위의 크기를 갖는 발광 다이오드 등이 개발되고 있다. 이에 따라, 광원으로부터 출사되는 빛이 입사하는 도광판의 소형화 및 박형화에 대한 요구가 커지고 있다.
본 발명의 목적은 경량화 및 박형화된 도광시트의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 연속적인 대량 생산이 가능한 도광시트의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 종래의 확산시트, 도광판 및 반사판이 일체로 형성되는 구성을 갖는 도광시트의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 도광시트의 제조방법은, 가요성을 갖는 광학 필름을 압출 성형하는 단계; 상기 광학 필름의 일면에 레진을 도포하는 단계; 상기 광학 필름을 패턴 형성용 롤로 압착하여 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 패턴이 형성된 광학 필름을 경화시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 경량화 및 박형화된 도광시트를 연속적으로 대량 생산할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 도광시트가 종래의 확산시트, 도광판 및 반사판이 일체로 형성되는 구성을 가지므로, 백라이트 유닛의 구성 시, 적층 공정을 간소화할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 도광시트의 제조방법의 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도광시트의 제조를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 압출 성형기(210)에서 광학 필름 모재(202)가 연속적으로 압출된다. 여기서, 압출 성형기(210)의 셔터(212)는 상하로 이동하면서, 광학 필름 모재(202)를 가공하여, 도광시트(244)의 형상을 조절한다.
본 발명은 압출 성형기(210)를 이용하여, 광학 필름 모재(202)를 가공하므로, 사출 성형에 의해 도광판을 제조하는 종래 방법에 비해, 연속적이며, 대량으로 도광시트를 제조할 수 있게 된다.
도광시트(244)는 가요성을 갖는 것이 바람직하며, 이를 위해, 광학 필름 모재(202)는 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)에서 선택되는 폴리머로 구성된다.
도광시트(244)의 가요성은 두께와 상호 연관성을 가지므로, 도광시트(244)의 두께는 가요성 및 광학적 특성을 고려하여 선택된다.
이어서, 레진 공급부(220)는 압출 성형기에서 압출된 광학 필름(214)에 소정 두께로 확산용 레진을 도포한다.
상기 확산용 레진은 UV 경화 또는 열 경화에 의해 경화되는 물질이 선택된다. 여기서, UV 경화 레진이 사용되는 경우, UV 경화 레진은 휘발성 용제를 포함할 수 있다. 휘발성 용제는 수지에 용해하는 성능을 가진 것으로 저분자량의 200도 미만의 비점을 가진 것이 많이 사용된다.
본 발명에 사용되는 용제는, 경화 시 광학 필름의 변형을 방지하기 위한 목적으로, 150도 미만의 저비점 용제가 선택되는 것이 바람직하며, 아세톤, 초산에칠, 이소프로필 알코올, MEK(메틸에칠케톤), 톨루엔, 크실렌 및 부틸알코올 등을 사용할 수 있다.
계속하여, 확산용 레진이 도포된 광학 필름(224)은 패턴 형성용 롤(230a 및 230b)로 이동한다.
이어서, 패턴 형성용 롤(230a 및 230b)은 일정 방향으로 회전하면서, 확산용 레진이 도포된 광학 필름(224)을 가공한다.
패턴 형성용 롤(230a 및 230b)은 하나 이상이 사용될 수 있으며, 하나만 사용되는 경우, 광학 필름(224)의 일면에만 패턴이 형성된다.
패턴 형성용 롤(230a 및 230b)의 표면에는 미소 프리즘 형상이 형성되거나, 도트 형상이 형성될 수 있다. 패턴 형성용 롤(230a 및 230b)의 표면 형상에 상응하 여, 확산용 레진이 도포된 광학 필름(224)의 형상이 결정된다.
계속하여, 패턴이 형성된 광학 필름(234)은 경화부(240)로 이동한다.
경화부(240)는 UV 램프 또는 가열로로 구성될 수 있으며, UV광이 조사되거나, 열이 가해져서 확산용 레진이 경화되어, 도광시트(244)가 제조된다.
이어서, 도광시트(244)는 권취롤에 의해 권취될 수 있으며, 이에 따라, 대량으로 생산되더라도 보관을 용이하게 수행할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시한 압출 성형기에 의해 형성되는 광학 필름의 형상을 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 도 2에 도시한 압출 성형기에 의해 형성되는 광학 필름의 다른 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 압출 성형기(210)는 그 내부에 있는 광학 필름 모재(202)에 압력을 가하여, 광학 필름(214 및 414)을 연속적으로 압출 성형한다.
여기서, 셔터(212)는 상하로 변위를 일으키며, 이에 따라, 압출되는 광학 필름(214 및 414)의 두께가 가변한다.
도 3에 도시된 광학 필름(214)의 경우, 단면이 톱니 형상을 가지며, 도 4에 도시된 광학 필름(414)의 경우, 단면이 미소 프리즘 형상을 갖는다.
연속적으로 압출 성형된 광학 필름(214 및 414)이 레진 도포, 패턴 형성 및 경화 등의 공정을 거쳐 도광시트(244)로 완성되면, 도 3 및 도 4에 도시한 점선(C1, C2, C3, C4, D1, D2 및 D3) 위치에서 도광시트(244)를 절단하여, 복수의 도광시트를 제조할 수 있다.
도 2의 점선(C1, C2, C3 및 C4)과 같이 절단한 도광시트(244)는, 일 측단에 만 광원이 배치되는 에지-라이트형 백라이트 유닛에 사용하기 적합하며, 도 3의 점선(D1, D2 및 D3)과 같이 절단한 도광시트(244)는, 양 측단에 광원이 배치되는 에지-라이트형 백라이트 유닛에 사용하기 적합하다.
여기서, 절단되는 면은 광원으로터 빛이 입사하는 면으로, 수직의 평탄한 면이 되도록 절단되는 것이 바람직하다.
본 발명의 도광시트(244)는 상기한 바와 같이, 연속적으로 대량 생산할 수 있으므로, 제조 단가를 저감시킬 수 있는 장점이 있다.
도 5a는 도 2에 도시한 패턴 형성용 롤의 일 실시예를 도시한 사시도이며, 도 5b는 도 5a에 도시한 패턴 형성용 롤에 의해 가공된 도광시트를 도시한 사시도이다.
도 2, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 패턴 형성용 롤(230a 및 530)의 표면에는 패턴 형성용 롤(230a 및 530)의 길이 방향을 따라 미소 프리즘 형상(532)이 소정 간격으로 이격하여 형성된다.
패턴 형성용 롤(230a 및 530)이 회전하면서, 확산용 레진이 도포된 광학 필름(244)을 압착하면, 미소 프리즘 형상에 대응하는 V 패턴이 광학 필름(234)에 형성되며, 이를 경화시켜서, 도광시트(244 및 544)를 제조한다.
도 6은 도 5b에 도시한 도광시트 내에서 빛의 진행을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 광원(542)에서 출사된 빛은 도광시트(544)의 일단면을 통해 입사되며, 도광시트(544) 내에서 전반사를 일으키며 진행한다.
도광시트(544) 내를 진행하던 빛이 V 패턴(546)이 형성된 면에 입사하면, 빛이 반사된다.
이어서, 빛은 전반사를 일으키는 임계각(θc)보다 작은 입사각(θ)으로 도광시트(544)의 일면에 입사하므로, 도광시트(544)의 외부로 출사된다.
본 발명은 박형화된 도광시트(244 및 544)를 제공하는 것을 목적으로 하므로, 도광시트(244 및 544)의 가장 얇은 부분의 두께(d)는, 125㎛ 내지 1mm 인 것이 바람직하다.
도 7a는 도 2에 도시한 패턴 형성용 롤의 다른 실시예를 도시한 사시도이며, 도 7b는 도 7a에 도시한 패턴 형성용 롤에 의해 가공된 도광시트를 도시한 사시도이다.
도 2, 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 패턴 형성용 롤(230b 및 730)은 그라이바 롤(Gravure Roll)로 구성되며, 그라비아 롤의 표면에는 반구 형상의 요부(732)가 형성된다.
그라비아 롤이 회전하면서, 확산용 레진이 도포된 광학 필름(224)을 압착하면, 반구 형상의 요부(732)에 대응하는 도트형 패턴(746)이 광학 필름(234)에 형성되며, 이를 경화시켜서, 도광시트(244 및 744)를 제조한다.
또는, 그라비아 롤의 요부(732)에 잉크를 채워, 돌출 부분의 불필요한 잉크를, 금속제 기구인 긁개(doctor)로 긁어내고, 요부(732)의 잉크에 압력(인압)을 가하여, 광학 필름(234) 상에 도트형 패턴(746)을 형성할 수도 있다.
도 5b 및 도 7b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 도광시트(544 및 744)는 표면에 V 패턴(546) 또는 도트형 패턴(746)이 형성되어, 종래의 도광판 및 확산판의 기능을 동시에 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도광시트의 제조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 8a를 참조하면, 도 2의, 압출 성형기(210)에서 압출된 광학 필름(214)에 레진이 도포되는 단계와 패턴 형성용 롤(230a 및 230b)에 의해 광학 필름(224)을 가공하는 단계 사이에, 도 8a의, 레진이 도포된 광학 필름(824a 및 824b)을 접착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
레진이 도포된 광학 필름(824a 및 824b)을 접착하는 단계에 대해, 더 상세히 설명하면, 우선, 레진이 도포된 광학 필름(824a 및 824b)이 양 측단으로부터 제공된다.
이어서, 접착제 공급기(826)에서 레진이 도포된 광학 필름(824a 및 824b) 사이로 접착제(828)를 방출한다. 여기서, 접착제(828)는 광학 필름(824a 및 824b)의 레진이 도포된 면의 반대면에 제공된다.
계속하여, 가압롤(830a 및 830b)은 접착제(828) 및 광학 필름(824a 및 824b)을 가압하여, 다수 개의 광학 필름(824a 및 824b)을 접착시킨다.
여기서, 가압롤(830a 및 830b)의 표면을 민무늬 형상으로 구성하여, 접착만 수행하도록 할 수 있으며, 도 5a 및 도 7a에 도시한 형상으로 구성하여, 접착 및 패턴 형성을 동시에 수행하도록 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조된 도광시트를 도시한 단면도이다.
도 9를 참조하면, 도광시트(944)에는 V 패턴(946) 및 도트형 패턴(948)이 형성되어 있으며, 이는 상기에서 설명한 방법에 의해 형성된다.
도 2에서, 패턴이 형성된 광학 필름(234)을 경화시키는 단계 이후에, 광학 필름(234)의 일면에 반사체(950)를 코팅하는 단계가 더 포함되면, 도 9에 도시한 도광시트(944)와 같이 저면에 반사체(950)가 배치된다.
반사체(950)를 코팅하는 방법으로는, 진공 증착, 플라즈마 증착 또는 이온빔 증착이 사용될 수 있다.
진공 증착은 금속 또는 비금속의 반사체 조각을 진공 속에서 가열하여 그 증기를 물체면에 부착시키는 방법이다.
플라즈마 증착은 고전압 전원장치로부터 전압이 진공용기 내의 반사체에 인가되어, 플라즈마가 피복시키고자 하는 반사체를 가격함으로써 반사체가 원자단위로 증발되어 물체면에 부착되는 방법이다.
이온빔 증착은 가열용 전자 발사기에서 나오는 이온빔에 의해 액체 상태의 반사차게 담긴 도가니가 가열되면, 상기 반사체가 진공 속에서 단열팽창하여 중성 클러스터가 형성되고, 상기 중성 클러스터가 이온화용 전자 발사기 및 가속 전극에 의해 가속 에너지를 가지고 물체면에 부착되는 방법이다.
본 발명의 일 실시예에서, 반사체(950)는 알루미늄(Al)로 구성되며, 진공 증착에 의해 도광시트(944)의 일면에 코팅된다.
본 발명의 도광시트(944)는 일면에 반사체(950)가 코팅되어, 종래의 확산시트, 도광판 및 반사판이 일체로 형성되는 구성을 가지므로, 백라이트 유닛의 구성 시, 적층 공정을 간소화할 수 있는 장점이 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 단지 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
본 발명에 의하면, 경량화 및 박형화된 도광시트를 제조할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 압출 성형에 의해 도광시트를 연속적으로 대량 생산할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 도광시트가 종래의 확산시트, 도광판 및 반사판이 일체로 형성되는 구성을 가지므로, 백라이트 유닛의 구성 시, 적층 공정을 간소화할 수 있는 장점이 있다.

Claims (10)

  1. (a) 가요성을 갖는 광학 필름을 압출 성형하는 단계;
    (b) 상기 광학 필름의 일면에 레진을 도포하는 단계;
    (c) 상기 광학 필름을 패턴 형성용 롤로 압착하여 패턴을 형성하는 단계; 및
    (d) 상기 패턴이 형성된 광학 필름을 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도광시트의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 (a) 단계의 상기 광학 필름의 형상은 압출 성형기의 셔터에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 도광시트의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 도광시트의 가장 얇은 부분의 두께는 125㎛ 내지 1mm 인 것을 특징으로 하는 도광시트의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 가요성을 갖는 광학 필름은 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)에서 선택되는 폴리머로 구성되는 것을 특징으로 하는 도광시트의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 필름은 하나 또는 다수 개일 수 있으며,
    상기 광학 필름이 다수 개일 경우에는 상기 (b) 및 (c) 단계 사이에,
    상기 다수 개의 광학 필름을 접착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도광시트의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 (c) 단계에 의해 상기 광학 필름에 V 패턴이 형성되며, 상기 패턴 형성용 롤은 미소 프리즘 형상의 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 도광시트의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 (c) 단계에 의해 상기 광학 필름에 도트형 패턴이 형성되며, 상기 패턴 형성용 롤은 그라비아 롤로 구성되는 것을 특징으로 하는 도광시트의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 (d) 단계의 경화는 열경화 또는 UV 경화인 것을 특징으로 하는 도광시트의 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 도광시트의 제조 방법은,
    상기 (d) 단계 이후에 상기 광학 필름의 일면에 반사체를 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도광시트의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 반사체는 알루미늄이며, 진공 증착에 의해 상기 알루미늄이 상기 광학 필름에 증착되는 것을 특징으로 하는 도광시트의 제조 방법.
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