KR100898740B1 - 액정표시장치 백라이트용 도광부재의 패턴 가공을 위한마스터롤 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치(이하, LCD라 함) 백라이트용 도광부재에 패턴을 가공하는 데 사용되는 마스터롤 및 그 제조방법에 관한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 패턴 가공을 위한 마스터롤의 제조방법은, 롤심의 표면상에 구리층을 도금하는 단계, 상기 도금된 구리층 상에 패턴을 가공하는 단계, 및 상기 패턴이 가공된 구리층 상에 산화방지를 위한 도금층을 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 도금층을 코팅하는 단계는 니켈을 무전해 도금방식으로 코팅하는 것을 특징으로 한다.

마스터롤, 복합시트, 프리즘시트, 동도금, 무전해니켈

Description

액정표시장치 백라이트용 도광부재의 패턴 가공을 위한 마스터롤 및 그 제조방법{Master roll for patterning a light guide member for backlight unit of LCD, Process for manufacturing thereof}

본 발명은 액정표시장치(이하, LCD라 함) 백라이트용 도광부재에 패턴을 가공하는 데 사용되는 마스터롤 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, LCD 모니터, 노트북 LCD, LCD TV, 휴대폰 등의 백라이트 유닛에 사용되고 있는 도광부재, 예컨대 확산시트, 프리즘시트, 복합시트, 반사시트, DBEF 등의 시트류와, 도광판, 확산판 등의 판류에는 그 휘도를 향상시키기 위하여 소정 형태의 마이크로 패턴이 가공된다.

이러한 마이크로 패턴은 요구되는 광효율의 성능에 따라 다양한 형태를 가지게 되는데, 도 1에는 이러한 시트류 또는 판류에 가공되어 있는 여러 형태의 마이크로 패턴이 도시되어 있다.

위와 같은 시트류 또는 판류에 원하는 패턴을 효율적으로 전사하기 위하여 패턴이 표면에 가공되어 있는 마스터롤을 이용하여 패턴을 시트류나 판류에 직접 전사하는 Hard Roll Type의 방식이 사용되고 있다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 원주면 상에 소정의 패턴이 형성된 마스터롤(100)이 회전가능하게 배치되고, 기저필름(base film, 200)이 이송롤(500)에 의하여 마스터롤(100)의 표면과 소정의 간격만큼 이격되어 이송되는데, 기저필름(200)으로는 PET가 많이 사용된다.

이송되는 기저필름(200)에 UV경화소재가 코팅된 후 회전하는 마스터롤을 통과하면서 기저필름에 코팅된 UV경화소재에 마스터롤의 패턴이 전사되고, 자외선 조사장치(400)에 의해 경화되면 마스터롤(100)에 형성된 마이크로 패턴이 UV경화소재에 전사되는 방식을 하드 롤(Hard Roll) 방식이라고 한다.

위와 같이 기저필름상에 코팅된 UV경화소재에 소정의 패턴이 전사되고 경화되어 이송되면, 코팅면 또는 베이스면에 보호필름을 부착하는 과정을 거쳐 프리즘시트 또는 복합시트가 완성된다.

종래에는, 이러한 마스터롤을 생산하기 위하여 다음과 같은 방식이 사용되었다.

먼저, 강철로 이루어진 롤심을 제조하고, 그 원주면 상에 구리층을 소정의 두께만큼 도금한다.

그 다음 황삭가공, 정삭가공을 거친 후, 최종적으로 다이아몬드 바이트(diamond bite)를 사용하여 구리층의 표면상에 원하는 마이크로 패턴을 가공한다.

그런데 동도금의 경우 경도가 약하고, 재질 특성상 시간이 경과함에 따라 대기 중에서 서서히 산화되어 마스터롤 표면이 부식되는 현상이 발생하고 이는 제품 수율과 품질에 커다란 문제를 발생시켰다.

이로 인하여, 생산된 마스터롤은 부식으로 인한 경도변화가 약하여 마스터롤 수명이 짧은 문제점이 있었다. 따라서, 동도금의 산화 방지와 마스터롤의 경도를 높이기 위한 별도의 대책이 요구되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가공 후 니켈층이 동도금층이 대기와 직접 접촉하는 것을 방지하여 부식의 염려가 없으며, 니켈의 경도가 높아 마스터롤의 수명을 연장하므로 종래기술의 문제점을 해결할 수 있는 마스터롤 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 패턴 가공을 위한 마스터롤의 제조방법은, 롤심의 표면상에 구리층을 도금하는 단계, 상기 도금된 구리층 상에 패턴을 가공하는 단계, 및 상기 패턴이 가공된 구리층 상에 산화방지를 위한 도금층을 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 도금층을 코팅하는 단계는 니켈을 무전해 도금방식으로 코팅하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 마스트롤은 상기의 방법으로 제조된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 마스터롤의 제조방법에 의하면, 마스터롤의 동도금층이 대기와 직접 접촉하는 것이 방지되므로 부식의 염려가 없으며, 니켈의 경도로 인해 마스터롤의 수명을 높일 수 있으므로 내구성, 경도, 내마모성이 향상되어, 종래의 마스터롤에 대비하여 수명이 약 4배 증가하며, 내열성, 밀착성 및 내오염성이 우수하다.

또한, 무전해 니켈도금의 경우 니켈층이 매우 균일하게 코팅되므로 완성된 마스터롤의 정밀도가 향상되므로, 백라이트에 사용되는 시트류 및 판류에 양질의 패턴을 형성하는 것이 가능하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 마스터롤의 제조방법의 실시예에 관하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 마스터롤의 제조공정의 모식도이고, 도 3은 여러 물질을 도금한 결과를 나타내는 그림이다.

마스터롤의 제조를 위하여 먼저 원통형의 롤심을 제조한다(도 2(a)). 이 롤심은 예컨대, 충분한 강도를 가지는 강철로 제조될 수 있다.

그 후, 상기 롤심의 표면에 구리층을 그 두께가 400~600㎛ 정도가 되도록 도금한다(도 2(b)). 구리층을 도금하는 이유는 그 재질의 특성상(연성이 큼) 가공이 용이하므로, 복잡하고 다양한 형태의 마이크로 패턴을 정밀하게 가공할 수 있기 때문이다.

그 후, 상기 구리층 상에 원하는 형태의 마이크로 패턴을 가공한다(도 2(c)). 이 마이크로 패턴 가공은 고도의 정밀도를 요하므로, 패턴 다이아몬드 팁에 의해 가공하는 것이 바람직한데, 패턴의 형태에 따라 1회 공정으로 패턴 가공을 마칠 수도 있으며, 복잡한 형태의 경우에는 2회 또는 그 이상의 단계로 나누어 수회에 걸쳐 가공할 수도 있다.

위와 같이 동도금층을 다이아몬드 바이트에 의해 가공하면, 피가공물인 롤표면의 광학특성을 고르게 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 가공으로 인한 공구의 마모 정도도 감소시킬 수 있다.

본 실시예에서 가공된 마이크로 패턴 사이의 폭은 약 50㎛, 그 개수는 약 29,000여개인 것이 예시되어 있다(도 2(c) 참조).

또한, 구리층을 도금한 후 패턴을 가공하기 전에는, 황삭 및 정삭 가공을 통해 구리층의 표면을 고르게 하는 공정을 추가하는 것이 바람직하며, 이 공정은 패턴을 가공할 때 다이아몬드 바이트의 마모를 줄여주는 역할을 하게 된다.

마이크로 패턴 가공공정 후에는, 패턴이 형성된 구리층의 강도를 향상시키기 위하여 경도가 큰 재질을 그 위에 코팅하는 공정이 필요한데, 본 실시예에서는 니켈을 약 0.5㎛ 이하의 두께로 코팅하였다(도 2(d)).

본 실시예에서 니켈을 선택한 것은 그 재질의 특성상 부식에 강하고, 다른 금속과의 내응착성이 우수하므로, 마스터롤 및 그에 형성된 마이크로 패턴의 내구성 및 내마모성을 향상시킬 수 있다는 점을 고려한 결과이다.

이러한 니켈을 상기 구리층에 코팅하는 최적의 공정을 발견하기 위하여 본 발명의 발명자는 많은 실험을 거쳐야만 하였다.

도 3에는 "ㄴ" 형상의 모형에 여러 방식으로 코팅한 모양들이 도시되어 있다.

먼저, 니켈과 함께 경도가 큰 재질로 널리 쓰이는 크롬을 코팅한 결과, 모형의 단부(tip) 부분으로 갈수록 축적되는 크롬의 양이 증가하고 형상 변경이 과다하여 고른 두께의 코팅층을 형성하는 것이 어려웠다(도 3(a) 참조).

다음으로, 니켈을 전해도금 공정으로 코팅한 결과, 위와 마찬가지로 모형의 단부에 집중적으로 니켈이 축적되는 문제점이 발생하였다(도 3(b) 참조).

다음으로, 본 발명에 따라 니켈을 무전해 도금방식으로 코팅한 결과, 모형의 전체 길이에 걸쳐 균일한 두께로 도금되어 가장 안정적인 구조를 얻을 수 있었다(도 3(c) 참조).

이상의 설명에서, 본 발명은 상기 일실시예와 관련하여 도시 및 설명되었지만, 특허 청구범위에 나타난 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명의 다양한 개조 및 변형이 가능할 뿐만 아니라, 본 발명은 후방 발광이 요구되는 다양한 전자제품에 적용될 수 있는 광학시트류 또는 판류를 생산하는 마스터롤과 도로교통표지판에 사용되는 재귀반사시트를 생산하는 마스터롤 등에 적용하여 마스터의 내식성과 내마모성 등에 그 기능을 발휘할 수 있다.

도 1은 시트류나 판류에 패터닝되어 있는 다양한 패턴의 확대도이다.

도 2는 본 발명에 따른 마스터롤의 제조공정도이다.

도 3은 여러 물질을 도금한 결과를 나타내는 그림이다.

도 4는 마스터롤을 사용하여 도광부재에 패턴을 가공하는 공정의 모식도이다.

Claims (3)

1. 액정표시장치 백라이트용 도광부재의 패턴 가공을 위한 마스터롤의 제조방법에 있어서,

   원통형의 롤심을 준비하는 단계;

   롤심의 표면상에 구리층을 그 두께가 400~600㎛ 가 되도록 도금하는 단계;

   황삭 및 정삭 가공을 통하여 상기 구리층을 다듬는 단계;

   상기 도금된 구리층 상에 패턴을 가공하는 단계; 및

   상기 패턴이 가공된 구리층 상에 산화방지를 위한 도금층을 코팅하는 단계;

   를 포함하며,

   상기 도금층을 코팅하는 단계는, 니켈을 무전해 도금방식으로 0㎛ 초과 0.5㎛ 이하의 두께로 코팅하는 것

   을 특징으로 하는 마스터롤의 제조방법.
2. 삭제
3. 제1항 또는 제2항의 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 마스터롤.

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