KR100921903B1 - 도광판의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도광판에 미세패턴을 형성할 수 있도록 한 도광판의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 도광판의 제조방법은 일측단과 다른측단의 높이가 상이한 상부틀을 마련하는 단계와, 포토 리소그라피 공정을 이용하여 표면에 다수의 홈 또는 돌출부가 형성된 미세패턴판을 마련하는 단계와, 다수의 홈 또는 돌출부가 상부틀과 대향되도록 미세패턴판을 하부틀에 삽입하는 단계와, 상부틀과 하부틀 사이에 도광판 형성물질을 주입하는 단계를 포함한다.

Description

도광판의 제조방법{Fabricating Method of light-guide plate}
도 1은 종래의 액정표시모듈을 나타내는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 도광판을 상세히 나타내는 도면.
도 3은 도 2에 도시된 도광판이 형성하기 위한 금형틀을 나타내는 도면.
도 4a 내지 도 4j는 본 발명의 실시예에 의한 미세패턴판을 제조하는 방법을 나타내는 도면.
도 5a 및 도 5b는 돌출부가 형성된 미세패턴판을 이용하여 음각패턴을 가지는 도광판을 형성하는 방법을 나타내는 도면.
도 6a 및 도 6b는 홈이 형성된 미세패턴판을 이용하여 양각패턴을 가지는 도광판을 형성하는 방법을 나타내는 도면.
도 7은 도 4d에 도시된 현상공정시에 잔존하는 포토 레지스터의 다른 실시예를 나타내는 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2 : 서포트 메인 4 : 반사판
6 : 도광판 10a,10b : 기판
10 : 패널 12 : 광학시트들
14 : 커버 보텀 16 : 케이스 탑
18 : 램프하우징 20 : 광원
22,24 : 편광판 30,52 : 돌출부
32,34,62,64 : 틀 36,58 : 홈
40 : 플레이트 42 : 유기절연물질
44 : 포토레지스터 46 : 마스크
48 : 비조사영역 50 : 조사영역
54,50 : 구리박막 56 : 미세패턴 형성물질
80,82 : 미세패턴판
본 발명은 도광판의 제조방법에 관한 것으로 특히, 도광판에 미세패턴을 형성할 수 있도록 한 도광판의 제조방법에 관한 것이다.
통상의 액정표시장치는 외부로부터 공급되는 광을 이용하여 화상을 표시하게 된다. 따라서, 종래의 액정표시장치는 액정표시장치로 광을 공급하기 위한 액정표시모듈을 구비한다.
도 1을 참조하면, 종래의 액정표시모듈은 서포트 메인(Support Main)(2)과, 서포트 메인(2)의 내부에 적층되는 백라이트 유닛 및 액정패널(10)과, 서포트 메인(2)의 일측 저면과 측면을 감싸는 커버 보텀(14)과, 액정패널(10)의 가장자리와 커버 보텀(14)을 감싸도록 형성되는 케이스 탑(Case Top)(16)을 구비한다.
서포트 메인(2)은 몰드물로서 그 내부의 측벽면이 계단형 단턱면으로 성형된다. 이 서포트 메인(2)의 내부 최저층에는 백라이트 유닛이 설치되고, 백라이트 유닛 상에는 액정패널(10)이 설치된다.
액정패널(10)은 스위치소자들(TFT)이 실장되는 하부기판(10b)과, 컬러필터가 형성되는 상부기판(10a)을 구비한다. 하부기판(10b)과 상부기판(10a) 사이에는 액정이 주입된다. 액정패널(10)의 상/하측에는 편광판들(22,24)이 설치된다. 액정패널(10)의 하측에 설치되는 하부편광판(22)은 백라이트 유닛으로부터 공급되는 광빔을 편광시켜 액정패널(10)로 공급한다. 액정패널(10)의 상측에 설치되는 상부편광판(24)은 액정패널(10)로부터 공급되는 광빔을 편광시켜 외부로 방출한다.
커버 보텀(14)은 서포트 메인(2)의 일측 저면과 측면을 감싸도록 설치된다. 케이스 탑(16)은 서포트 메인(2)과 액정패널(10)을 고정하기 위하여 서포트 메인(2)의 상측 및 측면을 감싸도록 설치된다.
백라이트 유닛은 광원(20)이 장착된 램프하우징(18)과, 광원(20)으로부터 입사된 광을 면광원으로 변환하기 위한 도광판(6)과, 도광판(6) 상에 부착되어 액정패널(10) 쪽으로 입사되는 광의 효율을 높이기 위한 광학시트들(12)과, 도광판(6)의 배면에 부착되어 도광판(6)의 후면으로 방출되는 광을 액정패널(10) 쪽으로 반사사키기 위한 반사판(4)을 구비한다.
광원(20)은 외부 전원부로부터 공급되는 전원에 대응되어 소정의 빛을 도광판(6) 쪽으로 공급한다. 이때, 광원(20)으로부터 도광판(6)의 반대쪽으로 출사된 광들은 램프하우징(18)에 의해 반사되어 도광판(6)으로 입사된다.
반사판(4)은 도광판의 하측으로 입사되는 광을 반사시킨다. 다시 말하여, 반사판(4)은 도광판(6)으로부터 입사되는 광을 반사하여 자신에게 입사되는 광이 액정패널(10)로 공급되도록 한다.
광학시트들(12)은 상/하부 확산시트 및 상/하부 프리즘시트를 포함한다. 이와 같은 광학시트들(12)은 도광판으로부터 입사되는 광을 산란시켜 빛이 도광판 표면 전반에 골고로 분포되게 한다. 아울러, 광학시트들(12)은 산란된 빛을 굴절 집광시켜 표면휘도를 상승시킴과 아울러 빛을 확산시켜 시야각을 넓혀주게 된다.
도광판(6)은 광원(20)으로부터 입사되는 광을 자신의 전영역에 균일하게 분포시킨다. 즉, 도광판(6)은 광원(20)으로부터 입사되는 광을 균일하게 분포시킴으로써 액정패널(10)로 균일한 빛이 입사되도록 한다.
이를 위해, 도광판(6)의 배면에는 도 2와 같이 다수의 돌출부(30)들이 형성된다.(양각패턴의 경우) 이와 같은 돌출부(30)들은 광을 균일하게 분포시킴과 아울러 광이 균일하게 상면쪽으로 진행되도록 한다.
여기서, 도광판(6)에 형성된 돌출부(30)들은 도 3과 같은 금형에 의하여 제작된다. 이를 상세히 설명하면, 먼저 양각의 돌출부(30)가 형성될 수 있도록 하부틀(32)에는 다수의 홈(36)이 일정간격으로 형성된다. 그리고, 상부틀(34)은 도 2와 같이 소정의 기울기를 갖는 도광판(6)이 형성될 수 있도록 일측 및 다른측의 서 로 상이하게 설정된다.
이후, 상부틀(34)과 하부틀(32)의 사이에 도광판(6) 형성물질, 예를 들면, 폴리메틸메타아크릴레이트(Polymethyl Methacrylate ; PMMA)이 삽입되어 도 2와 같은 도광판(6)이 형성되게 된다.
하지만, 이와 같은 종래의 도광판(6) 형성방법에서는 하부틀(32)에 직접 다수의 홈(36)을 형성하기 때문에 돌출부(30)들의 간격이 10㎛ 이하로 설정되기 곤란하다.(실제로 돌출부(30)들의 간격은 10㎛ 이상으로 형성된다.) 이와 같이 돌출부(30)들의 간격이 넓게(즉, 10㎛ 이상) 설정되면 광의 균일도등이 저하되어 높은 휘도를 구현하기 곤란함 문제점이 있다.
한편, 종래의 기술의 설명을 도 2 및 도 3과 같이 양각패턴이 형성된 도광판(6)을 이용하였지만, 현재에는 음각패턴이 형성된 도광판도 일반적으로 이용되고 있다. 이와 같은 음각패턴이 형성된 도광판도 도 3과 같이 금형 방법으로 형성되기 때문에 음각패턴간의 간격이 넓게 설정되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 도광판에 미세패턴을 형성할 수 있도록 한 도광판의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 도광판의 제조방법은 일측단과 다른 측단의 높이가 상이한 상부틀을 마련하는 단계와, 포토 리소그라피 공정을 이용하여 표면에 다수의 홈 또는 돌출부가 형성된 미세패턴판을 마련하는 단계와, 다수의 홈 또는 돌출부가 상부틀과 대향되도록 미세패턴판을 하부틀에 삽입하는 단계와, 상부틀과 하부틀 사이에 도광판 형성물질을 주입하는 단계를 포함한다.
상기 도광판 형성물질은 폴리메틸메타아크릴레이트(Polymethyl Methacrylate ; PMMA)이다.
상기 다수의 홈이 형성된 미세패턴판에서 상기 홈들의 간격은 9㎛이하로 설정된다.
상기 홈들의 간격은 대략 0.5㎛로 설정된다.
상기 다수의 홈이 형성된 미세패턴판이 하부틀에 삽입될 때 다수의 홈에 대응되는 양각패턴을 가지는 도광판이 형성된다.
상기 다수의 돌출부가 형성된 미세패턴판에서 돌출부들의 간격은 9㎛이하로 설정된다.
상기 돌출부들의 간격은 대략 0.5㎛로 설정된다.
상기 다수의 돌출부들이 형성된 미세패턴판이 상기 하부틀에 삽입될 때 다수의 돌출부들에 대응되는 음각패턴을 가지는 도광판이 형성된다.
상기 다수의 돌출부를 가지는 미세패턴판을 형성하기 위하여 플레이트를 마련하는 단계와, 플레이트 상에 유기절연막을 증착시키는 단계와, 유기절연막 상에 포토 레지스터를 도포하는 단계와, 포토 레지스터 상에 포토 레지스터와 대향되는 면이 좁은 면을 갖는 이등변 사각형 형태의 마스크를 배치한 후 포토 레지스터를 노광하는 단계와, 노광된 포토 레지스터를 현상하는 단계와, 현상단계이후 잔존하는 포토 레지스터를 이용하여 유기절연막을 이방성에칭하여 플레이트 상에 삼각 돌출부를 형성하는 단계와, 플레이트 및 삼각 돌출부 상에 구리를 도금하는 단계를 포함한다.
상기 다수의 홈을 가지는 미세패턴판을 형성하기 위하여 플레이트를 마련하는 단계와, 플레이트 상에 유기절연막을 증착시키는 단계와, 유기절연막 상에 포토 레지스터를 도포하는 단계와, 포토 레지스터 상에 포토 레지스터와 대향되는 면이 좁은 면을 갖는 이등변 사각형 형태의 마스크를 배치한 후 포토 레지스터를 노광하는 단계와, 노광된 포토 레지스터를 현상하는 단계와, 현상단계이후 잔존하는 포토 레지스터를 이용하여 유기절연막을 이방성에칭하여 플레이트 상에 삼각 돌출부를 형성하는 단계와, 플레이트 및 삼각 돌출부 상에 미세패턴 형성물질을 증착시키는 단계와, 플레이트 및 삼각 돌출부를 제거하는 단계를 포함한다.
상기 유기절연막은 비시비(BCB : Benzocyclobutene) 및 피에프시비(PFCB : perfluorocyclobutane) 중 어느 하나로 선택된다.
상기 미세패턴 형성물질은 구리 및 니켈 중 어느 하나로 선택된다.
상기 플레이트 및 삼각 돌출부가 제거된 미세패터 형성물질 상에 구리를 도금하는 단계를 추가로 포함한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하 도 4a 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명 하기로 한다.
도 4a 내지 도 4j는 본 발명의 실시예에 의한 미세패턴판을 제조하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 4a 내지 도 4j를 참조하면, 먼저 본 발명에서는 도 4a와 같이 플레이트(40)를 마련한다. 여기서, 플레이트(40)의 재질은 구리로 설정된다.
도 4a에서 플레이트(40)가 마련된 후 도 4b와 같이 플레이트(40) 상에 유기 절연물질(42)이 증착된다. 여기서, 유기 절연물질로는 BCB(Benzocyclobutene) 및 PFCB(perfluorocyclobutane) 등으로 선택될 수 있다.
도 4b에서 플레이트(40) 상에 유기 절연물질(42)이 증착된 후 도 4c와 같이 유기 절연물질(42) 상에 포토 레지스터(PhotoResist : 이하 "PR"이라 함)(44)를 도포한다.
도 4c와 같이 유기 절연물질(42) 상에 PR(44)이 도포된 후 도 4d와 같이 마스크(46)를 이용하여 PR(44)을 노광한다. 여기서, 마스크(46)는 PR(44)과 대향되는 면이 좁은면으로 형성된 이등변 사각형 형태를 갖는다. PR(44) 상에 마스크(46)가 위치된 후 자외선(Ultraviolet : 이하 "UV"라 함)을 조사하면 PR(44)은 자외선 조사영역(50)과 비조사영역(48)으로 나뉘어지게 된다.
이후, 도 4e와 같이 조사영역(50)이 제거되도록 PR(44)을 현상한다. 이때, 유기 절연물질(42) 상에는 위쪽이 넓은 면을 갖는 이등변 사각형 형태의 비조사영역(48)만이 남게된다. 이후, 도 4f와 같이 플레이트(40) 상에 삼각형 형태의 돌출부(52)가 남도록 유기 절연물질(42)을 이방성에칭한다.
한편, 본 발명에서는 도 7과 같이 비조사영역(48)이 제거되도록 PR(44)을 형성할 수 있다. 이때, 유기 절연물질(42) 상에는 위쪽이 좁은 면을 갖는 이등변 사각형 형태의 조사영역(50)만이 남게된다. 이후, 도 4f와 같이 플레이트(40) 상에 삼각형 형태의 돌출부(52)가 남도록 유기 절연물질(42)을 이방성에칭한다.
이후, 도 4g와 같이 삼각형 형태의 돌출부(52) 및 플레이트(40) 상에 구리박막(54)을 도금한다. 이와 같이 돌출부(52) 및 플레이트(40) 상에 구리박막(54)이 도금되면 강도가 향상됨과 아울러 표면의 거칠기를 일정하게 유지할 수 있다. 여기서, 돌출부(52)들의 간격은 9㎛이하, 바람직하게는 대략 0.5㎛로 설정되게 된다. 다시 말하여, 본 발명에서는 포토리소그라피 공정을 이용하여 돌출부(52)들을 형성하기 때문에 돌출부(52)의 간격을 9㎛ 이하로 설정할 수 있다.
이와 같이 도 4a 내지 도 4g의 공정을 거치게 되면 음각 패턴을 형성할 수 있는 미세패턴판(80)이 완성되게 된다. 이후, 좁은간격의 돌출부(52)가 형성된 미세패턴판(80)을 도 5a와 같이 금형의 하부틀(62)에 삽입한다. 여기서, 상부틀(64)은 소정의 기울기를 갖는 도광판이 형성될 수 있도록 일측 및 다른측의 높이가 서로 상이하도록 설정된다.(즉, 소정기울기를 가지고 하강하게 된다.)
도 5a와 같이 미세패턴판(80)이 금형의 하부틀(62)에 삽입된 후 상부틀(64)과 하부틀(62)의 사이에 도광판 형성물질, 예를 들면, 폴리메틸메타아크릴레이트(Polymethyl Methacrylate ; PMMA)을 주입하여 도 5b와 같이 음각패턴(즉, 소정의 홈(68))을 가지는 도광판(66)을 형성하게 된다. 여기서, 도광판(66)의 홈(68)들의 간격은 미세패턴판(80)의 돌출부(52)의 간격에 대응 되도록 설정된다. 따라서, 도광판(66) 홈(68)의 간격은 9㎛이하, 바람직하게는 대략 0.5㎛로 설정되기 때문에 본 발명의 도광판(66)에서는 광의 균일도등이 향상되어 높은 휘도를 구현할 수 있다.
한편, 본 발명에서 양각패턴을 가지는 도광판을 형성하기 위해서는 도 4h 내지 도 4j의 공정이 추가로 포함된다. 상세히 설명하면, 도 4f와 같이 플레이트 (40)상에 돌출부(52)가 형성된 후 도 4h와 같이 플레이트(40) 상에 미세패턴 형성물질(56)을 증착한다. 여기서, 미세패턴 형성물질(56)은 구리 및 니켈등이 이용될 수 있다.
이후, 도 4i와 같이 미세패턴 형성물질(56)을 플레이트(40) 상에서 분리시킴으로서 미세패턴판(82)을 형성한다. 여기서, 미세패턴판(82)의 홈(58)들의 간격은 9㎛이하, 바람직하게는 대략 0.5㎛로 설정되게 된다.
이후, 소정간격의 홈(58)이 형성된 미세패턴판(82)을 도 6a와 같이 금형의 하부틀(62)에 삽입한다. 여기서, 상부틀(64)은 소정의 기울기를 갖는 도광판이 형성될 수 있도록 일측 및 다른측의 높이가 서로 상이하도록 설정된다.(즉, 소정기울기를 가지고 하강하게 된다.)
도 6a와 같이 미세패턴판(82)이 금형의 하부틀(62)에 삽입된 후 상부틀(64)과 하부틀(62)의 사이에 도광판 형성물질, 예를 들면, 폴리메틸메타아크릴레이트(Polymethyl Methacrylate ; PMMA)을 주입하여 도 6b와 같이 양각패턴(즉, 소정간격의 돌출부(74))을 가지는 도광판(72)을 형성하게 된다. 여기서, 도광판(72)의 돌출부(74)의 간격은 미세패턴판(82)의 홈(70)의 간격에 대 응되도록 설정된다. 따라서, 도광판(72)의 돌출부(74)의 간격은 9㎛이하, 바람직하게는 대략 0.5㎛로 설정되기 때문에 본 발명의 도광판(72)에서는 광의 균일도등이 향상되어 높은 휘도를 구현할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 도 4j와 같이 미세패턴판(82)의 전면에 추가로 구리박막(60)을 도포할 수 있다. 이와 같이 홈(58) 상에 추가로 구리박막(60)이 도포되면 강도가 향상됨과 아울러 표면의 거칠기를 일정하게 유지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 도광판의 제조방법에 의하면 포토 리소그라피 공정을 이용하여 좁은간격으로 다수의 홈 또는 돌출부가 형성된 미세패턴판을 형성하고, 이 미세패턴판을 이용하여 양각 또는 음각패턴을 가지는 도광판을 형성할 수 있다. 여기서, 미세패턴판의 홈 또는 돌출부가 포토 리소그라피 공정에 의하여 형성되기 때문에 도광판의 양각 또는 음각패턴은 미세패턴을 갖게 되고, 이에 따라 액정표시장치의 휘도를 향상시킬 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (13)

  1. 일측단과 다른측단의 높이가 상이한 상부틀을 마련하는 단계와,
    포토 리소그라피 공정을 이용하여 표면에 다수의 홈 또는 돌출부가 형성된 미세패턴판을 마련하는 단계와,
    상기 다수의 홈 또는 돌출부가 상기 상부틀과 대향되도록 상기 미세패턴판을 하부틀에 삽입하는 단계와,
    상기 상부틀과 상기 하부틀 사이에 도광판 형성물질을 주입하는 단계를 포함하고,
    상기 다수의 홈 또는 돌출부를 가지는 미세패턴판을 형성하기 위하여
    플레이트를 마련하는 단계와,
    상기 플레이트 상에 유기절연막을 증착시키는 단계와,
    상기 유기절연막 상에 포토 레지스터를 도포하는 단계와,
    상기 포토 레지스터 상에 상기 포토 레지스터와 대향되는 면이 좁은 면을 갖는 이등변 사각형 형태의 마스크를 배치한 후 상기 포토 레지스터를 노광하는 단계와,
    상기 노광된 포토 레지스터를 현상하는 단계와,
    상기 현상단계이후 잔존하는 포토 레지스터를 이용하여 상기 유기절연막을 이방성에칭하여 상기 플레이트 상에 삼각 돌출부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 도광판 형성물질은 폴리메틸메타아크릴레이트(Polymethyl Methacrylate ; PMMA)인 것을 특징으로 하는 도광판의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 홈이 형성된 미세패턴판에서 상기 홈들의 간격은 9㎛이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 도광판의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 홈들의 간격은 0.5㎛로 설정되는 것을 특징으로 하는 도광판의 제조방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 다수의 홈이 형성된 미세패턴판이 상기 하부틀에 삽입될 때 상기 다수의 홈에 대응되는 양각패턴을 가지는 도광판이 형성되는 것을 특징으로 하는 도광판의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 돌출부가 형성된 미세패턴판에서 상기 돌출부들의 간격은 9㎛이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 도광판의 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 돌출부들의 간격은 0.5㎛로 설정되는 것을 특징으로 하는 도광판의 제조방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 다수의 돌출부들이 형성된 미세패턴판이 상기 하부틀에 삽입될 때 상기 다수의 돌출부들에 대응되는 음각패턴을 가지는 도광판이 형성되는 것을 특징으로 하는 도광판의 제조방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 돌출부를 가지는 미세패턴판을 형성하기 위하여
    상기 플레이트 및 삼각 돌출부 상에 구리를 도금하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판 제조방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 홈을 가지는 미세패턴판을 형성하기 위하여
    상기 플레이트 및 삼각 돌출부 상에 미세패턴 형성물질을 증착시키는 단계와,
    상기 플레이트 및 삼각 돌출부를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판 제조방법.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 유기절연막은 비시비(BCB : Benzocyclobutene) 및 피에프시비(PFCB : perfluorocyclobutane) 중 어느 하나로 선택되는 것을 것을 특징으로 하는 도광판 제조방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 미세패턴 형성물질은 구리 및 니켈 중 어느 하나로 선택되는 것을 특징으로 하는 도광판 제조방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 플레이트 및 삼각 돌출부가 제거된 상기 미세패턴 형성물질 상에 구리를 도금하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판 제조방법.
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