KR101040524B1 - 프리즘과 홀로그램 패턴 일체형의 도광판 제조방법 - Google Patents

프리즘과 홀로그램 패턴 일체형의 도광판 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101040524B1
KR101040524B1 KR1020090007698A KR20090007698A KR101040524B1 KR 101040524 B1 KR101040524 B1 KR 101040524B1 KR 1020090007698 A KR1020090007698 A KR 1020090007698A KR 20090007698 A KR20090007698 A KR 20090007698A KR 101040524 B1 KR101040524 B1 KR 101040524B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thin film
guide plate
light guide
manufacturing
pattern
Prior art date
Application number
KR1020090007698A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100088457A (ko
Inventor
주병권
여철호
신경
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Priority to KR1020090007698A priority Critical patent/KR101040524B1/ko
Publication of KR20100088457A publication Critical patent/KR20100088457A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101040524B1 publication Critical patent/KR101040524B1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/02Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0268Diffusing elements; Afocal elements characterized by the fabrication or manufacturing method
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/3842Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0025Diffusing sheet or layer; Prismatic sheet or layer
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133524Light-guides, e.g. fibre-optic bundles, louvered or jalousie light-guides
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70408Interferometric lithography; Holographic lithography; Self-imaging lithography, e.g. utilizing the Talbot effect
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 평면 디스플레이 백라이트의 도광판 제조방법에 있어서, 양각의 PDMS 스탬프를 제작한 후, 상기 스탬프를 이용한 홀로그램 패턴의 임프린트 공정을 통한 금형을 이용하여 도광판을 제조하는 프리즘과 홀로그램 패턴 일체형의 도광판 제조방법에 대한 것이다.
본 발명에서 상기 홀로그램 패턴의 임프린트 공정을 통한 금형은 (a) 실리콘 기판 상면에 금속박막층을 형성하는 단계, (b) 상기 금속박막층 상면에 UV 레진을 도포하는 단계, (c) 상기 UV레진이 도포된 금속박막층 상부에 양각의 PDMS 스탬프를 위치시키고 일정 압력으로 누른 후 일정량의 UV를 조사하여 UV 레진을 경화하는 단계, (d) 상기 PDMS 스탬프를 제거하여 일정 패턴을 얻는 단계, (e) RIE 공정을 통하여 경화된 UV 레진 박막을 에칭하는 단계, (f) 상기 에칭에 의하여 노출된 금속박막층을 습식식각을 통하여 제거하여 패터닝된 박막을 얻는 단계, (g) 상기 패터닝된 박막을 건식식각 또는 습식식각을 통하여 에칭하는 단계, (h) 상기 (g) 단계를 마친 박막에서 금속박막층을 제거하여 패터닝된 실리콘기판을 얻는 단계, (i) 상기 실리콘기판의 패턴에 이형제를 분무하여 도포하는 단계, (j) 상기 이형제가 도포된 실리콘 기판 상면에 전기도금 후 금속층을 형성하는 단계, (k) 상기 금속층의 일측면과 패턴된 타단면을 사출장치에 적용 가능하게 절삭하거나 경면 가공하는 단계;를 포함하여 제작하는 것을 특징으로 한다.
이렇게 도광판을 제조할 경우 도광판의 측면에서 투과되는 광 휘도를 크게 향상시키며, 도광판 상면의 출광원도 균일하게 상향 일직선 방출하여 균일 고휘도의 효과가 있다.
도광판, 홀로그램, 임프린트, 스탬프, 금형

Description

프리즘과 홀로그램 패턴 일체형의 도광판 제조방법{Manufacturing method for Light guide plate having a prism and hologram pattern}
본 발명은 평면 디스플레이 백라이트의 도광판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상면은 외부로 나가는 빛의 출광량을 균일 상승시켜 고휘도화하며, 저면은 점광원을 균일 면광원으로 산란 및 확산하기 위한 프리즘과 홀로그램 패턴 일체형의 도광판 제조방법에 관한 것이다.
액상 결정 표시기(Liquid Crystal Display: LCD), 표시판(Display Panel)에는 후면광 유닛(Back Light Unit: BLU)을 필수적으로 포함한다. 후면광 유닛에는 발광체로서 지금까지 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL)를 주로 채택하여 왔으나, 수은이 포함되지 않아 친환경적이고, 저전압에서 동작할 수 있어 저소비전력에 적합하며, 색조(color gamut)가 더 우수한 LED(Light Emitting Device: LED)를 냉음극형광 램프에 대체하려는 시도가 최근에 이루어지고 있다.
도 1은 종래의 프리즘시트와 도광판를 나타낸 도면이다.
기존의 도광판에서 패턴에 의해 산란된 광선은 도 2에 도시한 바와 같이, 일정한 방향성을 갖지 못하고 여러 각도로 난반사되어 외부로 출사된다. 기존의 백라이트 장치에서는 패턴부위에서 산란된 빛을 면 전체에 고르게 확산시키기 위하여 확산시트를 도광판 위로 장착하고, 여러 각도로 분산되어 나오는 광선을 면에 수직인 정면방향으로 모아주기 위하여 프리즘시트와 보호시트를 도광판 위에 장착함으로써 정면에서 바로 보는 면휘도를 향상시킨다.
그러나 프리즘 시트들의 가격이 고가이어서 LCD용 백라이트 장치의 원가를 상승시키는 주요인이 되어왔고, 도광판 상부표면에 직접 미세 프리즘요철을 형성하여 프리즘시트의 역할을 하기 위한 노력이 경주되어 왔다. 이러한 프리즘 도광판용 금형 코어를 제작하려면 코어 전체 표면에 걸쳐 깊이 50㎛ 이하의 프리즘 요철이 새겨지고 그 가공면이 경면이 되도록 제작되어야 한다.
일반적으로 사출용 금형 코어의 재료로 강(Steel)괴류가 많이 사용하고 있는 바, 기존의 제조공정을 보면 응용 상태의 철을 냉각시키면서 주조, 단조 및 압연 등의 과정을 거치는데, 이러한 과정에서 조직 내부에 기포발생과 결정의 이방성 배열등으로 금속조직 결정의 균일성이 떨어지게 된다. 따라서, 이러한 재료에 대해 5㎛ 내지 50 ㎛ 정도의 미소 깊이 절삭 가공을 할 경우 프리즘 요철에서 필요한 평균표면조도(Ra) 10nm 이하의 경면 수준을 얻기 어려우며, 또한 절삭 가공 후에도 래핑 공정을 진행하기 어려운 점 때문에 기존의 재료 및 공정으로는 경면의 미세 프리즘 요철을 갖는 금형코어를 제조하기가 곤란하다는 문제점이 있었다.
또한, 미소 요철부위의 경면가공에는 연마석을 고속 회전시키는 방법이 일반적이나 프리즘 요철부의 꼭지점 모서리부위를 날카롭게 세울 정도로 연마석의 정밀도를 유지하기는 어렵다.
한편, 나노임프린트 리소그라피는 누르고자 하는 고분자 층에 빛을 조사하여 화학구조를 변형시키는 노광공정과는 달리 열적으로 고분자 층을 유동성 있게 만든 다음 패턴이 있는 주형을 접촉시키고 물리적으로 눌러서 고분자 층에 원하는 패턴을 만들어 내는 방법이다.
보통 누르기 전에 고분자의 유리전이온도 이상으로 가열하여 패턴을 형성하고 냉각시킨 후 주형을 제거한다. 이 후, RIE(reactive ion etching)같은 비등방성 에칭공정을 통해 눌린 영역에 남아있는 고분자 층을 제거할 수 있다.
현재까지 나노임프린트를 이용해서 형성한 가장 작은 크기는 프린스턴 대학의 Steven Chou 교수가 발표했던 7나노 정도의 dot structure 이며 이론적으로는 이보다 작은 크기도 가능하다.
하지만 보통 원판 몰드를 만드는 과정이 전자빔 리소그라피를 이용하는 매우 까다로운 과정이므로 패턴의 크기나 기하학적인 구조는 보통 전자빔 리소그라피의 성능에 따라 좌우되는 경우가 많다.
상기 나노임프린트공정에서 설명한 방식은 주로 고분자를 열적으로 가열하여 유동성을 일으키고 이를 이용해 패턴 이송을 한 방식이다. 따라서 혹자는 이를 Hot embossing 혹은 Thermal imprint lithography라고 부르기도 한다. 그런데 이렇게 열을 가하면서 강한 압력을 누르게 되면 장치가 복잡해고 따라서 공정의 경제성에 흠이 된다.
또한 강한 압력으로 인한 대면적 공정의 어려움 및 기판이 깨지기 쉬운 문제 등 여러가지 공정상의 문제점이 대두된다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 최 근에는 UV로 경화되는 고분자를 이용한 UV-assisted imprint lithography를 사용하고 있다.
Texas 대학의 C. G. Willson 및 S. V. Sreenivasan 교수가 제안한 이 방법은 대체적으로 기존의 hot embossing 방법과 일치하나 UV 를 통해 경화시키기 때문에 거의 물과 같은 점도를 가지고 있는 액체를 누르는 방식이며 따라서 누르는 압력이 상압 이하로도 떨어질 수 있다. 또한 UV 를 통해 경화시켜야 하므로 사용하는 몰드는 quartz 계통의 투명한 몰드가 사용되어야 함은 주지의 사실이다.
이 방법은 공정상으로 볼 때 기존의 임프린트 방법보다 많은 장점이 있는 것은 사실이나 quartz 몰드에 나노패턴을 새기는 작업이 여간 어려운 일이 아니며 따라서 몰드 제작 비용이 천문학적으로 증가하게 된다.
실리콘 웨이퍼 표면에 전자빔 리소그래피를 이용하여 양각 패턴이 새겨진 마스터를 만들고 고무 중합체인 PDMS(Polydimethylsiloxane)의 화학적 전구체를 생성된 마스터 위에 붓고 탄성고체로 경화 시키면 PDMS 스탬프로 만들어진다.
일단 PDMS 스탬프가 제작되어 지면 이를 이용하여 micro contact 인쇄를 사용하거나 micromolding을 사용하여 50nm 정도의 나노패턴을 생성시킬 수 있다.
도 2는 기존의 홀로그램 패턴 금형부 제조시 홀로그램 패턴의 식각 깊이를 나타내고 있다. 도시된 바와 같이, 통상적으로 이 경우에는 1㎛ 이하로 제작이 되어, 상기 패턴으로 제작된 금형으로 사출 공정을 통하여 도광판 제작 시에는 홀로그램 패턴이 제대로 출사되지 못하는 단점을 내재하고 있었다. 따라서 홀로그램 패턴이 완벽하게 출사되기 위하여는 패턴 깊이가 최소한 2㎛ 이상의 깊이를 가지도록 함이 바람직하다.
상기와 같은 이유로 별도의 일체형 프리즘 도광판은 기대되는 많은 장점과 노력에도 불구하고 금형 제조의 어려움 때문에 현재까지 상업적인 규모의 양산이 이루어지지 못하고 있는 실정이다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은 기존의 금형 코어를 직접 연마 및 절삭 가공하는 방식보다 노광을 하여 착광에 따라 식각의 깊이를 달리하는 프리즘과 홀로그램 일체형 패턴을 구비하여 고휘도 도광판을 제공함에 있다.
아울러, 홀로그램 패턴 식각시 최소 2㎛ 이상의 깊이를 갖을 수 있도록 하는 패턴 금형 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프리즘과 홀로그램 패턴 일체형의 도광판 제조방법은 양각의 PDMS 스탬프를 제작한 후, 상기 스탬프를 이용한 홀로그램 패턴의 임프린트 공정을 통한 금형을 이용하여 제조하는 것을 특징으로 한다.
삭제
삭제
이때, 상기 홀로그램 패턴의 임프린트 공정을 통한 금형은 (a) 실리콘 기판 상면에 금속박막층을 형성하는 단계, (b) 상기 금속박막층 상면에 UV 레진을 도포하는 단계, (c) 상기 UV 레진이 도포된 금속박막층 상부에 양각의 PDMS 스탬프를 위치시키고 일정 압력으로 누른 후 일정량의 UV를 조사하여 UV 레진을 경화하는 단계, (d) 상기 양각의 PDMS 스탬프를 제거하여 일정 패턴을 얻는 단계, (e) RIE 공정을 통하여 경화된 UV 레진 박막을 에칭하는 단계, (f) 상기 에칭에 의하여 노출된 금속박막층을 습식식각을 통하여 제거하여 패터닝된 박막을 얻는 단계, (g) 상기 패터닝된 박막을 건식식각 또는 습식식각을 통하여 에칭하는 단계, (h) 상기 (g) 단계를 마친 박막에서 금속박막층을 제거하여 패터닝된 실리콘기판을 얻는 단계, (i) 상기 실리콘기판의 패턴에 이형제를 분무하여 도포하는 단계, (j) 상기 이형제가 도포된 실리콘 기판 상면에 전기도금 후 금속층을 형성하는 단계, (k) 상기 금속층의 일측면과 패턴된 타단면을 사출장치에 적용 가능하게 절삭하거나 경면 가공하는 단계;를 포함하여 제작하는 것을 특징으로 한다.
여기에서 상기 스탬프는 (가) 유리기판 상면에 포토레지스트층을 형성하는 단계, (나) 굴절 간섭광원으로 포토레지스트층을 노광시키는 단계, (다) 빛의 굴절각을 달리하여 굴절 간섭광을 노광하여 접촉량에 따라 포토레지스트층에 패턴을 형성하는 단계, (라) 노광된 포토레지스트층을 식각하여 홀로그램 패턴의 포토레지스트층을 형성하는 단계, (마) 상기 (라)단계를 거친 유리기판 상면에 이형제를 분무하여 도포하는 단계, (바) 고무 중합체인 PDMS의 화학적 전구체를 상기 홀로그램 패턴 위에 붓고 탄성고체로 경화시켜 PDMS 스탬프를 형성하는 단계, (사) 양각패턴 복제를 위하여 상기 (가) 내지 (바) 단계를 반복하는 단계, (아) 상기 PDMS 스탬프를 제거하여 양각의 PDMS 스탬프를 얻는 단계;를 포함하는 스탬프 제작 방법을 통하여 얻는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금속박막층은 크롬, 알루미늄, 금, 은 중 어느 하나 또는 둘 이상의 합금을 사용하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 이형제는 중크롬산칼륨(K2CR2O7, 6g)과 초순수(D.I Water, 2000ml)를 혼합한 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 전기 도금은 0.3mm 내지 10mm 두께로 수행하는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따르면, 백라이트 유닛에서 균일한 면광원을 공급하기 위한 도광판의 양측면에 프리즘 패턴과 홀로그램 패턴을 전기 도금에 의해 금형을 제작하고 이를 경면처리에 의한 가공을 용이하게 할 수 있다. 이와 같이 만들어진 금형을 이용하여 도광판 사출성형공정이나 프레스 공정 등에 적용하게 되면 일률적이고 안정된 패턴을 제작할 수 있다.
또한, 이렇게 제조되는 금형으로 도광판을 제조할 경우 도광판의 측면에서 투과 되는 광 휘도를 크게 향상시키며, 도광판 상면의 출광원도 균일하게 상향 일직선으로 방출하여 균일한 고휘도를 얻을 수 있다. 또한, 상기 도광판에 의한 휘도 상승효과로 인하여, 휘도향상을 위한 추가적인 장치를 줄일 수 있어 원가 절감 효과를 달성할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명을 통하여 제작되는 프리즘과 홀로그램 패턴을 갖는 일체형 도광판을 나타낸 도면이고, 도 4a 및 도 4b는 도광판 상부면 및 하부면 패턴을 나타낸 것이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 도광판(93) 상부면은 외부로 나가는 빛의 출광량을 균일하게 하기 위한 사각뿔 형상의 렌즈렛(lenslet)요철로 하며 상기 사각뿔 저면의 정사각형 패턴(10) 길이는 도 4a에 도시한 바와 같이, 0.5㎛ 내지 50㎛로 이루어지고, 상기 사각뿔의 이등변 삼각형 내부각(A)이 50° 내지 60°로 형성된 주기성 패턴을 갖는다. 이때 사각뿔의 이등변 삼각형 내부각(A)은 최적의 휘도를 위해 57.4°로 형성하는 것이 바람직하다.
도광판(93) 하부면은 도 4b에 도시한 바와 같이, 일측면에서 점 광원(91)을 투과하여 균일 면광원으로 산란 및 확산하기 위하여 점광원(91) 타단측 일중심점에서 구형파 돌기 형상이 일정한 간격으로 넓어지는 비주기성 패턴이 0.1㎛ 내지 20㎛ 폭으로 형성되어 도광판(93)의 측면에서 투과되는 광 휘도를 크게 향상시킨다. 이때 점광원(91) 타단측 일중심점에서 일정 크기로 넓어지는 구면파(31) 홀로그램 파면(32)이 형성된다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명에 따른 프리즘과 홀로그램 패턴을 갖는 일체형 도광판 제조용 금형의 홀로그램 패턴의 임프린트용 스탬프 제조 공정도이고, 도 6a 내지 6k는 본 발명에 따른 홀로그램 패턴의 임프린트 공정을 통한 금형 제조 공정도이다.
도광판 제조용 금형의 홀로그램 패턴 임프린트용 스탬프 제작 방법은 다음과 같다.
먼저, 도 5a에 도시한 바와 같이 유리기판(72)의 상부면에 포토레지스트층(71)을 형성한다.
이어서, 도 5b에 도시한 바와 같이, 굴절 간섭광원으로 포토레지스트층(71)을 노광시킨다. 이때 구면파(31)의 홀로그램 파면(32) 복제광의 차이에 의해 홀로그램 패턴의 포토레지스트층(74)이 도 5c에 도시한 바와 같이 형성되며, 이 경우에 빛의 굴절각을 달리하여 굴절 간섭광을 노광하게 되면 접촉량에 따라 패턴이 형성되게 된다.
이어서, 도 5d에 도시한 바와 같이, 상기 노광된 포토레지스트층(71)을 식각하여 홀로그램 패턴의 포토레지스트층(74)을 형성한 후 이형제를 분무하여 도포한다. 이 경우, 상기 도포제는 중크롬산칼륨(K2Cr2O7 Potassium Dichromate, 6g)과 초순수(D.I WATER, 2000ml)를 혼합한 것이 바람직하다.
이어서, 도 5e에 도시한 바와 같이, UV를 통해 경화시켜야 하므로 UV 투과성 몰드를 제작하기 위하여 고무 중합체인 PDMS(Polydimethylsiloxane)의 화학적 전구체 를 도 5d에서 생성된 홀로그램 패턴 위에 붓고 탄성고체로 경화시켜 PDMS 스탬프(75)를 형성한다.
이어서, 상기 공정에서 형성된 PDMS 스탬프(75)의 패턴을 도 5f처럼 양각패턴(76)으로 복제하기 위해 상기의 PDMS 스탬프 제작 공정을 반복한다.
상기 공정에서 도 5f에서 제작된 PDMS 스탬프(75)를 제거하면 도 5g에서 생성되는 양각의 PDMS 스탬프(76)를 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 홀로그램 패턴의 임프린트 공정을 통한 금형 제조 공정도이다. 도 6을 참조하여 상기 제작된 PDMS 스탬프를 이용한 나노 임프린트 공정을 통한 도광판 제조용 금형 제작방법에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 6a에 도시한 바와 같이, 실리콘 기판(81)의 상부면에 금속박막층(82)을 형성한다. 이때 상기의 금속박막층(82)는 크롬, 알루미늄, 금, 은 등의 금속 중 어느 한 가지를 사용하는 것이 바람직하다.
이어서, 도 6b에 도시한 바와 같이, 도 6a에서 제작된 박막위에 UV 레진(83)을 도포한다.
이 후 도 6C에서 도시한 것처럼, 도 6b에서 제작된 막의 상부에, 앞서 도 5f에서 제작된 양각의 PDMS 스탬프(76)를 위치시키고 일정한 압력으로 누른 후에 일정양의 UV(91)를 조사하여 UV 레진(83)을 경화한다.
이어서 도 5f에서 제작된 양각의 PDMS 스탬프(76)를 제거하면 도 6d와 같은 패턴을 얻을 수 있다.
이어서, 도 6e에서 도시한 것처럼 RIE(92)공정을 통하여 경화된 UV 레진(83) 박막을 에칭한다.
이 후, 에칭공정이 완료되면 도 6f와 같이 금속박막층(82)이 노출되게 되며, 이어서 도 6f에서 상기 금속박막층(82)을 습식식각을 통하여 제거하면 도 6g와 같이 패터닝된 박막(85)을 얻을 수 있다.
이어서, 상기의 패터닝된 박막을 건식식각 또는 습식식각을 통하여 에칭하면 도 6h와 같은 막을 얻을 수 있다. 도 6h에서 제작된 박막의 금속박막층(82)을 제거하면 도 6i와 같은 패터닝된 실리콘기판(86)을 제작할 수 있다.
이어서, 도 6j에 도시한 바와 같이 상기 실리콘 기판(86)의 패턴에 이형제를 분무하여 도포한다.
이 경우, 상기 이형제는, 중크롬산칼륨(K2Cr2O7 Potassium Dichromate, 6g)과 초순수(D.I WATER, 2000ml)를 혼합한 것을 사용함이 바람직하다.
상기와 같이, 이형제를 분무하여 도포한 후 실리콘 기판(86) 상부면에 0.3mm 내지 1cm 두께로 전기 도금하여 금속층(87)을 형성한다. 이 때 실리콘 기판(86)에 전기 도금할 경우 도금층의 두께에 의해 내부 장력으로 인한 실리콘 기판(86)의 파손을 막기 위해 일정 크기의 몰드(미도시)를 부착하여 내부 장력을 분산하여 제작한다.
마지막으로, 도 6k에 도시한 바와 같이, 상기 금속층(87)의 일측면과 패턴 타단면을 사출장치에 적용 가능하게 절삭하거나 경면 가공한다. 이때, 상기 금속층(87)은 프리즘 절삭시 요구되는 평균표면조도(Ra)를 10nm 이하로 하기 위하여 경면 가 공하여 LCD 백라이트 유닛 모델에 따른 절삭 및 표면가공을 수행하게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1은 종래의 도광판의 구조를 도시한 저면도
도 2는 홀로그램 패턴 식각 깊이를 나타낸 도면
도 3은 본 발명을 이용하여 제작되는 프리즘과 홀로그램 패턴을 갖는 일체형 도광판을 나타낸 도면
도 4a 및 도 4b는 본 발명을 이용하여 제작되는 프리즘과 홀로그램 패턴을 갖는 일체형 도광판의 상부면 및 하부면을 나타낸 도면
도 5a 내지 도 5g는 본 발명에서 프리즘과 홀로그램 패턴을 갖는 일체형 도광판 제조용 금형의 홀로그램 패턴의 임프린트용 스탬프 제조 공정도
도 6a 내지 6k는 본 발명에서 홀로그램 패턴의 임프린트 공정을 통한 금형 제조 공정도
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 정사각형 패턴 11 : 사각뿔 요철
71: 포토레지스트층 72 : 유리 기판
74: 홀로그램 패턴의 포토레지스트층
75: PDMS 스탬프 76: 양각패턴
81: 실리콘 기판 82: 금속박막층
83: UV 레진 86: 패터닝된 실리콘 기판
87: 금속층 91: UV

Claims (8)

  1. 양각의 PDMS 스탬프를 제작한 후, 상기 스탬프를 이용한 홀로그램 패턴의 임프린트 공정을 통한 금형을 이용하여 도광판을 제조하는 프리즘과 홀로그램 패턴 일체형의 도광판 제조방법에 대한 것으로,
    상기 홀로그램 패턴의 임프린트 공정을 통한 금형은,
    (a) 실리콘 기판 상면에 금속박막층을 형성하는 단계
    (b) 상기 금속박막층 상면에 UV 레진을 도포하는 단계
    (c) 상기 UV레진이 도포된 금속박막층 상부에 양각의 PDMS 스탬프를 위치시키고 일정 압력으로 누른 후 일정량의 UV를 조사하여 UV 레진을 경화하는 단계
    (d) 상기 PDMS 스탬프를 제거하여 일정 패턴을 얻는 단계
    (e) RIE 공정을 통하여 경화된 UV 레진 박막을 에칭하는 단계
    (f) 상기 에칭에 의하여 노출된 금속박막층을 습식식각을 통하여 제거하여 패터닝된 박막을 얻는 단계
    (g) 상기 패터닝된 박막을 건식식각 또는 습식식각을 통하여 에칭하는 단계
    (h) 상기 (g) 단계를 마친 박막에서 금속박막층을 제거하여 패터닝된 실리콘기판을 얻는 단계
    (i) 상기 실리콘기판의 패턴에 이형제를 분무하여 도포하는 단계
    (j) 상기 이형제가 도포된 실리콘 기판 상면에 전기도금 후 금속층을 형성하는 단계
    (k) 상기 금속층의 일측면과 패턴된 타단면을 사출장치에 적용 가능하게 절삭하거나 경면 가공하는 단계;를 포함하여 제작하는 것을 특징으로 하는 프리즘과 홀로그램 패턴 일체형의 도광판 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스탬프는
    (가) 유리기판 상면에 포토레지스트층을 형성하는 단계
    (나) 굴절 간섭광원으로 포토레지스트층을 노광시키는 단계
    (다) 빛의 굴절각을 달리하여 굴절 간섭광을 노광하여 접촉량에 따라 포토레지스트층에 패턴을 형성하는 단계
    (라) 노광된 포토레지스트층을 식각하여 홀로그램 패턴의 포토레지스트층을 형성하는 단계
    (마) 상기 (라)단계를 거친 유리기판 상면에 이형제를 분무하여 도포하는 단계
    (바) 고무 중합체인 PDMS의 화학적 전구체를 상기 홀로그램 패턴 위에 붓고 탄성고체로 경화시켜 PDMS 스탬프를 형성하는 단계
    (사) 양각패턴 복제를 위하여 상기 (가) 내지 (바) 단계를 반복하는 단계
    (아) 상기 PDMS 스탬프를 제거하여 양각의 PDMS 스탬프를 얻는 단계;를 포함하는 스탬프 제작 방법을 통하여 얻는 것을 특징으로 하는 프리즘과 홀로그램 패턴 일체형의 도광판 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속박막층은 크롬, 알루미늄, 금, 은 중 어느 하나 또는 둘 이상의 합금을 사용하는 것을 특징으로 하는 프리즘과 홀로그램 패턴 일체형의 도광판 제조방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 이형제는 중크롬산칼륨(K2CR2O7, 6g)과 초순수(D.I Water, 2000ml)를 혼합한 것을 특징으로 하는 프리즘과 홀로그램 패턴 일체형의 도광판 제조방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전기 도금은 0.3mm 내지 10mm 두께로 수행하는 것을 특징으로 하는 프리즘과 홀로그램 패턴 일체형의 도광판 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
KR1020090007698A 2009-01-30 2009-01-30 프리즘과 홀로그램 패턴 일체형의 도광판 제조방법 KR101040524B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090007698A KR101040524B1 (ko) 2009-01-30 2009-01-30 프리즘과 홀로그램 패턴 일체형의 도광판 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090007698A KR101040524B1 (ko) 2009-01-30 2009-01-30 프리즘과 홀로그램 패턴 일체형의 도광판 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100088457A KR20100088457A (ko) 2010-08-09
KR101040524B1 true KR101040524B1 (ko) 2011-06-16

Family

ID=42754674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090007698A KR101040524B1 (ko) 2009-01-30 2009-01-30 프리즘과 홀로그램 패턴 일체형의 도광판 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101040524B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020083504A1 (en) 2018-10-26 2020-04-30 Huawei Technologies Co., Ltd. Light guide for an electronic display and electronic display comprising said light guide

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0497101A (ja) * 1990-08-09 1992-03-30 Omron Corp 光学素子の製造方法
JPH09222514A (ja) * 1995-06-16 1997-08-26 Kuraray Co Ltd 導光体の製造方法
KR20080012005A (ko) * 2006-08-02 2008-02-11 (주)에이치엔디 레볼루션 프리즘과 홀로그램 패턴 일체형의 도광판 및 그 제조방법
JP2008159274A (ja) 2006-12-20 2008-07-10 Seiko Epson Corp 導光板、導光板成形用金型、導光板成型用金型の製造方法及び導光板の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0497101A (ja) * 1990-08-09 1992-03-30 Omron Corp 光学素子の製造方法
JPH09222514A (ja) * 1995-06-16 1997-08-26 Kuraray Co Ltd 導光体の製造方法
KR20080012005A (ko) * 2006-08-02 2008-02-11 (주)에이치엔디 레볼루션 프리즘과 홀로그램 패턴 일체형의 도광판 및 그 제조방법
JP2008159274A (ja) 2006-12-20 2008-07-10 Seiko Epson Corp 導光板、導光板成形用金型、導光板成型用金型の製造方法及び導光板の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100088457A (ko) 2010-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5935385B2 (ja) ナノインプリント用レプリカテンプレートの製造方法及びレプリカテンプレート
KR100819542B1 (ko) 프리즘과 홀로그램 패턴 일체형의 도광판 및 그 제조방법
KR100976808B1 (ko) 롤투롤 방식을 이용한 도광판 제조방법
RU2695290C2 (ru) Способ изготовления штампа с рисунком, штамп с рисунком и способ отпечатывания
JP5868393B2 (ja) ナノインプリント用モールドおよび曲面体の製造方法
JP5935453B2 (ja) 基板の製造方法、および、ナノインプリントリソグラフィ用テンプレートの製造方法
KR100658164B1 (ko) 비대칭 피라미드 마이크로렌즈 제조 방법 및 이의 방법에 의해 제조된 도광판
JP2013214627A (ja) ナノインプリント用マスターテンプレート及びレプリカテンプレートの製造方法
KR20060096198A (ko) 자외선 경화방법을 이용한 도광판 제조방법
TW201629647A (zh) 用於製造例如時計之可攜式物體的顯示刻度盤之方法及由此方法所獲得的顯示刻度盤
TWI665078B (zh) 製造圖案化印模以圖案化輪廓表面之方法、供在壓印微影製程中使用之圖案化印模、壓印微影方法、包括圖案化輪廓表面之物件及圖案化印模用於壓印微影之用法
Wu et al. A gasbag-roller-assisted UV imprinting technique for fabrication of a microlens array on a PMMA substrate
KR101040524B1 (ko) 프리즘과 홀로그램 패턴 일체형의 도광판 제조방법
Ahn et al. Design and fabrication of micro optical film by ultraviolet roll imprinting
KR101040526B1 (ko) 도광판 제조를 위한 홀로그램 패턴의 임프린트 공정을 통한금형 제작방법
JP6281592B2 (ja) レプリカテンプレートの製造方法
Yang et al. Using UV roll-to-plate imprint lithography to fabricate light guide plates with microdot patterns
KR100971719B1 (ko) 포토레지스트 공정을 이용한 엘지피 대면적 미세패턴 제조방법
KR101951997B1 (ko) 대면적 마이크로 렌즈 어레이 제조방법
JP2013180508A (ja) インプリント用のモールドおよび微細構造の形成方法
KR102128175B1 (ko) 나노 임프린트 방식을 이용한 나노구조의 양면 패턴 형성 방법
KR100819539B1 (ko) 프리즘과 홀로그램 패턴을 갖는 도광판 제조용 금형 및 그제조방법
KR20070120230A (ko) 확산시트의 제조방법
KR101302402B1 (ko) 도광판 제조용 스탬퍼 및 이의 제조 방법
CN204086597U (zh) 导光板制造系统

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140304

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170328

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190411

Year of fee payment: 9