KR101253274B1 - 도광판 제조용 금형 제조 방법 및 이를 이용한 도광판 제조방법 - Google Patents

도광판 제조용 금형 제조 방법 및 이를 이용한 도광판 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도광판 제조용 금형 제조 방법 및 이를 이용한 도광판 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 미세 패턴이 형성된 패턴 마스터와 도광판의 측면을 형성하기 위한 측부 금형을 금속 이온이 포함된 전해액에 침지시킨 후 전해액과 측부 금형에 전압을 인가함으로써 전해액의 금속 이온에 의해 패턴 마스터의 미세 패턴이 측부 금형에 전사되도록 하여 측부 금형에 프리즘 패턴 성형부를 형성한다. 이렇게 프리즘 패턴 성형부가 형성된 측부 금형을 이용하여 도광판의 입광부에 프리즘 패턴을 형성함으로써 프리즘 패턴의 형상 정밀도 및 표면 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도광판, 입광부, 프리즘 패턴, 패턴 마스터, 전해액, MEMS

Description

도광판 제조용 금형 제조 방법 및 이를 이용한 도광판 제조 방법{Method of manufacturing a mold for light guard plate and method of manufacturing the light guard plate using the same}
도 1(a) 및 도 1(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따라 제조된 도광판의 사시도 및 입광부의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도광판 제조를 위한 금형 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도.
도 3(a) 및 도 3(b)는 미세 패턴이 형성된 패턴 마스터의 사시도 및 단면도.
도 4(a) 및 도 4(b)는 도광판의 측면을 성형하기 위한 측부 금형의 사시도 및 측면도.
도 5는 패턴 마스터와 측부 금형이 침지된 전해액이 수용된 전해조의 개략도.
도 6(a) 내지 도 6(e)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 패턴 마스터 제조 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 패턴 마스터의 단면도.
도 7(a) 내지 도 7(e)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 패턴 마스터 제조 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 패턴 마스터의 단면도.
도 8(a) 및 도 8(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도광판 제조를 위한 금형이 결합된 상태의 단면도 및 평면도.
도 9는 발명의 일 실시 예에 금형들을 이용한 도광판 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따라 제조된 도광판을 구비하는 백라이트 유닛의 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 도광판 110 : 입광면
120 : 입광부 130 : 프리즘 패턴
140 : 상면 150 : 저면
160 : 광경로 변환 수단
본 발명은 도광판 제조 방법에 관한 것으로, 특히 발광 다이오드(light emitting diode; LED)를 광원으로 사용하는 백라이트 유닛의 도광판 제조를 위한 금형 제조 방법 및 이를 이용한 도광판 제조 방법에 관한 것이다.
통상적으로 수광형 평판 표시 장치의 일종인 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하고, 외부로부터 광이 입사되어 화상을 형성한다. 이를 위하여 액정 표시 장치의 배면에는 백라이트 유닛(backlight unit)이 설치되어 광을 조사한다.
백라이트 유닛은 광원의 배치 형태에 따라서 직하 발광형(direct light type)과 측면 발광형(edge light type)으로 분류되는데, 측면 발광형은 액정 표시 패널 하부에 설치된 도광판(Light Guide Panel)의 측면 가장자리에 설치된 광원에서 광이 조사되고, 조사된 광을 도광판을 통하여 액정 표시 패널에 전달하는 방식이다. 여기서, 도광판은 광원으로부터 입사된 광을 면광으로 변환하여 수직 방향으로 출광시키며, 이를 위해 도광판에는 광원으로부터 입사된 광을 면광으로 효율적으로 변환시키기 위한 산란 패턴이나 홀로그램 패턴이 형성될 수 있다.
측면 발광형 백라이트 유닛은 광원으로서 선광원과 점광원을 사용할 수 있는데, 경박, 경량화를 추구하는 표시 장치에서는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)가 각광받고 있다.
이러한 백라이트 유닛이 갖는 여러가지 특성중에서 광학적 특성인 휘도, 균일성(uniformity), 색감 등에 대한 시장의 요구 조건이 날로 높아지고 있다. 특히 휘도 및 균일성은 기능성 시트(sheet) 및 도광판의 영향을 많이 받는다. 휘도를 향상시키고 암부를 제거하기 위해 광원으로부터 광이 입사되는 도광판의 입광부에 프리즘 패턴이 형성된다.
이러한 프리즘 패턴을 형성하기 위해서는 도광판의 측부 금형에 미세 프리즘 패턴을 가공해야 한다. 이러한 가공 방식으로는 V-컷(cut) 가공, 성형 연삭 가공, 방전 가공, 와이어 방전 가공, 밀링(milling) 등이 있다. 프리즘 패턴은 LED와 밀착 또는 근접하게 위치하기 때문에 형상 정밀도나 표면 정밀도가 도광판의 광특성에 직접적 영향을 미치게 된다. 그러나, 위에 열거한 가공 방식들은 형상 정밀도나 표면 정밀도를 충분히 충족시키지 못하고 있는 상황이다.
최근 들어 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술의 발달로 초정밀 미세 가공 기술이 발달하였다. 특히, 옵틱 리소그라피(Optic Lithography) 기술과의 결합으로 그 정밀도가 나노급까지 높아졌다. 그러나, 이러한 기술은 주로 폴리머 계열의 수지에 많이 적용되어 도광판 입광부의 프리즘 패턴 가공에 직접적으로 적용하기 어렵다.
본 발명의 목적은 도광판 입광부의 프리즘 패턴을 보다 정밀하게 형성할 수 있는 도광판 제조용 금형 제조 방법 및 이를 이용한 도광판 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 프리즘 패턴과 동일 형상의 미세 패턴이 형성된 패턴 마스터를 제작하고, 패턴 마스터의 미세 패턴을 전주(electroforming) 방식으로 금형에 전사한 후 이를 이용하여 금형을 제작함으로써 프리즘 패턴을 보다 정밀하게 형성할 수 있는 도광판 제조용 금형 제조 방법 및 이를 이용한 도광판 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 도광판 제조용 금형 제조 방법은 (a) 미세 패턴이 형성된 패턴 마스터를 제작하는 단계; (b) 상기 패턴 마스터와 도광판의 입광면을 형성하기 위한 측부 금형을 전해액에 침지시키는 단계; 및 (c) 상기 전해액과 상기 측부 금형에 소정의 전압을 인가하여 상기 전해액의 금속 이온에 의해 상기 패턴 마스터의 미세 패턴이 상기 측부 금형에 전사되도록 하는 단계를 포함한다.
상기 패턴 마스터의 미세 패턴은 도광판의 입광면에 형성되는 프리즘 패턴과 동일 형상으로 형성된다.
상기 패턴 마스터의 미세 패턴은 단면 형상이 삼각형 또는 반원형을 포함한다.
상기 (a) 단계는, 기판 상부의 소정 영역에 복수의 삼각형 모양의 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 삼각형 모양의 감광막 패턴을 포함한 기판 상부에 제 1 수지층을 균일한 두께로 형성하는 단계; 상기 제 1 수지층 상부에 상부가 평탄해지도록 제 2 수지층을 형성하는 단계; 및 상기 감광막 패턴 및 기판을 제거한 후 상기 제 1 수지층을 제거하여 제 2 수지층으로 구성된 패턴 마스터를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 (a) 단계는, 수지층 상부의 소정 영역에 상기 수지층을 노출시키는 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 감광막 패턴을 마스크로 상기 수지층을 식각하여 반원 형태의 그루브를 복수 형성하는 단계; 및 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계를 포함한다.
상기 측부 금형은 상기 패턴 마스터의 미세 패턴이 전사되는 영역이 돌출된다.
상기 측부 금형은 상기 패턴 마스터의 미세 패턴이 전사되는 영역 및 상기 전압이 인가되는 영역을 제외한 나머지 영역이 절연된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 도광판 제조 방법은 미세 패턴이 형성된 패턴 마스터와 도광판의 입광면을 형성하기 위한 측부 금형을 전해액에 침지시키는 단계; 상기 전해액과 상기 측부 금형에 소정의 전압을 인가하여 상기 전해액의 금속 이온에 의해 상기 패턴 마스터의 미세 패턴이 상기 측부 금형에 전사되도록 하여 상기 측부 금형에 프리즘 패턴 성형부를 형성하는 단계; 상기 프리즘 패턴 성형부가 형성된 상기 측부 금형, 상기 도광판의 상면을 성형하기 위한 상부 금형 및 상기 도광판의 저면을 성형하기 위한 하부 금형을 결합하여 소정의 캐비티를 형성하는 단계; 및 상기 캐비티에 수지를 주입한 후 건조시켜 측부의 소정 영역에 프리즘 패턴이 형성된 도광판을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 하부 금형에 상기 도광판의 저면에 광경로 변환 수단을 형성하기 위한 패턴이 형성된다.
상기 광경로 변환 수단은 산란 패턴, 프리즘 패턴 및 홀로그램 패턴중 적어도 어느 하나이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한 다.
도 1(a)은 본 발명의 일 실시 예에 따라 제조된 도광판의 사시도이고, 도 1(b)는 입광부를 상세히 도시한 사시도이다.
도 1(a) 및 도 1(b)을 참조하면, 도광판(100)은 점광원, 예를들어 LED로부터 조사된 광을 면광원으로 변환시키는 것으로, 도광판(100)은 광을 투과시킬 수 있는 투광성 재료로 제작되는데, 주로 굴절률이 1.49, 비중이 1.19 정도인 아크릴계 투명 수지가 사용되며, 경량화를 위해 비중이 1.0인 올레핀계 투명성 수지가 사용되기도 한다. 즉, 도광판(100)은 PMMA(PolyMethyMethacrylate), 폴리올레핀 또는 폴리카보네이트와 같은 일정한 굴절율을 갖는 투명한 재질로 제조된다. 도광판(100)의 두께는 보통 1∼3㎜ 정도이며, 중량을 줄이기 위해 광이 입사되는 입광면(110)으로부터 멀어질수록 두께가 점점 얇아지는 쐐기형을 사용할 수도 있다. 도광판(100)의 크기는 평면 화상 표시 장치, 예를들면 액정 표시 장치의 크기에 의해 결정된다.
도광판(100)의 입광면(110)에는 광원에 대응되는 복수의 프리즘 패턴(120)이 형성된다. 본 실시 예에서는 3개의 광원을 사용하며, 그에 따라 3개의 프리즘 패턴(120)이 형성된다. 프리즘 패턴(120)은 예컨데 도광판(100)의 상면(130)으로부터 도광판(100)의 저면(140)으로 삼각 기둥 모양으로 형성된다. 프리즘 패턴(120)의 꼭지각(θ)은 90°이상인 것이 바람직하다. 광이 출사되는 출광면은 도광판(100)의 상면(130)과 저면(140)중 어느 한면 또는 두면이 된다. 편의상 본 실시 예에서는 상면(130)이 출광면인 것으로 한다.
광이 도광판(100)의 출광면으로 출사되기 위해서는 출광면에 입사되는 광이 출광면에 수직한 법선과 이루는 각도, 즉 입사각이 임계각보다 작아야 한다. 따라서, 도광판(100)으로 입사된 광 중에서 입사각이 임계각보다 작은 광은 출광면을 투과하여 방출되고, 나머지는 전반사되어 도광판(100) 내부로 전파된다. 그런데, 도광판(100)으로 입사된 광 중에서 일단 한번 전반사된 광은 그 입사각이 변하지 않는 한 도광판(100)을 빠져나갈 수 없다.
도광판(100)의 저면(140)에는 광경로 변환 수단(150)이 형성되는데, 광경로 변환 수단(150)은 산란, 회절 등에 의해 광의 진행 경로를 변환시켜 입사각을 변환시킨다. 그러면, 경로가 변환된 광중에서 출광면에 대한 입사각이 임계각보다 작은 광은 출광면을 투과하여 빠져나가고 나머지 광은 반사된다. 반사된 광은 다시 광경로 변환 수단(150)에 의해 그 진행 경로가 변환되어 출광면으로 입사되는 과정을 반복한다. 광경로 변환 수단(150)으로서는 예를 들면, 광을 산란시키는 산란 패턴, 광을 회절시키는 홀로그램 패턴 또는 광을 집중시키는 프리즘 패턴 등이 사용될 수 있다. 광경로 변환 수단(150)은 도광판(100)의 상면(130) 또는 저면(140)중 어느 한면 또는 두면에 모두 마련될 수 있다. 또한, 광경로 변환 수단(150)은 도광판(100)의 성형시 금형에 의해 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도광판 제조 방법에서 도광판의 입광면을 성형하기 위한 측부 금형의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 순서도이다.
S210 : 도광판의 입광면을 형성하기 위한 측부 금형에 복수의 프리즘 패턴 성형부를 형성하기 위한 패턴 마스터를 제작한다. 패턴 마스터(300)는 도 3(a) 및 도 3(b)에 도시된 바와 같이 도광판의 입광부에 형성하고자 하는 복수의 프리즘 패턴의 형상으로 미세 패턴(305)이 형성된 수지 기판으로 구성된다. 예를들어 도광판의 입광부에 삼각 기둥 모양의 프리즘 패턴을 형성하기 위해서는 이와 동일하게 삼각 기둥 모양의 미세 패턴(305)을 패턴 마스터(300)에 형성해야 한다.
S220 : 도광판의 측면을 성형하기 위한 측부 금형을 제작한다. 측부 금형은 프리즘 패턴 성형부가 형성될 부분이 돌출되도록 제작하는데, 예를들어 도 4(a) 및 도 4(b)에 도시된 바와 같이 "ㄱ"자 형상으로 제작되어 프리즘 패턴 성형부가 형성될 부분이 돌출되도록 제작한다. 여기서, 금형은 도전성 물질로 형성되며, 금형의 돌출부는 도광판의 측면과 동일한 폭 및 길이로 형성된다. 또한, 금형은 프리즘 패턴 성형부가 형성될 부분과 외부로부터 전압이 인가될 부분을 제외한 나머지 부분을 수지(405)로 코팅하여 절연시킨다.
S230 : 도 5에 도시된 바와 같이 패턴 마스터(300)와 금형(400)을 금속 이온이 함유된 전해액(220)이 수용된 전해조(210)에 침지시킨 후 패턴 마스터(300)의 미세 패턴이 형성된 부분과 금형(400)의 프리즘 패턴 성형부가 형성될 부분을 정합시킨다. 이때, 패턴 마스터(300)의 미세 패턴(305)과 금형(400)의 프리즘 패턴 성형부가 형성될 부분은 접촉되도록 하거나 최대한 근접시킨다.
S240 : 전해액(220)에 (+) 전압을 인가하고 금형(400)에 (-) 전압을 인가한다. 이렇게 하면 전해액(220)의 금속 이온이 금형(400)의 프리즘 패턴 성형부가 형성될 영역에 적층되면서 패턴 마스터(300)의 미세 패턴(405) 모양이 프리즘 패턴 성형부에 전사되게 된다. 이때, 금형(400)은 프리즘 패턴 성형부가 형성될 영역을 제외한 나머지 영역이 수지(405)로 코팅되어 있으므로 패턴 마스터(300)로부터 석출된 금속 이온이 수지로 코팅된 나머지 영역에는 적층되지 않게 된다. 따라서, 금형에 패턴 마스터의 미세 패턴이 전사되어 프리즘 패턴 성형부(406)가 형성된다.
도 6(a) 내지 도 6(e)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 패턴 마스터의 제조 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 패턴 마스터의 단면도로서, 단면 형상이 삼각형인 미세 패턴을 갖는 패턴 마스터의 제조 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 6(a)를 참조하면, 유리 기판(310) 상부에 감광막(320)을 형성하고, 감광막(320) 상부에 소정의 패턴을 갖는 마스크(330)를 형성한다. 감광막(320)에 경사면을 형성하기 위해 유리 기판(310)에 수직한 축을 중심으로 소정의 각도를 갖고 우측하향하는 X선(340a)을 조사하여 1차 노광 공정을 실시한 후 소정의 각도를 갖고 좌측하향하는 X선(340b)을 조사하여 2차 노광 공정을 실시한다. 1차 노광 및 2차 노광 공정을 통해 감광막(320)은 노광되지 않은 비노광부(350a)와 경사 노광을 통해 얇게 노광된 노광부(350b)로 나뉘게 된다.
도 6(b)를 참조하면, 마스크(330)를 제거한 후 감광막(320)을 X선 현상액에 침지시키면 X선에 노광된 노광부(350b)가 현상액과 반응하여 제거될 때 노광부(350b) 상부의 비노광부(350a) 또한 제거되게 된다. 따라서, 유리 기판(310) 상부에 삼각형 모양의 감광막(320)이 소정 간격 이격되어 잔류하게 된다.
도 6(c)를 참조하면, 삼각형 모양의 감광막(320)이 잔류하는 유리 기판(320) 상부에 제 1 수지층(360)을 형성한다. 이때, 제 1 수지층(360)은 삼각형 모양의 감광막(320) 상부에 균일한 두께로 형성하며, 삼각형 모양의 감광막(320) 사이에서 역삼각형 모양이 형성될 정도의 두께로 형성한다.
도 6(d)를 참조하면, 제 1 수지층(360) 상부에 제 2 수지층(370)을 충분한 두께로 형성하여 상부가 평탄해지도록 한다. 이때, 제 2 수지층(370)은 제 1 수지층(360)과 다른 물질로 형성한다.
도 6(e)를 참조하면, 유리 기판(310) 및 감광막(320)을 제거한 후 제 1 수지층(360)을 제거하여 제 2 수지층(370)으로 구성된 단면이 삼각형인 미세 패턴(305)을 갖는 패턴 마스터(300)의 제작을 완료한다..
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 패턴 마스터의 제조 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 패턴 마스터의 단면도로서, 단면 형상이 반원인 미세 패턴을 갖는 패턴 마스터의 제조 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 7의 (a)를 참조하면, 수지층(410) 상부에 감광막(420)을 형성하고, 감광막(420) 상부에 소정의 패턴을 갖는 마스크(430)를 형성한다. 마스크(430)가 형성된 상태에서 감광막(420)에 X선 또는 자외선(440)을 조사하여 감광막(420)을 노광한다.
도 7의 (b)를 참조하면, 마스크(430)을 제거한 후 감광막(420)의 노광된 부분을 현상액에 침지시켜 현상한다. 이렇게 하면 수지층(410) 상부에 수지층(410)의 소정 영역을 노출시키는 감광막 패턴(420a)이 형성된다.
도 7의 (c)를 참조하면, 감광막 패턴(420a)을 식각 마스크로 이용한 습식 식각 공정으로 수지층(410)을 소정 깊이로 식각한다. 이렇게 하면 수지층(410)에 소정의 그루브(groove)(450)가 형성되는데, 식각 용액 또는 식각 시간 등의 공정 조건을 조절하여 그루브(450)가 반원 형상을 가지면서 크기가 조절되도록 한다.
도 7의 (d)를 참조하면, 감광막 패턴(420a)을 제거하여 반원 형상의 그루브(450)가 복수 형성된 수지층(410)을 제조한다. 이렇게 하여 반원 형상의 오목형 미세 패턴(405)이 형성된 패턴 마스터(400)의 제작을 완료한다.
한편, 미세 패턴이 형성된 패턴 마스터의 제작 방법은 상기 실시 예에 국한되지 않고 다양한 실시 예가 가능할 것이다. 즉, 감광성 수지의 측면에서 삼각형 모양의 마스크를 이용하여 감광성 수지의 일부를 노광한 후 현상하여 미세 패턴을 형성할 수도 있고, 그 이외에 다양한 방법으로 단면이 삼각형 또는 반원형인 패턴 마스터의 미세 패턴을 형성할 수 있다.
도 8(a)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도광판 제조 금형의 개략적인 사시도이고, 도 8(b)는 도 7(a)의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절취한 상태의 단면도이다.
도 8(a) 및 도 8(b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 도광판 제조 금형(500)은 도광판의 상면에 해당되는 상부 금형(510), 도광판의 저면에 해당되는 하부 금형(520) 및 도광판의 입광면에 해당되는 측부 금형(530)으로 구성된다.
상부 금형(510)은 도광판의 출사면을 형성하기 위한 제 1 면(511)을 구비한 다. 상부 금형(510)의 제 1 면(511)은 도광판의 출사면에 대응되도록 평평하게 형성되어 있다.
하부 금형(520)은 도광판의 저면을 형성하기 위한 제 2 면(521) 및 도광판의 입광면외의 측면을 형성하기 위한 제 3 면(522)을 구비하며, 상부 금형(510)의 반대편에 위치하여 상부 금형(510)과 결합된다. 하부 금형(520)의 제 2 면(521)에는 복수의 돌출부(523)가 형성되어 있다. 돌출부(523)들은 도광판 저면의 광경로 변환 수단을 형성하기 위한 것으로, 광경로 변환 수단은 산란 패턴, 홀로그램 패턴 또는 프리즘 패턴을 포함한다. 복수의 돌출부(523)들은 하부 금형(520)의 제 2 면(521)의 길이 방향으로 상호 이격되어 나란히 배치되어 있다. 각각의 돌출부(523)는 제 2 면(521)의 폭 방향을 따라 길게 양각으로 돌출되게 형성되어 있으며, 각각의 돌출부(523)의 단면 형상은 삼각형 또는 반원형으로 되어 있다.
측부 금형(530)은 상부 금형(510)과 하부 금형(520)의 길이 방향측 일단부에 배치되는 금형으로서, 상부 금형(510)과 하부 금형(520)의 일단부에 결합되어 이 금형들 사이에서 소정의 캐비티(540)를 형성한다. 측부 금형(530)은 도광판의 입광면을 형성하기 위한 제 4 면(531)을 구비하며, 측부 금형(530)의 제 4 면(531)에는 패턴 마스터에 형성된 미세 패턴이 전해액이 수용된 전해조에서 각인된 프리즘 패턴 성형부(532)가 형성된다. 상부 금형(510)과 하부 금형(520) 및 측부 금형(530)이 상호 결합되었을 때, 제 4 면(531)은 제 1 면(511)의 길이 방향의 일측 끝선과 제 2 면(521)의 길이 방향의 일측 끝선 사이에 위치하게 된다.
도 9는 도 8(a) 및 도 8(b)에서 설명된 금형들을 이용하여 도광판을 성형하는 방법을 설명하기 위한 공정 순서도이다.
S510 : 상부 금형(510), 하부 금형(520) 및 측부 금형(530)을 마련한다. 위에서 설명한 바와 같이 제 1 면(511)을 가지는 상부 금형(510)과, 제 2 면(521) 및 제 3 면(522)을 가지는 하부 금형(520) 및 제 4 면(531)을 가지는 측부 금형(530)을 각각 마련하여 사출 성형기(미도시)에 이 금형들을 설치한다. 측부 금형(530)의 제 4 면(531)에는 상기한 바와 같이 프리즘 패턴 성형부(532)가 형성되어 있고, 하부 금형(520)의 제 2 면(521)에는 광경로 변환 수단을 형성하기 위한 복수의 돌출부(523)가 형성되어 있다.
S520 : 상부 금형(510)과 하부 금형(520) 및 측부 금형(530)을 상호 결합시킨다. 이렇게 상부 금형(510)과 하부 금형(520)과 측부 금형(530)을 상호 결합시키면, 이들 사이에는 밀폐된 캐비티(540)가 형성된다.
S530 : 형성된 캐비티(540)에 주입구(미도시)를 통하여 용융된 수지를 주입하여 충전한다. 수지는 PMMA(PolyMethyMethacrylate), 폴리올레핀 또는 폴리카보네이트와 같은 일정한 굴절율을 갖는 투명한 재질의 수지가 사용된다. 캐비티(540)에 수지가 완전히 충전된 후 소정 시간이 경과하면 이 캐비티(540)내에서 수지가 응고되어 캐비티(540)의 형상과 동일한 형상의 도광판(100)이 형성된다.
S540 : 제 1 금형(510)과 제 2 금형(520) 및 제 3 금형(530)을 상호 분리시킨다. 이렇게 금형들을 분리시킨 후 도광판(100)을 금형의 외부로 빼낸다. 상기한 방법으로 금형들을 이용하여 사출 성형을 통해 도광판(100)이 제조된다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따라 제조된 도광판을 구비하는 백라이트 유닛의 사시도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 광이 입사되는 입광부에 상기 방법으로 소정의 프리즘 패턴이 형성된 도광판(100)과, 도광판(100)으로 광을 조사하며 프리즘 패턴이 형성된 입광부에 대응하여 설치된 광원(610)과, 도광판(100)의 하부에 설치되어 도광판(100)의 하부면으로 새어나오는 광을 반사시키는 반사 시트(620)를 포함한다. 또한, 백라이트 유닛은 도광판(100)의 상부에 설치되어 도광판(100)으로 통해 출사되는 광을 균일하게 확산시키는 확산 시트(630)와, 확산 시트(630)의 상부에 설치되어 확산 시트(630)에서 확산된 광을 집광시키는 프리즘 시트(640 및 650)와, 프리즘 시트(650)의 상부에 설치되어 프리즘 시트(650)를 보호하는 보호 시트(660)를 더 포함한다. 그리고, 도광판(100), 광원(610), 반사 시트(620), 확산 시트(630), 프리즘 시트(640 및 650) 및 보호 시트(660)을 수납하는 하부 샤시(670)를 포함한다.
도광판(100)은 입광면(110)에는 광원에 대응되는 복수의 입광부가 마련되고, 입광부에는 프리즘 패턴(130)이 형성된다. 프리즘 패턴(130)은 본 발명에 따른 패턴 마스터에 형성된 미세 패턴이 전해액이 수용된 전해조에서 각인된 프리즘 패턴 성형부가 형성된 금형을 이용하여 형성한다. 또한, 도광판(100)의 저면에는 산란, 회절 등에 의해 광의 진행 경로를 변환시켜 입사각을 변환시키는 광경로 변환 수단이 형성된다. 광경로 변환 수단으로서는 예를 들면, 광을 산란시키는 산란 패턴, 광을 회절시키는 홀로그램 패턴 또는 광을 집중시키는 프리즘 패턴 등이 사용될 수 있다.
광원(610)은 점광원으로서 LED가 사용되며, 도광판(100)의 입광부(120)에 대응하도록 설치된다.
반사 시트(620)는 도광판(100)의 하부에 설치되어 도광판(100)의 하부면으로 새어나오는 광을 반사시켜 광 이용 효율을 향상시킨다.
확산 시트(630)은 광원(610)으로부터 입사된 광을 액정 표시 패널(미도시)의 정면으로 향하게 하고, 넓은 범위에서 균일한 분포를 가지도록 광을 확산시켜 액정 표시 패널에 조사하게 한다. 이러한 확산 시트(630)로는 양면에 소정의 광 확산용 부재가 코팅된 투명 수지로 구성된 필름을 사용하는 것이 바람직하다.
프리즘 시트(640 및 650)는 확산 시트(630)로부터 출사되어 입사되는 광들 중에서 경사지게 입사되는 광을 수직으로 출사되게 변화시키는 역할을 한다. 이는 액정 표시 패널로 입사되는 광이 액정 표시 패널과 수직을 이룰 때 광 효율이 커지기 때문이다.
보호 시트(660)는 프리즘 시트(650)의 상부에 설치되어 프리즘 시트(650)을 보호한다.
하부 샤시(670)는 광원(610)과 도광판(100)의 측면 및 하면을 감싸고 보호하는 역할을 하며, 상부면이 개방된 직육면체의 박스 형태로 형성되어 내부에는 소정 깊이의 수납 공간이 형성된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 미세 패턴이 형성된 패턴 마스터와 도광판의 측면을 형성하기 위한 측부 금형을 금속 이온이 포함된 전해액에 침지시킨 후 전해액과 측부 금형에 전압을 인가함으로써 전해액이 금속 이온에 의해 패턴 마스터의 미세 패턴이 측부 금형에 전사되도록 하여 측부 금형에 프리즘 패턴 성형부를 형성한다. 이렇게 프리즘 패턴 성형부가 형성된 측부 금형을 이용하여 도광판의 입광부에 프리즘 패턴을 형성함으로써 프리즘 패턴의 형상 정밀도 및 표면 정밀도를 향상시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. (a) 미세 패턴이 형성된 패턴 마스터를 제작하는 단계;
    (b) 상기 패턴 마스터와 도광판의 입광면을 형성하기 위한 측부 금형을 전해액에 침지시키는 단계; 및
    (c) 상기 전해액과 상기 측부 금형에 소정의 전압을 인가하여 상기 전해액의 금속 이온에 의해 상기 패턴 마스터의 미세 패턴이 상기 측부 금형에 전사되도록 하는 단계를 포함하고,
    상기 패턴 마스터의 미세 패턴은 단면 형상이 삼각형 또는 반원형을 포함하는 도광판 제조용 금형 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴 마스터의 미세 패턴은 도광판의 입광면에 형성되는 프리즘 패턴과 동일 형상으로 형성되는 도광판 제조용 금형 제조 방법.
  3. 삭제
  4. (a) 미세 패턴이 형성된 패턴 마스터를 제작하는 단계;
    (b) 상기 패턴 마스터와 도광판의 입광면을 형성하기 위한 측부 금형을 전해액에 침지시키는 단계; 및
    (c) 상기 전해액과 상기 측부 금형에 소정의 전압을 인가하여 상기 전해액의 금속 이온에 의해 상기 패턴 마스터의 미세 패턴이 상기 측부 금형에 전사되도록 하는 단계를 포함하고,
    상기 (a) 단계는,
    기판 상부의 소정 영역에 복수의 삼각형 모양의 감광막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 삼각형 모양의 감광막 패턴을 포함한 기판 상부에 제 1 수지층을 균일한 두께로 형성하는 단계;
    상기 제 1 수지층 상부에 상부가 평탄해지도록 제 2 수지층을 형성하는 단계; 및
    상기 감광막 패턴 및 기판을 제거한 후 상기 제 1 수지층을 제거하여 제 2 수지층으로 구성된 패턴 마스터를 형성하는 단계를 포함하는 도광판 제조용 금형 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 (a) 단계는,
    수지층 상부의 소정 영역에 상기 수지층을 노출시키는 감광막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 감광막 패턴을 마스크로 상기 수지층을 식각하여 반원 형태의 그루브를 복수 형성하는 단계; 및
    상기 감광막 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 도광판 제조용 금형 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 측부 금형은 상기 패턴 마스터의 미세 패턴이 전사 되는 영역이 돌출된 도광판 제조용 금형 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 측부 금형은 상기 패턴 마스터의 미세 패턴이 전사되는 영역 및 상기 전압이 인가되는 영역을 제외한 나머지 영역이 절연된 도광판 제조용 금형 제조 방법.
  8. 미세 패턴이 형성된 패턴 마스터와 도광판의 입광면을 형성하기 위한 측부 금형을 전해액에 침지시키는 단계;
    상기 전해액과 상기 측부 금형에 소정의 전압을 인가하여 상기 전해액의 금속 이온에 의해 상기 패턴 마스터의 미세 패턴이 상기 측부 금형에 전사되도록 하여 상기 측부 금형에 프리즘 패턴 성형부를 형성하는 단계;
    상기 프리즘 패턴 성형부가 형성된 상기 측부 금형, 상기 도광판의 상면을 성형하기 위한 상부 금형 및 상기 도광판의 저면을 성형하기 위한 하부 금형을 결합하여 소정의 캐비티를 형성하는 단계; 및
    상기 캐비티에 수지를 주입한 후 건조시켜 측부의 소정 영역에 프리즘 패턴이 형성된 도광판을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 패턴 마스터의 미세 패턴은 단면 형상이 삼각형 또는 반원형을 포함하는 도광판 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 하부 금형에 상기 도광판의 저면에 광경로 변환 수단을 형성하기 위한 패턴이 형성된 도광판 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 광경로 변환 수단은 산란 패턴, 프리즘 패턴 및 홀로그램 패턴중 적어도 어느 하나인 도광판 제조 방법.
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