KR101447479B1

KR101447479B1 - 마이크로 구조의 광제어 패턴이 형성된 디스플레이용 도광 시트의 제조방법

Info

Publication number: KR101447479B1
Application number: KR1020140081109A
Authority: KR
Inventors: 이원찬; 윤석일
Original assignee: 주식회사 세코닉스
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2014-10-07
Also published as: KR20140093917A

Abstract

본 발명은 디스플레이용 도광 시트에 관한 것으로서, 특히 상기 포토레지스트층 상층에 제1베이스 필름을 위치시켜 패터닝하여 마스터 몰드를 제작하는 제1단계와, 상기 마스터 몰드로부터 임프린팅 공정을 거쳐 임프린트 레진으로 이루어진 음각 패턴이 형성된 음각 소프트 몰드를 제작하는 제2단계와, 상기 음각 소프트 몰드로부터 임프린팅 공정을 거쳐 임프린트 레진으로 이루어진 양각 패턴이 형성된 양각 소프트 몰드를 제작하는 제3단계와, 상기 양각 소프트 몰드로부터 임프린팅 공정을 거쳐 임프린트 레진으로 이루어진 음각 광제어 패턴이 형성된 도광 시트를 제작하는 제4단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로 구조의 광제어 패턴이 형성된 디스플레이용 도광 시트의 제조방법을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 기존의 백라이트 유닛에서 사용되는 도광판 및 프리즘 시트 등의 구성요소를 사용하지 않으므로 도광판의 박형화의 구현에 따른 백라이트 유닛의 슬림화가 가능하며, 마이크로 구조의 패턴이 형성된 소프트 몰드로부터 베이스 시트 상층에 마이크로 구조의 광제어 패턴을 형성하여 고효율, 고휘도의 도광 시트를 제공할 수 있는 이점이 있다.

Description

마이크로 구조의 광제어 패턴이 형성된 디스플레이용 도광 시트의 제조방법{Manufacturing Method of Light Guide Sheet with Luminance Controlling pattern for Display}

본 발명은 디스플레이에 사용되는 도광 시트에 관한 것으로서, 마이크로 구조의 광제어 패턴을 형성하여 고효율의 도광 시트를 제공하며, 이에 따른 백라이트 유닛의 슬림화를 구현할 수 있는 마이크로 구조의 광제어 패턴이 형성된 디스플레이용 도광 시트의 제조방법에 관한 것이다.

엘이디(LED) 소자의 대중화로 인해서 TV, 모니터, 모바일 디스플레이, 테블렛 PC(Tablet PC) 등(이하에서는 '디스플레이'라 한다.)의 광원으로서 엘이디를 적용하는 예가 점차로 증가되는 추세이다.

또한, 디스플레이 광고용 패널, 홍보용 패널, 디스플레이용 패널 등과 같은 디스플레이 시스템의 시장 증가와 함께 보다 저렴한 디스플레이 시스템에 대한 요구가 증가되고 있다.

엘이디는 종래의 백라이트 유닛의 광원으로 널리 사용되는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)에 비하여 수명이 길고, 작동 온도 범위가 넓고, 응답속도가 빠르고, 환경친화적이고 색 재현율이 높다는 이점이 있다.

그러나, 상기 엘이디의 CCFL 대체를 위한 핵심적인 사항은 엘이디 백라이트 유닛(LED Back Light Unit)을 제조하기 위한 제조비용이 CCFL을 대체하는 수준까지 낮아지는 것이다.

이와 같은 백라이트 유닛의 디스플레이는 대형이나 소형일지라도 균일도를 유지하기 어려운 단점이 있으며, 디스플레이의 박형화의 요구에 따라 엘이디 패키지의 소형화 및 이에 따른 소비 전력의 증가 및 균일도를 유지하기 위한 도광판의 박형화, 효율적인 출광 패턴의 설계 및 제조가 중요한 기술이 된다.

본 발명에서는 이러한 백라이트 유닛을 사용하는 디스플레이 중에 엘이디 광원이 패널의 측면에 존재하는 측광형(edge light type) 백라이트 유닛에 대해 살펴보고자 한다.

일반적으로 측광형 백라이트 유닛은 광원의 빛을 광도파시키는 도광판과, 그 도광판의 일측 또는 양측에 형성된 광원(엘이디), 도광판의 배면에 위치되어 광원의 빛을 도광판 쪽으로 반사시키는 반사판, 상기 도광판의 전면에 위치되어 도광판에서 입사된 광원의 빛을 확산시키는 확산판, 상기 확산판의 전면에 위치되어 확산판에서 확산된 빛을 액정 패널 방향으로 굴절시키고 출광 패턴의 효율적인 제어를 위한 프리즘 시트, 그리고 프리즘 시트 전면에 위치한 액정 패널로 구성되어 있다.

이러한 측광형 백라이트 유닛을 이용한 기술로는 대한민국특허청 등록특허공보 10-0708461호 "멀티-칩 발광다이오드 패키지를 구비한 측광형 백라이트 유닛 및 이를 채용한 디스플레이 장치"에 관한 것으로, 멀티-칩 발광다이오드 패키지를 인쇄회로 기판에 4개 이상 배열시킨 모듈 형태로 발광창의 배면에 실장하는 구조로 혼색 공간을 감소시켜 콤팩트화를 구현한 측광형 백라이트 유닛을 제공하고 있다.

상기 기술은 기본적인 측광형 백라이트 유닛의 구조를 그대로 유지하면서 광원으로 사용되는 발광다이오드를 패키지화하여 모듈 형태로 제공하여 디스플레이의 두께를 최소화하고자 하는 것이다. 그러나 기존의 도광판, 반사판, 확산판 및 프리즘 시트와 같은 구성요소를 모두 포함하고 있어서, 디스플레이의 두께를 줄이는 데 한계가 있으며, 상기 도광판의 경우에는 사출 방식으로 제작되어 장치의 슬림화에 대응하기 위한 도광판의 박형화에 불리하며, 출광 패턴의 미세 패턴 구현하는데에 어려움이 있을 뿐만 아니라, 제조 기간이 오래 걸려 비생산적, 비효율적인 단점이 있다.

또 다른 기술로서, 대한민국특허청 등록특허공보 10-0696595호 "도광판, 이를 이용한 백라이트 및 상기 도광판을 제조하는 방법", 대한민국특허청 등록특허공보 10-1100151호 "도광 시트 및 이것을 사용한 백라이트 유닛" 등이 있다.

첫 번째 기술은 도광판에 도광패턴을 형성하고, 다른 면에 반사도가 높은 금속을 스퍼터링하여 반사층을 형성한 것으로, 반사판 대신에 금속으로 증착된 반사층을 도광판의 일면에 형성시켜 어느 정도 백라이트 유닛의 두께를 줄이고자 하였으나, 광 패턴의 미세 제어가 어려우며, 반사층을 형성하는 스파터링 방법이 복잡하고 장시간을 요하는 단점이 있다.

두 번째 기술은 도광시트를 제공함에 있어, 일면에 광확산제와 바인더로 이루어진 광확산층을 구비하여 필름 표면 전체로의 도광성, 확산성을 향상시킨 것이나, 이 또한 광 패턴의 미세 제어가 어려우며, 제조 공정이 까다롭고 시간이 많이 걸리는 단점이 있다.

대한민국특허청 등록특허공보 10-0708461호. 대한민국특허청 등록특허공보 10-0696595호. 대한민국특허청 등록특허공보 10-1100151호.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마이크로 구조의 패턴이 형성된 소프트 몰드로부터 롤투롤 방식으로 베이스 시트 상층에 마이크로 구조의 광제어 패턴을 형성하여 고효율의 도광 시트를 제공하며, 이에 따른 백라이트 유닛의 슬림화를 구현할 수 있는 마이크로 구조의 광제어 패턴이 형성된 디스플레이용 도광 시트의 제조방법의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 프리즘 몰드 상에 포토레지스트층을 형성하고, 상기 포토레지스트층 상층에 제1베이스 필름을 위치시키고, 그 상층에 패턴 마스크를 위치시켜 노광 패터닝하여 마스터 몰드를 제작하는 제1단계와, 상기 마스터 몰드로부터 임프린팅 공정을 거쳐 임프린트 레진으로 이루어진 음각 패턴이 형성된 음각 소프트 몰드를 제작하는 제2단계와, 상기 음각 소프트 몰드로부터 임프린팅 공정을 거쳐 임프린트 레진으로 이루어진 양각 패턴이 형성된 양각 소프트 몰드를 제작하는 제3단계와, 상기 양각 소프트 몰드로부터 임프린팅 공정을 거쳐 임프린트 레진으로 이루어진 음각 광제어 패턴이 형성된 도광 시트를 제작하는 제4단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로 구조의 광제어 패턴이 형성된 디스플레이용 도광 시트의 제조방법을 기술적 요지로 한다.

또한, 상기 제2단계의 음각 소프트 몰드는, 상기 마스터 몰드 상에 임프린트 레진층을 형성하고, 상기 임프린트 레진층 상층에 제2베이스 필름을 위치시켜 임프린팅 후 광경화시켜 필오프한 것으로, 상기 제2베이스 필름 상에 임프린트 레진으로 이루어진 음각 패턴으로 형성되는 것이 바람직하며, 또한, 상기 제3단계의 양각 소프트 몰드는, 상기 음각 소프트 몰드 상에 임프린트 레진층을 형성하고, 상기 임프린트 레진층 상층에 제3베이스 필름을 위치시켜 임프린팅 후 광경화시켜 필오프한 것으로, 상기 제3베이스 필름 상에 임프린트 레진으로 이루어진 양각 패턴으로 형성된 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 제2단계 및 제3단계의 임프린팅 후 광경화는, 5~20mW에서 1~30초 동안 UV 광경화에 의해 이루어지며, 필오프 후 150~500mW에서 1~5초 동안 UV 광경화가 한 번 더 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제4단계의 도광 시트는, 상기 양각 소프트 몰드를 메인롤에서 공급하고, 상기 양각 소프트 몰드 상층으로 일측에서 타측으로 연속적으로 베이스 시트를 이송시키면서 상기 양각 소프트 몰드 및 베이스 시트 사이에 임프린트 레진을 공급하여 임프린팅 후 광경화시켜 필오프한 것으로, 상기 베이스 시트 상에 임프린트 레진으로 이루어진 음각 광제어 패턴으로 형성되는 것이 바람직하며, 3~20mW에서 1~5초 동안 1차 UV 광경화하고, 필오프 후 150~900mW로 1~5초 동안 2차 UV 광경화가 한 번 더 이루어지는 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 광제어 패턴은, 20~50㎛ 크기, 깊이 20㎛ 이하의 음각 광제어 패턴으로 형성되는 것이 바람직하다.

이에 의해 기존의 백라이트 유닛에서 사용되는 도광판 및 프리즘 시트 등의 구성요소를 사용하지 않으므로 도광판의 박형화의 구현에 따른 백라이트 유닛의 슬림화가 가능하며, 마이크로 구조의 패턴이 형성된 소프트 몰드로부터 베이스 시트 상층에 마이크로 구조의 광제어 패턴을 형성하여 고효율, 고휘도의 도광 시트를 제공할 수 있는 것이다.

상기 해결 수단에 의해 본 발명은, 기존의 백라이트 유닛에서 사용되는 도광판 및 프리즘 시트 등의 구성요소를 사용하지 않으므로 도광판의 박형화의 구현에 따른 백라이트 유닛의 슬림화가 가능한 효과가 있다.

또한, 마이크로 구조의 패턴이 형성된 소프트 몰드로부터 롤투롤 방식으로 베이스 시트 상층에 마이크로 구조의 광제어 패턴을 형성하여 고효율의 도광 시트를 제공할 수 있으며, 제조 단가 및 시간을 절감시키는 효과가 있다.

또한, 마이크로 구조의 광제어 패턴이 형성된 도광 시트를 통해 광의 도파 효율을 높이고 출광되는 빔의 각도를 정밀 제어함으로서, 패턴의 미세화를 구현하여, 디스플레이 시스템의 전체 모듈의 부품수를 줄이고, 재료비를 절감시키는 효과가 있다.

도 1, 도 2 - 본 발명에 따른 마이크로 구조의 광제어 패턴이 형성된 디스플레이용 도광 시트의 제조방법에 대한 모식도.
도 3 -본 발명의 실시예에 의해 제작된 양각 소프트 몰드의 패턴의 확대 사진을 나타낸 도.
도 4 - 본 발명의 실시예에 의해 제작된 마이크로 구조의 광제어 패턴이 형성된 도광 시트의 패턴 이미지를 나타낸 도.
도 5 - 본 발명에 따라 제작된 도광 시트 면에 분포된 패턴 형상의 CAD 이미지를 나타낸 도.
도 6 - 본 발명의 실시예에 의해 제작된 도광 시트에서의 출광 휘도 분포 및 균일도를 나타낸 도.

본 발명은 마이크로 구조의 광제어 패턴이 형성된 디스플레이용 도광 시트의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 기존의 백라이트 유닛에서 사용되는 도광판 및 프리즘 시트 등의 구성요소를 사용하지 않으므로 도광판의 박형화의 구현에 따른 백라이트 유닛의 슬림화가 가능하며, 마이크로 구조의 패턴이 형성된 소프트 몰드로부터 베이스 시트 상층에 마이크로 구조의 광제어 패턴을 형성하여 고효율, 고휘도의 도광 시트를 제공할 수 있도록 하는 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하고자 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 마이크로 구조의 광제어 패턴이 형성된 디스플레이용 도광 시트의 제조방법에 대한 모식도이며, 도 2는 본 발명의 제4단계를 따로 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 프리즘 몰드(110) 상에 포토레지스트층을 형성하고, 상기 포토레지스트층 상층에 제1베이스 필름(130)을 위치시키고, 상기 제1베이스 필름(130) 상층에 패턴 마스크를 위치시켜 노광 패터닝하여 마스터 몰드(100)를 제작하는 제1단계와, 상기 마스터 몰드(100)로부터 임프린팅 공정을 거쳐 임프린트 레진으로 이루어진 음각 패턴(230)이 형성된 음각 소프트 몰드(200)를 제작하는 제2단계와, 상기 음각 소프트 몰드(200)로부터 임프린팅 공정을 거쳐 임프린트 레진으로 이루어진 양각 패턴이 형성된 양각 소프트 몰드(300)를 제작하는 제3단계와, 상기 양각 소프트 몰드(300)로부터 임프린팅 공정을 거쳐 임프린트 레진으로 이루어진 음각 광제어 패턴(440)이 형성된 도광 시트(400)를 제작하는 제4단계로 크게 구성된다.

먼저, 제1단계의 마스터 몰드(100) 제작단계는 프리즘 몰드(prism mold)(110) 상에 포토레지스트층을 형성하고, 그 상층에 제1베이스 필름(130)을 위치시켜 상기 제1베이스 필름(130) 상측과 상기 프리즘 몰드(110) 하측에서 균일하게 압착시켜 프리즘 몰드와 제1베이스 필름(130) 사이에 균일한 포토레지스트층(120)을 형성한다.

여기에서 상기 프리즘 몰드(110)는 기재와 기재 상부의 전면에 대략 이등변 삼각형 형태의 프리즘이 나란히 배열형성된 것이다. 상기 기재는 견고한 재질이든 유연한 재질이든 상관없으며, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌 및 폴리에폭시 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 또한, 상기 기재 상에 수지층을 형성한 후, 상기 수지층에 프리즘 형상의 돌출부가 형성된 롤러 등을 공급함으로써, 프리즘 몰드(110)를 형성한다. 상기 프리즘 몰드(110)는 상용화된 프리즘 시트를 사용하여도 무방하다.

그리고, 상기 포토레지스트층(120)을 이루는 포토레지스트는 포토리소그래피법에 사용할 수 있는 수지라면 어떠한 수지도 사용할 수 있으며, 방사선 경화형 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 폴리에스터 아크릴레이트 및 굴절율을 조절한 치환체 등을 사용할 수 있고, SU-6, SU-7을 사용할 수 있다.

그 다음, 상기 포토레지스트층(120)을 형성한 후 그 상면에 패터닝을 위한 패턴 마스크를 위치시키고, UV 광원을 조사한 후 현상액을 이용하여 미경화된 부분을 제거함으로써 소정 패턴이 형성된 마스터 몰드(100)를 제작한다. 이러한 포토레지스트층(120)의 패터닝은 공지된 포토리소그래피법을 이용하는 것이며, 현상액으로는 PGMEA(Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate), GBA(Gamma-Butyrolactone), MIBK(Methyl Iso-Butyl Ketone) 등과 같은 유기용매를 사용한다.

여기에서 포토레지스트층(120)의 패터닝을 위해 조사되는 UV 광원은 균일한 패터닝 형성을 위해 평행광을 조사하는 것이 바람직하며, 5kW UV 램프를 사용하고, 표면 노광량은 20mJ~150mJ 정도의 광량으로 제공한다.

그리고, 상기 제1베이스 필름(130)은 UV 광이 투과되어야 하므로, 투명한 재질로 필름이나 판(plate) 형태의 것을 사용하며, 바람직하게는 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 아크릴, 폴리스타이렌, 폴리메틸메타아크릴레이트 등의 필름을 사용할 수 있으며, 투명성과 경제성, 내구성 등을 고려하여 본 발명의 일실시예에서는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 사용하며, 이하에서는 PET라 칭하며 이를 중심으로 설명하고자 한다.

상기와 같이 본 발명의 제1단계는 포토리소그래피를 이용하여 PET 상면에 소정의 패턴이 형성된 마스터 몰드(100)를 제작하는 공정으로, 도 1에 도시된 바와 같이 PET 상층에 포토레지스트층(120) 패턴이 형성되어 있으며, 미경화되어 포토레지스트층(120)이 씻겨나간 부분에는 PET가 그대로 노출된 상태이다. 이러한 몰드 상에 베이스 필름이 노출되면 후술할 필오프(peel-off) 작업시 이형이 제대로 되지 않은 문제점이 있어 다음과 같은 소프트 몰드를 추가적으로 제작하는 공정을 거치게 된다.

다음으로, 본 발명의 제2단계는, 상기 마스터 몰드(100)로부터 임프린팅 공정을 거쳐 임프린트 레진으로 이루어진 음각 패턴(230)이 형성된 음각 소프트 몰드(200)를 제작하는 공정으로, 상기 음각 소프트 몰드(200)는 상기 마스터 몰드(100)의 패턴이 양각으로 돌출 형성되어 있으므로 상대적으로 음각 패턴(230)을 형성하는 것이다.

상기 음각 소프트 몰드(200) 제작 공정은 상기 마스터 몰드(100) 상에 임프린트 레진층(210)을 형성하고, 상기 임프린트 레진층(210) 상층에 제2베이스 필름(220)을 위치시켜 상기 제2베이스 필름(220) 상측 및 마스터 몰드(100) 하측에서 롤러 압착하여 상기 마스터 몰드(100)의 패턴이 상기 임프린트 레진층(210)에 임프린트되도록 하는 방식이다.

그리고, 임프린팅 후 상기 임프린트 레진층(210)을 광경화시켜 임프린트 레진층(210)으로 이루어진 패턴이 고정되도록 하며, 이를 필오프하여 상기 제2베이스 필름(220) 상에 임프린트 레진으로 이루어진 음각 패턴(230)이 형성된 음각 소프트 몰드(200)가 완성되는 것이다.

여기에서, 상기 임프린팅 후 임프린트 레진층(210)의 광경화는 5~20mW에서 1~30초 동안 UV 광경화에 의해 이루어지며, 이는 임프린트 레진층(210)을 마스터 몰드(100)에서 필오프시키기 위한 임프린트 레진층(210)의 최소한의 경화에 필요한 에너지로, 너무 높은 에너지로 경화시키면 필오프시 크랙이나 베이스 필름 상에서 임프린트 레진층(210)이 떨어져 나갈 염려가 있으므로 상기와 같이 적절한 광세기로 광경화시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 음각 소프트 몰드(200)는, 필오프 후 150~500mW에서 1~5초 동안 UV 광경화를 한 번 더 수행하여, 제2베이스 필름(220) 상의 임프린트 레진으로 이루어진 소프트한 패턴을 하드(hard)하게 하는 것이다.

이러한 광경화를 위해서는 광경화형 수지를 임프린트 레진층(210)에 사용하며, 상기 임프린트 레진층(210)에 사용되는 광경화형 수지는 상기 포토레지스트층(120)에 사용되는 수지와 동일한 것을 사용한다.

한편, 상기 제2베이스 필름(220) 또한 상기 마스터 몰드(100) 공정에서 사용된 제1베이스 필름(130)과 동일한 재료를 사용하며, PET를 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같이 상기 마스터 몰드(100)로부터 임프린팅 공정을 거쳐 음각 소프트 몰드(200)를 제작하며, 최종 음각 소프트 몰드(200)는 제2베이스 필름(220) 상에 임프린트 레진만으로 이루어진 음각 패턴(230)이 형성된 것이다. 이는 마스터 몰드(100)의 양각 패턴(330)에 대응하여 음각 패턴(230)이 형성된 것이며, 음각 패턴(230)이 모두 임프린트 레진만으로 이루어지고, 베이스 필름 또한 소프트한 재질로 형성되어 음각 소프트 몰드(200)라고 명명한 것이다.

다음으로, 본 발명의 제3단계로, 상기 음각 소프트 몰드(200)로부터 임프린팅 공정을 거쳐 임프린트 레진으로 이루어진 양각 패턴(330)이 형성된 양각 소프트 몰드(300)를 제작하는 공정이다.

상기 양각 소프트 몰드(300) 제작 공정은 상기 제2단계의 음각 소프트 몰드(200) 제작 공정과 동일하며, 단지 음각 소프트 몰드(200)로부터 임프린팅 공정으로 거쳐 제작되므로 패턴인 양각 형태를 띄는 양각 소프트 몰드(300)를 형성하는 것이다.

즉, 상기 양각 소프트 몰드(300)는 상기 음각 소프트 몰드(200) 상에 임프린트 레진층(310)을 형성하고, 상기 임프린트 레진층(310) 상층에 제3베이스 필름(320)을 위치시켜 임프린팅 후 광경화시켜 필오프하여 형성된 것으로, 상기 제3베이스 필름(320) 상에 임프린트 레진으로 이루어진 양각 패턴(330)으로 형성된 것이다.

이와 같이 상기 양각 소프트 몰드(300)는 상기 마스터 몰드(100)로부터 임프린팅 공정을 거쳐 음각 소프트 몰드(200)를 제작한 후, 이로부터 다시 임프린팅 공정을 거쳐 양각 소프트 몰드(300)를 제작한 것이다.

이러한 양각 소프트 몰드(300)는 최종 도광 시트(400)의 광제어 패턴을 음각으로 형성시키기 위한 것이며, 소프트 몰드를 제공함으로써 롤러와 같은 공급수단에 의해 소프트 몰드를 연속적으로 공급할 수 있어, 최종 제4단계에서의 도광 시트(400)의 제작 속도를 획기적으로 개선시킬 수 있게 되는 것이다.

도 3은 상기 제3단계에서 제작된 양각 소프트 몰드(300)의 패턴 확대 사진을 나타낸 것으로, 양각 패턴(330)의 이미지는 대략 40㎛ X 40㎛ 정도이며, 패턴 시인성 문제와 모아레(moire) 개선을 위해서는 패턴의 크기를 더 작게 형성하여야 한다.

다음으로, 본 발명의 제4단계는, 상기 양각 소프트 몰드(300)로부터 임프린팅 공정을 거쳐 임프린트 레진(410)으로 이루어진 음각 광제어 패턴(440)이 형성된 도광 시트(400)를 제작하는 것이다.

도 2를 참조하여 이를 상세히 설명하면, 롤투롤(Roll-to-Roll) 방식으로 제작된 것으로, 상기 도광 시트(400)는 상기 양각 소프트 몰드(300)를 메인롤(420)에서 공급하고, 상기 양각 소프트 몰드(300) 상층으로 일측에서 타측으로 연속적으로 베이스 시트(430)(최종적으로 도광 시트가 됨)를 이송시키면서 상기 양각 소프트 몰드(300) 및 베이스 시트(430) 사이에 임프린트 레진(410)을 공급하여 임프린팅 후 광경화시켜 필오프 한 것으로, 상기 베이스 시트(430) 상에 임프린트 레진으로 이루어진 음각 광제어 패턴(440)이 형성된 것이다.

상기 베이스 시트(430)는 상기의 제1베이스 필름(130)과 동일한 재료를 사용하며, 임프린트 레진(410) 또한 상기에서와 동일한 재료를 사용한다.

도 2에 도시된 바와 같이, PET 필름은 공급롤(421)에 의해 감겨져서 연속적으로 풀리면서 공급되도록 형성되며, 최종 광제어 패턴이 형성된 PET 필름은 수거롤(422)에 의해 다시 감기게 된다. 이러한 공급롤(421) 및 수거롤(422)의 회전속도는 광경화를 위한 필용한 시간을 고려하여 적절한 속도로 회전되어, 베이스 시트(430)의 공급 및 광제어 패턴 형성 및 수거와 같은 동작이 연속적으로 이루어지도록 한다.

상기 공급롤(421)에서 공급된 PET 필름은 몇 개의 보조롤러에 의해 특정한 위치에 공급되도록 하고, 메인롤(420)에는 상기에서 제작된 양각 소프트 몰드(300)가 감겨서 상기 베이스 시트(430)의 공급 속도에 대응하여 계속적으로 회전하고 있으며, 양각 소프트 몰드(300)와 베이스 시트(430)가 라미네이팅되기 시작하는 위치에서 상기 양각 소프트 몰드(300) 및 베이스 시트(430) 사이에 임프린트 레진(410)을 공급하게 된다.

그리고, 임프린트 레진(410)을 공급하고 메인롤(420)의 회전에 의한 양각 소프트 몰드(300)의 회전 공급 및 베이스 시트(430)의 이송 공급 동작에 의해 임프린트 레진(410)에 양각 소프트 몰드(300)에 의한 패턴이 형성되며, 압착 롤러에 의해 양각 소프트 몰드(300) 및 베이스 시트(430)를 압착시킨다.

이와 같이 양각 소프트 몰드(300) 및 베이스 시트(430)의 압착이 이루어지면 메인롤(420)의 일측에서 베이스 시트(430) 상측으로 UV 광원을 조사하여 광경화를 시키게 되며, 베이스 시트(430)의 이송 방향을 조절하여 양각 소프트 몰드(300)에서 베이스 시트(430)가 자연적으로 필오프되도록 한다. 한편, 메인롤(420)에서의 양각 소프트 몰드(300)는 계속적으로 회전하면서 공급되게 되고, 임프린트 레진(410)의 공급 및 베이스 시트(430)의 공급에 의해 임프린팅 공정은 계속 이루어지게 된다.

이러한 롤투롤 제작 방식은 최초의 양각 소프트 몰드(300)만 제작하여 메인롤(420)에 공급하면, 그 다음부터는 베이스 시트(430)의 공급과 임프린트 레진(410)의 공급 및 UV 광경화 작업만이 롤투롤로 진행되므로, 1분당 10m 정도의 생산 속도로 도광 시트(400)가 생산되어지게 된다. 이를 제품 싸이클 타임(cycle time)으로 환산시키면, 테블렛(Tablet) 10인치 모델의 경우 1분에 40매 이상의 생산 속도를 구현할 수 있게 된다. 이는 일반 도광판의 제작 방식인 사출타입 대비 획기적인 싸이클 타임의 감소를 가져오게 된다.

여기에서 UV 광경화는 3~20mW에서 1~5초 동안 1차로 이루어지고, 필오프 후 150~900mW로 1~5초 동안 2차로 한 번 더 이루어지는 것이 바람직하다. 이는 앞서 설명한 바와 같이, 1차의 낮은 에너지에서의 광경화는 원활한 필오프를 위해서이며, 2차의 높은 에너지에서의 광경화는 최종 제작되게 되는 광제어 패턴을 하드(hard) 하게 하기 위한 것이다.

한편, 제4단계의 도광 시트(400) 제조 공정에 있어서는 상기 임프린트 레진(410)에 확산 효과 및 흐림도를 향상시키기 위해 이산화티타늄, 알루미늄, 산화알루미늄, 황산바륨, 탄산칼슘, 황산칼슘, 황산마그네슘, 탄산바륨, 산화아연, 수산화마그네슘, 수산화칼슘과 같은 물질들을 선택하여 혼합하여 사용할 수도 있다.

또한, 상기와 같은 공정에 의해 형성된 광제어 패턴은, 20~50㎛ 크기, 깊이 20㎛ 이하의 음각 광제어 패턴(440)으로 형성되며, 탑뷰에서 관찰시에는 원형, 타원 형태를 취하며, 단면 섹션에서는 도광 시트(400)에서의 출광되는 패턴의 출광속과 빔의 각도를 효율적으로 제어하기 위한 프리즘, R-프리즘, 프리즘의 복수 어레이 형태를 취하게 된다. 이러한 마이크로 구조의 광제어 패턴은 엘이디 광원으로부터 조사되는 광을 효율적으로 제어하게 되는 것이다.

도 4는 상기 제4단계에서 제작된 마이크로 구조의 광제어 패턴이 형성된 도광 시트의 패턴 사진을 나타낸 것으로, 상기 양각 소프트 몰드의 패턴에 대응되어, 음각 광제어 패턴(440)으로 형성되며, 그 크기는 대략 40㎛ X 40㎛ 정도이다.

도 5는 본 발명에 따라 제작된 도광 시트 면에 분포된 패턴 형상의 CAD 이미지를 나타낸 것으로, 디스플레이 패널 및 다른 백라이트 유닛의 시트와의 모아레(moire) 개선을 위해 패턴의 밀도가 랜덤하게 분포되어 있는 것을 확인할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 의해 제작된 도광 시트에서의 출광 휘도 분포 및 균일도를 것으로, 도 6에 나타난 바와 같이, 대략 일정한 값의 출광 휘도의 분포를 가지며, 균일도(Unif)가 대략 83.7%로 균일성이 높은 출광 휘도 분포를 가짐을 알 수 있다.

이와 같이 본 발명은, 별도의 도광판이나 프리즘 시트 등을 사용하지 않고 도광 시트에 의해 도광이 이루어지도록 하며, 마이크로 구조의 광제어 패턴에 의해 도광 시트에 입사되는 광의 출광 패턴의 정밀한 제어가 가능하여 출광되는 빔의 각도를 정밀 제어할 수 있으며, 출광 패턴의 형상과 밀도가 균일하여 전체 디스플레이의 균일도를 향상시키게 된다.

이와 같이 모바일용 디스플레이의 경우 출광 패턴의 사이즈는 디스플레이의 박형화에 가장 큰 영향을 미치며, 미세 패턴 형상의 고정세화를 통해 패턴 시인성을 줄여서, 모발일용 디스플레이 장치의 슬림화와 재료비를 줄일 수 있게 되는 것이다.

따라서, 본 발명은 측광형(edge light type) 디스플레이에서 슬림화에 용이하며, 엘이디 패키지의 고출력, 고효율화에 맞도록 전체 백라이트 유닛을 슬림화, 효율화할 수 있는 것이다.

또한, 도광판을 박형화로 구현시키는 마이크로 구조의 도광 시트를 통해 광의 도파 효율을 높이고 출광되는 빔의 각도를 정밀 제어함으로서, 즉, 빔의 각도를 시청자쪽으로 굴절되는 광학 패턴을 적용하고, 패턴의 미세화를 구현하여, 본 디스플레이 시스템의 전체 모듈의 부품수를 줄이고, 재료비를 절감시키게 되는 것이다.

또한, 도광판을 사용하지 않고, 도광 시트의 구조를 구성함으로, 도광 시트의 제조 사이클 타임과, 대량 생산의 잇점으로 백라이트 유닛의 제조비용을 획기적으로 줄일 수 있다.

100 : 마스터 몰드 110 : 프리즘 몰드
120 : 포토레지스트층 130 : 제1베이스 필름
200 : 음각 소프트 몰드 210 : 임프린트 레진층
220 : 제2베이스 필름 230 : 음각 패턴
300 : 양각 소프트 몰드 310 : 임프린트 레진층
320 : 제3베이스 필름 330 : 양각 패턴
400 : 도광 시트 410 : 임프린트 레진
420 : 메인롤 430 : 베이스 시트
440 : 음각 광제어 패턴

Claims

프리즘 몰드 상에 포토레지스트층을 형성하고, 상기 포토레지스트층 상층에 제1베이스 필름을 위치시켜 패터닝하여 마스터 몰드를 제작하는 제1단계와;
상기 마스터 몰드로부터 임프린팅 공정을 거쳐 임프린트 레진으로 이루어진 음각 패턴이 형성된 음각 소프트 몰드를 제작하는 제2단계와;
상기 음각 소프트 몰드로부터 임프린팅 공정을 거쳐 임프린트 레진으로 이루어진 양각 패턴이 형성된 양각 소프트 몰드를 제작하는 제3단계와;
상기 양각 소프트 몰드로부터 임프린팅 공정을 거쳐 임프린트 레진으로 이루어진 음각 광제어 패턴이 형성된 도광 시트를 제작하는 제4단계;를 포함하여 이루어지되,
상기 제2단계의 음각 소프트 몰드는,
상기 마스터 몰드 상에 임프린트 레진층을 형성하고, 상기 임프린트 레진층 상층에 제2베이스 필름을 위치시켜 임프린팅 후 광경화시켜 필오프한 것으로,
상기 제2베이스 필름 상에 임프린트 레진으로 이루어진 음각 광제어 패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 구조의 광제어 패턴이 형성된 디스플레이용 도광 시트의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 제2단계의 임프린팅 후 광경화는,
5~20mW에서 1~30초 동안 UV 광경화에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 구조의 광제어 패턴이 형성된 디스플레이용 도광 시트의 제조방법.
제 2항에 있어서, 상기 제2단계에서의 음각 소프트 몰드는,
필오프 후 150~500mW에서 1~5초 동안 UV 광경화가 한 번 더 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 구조의 광제어 패턴이 형성된 디스플레이용 도광 시트의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 제3단계의 양각 소프트 몰드는,
상기 음각 소프트 몰드 상에 임프린트 레진층을 형성하고, 상기 임프린트 레진층 상층에 제3베이스 필름을 위치시켜 임프린팅 후 광경화시켜 필오프한 것으로,
상기 제3베이스 필름 상에 임프린트 레진으로 이루어진 양각 패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 구조의 광제어 패턴이 형성된 디스플레이용 도광 시트의 제조방법.
제 4항에 있어서, 상기 제3단계의 임프린팅 후 광경화는,
5~20mW에서 1~30초 동안 UV 광경화에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 구조의 광제어 패턴이 형성된 디스플레이용 도광 시트의 제조방법.
제 5항에 있어서, 상기 제3단계에서의 양각 소프트 몰드는,
필오프 후 150~500mW에서 1~5초 동안 UV 광경화가 한 번 더 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 구조의 광제어 패턴이 형성된 디스플레이용 도광 시트의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 제4단계의 도광 시트는,
상기 양각 소프트 몰드를 메인롤에서 공급하고, 상기 양각 소프트 몰드 상층으로 일측에서 타측으로 연속적으로 베이스 시트를 이송시키면서 상기 양각 소프트 몰드 및 베이스 시트 사이에 임프린트 레진을 공급하여 임프린팅 후 광경화시켜 필오프한 것으로,
상기 베이스 시트 상에 임프린트 레진으로 이루어진 음각 광제어 패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 구조의 광제어 패턴이 형성된 디스플레이용 도광 시트의 제조방법.
제 7항에 있어서, 상기 제4단계는,
3~20mW에서 1~5초 동안 1차 UV 광경화하고, 필오프 후 150~900mW로 1~5초 동안 2차 UV 광경화가 한 번 더 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 구조의 광제어 패턴이 형성된 디스플레이용 도광 시트의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 광제어 패턴은,
20~50㎛ 크기의 음각 광제어 패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 구조의 광제어 패턴이 형성된 디스플레이용 도광 시트의 제조방법.
제 9항에 있어서, 상기 광제어 패턴은,
깊이 20㎛ 이하의 음각 광제어 패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 구조의 광제어 패턴이 형성된 디스플레이용 도광 시트의 제조방법.