KR101449633B1

KR101449633B1 - 고휘도 모아레 프리 마이크로 렌즈 필름 및 이의 제조 방법과 마이크로 렌즈 필름을 포함한 백라이트 유닛과 마이크로 렌즈 어레이 장치

Info

Publication number: KR101449633B1
Application number: KR1020130123221A
Authority: KR
Inventors: 이성호
Original assignee: 이성호
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2014-10-13

Abstract

마이크로 렌즈 필름은 투명한 재질의 유기 물질 또는 무기 물질로 이루어지고 비구형 또는 구형 형태의 제1 입경의 제1 렌즈를 복수개로 랜덤하게 배열되며, 제1 렌즈 간의 공극을 채우는 형태로 제1 입경보다 작은 제2 입경의 제2 렌즈를 복수개로 랜덤하게 배열하며 서로 다른 입경의 복수개의 렌즈가 랜덤 패턴으로 표면에 불규칙하게 형성된다.
본 발명은 마이크로 비드를 이용하여 마이크로 렌즈 어레이 패턴을 정밀하게 제조하여 마이크로 렌즈를 랜덤 타입으로 불규칙적으로 형성하고 이로 인하여 마이크로 렌즈의 변동계수값(Coefficient of Variance)이 15% 이상이고 마이크로 렌즈의 충전율(Fill Factor)이 75% 이상인 마이크로 렌즈 필름과 이를 포함한 백라이트 유닛을 제공한다.

Description

고휘도 모아레 프리 마이크로 렌즈 필름 및 이의 제조 방법과 마이크로 렌즈 필름을 포함한 백라이트 유닛과 마이크로 렌즈 어레이 장치{High Brightness and Moire Free Mirco Lens Film and Method of Manufacturing the Mirco Lens Film and Backlight Unit Containing the Mirco Lens Film and Mirco lens Array Apparatus}

본 발명은 마이크로 렌즈 필름의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 모아레(Moire) 현상이 발생하지 않는 불규칙한 마이크로 렌즈 배치를 가지면서 마이크로 렌즈의 충전율(Fill Factor)이 종래의 마이크로 렌즈 필름보다 현저히 향상되어 고휘도, 고은폐 광학 특성을 가지는 마이크로 렌즈 필름 및 이의 제조 방법과 마이크로 렌즈 필름을 포함한 백라이트 유닛과 마이크로 렌즈 어레이 장치에 관한 것이다.

일반적으로 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device)는 인가 전압에 따른 액정 투과도의 변화를 이용하여 전기적인 정보를 시각 정보로 변화시켜 전달하는 전자 소자이다. 이때, 액정 표시 장치는 특정한 분자 배열을 갖는 액정에 전압을 인가하여 다른 분자 배열로 변화시키고, 이러한 분자 배열의 변화에 의해 발생하는 액정의 광학적 특성을 이용하는 디스플레이 장치이다.

액정 표시 장치는 자체 발광원이 없는 수광형 소자로서 소자의 화면 전체를 조명할 수 있는 별도의 광원 장치가 필요한데, 이러한 액정 표시 장치용 조명 장치를 통상 백라이트 유닛(Backlight Unit)이라 한다.

백라이트 유닛에는 광원으로부터 발생한 빛을 확산 또는 집광하거나 휘도의 향상 또는 램프무라의 감소 등의 목적으로 다수의 광학 필름이 사용된다. 이와 같이 백라이트 유닛에 사용되는 집광 필름으로는 프리즘 필름, 마이크로렌즈 필름 등이 있다.

특히 마이크로 렌즈 어레이 패턴 구조를 이용한 마이크로 렌즈 필름은 백라이트 유닛의 광원에서 발생한 빛을 확산 또는 집광 효율을 동시에 향상시킬 수 있는 장점이 있어 백라이트 유닛에서 널리 사용되고 있다.

현재까지 가장 일반적으로 사용되는 마이크로 렌즈 필름의 제조 방법은 대한민국 공개특허번호 제10-2011-0079255호(공개일: 2011년 7월 7일, 발명의 명칭: "마이크로 렌즈 시트") 특허문헌에 기술한 바와 같이, 글라스비드(Glass Bead)를 광경화성 레진에 분산하여 경화시킨 후 얻은 소프트몰드 레진을 실리콘 비드(Silicone Bead)로 샌드 블라스트(Sand Blast)하여 마이크로 렌즈 표면을 노출 시켜 제조한다.

일반적으로 마이크로 렌즈 필름에 형성된 마이크로 렌즈는 반구형으로 충전율(Fill Factor)이 높을수록 반구(半球)의 높이가 높을수록 휘도가 높은 특성을 나타낸다.

마이크로 렌즈 패턴은 전술한 샌드 블라스팅 방법으로 마이크로 렌즈를 노출시카는 제조 방법의 특성상 글래스 비드가 불규칙하게 배열되어 있으므로 인접한 마이크로 렌즈 사이의 갭(Gap)이 일정하지 못하고 틈이 벌어진 불규칙한 마이크로 렌즈(Random Microlens) 패턴이 형성되기 때문에 충전율이 70% 수준에서 머무르게 된다.

이러한 종래의 마이크로 렌즈 필름의 제조 방법은 기술적 한계가 있으므로 충전율을 더욱 높여 백라이트 유닛에서 요구하는 마이크로 렌즈 필름의 광학 특성(휘도 및 Haze)을 향상 시키려는 다양한 연구가 진행되어져 왔다.

이에 최근 반도체 공정을 이용하여 마이크로 렌즈를 규칙적으로 형성시켜 충전율(Fill Factor)을 향상시킨 정배열의 마이크로 렌즈 어레이 패턴 몰드로 제조한 정배열의 마이크로 렌즈 필름이 개발되었다.

정배열의 마이크로 렌즈 필름은 종래의 마이크로 렌즈 필름에 비하여 2매 적층 기준으로 최대 약 7~8% 정도의 휘도 향상을 나타낸다고 알려져 있다.

이러한 정배열의 마이크로 렌즈 필름을 만들기 위해서는 포토레지스트 열적 리플로우(Photoresist thermal Reflow) 방법으로 반도체 노광 기술을 이용하여 렌즈가 형성될 위치에 장방형 또는 원주형의 포토레지스트를 형성하고 열을 가해 3차원의 마이크로 렌즈를 만드는 방법이다.

포토레지스트 열적 리플로우 방법은 대면적 포토 마스크가 필요하며 포토레지스트를 식각하기 위한 대형 노광기가 필요하여 이를 통해 얻은 장방형 또는 원주형 포토레지스트를 규칙적인 반구형 마이크로 렌즈 형상으로 만들기 위해서 열적 리플로우 과정을 거친다.

이러한 포토레지스트 열적 리플로우 방법은 열적 리플로우 과정에서 미세한 온도 편차에 의해서 인접한 마이크로 렌즈 간의 접합 형상이 발생하기 쉽기 때문에 충전율을 높이기 위해서 마이크로 렌즈 간의 거리를 줄일수록 대면적 마이크로 렌즈 패턴 몰드를 얻는 것이 기술적으로 매우 어려운 문제점이 있었다.

이렇게 어렵게 얻은 정배열의 마이크로 렌즈 필름은 기하광학적 특징으로 인하여 백라이트 유닛에서 2매 적층되거나 주기적 배열 또는 패턴을 갖는 광학 필름이나 일정한 주기적 픽셀들로 이루어진 백라이트 상층부에 위치한 LCD 패널과 겹쳐지면 모아레 현상이 발생하게 된다.

모아레 현상은 빛의 간섭 현상에 의해 두 개 이상의 주기적인 패턴이 겹쳐졌을 때 발생하는 빛의 간섭 패턴을 나타낸다.

모아레 현상은 LCD에서 구현되는 불필요한 패턴을 형성하게 되므로 정배열의 마이크로 렌즈 필름의 치명적으로 약점으로 작용한다.

그러므로 높은 수준의 충전율(Fill Factor)을 달성하여 마이크로 렌즈 필름의 주요한 광학 특성인 휘도와 은폐 성능을 올리면서 모아레 현상이 발생하지 않는 전혀 새로운 형태의 마이크로렌즈 필름과 이를 제조하기 위한 대면적 마이크로렌즈 어레이 패턴 몰드의 제조 기술의 개발이 필요하다.

대한민국 공개특허번호 제10-2011-0079255호(공개일: 2011년 7월 7일), 발명의 명칭: "마이크로 렌즈 시트"

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 마이크로 비드(Micro Bead)를 이용하여 충전율(Fill Factor)을 78% 이상이고, 모아레 현상이 원천적으로 발생하지 않는 불규칙한 랜덤 타입의 마이크로 렌즈 필름 및 이의 제조 방법과 마이크로 렌즈 필름을 포함한 백라이트 유닛과 마이크로 렌즈 어레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 마이크로 렌즈 필름의 제조 방법은,

유기 물질, 무기 물질, 금속 물질 및 이들의 복합체 중 하나로 이루어진 기판 상에 소정의 두께의 접착테이프를 부착하는 단계;

미세 입자로 형성된 복수개의 마이크로 비드(Micro Bead)를 접착테이프 상에 뿌리며 롤러를 이용하여 눌러 랜덤하게 분산시켜 부착하여 마이크로 렌즈 어레이 패턴을 형성하는 단계;

마이크로 렌즈 어레이 패턴의 상부면에 일정 높이의 금속층, 실리콘 레진 및 플라스틱층 중 하나의 물질층을 형성하는 단계; 및

마이크로 렌즈 어레이 패턴과 상기 물질층을 분리하면 일면상에 복수개의 마이크로 렌즈를 형성하기 위한 마이크로 렌즈 어레이 패턴이 음각으로 형성된 몰드가 제조되는 단계를 포함한다.

본 발명의 특징에 따른 마이크로 렌즈 어레이 장치는,

유기 물질, 무기 물질, 금속 물질 및 이들의 복합체 중 하나로 이루어진 기판;

기판의 일면에 부착되도록 양면에 접착제가 형성된 접착테이프; 및

미세 입자로 형성된 복수개의 마이크로 비드(Micro Bead)를 접착테이프 상에 뿌리며 롤러를 이용하여 눌러 랜덤하게 분산시켜 부착되는 마이크로 렌즈 어레이 패턴을 포함한다.

본 발명의 특징에 따른 마이크로 렌즈 필름은,

투명한 재질의 유기 물질 또는 무기 물질로 이루어지고 비구형 또는 구형 형태의 제1 입경의 제1 마이크로 렌즈를 복수개로 불규칙하게 배열되며, 제1 마이크로 렌즈 간의 공극을 채우는 형태로 제1 입경보다 작은 제2 입경의 제2 마이크로 렌즈를 복수개로 불규칙하게 배열하며 서로 다른 입경의 복수개의 마이크로 렌즈가 랜덤 패턴으로 불규칙하게 형성된다.

본 발명의 특징에 따른 마이크로 렌즈 필름은,

투명한 재질의 유기 물질 또는 무기 물질로 이루어지고 비구형 또는 구형 형태이며 일정 비율로 불규칙하게 배열된 제1 입경의 제1 마이크로 렌즈; 및

제1 마이크로 렌즈보다 작은 입경을 가지고 제1 마이크로 렌즈가 형성된 비율보다 적은 비율로 제1 마이크로 렌즈 간의 공극을 채우면서 불규칙하게 배열된 제2 입경의 제2 마이크로 렌즈를 포함하며, 양각의 마이크로 렌즈들의 충전율(Fill Factor)이 75% 이상으로 서로 다른 입경의 복수개의 마이크로 렌즈가 랜덤 패턴으로 불규칙하게 형성된다.

본 발명의 특징에 따른 백라이트 유닛은,

투명한 재질의 유기 물질 또는 무기 물질로 이루어지고 비구형 또는 구형 형태의 제1 입경의 제1 마이크로 렌즈를 복수개로 불규칙하게 배열되며, 제1 마이크로 렌즈 간의 공극을 채우는 형태로 제1 입경보다 작은 제2 입경의 제2 마이크로 렌즈를 복수개로 불규칙하게 배열하며 서로 다른 입경의 복수개의 마이크로 렌즈가 랜덤 패턴으로 일면상에 불규칙하게 형성되는 제1 마이크로 렌즈 필름; 및

제1 마이크로 렌즈 필름의 일면에 적층되고, 서로 같은 입경의 복수개의 마이크로 렌즈를 정배열 패턴으로 규칙적으로 일면상에 형성하는 제2 마이크로 렌즈 필름을 포함하며, 제1 마이크로 렌즈 필름과 제2 마이크로 렌즈 필름이 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD) 패널에 부착되는 경우, 제1 마이크로 렌즈 필름이 제2 마이크로 렌즈 필름보다 LCD 패널에 가깝게 부착한다.

전술한 구성에 의하여, 본 발명은 마이크로 비드를 이용하여 높은 수준의 마이크로 렌즈의 충전율(Fill Factor)을 구현하고, 고휘도이면서 모아레 현상이 발생하지 않는 랜덤 패턴의 마이크로 렌즈 필름의 제조가 가능하다.

본 발명은 탁월한 휘도의 향상을 가져옴과 동시에 램프 휘선과 도광판 패턴을 효과적으로 은폐시킬 수 있는 은폐력과 우수한 시야각 특성을 제공할 수 있어 백라이트 유닛 및 액정 표시 장치에 유용하게 사용할 수 있다.

본 발명은 마이크로 비드의 크기 조절이 자유롭기 때문에 마이크로 렌즈 크기를 소형화하고 렌즈 배치의 랜덤화가 가능하므로 대면적화가 상대적으로 용이하며 적층시 모아레 현상을 제거할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 마이크로 비드를 이용하여 마이크로 렌즈 어레이 패턴을 제조하여 공정 시간이 짧아지고 연속적인 공정이 가능하여 대량 생산에 유리한 효과가 있다.

본 발명은 마이크로 비드를 이용하여 마이크로 렌즈 어레이 패턴을 제조하여 간단한 공정으로 패턴 구현이 가능하고 대면적화 할수록 제조 공정의 시간을 단축하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 렌즈 필름의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 렌즈 필름의 제조 방법을 단면 형태로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 렌즈 필름의 제조 방법을 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 불규칙적으로 랜덤 패턴으로 배열된 마이크로 렌즈 필름을 확대해서 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 렌즈 필름들을 백라이트 유닛에서 적층된 구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 렌즈 필름의 제조 방법을 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 렌즈 필름의 제조 방법을 나타낸 도면이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 렌즈 필름의 제조 방법을 단면 형태로 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 렌즈 필름의 제조 방법을 나타낸 평면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 불규칙적으로 랜덤 패턴으로 배열된 마이크로 렌즈 필름을 확대해서 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예의 마이크로 렌즈 필름의 제조 방법은 기판(100) 상에 소정의 두께의 접착테이프(200)를 부착한다(S100). S100 단계는 도 2의 (a)에 도시되어 있다. 접착테이프(200)는 양면에 접착제가 형성되어 일면에 기판(100)을 부착시킨다.

기판(100)은 유리, 실리콘, 실리카, 석영, 금속 등의 재질과 절연체를 포함할 수 있다. 여기서, 절연체는 폴리이미드 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 아크릴의 플라스틱 소재를 포함한 유기 절연체와, 글라스(Glass) 소재의 무기 절연체 중 하나의 물질일 수 있다.

기판(100)은 유기 물질, 무기 물질, 금속 물질 및 이들의 복합체 중 하나의 물질일 수 있다.

이어서, 본 발명은 제1 입경으로 형성된 복수개의 제1 마이크로 비드(300)를 접착테이프(200) 상에 뿌리고 롤러를 이용하여 눌러 랜덤하게 분산시켜 부착한다(S102). S102 단계는 도 2의 (b) 및 도 4의 (a)에 도시되어 있다.

여기서, 마이크로 비드(300, 310, 320)는 페인트, 안료, 화장품, 자기코팅 재료 등 폭넓게 이용되는 일반적인 비드로서 미세 입자로 형성되며 유기 비드, 무기 비드 및 금속재를 포함한다.

무기 비드는 실리카, 알루미나, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 수산화 알루미늄, 이산화티탄, 산화지르코늄 및 실리콘수지로 이루어진 군으로부터 선택된 물질을 나타내고, 유기 비드는 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA) 비드나 우레아레진 파우더 또는 폴리콘덴세이트 플라스틱 파우더, PS(Polystyrene), 폴리아크릴로니트릴(Poly- acrylonitrile, PAN), PBMA(Polybutylmethacrylate)인 것을 나타낸다.

마이크로 비드(300, 310, 320)는 구형으로 형성하고 있지만 이에 한정하지 않으며 다이아몬드, 타원형, 홈이 파진 형태, 삼각형, 사각형 등 다양한 모양으로 형성할 수 있다.

이어서, 단계 S102 이후에, 본 발명은 제1 마이크로 비드(300)보다 작은 제2 입경으로 형성된 복수개의 제2 마이크로 비드(310)를 접착테이프(200) 상에 뿌리고 롤러를 이용하여 눌러 랜덤하게 분산시킨 후, 기판(100)을 뒤집어서 털어낸다(S104). S104 단계는 도 2의 (c) 및 도 4의 (b)에 도시되어 있다.

이러한 기판(100)을 뒤집어서 털어내는 공정을 수행하면, 제1 마이크로 비드(300) 간에 형성된 공극(Gap)에 제2 마이크로 비드(310)가 부착되며 제1 마이크로 비드(300)의 위에 위치하거나 불안정하게 부착된 제2 마이크로 비드(310)가 떨어지게 된다.

즉, 제2 마이크로 비드(310)는 제1 마이크로 비드(300) 사이의 공극을 채워서 필팩터(Fill Factor)를 높이기 위한 것이다.

이와 같은 마이크로 비드(300, 310, 320)를 접착테이프(200) 상에 부착하는 공정은 마이크로 비드(300, 310, 320)의 입경이 큰 것부터 작은 순서대로 순차적으로 부착하여 마이크로 비드(300, 310, 320) 간의 공극을 줄여서 필팩터(Fill Factor)를 높인다.

본 발명은 제1 입경으로 형성된 복수개의 제1 마이크로 비드(300)를 접착테이프(400) 상에 부착한 후, 제1 마이크로 비드(300) 사이의 공극 사이즈에 따라 부착할 제2 마이크로 비드(310)의 입경을 결정할 수도 있다.

제1 일례를 들면, 접착테이프(200) 상에는 입경 25㎛의 마이크로 비드를 50%, 입경 20㎛의 마이크로 비드를 25%, 입경 15㎛의 마이크로 비드를 15%, 입경 10㎛의 마이크로 비드를 10%로 하여 랜덤하게 분산된다.

제2 일례를 들면, 접착테이프(200) 상에는 입경 15-30㎛의 마이크로 비드를 60-70%, 입경 5-10㎛의 마이크로 비드를 20-30%, 입경 1-5㎛의 마이크로 비드를 5-20%로 마이크로 비드의 입경별로, 일정 비율로 랜덤하게 분산된다.

전술한 제1 일례 또는 제2 일례는 어떠한 형태이든 입경이 큰 마이크로 비드 사이에 형성된 공극에 입경이 작은 마이크로 비드가 분포하게 되는 것이다.

본 발명은 접착테이프(200) 상에 마이크로 비드(300, 310, 320)의 입경이 큰 것부터 작은 순서대로 순차적으로 부착하고 마이크로 비드(300, 310, 320)를 접착테이프(200) 상에 부착할 때마다 기판을 뒤집어서 털어내는 과정을 반복하여 마이크로렌즈 어레이 패턴(330)을 형성한다(S106). S102 단계는 도 2의 (d) 및 도 4의 (c)에 도시되어 있다.

마이크로 비드(300, 310, 320)를 접착테이프(200) 상에 부착하는 공정은 필팩터(Fill Factor)가 90% 이상 또는 특정 비율(75%, 80%, 85%, 99%)이 될 때까지 계속된다.

본 발명은 마이크로 비드(300, 310, 320)를 무작위로 배열하여 마이크로 렌즈 필름(510)의 필팩터(Fill Factor)를 90% 이상으로 증가할 수 있고 이로 인하여 마이크로 렌즈 필름(510)의 휘도를 향상시킨다. 여기서, 필팩터는 복수개의 마이크로 렌즈의 입경 전체의 유효 면적을 마이크로 렌즈 필름의 전체 면적으로 나눈 양각의 마이크로 렌즈의 충전율을 나타낸다.

본 발명은 마이크로 비드(300, 310, 320)를 이용하여 마이크로 렌즈(510)의 입경을 30㎛ 이하, 25㎛ 이하, 15㎛ 이하, 5㎛ 이하 등 1-100㎛ 중 하나의 크기로 구성할 수 있으며, 필팩터(Fill Factor)를 90% 이상, 렌즈 사이의 갭(Gap)을 1㎛ 이하로 구성할 수 있어 마이크로 렌즈 필름(510)의 소형화가 가능한 효과가 있다.

본 발명의 마이크로렌즈 어레이 패턴(330)은 마이크로 비드(300, 310, 320)를 이용하여 랜덤 타입의 패턴 배열이 가능하므로 고휘도의 마이크로 렌즈 필름(510)의 구현이 가능하며, 대면적화된 마이크로 렌즈 필름(510)의 구현이 가능하다.

본 발명의 마이크로 비드(300, 310, 320)를 접착테이프(200) 상에 부착하는 공정은 마이크로 비드(300, 310, 320)의 입경이 큰 것부터 작은 순서대로 순차적으로 부착하는 것으로 기술하고 있지만, 이에 한정하지 않고 디양한 입경의 마이크로 비드를 혼합하여 접착테이프(200) 상에 부착할 수 있으며 마이크로 비드의 입경이 작은 것부터 큰 순서대로 순차적으로 부착하는 구성도 가능하다.

마이크로 렌즈 어레이 패턴(330)의 상면에는 니켈막을 증착시켜 전도성을 부여한 후 전기주조 도금 방식을 이용하여 일정 높이의 금속층(400)을 형성한다(S108). S108 단계는 도 3의 (e)에 도시되어 있다.

본 발명은 마이크로 렌즈 어레이 패턴(330)과 금속층(400)을 상호 분리하면, 마이크로 렌즈 어레이 패턴(330)이 음각으로 형성된 몰드(410)가 제조된다(S110). S110 단계는 도 3의 (f)에 도시되어 있다.

본 발명의 음각으로 형성된 몰드(410)는 금속층(400)으로 구성하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 실리콘 레진, 아크릴의 플라스틱 소재를 포함한 유기 물질과, 글라스(Glass) 소재의 무기 물질을 모두 포함할 수 있다.

이때, 몰드(410)는 마이크로 렌즈 어레이 패턴(330)이 음각으로 전사된 형태를 가진다.

도 3에 도시된 바와 같이, 음각으로 형성된 몰드(410)는 음각이 형성된 면에 증착, 코팅 등을 이용하여 일정 높이의 투명층(500)을 형성한다(S112). S112 단계는 도 3의 (g)에 도시되어 있다.

여기서, 투명층(500)은 투명한 재질의 유기 물질, 무기 물질을 포함하고 유리, 실리콘, 실리카, 석영, 폴리머 등의 재질과 아크릴의 플라스틱 소재, 글라스(Glass) 소재, 광학 처리된 글라스 소재 중 하나의 물질로 구성된다.

폴리머 재질은 폴리이미드 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), COC(Cyclo-Olefine Copolymer) 등 다양한 물질을 포함한다.

본 발명은 음각으로 형성된 몰드(410)와 투명층(500)을 분리하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 마이크로 렌즈 어레이 패턴(330)이 양각으로 형성된 마이크로 렌즈 필름(510)이 제조된다(S114). S114 단계는 도 3의 (h)에 도시되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 마이크로 렌즈 필름(510)은 복수개의 마이크로 렌즈가 불규칙한 배열을 갖고 이에 따라 복수개의 마이크로 렌즈의 입경 표준 편차를 평균 입경으로 나눈 변동계수값(Coefficient of Variance)이 15% ~ 99%까지 형성하며 바람직하게는 20% ~ 90% 정도 형성할 수도 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 마이크로 렌즈 필름(510)은 복수개의 마이크로 렌즈가 불규칙한 배열을 갖고 이에 따라 복수개의 마이크로 렌즈의 입경 전체의 유효 면적을 마이크로 렌즈 필름(510)의 전체 면적으로 나눈 충전율이 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상 및 90% 이상, 99% 중 하나의 충전율이 형성될 수 있다.

전술한 S112 단계와 S114 단계는 마이크로 렌즈 필름(510)이 제조되는 과정으로 롤투롤(Roll to Roll) 방식으로 제조가 가능하다.

본 발명의 실시예의 마이크로 렌즈 어레이 패턴(330)은 마이크로 비드 간의 일정 거리의 이격 거리가 형성되는 구성과 마이크로 비드 간의 이격 거리가 없는 구성이 혼재되어 있다.

마이크로 렌즈 필름(510)은 서로 다른 크기의 마이크로 렌즈(512)를 복수개로 랜덤하게 배열하여 마이크로 렌즈(521)의 높이와 렌즈(512) 간 갭이 상이하다.

이러한 마이크로 렌즈 필름(510)은 태양전지 모듈 등 빛을 집광하는 다양한 종류의 광원 장치에 포함시킬 수 있다.

액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD)는 자체로 빛을 내지 못하기 때문에 LCD의 뒷쪽에 빛을 비춰야만 LCD에 나타난 화면을 볼 수 있다. 이때, 액정 디스플레이 등 액정 화면의 뒤에서 빛을 방출해 주는 역할을 하는 광원 장치로 백라이트 유닛이라 한다.

백라이트 유닛은 확산시트, 도광판, 반사시트, 보호시트, 프리즘시트 등 하나 이상의 층 구조로 이루어져 있다.

이때, 백라이트 유닛은 TV, 모니터 등 백라이트 유닛이 적용되는 장치에 따라 빛을 굴절 및 집광시키는 다양한 층 구조로 구성할 수 있다.

이 중 프리즘시트는 LCD 휘도를 향상시키기 위한 필름으로서 측광(Side Light)을 정면광으로 바꾸고 방사하는 광을 집광시켜 휘도를 높인다.

이러한 프리즘시트는 마이크로 렌즈 필름(510)으로 대체되어 사용될 수 있다.

따라서, 백라이트 유닛은 백라이트 조립시 확산시트, 도광판 등에 추가하여 2매 이상의 마이크로 렌즈 필름(510)을 적층하여 제조된다.

마이크로 렌즈 필름(510)은 2매 이상이 적층되는 경우, 2개의 규칙적으로 변화하는 무늬가 서로 겹쳐서 의도하지 않은 새로운 패턴(간섭 무늬)이 생기는 모아레 현상이 발생될 수 있다.

본 발명의 마이크로 렌즈 필름(510)은 높은 수준의 충전율(75% 이상)을 달성할 수 있어 휘도와 은폐 성능을 올리면서 모아레 현상이 발생하지 않는 새로운 형태의 마이크로 렌즈 필름을 구현한다.

본 발명의 마이크로 렌즈 필름(510)은 랜덤 타입의 렌즈 패턴 배열 및 마이크로 렌즈 필름(510)의 사이즈 조절이 자유롭기 때문에 여러 장을 적층하는 경우에도 모아레 현상을 방지할 수 있다.

또한, 복수개의 마이크로 렌즈 필름(510)이 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD) 패널(600)에 부착되는 경우, LCD 패널(600)과의 모아레 현상을 방지하기 위해서 LCD 패널(600)과 가장 가까운 마이크로 렌즈 필름(510)을 본 발명의 랜덤 타입의 마이크로 렌즈 필름(510)을 구성한다.

본 발명은 마이크로 렌즈 필름(510)을 사용하여 확산시트의 적층 구조를 축소하여 백라이트 유닛의 원가 절감에 기여할 수 있다.

마이크로 렌즈 필름(510)은 2매 이상이 적층되는 경우, 마이크로 렌즈(512)가 랜덤하게 형성된 랜덤 타입의 마이크로 렌즈 필름(510)과, 마이크로 렌즈(512)가 규칙적인 정배열 패턴으로 형성된 마이크로 렌즈 필름(700)으로 구성할 수 있으며(도 6의 (b)), 랜덤 타입의 마이크로 렌즈 필름(510)을 복수개로 적층하도록 구성할 수 있다(도 6의 (a)).

본 발명은 서로 다른 크기의 마이크로 렌즈(512)와 렌즈(512)의 형성 위치가 랜덤하게 배열되고 마이크로 렌즈(512) 간 갭이 상이한 마이크로 렌즈 필름(510)을 형성한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 렌즈 필름의 제조 방법을 나타낸 도면이다.

마이크로 비드를 접착테이프(200) 상에 부착하는 공정은 제1 입경으로 형성된 복수개의 제1 마이크로 비드(300)를 접착테이프(200) 상에 뿌리고 롤러를 이용하여 눌러 랜덤하게 분산시켜 부착한다. 이어서, 본 발명은 접착테이프(200) 상에 부착된 제1 마이크로 비드(300)의 하단부에 형성된 홈(302)을 메우기 위해서 점성이 낮고 접착성이 있는 용제(220)를 접착테이프(200) 상에 도포한다.

용제(220)는 접착성이 있고 증발되면서 경화되는 MMA(Methyl Methacrylate)와 같은 수지를 나타낸다.

이러한 홈(302)은 이후에 형성되는 몰드(410) 상에 음각 형성을 정밀하지 못하게 한다.

용제(220)는 증발하면서 경화되어 제1 마이크로 비드(300)의 하단부에 형성된 홈(302)을 메우게 된다.

이어서, 본 발명은 제2 입경으로 형성된 복수개의 제2 마이크로 비드(310)를 접착테이프(200) 상에 뿌리고 롤러를 이용하여 눌러 랜덤하게 분산시킨 후, 기판(100)을 뒤집어서 털어낸다.

마이크로 비드를 접착테이프(200) 상에 부착하는 공정은 접착테이프(200) 상에 마이크로 비드의 입경이 큰 것부터 작은 순서대로 순차적으로 부착하게 된다.

다시 말해, 마이크로 비드를 접착테이프(200) 상에 부착하는 공정은 제1 입경으로 형성된 복수개의 제1 마이크로 비드(300)를 접착테이프(200) 상에 부착하고 제2 입경으로 형성된 복수개의 제2 마이크로 비드(310)를 부착하기 전에 접착성이 있는 용제(220)를 도포한다.

이어서, 본 발명은 용제(220)가 경화되고 제2 마이크로 비드(310)를 접착테이프(200) 상에 부착한 후 기판(100)을 뒤집어서 마이크로 비드를 떨어내는 과정을 수행한다.

이러한 용제(220)를 도포하는 공정은 제1 마이크로 비드(300)를 부착한 후 제2 마이크로 비드(310)를 부착하기 전에 수행되며, 기판(100)을 뒤집어서 마이크로 비드를 떨어내는 공정은 마이크로 비드를 부착할 때마다 수행하는 공정이다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 기판
200: 접착테이프
220: 용제
300, 310, 320: 마이크로 비드
302: 홈
330: 마이크로 어레이 패턴
400: 금속층
410: 몰드
500: 투명층
510: 마이크로 렌즈 필름
512: 마이크로 렌즈
600: LCD 패널
700: 마이크로 렌즈 필름

Claims

유기 물질, 무기 물질, 금속 물질 및 이들의 복합체 중 하나로 이루어진 기판 상에 소정의 두께의 접착테이프를 부착하는 단계;
미세 입자로 제1 입경의 복수개의 제1 마이크로 비드(Micro Bead)를 상기 접착테이프 상에 뿌리며 롤러를 이용하여 눌러 랜덤하게 분산시켜 부착한 후, 상기 제1 마이크로 비드 사이의 공극 사이즈에 따라 부착할 복수개의 제2 마이크로 비드의 제2 입경을 선택하여 상기 접착테이프 상에 뿌리고 롤러를 이용하여 눌러 랜덤하게 분산시킨 후, 마이크로 비드를 상기 접착테이프 상에 부착할 때마다 상기 기판을 뒤집어서 털어내는 과정을 반복하여 마이크로 렌즈 어레이 패턴을 형성하는 단계;
상기 마이크로 렌즈 어레이 패턴의 상부면에 일정 높이의 금속층, 실리콘 레진 및 플라스틱층 중 하나의 물질층을 형성하는 단계; 및
상기 마이크로 렌즈 어레이 패턴과 상기 물질층을 분리하면 일면상에 복수개의 마이크로 렌즈를 형성하기 위한 상기 마이크로 렌즈 어레이 패턴이 음각으로 형성된 몰드가 제조되는 단계
를 포함하는 마이크로 렌즈 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 마이크로 렌즈 어레이 패턴을 형성하는 단계는,
제1 입경으로 형성된 복수개의 제1 마이크로 비드(Micro Bead)를 상기 접착테이프 상에 뿌리며 롤러를 이용하여 눌러 랜덤하게 분산시켜 부착시키는 단계; 및
상기 제1 마이크로 비드보다 작은 제2 입경으로 형성된 복수개의 제2 마이크로 비드를 상기 접착테이프 상에 뿌리고 롤러를 이용하여 눌러 랜덤하게 분산시킨 후, 상기 기판을 뒤집어서 털어내는 단계를 포함하며,
상기 접착테이프 상에 상기 마이크로 비드의 입경이 큰 것부터 작은 순서대로 순차적으로 부착하고 상기 마이크로 비드를 상기 접착테이프 상에 부착할 때마다 상기 기판을 뒤집어서 털어내는 과정을 반복하여 상기 마이크로렌즈 어레이 패턴을 형성하는 마이크로 렌즈 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 마이크로 렌즈 어레이 패턴을 형성하는 단계는,
제1 입경으로 형성된 복수개의 제1 마이크로 비드(Micro Bead)를 상기 접착테이프 상에 뿌리며 롤러를 이용하여 눌러 랜덤하게 분산시켜 부착시키는 단계; 및
상기 제1 마이크로 비드보다 큰 제2 입경으로 형성된 복수개의 제2 마이크로 비드를 상기 접착테이프 상에 뿌리고 롤러를 이용하여 눌러 랜덤하게 분산시킨 후, 상기 기판을 뒤집어서 털어내는 단계를 포함하며,
상기 접착테이프 상에 상기 마이크로 비드의 입경이 작은 것부터 큰 순서대로 순차적으로 부착하고 상기 마이크로 비드를 상기 접착테이프 상에 부착할 때마다 상기 기판을 뒤집어서 털어내는 과정을 반복하여 상기 마이크로렌즈 어레이 패턴을 형성하는 마이크로 렌즈 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 마이크로 렌즈 어레이 패턴을 형성하는 단계는,
다양한 입경으로 형성된 복수개의 마이크로 비드(Micro Bead)를 혼합하여 상기 접착테이프 상에 뿌리며 롤러를 이용하여 눌러 랜덤하게 분산시켜 부착시키는 단계
를 포함하는 마이크로 렌즈 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 마이크로 렌즈 어레이 패턴을 형성하는 단계는,
제1 입경으로 형성된 복수개의 제1 마이크로 비드(Micro Bead)를 상기 접착테이프 상에 뿌리며 롤러를 이용하여 눌러 랜덤하게 분산시켜 부착시키는 단계; 및
상기 제1 마이크로 비드의 하단부에 형성된 홈을 메우기 위해서 접착성이 있는 용제를 상기 접착테이프 상에 도포하는 단계; 및
상기 제1 마이크로 비드보다 작은 제2 입경으로 형성된 복수개의 제2 마이크로 비드를 상기 접착테이프 상에 뿌리고 롤러를 이용하여 눌러 랜덤하게 분산시킨 후, 상기 기판을 뒤집어서 털어내는 단계를 포함하며,
상기 접착테이프 상에 상기 마이크로 비드의 입경이 큰 것부터 작은 순서대로 순차적으로 부착하고 상기 마이크로 비드를 상기 접착테이프 상에 부착할 때마다 상기 기판을 뒤집어서 털어내는 공정과 상기 용제를 접착테이프 상에 도포하는 공정을 반복하여 상기 마이크로렌즈 어레이 패턴을 형성하는 마이크로 렌즈 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 음각으로 형성된 몰드가 제조되는 단계 이후에,
상기 몰드의 음각이 형성된 방향으로 일정 높이의 투명층을 형성하는 단계; 및
상기 몰드와 상기 투명층을 분리하면, 상기 마이크로 렌즈 어레이 패턴을 양각으로 나타나는 상기 복수개의 마이크로 렌즈가 형성된 마이크로 렌즈 필름이 제조되는 단계
를 더 포함하는 마이크로 렌즈 필름의 제조 방법.
제6항에 있어서,
상기 복수개의 마이크로 렌즈는 불규칙한 배열을 갖고 상기 복수개의 마이크로 렌즈의 입경 표준 편차를 평균 입경으로 나눈 변동계수값(Coefficient of Variance)이 15% 이상인 마이크로 렌즈 필름의 제조 방법.
제6항에 있어서,
상기 복수개의 마이크로 렌즈는 불규칙한 배열을 갖고 상기 복수개의 마이크로 렌즈의 입경 전체의 유효 면적을 상기 마이크로 렌즈 필름의 전체 면적으로 나눈 충전율(Fill Factor)이 75% 이상인 마이크로 렌즈 필름의 제조 방법.
유기 물질, 무기 물질, 금속 물질 및 이들의 복합체 중 하나로 이루어진 기판;
상기 기판의 일면에 부착되도록 양면에 접착제가 형성된 접착테이프; 및
미세 입자로 제1 입경의 복수개의 제1 마이크로 비드(Micro Bead)를 상기 접착테이프 상에 뿌리며 롤러를 이용하여 눌러 랜덤하게 분산시켜 부착한 후, 상기 제1 마이크로 비드 사이의 공극 사이즈에 따라 부착할 복수개의 제2 마이크로 비드의 제2 입경을 선택하여 상기 접착테이프 상에 뿌리고 롤러를 이용하여 눌러 랜덤하게 분산시킨 후, 마이크로 비드를 상기 접착테이프 상에 부착할 때마다 상기 기판을 뒤집어서 털어내는 과정을 반복하여 상기 접착테이프 상에 랜덤하게 분산시켜 부착되는 마이크로 렌즈 어레이 패턴
을 포함하는 마이크로 렌즈 어레이 장치.
제9항에 있어서,
상기 마이크로 렌즈 어레이 패턴은 상부면에 일정 높이의 금속층, 실리콘 레진 및 플라스틱층 중 하나의 물질층으로 형성시킨 후 상기 마이크로 렌즈 어레이 패턴과 상기 물질층을 분리하면 상기 물질층으로 이루어진 음각으로 형성된 몰드를 형성하는 마이크로 렌즈 어레이 장치.
제10항에 있어서,
상기 음각으로 형성된 몰드는 음각이 형성된 방향으로 투명한 재질의 유기 물질 또는 무기 물질로 이루어지는 일정 두께의 투명층을 형성한 후, 상기 몰드와 상기 투명층을 분리하면, 상기 마이크로 렌즈 어레이 패턴이 양각으로 나타나는 상기 복수개의 마이크로 렌즈가 형성된 마이크로 렌즈 필름을 형성하는 마이크로 렌즈 어레이 장치.
삭제
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 마이크로 렌즈 필름의 제조 방법에 의하여 제조되는 복수개의 마이크로 렌즈로 이루어진 필름은,
투명한 재질의 유기 물질 또는 무기 물질로 이루어지고 비구형 또는 구형 형태이며 일정 비율로 불규칙하게 배열된 제1 입경의 제1 마이크로 렌즈; 및
상기 제1 마이크로 렌즈보다 작은 입경을 가지고 상기 제1 마이크로 렌즈가 형성된 비율보다 적은 비율로 상기 제1 마이크로 렌즈 간의 공극을 채우면서 불규칙하게 배열된 제2 입경의 제2 마이크로 렌즈를 포함하며, 양각의 마이크로 렌즈들의 충전율(Fill Factor)이 75% 이상으로 서로 다른 입경의 복수개의 마이크로 렌즈가 랜덤 패턴으로 불규칙하게 형성되는 마이크로 렌즈 필름.
제13항에 있어서,
상기 복수개의 마이크로 렌즈는 불규칙한 배열을 갖고 상기 복수개의 마이크로 렌즈의 입경 전체의 유효 면적을 마이크로 렌즈 필름의 전체 면적으로 나눈 충전율이 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상 및 90% 이상 중 하나의 충전율인 마이크로 렌즈 필름.
제13항에 있어서,
상기 복수개의 마이크로 렌즈는 불규칙한 배열을 갖고 상기 복수개의 마이크로 렌즈의 입경 표준 편차를 평균 입경으로 나눈 변동계수값(Coefficient of Variance)이 15% 이상인 마이크로 렌즈 필름.
제13항에 있어서,
상기 복수개의 마이크로 렌즈는 불규칙한 배열을 갖고 상기 복수개의 마이크로 렌즈의 입경 전체의 유효 면적을 마이크로 렌즈 필름의 전체 면적으로 나눈 충전율이 75% 이상이고, 상기 복수개의 마이크로 렌즈의 입경 표준 편차를 평균 입경으로 나눈 변동계수값(Coefficient of Variance)이 15% 이상인 마이크로 렌즈 필름.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 마이크로 렌즈 필름의 제조 방법에 의하여 제조되는 마이크로 렌즈 필름은,
투명한 재질의 유기 물질 또는 무기 물질로 이루어지고 비구형 또는 구형 형태의 제1 입경의 제1 마이크로 렌즈를 복수개로 불규칙하게 배열되며, 상기 제1 마이크로 렌즈 간의 공극을 채우는 형태로 상기 제1 입경보다 작은 제2 입경의 제2 마이크로 렌즈를 복수개로 불규칙하게 배열하며 서로 다른 입경의 복수개의 마이크로 렌즈가 랜덤 패턴으로 일면상에 불규칙하게 형성되는 제1 마이크로 렌즈 필름; 및
상기 제1 마이크로 렌즈 필름의 일면에 적층되고, 서로 같은 입경의 복수개의 마이크로 렌즈를 정배열 패턴으로 규칙적으로 일면상에 형성하는 제2 마이크로 렌즈 필름을 포함하며,
상기 제1 마이크로 렌즈 필름과 상기 제2 마이크로 렌즈 필름이 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD) 패널에 부착되는 경우, 상기 제1 마이크로 렌즈 필름이 상기 제2 마이크로 렌즈 필름보다 상기 LCD 패널에 가깝게 부착하는 백라이트 유닛.