KR101576659B1 - 문턱패턴을 구비한 광학시트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광학시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제품이 양쪽 가장자리부에 메인패턴보다 높은 높이의 문턱패턴을 임프린팅 방식으로 형성하되 최초 금속몰드상에서 상기 문턱패턴은 상부에 소정의 요철이 형성되어 권취시 요철상부에 배치되는 소프트한 광학시트와 밀착되어 상기 요철의 일부가 상기 소프트한 광학시트와 결합된 것을 특징으로 하는 문턱패턴을 구비한 광학시트에 관한 것이다.

Description

문턱패턴을 구비한 광학시트{Threshold patterned optical sheet}
본 발명은 광학시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제품이 양쪽 가장자리부에 메인패턴보다 높은 높이의 문턱패턴을 임프린팅 방식으로 형성하되 최초 금속몰드상에서 상기 문턱패턴은 상부에 소정의 요철이 형성되어 권취시 요철상부에 배치되는 소프트한 광학시트와 밀착되어 상기 요철의 일부가 상기 소프트한 광학시트와 결합된 것을 특징으로 하는 문턱패턴을 구비한 광학시트에 관한 것이다.
LCD의 백라이트 유닛(back light unit)에는 빛의 굴절 및 확산을 촉진하여 빛의 균일도(uniformity)와 휘도(brightness)를 증가시키기 위해 광학시트(optical sheet)가 사용된다. 이러한 광학시트에는 빛을 확산시키는 확산 시트, 상기 확산 시트의 상부면에 적층되어 확산된 빛을 집광시켜 액정표시패널로 전달하는 프리즘 시트 및 상기 확산 시트와 프리즘 시트를 보호하기 위한 보호 시트 등이 있다.
디스플레이에 널리 사용되는 액정디스플레이나 오엘이디(Organic Light Emitiing; OLED) 및 터치스크린에는 많은 기능성 광학시트가 적용되고 있다. 종래의 액정디스플레이용 백라이트유닛용 광학시트나 편광시트, 광시야각시트, 투명전극필름 등에서 지속적인 성능개선이 이뤄지고 있으나, 진일보한 광학기능의 향상 및 슬림화에 대한 시장의 요구가 많아지고 있어 보다 광학기능을 향상시키더라도 박막화를 유지하려는 시도가 많다. 또한, 고품질 및 고생산성을 위하여 다양한 노력을 하고 있다.
이러한 광학시트는 그 본래 가지고 있던 성질 이외에 빛의 확산능력 및 휘도를 증가시키기 위해서 표면에 일정한 패터닝(patterning) 처리를 해주는 것이 일반적이다. 근래에는 롤투롤(Roll to Roll) 방식에 의해 대량으로 처리하고 있다. 상기 롤투롤 방식에는 패턴이 가공된 금속몰드를 사용하는 하드몰드 타입과 필름 형상의 성형 몰드를 이용하는 소프트몰드 타입이 있다.
상기 하드몰드 방식이나 소프트몰드 방식의 패터닝 공정시 엑티브에어리어(Active area: 디스플레이 화면상에 나타나는 영역)의 패턴이 다수개의 가이드롤에 맞닿으며 진행이 된다.
도 1은 종래의 하드몰드 방식에 의해 제조된 필름이다. 패턴필름은 일반적으로 원통형 금속몰드에 의해 연속 제조되므로 제조되는 패턴은 인위적인 구조적 단절이 나타나지 않는다.
도 2는 종래의 소프트몰드 방식에 의해 제조된 필름이다. 패턴필름은 일명 벨트방식의 소프트몰드 방식에 의해 제조되므로 제조되는 패턴은 상기 소프트몰드의 연결부 단차에 의해 미코팅 영역이 존재한다.
도 3 및 도 4는 하드몰드 방식과 소프트몰드 방식의 경우 금속몰드의 가공형상을 도식화한 것이다.
상기 하드몰드 방식은 반구형의 마이크로렌즈패턴의 구현이 어려운 것에 비해 소프트몰드 방식은 마이크로렌즈 패턴을 포함한 다양한 형태의 패턴 구현이 가능한 장점이 있다.
그런데 광학시트의 생산성을 높이기 위해 몰드의 이동속도를 증가시킬 경우, 패턴 내에 기포가 형성되거나 코팅액이 완전히 주입되지 못해 형태가 불균일하는 등 제품의 품질에 치명적인 손상을 초래하게 된다. 특히 패턴 형상이 반구형의 마이크로렌즈 패턴의 경우 기포발생 현상이 더욱 심각하다. 이 때, 상기 패턴의 미세한 손상으로 광 특성의 저하나 외관불량이 야기된다.
상기 소프트몰드 방식의 경우에는 스티치부로 인한 미코팅 영역의 단차가 발생하고 이로 인하여 권취시 눌림불량이 발생되며, 권취 후 보관시 상기 단차에 의한 눌림이 안쪽에 권취된 제품에 전사되어 그 불량의 정도가 심화된다.
이를 보완하기 위해, 소프트몰드상 양쪽 가장자리부에 스티치부의 테이핑 높이와 동일하게 사이드돌기부를 형성하고 이로써 패터닝을 진행시 상기 가이드돌기부에 의해 함몰부 및 함몰부 양쪽으로 패턴높이 이상의 더미패턴을 형성함으로써 미코팅 영역의 단차로 인한 권취시 눌림 불량을 해결하는 기술이 있다.
그러나, 상기 선행기술은 함몰부로 인하여 권취시 더미패턴의 지지력이 약화되어 권취 후 취약부의 더미패턴이 무너져 오히려 패턴의 손상을 야기할 수 있다. 또한, 패터닝 공정 중에서도 다수개의 가이드롤 통과시 더미패턴의 무너짐으로 인한 패턴의 손상을 야기할 수 있으며, 해당 제품의 권취가 불가하게 되어 폐기해야 하는 상황이 발생될 수 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 패턴형 광학시트를 형성하는 하드몰드방식과 소프트몰드방식에 있어서 품질수준을 높이고 생산성을 향상시키기 위한 구조와 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 문턱패턴을 구비한 광학시트는 기재; 상기 기재 일면에 상부로 돌출되도록 형성되는 제1패턴을 가지는 시트 및 상기 시트의 양측에 형성되고, 상기 제1패턴보다 높은 높이를 갖는 제2패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2패턴은 상부에 형성되는 미세요철을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 소프트몰드 방식으로 형성된 문턱패턴을 구비한 광학시트의 제조방법은 베이스 필름(110)이 가이드롤(130a, 130b 및 130c)에 의해 이송되는 단계; 베이스 필름(110)이 가이드롤(130a, 130b 및 130c)과 마스터 롤(144)이 맞물린 지점으로 코팅액 주입수단에 의해 코팅액이 주입되어 성형몰드(142)의 패턴 사이로 밀려 들어가 충진되는 단계; 베이스 필름(110)이 패턴 몰딩부(140)의 성형몰드(142)를 통해 마스터 롤(144)과 패턴 가이드 롤(146a 및 146b)에 감긴채 이송/회전하는 단계; 가이드 롤(130d)과 마스터 롤(144) 사이의 압력에 의해 패턴이 성형되는 단계; 패턴 사이에 분포된 코팅액이 경화수단으로부터 방출되는 열 또는 UV에 의해 경화되는 단계; 패턴성형된 코팅액이 경화 및 도포된 상기 베이스필름(110)과 가이드 롤(130d)에 회전되어 나오면서 패턴이 형성된 광학시트(112)를 제조하는 단계; 상기 광학시트와 성형몰드(142)가 분리되는 단계 및 패턴이 형성된 상기 광학시트(112)가 가이드 롤(130e)에 의해 이송되어 제 2 롤(150)에 이송되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 적절한 실시 형태에 따르면, 하드몰드 방식으로 형성된 문턱패턴을 구비한 광학시트의 제조방법은 베이스 필름(10)이 가이드롤(30a)과 마스터 롤(40)이 맞물린 지점으로 코팅액 주입수단에 의해 코팅액이 주입되어 성형몰드(12)의 패턴 사이로 밀려 들어가 충진되는 단계; 가이드 롤(30b 및 30c)과 마스터 롤(40) 사이의 압력에 의해 패턴이 성형되는 단계; 패턴 사이에 분포된 코팅액이 경화수단으로부터 방출되는 열 또는 UV에 의해 경화되는 단계; 패턴성형된 코팅액이 경화 및 도포된 상기 베이스필름(10)과 가이드 롤(30c)에 이송되어 나오면서 패턴이 형성된 광학시트를 제조하는 단계; 상기 광학시트와 성형몰드가 분리되는 단계; 패턴이 형성된 상기 광학시트가 가이드 롤(30d)에 의해 이송되어 제 2 롤(50)에 이송 및 회전하는 단계; 상기 광학시트와 성형몰드가 분리되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해 제조된 광학시트는 기재 일면에 제1패턴군을 구비하는 엑티브에어리어를 형성하고, 상기 엑티브에어리어의 양측에 제1패턴보다 높은 높이를 갖는 문턱패턴인 제2패턴들을 포함하여 공정상 또는 제품상 제1패턴군과 맞닿는 구조물과의 접촉으로 인한 불량 발생을 억제하고 생산성을 향상시키는 장점이 있다.
또한, 보관시 패턴의 눌림으로 인한 광 특성 저하를 예방할 수 있다.
도 1은 종래의 하드몰드 방식에 의한 제품을 모식화한 것이다.
도 2는 종래의 소프트몰드 방식에 의한 제품을 모식화한 것이다.
도 3은 하드몰드 타입의 철심 및 패턴가공형상을 모식화한 것이다.
도 4는 소프트몰드 타입의 철심 및 패턴가공형상을 모식화한 것이다.
도 5은 광학시트 제조장치로써 소프트몰드 방식의 제조장치의 구성도이다.
도 6은 광학시트 제조장치로써 하드몰드 방식의 제조장치의 구성도이다.
이하 도면과 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예 등에서 사용된 용어 등은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시한 것에 불과할 뿐 본 발명의 청구범위가 이에 한정되어 해석되어서는 아니됨이 명백하다.
본 발명의 문턱패턴을 구비한 광학시트는 기재와 상기 기재 일면에 제1패턴군을 구비하는 엑티브에어리어가 형성되고, 상기 엑티브에어리어의 적어도 양측에 상기 제1패턴보다 높은 높이를 갖는 문턱패턴인 제2패턴들이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제2패턴은 문턱패턴으로써, 디스플레이 화면상에 나타나는 영역인 엑티브에어리어(Active area)의 외곽에 위치하고, 엑티브에어리어(Active area) 내에 위치한 제1패턴의 최대폭보다 큰 폭을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2패턴은 필름의 주행(MD)방향으로 연속적인 패턴 및 불연속적인 패턴을 나타내는 것이 가능하다. 연속적인 패턴을 나타낼 때, 패턴의 폭은 가변될 수 있으나, 패턴의 높이는 균일한 것이 바람직하다. 상기 제2패턴의 폭은 수십 ㎛ 내지 수십 mm가 바람직하다. 제2패턴의 최저부 높이는 제1패턴 최고부 높이보다 높아야 하며, 적용되는 패턴수지가 복원력을 가진 탄성수지라면 상기 제2패턴의 높이는 더욱 높아야하는 것이 바람직하다.
게다가, 상기 제2패턴은 필름의 주행(MD)방향으로 연속적인 패턴 및 불연속적인 패턴을 모두 포함하여 1개 이상 패턴의 집합체일 수도 있다.
패턴의 상측에는 소정의 요철을 구비하여 권취시 미끄러짐으로 인한 권취 불량을 방지할 수 있다. 미세요철은 기계적 가공방식, 화학적 부식방식, 샌드블라스트방식 등으로 형성될 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 미세요철은 소프트몰드 방식의 경우, 최초 하드몰드상에는 없으나 소프트몰드상에 형성하여 제품상에 구현될 수 있다.
제2패턴은 상부에 소정의 요철이 형성되어 권취시 요철 상부에 배치되는 소프트한 광학시트와 밀착되어 상기 요철의 일부가 상기 소프트한 광학시트와 결합됨으로써 권취시 슬립되어 불균일하게 권취되는 문제를 개선할 수 있다. 상기 요철과의 결합부로 인한 눌림은 엑티브에어리어 바깥쪽에 형성되므로 제품의 품질에 영향을 미치지 않는다.
도 5는 본 발명에 따른 문턱패턴을 구비한 광학시트 제조장치의 제1 실시예인 소프트몰드 방식의 제조장치이다.
베이스 필름(110)이 감겨져 있는 제 1 롤(120)과 패턴이 성형된 광학시트(112)가 감기는 제 2 롤(150)이 양측에 구비되고, 베이스 필름 및 패턴이 성형된 광학시트를 이송시키는 가이드 롤(130a 내지 130e)이 제 1 롤(120)과 제 2 롤(150) 사이에 구비된다. 또한, 가이드 롤 130c와 가이드 롤 130d 사이에는 베이스 필름(110)에 패턴성형된 코팅액을 도포하기 위한 패턴 몰딩부(140)가 근접 배치되는데, 패턴 몰딩부는 패턴 롤의 역할을 수행하게 된다.
패턴 몰딩부(140)는 패턴형상이 구현된 필름 형상의 성형몰드(142), 주입되는 코팅액을 성형몰드에 압착시킴으로써 성형몰드에 구현된 패턴대로 코팅액을 패턴성형하여 베이스 필름에 도포시키는 마스터 롤(144) 및 성형몰드를 이송시키는 패턴 가이드롤(146a, 146b)로 이루어진다.
상기의 성형몰드(142)는 필름 형상의 기재층 위에 패턴이 구현된 패턴층이 도포된 것으로서 길쭉한 밸트 타입으로 형성된다. 성형몰드는 종래의 패턴롤과 같이 코팅액을 패턴성형하는 역할을 한다. 도 5 에서는 성형몰드의 패턴층에 구현된 패턴을 일부만 도시한 것으로, 실제 실시상으로는 성형몰드 전체에 걸쳐 패턴이 구현된다.
성형몰드(142)를 장착함에 있어서, 마스터 롤(144)과 가이드 롤(146a, 146b)을 연결하는 연장선 상을 성형몰드를 감싼 후 성형몰드의 양 끝단을 연결하게 된다.
베이스 필름(110)이 패턴 몰딩부(140)에 인입되는 지점에는 코팅액을 주입하기 위한 코팅액 주입수단(160)이 구비되고, 베이스 필름과 성형몰드(142)가 밀착 이동되는 지점으로는 열 또는 UV를 조사하여 코팅액을 경화시키기 위한 경화수단(170)이 구비된다.
한편, 도 5 에서 가이드 롤(130a 내지 130e) 및 패턴 가이드롤(146a, 146b)의 갯수와 위치 등은 실시 상태에 따라 변경될 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 문턱패턴을 구비한 광학시트 제조장치의 제1 실시예를 이용하여 광학시트를 제조하는 과정에 대하여 설명하면 이하와 같다.
먼저, 제 1 롤(120)에 감긴 베이스 필름(110)은 가이드 롤 130a 내지 130c에 의해 이송된다. 이때, 패턴 몰딩부(140)의 성형몰드(142) 역시 마스터 롤(144)과 패턴 가이드롤(146a, 146b)에 감긴채 이송/회전하는 상태가 된다. 이때, 마스터 롤(144)은 가이드 롤 130c 및 130d에 맞물려 있으므로, 베이스 필름(110)은 가이드 롤 130c에 이끌려 성형몰드(142)에 맞물리게 된다. 여기서, 가이드 롤 130c는 베이스 필름에 도포되는 코팅액, 즉 완성된 광학시트(112)의 패턴층의 두께를 조절하는 갭 조절 기능을 수행하게 된다.
보다 구체적으로, 가이드 롤 130c가 마스터 롤(144)에 밀착하면 광학시트의 패턴층을 보다 얇게 형성할 수 있고, 반대로 가이드 롤 130c를 마스터 롤과 좀더 떨어지게 할 경우 광학시트의 패턴층을 보다 두껍게 형성할 수 있다. 이러한 광학시트 패턴층의 두께는, 가이드 롤 130c와 마스터 롤(144) 사이의 간격 이외에도, 코팅액의 점도, 패터닝 속도 및 베이스 필름의 장력 등에 의해 조절 가능하다.
한편, 베이스 필름(110)이 가이드 롤 130c과 마스터 롤(144)이 맞물린 지점으로는 코팅액 주입수단(160)에 의해 코팅액이 주입되어 성형몰드(142)의 패턴 사이로 밀려 들어가 충진되고, 가이드 롤 130c와 마스터 롤(144) 사이의 압력에 의해 패턴성형 된다. 패턴 사이에 분포된 코팅액은 경화수단(170)으로부터 방출되는 열 또는 UV에 의해 경화된다.
패턴성형된 코팅액이 경화 및 도포된 베이스 필름은 가이드 롤 130d에 이끌려 나오면서 성형몰드(142)와 분리되고, 완성된 광학시트(112)는 가이드 롤(130e)에 의해 이송되어 제 2 롤(150)에 감기게 된다. 여기서, 가이드 롤 130d는 코팅액이 도포된, 즉 패턴층이 형성된 광학시트(112)를 성형몰드(142)와 분리시키는 박리 기능을 수행하게 된다.
상기에서 베이스 필름(110)과 완성된 광학시트(112)는 서로 연결된 상태로 설명의 편의상 명칭을 분류한 것이다. 즉, 베이스 필름(110)은 패턴이 형성되기 이전의 상태를 의미하고, 광학시트(112)는 패턴 몰딩부(140)를 통과하면서 패턴성형된 코팅액이 베이스 필름에 도포되어 완성된 상태를 의미한다. 또한, 도 5 에서는 광학시트(112)에 형성된 패턴층의 일부만을 도시한 것으로, 실제로는 제 2 롤 (150)에 감긴 광학시트 역시 패턴층이 형성된 상태가 된다.
상기 패턴 몰딩부(140)의 성형몰드(142)는 제1패턴과 상기 제1패턴보다 높은 높이를 갖는 문턱패턴인 제2패턴부들이 형성될 수 있도록 구비되어 있다.
도 6은 본 발명에 따른 문턱패턴을 구비한 광학시트 제조장치의 제2 실시예인 하드몰드 방식의 제조장치이다.
베이스 필름(10)이 감겨져 제 1 롤(20)과 패턴이 성형된 광학시트(12)가 감기는 제 2 롤(50)이 양측에 구비되어 베이스 필름(10)을 지지 구동시키고, 제 1 롤과 제 2 롤 사이에는 베이스 필름을 이송시키는 가이드 롤(30a 내지 30d)과 베이스 필름에 패턴을 성형하기 위한 패턴 롤(40)이 구비된다. 또한, 베이스 필름(10)이 패턴 롤(40)에 인입되는 지점에는 패턴성형을 위한 코팅액(62)을 공급하는 코팅액 주입수단(60)이 구비되고, 패턴롤의 주변으로는 베이스 필름에 도포된 코팅액을 경화시키기 위한 경화수단(70)이 구비된다.
베이스 필름(10)은 제 1 롤(20)에서 풀리면서 가이드 롤(30a 내지 30d)을 따라 이송되어 패턴롤(40)과 접촉하게 된다. 이 때, 베이스 필름이 패턴 롤에 인입되는 지점으로는 코팅액 주입수단(60)으로부터 코팅액(60)이 주입되고, 주입된 코팅액은 패턴 롤(40)에 의해 패턴모양으로 베이스 필름(10)에 도포되게 되며, 베이스 필름에 도포된 코팅액은 패턴 롤의 주변에 설치된 경화수단(70)으로부터 발산되는 열 또는 UV에 의해 경화된다. 따라서, 베이스 필름은 패턴 롤을 거치면서 패턴성형된 코팅액이 도포되게 된다.
이때, 베이스 필름(10)을 패턴 롤(40)에 인입시키는 가이드 롤 30b는 베이스 필름에 성형되는 패턴의 갭을 조절하는 역할을 한다. 즉, 가이드 롤 30b를 패턴 롤에 밀착시키면 베이스 필름이 패턴 롤에 밀착하게 되므로 성형되는 패턴의 두께가 얇아지고, 반대로 가이드 롤 30b 을 패턴 롤과 거리를 두면 베이스 필름과 패턴 롤 사이의 간격이 넓어져 코팅액이 많이 유입되므로 패턴의 두께가 두꺼워진다.
패턴 롤(40)을 거치면서 패턴이 성형된 베이스 필름(광학시트, 12)는 가이드 롤 30c에 의해 이끌려 패턴 롤과 분리된 후 이송되어 제 2 롤(50)에 감기게 된다.
110, 10 : 베이스 필름
112, 12 : 광학시트
120, 20 : 제1롤
130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 30a, 30b, 30c, 30d, 30e : 가이드 롤
140 : 패턴 몰딩부
142, 12 : 성형몰드
144, 40 : 마스터 롤
146a, 146b, 46a, 46b : 패턴 가이드롤
150, 50 : 제2롤
160, 60 : 코팅액 주입수단
170, 70 : 경화수단

Claims (6)

  1. 기재;
    상기 기재 일면에 상부로 돌출되도록 형성되는 복수개의 제1패턴이 제1패턴군을 형성하고,
    상기 기재의 폭방향 양측에, 상기 제1패턴군의 최대 높이 보다 높은 동일한 높이를 가지며 상기 제1패턴의 최대 폭 보다 넓은 폭을 가지는, 복수의 제2패턴이 구비되고,
    상기 제1패턴군 및 제2패턴을 일면에 구비하는 기재가 권취되어,
    상기 기재 타면과 상기 제1패턴군은 이격되고, 상기 제2패턴과는 접하도록 하는 광학시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2패턴의 상부는 요철을 구비하는 광학시트.
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