KR101835046B1

KR101835046B1 - 주기적인 선형 나노패턴을 포함하는 도광판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 디스플레이용 백라이트 유닛

Info

Publication number: KR101835046B1
Application number: KR1020140094277A
Authority: KR
Inventors: 이성호; 황병준
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2014-07-24
Filing date: 2014-07-24
Publication date: 2018-03-09
Also published as: KR20160013357A

Abstract

본 발명은 주기적인 선형 나노패턴을 포함하는 도광판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 디스플레이용 백라이트 유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수 나노미터 크기 내지 수백 나노미터 크기의 균일하고 동일한 패턴으로서 주기적인 선형 나노패턴을 포함함으로써 광원이 조사될 경우 점광원을 고효율의 면광원으로 전환시켜 광휘도를 증대시키는 도광판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 디스플레이용 백라이트 유닛에 관한 것이다.

Description

주기적인 선형 나노패턴을 포함하는 도광판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 디스플레이용 백라이트 유닛{Light guide panel comprising periodic line type nano-pattern, a preparation method thereof and display backlight unit comprising the same}

도광판은 휴대폰, 내비게이션, 노트북 PC, 모니터, TV에 이르기까지 액정표시장치를 채택하는 모든 전자기기에 각각의 용도에 맞게 모양을 달리하며 그 기능을 다하고 있다. 각각의 모양은 도광판의 본래 용도인 광원으로부터 유입되는 빛의 형태에 따라 달리 적용되고 있으나, 그 본래의 기능은 크게 다르지 않다. 도광판은 측면에 위치한 광원으로부터 유입되는 빛을 원하는 면적에 균일하게 분배해 주는 역할을 한다.

이에 따라 빛의 효율적이고 균일한 분배가 가능한 도광판의 제작은 디스플레이 기기의 품질 향상에 선행되는 요구 조건이 된다.

종래 도광판은 수 마이크로미터(㎛) 수준 이상의 크기를 갖는 패턴을 가져 이러한 패턴이 형성되는 기판 자체의 두께가 1 mm 수준 이상으로 두꺼워야 패턴의 제작이 가능하였으며, 이러한 패턴의 두께로 인하여 디스플레이 기기의 두께도 두꺼워지고 플렉서블 디스플레이 제작이 용이하지 않은 단점이 있다. 또한, 수백 나노미터 크기의 패턴을 갖는 도광판의 제작이 시도된바 있으나(대한민국 공개특허 제10-2012-0056682호), 도광판의 패턴이 음각 반구 또는 음각 타원체 형상의 점형 패턴을 가져 광원으로부터 유입되는 빛의 균일한 분배 능력이 떨어지는 단점이 있었다.

또한, 종래 도광판의 효율을 증대시키기 위해 사용한 방법으로는 패턴의 밀도 분포를 다르게 하는 구조를 채택하는 방식이 있다. 구체적으로, 광원으로부터 빛이 유입되는 부분은 패턴의 크기를 작게 하고 빛이 나오는 부분은 패턴의 크기를 크게 하는 방식을 예로 들 수 있다. 그러나, 이러한 구조를 제작하기 위해서는 레이저 직가공 공법 등의 고비용과 생산 시간이 많이 소요되는 공법을 사용하여야 하는 단점이 있다.

이러한 배경 하에서, 본 발명자들은 레이저 간섭 노광 기법을 이용하여 수 나노미터 크기 내지 수백 나노미터 크기의 균일하고 동일한 패턴으로서 주기적인 선형 나노패턴을 제작함으로써 엣지 방식의 라이팅으로 상기 수 나노미터 크기 내지 수백 나노미터 크기의 주기적인 선형 나노패턴에 광원이 조사될 경우 점광원을 고효율의 면광원으로 전환시켜 광휘도를 증대시키는 도광판을 제작할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 점광원이 고효율의 면광원으로 조사되는 광휘도가 증대된 도광판을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 간단한 공정으로 점광원이 고효율의 면광원으로 조사되는 광휘도가 증대된 도광판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 점광원을 고효율의 면광원으로 전환시켜 광휘도를 증대시키는 도광판을 구비한 디스플레이용 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명에서 사용되는 용어, "도광판(Light Guide Panel, LGP)"은 측면 또는 배면에 위치한 광원으로부터 유입되는 빛을 원하는 면적에 균일하게 분배해 주는 역할을 하는 기판을 의미한다.

종래 도광판은 수 마이크로미터(㎛) 수준 이상의 크기를 갖는 패턴을 가져 이러한 패턴이 형성되는 기판 자체의 두께가 1 mm 수준 이상으로 두꺼워야 패턴의 제작이 가능하였으며, 이러한 패턴의 두께로 인하여 디스플레이 기기의 두께도 두꺼워지고 플렉서블 디스플레이 제작이 용이하지 않은 단점이 있다.

또한, 종래 도광판은 음각 반구 또는 음각 타원체 형상의 점형 패턴을 가져 광원으로부터 유입되는 빛의 균일한 분배 능력이 떨어지는 단점이 있다.

아울러, 종래 도광판의 효율을 증대시키기 위해 사용한 방법으로는 패턴의 밀도 분포를 다르게 하는 구조를 채택하는 방식이 있다. 구체적으로, 광원으로부터 빛이 유입되는 부분은 패턴의 크기를 작게 하고 빛이 나오는 부분은 패턴의 크기를 크게 하는 방식을 예로 들 수 있다. 그러나, 이러한 구조를 제작하기 위해서는 레이저 직가공 공법 등의 고비용과 생산 시간이 많이 소요되는 공법을 사용하여야 하는 단점이 있다.

본 발명은 이러한 단점을 극복하기 위한 방안으로서 주기적인 선형 나노패턴이 형성되어 있는 도광판으로서, 상기 주기적인 선형 나노패턴이 1 nm 내지 1000 nm의 피치(pitch)를 가지며, 상기 패턴의 피치:패턴의 높이의 비율이 1:0.5 내지 10인 것을 특징으로 하는 도광판을 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 도광판은 주기적으로 형성된 나노 수준의 피치를 갖는 연속적인 선형 패턴을 갖는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명의 도광판은 불연속적인 패턴 형태인 점형 패턴과 달리 나노 수준의 피치를 갖는 연속적인 선형 패턴을 가짐으로써 패턴의 밀도 분포를 다르게 하는 구조를 채택하지 않음에도 불구하고, 선형의 패턴 형태를 통해 빛의 효율적인 분산을 유도할 수 있을 뿐만 아니라 도광판을 보다 얇게 제작할 수 있는 장점을 갖는다.

본 발명에서 사용되는 용어, "피치(pitch)"는 인접한 두 선형 패턴 사이의 간격을 의미한다.

도 1은 일 구현예로서 레이저 간섭 노광 방법을 이용하여 제작된 주기적인 선형 나노패턴의 모습을 도식적으로 나타낸 것이다.

본 발명에서, 상기 피치는 상기한 바와 같이 바람직하기로 1 nm 내지 1000 nm의 크기를 가질 수 있으며, 더욱 바람직하기로는 1 nm 내지 800 nm의 크기를 가질 수 있다. 만일 상기 피치의 크기가 1 nm 미만이면 레이저 간섭 노광 공정의 제어가 어려울 수 있고 상기 피치의 크기가 1000 nm를 초과하면 패턴의 크기가 커져 기판의 두께도 두껍게 조절하여야 하는 단점이 있다.

본 발명에서, 상기 선형 패턴은 바람직하기로 직선형, 파형, 곡선형, 원 형태의 선형, 삼각형 형태의 선형, 사각형 형태의 선형, 육각형 형태의 선형 등의 형태를 갖는 선형 패턴일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하기로, 상기 원 형태의 선형, 삼각형 형태의 선형, 사각형 형태의 선형, 육각형 형태의 선형은 동심(concentricity), 즉 같은 중심을 갖는 형태로 배치되어 주기적인 선형 패턴을 이룰 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 직선형의 선형 패턴이 주기적으로 형성되어 골과 산의 형태가 반복적으로 형성된 직선형 패턴 형태를 가지는 도광판을 제작하였다.

본 발명에서, 상기 주기적인 선형 나노패턴은 동일한 피치값이 연속적으로 나타나는 선형 나노패턴 분포에만 국한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명에서, 상기 주기적인 선형 나노패턴은 서로 다른 피치값을 갖는 2 이상의 구간이 반복되는 선형 나노패턴 분포를 가질 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 실시예 2에서는 노광 재료 상에 90 nm 피치 및 300 nm 피치가 반복되는 주기적인 선형 나노패턴을 제작할 수 있었다(도 4).

본 발명에서는 적용하는 디스플레이 장치에 맞게 패턴의 분포를 조절함으로써 광휘도를 증가시킬 수 있다. 특히, 서로 다른 피치값을 갖는 2 이상의 구간이 반복되는 선형 나노패턴 분포를 제작함으로써 광 휘도를 증가시킬 수 있다. 구체적으로, 서로 다른 피치값을 갖는 2 이상의 구간이 반복되는 선형 나노패턴 분포에서, 피치값이 작은 패턴과 피치값이 큰 패턴의 조합을 통해 패턴의 밀도 분포를 다르게 할 수 있어 이를 통해 실제적으로 전체적인 광휘도를 증가시킬 수 있다.

본 발명에서, 상기 도광판의 재료는 폴리메틸메타크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA), 폴리카보네이트(poly carbonate, PC), 아크릴수지, 시클로 올레핀 수지(cyclo olefin polymer, COP), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA), 및 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 PMMA를 도광판의 재료로 사용하였다.

본 발명에서, 상기 도광판의 두께는 10 nm 내지 800 ㎛ 일 수 있다.

본 발명에서, 상기 도광판은 플렉서블 도광판일 수 있다.

본 발명에서, 상기 도광판에 빛을 공급하는 광원으로서는 바람직하기로 측면에 위치한 광원, 즉 엣지 라이트식 광원을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 필요에 따라 배면에 위치한 광원, 즉 직하식 광원을 사용할 수도 있다.

또한, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 도광판 제조용 몰드의 제조 방법을 제공한다.

1) 기판의 상부에 노광 재료를 코팅시키는 단계(단계 1);

2) 상기 노광 재료를 열처리하는 단계(단계 2);

3) 상기 열처리된 노광 재료 표면에 레이저 간섭 노광 방법으로 1 nm 내지 1000 nm의 피치(pitch)를 가지며 패턴의 피치:패턴의 높이의 비율이 1:0.5 내지 10의 주기적인 선형 나노패턴을 형성시키는 단계(단계 3);

4) 상기 주기적인 선형 나노패턴 상부에 니켈 도금 층을 형성시키는 단계(단계 4); 및

5) 니켈 도금 층을 분리하는 단계(단계 5).

상기 단계 1은, 기판의 상부에 레이저 간섭 노광을 위한 노광 재료를 코팅시키는 단계이다.

본 발명에서 사용되는 용어, "기판"은 나노패턴층을 형성시킬 수 있는 재료이면 한정되지 않으며, 평면 구조를 가짐으로써 나노패턴의 형성을 보다 용이하게 구현할 수 있다.

본 발명에서, 상기 기판 재료는 실리콘 및 유리로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 기판 재료는 플렉서블 기판일 수 있으며, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 Ma-N 2403 레지스트(마이크로레지스트사, 독일) 기판에 레이저 간섭 노광 방법을 이용하여 나노패턴을 형성하였다.

본 발명에서 사용되는 용어, "노광 재료"는 레이저 간섭 노광을 통해 나노패턴을 형성할 수 있는 감광 재료를 의미한다.

본 발명에서, 상기 노광 재료는 페놀수지, 우레탄 아크릴레이트 및 에폭시수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명에서, 상기 단계 1)의 코팅은 당업계에서 통상적으로 사용되는 방법을 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 스핀 코팅 또는 스프레이 코팅일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명에서, 상기 노광 재료의 코팅 두께는 수나노미터 내지 수마이크로미터일 수 있다. 만일 상기 상한보다 두꺼우면 박리 및 크랙 발생의 단점이 있고, 상기 하한보다 얇으면 박리의 어려움 및 크랙 발생의 단점이 있다.

상기 단계 2는, 상기 노광 재료를 열처리하는 단계로서, 노광 재료의 물리적 안정성을 증대시키기 위하여 전처리하는 단계이다.

본 발명에서, 상기 단계 2)의 열처리는 바람직하기로 70℃ 내지 100℃, 더욱 바람직하기로 80℃ 내지 90℃, 가장 바람직하기로 85℃에서 수행될 수 있다.

상기 단계 3은, 레이저 간섭 노광 방법으로 상기 열처리된 노광 재료 표면을 식각하여 1 nm 내지 1000 nm의 피치(pitch)를 가지며 패턴의 피치:패턴의 높이의 비율이 1:0.5 내지 10인 주기적인 선형 나노패턴을 형성시키는 단계이다.

레이저 간섭 노광은 서로 다른 방향에서 입사된 코히런트한 복수의 레이저 광이 만났을 때 명암이 주기적으로 반복되는 간섭 패턴을 나타내는 것을 이용하여 노광공정을 진행하는 것이다. 공정을 진행하고자 하는 기판 상에 감광제를 도포하고 두 개의 확산된 레이저 빔을 다른 각도에서 기판 표면에 입사되도록 하면 기판 상에 주기적인 명암 패턴이 형성되게 되고, 밝은 무늬부분이 감광되어 감광제를 현상할 경우 패턴이 형성되게 된다. 형성되는 패턴은 명암의 주기가 입사되는 레이저 광의 파장과 직접적으로 관계 있으며, 주기는 하기 수학식 1로 나타낼 수 있다.

[수학식 1]

상기 수학식 1에서, λ는 입사광의 파장, θ는 두 입사광 사이의 각도이다.

본 발명에서, 레이저 간섭 노광 방법을 이용하여 나노패턴을 형성시키는 경우 통상의 레이저 간섭 노광 장치를 사용할 수 있다.

본 발명에서, 레이저 간섭 노광 방법을 이용하여 나노패턴을 형성시키는 경우 노광재료 및 레이저 종류의 선택에 따라 레이저 빔 확산 전 광출력을 수십 내지 수백 mW, 바람직하기로는 10 내지 900 mW를 사용하여 노광시킬 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 100 mW로 노광시켰다.

상기 단계 3에서, 상기 레이저 간섭 노광 방법으로 노광 재료 표면에 형성시키는 주기적인 선형 나노패턴의 형태 및 분포는 상기 도광판에 관한 내용에서 설명한 주기적인 선형 나노패턴의 형태 및 분포와 동일하다.

상기 단계 4는, 상기 주기적인 선형 나노패턴 상부에 니켈 도금 층을 형성시켜 주기적인 선형 나노패턴의 표면 형상이 전사된 니켈 도금 층을 얻는 단계이다.

본 발명에서, 상기 단계 4)의 니켈 도금 층의 형성은 당업계에서 통상적으로 사용되는 방법을 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 전기화학적인 방법, 구체적으로 전기화학증착일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명에서, 상기 니켈 도금 층의 두께는 바람직하기로 0.5 mm 내지 20 mm, 더욱 바람직하기로 3 mm 내지 10 mm, 가장 바람직하기로 5 mm일 수 있다.

상기 단계 5는, 니켈 도금 층을 분리하는 단계로서, 상기 패턴으로부터 니켈 도금 층을 분리하여 주기적인 선형 나노패턴의 표면 형상이 전사된 니켈 도금 층을 얻는 단계이다.

본 발명에서, 상기 패턴 분리 방법으로는 기판과 이의 상부에 존재하는 노광 재료를 유기용매를 사용하여 녹이는 방법 등을 사용할 수 있다. 즉, 니켈 도금 층의 하부에 존재하는 기판과 노광 재료를 녹여냄으로써 주기적인 선형 나노패턴의 표면 형상을 갖는 니켈 도금 층만을 남길 수 있다. 이때 사용 가능한 용매로는 KOH 수용액, 또는 TMAH(tetramethylammonium hydroxide) 수용액 등을 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 도광판의 제조 방법을 제공한다.

1) 기판의 상부에 노광 재료를 코팅시키는 단계(단계 1);

2) 상기 노광 재료를 열처리하는 단계(단계 2);

3) 상기 열처리된 노광 재료 표면에 레이저 간섭 노광 방법으로 1 nm 내지 1000 nm의 피치(pitch)를 가지며 패턴의 피치:패턴의 높이의 비율이 1:0.5 내지 10인 주기적인 선형 나노패턴을 형성시키는 단계(단계 3);

4) 상기 주기적인 선형 나노패턴 상부에 니켈 도금 층을 형성시키는 단계(단계 4);

5) 니켈 도금 층을 분리하는 단계(단계 5); 및

6) 상기 분리된 니켈 도금 층 상부에 도광판 재료를 사출성형하는 단계(단계 6).

상기 단계 1 내지 단계 5는 상기 도광판 제조용 몰드의 제조 방법에서 설명한 바와 동일하다.

상기 단계 6은, 상기 분리된 니켈 도금 층 상부에 도광판 재료를 사출성형함으로써, 상기 니켈 도금 층 상부에 전사된 상기 단계 3)에서 형성된 주기적인 선형 나노패턴과 동일한 형태의 주기적인 선형 나노패턴을 표면에 갖는 도광판을 얻는 단계이다.

즉, 본 발명에서 1 nm 내지 1000 nm의 피치(pitch)를 가지며 패턴의 피치:패턴의 높이의 비율이 1:0.5 내지 10인 주기적인 선형 나노패턴은, 단계 3)에서 일차적으로 기판 상의 노광 재료층에 형성된 후, 상기 단계 4) 및 단계 5)에서 이차적으로 니켈 도금 층 상부로 전사된 다음, 최종적으로 단계 6)을 통해 도광판 표면으로 전사될 수 있다.

상기 단계 6에서, 사출성형되어 도광판의 표면에 형성되는 주기적인 선형 나노패턴의 형태 및 분포는 상기 도광판에 관한 내용에서 설명한 주기적인 선형 나노패턴의 형태 및 분포와 동일하다.

또한, 본 발명은

엣지 라이트식 광원; 및 주기적인 선형 나노패턴을 포함하는 도광판으로서, 상기 주기적인 선형 나노패턴은 1 nm 내지 1000 nm의 피치(pitch)를 가지며, 상기 패턴의 피치:패턴의 높이의 비율이 1:0.5 내지 10인 것을 특징으로 하는 도광판;으로 이루어지는 면 광원을 구비한 디스플레이용 백라이트 유닛을 제공한다.

본 발명에서, 상기 디스플레이용 백라이트 유닛은 표시 화상을 규정하는 화상 표시 소자의 배면에 설치되어 사용될 수 있다.

도 2에 본 발명의 일 구현예로서, LED 엣지 라이트식 광원; 및 주기적인 선형 나노패턴층을 포함하는 도광판으로 이루어지는 면 광원을 구비한 디스플레이용 백라이트 유닛의 구조를 개략적으로 나타내었다.

본 발명에서, 상기 엣지 라이트식 광원은 바람직하기로 도광판의 상기 주기적인 선형 나노패턴에 대하여 수직 방향으로 빛을 공급하도록 배치될 수 있다.

본 발명에서, 상기 디스플레이용 백라이트 유닛은 테블릿 PC, 휴대폰, LED 또는 LCD에 사용될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명은 수 나노미터 크기 내지 수백 나노미터 크기의 균일하고 동일한 패턴으로서 주기적인 선형 나노패턴을 제작함으로써 엣지 방식의 라이팅으로 상기 수 나노미터 크기 내지 수백 나노미터 크기의 주기적인 선형 나노패턴에 광원이 조사될 경우 점광원을 고효율의 면광원으로 전환시켜 광휘도를 증대시키는 도광판을 제공할 수 있다.

도 1은 일 구현예로서 레이저 간섭 노광 방법을 이용하여 제작된 주기적인 선형 나노패턴의 모습을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예로서, LED 엣지 라이트식 광원; 및 주기적인 선형 나노패턴층을 포함하는 도광판으로 이루어지는 면 광원을 구비한 디스플레이용 백라이트 유닛의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 노광 재료 상에 형성된 705 nm 피치 크기를 갖는 주기적인 선형 나노패턴의 전자현미경 모습을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 노광 재료 상에 형성된 90 nm 피치 및 300 nm 피치가 반복되는 주기적인 선형 나노패턴의 전자현미경 모습을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 노광 재료 상에 형성된 300 nm 피치 크기를 갖는 주기적인 선형 나노패턴의 전자현미경 모습을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 니켈 도광판 제조용 몰드의 모습을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 디스플레이용 백라이트 유닛의 광휘도 조사 결과를 보여주는 사진도이다.

이하, 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 효과를 보다 더 구체적으로 설명하고자 하나, 이들 실시예는 본 발명의 예시적인 기재일뿐 본 발명의 범위가 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: 주기적인 선형 나노패턴의 제조

노광 재료로서 페놀수지로 구성된 레지스트인 Ma-N 2403 레지스트(마이크로레지스트사, 독일)를 실리콘 기판 상에 스핀 코팅시켰다. 상기 노광 재료를 85℃의 온도로 열처리하였다. 상기 열처리된 노광 재료 표면에 405 nm 파장을 가지는 레이저간섭 빔을 입사시켜 705 nm 피치 크기를 갖는 주기적인 선형 나노패턴을 제작하였다. 이때 패턴 높이는 477 nm이었다.

상기와 같이 제작된 주기적인 선형 나노패턴의 전자현미경 모습을 도 3에 나타내었다.

실시예 2: 주기적인 선형 나노패턴의 제조

상기 실시예 1과 같은 방법을 사용하되, 레이저간섭 빔의 입사 각도를 조절하여 90 nm 피치 및 300 nm 피치가 반복되는 주기적인 선형 나노패턴을 제작하였다. 이때 패턴 높이는 각각 90 nm 및 200 nm이었다.

상기와 같이 제작된 주기적인 선형 나노패턴의 전자현미경 모습을 도 4에 나타내었다.

실시예 3: 주기적인 선형 나노패턴의 제조

상기 실시예 1과 같은 방법을 사용하되, 레이저간섭 빔의 입사 각도를 조절하여 300 nm 피치 크기를 갖는 주기적인 선형 나노패턴을 제작하였다. 이때 패턴 높이는 300 nm이었다.

상기와 같이 제작된 주기적인 선형 나노패턴의 전자현미경 모습을 도 5에 나타내었다.

실시예 4-6: 주기적인 선형 나노패턴을 갖는 도광판의 제조

상기 실시예 1 내지 3에서 제조한 각각의 주기적인 선형 나노패턴 상부에 50 nm 두께의 니켈 도금 층을 씨앗층으로 코팅한 후, 계속하여 니켈 도금 층을 두껍게 쌓아 올려 5 mm 두께의 니켈 도금 층을 형성시켰다.

상기 니켈 도금 층을 실리콘 기판으로부터 분리하여 니켈 도광판 제조용 몰드를 얻었다. 이때 상기 니켈 도금 층의 분리는 KOH 수용액을 사용하여 기판과 이의 상부에 존재하는 노광 재료를 녹여냄으로써 수행하였다.

상기에서 제조된 니켈 도광판 제조용 몰드에 사출성형장비를 이용하여 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA)를 사출시켜 주기적인 선형 나노패턴층을 갖는 디스플레이용 도광판을 제조하였다.

구체적으로, 상기 실시예 1의 주기적인 선형 나노패턴을 사용하여 제조한 니켈 도광판 제조용 몰드의 모습을 도 6에 나타내었다.

실시예 7-9: 디스플레이용 백라이트 유닛의 제작

도 2에 도시된 바와 같이 상기 각각의 실시예 4 내지 6에서 제조된 주기적인 선형 나노패턴을 갖는 디스플레이용 도광판을 LED 엣지 라이트식 광원과 결합시켜 각각 실시예 7 내지 9의 디스플레이용 백라이트 유닛을 제작하였다.

실험예 1: 본 발명의 도광판을 사용한 디스플레이용 백라이트 유닛의 광휘도 조사

상기 실시예 7에서 제작한 본 발명의 디스플레이용 백라이트 유닛의 광휘도를 조사하였다. 구체적으로, 상기 도광판의 주기적인 선형 나노패턴에 대하여 직각 방향으로 LED 엣지 라이트식 광원으로부터 빛을 조사하고 광휘도를 유관으로 조사하였다.

그 결과를 도 7에 나타내었다.

도 7을 통해, LED 엣지 라이트식 광원으로부터 도광판에 빛이 조사될 경우 점광원이 고효율의 면광원으로 조사되어 광휘도가 증대된 도광판을 제작할 수 있음을 확인할 수 있다.

Claims

레이저 간섭 노광 방법에 의해 노광 재료 코팅층 상에 정의되는(defined) 주기적인 선형 나노패턴을 포함하고 두께가 10 nm 내지 800 ㎛인 플렉서블 도광판으로서,
상기 주기적인 선형 나노패턴은 1 nm 내지 1000 nm의 피치(pitch)를 가지며, 상기 패턴의 피치:패턴의 높이의 비율이 1:0.5 내지 10이고,
상기 주기적인 선형 나노패턴은 서로 다른 피치값을 갖는 2 이상의 구간이 반복되는 선형 나노패턴 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 도광판.
제1항에 있어서, 상기 피치는 1 nm 내지 800 nm의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 도광판.
제1항에 있어서, 상기 선형 패턴은 직선형, 파형, 곡선형, 원 형태의 선형, 삼각형 형태의 선형, 사각형 형태의 선형, 또는 육각형 형태의 선형 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 도광판.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 도광판의 재료는 폴리메틸메타크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA), 폴리카보네이트(poly carbonate, PC), 아크릴수지, 시클로 올레핀 수지(cyclo olefin polymer, COP), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA) 및 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 도광판.
삭제
삭제
하기 단계를 포함하는 제1항의 도광판 제조용 몰드의 제조 방법:
1) 기판의 상부에 노광 재료를 코팅시키는 단계(단계 1);
2) 상기 노광 재료를 열처리하는 단계(단계 2); 및
3) 상기 열처리된 노광 재료 표면에 레이저 간섭 노광 방법으로 1 nm 내지 1000 nm 피치(pitch)를 가지며 패턴의 피치:패턴의 높이의 비율이 1:0.5 내지 10이고, 서로 다른 피치값을 갖는 2 이상의 구간이 반복되는 선형 나노패턴 분포를 갖는 주기적인 선형 나노패턴을 형성시키는 단계(단계 3);
4) 상기 주기적인 선형 나노패턴 상부에 니켈 도금 층을 형성시키는 단계(단계 4); 및
5) 니켈 도금 층을 분리하는 단계(단계 5).
제9항에 있어서, 상기 기판 재료는 실리콘 및 유리로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 방법.
제9항에 있어서, 상기 노광 재료는 페놀수지, 우레탄 아크릴레이트 및 에폭시수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인 방법.
하기 단계를 포함하는 제1항의 도광판의 제조 방법:
1) 기판의 상부에 노광 재료를 코팅시키는 단계(단계 1);
2) 상기 노광 재료를 열처리하는 단계(단계 2);
3) 상기 열처리된 노광 재료 표면에 레이저 간섭 노광 방법으로 1 nm 내지 1000 nm의 피치(pitch)를 가지며 패턴의 피치:패턴의 높이의 비율이 1:0.5 내지 10이고, 서로 다른 피치값을 갖는 2 이상의 구간이 반복되는 선형 나노패턴 분포를 갖는 주기적인 선형 나노패턴을 형성시키는 단계(단계 3);
4) 상기 주기적인 선형 나노패턴 상부에 니켈 도금 층을 형성시키는 단계(단계 4);
5) 니켈 도금 층을 분리하는 단계(단계 5); 및
6) 상기 분리된 니켈 도금 층 상부에 도광판 재료를 사출성형하는 단계(단계 6).
제12항에 있어서, 상기 도광판의 재료는 폴리메틸메타크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA), 폴리카보네이트(poly carbonate, PC), 아크릴수지, 시클로 올레핀 수지(cyclo olefin polymer, COP), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA) 및 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 방법.
엣지 라이트식 광원; 및
주기적인 선형 나노패턴을 포함하는 도광판으로서, 상기 주기적인 선형 나노패턴은 1 nm 내지 1000 nm의 피치(pitch)를 가지며, 상기 패턴의 피치:패턴의 높이의 비율이 1:0.5 내지 10이고, 서로 다른 피치값을 갖는 2 이상의 구간이 반복되는 선형 나노패턴 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 제1항의 도광판으로 이루어지는 면 광원을 포함하는 디스플레이용 백라이트 유닛.
제14항에 있어서, 상기 엣지 라이트식 광원은 상기 주기적인 선형 나노패턴에 대하여 수직 방향으로 빛을 공급하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 백라이트 유닛.
제14항에 있어서, 테블릿 PC, 휴대폰, LED 또는 LCD에 사용되는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 백라이트 유닛.