KR101914454B1 - 광학 시트용 몰드 및 그 제조방법, 그리고 상기 몰드를 이용하여 제조된 광학 시트 - Google Patents

광학 시트용 몰드 및 그 제조방법, 그리고 상기 몰드를 이용하여 제조된 광학 시트 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 광학 시트용 몰드 및 그 제조방법, 그리고 상기 몰드를 이용하여 제조된 광학 시트를 제공한다. 상기 광학 시트용 몰드 제조방법은 베이스 기재에 거칠기를 위한 미세 패턴층을 형성하고; 상기 미세 패턴층이 형성된 베이스 기재 상에 복수개의 렌즈들을 형성하여 광제어시트를 생성하며; 상기 광제어시트 상에 희생층을 형성하고; 상기 희생층 상에 전주도금을 수행하고; 상기 광제어시트로부터 희생층을 분리함으로써 광학 시트용 몰드를 생성하는 것을 포함한다. 본 발명에 따라, 렌즈부를 포함하는 광학 시트의 시트부에 거칠기(roughness)를 부여하여 광의 균일성을 향상시키고, 핫스팟(hotspot)을 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 차폐 기능을 강화할 수 있다.

Description

광학 시트용 몰드 및 그 제조방법, 그리고 상기 몰드를 이용하여 제조된 광학 시트{Mold for optical sheet and manufacturing method therefor and, optical sheet manufactured using the mold}
본 발명은 광학 시트용 몰드 및 그 제조방법, 그리고 상기 몰드를 이용하여 제조된 광학 시트에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 액정(Liquid Crystal)을 이용하여 영상을 디스플레이하는 평판표시장치의 하나로서, 다른 디스플레이 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 소비전력 및 낮은 구동전압을 갖는 장점이 있어, 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.
이와 같은 액정표시장치는 영상을 표시하기 위한 액정표시패널과, 상기 액정표시패널에 광을 제공하기 위한 백라이트 유닛으로 구성된다.
상기 백라이트 유닛은 광을 발생하는 광원, 상기 광원으로부터 입사된 광의 경로를 변경하여 상기 액정표시패널 방향으로 출사하는 도광판, 상기 도광판에서 출사되는 광의 휘도 특성을 향상시키기 위한 다수의 광학 시트 및 수납용기를 포함한다. 여기서, 상기 다수의 광학 시트는 광을 확산하는 확산 시트 및 광을 집광하는 프리즘 시트 등으로 이루어진다.
이러한 고객의 요구를 만족 시키기 위해서 패널은 투과도를 개선하여, 휘도를 향상시키고 있다. 이와 더불어 백라이트 유닛에서의 LED 적용이 급속도로 확대되고 있다.
LED 백라이트 유닛에서의 시트 구조는 휘도가 높은 시트를 적용하고 있으며, 이러한 구조에서 필수적인 광학 시트가 프리즘 시트이다. 프리즘 시트는 구조적인 특성상 가장 효율적으로 빛 효율을 증가시키는 시트이다.
이러한 종래의 광학 시트(sheet) 또는 플레이트(plate)들은 광원의 앞쪽에 놓여 광의 균일성과 핫스팟(hotspot) 제거, 차폐기능 강화시키기 위해 여러 방법으로 제작되어, 요구하는 품질을 만족시키고 있다.
도 1은 종래 광학 시트 또는 플레이트의 표면을 확대한 사진들을 나타낸다.
도 1의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 광학 시트 또는 플레이트의 표면에 공극부가 존재한다. 이러한 공극부는 광 효율을 감소시키는 원인이 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 광학 시트를 여러 장을 사용하여 요구하는 차폐 기능을 만족시키고 있다. 이 경우, 광학 시트가 여러 장 요구되어 제조 비용이 증가하며, 여러 장의 광학 시트로 인해 광 휘도, 광 효율에 문제가 발생하게 된다.
즉, 광의 균일성과 핫스팟 제거, 차폐기능 강화를 위해 광학 시트를 여러 장을 사용하면 광 휘도, 광 효율이 떨어지고, 그렇지 않으면 광의 균일성과 핫스팟 제거, 차폐기능이 떨어지는 문제가 발생한다.
이러한 광학 시트에서 광의 균일하지 않은 분포, 핫스팟의 발생, 차폐기능 부족 등의 문제점은 도 1에 도시된 것처럼 광학 시트에 존재하는 공극부가 원인이다.
도 2는 공극부가 존재하는 광학 시트의 광 투과 결과를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 광학 시트에 공극부가 존재하면, 광학 시트에서 광이 균일하게 투과하지 못하는 결과를 초래한다.
상기한 문제점을 해결하기 위해, 광학 시트에 Seeds을 분사하는 방법, 렌즈를 랜덤하게 존재시키는 방법, 렌즈를 정규적으로 존재하는 방법이 이용되고 있지만, 어느 방법을 적용하더라도 현재까지의 방법들은 광학 시트의 공극부를 완전히 메우지 못하고 있다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 기존 광학 시트에 존재하는 공극부에 의해 발생하는 문제점을 해결하기 위한 광학 시트용 몰드 및 그 제조방법, 그리고 상기 몰드를 이용하여 제조된 광학 시트를 제공하는데 있다.
전술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트용 몰드 제조방법은 베이스 기재에 미세 패턴층을 형성하고; 상기 미세 패턴층이 형성된 베이스 기재 상에 복수개의 렌즈들을 형성하여 광제어시트를 생성하며; 상기 광제어시트 상에 희생층을 형성하고; 상기 희생층 상에 전주도금을 수행하고; 상기 광제어시트로부터 희생층을 분리함으로써 광학 시트용 몰드를 생성하는 것을 포함한다.
상기 미세 패턴층을 형성하는 것은 임프린트(imprinting)하는 방법, 샌드블라스트(sandblast)하는 방법 및 포토리소 방법 중 하나에 의해 수행될 수 있다.
상기 미세 패턴층을 형성하는 것은 증착 조건을 악조건으로 하여 입자들이 극단적으로 나오게 하는 방법 및 증착(evaporation) 방법중 하나에 의해 수행될 수 잇다.
상기 복수개의 렌즈들은 포토리소 공정을 통해 생성될 수 있다.
상기 베이스 기재는 석영 또는 유리로 형성된 플레이트 및 시트를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트용 몰드는 상기 광학 시트용 몰드 제조방법에 따라 제조되며, 상기 광제어시트의 미세 패턴층에 대응한 부분은 거친 표면을 가지며, 상기 광제어시트의 렌즈들에 대응한 부분은 매끈한 표면을 갖는다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트는 미세 패턴이 형성된 시트부; 및 상기 시트부 상에 형성되며, 매끈한 표면을 갖는 복수개의 렌즈부를 갖는다.
상기 복수개의 렌즈부는 미리 결정된 배열 구조에 따라 배열될 수 있다.
상기 미리 결정된 배열 구조는 균일하거나 불균일할 수 있다.
상기 미세 패턴은 미세 양각 부분들 또는 미세 음각 부분들을 포함할 수 있다.
상기 복수개의 렌즈부는 각각 반원 형상을 가지며, 상기 광학 시트로부터 돌출될 수 있다.
상기 시트부와 렌즈부는 일체로 형성될 수 있다.
삭제
본 발명에 따르면, 렌즈부를 포함하는 광학 시트의 시트부에 미세 패턴을 형성하여 광의 균일성을 향상시키고, 핫스팟(hotspot)을 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 차폐 기능을 강화할 수 있다.
도 1은 종래 광학 시트 또는 플레이트의 표면을 확대한 사진들을 나타낸다.
도 2는 종래의 공극부가 존재하는 광학 시트의 광 투과 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트용 몰드를 생성하는 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 흐름도의 각 공정을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 제조를 위한 광제어시트를 제조하는 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 흐름도에 따른 각 공정을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 7(a)는 종래 광학 시트의 광 투과 결과를 나타내며, 도 7(b)는 본 발명의 광학 시트의 광 투과 결과를 나타낸다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태들에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트용 몰드를 생성하는 방법의 흐름도를 나타내고, 도 4는 도 3의 흐름도의 각 공정을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 3및 도 4를 참조하면, 먼저 단계 S110에서 몰드 생성을 위한 광제어시트를 생성한다. 광제어시트는 광학 시트용 몰드를 생성할 때, 몰드 재료로 도포되어 그 형상이 본떠진다.
이러한 광제어시트는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 제조될 수 있다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 제조를 위한 광제어시트를 제조하는 방법의 흐름도를 나타내며, 도 6은 도 5의 흐름도에 따른 각 공정을 도식적으로 나타낸다.
도 5를 참조하면, 먼저, 단계 S210에서 베이스 기재(210)의 표면에 일정 거칠기를 가지는 미세 패턴을 생성한다. 베이스 기재는 석영(Quartz), 유리(Glass) 등으로 된 플레이트(plate) 및 시트(sheet)를 포함한다. 본 발명은 이러한 베이스 기재(210)의 일 면에 미세 패턴을 구현한다. 미세 패턴은 균일할 수도 분균일할 수도 있다.
도 6을 참조하면, 베이스 기재(210) 상에 거칠기를 가지도록 미세 패턴층(220)이 생성된다. 일반적인 베이스 기재에 미세 패턴을 구현하는 방법은 재질에 따라 다양하지만 일정 거칠기(roughness)를 가지는 미세품으로 임프린트(imprinting)하는 방법, 샌드블라스트(sandblast)하는 방법, 포토리소 방법을 포함한다. 다르게는, 미세 패턴을 구현하는 방법은 증착 조건을 악조건으로 하여 입자들이 극단적으로 나오게 하거나, 증착(evaporation)하는 방법 등, 다양하게 적용할 수 있다.
베이스 기재(210)의 표면에 미세 패턴층(220)을 생성한 후, 단계 S220에서 상기 베이스 기재에 대해 포토리소(Photolitho) 공정이 수행된다. 구체적으로, 도 6을 참조하면, 미세 패턴층(220) 상에 추후 렌즈부의 형성을 위해 층(230)을 형성하고, 미리 결정된 패턴을 갖는 포토마스크를 이용하여 노광한 후 현상하여 렌즈 패턴층(232)을 남긴다. 이어서, 단계 S230에서 렌즈 패턴층(232)에 대해 리플로우 공정이 수행되어 베이스 기재 상에 렌즈들(240)이 형성되어 광제어시트가 제조된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광제어시트는 베이스 기재(210), 베이스 기재(210) 상에 형성된 미세 패턴층(220) 및 미세 패턴층(220) 상에 형성된 렌즈들(240)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 렌즈들(240) 사이의 공극부에 의해 미세 패턴층(220)이 노출되어 있다. 이러한 방식으로 생성된 광제어시트를 이용하여 몰드 또는 몰드를 생성한다.
다시 도 3 및 4를 참조하면, 광제어시트를 제조 후 단계 S120에서 광제어시트 상에 희생층(250)을 형성하고, 단계 S130에서 희생층(250) 상에 전주 도금을 수행한다. 전주도금(electroforming)은 박리피막, 즉 희생층(250)을 부여한 모형, 즉 광제어시트 상에 금속을 전착시킨 후 그 전착금속을 분리하여 모형 표면과 반대의 요철의 제품을 얻든가 그의 전착 금속 표면에 다시 분리피막 처리를 하여 금속을 전착시켜서 분리하면 최초의 모형과 같은 요철을 갖는 제품을 얻는 방법으로 전기 도금이 가능한 금속이나 합금이면 원칙적으로 전주의 대상이 되는데 조업기술의 난이도 또는 가격을 고려하여 Cu, Ni이 주로 사용되고 있다.
도 4에서, 희생층(150)이 광제어시트 상에 두껍게 도포되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 희생층(150)은 그 위에 형성되는 몰드(260)가 광제어시트의 미세 패턴층(220)의 거칠기와 대응되는 거칠기를 가질 수 있도록 얇은 두께를 갖는다.
이어서, 단계 S130에서 희생층(250)을 벗겨냄으로써 몰드(260)가 제조된다. 이 경우, 몰드(260)는 광제어시트의 미세 패턴층(220)에 대응한 부분은 미세 패턴층(220)의 거친 미세 패턴으로 인해 거친 표면을 갖게 되며, 광제어시트의 렌즈들(240)에 대응한 부분은 매끈한 표면을 갖는다.
단계 S140에서 이러한 몰드(260)로 본 발명에 따른 광학 시트 또는 광학 플레이트를 광학 시트 재료 상에 대로 찍어낸다. 이 때, 광학 시트 재료는 반경화 상태일 수 있다. 여기에서, 몰드(260)를 이용하여 광학 시트 또는 플레이트를 제조하는 방법은 핫 프레스(hot press) 방법 또는 임프린트(imprinting) 방법을 포함한다.
이렇게 나온 광학 시트(270)는 미세 패턴이 형성된 시트부(274) 및 상기 시트부(274) 상에 형성되며, 매끈한 표면을 갖는 복수개의 렌즈부(272)를 갖는다. 상기 시트부(274)와 렌즈부(272)는 일체로 형성되어 있다.
복수개의 렌즈부(272) 각각은 광학 시트(270)에 빛이 입사하면, 렌즈로서 기능한다. 렌즈부(272)는 미리 결정된 배열 구조에 따라 배열될 수 있다. 이 경우, 미리 결정된 배열 구조는 균일 하거나 불균일할 수 있다. 시트부(274)의 표면에 형성된 미세 패턴은 예컨대, 미세 양각 부분들 또는 미세 음각 부분들을 포함할 수 있다. 또는 미세 패턴은 요철을 포함할 수 있다. 다시 말해, 미세 패턴은 시트부(274)의 표면으로부터 미세하게 돌출되거나 함몰됨으로써 형성된 부분들을 포함할 수 있다.
복수개의 렌즈부(272)는 시트부(274)보다 큰 두께를 갖는다. 그에 따라, 복수개의 렌즈부(272)는 대략 반원 형상을 가지며, 시트부(274)로부터 돌출된다.
이에 따라, 복수개의 렌즈부(272)의 표면은 매끈하여 광 효율, 휘도 특성에 큰 영향을 미치지 않는다. 렌즈부(272) 이외의 시트부(274)에는 일정 거칠기(roughness)를 가지는 미세 패턴이 존재하여 광의 균일성이 향상되고 핫스팟이 제거된다. 또한, 광학 시트는 미세 패턴으로 인해 향상된 차폐 기능을 갖는다.
도 7은 종래 광학 시트와 본 발명에 따른 광학 시트의 광 투과 결과를 나타낸 도면이다.
도 7(a)는 종래 광학 시트의 광 투과 결과를 나타내며, 도 7(b)는 본 발명의 광학 시트의 광 투과 결과를 나타낸다.
도 7에 도시된 바와 같이, 종래 공극부가 존재하는 광학 시트를 광이 투과한 결과에는 광이 균일하게 투과되지 않고 어떤 부분은 잘 투과되지 않은 것을 알 수 있다. 반면, 본 발명의 광학 시트를 광이 투과한 결과에서는 광이 균일하게 투과되고 있음을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 광학 시트는 그 표면 상에 미세 패턴을 포함하고 있기 때문에 기존 광학 시트보다 더 향상된 차폐 기능을 갖는다.
또한, 본 발명은 광학 시트를 여러 장을 겹쳐서 해소하던 차폐 특성을 한 장의 광학 시트로 가능함으로써 비용 절감에도 이점이 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 광학 시트는 액정표시장치(LCD) 뿐만 아니라 다양한 장치에 사용될 수 있다. 예컨대, 광학 시트는 조명 장치에 사용될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 실시예들에 따른 광학 시트는 당업자에게 광학 시트가 사용될 수 있는 기술분야에 채용될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
260: 몰드 270:광학 시트
272: 렌즈부 274: 시트부

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
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  5. 삭제
  6. 삭제
  7. LED를 포함하는 광원의 전방에 배치되는 광학 시트에 있어서,
    상기 광학 시트는 시트부; 및 상기 시트부 상면에서 반원 형상으로 돌출되는 복수개의 렌즈부를 포함하고,
    상기 복수개의 렌즈부는 서로 이격 배치되며 매끈한 표면을 가지고,
    상기 시트부는 이격 배치되는 상기 렌즈부 사이에 양각 또는 음각의 미세 패턴을 포함하고,
    상기 시트부와 상기 복수개의 렌즈부는 일체로 형성되는 광학 시트.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수개의 렌즈부는 미리 결정된 배열 구조에 따라 배열되는 광학 시트.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 미리 결정된 배열 구조는 균일하거나 불균일한 광학 시트.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
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