KR102011359B1 - Blu용 광학판 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 개시는, BLU용 광학판의 제조 방법에 있어서, 기재에 열전사층을 형성하는 단계; 열전사층에 음각 패턴을 형성하는 단계; 음각 패턴에 패턴층을 형성하는 단계; 그리고 패턴층을 BLU용 광학판에 열전사하는 단계;를 포함하는 BLU용 광학판의 제조 방법 및 이에 따른 BLU용 광학판에 대한 것이다.

Description

BLU용 광학판 및 이의 제조 방법{OPTICAL PLATE FOR BLU AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 개시(Disclosure)는 전체적으로 BLU용 광학판에 대한 것으로, 특히 BLU용 광학판에 패턴을 용이하게 형성하는 방법에 대한 것이다.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art). 또한 본 명세서에서 상측/하측, 위/아래 등과 같은 방향 표시는 도면을 기준으로 한다.
일반적으로 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(Cathode Ray Tube)는 TV를 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, CRT의 자체 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화, 경량화의 요구에 적극적으로 대응할 수 없었다. 따라서 각종 전자제품의 소형, 경량화 되는 추세에서 CRT는 무게나 크기 등에 있어서 일정한 한계를 가지고 있으며 이를 대체한 것으로 전계 광학적인 효과를 이용한 액정표시장치(Liquid Crystal Display:LCD)가 대표적인 표시장치로 되었다. 이와 같은 액정표시장치의 대부분은 외부에서 들어오는 광의 양을 조절하여 화상을 표시하는 수광성 장치이기 때문에 LCD 패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원 즉, 백라이트 유닛(Back Light Unit, BLU)이 반드시 필요하다. 일반적으로, 백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 에지 방식과 직하 방식으로 구분된다. 먼저, 직하 방식은 액정표시장치의 크기가 20인치 이상으로 대형화되기 시작하면서 중점적으로 개발되기 시작한 것으로, 확산판의 하부면에 복수개의 광원을 일렬로 배열시켜 LCD 패널의 전면으로 빛을 직접 조광하는 것이다. 에지 방식은 빛을 안내하는 것으로 BLU용 광학판인 도광판의 측면에 광원이 설치되는 것으로써, 빛의 균일성이 좋고, 내구 수명이 길며, 액정표시장치의 박형화에 유리하다.
도 1은 한국 공개특허공보 제2005-0045602호에 기재된 액정표시장치의 일 예를 보여주는 도면이다. 설명의 편의를 위해서 명칭 및 부호를 변경하였다.
액정표시장치(60)는 디스플레이 유닛(40) 및 광원 어셈블리(50)를 포함한다. 디스플레이 유닛(40)은 액정표시패널(10), 제1 편광필름(20) 및 제2 편광필름(30)을 포함한다. 액정표시패널(10)은 전극이 형성된 TFT 기판(미도시) 및 컬러필터 기판(11, 12) 및 컬러필터 기판(11, 12) 사이에 주입된 액정층(미도시)을 포함한다. 광원 어셈블리(50)는 에지형 광원 어셈블리로서 광원(51), BLU용 광학판인 도광판(52), 광학시트(53) 및 반사판(54)을 포함한다. 광학시트(53)는 확산시트(53a), 프리즘 시트(53b) 및 보호시트(53c)를 포함한다. 광학시트(53)는 BLU용 광학판인 도광판(52)에서 출사되는 빛의 경로를 조절하기 위해서 패턴층을 포함하며, 예를 들어 프리즘 시트(53b)는 돌출된 형태의 패턴층(55)을 포함한다.
도 2는 일반적인 BLU용 광학판으로 빛을 가이드하는 도광판의 출광 원리를 나타낸 개략도이다.
도 2와 같이, 광원(71)은 도광판(70) 측부에 위치하고, 반사판(72)은 도광판(70) 하부에 위치하고, 도광판(70)의 하면에는 출사 패턴(73)이 구비된다. 이 때, 도광판(70)의 성분은 공기보다 굴절률이 큰 재료를 이용한다. 일반적인 도광판의 출광 원리는, 공기와 도광판(70)의 경계면 사이에서 스넬(snell)의 법칙에 의해, 고굴절에서 저굴절로 빛이 전파될 때 굴절하지 못하고 표면에서 전반사하게 된다. 전반사에 의해 도광판(70) 내로 입사된 빛은 출사 패턴(73)이 없을 경우 도광판(70) 끝까지 빛을 전파시킬 수 있기 때문에 출사 패턴(73)을 사용하여 도광판(70) 상면으로 광이 굴절되어 전달되도록 한다. 출사 패턴(73)의 크기에 비례하여 상기 출사 패턴(73)이 존재하는 위치에서 광이 출사되어 도광판(70)의 상면측으로 전달되며, 전체적으로 균일한 빛을 출사시키기 위해 위치마다 크기가 다르게 형성될 수 있다.
도 3은 한국 등록특허공보 제10-0799156호에 기재된 패턴을 갖는 BLU용 광학판인 도광판을 제조하는 방법의 일 예를 보여주는 도면이다. 설명의 편의를 위해서 명칭 및 부호를 변경하였다.
도 3에 따르면 도광판은 사출 금형을 이용하여 제작된다. 즉 하부 금형(80)에 도광판에 패턴을 성형하기 위한 패턴이 형성된 금속 기판(81)을 부착하고 상부 금형(82)을 통하여 도광판 제작 물질(83)이 주입되어 패턴을 갖는 도광판을 제조한다.
도 4는 도 3에 기재된 제조 방법에 의해 제조된 도광판을 보여주는 도면이다.
도광판(90)은 금속 기판(81)을 사용한 사출에 의해 도광판(90)의 하면에 출사 패턴(91)을 갖는다.
그러나 사출 성형법에 의해 패턴을 갖는 도광판을 제조하는 경우 패턴 형상에 따라 각각의 사출 금형이 필요하다. 금형을 제작하는 것은 기본적으로 많은 시간과 인력 비용이 필요하여 생산성이 저하된다. 사출 성형법이 갖는 문제점을 해결하기 위해 한국 공개특허공보 제10-2010-0073459호 에서는 압출 방식을 기재하고 있다. 그러나 압출 방식은 표면에 패턴을 한 냉각 롤을 용융된 수지에 압착하는 것에 의해 직접 냉각 롤 표면의 패턴을 도광판에 전사하는 방법으로 고온으로 용해된 수지가 냉각 롤의 패턴부에 충분히 충전되지 않는 상태에서 냉각되어버리기 때문에 BLU용 광학판인 도광판으로서 필요한 광학성능을 갖는 복잡한 패턴을 정밀하게 전사하지 못하는 문제가 있다.
본 개시는 도광판과 같은 BLU용 광학판의 종래 제조 방법인 사출 성형법 및 압출 성형법의 문제를 해결하여 도광판과 같은 BLU용 광학판에 정밀한 패턴을 간단하고 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.
이에 대하여 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), BLU용 광학판의 제조 방법에 있어서, 기재에 열전사층을 형성하는 단계; 열전사층에 음각 패턴을 형성하는 단계; 음각 패턴에 패턴층을 형성하는 단계; 그리고 패턴층을 BLU용 광학판에 열전사하는 단계;를 포함하는 BLU용 광학판의 제조 방법이 제공된다.
본 개시에 따른 다른 태양에 의하면(According to another aspect of the present disclosure), 기재에 열전사층을 형성하는 단계; 열전사층에 음각 패턴을 형성하는 단계; 음각 패턴에 패턴층을 형성하는 단계; 그리고 패턴층을 BLU용 광학판에 열전사하는 단계;를 포함하는 BLU용 광학판의 제조 방법에 의한 BLU용 광학판이 제공된다.
이에 대하여 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
도 1은 한국 공개특허공보 제2005-0045602호에 기재된 액정표시장치의 일 예를 보여주는 도면,
도 2는 일반적인 BLU용 광학판인 도광판의 출광 원리를 나타낸 개략도,
도 3은 한국 등록특허공보 제10-0799156호에 기재된 패턴을 갖는 BLU용 광학판인 도광판을 제조하는 방법의 일 예를 보여주는 도면,
도 4는 도 3에 기재된 제조 방법에 의해 제조된 BLU용 광학판인 도광판을 보여주는 도면,
도 5는 본 개시에 따른 BLU용 광학판의 제조 방법의 일 예를 보여주는 도면,
도 6은 본 개시에 따른 BLU용 광학판의 제조 방법의 다른 예를 보여주는 도면,
도 7은 본 개시에 따라 제조된 패턴을 갖는 BLU용 광학판의 실시 예를 보여주는 도면.
이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).
도 5는 본 개시에 따른 BLU용 광학판의 제조 방법의 일 예를 보여주는 도면이다.
먼저 BLU용 광학판에 패턴층을 열전사 방법으로 형성하기 위한 패턴층을 포함한 열전사 필름을 제조한다. 열전사 필름을 제조하는 방법은 기재(100)에 열전사층(110)을 형성한다. 기재(100)는 높은 온도에서도 변형이 없는 물질로 이루어진 필름(Film)이나 시트(Sheet)가 바람직하다. 예를 들면 폴리에틸렌 테레프타레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 4불화 에틸렌, 폴리이미드, PMMA, 폴리스틸렌, 폴리 카보네이트, 폴리술폰, 폴리아릴, 폴리에스테르, 환형(고리형) 폴리올레핀으로 중 어느 하나로 이루어진 필름이나 시트가 될 수 있다. 열전사층(110)은 특정 온도 구간에서 자외선(UV)에 의해 경화되는 물질에 대해 이형성을 가지는 열전사 물질을 기재(100)에 코팅하여 형성한다. 예를 들어 그라비아 코팅, 콤마 코팅, 슬롯다이 등 롤투롤(Roll to Roll) 코팅방법 및 평판 코팅방법 등의 방법을 사용할 수 있다. 열전사층(110)이 자외선(UV)에 의해 경화되는 물질에 대해 이형성을 가지는 온도 구간은 100도 이상이며 바람직하게는 150도 이상이다. 열전사 물질로는 아크릴 수지, 변성 멜라민 수지, 니트로셀룰로우즈, 불소 수지 중 어느 하나일 수 있다. 이후 열전사층(110)에 음각 패턴(111)을 형성한다. 열전사층(110)에 음각 패턴(111)을 형성하는 방법은 열전사층(110)을 형성하는 열전사 물질이 경화되기 전에 패턴이 성형된 롤(Roll) 등을 이용하여 음각 패턴(111)을 형성할 수 있다. 이후 열전사층(110)의 음각 패턴(111)에 패턴층(120)을 형성한다. 패턴층(120)을 형성하는 방법은 음각 패턴(111)에 패턴층(120)을 형성하는 물질로 자외선(UV)에 의해 경화되는 UV 물질을 음각 패턴(111)에 채우고 UV를 조사하여 형성한다. 자외선(UV)에 의해 경화되는 UV 물질을 음각 패턴(111)에 채우는 방법으로는 UV 물질(121)을 열전사층(110)에 도포한 후에 스퀴징 도구(122)를 이용하여 자외선(UV)에 의해 경화되는 UV 물질(121)을 음각 패턴(111)에 채울 수 있다. UV 물질로는 예를 들면 에폭시 아크릴레이트, 폴리우레탄 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 아크릴 아크릴레이트, 에폭시 메타크리레이트 등 자외선에 의해 경화될 수 있는 물질이면 제한이 없다. 이후 열전사층(110), 패턴층(120) 및 기재(100)를 포함하는 열전사 필름(130)을 이용하여 BLU용 광학판(140)에 패턴층(120)을 전사한다. 패턴층(120)이 열전사층(110)으로부터 열전사되어 BLU용 광학판(140)에 패턴층(120)만 남아 도 5(f)와 같이 패턴을 갖는 BLU용 광학판(140)이 제조된다. 특히 패턴층(120)이 BLU용 광학판(140)에 부착되기 위해서 반경화된 상태의 패턴층(120)이 열전사층(120)으로부터 열전사되어 BLU용 광학판(140)에 부착되는 것이 바람직하다. 반경화된 패턴층(120)은 UV 조사를 통해 경화되면서 BLU용 광학판(140)과의 접착력이 강화될 수 있다. 패턴이 없는 BLU용 광학판(140)은 사출이나 압출 성형을 통해 제조될 수 있다. 또는 패턴층(120)을 형성하는 물질로 UV 물질에 열경화형 물질을 혼합한 물질을 사용할 수 있다. 이 경우 패턴층(120)이 BLU용 광학판(140)에 열전사되는 온도 구간에서 열경화형 물질이 활성화되어 패턴층(120)이 BLU용 광학판(140)에 부착될 수 있다.
도 6은 본 개시에 따른 BLU용 광학판의 제조 방법의 다른 예를 보여주는 도면이다.
열전사 필름(210)을 하부 금형(200)과 상부 금형(220)으로 이루어진 사출 금형 내부에 열전사 필름(210)의 패턴층(211)이 사출 금형의 내부를 향하도록 사출 금형 내부에 설치한다. 이후 BLU용 광학판을 형성하는 물질(230)을 사출 금형에 주입하여 BLU용 광학판을 제조하는 과정에서 열전사 필름(210)의 패턴층(211)이 BLU용 광학판에 열전사 되어 패턴을 갖는 BLU용 광학판을 제조할 수 있다. BLU용 광학판(140)을 형성하는 물질은 유리, PMMA, MS, PC, 및 PI 필름 중 하나일 수 있다.
도 7은 본 개시에 따라 제조된 패턴을 갖는 BLU용 광학판의 실시 예를 보여주는 도면이다.
본 개시에 따르면 도 7(a)와 같이 BLU용 광학판(300)의 일면에 도 2에 기재된 출사 패턴(301)이나 도 7(b)와 같이 BLU용 광학판(310)의 일면에 도 1에 기재된 광학 시트의 광학 패턴(311) 등을 저렴한 비용으로 간단히 BLU용 광학판에 형성할 수 있다.
이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.
(1) BLU용 광학판의 제조 방법에 있어서, 기재에 열전사층을 형성하는 단계; 열전사층에 음각 패턴을 형성하는 단계; 음각 패턴에 패턴층을 형성하는 단계; 그리고 패턴층을 BLU용 광학판에 열전사하는 단계;를 포함하는 BLU용 광학판의 제조 방법.
(2) 기재에 열전사층을 형성하는 단계:는 특정 온도 구간인 100도 이상에서 패턴층을 형성하는 물질에 대해 이형성이 나타나는 열전사 물질을 기재에 코팅하여 열전사층을 형성하는 BLU용 광학판의 제조 방법.
(3) 열전사층에 음각 패턴을 형성하는 단계:는 열전사층을 형성하는 열전사 물질이 경화되기 전에 음각 패턴을 형성하는 BLU용 광학판의 제조 방법.
(4) 음각 패턴에 패턴층을 형성하는 단계:는 음각 패턴에 패턴층을 형성하는 물질로서 자외선(UV)에 의해 경화되는 UV 물질을 음각 패턴에 채우는 단계; 그리고음각 패턴에 채워진 UV 물질에 UV를 조사하는 단계;를 포함하는 BLU용 광학판의 제조 방법.
(5) 패턴층을 BLU용 광학판에 열전사하는 단계:는 UV 물질이 반경화된 상태에서 패턴층을 BLU용 광학판에 열전사하는 BLU용 광학판의 제조 방법.
(6) 음각 패턴에 패턴층을 형성하는 단계:는 음각 패턴에 패턴층 형성 물질로 자외선(UV)에 의해 경화되는 UV 물질에 열경화형 물질를 혼합한 물질을 음각 패턴에 채우는 단계; 그리고 음각 패턴에 채워진 UV 물질에 열경화형 물질를 혼합한 물질에 UV를 조사하는 단계;를 포함하는 BLU용 광학판의 제조 방법.
(7) 패턴층을 BLU용 광학판에 열전사하는 단계:는 열전사층, 패턴층 및 기재를 포함하는 열전사 필름을 패턴층이 사출 금형 내부를 향하도록 사출 금형 내부에 설치하는 단계; 그리고 사출 금형에 BLU용 광학판을 형성하는 물질을 주입하는 단계;를 포함하는 BLU용 광학판의 제조 방법.
(8) BLU용 광학판은 유리, PMMA, MS, PC, 및 PI 필름 중 하나의 재질로 이루어진 BLU용 광학판의 제조 방법.
(9) 기재는 폴리에틸렌 테레프타레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 4불화 에틸렌, 폴리이미드, PMMA, 폴리스틸렌, 폴리 카보네이트, 폴리술폰, 폴리아릴, 폴리에스테르, 환형(고리형) 폴리올레핀 중 하나의 재질로 이루어진 필림이나 시트인 BLU용 광학판의 제조 방법.
본 개시에 따르면 정밀한 패턴을 갖는 BLU용 광학판을 간단하고 저렴한 비용으로 제조할 수 있다.
BLU용 광학판 : 52, 70, 90, 140, 300, 310
패턴층 : 120
열전사층 : 110
열전사 필름 : 130, 210

Claims (10)

  1. BLU용 광학판의 제조 방법에 있어서,
    기재에 열전사층을 형성하는 단계;
    열전사층에 음각 패턴을 형성하는 단계;
    음각 패턴에 패턴층을 형성하는 단계; 그리고
    패턴층을 BLU용 광학판에 열전사하는 단계;로서, 100도 이상의 고온에서 열전사층으로부터 패턴층이 분리되어 패턴층만 BLU용 광학판에 전사되는 패턴층을 BLU용 광학판에 열전사하는 단계;를 포함하며,
    음각 패턴에 패턴층을 형성하는 단계:는
    음각 패턴에 패턴층을 형성하는 물질로서 자외선(UV)에 의해 경화되는 UV 물질을 음각 패턴에 채우는 단계; 그리고
    음각 패턴에 채워진 UV 물질에 UV를 조사하는 단계;를 포함하는 BLU용 광학판의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    열전사층에 음각 패턴을 형성하는 단계:는
    열전사층을 형성하는 열전사 물질이 경화되기 전에 음각 패턴을 형성하는 BLU용 광학판의 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    패턴층을 BLU용 광학판에 열전사하는 단계:는
    UV 물질이 반경화된 상태에서 패턴층을 BLU용 광학판에 열전사하는 BLU용 광학판의 제조 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    패턴층 형성 물질은 UV 물질에 열경화형 물질을 혼합한 물질인 BLU용 광학판의 제조 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    패턴층을 BLU용 광학판에 열전사하는 단계:는
    열전사층, 패턴층 및 기재를 포함하는 열전사 필름을 패턴층이 사출 금형 내부를 향하도록 사출 금형 내부에 설치하는 단계; 그리고
    사출 금형에 BLU용 광학판을 형성하는 물질을 주입하는 단계;를 포함하는 BLU용 광학판의 제조 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    BLU용 광학판은 유리, PMMA, MS, PC, 및 PI 필름 중 하나의 재질로 이루어진 BLU용 광학판의 제조 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    기재는 폴리에틸렌 테레프타레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 4불화 에틸렌, 폴리이미드, PMMA, 폴리스틸렌, 폴리 카보네이트, 폴리술폰, 폴리아릴, 폴리에스테르, 환형(고리형) 폴리올레핀 중 하나의 재질로 이루어진 필림이나 시트인 BLU용 광학판의 제조 방법.
  10. 청구항 제1항, 제3항 및 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항의 제조 방법으로 제조되는 BLU용 광학판.
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