KR102070633B1 - Casting apparatus for optical parts - Google Patents

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    • G02B1/04—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics

Abstract

본 발명은 광학부품용 캐스팅 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 스테이지; 스테이지 상에 안착된 스페이서; 스페이서 상에 배치되는 프레스; 스테이지, 스페이서 및 프레스 사이 공간으로 정의되는 캐비티에 도막을 형성하기 위해 수지를 공급하는 원료 공급부; 및 캐비티 내 도막을 경화시키기 위한 경화부를 포함하며, 스페이서는, 경화가 진행될 때 도막의 모듈러스(modulus)와 다른 모듈러스를 갖도록 마련된 광학부품용 캐비티 장치가 제공된다.The present invention relates to a casting apparatus for an optical component, in accordance with an aspect of the present invention, a stage; A spacer seated on the stage; A press disposed on the spacer; A raw material supply unit for supplying a resin to form a coating film in a cavity defined by a space between a stage, a spacer, and a press; And a curing portion for curing the coating film in the cavity, wherein the spacer is provided with a cavity device for an optical component provided to have a modulus different from the modulus of the coating film when the curing proceeds.

Description

광학부품용 캐스팅 장치{Casting apparatus for optical parts}Casting apparatus for optical parts

본 발명은 광학부품용 캐스팅 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a casting apparatus for an optical component.

도 1은 종래 광학부품용 캐스팅 장치(10)를 나타내는 개략도이다. 1 is a schematic view showing a casting device 10 for a conventional optical component.

도 1을 참조하면, 캐스팅 장치(10)는 스테이지(11), 스페이서(12) 및 프레스(14)를 포함하고, 스테이지(11), 스페이서(12) 및 프레스(14) 사이 공간으로 정의되는 캐비티(15)에는 수지가 충진된다. Referring to FIG. 1, the casting device 10 includes a stage 11, a spacer 12, and a press 14, and a cavity defined as a space between the stage 11, the spacer 12, and the press 14. Resin is filled with (15).

VR 디스플레이에 사용되는 유리 기재를 대체하기 위해 제작되는 플라스틱 기재를 제작하는 공정은, 도 1에서와 같은 캐스팅 장치(10)를 통해 수행된다. 구체적으로, 스테이지(11)(stage) 상에 원하는 타겟 기재 두께를 갖는 스페이서(12)를 배치하고, 액상의 플라스틱 기재를 투입한 뒤, 프레스(14)로 캐스팅하면서, 자외선 경화를 동시에 진행하여 일정한 두께의 플레이트로 만드는 단계를 포함한다.The process of manufacturing the plastic substrate manufactured to replace the glass substrate used for the VR display is performed through the casting apparatus 10 as in FIG. Specifically, the spacer 12 having the desired target substrate thickness is disposed on the stage 11, the liquid plastic substrate is introduced, and then cast into the press 14 while simultaneously curing the ultraviolet rays to maintain a constant thickness. Making a plate of thickness.

이러한 공정에서, 물리적 외력은 프레스(14)의 자중뿐이며, 이 자중으로 인해 프레스의 처짐이 발생하게 된다. 상기 프레스의 자중과 경화 시 플라스틱 기재의 수축으로 중앙부에서 얇고 가장자리로 갈수록 두꺼워지는 현상이 나타나 균일한 기재를 얻지 못하게 된다.In this process, the physical external force is only the self weight of the press 14, and this self weight causes sagging of the press. The self-weight of the press and the shrinkage of the plastic substrate during curing causes a thinner and thicker edge toward the edge, thereby preventing a uniform substrate from being obtained.

따라서 유리 기재를 플라스틱 기재로 대체하기 위해서는, 플라스틱 기재의 자외선 경화 시 나타내는 수축에 의한 변형을 최소화할 수 있는 공정 개발이 필요하다.Therefore, in order to replace the glass substrate with a plastic substrate, it is necessary to develop a process capable of minimizing the deformation caused by shrinkage during UV curing of the plastic substrate.

본 발명은 중앙부와 가장자리의 두께 편차를 감소시킬 수 있는 광학부품용 캐스팅 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.An object of the present invention is to provide a casting apparatus for an optical component that can reduce the thickness variation between the center and the edge.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 스테이지; 스테이지 상에 안착된 스페이서; 스페이서 상에 배치되는 프레스; 스테이지, 스페이서 및 프레스 사이 공간으로 정의되는 캐비티에 도막을 형성하기 위해 수지를 공급하는 원료 공급부; 및 캐비티 내 도막을 경화시키기 위한 경화부를 포함하며, 스페이서는, 경화가 진행될 때 도막의 모듈러스(modulus)와 다른 모듈러스를 갖도록 마련된 광학부품용 캐비티 장치가 제공된다.In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, a stage; A spacer seated on the stage; A press disposed on the spacer; A raw material supply unit for supplying a resin to form a coating film in a cavity defined by a space between a stage, a spacer, and a press; And a curing portion for curing the coating film in the cavity, wherein the spacer is provided with a cavity device for an optical component provided to have a modulus different from the modulus of the coating film when the curing proceeds.

또한, 스페이서는, 경화가 진행될 때 도막의 모듈러스(modulus)에 대한 스페이서의 모듈러스의 비가 5이상이 되도록 마련될 수 있다. In addition, the spacer may be provided so that the ratio of the modulus of the spacer to the modulus of the coating film becomes 5 or more when curing proceeds.

또한, 캐비티는 도막이 원형상을 갖도록 마련될 수 있다. Further, the cavity may be provided so that the coating film has a circular shape.

또한, 스페이서는 링 형상을 가질 수 있다. In addition, the spacer may have a ring shape.

또한, 경화부는 UV를 조사하여 수지를 경화시키도록 마련될 수 있다.In addition, the curing unit may be provided to cure the resin by irradiating UV.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 적어도 일 실시예와 관련된 광학부품용 캐스팅 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.As described above, the optical device casting apparatus according to at least one embodiment of the present invention has the following effects.

도막의 모듈러스(modulus) 값과 스페이서의 모듈러스를 값의 관계에 기초하여, 도막의 모듈러스(modulus) 값에 따라 특정 모듈러스 값을 갖는 스페이서를 배치시킴으로써, 도막의 중앙부와 가장자리의 두께 편차(예를 들어, 1㎛)를 감소시킬 수 있다.Based on the relationship between the modulus value of the coating film and the modulus of the spacer, the thickness variation of the center portion and the edge of the coating film (eg , 1 μm) can be reduced.

도 1은 종래 광학부품용 캐스팅 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 광학부품용 캐스팅 장치를 나타내는 개략도이다.
도 3은 스페이서 모듈러스에 따른 중앙에서의 처짐량을 나타내는 그래프이다.
도 4는 도막 모듈러스에 따른 중앙에서의 처짐량을 나타내는 그래프이다.
도 5는 도막의 모듈러스에 대한 스페이서 모듈러스의 비율에 따른 중앙에서의 처짐량을 나타내는 그래프이다.
도 3은 프레스 두께에 따른 중앙에서의 처짐량을 나타내는 그래프이다.1 is a schematic view showing a casting apparatus for a conventional optical component.
2 is a schematic view showing an apparatus for casting an optical component according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the amount of deflection at the center according to the spacer modulus.
4 is a graph showing the amount of deflection at the center according to the coating film modulus.
5 is a graph showing the amount of deflection at the center according to the ratio of the spacer modulus to the modulus of the coating film.
3 is a graph showing the amount of deflection at the center according to the press thickness.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학부품용 캐스팅 장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the casting apparatus for an optical component according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.In addition, irrespective of the reference numerals, the same or corresponding components will be given the same or similar reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. For convenience of description, the size and shape of each component member may be exaggerated or reduced. Can be.

도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 광학부품용 캐스팅 장치(100)를 나타내는 개략도이다.2 is a schematic view showing an apparatus 100 for casting an optical component according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예와 관련된 광학부품용 캐스팅 장치(100)는 스테이지(110), 스테이지 상에 안착된 스페이서(120), 및 스페이서 상에 배치되는 프레스(140)를 포함한다. 또한, 광학부품용 캐스팅 장치(100)는 스테이지(110), 스페이서(120) 및 프레스(140) 사이 공간으로 정의되는 캐비티(150)에 도막(130)을 형성하기 위해 수지를 공급하는 원료 공급부를 포함한다. 상기 수지는 예를 들어, 다관능 아크릴레이트 바인더를 포함할 수 있다. 또한, 상기 수지에는 경화를 위한 개시제가 첨가될 수 있다. The casting apparatus 100 for an optical component according to an embodiment of the present invention includes a stage 110, a spacer 120 seated on the stage, and a press 140 disposed on the spacer. In addition, the casting apparatus 100 for an optical component may include a raw material supply unit supplying a resin to form a coating film 130 in a cavity 150 defined as a space between the stage 110, the spacer 120, and the press 140. Include. The resin can include, for example, a multifunctional acrylate binder. In addition, an initiator for curing may be added to the resin.

또한, 광학부품용 캐스팅 장치(100)는 캐비티(150) 내 도막(130)을 경화시키기 위한 경화부를 포함한다. 상기 경화부는 자외선 램프를 포함할 수 있다. 예를 들어, 블랙라이트 벌브(bulb)가 사용될 수 있고, 5mJ/cm2 의 조건으로 경화가 진행될 수 있다.In addition, the casting apparatus 100 for an optical component includes a hardening part for curing the coating film 130 in the cavity 150. The curing unit may include an ultraviolet lamp. For example, a black light bulb can be used, 5 mJ / cm 2 Curing may proceed under the conditions of.

또한, 상기 스페이서(120)는 경화가 진행될 때, 도막(130)의 모듈러스(modulus)와 다른 모듈러스를 갖도록 마련된다. 스페이서(120)의 모듈러스는 사용되는 도막의 종류 및 각종 공정 조건에 따라 결정될 수 있다. 이때, 외적, 형상 조건이 동일할 때, 스페이서의 모듈러스는 도막의 모듈러스 및 수축율에 따라 결정될 수 있다. 이러한 인자에 따라 스페이서의 모듈러스는 타겟 두께 편차에 맞추어서 적절한 재료를 통해 조정될 수 있다. 예를 들어, 유리 재질의 스페이서의 경우, 두께 편차가 크게 발생할 수 있는 반면에, 실리콘과 같은 탄성 재질의 스페이서를 사용하는 경우, 두께 편차를 감소시킬 수 있다.In addition, the spacer 120 is provided to have a modulus different from the modulus of the coating layer 130 when curing is performed. The modulus of the spacer 120 may be determined according to the type of coating film used and various process conditions. At this time, when the external product and the shape conditions are the same, the modulus of the spacer may be determined according to the modulus and shrinkage of the coating film. According to this factor, the modulus of the spacer can be adjusted through a suitable material in accordance with the target thickness variation. For example, in the case of a spacer made of glass material, a large thickness variation may occur, while in the case of using a spacer made of an elastic material such as silicon, the thickness variation may be reduced.

상기 도막(130)은 소정 두께 및 반경을 갖도록 제조되고, 경화 시 소정의 수축율을 갖는다.The coating layer 130 is manufactured to have a predetermined thickness and radius, and has a predetermined shrinkage rate when cured.

또한, 캐비티(150)는 도막(130)이 원형상을 갖도록 마련될 수 있다.In addition, the cavity 150 may be provided such that the coating layer 130 has a circular shape.

또한, 경화부는 UV를 조사하여 수지를 경화시키도록 마련될 수 있다.In addition, the curing unit may be provided to cure the resin by irradiating UV.

또한, 도막(130)을 둘러싸는 스페이서(130)는 링 형상을 가질 수 있다. 이러한 구조에서, 스페이서(130)는 내부 반경과 외부 반경을 갖는다.In addition, the spacer 130 surrounding the coating layer 130 may have a ring shape. In this structure, the spacer 130 has an inner radius and an outer radius.

도막(130)이 원형 플레이트인 경우, 원형 플레이트 이론으로부터 계산되는 중앙(C)에서의 처짐량(두께 편차)(δcenter)은 아래와 같은 일반식을 통해 도출될 수 있다.When the coating film 130 is a circular plate, the amount of deflection (thickness deviation) δ center at the center C calculated from the circular plate theory may be derived through the following general formula.

[일반식 1][Formula 1]

Figure 112017095322160-pat00001
Figure 112017095322160-pat00001

상기 일반식 1에 사용된 고정 변수값은 아래 [표 1]과 같다.Fixed variable values used in Formula 1 are shown in Table 1 below.

[표 1]TABLE 1

Figure 112017095322160-pat00002
Figure 112017095322160-pat00002

일반식 1에서, Es는 스페이서의 면적을 나타내고, Es는 스페이서의 모듈러스를 나타낸다.In Formula 1, Es represents the area of the spacer and Es represents the modulus of the spacer.

도 3은 스페이서 모듈러스에 따른 중앙에서의 처짐량을 나타내는 그래프이고, 도 4는 도막 모듈러스에 따른 중앙에서의 처짐량을 나타내는 그래프이며, 도 5는 도막의 모듈러스에 대한 스페이서 모듈러스의 비율에 따른 중앙에서의 처짐량을 나타내는 그래프이고, 도 3은 프레스 두께에 따른 중앙에서의 처짐량을 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing the deflection at the center according to the spacer modulus, FIG. 4 is a graph showing the deflection at the center according to the coating modulus, and FIG. 5 is a deflection at the center according to the ratio of the spacer modulus to the modulus of the coating. 3 is a graph showing the amount of deflection at the center according to the press thickness.

도 3 내지 도 5를 참조할 때, 경화가 진행되고 있는 도막의 모듈러스와 수축율 및 스페이서의 모듈러스를 알 때, 1㎛ 내로 두께 편차를 줄이기 위해서는 도막의 모듈러스에 대한 스페이서의 모듈러스 비율이 5이상인 것이 바람직함을 확인할 수 있다.3 to 5, when the modulus and shrinkage of the coating film being cured and the modulus of the spacer are known, it is preferable that the modulus ratio of the spacer to the modulus of the coating film is 5 or more in order to reduce the thickness variation within 1 μm. Can be confirmed.

구체적으로, 스페이서(120)는, 경화가 진행될 때 도막의 모듈러스(modulus)에 대한 스페이서의 모듈러스의 비가 5이상이 되도록 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 도막의 모듈러스와 수축율을 알 때, 도막의 모듈러스에 대한 스페이서의 모듈러스 비율이 5이상이 되도록 하는 스페이서를 선택하여 장치에 적용할 수 있다.Specifically, the spacer 120 is preferably provided so that the ratio of the modulus of the spacer to the modulus of the coating film is 5 or more when curing proceeds. That is, when the modulus and shrinkage of the coating film are known, a spacer can be selected and applied to the device so that the modulus ratio of the spacer to the modulus of the coating film is 5 or more.

도 5를 참조하면, 도막의 모듈러스에 대한 스페이서의 모듈러스 비율이 동일한 경우에도, 스페이서의 모듈러스가 클수록 처짐량의 차이가 증가함에 따라, 도막의 모듈러스를 고려하여 스페이서 모듈러스의 범위가 조절될 수 있다. 도 5에서, 실시예 1은 비교예에 비하여, 스페이서의 모듈러스가 2배인 경우, 실시예 2는 비교예에 비하여 스페이서의 모듈러스가 3배인 경우를 나타낸다.Referring to FIG. 5, even when the modulus ratio of the spacer to the modulus of the coating film is the same, as the modulus of the spacer increases as the modulus of the spacer increases, the range of the spacer modulus may be adjusted in consideration of the modulus of the coating film. In FIG. 5, Example 1 shows a case where the modulus of the spacer is twice as large as that of the comparative example, and Example 2 shows a case where the modulus of the spacer is three times compared with the comparative example.

도 6을 참조하면, 다른 모든 조건이 같을 때, 처짐량은 프레스 두께의 3제곱에 반비례하기 때문에, 프레스 두께는 20mm 이상인 것이 처짐량 완화에 유리한 것으로 확인되었다.Referring to FIG. 6, when all other conditions are the same, the amount of deflection is inversely proportional to the third square of the press thickness, and therefore, it is confirmed that the press thickness is 20 mm or more, which is advantageous in reducing the amount of deflection.

위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art having various ordinary knowledge of the present invention will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention. And additions should be considered to be within the scope of the following claims.

100: 광학부품용 캐스팅 장치
110: 스테이지
120: 스페이서
130: 도막
140: 프레스
150: 캐비티100: casting device for optical parts
110: stage
120: spacer
130: coating film
140: press
150: cavity

Claims (5)

스테이지;
스테이지 상에 안착된 스페이서;
스페이서 상에 배치되는 프레스;
스테이지, 스페이서 및 프레스 사이 공간으로 정의되는 캐비티에 도막을 형성하기 위해 수지를 공급하는 원료 공급부; 및
캐비티 내 도막을 경화시키기 위한 경화부를 포함하며,
스페이서는, 경화가 진행될 때 도막의 모듈러스(modulus)와 다른 모듈러스를 갖도록 마련된 광학부품용 캐비티 장치.stage;
A spacer seated on the stage;
A press disposed on the spacer;
A raw material supply unit for supplying a resin to form a coating film in a cavity defined as a space between a stage, a spacer, and a press; And
It includes a hardening portion for curing the coating film in the cavity,
The spacer is a cavity device for an optical component provided to have a modulus different from the modulus of the coating film when curing proceeds. 제 1 항에 있어서,
스페이서는, 경화가 진행될 때 도막의 모듈러스(modulus)에 대한 스페이서의 모듈러스의 비가 5이상이 되도록 마련된 광학부품용 캐비티 장치.The method of claim 1,
The spacer is a cavity device for an optical component, provided that the ratio of the modulus of the spacer to the modulus of the coating film is 5 or more when curing proceeds. 제 1 항에 있어서,
캐비티는 도막이 원형상을 갖도록 마련된 광학부품용 캐비티 장치.The method of claim 1,
The cavity is a cavity device for optical components provided so that the coating film has a circular shape. 제 1 항에 있어서,
스페이서는 링 형상을 갖는 광학부품용 캐비티 장치.The method of claim 1,
The spacer is a cavity device for an optical component having a ring shape. 제 1 항에 있어서,
경화부는 UV를 조사하여 수지를 경화시키도록 마련된 광학부품용 캐비티 장치.
The method of claim 1,
The hardening part is a cavity device for optical components provided to cure a resin by irradiating UV.
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