KR20080041309A - 실리콘 고무(Silicone Rubber) 재질의 프리즘 시트 - Google Patents

Abstract

프리즘 형상 패턴이 새겨진 프리즘 시트 제조에 있어서 열경화 특성이 있는 액상의 실리콘 (Silicone) 고무를 소재로 하는 프리즘 시트로서

성형기에 넣고 열경화 특성을 이용해서 압력을 인가하면서 열을 가하여 성형이 되는 구조의 공정으로서

성형기의 한 면에는 프리즘 구조가 형성 되어 있어서 이 구조가 열경화가 되는 실리콘 시트에 전사 되는 것으로서

특히 성형이 된 실리콘 시트의 가장자리에 금속 판 내지 금속 봉 또는 금속 와이어가 삽입이 되어 평면 견고성을 유지하는 구조의

실리콘 고무 (Silicone Rubber) 를 이용한 프리즘 시트인 것이다.

실리콘( Silicone) 고무, 프리즘 시트, 액정표시장치, 백라이트 어셈블리, 도광판, 필름, 프리즘, 광균일도

Description

실리콘 고무(Silicone Rubber) 재질의 프리즘 시트{Silicone Rubber Prism Sheet}

도 1 (a)는 프리즘 금형 원판 형상이다.

도 1 (b)는 액상의 투명 실리콘 고무를 프리즘 금형에 도포한 형상이다.

도 1 (c)는 금형 상판으로 가압하는 형상이다.

도 1 (d)는 금형이 가압되는 상태에서 실리콘이 경화되는 형상이다.

도 1 (e)는 금형의 상판과 하판을 분리한 후 경화된 실리콘 형상이다.

도 2 는 도 1의 과정을 거친 후 제작된 실리콘 프리즘 시트 형상이다.

도 3 은 실리콘 프리즘 시트의 가장 자리에 금속 프레임이 부착된 형상이다.

도 4 는 실리콘 프리즘과 베이스필름이 접착된 구조의 시트이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

101 : 프리즘 금형 102 : 프리즘 형상 패턴

103 : 히터 104 : 액체 실리콘

201 : 실리콘 프리즘 시트 301 : 금속 프레임

본 발명은 LCD 의 백라이트 유닛에 이용이 되는 프리즘 형상 패턴이 형성된 프리즘 시트에 관한 것이다.

종래의 프리즘 시트는 PC 나 PET 등의 플라스틱 필름에 UV 경화 물질을 코팅을 한 후 프리즘 형상을 금형으로 부터 UV 경화 물질에 전사 하고 코팅이 된 필름에 자외선을 조사 하여 코팅이 된 UV 경화 물질을 경화 시키는 공정으로 제작이 되는 것이다.

이러한 제작 과정에 있어서 필름과 이종의 자외선 경화 물질을 접합 시켜야 하는 공정과 접합이 되는 자외선 경화 물질에 프리즘 형상을 전사하는 공정 등으로 불량률이 높으며 제조 단가가 상승 한다.

특히 롤 코팅 장비를 사용해야 되기 때문에 제조 장비의 단가가 상승 한다.

종래의 프리즘 시트의 구조나 제조 공정은 종래의 출원이 된 특허 출원 번호 인 10-2004-0082352 이거나 10-2004-0105400, 10-2003-0064035 10-2003-0032312 10-2004-0016582 10-2004-7005167 등의 출원이 된 특허에 잘 나와 있다.

일반적으로 프리즘 시트는 다수개의 V-Groove 형태의 골이 일직선으로 형성이 된 구조를 지칭 하지만 이외에도 물결 모양 이라든지 삼각 뿔 이나 사각 뿔, 오각 뿔 형태 등 시트의 표면에 빛을 굴절 시키는 다양한 구조에 대해서 통칭적으로 프리즘 시트라고 지칭한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 종래의 UV 코팅물질을 이용한 프리즘 시트의 구조에 있어서 UV 코팅제를 대체한 프리즘 시트를 제작하는 것으로서 특히 종래의 코팅에 의한 공정과, 코팅된 물질에 대한 프리즘 구조의 형성과 프리즘 구조의 형성 후 다시 자외선으로 경화 시키는 공정에 대한 개선으로서 단일의 물질을 프리즘을 형성하는 구조와 공정인 것이다.

특히 종래의 공정은 롤 코팅 기계와 대형 크기의 롤러형 금형과 대형의 자외선 조사 경화기로 구성 되어진 프리즘 시트 제작기기를 벗어나서 단일의 기계로서 제작이 가능한 프리즘 시트에 관한 것이다.

종래의 프리즘 시트에 있어서 시트의 재질로서는 Polycarbonate 나 PET 필름 등을 사용하였다.

상술한 프리즘 시트의 구조에 있어서 본 발명에 있어서 프리즘 시트의 재료로서 열 경화형 고무 재료를 이용하는 것과 그 중에서도 특히 투명 실리콘 고무(Silicone Rubber)를 재료로서 사용하는 것과 액상의 투명 실리콘을 열경화 특성을 이용하여 프리즘 구조의 원판의 구조가 전사 되는 특성을 이용하여 제작 하는 공정인 것을 특징으로 한다.

특히 이러한 구조에 있어서 성형이 되고난 후의 실리콘 고무가 경화가 되는 특성을 이용한 것으로서 경화가 된 후의 형상이 표면에 프리즘 구조가 형성이 된 시트 형태가 되는 것이다.

도 1 에 이러한 공정에 의해 제작이 되는 열경화성 수지를 이용한 프리즘 시트의 제작 공정이 나와 있다.

도 1 의 (a) 에는 프리즘 금형 원판(101)이 나와 있다.

금형 소재로서는 금속 재질이 사용이 되며 표면에는 프리즘 형상(102)이 기계 가공 되어 있거나 반도체 에칭 공정에 의해 제작이 된 것을 도금에 의한 니켈 스탬프로 제작이 된 금형 원판이다.

또 한 금형 원판은 히터(103)가 장착이 되어 성형 과정 중에 가열이 될 수 있도록 한다.

도 1 의 (b) 에는 액상의 투명 실리콘 고무(104)를 프리즘 금형(101)에 도포한 도면이다.

통상 실리콘 고무는 고 점도의 액체이기 때문에 액체 토출기를 통하여 금형에 도포한다.

도 1 의 (c) 에는 금형 상판(105)으로 가압 하는 과정을 나타낸 것이다.

금형 상판도 히터가 내장이 되어 온도를 올릴 수 있다.

통상적으로 금형 상판과 하판의 온도는 50～200도 사이에서 온도를 결정하여 경화를 시킨다.

도 1 의 (d) 에는 금형이 가압이 된 상태에서 액상 실리콘이 경화되는 과정을 나타낸다.

통상적으로 금형의 온도가 올라간 상태에서 수십 초에서 수 분의 시간이 경과 되면 실리콘 고무가 경화가 된다.

도 1 의 (e) 에는 상판과 하판을 분리 하면 경화된 형태의 실리콘 프리즘 시트(106)가 형성이 된다.

도 1 의 도면 에서는 프리즘 구조가 금형의 하판에만 형성이 된 것으로 도시 되어 있으나 프리즘의 구조에 따라 상판에도 프리즘 구조, 확산 구조, 삼각뿔 구조, 렌즈 구조 등 다양한 형태의 광을 굴절 시키는 형태의 표면구조가 가능하다.

이 경우 실리콘 프리즘 시트의 양 면에 프리즘 또는 렌즈 구조 또는 확산 구조 등이 형성이 되어 광의 집광 효율 또는 굴절 효율을 높일 수 있다.

도 2 에는 이렇게 제작이 되는 실리콘 프리즘 시트의 일례가 도시 되어 있다.

실리콘 고무로 제작이 된 시트상의 실리콘 프리즘 시트(201)의 일면 또는 양면에는 V-Groove 형태(202)를 가지는 구조이다.

성형에 의한 프리즘 시트의 제작의 경우 시트의 양면에 성형 과정에서 프리즘이 형성되도록 할 수 있다.

이러한 공정에 있어서는 양 쪽의 프리즘이 서로 직교하는 방향으로 형성하는 것이 일반적이다.

V-Groove 형태 외에도 다각형 뿔 형태 또는 렌즈 형태 또는 홀로그램 패턴 또는 확산 형태 등의 다양한 표면 구조를 가지는 구조가 가능하다.

실리콘 고무를 이용한 시트의 제작에 있어서 실제로 조립 시 어려운 점은 유연성이 강하여 일반적인 플라스틱 필름과 비교 하여 쉽게 구부러진다는 점이다.

플라스틱 필름은 일정한 크기로 잘랐을 때에 쉽게 구부러지지 않는 시트이기 때문에 조립 시 편리하지만 실리콘 고무시트는 쉽게 구부러져서 조립할 때에 용이하지가 않다.

이를 해결하기 위하여 실리콘 프리즘 시트의 가장자리에 금속재질의 와이어 나 금속판을 고정 시켜서 쉽게 휘어지지 않도록 하는 것이다.

도 3 에 이에 대한 도면이 나와 있다.

도 3 에 나타난 대로 실리콘 프리즘 시트(201)의 가장자리에 금속 프레임(301)이 고정이 되어 실리콘 프리즘 시트의 평면도가 용이하게 유지되도록 한 것이다.

금속 프레임은 판 또는 와이어 형태로서 스테인레스 스틸 판재를 사용 하거나 금속 와이어를 사용 하는 등의 소재가 가능하다.

판재의 두께나 와이어의 두께는 보통 0.1 mm 이내로 하여 프리즘 시트가 더 두꺼워 지지 않도록 한다.

또 한 금속의 형태는 'ㅁ' 'ㄷ' 'ㄱ' 형태 등 다양한 형태가 가능 하다.

금속을 실리콘 프리즘 시트에 부착을 하는 방법은 접착제로 붙이는 방법과 실리콘 성형을 할 때 금형에 삽입 하여 성형 과정 중에 부착이 되게 하는 인서트 성형 등의 방법이 있다.

실리콘 프리즘 시트를 성형으로 제작하기 위해 사용이 되는 액상 실리콘은 Wacker, GE, 다우코닝등 다양한 회사로부터 제작이 된다.

실리콘 수지는 고투명 수지로서 굴절률도 1.45～1.59 등 다양한 굴절률의 액상 실리콘을 선택하여 실리콘 프리즘 시트 제작에 사용할 수 있다.

또 한 실리콘 수지 만으로 시트를 만드는 경우도 있고 플라스틱 시트인 PET나 PC 등의 필름을 베이스로 하여 이 시트 상부에 실리콘으로 성형을 하여 프리즘 구조를 만드는 구조도 있다.

이 경우 금형에서 성형시 플라스틱 베이스 필름을 미리 삽입을 하고 베이스 필름 위에 실리콘 고무 수지를 도포한 다음 금형으로 가온 가압 압착을 하여 플라스틱 베이스 필름과 실리콘이 접착이 되면서 플라스틱 시트와 실리콘이 접착이 된 구조의 실리콘에 프리즘 구조가 형성이 되는 것이다.

도 4 에 나타나 있듯이 이러한 구조에 있어서 베이스필름(401) 과 접착이 된 형태의 실리콘 프리즘(201) 이 형성이 된다.

이 구조에 있어서도 베이스 필름이 평면성을 유지 하면 실리콘 프리즘 시트의 평면성도 유지 된다.

특히 이 구조에 있어서는 실리콘 시트가 다른 소재와 쉽게 달라붙는 특성이 있는 것을 베이스 필름이 막을 수 있으므로 백라이트 유닛 조립을 할 때 유리하다.

또 한 베이스 필름에 확산 기능 또는 렌즈 기능 또는 프리즘 기능을 부가 하여 별도의 보조 기능을 하게 할 수 있다.

확산 기능은 베이스 필름의 표면에 확산 잉크를 인쇄 하거나 코팅을 하여 확산 기능을 부가 할 수 있으며 또는 베이스 필름을 제작할 때에 확산제를 삽입 하여 필름이 확산 기능을 가지게 한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 실리콘 고무 시트로 만들어진 실리콘 프리즘 시트는 단일의 소재로 만들어진 구조로서 기존의 플라스틱 필름에 코팅을 해야 하는 별도의 공정이 필요 없어서 불량률이 현저히 줄어든다.

또 한 열경화성 특성을 이용하여 금형에서 성형으로 시트를 제작함으로서 공 정 불량이 줄어든다.

또 한 고무 재질 시트의 특성인 휨을 방지하기 위해 인서트 성형 등의 방법으로 시트의 가장자리에 금속 프레임을 형성 하는 것으로서 실리콘 프리즘 시트의 평탄성을 유지한다.

Claims (6)

1. LCD 백라이트 유닛에 사용이 되는 프리즘 시트로서

   시트의 표면에 프리즘 구조가 형성이 되는 프리즘 구조에 있어서

   시트의 소재가 열 경화성 수지인 실리콘 (Silicone) 수지인 것을 특징으로 하는 실리콘 프리즘 시트
2. 1 항에 있어서 실리콘 프리즘 시트의 제작에 있어서

   열 경화성 수지인 실리콘의 액상 실리콘을 프리즘 원판 구조인 금형에서 가온 가압 성형으로 시트 형태로 제작이 되는 것을 특징으로 하는 실리콘 프리즘 시트
3. 1 항에 있어서 실리콘 프리즘 시트의 가장자리에 금속 프레임이 부착된 것을 특징으로 하는 실리콘 프리즘 시트
4. 3 항에 있어서 금속 프레임의 부착은 성형 과정에서 실리콘과 같이 성형이 되는 공정에서 부착이 되는 것을 특징으로 하는 실리콘 프리즘 시트
5. 1 항에 있어서 실리콘 프리즘 시트의 제작에 있어서

   열 경화성 수지인 실리콘의 액상 실리콘을 플라스틱 시트위에 도포를 한 다 음

   금형에서 실리콘에 프리즘이 형성이 되는 성형을 통하여 제작이 되는

   플라스틱 시트와 실리콘 프리즘이 결합이 된 구조의 프리즘 구조인 것을 특징으로 하는 실리콘 프리즘 시트
6. 5 항에 있어서 실리콘 프리즘 시트의 제작에 있어서

   플라스틱 시트가 확산 시트의 기능을 하는 것을 특징으로 하는 실리콘 프리즘 시트

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