KR20100090915A - 도광필름 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 의한 도광필름 제조장치는, PC 소재에 가소제가 첨가되어 플렉서블한 특성이 구현되는 PC 필름의 제 1면에 확산층을 코팅하여 형성하는 확산층 형성부와; 상기 PC 필름의 제 2면에 반사층을 코팅하여 형성하는 반사층 형성부와; 상기 PC 필름 제 1면의 확산층 상에 프리즘층을 형성하는 프리즘층 형성부가 포함되어 구성됨을 특징으로 한다.

Description

도광필름 제조장치 및 제조방법{fabrication apparatus of light guided film and fabrication method thereof}
본 발명은 액정표시장치의 백라이트 유닛에 구비되는 도광필름에 관한 것으로, 특히 플렉서블(flexible)하고 적어도 하나 이상의 광학층이 형성된 도광필름의 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
액정표시장치는 액정의 특정한 분자배열에 전압을 인가하여 다른 분자배열로 변환시키고, 이러한 분자배열에 의해 발광하는 액정셀의 복굴절성, 선광성 및 광산란 특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각적 변화로 변환하는 것으로, 액정셀에 의한 빛의 변조를 이용한 디스플레이 장치이다.
액정표시장치는 유기 전계발광 표시장치(OLED), 음극선관(CRT), 발광 다이오드(LED) 등과 같이 스스로 광을 발생하는 표시소자들과는 달리, 스스로 광을 발생하지 않고 외부광을 이용하게 된다.
즉, 액정표시장치는 외부에서 들어오는 빛의 양을 조절하여 화상을 표시하는 수광성 장치이기 때문에, 액정표시패널에 빛을 조사하기 위한 별도의 광원인 백라이트 유닛을 필요로 한다.
상기 백라이트 유닛은, 종래의 경우 광원 및 상기 광원으로부터 제공되는 빛을 액정표시패널로 입사시키는 도광판과, 상기 도광판에서 제공되는 빛의 휘도 분포를 균일하게 하고 수직 입사성을 향상시키는 다수의 광학 시트들과, 상기 도광판의 후방으로 방출되는 빛을 도광판으로 반사시키는 반사 시트 등으로 구성된다.
이와 같은 구성을 갖는 종래의 백라이트 유닛은 다수의 구성요소들이 구비되어야 함에 따라 그 두께가 두껍고, 그에 따라 액정표시장치의 휘도가 낮아지는 문제점이 있다.
또한, 상기 도광판, 광학시트들, 반사 시트 등을 각각 사출 등의 공정을 통해 생산하고, 이를 각각 조립하여 백라이트 유닛을 제작하여야 하기 때문에, 제조 비용이 증가하고 작업이 복잡하여 생산성이 저하된다는 단점도 있다.
본 발명은 백라이트 유닛에 구비되는 기존의 도광판을 플렉서블한 도광필름으로 구현함에 있어서, 기존의 사출 방식이 아닌 롤 투 롤(Roll to Roll) 방식으로 도광필름을 형성하여 생산 속도를 극대화시키며, 또한 상기 도광필름의 적어도 일면에 반사층 및/또는 광학층을 형성하여 원가 절감 및 제조 공정 단축을 구현할 수 있도록 하는 도광필름 제조장치 및 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 도광필름 제조장치는, PC 소재에 가소제가 첨가되어 플렉서블한 특성이 구현되는 PC 필름의 제 1면에 확산층을 코팅하여 형성하는 확산층 형성부와; 상기 PC 필름의 제 2면에 반사층을 코팅하여 형성하는 반사층 형성부와; 상기 PC 필름 제 1면의 확산층 상에 프리즘층을 형성하는 프리즘층 형성부가 포함되어 구성됨을 특징으로 한다.
여기서, 상기 확산층 형성부는, 상기 PC 필름을 가이드 하는 가이드 롤(guide roll) 세트와; 상기 PC 필름의 제 1면 상에 코팅될 확산층에 대응되는 확산물질을 공급하는 공급부와; 상기 PC 필름의 제 1면 상에 형성된 확산물질을 경화시켜 이를 확산층을 형성하는 경화부를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 상기 반사층 형성부는, 상기 확산층 형성부를 통해 제 1면에 확산층이 형성된 PC 필름이 제공되면, 상기 PC 필름의 제 2면 상에 코팅될 반사층에 대응되는 반사물질을 공급하는 공급부와; 상기 반사물질에 소정의 패턴을 형성하기 위해 일정한 패턴이 형성된 반사 패턴 형성용 롤 세트와; 상기 PC 필름의 제 2면에 형성된 소정 패턴의 반사물질을 경화시켜 이를 반사층으로 형성하는 경화부를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 상기 프리즘층 형성부는, 상기 확산층 형성부 및 반사층 형성부를 통해 제 1면에는 확산층이, 제 2면에는 반사층이 형성된 PC 필름이 제공되면, 상기 확산층 상에 코팅될 프리즘층에 대응되는 물질을 공급하는 공급부와; 상기 물질에 프리즘 패턴을 형성하기 위해 이에 대응되는 패턴이 형성된 프리즘 패턴 형성용 롤 세트와; 상기 PC 필름의 확산층 상에 형성된 프리즘 패턴의 물질을 경화시켜 이를 프리즘층으로 형성하는 경화부를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 도광필름 제조방법은, PC 소재에 가소제가 첨가되어 플렉서블한 특성이 구현되는 PC 필름이 롤 투 롤 방식으로 공급되는 단계와; 상기 PC 필름의 제 1면에 확산층이 형성되는 단계와; 상기 PC 필름의 제 2면에 반사층이 형성되는 단계와; 상기 PC 필름 제 1면의 확산층 상에 프리즘층이 형성되는 단계가 포함됨을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 백라이트 유닛에 구비되는 기존의 도광판을 제조하기 위한 사출 금형이 필요 없어지기 때문에 개발 비용을 절감할 수 있고 제품화 속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 롤 투 롤 방식으로 도광필름을 형성하고, 상기 또한, 도광필름에 일체형으로 광학층 및/또는 반사층을 형성함으로써, 원가 절감 및 제조 공정을 단축시 킬 뿐 아니라, 단시간 내에 많은 도광필름을 생산할 수 있게 되어 대량 생산이 불가능한 사출 제조방식의 문제점을 극복할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 의한 도광필름의 제조장치를 설명하기에 앞서 본 발명에 의해 제조되는 도광필름 및 이를 포함하는 백라이트 유닛과 액정표시장치의 구조에 대해 먼저 설명하도록 한다.
도 1은 도광필름을 포함한 백라이트 유닛이 구비된 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 액정표시장치는, 화상이 표시되는 액정표시패널(110)과, 액정표시패널(110)의 후방에 배치되어 액정표시패널(110)에 빛을 조사하는 백라이트 유닛(200)를 포함한다.
상기 백라이트 유닛(200)는, 광원인 램프(130)와, 램프(130)로부터의 빛이 액정표시패널(110)을 향하도록 안내하는 도광필름(120)을 포함한다.
이때, 상기 도광필름(120)은 플렉서블한 특성을 갖음을 특징으로 한다.
즉, 기존의 백라이트 유닛의 구성요소 중 가장 두껍고 큰 면적 및 부피를 차지하였던 도광판을 본원 발명에 의한 도광필름(120)으로 대체함으로써, 백라이트 유닛의 플렉서블화를 구현할 수 있게 한다.
이는 추후 상기 액정표시패널(110)이 플렉서블화 되는 경우에 상기 액정표시패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛 또한 플렉서블하게 됨으로써, 컬러 영상의 디스플레이가 가능한 플렉서블 액정표시장치의 제조가 가능하게 되는 것이다.
종래의 도광판은 폴리카보네이트(Polycarbonate; PC) 재질로 구현되는데, 상기 도광판을 구성하는 PC의 제조방법을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
비스페놀A의 염기용액에 포스겐을 반응시켜 저분자량의 폴리카보네이트를 만들고, 이에 다시 중합을 진전시켜 분자량이 약 2만 내지 10만을 갖는 수지(Resin)를 생성한다.
그 다음 상기 수지는 세정, 건조 후 펠릿(Pallet)화시켜 압축성형하여 시트로 만들거나, 또는 사출 성형을 통해 소정의 성형품으로 제조된다.
이 때, 상기 중합체 용액은 일반적으로 점성도가 높고, 성형은 비교적 고온(약 295 ~ 325℃)에서 실시된다.
이러한 공정을 통해 형성된 PC는 기존의 도광판이 가져야 하는 질기고 단단한 성질을 갖게 된다. 즉, 기존의 PC 도광판은 두껍고 단단하게 형성된다.
이에 반해 본원발명에 구비되는 도광필름(120)은 PC 재질로 형성되기는 하나, 플렉서블한 특성을 가져야 하므로, PC에 가소제(Plasticizer)를 첨가하여 구현됨을 특징으로 한다. 즉, 상기 도광필름(120)은 PC 소재에 가소제가 첨가되어 플렉서블한 특성이 구현되는 폴리카보네이트 필름(121)로 구현된다.
이 때, 상기 가소제는 수지의 유리전이온도(Tg)를 저하시켜 가공을 용이하게 하는 것으로, 이는 단단하고 깨지기 쉬운 물질에 유연성(flexibility)를 부여하는 역할을 한다.
상기 가소제는 화학구조에 의한 분류로 "프탈레이트계, 지방산계, 메리테이트계, 에폭시계, 인산계, 고분자가소제"로 나뉘고, 특성에 의한 분류로 "내열성, 내한성, 난연성, 내이행성, 내후성"으로 나뉘며, 상용성에 의한 분류로는 "1차 가소제(수지와 상용성이 좋아서 단독 사용 가능한 가소제), 2차 가소제(수지와 상용성이 떨어지거나 1차 가소제와 병용하여 사용하는 가소제)"로 나뉜다.
결과적으로 본원발명에 의한 도광필름(120)은 기존의 PC에 가소제가 첨가되어 구현되는 것으로서, 종래의 도광판과는 달리 플렉서블한 특성을 갖음을 그 특징으로 한다.
또한, 본원발명에 의한 도광필름(120)은 플렉서블한 특성 이외에 상기 도광필름의 적어도 일면에 반사층(127) 및 광학층(123, 125)이 코팅되어 형성됨을 그 특징으로 한다.
즉, 상기 액정표시패널 측을 향하는 도광필름의 제 1면에는 광학층으로서 확산층(123) 및 프리즘층(125)이 형성될 수 있으며, 상기 제 1면의 반대면 즉, 상기 도광필름의 제 2면에는 반사층(127)이 형성될 수 있다.
이 때, 상기 확산층(123)은 도광필름(120)으로부터 입사되는 입을 확산시켜 빛의 부분적인 밀집현상을 방지하여, 빛이 액정표시패널(110)을 향해 고루 조사될 수 있는 역할을 하며, 상기 프리즘층(125)은 상기 확산층(123)에 의해 확산된 빛을 액정표시패널(110)을 향해 집광시켜, 액정표시장치의 휘도를 향상시키는 역할을 한다.
따라서, 상기 확산층(123)과 프리즘층(125)이 모두 도광필름 상에 형성될 경우에는 확산층과 프리즘층이 순차적으로 형성된다.
이를 통해 종래의 백라이트 유닛에 구비되었던 광학시트(161, 163) 및 반사 시트(150)를 제거할 수 있게 되어 전체적인 백라이트 유닛의 두께를 최소화할 수 있게 된다.
또한, 상기 램프(130)는 도광필름(120)의 측면에 배치되며, 램프(130)로부터 방출된 빛은 도광필름(120)의 측면을 통해 도광필름(120) 내부로 입광된다.
또한, 상기 램프(130)로는 선광원인 냉음극 형광램프(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp) 또는 점광원인 다수의 LED 소자가 사용되는 것이 일반적이다.
도광필름(120)은 램프(130)로부터 입광된 빛이 도광필름 제 1면의 전방에 배치되는 액정표시패널(110)을 향하도록 안내하고, 그 후방면 즉, 제 2면에는 빛의 진행 방향이 액정표시패널(110)을 향하게 하는 미세한 도트패턴과 같은 각종 패턴(미도시)이 인쇄되어 있다. 이때, 상기 도트패턴과 같은 각종 패턴은 반사층(127)으로서의 역할을 수행하게 된다.
도 2는 도 1에 도시된 도광필름의 실시예이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 도광필름(120)은, PC 소재에 가소제가 첨가되어 플렉서블한 특성이 구현되는 PC 필름(121)과, 상기 PC 필름의 제 1면 상에 형성되는 확산층(123)과, 상기 확산층 상에 형성되는 프리즘층(125)과, 상기 PC 필름의 제 2면에 형성되는 반사층(127)으로 구성된다.
이 때, 상기 확산층(123), 프리즘층(125), 반사층(127)은 각각 롤 투 롤(Roll to Roll) 방식의 코팅 공정을 통해 형성됨이 바람직하다.
이와 같은 실시예에 의한 도광필름(120)이 백라이트 유닛(200)에 구비되는 경우에는 도광필름 하면의 반사시트(150) 및 도광필름 상면의 광학시트(161, 163)가 구비될 필요가 없게 되는 것이다.
이하, 도 3을 통해 본 발명의 실시예에 의한 도광필름을 제조하는 장치의 구성 및 이를 통한 상기 도광 필름의 제조 공정을 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 도광 필름 제조장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 도광필름 제조장치(300)는, 앞서 설명한 PC 필름(도 2의 121) 즉, PC 소재에 가소제가 첨가되어 플렉서블한 특성이 구현되는 PC 필름(121)이 롤 투 롤 방식으로 공급됨에 의해, 상기 PC 필름(121)의 제 1면에 확산층(도 2의 123)을 코팅하고, PC 필름(121)의 제 2면에 반사층(도 2의 127)을 코팅하며, 마지막으로 상기 확산층(123) 상에 프리즘층(도 2의 125)을 코팅하여 도광필름(도 2의 120)을 제조하는 장치이다.
이에 상기 도광필름 제조장치(300)는, 상기 PC 필름의 제 1면에 확산층을 코팅하여 형성하는 확산층 형성부(310)와; 상기 PC 필름의 제 2면에 반사층을 코팅하여 형성하는 반사층 형성부(320)와; 상기 PC 필름 제 1면의 확산층 상에 프리즘층을 형성하는 프리즘층 형성부(330)가 포함되어 구성된다.
이 때, 상기 확산층 형성부(310)는, 와인더(Winder) 및 언와인더(Unwinder)에 의해 제공되는 상기 PC 필름(121)를 가이드 하는 가이드 롤(guide roll) 세트(312) 및 상기 PC 필름(121)의 제 1면 상에 코팅될 확산층에 대응되는 확산물질 을 공급하는 공급부(314)와; 상기 PC 필름(121) 상에 형성된 확산물질을 경화시켜 이를 확산층을 형성하는 경화부(316)로 구성된다.
상기 확산층 형성부(310)에 의해 PC 필름 상에 확산층이 형성되는 과정에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 확산층 형성부(310)에 PC 필름이 유입되면, 공급부(314)에 의해 확산용 레진에 상기 PC 필름의 제 1면에 도포된다. 여기서, 상기 확산용 레진은 UV 경화 또는 열 경화에 의해 경화되는 물질이 선택된다.
이어 상기 확산용 레진이 도포된 PC 필름은 가이드 롤 세트(312)로 이동한다. 상기 가이드 롤 세트(312)는 일정방향으로 회전하면서 상기 확산용 레진이 도포된 PC 필름을 가공하는 역할을 한다.
이 경우 상기 롤을 이용하여 확산용 레진과 PC 필름의 밀착화가 가능하므로 상기 확산층의 일정한 두께 조절이 가능하게 되고, 표면 처리된 롤에 밀착되기 때문에 스크래치도 감소하게 된다. 이후 상기 확산용 레진은 경화부(316)에 의해 경화되어 PC 필름(121)의 제 1면 상에는 확산층이 형성되는 것이다.
이와 같이 확산층 형성부(310)에 의해 상기 PC 필름의 제 1면에 확산층이 형성되면, 이이서 상기 PC 필름은 상기 반사층 형성부(320)로 유입된다.
이에 상기 반사층 형성부(320)는, 상기 확산층 형성부(310)를 통해 제 1면에 확산층이 형성된 PC 필름(121)이 제공되면, 상기 PC 필름(121)의 제 2면 상에 코팅될 반사층에 대응되는 반사물질을 공급하는 공급부(324)와; 상기 반사물질에 소정의 패턴을 형성하기 위해 일정한 패턴이 형성된 반사 패턴 형성용 롤 세트(322)와; 상기 PC 필름(121)의 제 2면에 형성된 소정 패턴의 반사물질을 경화시켜 이를 반사층으로 형성하는 경화부(326)로 구성되며, 이를 통해 상기 제 1면에 확산층이 형성된 PC 필름의 제 2면에는 반사층이 형성되는 것이다.
또한, 상기 프리즘층 형성부(330)는, 상기 확산층 형성부(310) 및 반사층 형성부(320)를 통해 제 1면에는 확산층이, 제 2면에는 반사층이 형성된 PC 필름(121)이 제공되면, 상기 확산층 상에 코팅될 프리즘층에 대응되는 물질을 공급하는 공급부(334)와; 상기 물질에 프리즘 패턴을 형성하기 위해 이에 대응되는 패턴이 형성된 프리즘 패턴 형성용 롤 세트(332)와; 상기 PC 필름(121)의 확산층 상에 형성된 프리즘 패턴의 물질을 경화시켜 이를 프리즘층으로 형성하는 경화부(336)로 구성되며, 이를 통해 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 의한 도광필름(120)이 완성된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 백라이트 유닛이 구비된 액정표시장치의 개략적인 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 도광필름의 실시예를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 도광 필름 제조장치를 개략적으로 도시한 블록도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
120 : 도광 필름 121 : PC 필름
123 : 확산층 125 : 프리즘층
127 : 반사층
300 : 도광필름 제조장치 310 : 확산층 형성부
320 : 반사층 형성부 330 : 프리즘층 형성부

Claims (5)

  1. PC 소재에 가소제가 첨가되어 플렉서블한 특성이 구현되는 PC 필름의 제 1면에 확산층을 코팅하여 형성하는 확산층 형성부와;
    상기 PC 필름의 제 2면에 반사층을 코팅하여 형성하는 반사층 형성부와;
    상기 PC 필름 제 1면의 확산층 상에 프리즘층을 형성하는 프리즘층 형성부가 포함되어 구성되는 도광필름 제조 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 확산층 형성부는,
    상기 PC 필름을 가이드 하는 가이드 롤(guide roll) 세트와;
    상기 PC 필름의 제 1면 상에 코팅될 확산층에 대응되는 확산물질을 공급하는 공급부와;
    상기 PC 필름의 제 1면 상에 형성된 확산물질을 경화시켜 이를 확산층을 형성하는 경화부를 포함함을 특징으로 하는 도광필름 제조장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 반사층 형성부는,
    상기 확산층 형성부를 통해 제 1면에 확산층이 형성된 PC 필름이 제공되면, 상기 PC 필름의 제 2면 상에 코팅될 반사층에 대응되는 반사물질을 공급하는 공급 부와;
    상기 반사물질에 소정의 패턴을 형성하기 위해 일정한 패턴이 형성된 반사 패턴 형성용 롤 세트와;
    상기 PC 필름의 제 2면에 형성된 소정 패턴의 반사물질을 경화시켜 이를 반사층으로 형성하는 경화부를 포함함을 특징으로 하는 도광필름 제조장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 프리즘층 형성부는, 상기 확산층 형성부 및 반사층 형성부를 통해 제 1면에는 확산층이, 제 2면에는 반사층이 형성된 PC 필름이 제공되면, 상기 확산층 상에 코팅될 프리즘층에 대응되는 물질을 공급하는 공급부와;
    상기 물질에 프리즘 패턴을 형성하기 위해 이에 대응되는 패턴이 형성된 프리즘 패턴 형성용 롤 세트와;
    상기 PC 필름의 확산층 상에 형성된 프리즘 패턴의 물질을 경화시켜 이를 프리즘층으로 형성하는 경화부를 포함하는 도광필름 제조장치.
  5. PC 소재에 가소제가 첨가되어 플렉서블한 특성이 구현되는 PC 필름이 롤 투 롤 방식으로 공급되는 단계와;
    상기 PC 필름의 제 1면에 확산층이 형성되는 단계와;
    상기 PC 필름의 제 2면에 반사층이 형성되는 단계와;
    상기 PC 필름 제 1면의 확산층 상에 프리즘층이 형성되는 단계가 포함됨을 특 징으로 하는 도광필름 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104122611A (zh) * 2013-04-29 2014-10-29 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 光学复合膜的制造设备及制造方法

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