KR20150145508A - 도광판 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도광판 및 그 제조방법에 관한 것이다. PMMA 또는 PC 재질의 베이스 필름과, 상기 베이스 필름의 배면과 상면에 형성된 광학 패턴 및 UV 코팅층을 포함하여 이루어진다. 상기 UV 코팅층은 수광 측 엣지부와, 상기 엣지부로부터 광 진행방향으로 형성된 렌즈부를 포함한다. 한편, 상기 도광판은 베이스 필름 공급단계, 광학 패턴 형성단계, UV 코팅층 형성단계, 컷팅 완성단계를 통하여 제조된다. 이때 상기 광학 패턴은 압출 스탬핑 방식이, 상기 UV 코팅층은 몰딩을 이용한 임프린트 방식이 적용되는 소위 하이브리드 방식을 사용한다.

Description

도광판 및 그 제조방법 {Light Guide Plate and method for manufacturing the same}

본 발명은 도광판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 백라이트 유닛에 적용되어 측면 광원에서 제공된 빛을 상면으로 발광시키는 도광판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적인 의미에서 도광판(LGP: Light Guide Plate)은 LED 또는 형광램프 등의 측면 광원에서 제공된 빛을 가능한 손실 없이 상면으로 고르게 발광시키는 필름 또는 필름 형태의 판재를 말하며, 보통 이 도광판은 평판 디스플레이의 백라이트 유닛이나 광고판 등에 사용되고 있다.

도광판의 소재로는 흔히 아크릴이라 부르는 PMMA 또는 PC가 많이 사용되며, 이 도광판의 적어도 일면에는 빛을 효과적으로 발광시키도록 하는 광학 패턴이 형성된다.

상기한 도광판의 제조 방법으로서는:

1) 압출 판재를 용도별로 크기에 맞게 절단하고 절단면을 거울처럼 매끈하게 가공한 후 발광면에 광학 패턴을 도포 프린팅해 생산하는 인쇄방식;

2) 금형을 제작해 사출로 생산하는 사출방식;

으로 나누어 볼 수 있다.

또한, 상기 사출방식은:

2-1) 금형에 직접 광학 패턴을 설계하는 방식;

2-2) 광학 패턴을 새긴 얇은 금속판(stamper)을 금형에 장착하는 방식;

으로 나눌 수 있다.

도광판의 제조 방법으로서, 상기한 방식 이외에도 잉크젯 방식, V-컷 방식 등이 있으나 이들에 대하여는 따로 언급하지 않는다.

상기 사출방식은 고가의 특수강을 사용한 금형이 필요함에 따라 제작비용이 매우 높게 되는 문제가 있으며, 중요하게는 이 방식으로는 박막 형태의 도광판을 제조할 수가 없는 치명적인 문제가 있다.

이 방식의 문제점을 개선한 것이 최근의 VM(Vacuum Molding)방식이다. 이 방식은 금형에서 가열하고 공기 또는 진공을 이용해 제품을 성형하는 것으로서, 생산성이 높고 박막 형태의 도광판을 제조할 수 있는 장점이 있다. 그러나 반면에, 이 방식은 고가이면서 대형화된 장비를 필요로 하는 문제가 있다.

이에 최근에 본 출원인이 시도해 본 것이, 베이스 필름의 상·하면에 UV 코팅을 이용하는 방식이다. 도 1을 참조하면, 베이스 필름(1)의 상면에는 일측 엣지부를 갖는 코팅층(2)을 형성하고, 하면에는 광학 패턴을 갖는 코팅층(3)을 형성하는 것이다. 이는 일응 사출방식의 문제를 해결하는 것으로 보이지만, 여기에는 특히 하측 코팅층(3)의 형성에 관련하여:

출사 광에 황변이 발생하는 문제;

광학 패턴의 설계 및 성형이 용이하지 않은 문제;

베이스 필름과의 부착성이 떨어지는 문제;

도광판의 휘도가 떨어지는 문제;

등이 심각하게 발생하여, 실제로 백라이트 유닛 등에 적용하기에 어려움이 있을 것으로 판단되었다.

[관련 문헌]

등록특허 제326228호

등록특허 제829240호

등록특허 제1051291호

등록특허 제1078235호

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해결하고자 제안된 것이다. 본 발명의 목적은 복잡하거나 고가의 장비가 요구되지 않으며 동시에 박막형으로 제작되는 도광판 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 도광판은:

PMMA 또는 PC 재질의 베이스 필름과;

상기 베이스 필름의 배면에 형성된 광학 패턴;

상기 베이스 필름의 상면에 도포되며, 수광 측 엣지부와, 상기 엣지부로부터 광 진행방향으로 평행하게 형성된 복수의 렌티큘러(lenticular)로 이루어진 렌즈부를 포함하는 UV 코팅층;

을 포함한다.

바람직하게, 상기 렌티큘러는 볼록한 반원기둥 형상으로 형성된다.

본 발명의 도광판 제조방법은:

PMMA 또는 PC 재질의 베이스 필름을 공급하는 제1단계;

상기 공급된 필름이 압출 스탬핑(stamping) 롤러를 통과하면서, 그 일면에 광학 패턴이 형성되도록 하는 제2단계;

상기 필름의 타면에 UV 코팅층을 구성하되, 수광 측에는 엣지부가 형성되도록 하는 제3단계;

를 포함한다.

바람직하게 상기 제3단계는:

상기 엣지부로부터 광 진행방향으로, 평행한 복수의 렌티큘러로 이루어진 렌즈부를 형성하는 제3-1단계;

를 포함한다.

본 발명에 따르면, 단지 압출 롤러를 구비하거나 또는 UV 코팅용 몰드를 더 구비하여 도광판을 제조한다. 따라서 본 발명은, 사출 또는 기타의 종래 기술에 비하여, 제조 및 설치가 복잡하거나 고가의 장비가 요구되지 않으며 동시에 도광판이 박막형으로 제작될 수 있는 효과가 있다. 한편, 제작된 도광판의 광 특성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래기술의 문제점을 해결하고자 시도한 도광판의 구성을 보인 도면.
도 2는 본 발명에 따른 도광판의 외형도.
도 3은 도 2의 광학 패턴 확대도.
도 4는 본 발명에 따른 도광판 제조방법의 순서도.
도 5는 도 4의 압출 롤러 예시도.
도 6은 도 5의 성형 패턴 확대도.
도 7은 도 6의 몰드 예시도.

이상에 기재된 또는 기재되지 않은 본 발명 "도광판 및 그 제조방법"의 특징과 효과들은, 이하에서 첨부도면을 참조하여 설명하는 실시예 기재를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 도 2은 도광판을 도 5는 그 제조방법을 각각 나타내며, 도면에서 부호 10은 본 발명에 따른 도광판을 표시한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 도광판(10)은 PMMA 또는 PC 재질의 베이스 필름(11)과, 상기 베이스 필름(11)의 배면에 형성된 광학 패턴(12) 및 상기 베이스 필름의 상면에 도포되는 UV 코팅층(13)을 포함하여 이루어진다. 여기에서 상기 UV 코팅층(13)은 수광 측 엣지부(14)와, 상기 엣지부(14)로부터 광 진행방향으로 평행하게 형성된 복수의 렌티큘러(15a)로 이루어진 렌즈부(15)를 포함하며, 수지성형 몰드를 이용하여 일체로 형성된다.

참고로, 상기 도광판(10)은 광원이 일측에 배치되고 그로부터 제공되는 빛은 엣지부(14)에서 수광되는 것이다. 이때 상기 엣지부(14)는 수광 효율을 높이기 위하여 광원 측 면적을 크게 하여 구성한 부분이다. 상기 렌티큘러(15a)는 가능한 광 손실없이 균일한 지향성으로 출사되도록 하는 것으로, 바람직하게 볼록한 반원기둥 형상으로 형성된다.

상기 광학 패턴(12)은 대략 베이스 필름(11)의 배면으로부터 일정한 배열을 가지고 형성된 양각 또는 음각의 도트(dot)(16) 패턴이다. 도 3을 참조하면, 본 실시예에서 각 도트(16)는 구체적으로 양각 돌기(16a)와 그 주변에 형성된 음각 요홈(16b)을 동시에 포함하여 이루어진 것이다. 실제로 이 도트(16)의 형태는 광학 패턴(12)이, 단지 양각 또는 음각인 것에 비하여, 광 반사 및 지향성을 향상시킴으로써 휘도를 크게 개선하는 효과가 있음이 확인되었다.

본 발명의 상기 도광판(10)은 베이스 필름 공급단계, 광학 패턴 형성단계, UV 코팅층 형성단계, 컷팅 완성단계를 통하여 제조된다. 이하에서는, 도 4 이하의 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 상기 도광판(10)의 제조방법을 각 단계별로 설명하기로 한다.

제1단계

이 단계는 도광판(10)을 구성하는 베이스 필름(11)을 공급하는 단계로서, 이때 상기 베이스 필름(11)은 PMMA 또는 PC 재질의 광학용 필름이다.

제2단계

이 단계는 상기 공급된 필름(11)이 압출 스탬핑 롤러(20)를 통과하면서, 그 하면에 광학 패턴(12)이 형성되도록 하는 단계이다. 도 5를 참조하면, 상기 스탬핑 롤러(20)는 상·하 한 쌍의 롤러로 구성되며, 일측 롤러(20a)에는 베이스 필름(11)의 광학 패턴(12)에 대응하는 성형 패턴(22)이 형성된 얇은 금속판으로서 스탬퍼(21)가 감겨져 있다.

각 단위 성형 패턴(23)은 상기 광학 패턴(12)의 도트(16) 성형을 위한 대응 패턴이다. 도 6를 참조하면, 구체적으로 각 단위 성형 패턴(23)은 요홈(23a)와 그 주변에 형성된 돌기(23b)을 포함하여 이루어진 것이다. 바람직하게, 상기 스탬핑 롤러(20)는 100~180℃로 가열되며, 이에 이 스탬핑 롤러(20)를 통과하는 필름(11)의 일면에 도트(16) 및 광학 패턴(12)이 형성되는 것이다.

제3단계

이 단계는 상기 필름(11)의 상면에 UV 코팅층(13)을 구성하는 단계이다. 이 단계에서는 수광 측에 엣지부(14)가 형성되도록 하며, 바람직하게 상기 엣지부(14)로부터 광 진행방향으로 평행한 복수의 렌티큘러(15a)로 이루어진 렌즈부(15)를 더 형성하는 것으로 한다.

도 7을 참조하면, 이 단계에서는 몰드(30)를 이용하는데, 상기 몰드(30)의 바닥면은 상기 엣지부(14)와 렌티큘러(15a) 렌즈부(15)를 성형하기 위한 형태로 가공이 되어 있다. 이 상태에서:

상기 몰드(30)에 UV 레진을 투입하고;

상기 필름(11) 상면을 그 위에 접합시킨 후 경화시키면;

필름(11)의 상면에, 상기 엣지부(14) 및 렌즈부(15)를 포함한 UV 코팅층(13)이 형성되는 것이다.

제3단계에서 UV 코팅층(13)을 형성하는 방법으로만 보면, 이는 통상의 UV 임프린트(imprint) 방식에 해당한다. 반면, 상기한 제2단계의 광학 패턴(12)을 형성하는 방식은 스탬핑 방식에 해당한다. 그러므로 상기 제2단계 및 제3단계를 포함한 전체 공정으로 보면, 본 발명의 도광판(10) 제조방법은 압출 스탬핑 방식과 몰딩 임프린트 방식을 결합한 소위 하이브리드(hybrid) 방식이라고 할 수 있다.

제4단계

이 단계는 이상의 공정에서 제조된 것을, 정해진 형태와 크기 등으로 컷팅하여 도광판(10)을 완성하는 단계이다. 예컨대, 도 7의 부호 31은 상기한 제3단계 이후의 엣지부(14) 커팅 선이다.

이상과 같이 본 발명은 도광판(10)을 제조함에 있어서 압출 방식 및 몰딩 임프린트 방식이 혼용된 소위 하이브리드 방식을 취하고 있다. 이 제조방법에 따르면, 사출 또는 기타의 종래 기술에 비하여, 제조 및 설치가 복잡하거나 고가의 장비가 요구되지 않으며 동시에 도광판이 박막형으로 제작될 수가 있는 것이다. 또, 그 제조된 도광판(10)은 가능한 광 손실 없이 균일한 지향성으로 출사되도록 함으로써 휘도 등 광 특성을 크게 개선되는 특징이 있다.

10. 도광판
11. 베이스 필름 12. 광학 패턴
13. UV 코팅층 14. 엣지부
15. 렌즈부 16. 도트
16a. 돌기 16b. 요홈
20. 스탬핑 롤러 21. 스탬퍼
22. 성형 패턴 23. 대응 패턴
23a. 요홈 23b. 돌기
30. 몰드 31. 컷팅 선

Claims (8)

1. PMMA 또는 PC 재질의 베이스 필름(11)과;
   상기 베이스 필름(11)의 배면에 형성된 광학 패턴(12);
   상기 베이스 필름(11)의 상면에 도포되며, 수광 측 엣지부(14)와, 상기 엣지부(14)로부터 광 진행방향으로 평행하게 형성된 복수의 렌티큘러(15a)로 이루어진 렌즈부(15)를 포함하는 UV 코팅층(13);
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 렌티큘러(15a)는 볼록한 반원기둥 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 도광판.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 광학 패턴(12)은 도트(16) 배열의 패턴이며;
   각 도트(16)는, 양각 돌기(16a)와 그 주변에 형성된 음각 요홈(16b)을 동시에 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 도광판.
   
4. PMMA 또는 PC 재질의 베이스 필름(11)을 공급하는 제1단계;
   상기 공급된 필름(11)이 압출 스탬핑 롤러(20)를 통과하면서, 그 일면에 광학 패턴(12)이 형성되도록 하는 제2단계;
   상기 필름(11)의 타면에 UV 코팅층(13)을 구성하되, 수광 측에는 엣지부(14)가 형성되도록 하는 제3단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판 제조방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제3단계는:
   상기 엣지부(14)로부터 광 진행방향으로, 평행한 복수의 렌티큘러(15a)로 이루어진 렌즈부(15)를 형성하는 제3-1단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판 제조방법.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 스탬핑 롤러(20)는 상·하 한 쌍의 롤러로 구성되며,
   일측 롤러(20a)에는 상기 광학 패턴(12)에 대응하는 성형 패턴(22)이 형성된 얇은 금속판으로서 스탬퍼(21)가 감겨져 있는 것,
   을 특징으로 하는 도광판 제조방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 성형 패턴(22)의 각 단위 성형 패턴(23)은:
   광학 패턴(12)의 도트(16) 성형을 위한 대응 패턴으로서, 요홈(23a)와 그 주변에 형성된 돌기(23b)을 포함하여 이루어진 것;
   을 특징으로 하는 도광판 제조방법.
   
8. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 UV 코팅층(13)은 몰드(30)를 이용하여 성형되는 것으로,
   상기 몰드(30)에 UV 레진을 투입하고;
   상기 필름(11) 상면을 그 위에 접합시킨 후 경화시켜;
   필름(11)의 상면에, 상기 UV 코팅층(13)이 형성되도록 하는 것;
   을 특징으로 하는 도광판 제조방법.
   

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