KR20030076323A - 광학 패널 성형 다이, 이의 제조방법 및 이의 용도 - Google Patents
광학 패널 성형 다이, 이의 제조방법 및 이의 용도 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 목적은 광학 패턴[예: 도트(dot) 또는 라인(line)]이 광학 패널의 하나 이상의 측면에 일체적으로 형성된 광학 패널, 예를 들면, 액정 디스플레이용 역광 또는 전광 및 각종 조명기, 예를 들면, 전기 신호에 사용되는 모서리 광 패널 또는 광 확산 패널을 제조하는데 적합한 다이를 제공하는 것이다. 본 발명에 따라, 금속 기판 및 광학 패턴에 상응하고, 금속 기판의 한 측면에 감광성의 내열성 수지가 형성된 광학 패턴을 포함하는, 광학 패널의 하나 이상의 측면에 광학 패턴을 일체적으로 형성시키기 위한 광학 패널 성형 다이(여기서, 금속 기판의 성형 패턴을 갖는 표면 전체는 내열성 수지 층으로 피복된다), 다이의 제조방법 및 다이를 사용한 광학 패널의 제조방법이 제공된다.
Description
본 발명은 광학 패턴(예: 도트 또는 라인)이 광학 패널의 하나 이상의 측면에 일체적으로 형성된 광학 패널, 예를 들면, 액정 디스플레이용 역광 또는 전광 및 각종 조명기, 예를 들면, 전기 신호에 사용되는 모서리 광 패널 또는 광 확산 패널을 제조하는데 사용되는 다이, 다이를 제조하는 방법 및 다이를 사용하여 광학 패널을 제조하는 방법에 관한 것이다.
광학 패턴이 광학 패널의 하나 이상의 측면에 형성된 광학 패널은 일반적으로 투명한 열가소성 수지를 사출 성형하여 제조된다. 이러한 광학 패턴을 일체적으로 제공하기 위해, 예를 들면, 공동의 예정된 표면에 기계 절단(예: 절단 또는 블라스팅), 전기 하전 기계 절단 또는 에칭 등에 의해 형성된 생성물의 광학 패턴에 상응하는 오목 및 볼록 금형을 사용하는 방법 및 생성물의 광학 패턴에 상응하는 오목형 및 볼록형을 갖고, 다이의 표면에 형성된 사출 성형기의 금형의 내부 표면에 스탬퍼라 불리는 얇은 니켈 다이가 부착되고, 포토레지스트를 사용하여 형성된 불균일 표면에 니켈 도금하고, 포토레지스트 층을 박리시켜 수득되는 일본 공개특허공보 제9-222514호에 제시된 방법이 공지되어 있다.
그러나, 기계 절단(예: 절단 또는 블라스팅), 전기 하전 기계 절단 또는 에칭 등으로 처리된 금형의 경우에, 형성된 오목형 및 볼록형의 최소 크기는 적어도 100㎛만큼 크다. 따라서, 금형은 광이 금형을 사용하여 사출 성형된 광학 패널로 도입되는 경우, 명암 사이의 콘트라스트가 패턴에 기인하여 너무 높아, 조명에 대하여 균일한 광을 수득하기가 어렵다. 한편, 니켈로 제조된 스탬퍼는, 예를 들면, 다음 문제점을 포함한다: 이러한 스탬퍼를 제조하기 위해 매우 긴 공정이 필요하고, 스탬퍼의 단위 비용이 이의 제조가 고가의 물질 및 관리 비용을 필요로 하므로 높고, 장기간을 요하며, 제조시 개개 단계가 각각 경험 및 노하우를 필요로 하므로 어렵기 때문에 제조도 어렵다.
본 발명자들은 감광성의 내열성 수지를 사용하는 포토레지스트 방법에 의해 금속 기판의 표면에 감광성의 내열성 수지의 성형 패턴을 직접 형성시키는 기술을 발견하였으며, 이를 일본 공개특허공보 제2001-337229호에 제안하였다. 이러한 방법을 채택하는 경우, 매우 정밀한 광학 패턴이 형성된 다이를 단시간에 저비용으로 수득할 수 있다. 그러나, 제안 후 실험은 다음을 밝혀내었다: 다이의 사용에 의한 성형에서 방출 특성이 항상 우수하지 않으므로, 예를 들면, 금형에서 냉각 시간을 약간 증가시킬 필요가 있으며, 불만족스러운 방출 특성은 내구성에 영향을 준다.
본 발명자들은 이러한 문제점을 해결하기 위해 추가로 조사하여, 감광성의 내열성 수지로 제조되고 광학 패턴에 상응하는 성형 패턴을 갖는 다이의 금속 기판의 표면 전체를 감광성의 내열성 수지로 피복하는 경우, 다이로부터의 성형된 광학 패턴의 방출 특성이 개선되고, 다이에 대한 출발 물질로서 금속 기판의 표면을 미리 조악화하는 경우, 다이의 방출 특성 및 내구성이 추가로 개선됨을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 일본 공개특허공보 제2001-337229호에 기술된 성형 다이를 개선시킴으로써 수득된 다이, 즉 광학 패턴(예: 도트 또는 라인)이 광학 패널의 표면의 하나 이상의 측면에 일체적으로 형성된 광학 패널, 예를 들면, 액정 디스플레이용 역광 또는 전광 및 각종 조명기, 예를 들면, 전기 신호에 사용되는 모서리 광 패널 또는 광 확산 패널을 제조하는데 보다 적합한 다이, 다이를 제조하는 방법 및 다이를 사용하여 광학 패널을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 광학 패널의 표면의 하나 이상의 측면에 광학 패턴이 일체적으로 형성된 광학 패널 성형 다이가 제공되며, 다이는 금속 기판 및 광학 패턴에 상응하고 금속 기판의 표면의 한 측면에 감광성의 내열성 수지가 형성된 성형 패턴을 포함하며, 금속 기판의 성형 패턴을 갖는 표면 전체는 내열성 수지 층으로 피복된다. 이러한 성형 다이에서, 내열성 수지로 피복될 금속 기판의 표면을 미리 조악화하는 것이 유익하다.
또한, 본 발명에 따라, 감광성의 내열성 수지 층을 금속 기판의 표면에 형성시키는 단계, 감광성의 내열성 수지 층을 광학 패널의 광학 패턴에 상응하는 패턴을 갖는 마스크를 통해 노광시키는 단계 및 층을 현상하여 감광성의 내열성 수지 층에 마스크의 패턴에 상응하는 성형 패턴을 형성시키는 단계를 포함하는, 광학 패널 성형 다이의 제조방법이 제공되며, 감광성의 내열성 수지는 현상 후 금속 기판의 표면의 한 측면에 걸쳐 전부 잔류된다.
구체적으로, 현상하고자 하는 감광성의 내열성 수지 부분의 완전한 용해 전에 현상을 종결하여, 감광성의 내열성 수지가 또한 수지의 현상 부분에 상응하는 금속 기판의 영역에 잔류하도록 하는 방법을 채택할 수 있다. 또한, 2개의 감광성의 내열성 수지 층이 금속 기판의 표면에 형성되고, 제1 층의 감광성이 이의 형성 후 박탈되어, 감광성이 아닌 제1 층이 금속 기판에 잔류하도록 하는 방법을 채택할 수 있다.
또한, 본 발명에 따라, 광학 패턴이 광학 패널의 표면의 하나 이상의 측면에 일체적으로 형성된 광학 패널의 제조방법이 제공되며, 방법은 2개의 금형 표면 중의 하나 이상에 금속 기판 및 광학 패널의 광학 패턴에 상응하고, 금속 기판의 표면의 한 측면에 감광성의 내열성 수지가 형성된 성형 패턴을 포함하는 성형 다이를 배치하는 단계(여기서, 금속 기판의 성형 패턴을 갖는 표면 전체는 내열성 수지 층으로 피복된다) 및 투명한 용융 수지를 이의 하나 이상의 표면으로서 성형 다이를 포함하는 금형 공동으로 사출시켜 수지를 성형시키는 단계를 포함한다.
도 1은 액정 디스플레이에서 광 유도 플레이트의 위치를 나타내는 도식적인 수직 단면도이다.
도 2는 패턴이 광학 패널에 형성된 모델을 나타내는 도식적인 수직 단면도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 광학 패널을 성형하기 위한 다이 모델을 나타내는 도식적인 수직 단면도이다.
도 4는 패턴이 광학 패널에 형성된 또 다른 모델을 나타내는 도식적인 수직 단면도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 광학 패널을 성형하기 위한 다이 모델을 나타내는 도식적인 수직 단면도이다.
도 6a, 도 6c, 도 6d 및 도 6e는 각각 본 발명에 따르는 성형 다이를 제조하기 위한 하나의 양태에 대한 단계를 나타내는 도식적인 수직 단면도이다.
도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 7d 및 도 7e는 각각 본 발명에 따르는 성형 다이를 제조하기 위한 또 다른 양태에 대한 단계를 나타내는 도식적인 수직 단면도이다.
도 8은 실시예 1에 사용되는 필름 마스크의 패턴을 설명하기 위한 도식적인 평면도이다.
도면 부호의 설명
1: 역광
2: 광학 패널(광 유도 플레이트)
2a: 광 유도 플레이트의 배면
2b: 광 유도 플레이트의 전면
3: 패턴 요소
4: 패널 상의 광학 패턴
5: 반사 시트
6: 광 확산 시트
7: 광원
9: 액정 셀
10: 성형 다이
11: 금속 기판
11a: 감광성의 내열성 수지 층이 형성되는 금속 기판 표면
12, 13: 패턴화된 내열성 수지 층
12a: 피복 후 감광성의 내열성 수지 층
12c: 오목 및 볼록 패턴
13a: 제1 피복 후 감광성의 내열성 수지 층
13b: 제2 피복 후 감광성의 내열성 수지 층
13c: 오목 및 볼록 패턴
15: 성형 패턴
19: 마스크
본 발명은 본 발명이 액정 디스플레이용 역광에 사용되는 모서리 광 패널인 광 유도 플레이트의 제조에 적용될 수 있는 경우를 일례로 취하여 도면을 참조하여 추가로 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 액정 디스플레이에서 광 유도 플레이트의 위치의 일례를 도식적으로 나타내는 도식적인 수직 단면도이다. 역광(1)은 액정 셀(9) 뒷면에 위치하고, 광 유도 플레이트(2), 광 유도 플레이트(2)의 이면 측면에 위치하는 반사 시트(5), 광 유도 플레이트(2)의 전면 측면에 위치하는 광 확산 시트(6) 및 광 유도 플레이트(2)의 모서리 옆에 위치하는 광원(7)으로 이루어진다. 광원(7)으로부터의 광은 광 유도 플레이트(2)에 도입되고, 광 유도 플레이트(2)의 이면 측면에 위치하는 반사 시트로 반사되면서 광 유도 플레이트(2)에서 통과되어 광 유도 플레이트(2)의 전면 측면 상의 광 유도 플레이트(2)로부터 나온다. 이러한 광은 액정 셀(9)용 조명에 사용될, 광 확산 시트(6)의 존재로 인해 역광(1)의 전면에 걸쳐 전부 균일하게 방출된다. 도 1은 광 유도 플레이트(2)가 쐐기형의 부분을 갖고, 광원(7)이 광 유도 플레이트(2)의 두꺼운 측면 상의 모서리 옆에 위치하는 경우를 나타내며, 또 다른 경우에서, 광 유도 플레이트(2)는 편평한 플레이트로 이루어지고, 광원은 각각의 광 유도 플레이트(2)를 접하는 각각의 2개의 모서리 옆에 위치한다.
광 유도 플레이트(2)에서, 투광율이 높은 투명한 열가소성 합성 수지, 예를 들면, 메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 무정형 사이클릭 폴리올레핀 수지, 메틸 메타크릴레이트/스티렌 공중합체(MS) 수지 또는 폴리스티렌 수지 등이 사용된다. 광학 패턴, 예를 들면, 도트 또는 라인은 광 유도 플레이트(2)의 이면(2a)에 종종 형성되어 광을 전면을 향해 균일하게 반사시킬 수 있다. 한편, 광학 패턴, 예를 들면, 도트 또는 라인은 몇몇 경우에서 광 유도 플레이트(2)의 전면(2b)에 유사하게 형성되어 광을 액정 셀(9)을 향하여 효과적으로 방출시킬 수 있다.
본 발명은 광학 패턴이 광학 패널의 표면의 하나 이상의 측면에 일체적으로 형성된 광학 패널, 예를 들면, 광 유도 플레이트(2)를 제조하는데 적합하게 사용되는 성형 다이, 성형 다이를 제조하는 방법 및 다이를 사용하여 광학 패턴을 형성시키는 방법에 관한 것이다. 도 2는 광학 패턴이 광학 패널의 표면의 한 측면에 형성된 경우를 도식적인 수직 단면도로서 나타낸다. 이러한 경우에서, 광학 패턴(4)은 광학 패널(2)의 표면의 한 측면에 오목형으로 패턴 요소(3)를 형성시킴으로써 형성된다.
도 2에 나타내고 광학 패널 위에 일체적으로 형성된 패턴을 갖는 광학 패널을 성형하기 위해, 도식적인 수직 단면도로서 도 3에 나타낸, 다이의 표면에 융기 패턴으로서 형성된 성형 패턴(15)을 갖는 다이(10)를 사용한다. 본 발명에서, 다이(10)는 금속 기판(11) 및 금속 기판(11)의 표면의 한 측면에 감광성의 내열성 수지가 형성된 성형 패턴(15)을 포함하고, 금속 기판(11)의 성형 패턴(15)을 갖는 표면 전체는 내열성 수지 층(12)으로 피복된다.
도 2 및 도 3은 광학 패널(2)의 표면에 형성된 패턴(4)의 각각의 요소(3)가 오목형이고, 광학 패널(2)을 성형하기 위한 다이(10)의 표면에 형성된 성형패턴(15)이 융기 패턴인 경우를 나타낸다. 이와는 반대로, 다음도 가능하다: 광학 패널(2)의 표면에 형성된 패턴(4)의 각각의 요소(3)가 볼록형이고, 광학 패널(2)을 성형하기 위한 다이(10)의 표면에 형성된 성형 패턴(15)이 함몰 패턴이다. 후자의 경우를 각각 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 상응하는 도식적인 수직 단면도로서 도 4 및 도 5에 나타내었다. 도 4에 나타낸 경우에서, 광학 패턴(4)은 광학 패널(2)의 표면의 한 측면에 볼록형으로서 패턴 요소(3)를 형성시킴으로써 형성된다. 도 5는 도 4에 나타내고 광학 패널에 일체적으로 형성된 광학 패턴을 갖는 광학 패널을 성형하기 위한 다이를 나타낸 것이며, 다이는 금속 기판(11) 및 도 4에 나타낸 융기 패턴 요소(3)에 상응하고 금속 기판(11)의 표면의 한 측면에 함몰 패턴으로서 감광성의 내열성 수지가 형성된 성형 패턴(15)을 포함하고, 금속 기판(11)의 성형 패턴(15)을 갖는 표면 전체는 내열성 수지 층(12)으로 피복된다.
금속 기판(11)의 표면의 한 측면 전체를 피복하는 내열성 수지 층(12)의 얇은 부분(오목 패턴이 형성된다)의 두께는 약 10㎛ 이하, 바람직하게는 0.1 내지 5㎛일 수 있다. 한편, 내열성 수지 층(12)의 두꺼운 부분(볼록 패턴이 형성된다)의 두께[금속 기판(11)의 표면으로부터의 높이]는 약 30㎛ 이하, 바람직하게는 5 내지 15㎛일 수 있다. 얇은 부분(오목 패턴이 형성된다)과 두꺼운 부분(볼록 패턴이 형성된다) 사이의 두께 차는 약 25㎛ 이하, 바람직하게는 1 내지 15㎛일 수 있다.
금속 기판(11)으로서, 열가소성 수지 등을 성형하기 위한 다이로서 사용될 수 있는 모든 금속 기판을 사용할 수 있다. 금속 기판(11)의 물질은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 스테인레스 스틸 플레이트, 구리 플레이트, 청동 플레이트 또는 니켈 플레이트 등이 이러한 물질로서 적합하게 사용된다. 금속 기판(11)의 두께는 또한 특별히 한정되지 않으며, 바람직하게는 취급 용이성 등의 측면에서 0.1 내지 5mm이다.
각각 도 3 및 도 5에 나타낸 성형 패턴(15)은 본 발명에 따라 감광성의 내열성 수지를 사용하여 포토레지스트 방법으로 형성된다. 이러한 경우에서, 감광성의 내열성 수지 층(12)이 형성될 금속 기판(11)의 표면은 바람직하게는 다이의 사용에 의해 용융 수지의 사출 성형에서 생성된 다이의 내구성을 개선시키기 위해 조악하다. 이러한 표면으로서 표면 조악화(surface roughening) 방법으로서 일반적으로 공지된 방법, 예를 들면, 숏 블라스트(shot blast) 처리 또는 헤어라인 처리에 의해 사실상 거울 상태로 제조된 표면을 조악화하여 수득한 조악한 표면이 유익하다. 표면 조악화 정도는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, JIS B 0601에 따르는 방법에 따라 측정한 중심선 평균 조도 Ra는 바람직하게는 0.1 내지 1㎛이다.
한 표면에 대한 균일한 조명을 광 유도 플레이트, 예를 들면, 액정 디스플레이용 역광의 광 유도 플레이트의 모서리로부터 광을 유도하여 수행하는 경우, 적합한 명암 패턴은 광 유도 모서리 측면 상에 모서리 면의 한 측면의 각각의 말단에 형성될 수 있다. 명암 패턴용 교정을 고려하여 상기 사실로부터 광학 패턴을 디자인하는 것은 매우 어렵다. 따라서, 니켈 스탬퍼를 포함하는 통상의 금형에서, 광 유도 모서리 측면상의 모서리 면의 한 측면의 각각의 말단에서 적합한 부분을 후-처리, 예를 들면, 블라스팅하여 명암 패턴용 교정시 조도는 변한다. 금속 기판(11)의 표면이 본 발명의 광학 패널 성형 다이에서 조악화하는 경우, 전체 표면은 일반적으로 균일하게 조악화된다. 그러나, 상기 기술한 동일한 교정이 광 유도 모서리 상의 모서리 면의 한 측면의 각각의 말단에서 필요한 경우, 광 유도 모서리 측면 상의 모서리 면의 한 측면의 말단에 각각 상응하는 금속 기판(11)의 표면의 적합한 부분의 조도를 미리 바꾸는 것이 효과적이다.
본 발명에서, 성형 패턴(15)은 감광성의 내열성 수지를 사용하여 포토레지스트 방법에 의해 금속 기판(11)에 형성된다. 본 발명에서 사용된 용어 "포토레지스트 방법"은 반도체 분야에서 포토레지스트의 사용에 의한 패터닝에 적합한 방법 또는 이와 유사한 방법을 의미하며, 포토레지스트 필름을 금속 기판에 형성시키고, 이 위에 형성된 패턴을 갖는 마스크를 통해 노광시킨 다음, 현상하여 금속 표면의 노출에 사용되는 마스크의 패턴을 전사시킨다.
본 발명에서 사용되는 감광성의 내열성 수지는, 예를 들면, 반도체 분야, 특히 반도체 웨이퍼용 보호 피복 필름 및 인터라미나 절연 필름 등에 사용되고, 노출 및 현상에 대하여 해상도가 높고, 베이킹에 대한 부착성이 높은 수지이다. 본 발명에서 사용되는 용어 "내열성"은, 예를 들면, 내열성 수지로 형성된 패턴이 패턴을 갖는 다이를 사용하여 광학 패널을 구성하는 수지를 성형하기 위해 사용되는 성형 온도(예: 약 300℃)에서 가열하는 경우에도 단시간 내에 변형되지 않는 것을 의미한다. 이러한 감광성의 내열성 수지의 고해상도로 인해, 수지의 사용은 포토레지스트 방법에 의해 금속 기판(11)의 표면의 한 측면에 직접 미세한 융기 또는 함몰 패턴으로서 미세하고, 정밀하고 매우 조밀한 광학 패턴에 상응하는 성형 패턴을 형성시킬 수 있게 한다. 수지의 사용은 광학 패널의 성형을 촉진하고 보장하며,수지의 높은 부착성으로 인해 가능한 한 많이 금속 기판(11)의 표면으로부터 성형 패턴의 부분 박리를 예방하고, 광학 패널의 대량 제조에 적합한 성형 다이의 내구성을 보증한다.
감광성 수지는 포지티브 작용성 감광성 수지 및 네가티브 작용성 감광성 수지를 포함한다. 내열성 수지이면, 본 발명에서 이들 중의 어느 하나도 사용할 수 있다. 포지티브 작용성 감광성 수지는 그 자체가 현상액에 난용성 또는 불용성이지만, 이들은 노광에 의해 화학적으로 변화되어 수지로 이루어진 노출 부분은 현상액에 가용성이 되는 반면, 수지로 이루어진 노출되지 않은 부분은 현상 후 상으로서 잔류한다. 한편, 네가티브 작용성 감광성 수지는 그 자체가 현상액에 가용성이나, 이들은 경화시키고자 노광시킴으로써 화학적으로 변화되어 수지로 이루어진 노출 부분은 현상액에 난용성 또는 불용성이고 현상 후 상으로서 잔류한다.
감광성의 내열성 수지의 전형적인 예는 감광성 폴리이미드 수지이다. 감광성 폴리이미드 수지는 비감광성 폴리이미드를 광반응성 저분자량 화합물과 혼합하여 동일한 감광성을 제조함으로써 수득된 수지(혼합 형태) 및 카복실 그룹 또는 하이드록실 그룹을 갖는 폴리이미드의 카복실 그룹 또는 하이드록실 그룹 중의 일부를 개질시켜 수득된 수지(개질 형태)를 포함한다. 상기 형태의 감광성 폴리이미드 수지를 본 발명에서 사용할 수 있다. 전자, 즉 혼합 형태의 감광성 폴리이미드 수지는 수지에서 광반응성 저분자량 화합물이 알칼리 현상액에 가용성인 이의 그룹, 예를 들면, 카복실 그룹 또는 하이드록실 그룹의 일부를 개질시켜 수득한 화합물인 경우, 포지티브 작용성 수지로서 작용하고, 개질된 그룹은 노광에 의해 절단하여화합물로 이루어진 노출 부분이 현상액에 가용성이 된다. 혼합 형태의 감광성 폴리이미드 수지는 광중합성 화합물이 광반응성 저분자량 화합물로서 사용되는 경우 네가티브 작용성 수지로서 작용한다. 후자, 즉 개질 형태의 감광성 폴리이미드 수지는 카복실 그룹 또는 하이드록실 그룹 중의 일부를 개질시켜 제공된 그룹이 노광에 의해 절단 가능한 경우 포지티브 작용성 수지로서 작용한다. 개질 형태의 감광성 폴리이미드 수지는 개질 그룹이 광중합성인 경우, 네가티브 작용성 수지로서 작용한다. 감광성 폴리이미드 수지에 대하여, 예를 들면, 문헌[참조: Fukushima et al., "Kohbunshi Kakoh" Vol. 50, No. 12, pp. 553-560 (2001) (Kohbunshi Kankohkai)]을 참조한다.
시판되는 포지티브 작용성 감광성 폴리이미드 수지는, 예를 들면, 반도체 피복 물질 중에서 "Sumiresin Excel CRC-8000" 계열의 수지(제조원: Sumitomo Bakelite Company Limited)를 포함한다. 이의 구체적인 예는 CRC-8300이며, 이러한 수지는 본 발명에서 사용될 수 있다. 시판되는 네가티브 작용성 감광성 폴리이미드 수지는, 예를 들면, "PI-2732"(제조원: Hitachi Chemical DuPont MicroSystems Ltd.)이다.
감광성의 내열성 수지를 사용하는 포토레지스트 방법에 의해, 성형 패턴(15)은 물론 라인으로서 형성될 수 있다. 또한, 성형 패턴(15)은 도트, 예를 들면, 원형 도트 또는 직사각형 도트 등으로서 형성될 수 있으며, 도 3에 나타낸 융기 패턴 또는 도 5에 나타낸 함몰 패턴일 수 있고, 각각의 패턴 요소의 한 측면의 직경 및 길이는 1 내지 300㎛로 적절하게 변할 수 있고, 인접한 패턴 요소들 사이의 거리는5㎛ 내지 1mm로 적절하게 변할 수 있다. 패턴 요소의 크기 및/또는 인접한 패턴 요소들 사이의 거리는 크기 및/또는 광학 패널의 한 말단에서 다른 말단 간의 거리의 값(들)으로부터 상기 범위에서 적절하고 점진적으로 변할 수 있다.
도 1에 나타낸 플레이트의 모서리 옆에 위치하는 광원을 갖는 쐐기형 광 유도 플레이트에서, 매우 미세한 패턴 요소가 광원 측면에 형성되고, 다소 큰 패턴 요소가 다른 측면에 형성되며, 패턴 요소의 크기(한 측면의 직경 또는 길이)가 광원 측면 상의 패턴 요소와 다른 측면 상의 패턴 요소들 사이에서 서서히 연속적으로 변하여, 고휘도의 균일한 발광을 액정(9)에 보내는 것이 바람직하다. 편평한 플레이트로 이루어진 광 유도 플레이트가 사용되고 광원이 광 유도 플레이트의 각각의 2개의 모서리 옆에 위치하는 경우, 매우 미세한 패턴 요소가 광원에 가까운 각각의 말단 부분에 형성되고, 다소 큰 패턴 요소는 광원으로부터 먼 중간 부분에 형성되며, 패턴 요소의 크기(한 측면의 직경 또는 길이)는 말단 부분의 패턴 요소와 중간 부분의 패턴 요소들 사이에서 서서히 연속적으로 변하여, 고휘도의 균일한 발광을 액정(9)에 보낼 수 있다. 또한, 패턴 요소의 크기가 평면에서 계속적으로 변하는 광학 패턴의 경우에서, 성형 다이(10)의 성형 패턴(15)은 본 발명에 따라 형성되어 광학 패턴은 높은 치수 정확도로 형성될 수 있다.
성형 패턴을 금속 기판(11)에 감광성의 내열성 수지를 사용하여, 예를 들면, 감광성의 내열성 수지가 금속 기판(11)에 적용되어 표면에 감광성 필름을 형성하는 피복 단계, 감광성 필름을 예열하여 약간 조밀하게 하는 전-베이킹 단계, 적용된 수지, 즉 감광성의 내열성 수지 층(12, 포토레지스트 필름)을 광학 패턴에 상응하는 패턴을 갖는 마스크를 통해 노광시키는 노광 단계, 노출된 감광성의 내열성 수지 층(12)을 현상하는 현상 단계, 현상에 의해 제거된 부분을 세정하는 세정 단계 및 현상에 의해 형성된 패턴을 고온에서 베이킹하여 감광성의 내열성 수지를 경화시키고 융기 또는 함몰 패턴(15)을 형성시키는 베이킹 단계를 통해 형성시킬 수 있다. 이들 단계로서, 포지티브 작용성 감광성의 내열성 수지를 사용하는 경우에 사용되는 단계는 네가티브 작용성 감광성의 내열성 수지를 사용하는 경우에 사용되는 단계와 기본적으로 동일하다. 전자 단계에 의해 형성된 상 및 후자 단계에 의해 형성된 상은 단지 서로 반대이다. 따라서, 노광 단계에서 사용된 마스크의 패턴의 프로필이 사용되는 감광성의 내열성 수지의 형태 및 목적하는 패턴의 프로필에 따라 선택된다.
본 발명에서, 상기 기술되고 도 3 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 성형 다이(10)는 금속 기판(11) 및 금속 기판의 표면의 한 측면에 감광성의 내열성 수지로 형성된 성형 패턴(15)으로 이루어지고, 금속 기판(11)의 이 위에 형성된 성형 패턴(15)을 갖는 표면 전체는 내열성 수지 층(12)으로 피복된다. 이러한 다이(10)는 감광성의 내열성 수지 층을 금속 기판(11)의 표면에 형성시키고, 감광성의 내열성 수지 층을 광학 패널(2)의 광학 패턴(4)에 상응하는 패턴을 갖는 마스크를 통해 노광시킨 다음, 노출된 수지 층을 현상하여 감광성의 내열성 수지의 층에 마스크에 형성된 패턴에 상응하는 성형 패턴(15)을 형성시키면서, 현상 후 금속 기판의 표면의 한 측면에 걸쳐 전부 감광성의 내열성 수지를 잔류시켜 제조할 수 있다.
구체적으로, 현상하고자 하는 감광성의 내열성 수지 부분의 완전한 용해 전에 현상을 종결하여 감광성의 내열성 수지가 또한 수지의 현상된 부분에 상응하는 금속 기판의 영역에 잔류하도록 하는 방법을 채택할 수 있다. 또한, 2개의 감광성의 내열성 수지 층을 금속 기판의 표면에 형성시키고, 제1 층의 감광성을 이의 형성 후 박탈하여 감광성이 아닌 제1 층을 금속 기판에 잔류하도록 하는 방법을 채택할 수 있다. 도 6a, 도 6c, 도 6d 및 도 6e는 개개 단계에 대한 도식적인 수직 단면도로서 전자의 방법을 나타낸다. 도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 7d 및 도 7e는 개개 단계에 대한 도식적인 수직 단면도로서 후자의 방법을 나타낸다. 본 발명의 광학 패널 성형 다이의 제조방법은 이들 도면을 참조하여 이후 설명된다.
도 6a, 도 6c, 도 6d 및 도 6e는 각각 상기 언급된 제1 방법을 실시하는 경우, 즉 현상하고자 하는 감광성의 내열성 수지 부분의 완전 용해 전에 현상을 종결함으로써 감광성의 내열성 수지가 또한 수지의 현상 부분에 상응하는 금속 기판의 영역에 잔류하도록 하는 경우에서 제조 단계를 나타내는 도식적인 수직 단면도이다. 이들 도면은 포지티브 작용성 수지가 감광성의 내열성 수지로서 사용되는 경우를 나타낸다. 먼저, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 감광성의 내열 수지를 금속 기판(11)의 표면에 적용시켜 감광성의 내열성 수지 층(12a)을 생성시킨다. 적어도 감광성의 내열성 수치 층(12a)을 형성시키고자 하는 금속 기판(11)의 표면(11a)은 바람직하게는 상기 기술한 바와 같이 조악화된다. 이어서, 도 6c에 나타낸 바와 같이, 감광성의 내열성 수지 층(12a)을 목적하는 광학 패턴을 기준으로 하여 이 위에 기록된 투광 및 차광 패턴을 갖는 마스크(19)를 통해 자외선(UV 선)에 노출시킨다. 이후, 도 6d에 나타낸 바와 같이, 상기 노출된 감광성의 내열성 수지 층(12a)을 현상액으로 현상한 다음, 세정한다.
포지티브 작용성 감광성 수지를 사용하는 종래의 포토레지스트 방법에서, 현상은 금속 기판(11)의 표면이 부분적으로 제거되어 수지 층의 자외선 노출 부분이 용해될때가지 현상 단계에서 수행한다. 한편, 본 발명에서 사용되는 상기 제1 방법에서, 현상은 감광성의 내열성 수지 층(12a)의 자외선 노출 부분이 현상에 의해 완전히 용해되기 전에 종결되어 금속 기판의 성형 패턴을 갖는 표면(11a) 전체가 상기 내열성 수지로 피복되도록 한다. 따라서, 오목 및 볼록 패턴(12c)이 마스크(19)에 형성된 패턴을 기준으로 하여 감광성의 내열성 수지로 형성되며, 금속 기판(11)의 한 표면(11a) 전체는 상기 감광성의 내열성 수지로 피복된다.
이어서, 금속 기판(11)의 한 표면(11a)에 형성된 오목 및 볼록 패턴(12c)을 경화 및 동시에 금속 기판(11)에 부착 및 고착시키고자 300℃ 이상의 고온에서 가열하여, 도 6e에 나타낸 경화된 오목 및 볼록 패턴(12)을 수득한다. 상기 기술한 방법을 사용하여, 금속 기판(11) 및 마스크(19)에 형성된 패턴을 기준으로 하여 금속 기판(11)의 한 표면(11a)에 형성된 경화된 오목 및 볼록 패턴(12)으로 이루어진 광학 패널 성형 다이(10)를 수득할 수 있다.
도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 7d 및 도 7e는 각각 2개의 감광성의 내열성 수지 층이 금속 기판의 표면에 형성되고, 제1 층의 감광성을 이의 형성 후에 박탈하여 감광성이 아닌 제1 층이 금속 기판에 잔류하도록 하는 방법을 채택하는 제조 단계를 나타내는 도식적인 수직 단면도이다. 이들 도면은 또한 포지티브 작용성 수지가 감광성의 내열성 수지로서 사용되는 경우를 나타낸다. 우선, 도 7a에 나타낸바와 같이, 감광성의 내열성 수지를 금속 기판(11)의 표면에 적용시켜 제1 감광성의 내열성 수지 층(13a)을 형성시킨다. 적어도 감광성의 내열성 수지 층(13a)이 형성되는 금속 기판(11)의 표면(11a)은 바람직하게는 상기 기술한 바와 같이 조악화된다. 상기 방법의 경우에서, 감광성의 내열성 수지의 감광성 박탈 처리를 수행한다. 이러한 불활성화 처리는, 예를 들면, 가열 또는 제1 감광성의 내열성 수지 층(13a)의 전체 표면을 이후 수행되는 노광 단계에서 사용되는 자외선으로 조사하는 방법으로 수행할 수 있다. 불활성화가 가열에 의해 수행되는 경우, 가열을 이후 수행되는 전-베이킹 처리와 비교하여 보다 장시간 동안 고온에서 수행한다.
이후, 도 7b에 나타낸 바와 같이, 동일한 감광성의 내열성 수지를 감광성이 아닌 내열성 수지 층(13a)에 추가로 적용시켜 제2 감광성의 내열성 수지 층(13b)을 형성시킨다. 이어서, 전-베이킹 처리를 수행한 후, 도 7c에 나타낸 바와 같이 제2 감광성의 내열성 수지 층(13b)을 목적하는 광학 패턴을 기준으로 하여 이 위에 기록된 투광 및 차광 패턴을 갖는 마스크(19)를 통해 자외선(UV 선)에 노출시킨다. 자외선 노출 후, 노광된 제2 감광성의 내열성 수지 층(13b)을 현상액으로 현상하고 도 7d에 나타낸 바와 같이 세정하여, 오목 및 볼록 패턴(13c)을 마스크(19)에 형성된 패턴을 기준으로 하여 제2 감광성의 내열성 수지 층(13b)에 형성시키면서, 금속 기판(11)의 한 표면(11a) 전체를 제1 감광성의 내열성 수지 층(13a)(이미 감광성이 박탈됨)으로 피복한다.
이어서, 감광성의 내열성 수지가 금속 기판(11)의 한 표면(11a)에 형성된 제1 층(13a) 및 오목 및 볼록 패턴(13c)을 300℃ 이상의 고온으로 가열하여 경화시키고 동시에 금속 기판(11)에 부착 및 고착시켜 도 7e에 나타낸 경화된 오목 및 볼록 패턴(13)을 수득한다. 상기 기술한 방법에 의해, 금속 기판(11) 및 마스크(19)에 형성된 패턴을 기준으로 하여 금속 기판(11)의 한 표면(11a)에 형성된 경화된 오목 및 볼록 패턴(13)으로 이루어진 광학 패널 성형 다이(10)를 수득할 수 있다.
도 6a, 도 6c, 도 6d, 도 6e, 도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 7d 및 도 7e에 나타낸 단계는 이후 추가로 보다 상세하게 기술된다. 피복 단계는, 예를 들면, 다음과 같이 수행한다. 감광성의 내열성 수지를 스핀 피복기에 배치된 금속 기판(11)의 표면(11a)(즉, 피복 필름을 형성시키고자 하는 표면)에 드롭핑 또는 분무 등에 의해 공급하고, 금속 기판(11)을 고속으로 회전시켜 적절한 두께의 감광성의 내열성 수지 층을 형성시킨다. 구체적으로, 감광성의 내열성 수지를 목적하는 광학 패널의 광학 패턴의 적절한 깊이 또는 높이에 따라 약 30㎛ 이하, 바람직하게는 5 내지 20㎛의 균일한 두께로 적용시켜 감광성의 내열성 수지 층(12a) 또는 감광성의 내열성 수지 층(13a 및 13b)을 형성시킨다. 2개의 감광성의 내열성 수지 층을 도 7a 및 도 7b에 서와 같이 형성시키는 경우, 감광성의 내열성 수지 층의 두께는 2개의 층의 전체 두께이다.
2개의 감광성의 내열성 수지 층을 도 7a 및 도 7b에서와 같이 형성시키고, 특히 층을 형성시키고자 하는 금속 기판(11)의 표면(11a)이 조악화된 경우, 제1 감광성의 내열성 수지 층(13a)의 두께는 바람직하게는 5㎛ 이하, 바람직하게는 0.1 내지 5㎛로 조절되고, 제1 감광성의 내열성 수지 층(13a) 및 제2 감광성의 내열성 수지 층(13b)의 전체 두께는 바람직하게는 약 30㎛ 이하, 보다 바람직하게는 5 내지 25㎛로 조절된다. 우선, 금속 기판(11)의 한 표면(11a)에 피복에 의해 형성된 제1 감광성의 내열성 수지 층(13a)이 감광성의 내열성 수지 층(13a)의 표면이 금속 기판(11) 표면의 조도를 반사할 수 있을 정도로 0.1 내지 5㎛의 박막이므로, 공동 표면에 생성된 성형 다이를 배치하고, 예를 들면, 다이를 사용하여 용융 수지를 사출 성형시켜 제조된 광학 패널은 볼록 부분이 조악한 표면을 갖는 광학 패턴을 갖는다. 이러한 광학 패널을, 예를 들면, 액정 디스플레이용 역광의 광 유도 플레이트로서 사용하는 경우, 역광의 반사 시트 및 광학 패널 그 자체의 내구성은, 예를 들면, 반사 시트와의 접촉 영역의 감소 효과에 의해 추가로 개선된다.
전-베이킹 단계에서, 열 오븐을 사용하여, 상기 감광성의 내열성 수지 층(12a 또는 13b)을, 예를 들면, 약간 조밀화시키고자 약 120℃로 가열된 대기에 위치시킨다. 전-베이킹 단계는 분명히 후속의 노광 단계에서 정밀하고 매우 조밀한 노출을 수행할 수 있게 한다.
노광 단계는, 예를 들면, 상기 감광성의 내열성 수지 층(12a 또는 13b)을 광학 패턴에 상응하는 패턴을 갖는 마스크(19)를 통해 스텝퍼(노광기)를 사용하여 g-선 광, i-선 광 또는 이들을 포함하는 연속 파장 광으로 조사하는 방법으로 수행할 수 있다. 자외선을 포함하는 연속 파장 광을 방출할 수 있는 광원으로서, 예를 들면, 고압 수은 램프를 사용할 수 있다. 도면에 나타낸 경우에서, 마스크(19)는 성형 패턴의 볼록 부분에 상응하는 영역을 차단하고, 광원으로부터 차단되지 않은 영역의 광 조사, 즉 이들 영역의 노광을 허락한다.
현상 단계는, 예를 들면, 다음과 같이 수행한다. 상기 노광된 감광성의 내열성 수지 층(12a 또는 13b)을 갖는 금속 기판(11)을 현상제(현상기)에 배치하고, 레지스트용 현상액, 알칼리 수용액을 금속 기판(11)에 드롭핑 또는 분무 등에 의해 공급하면서, 금속 기판(11)을 회전 또는 스톱핑한다. 따라서, 현상액은 균일하게 분배되어 상기 미세한 볼록 부분보다 노광 차단되지 않은 부분에 침투되고 이를 용해시킨다. 현상은 노광된 감광성의 내열성 수지 층(12a 또는 13b)을 갖는 금속 기판(11)을 예정된 시간 동안 레지스트용 현상액, 알칼리 수용액에 침지시켜 수행할 수 있다.
세정 단계는, 예를 들면, 순수한 물을 드롭핑 또는 분무 등에 의해 상기 현상된 금속 기판(11)에 공급하면서, 금속 기판을 고속으로 회전시켜 상기 용해된 부분을 세정함으로써 수행한다. 현상된 금속 기판(11)을 또한 작동수에서 금속 기판(11)을 디핑 또는 적절하게는 흔들어서 세정할 수 있다.
후속의 베이킹 단계에서, 열 오븐을 사용하여, 세정 후 수득된 오목 및 볼록 패턴[12c 또는 (13a)을 갖는 13c]을 갖는 금속 기판(11)을 약 300 내지 400℃에서 가열된 대기에 위치시켜 현상에 의해 형성된 패턴을 경화시키고 금속 기판(11)에 패턴을 부착 및 고착시켜 광학 패턴에 상응하는 성형 패턴을 형성시킨다.
상기 과정에 의해, 광학 패널의 광학 패턴에 반대인 성형 패턴(경화된 오목 및 볼록 패턴)(12 또는 13)이 금속 기판(11)에 직접 형성되고 금속 기판(11)에 대한 경화된 오목 및 볼록 패턴(12 또는 13)의 높은 부착이 보장되어 광학 패널 성형에 적합한 성형 다이(10)를 수득할 수 있다.
이렇게 수득된 성형 다이(10)는 적합하게는 성형 다이(10)를 2개의 금형 표면의 하나 이상에 배치하고, 투명한 용융 열가소성 수지를 금형을 사용하여 사출 성형시켜 광학 패널의 표면의 하나 이상의 측면에 광학 패턴이 일체적으로 형성된 광학 패널을 제조하는데 사용된다. 구체적으로, 다이(10)를 사출 성형기의 공동으로 이루어진 금형 표면(들)에 배치하고, 사출 성형을 사용되는 열가소성 수지에 적합한 성형 온도에서 수행한다. 따라서, 성형 다이(10)에 형성된 경화된 오목 및 볼록 패턴(12 또는 13)에 상응하는 오목 및 볼록 패턴이 열가소성 수지의 표면에 전사된다. 본 발명의 성형 다이(10)를 사용하는 경우, 매우 정밀하고, 매우 조밀하여 미세한 패턴이 고정확도로 전사될 수 있다. 성형 다이(10)를, 예를 들면, 볼트를 사용한 고착, 부착 또는 금형 표면 측면으로부터 흡인에 의해 금형 표면(들)에 배치할 수 있다.
이러한 경우에서, 사출 성형을 본 발명의 금형 다이(10)를 2개의 금형 표면 각각에 배치하여 수행하는 경우, 한 측면은 유도 광을 반사할 수 있고 패턴을 갖고 다른 측면은 확산 패턴을 갖는 광학 패널을 수득할 수 있다. 이러한 경우에서, 금형 표면 상의 다이 세트 자체의 패턴은 각각 서로 상이하다.
또한, 광학 패널을 본 발명의 성형 다이(10)를 사용하여 열가소성 수지의 압착 성형과 같은 널리 공지된 각종 성형 방법으로 제조할 수 있다. 어떠한 성형 방법을 채택할지라도, 투광율이 높은 투명한 열가소성 합성 수지, 예를 들면, 메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트 수지 및 무정형 사이클릭 폴리올레핀 수지, 메틸 메타크릴레이트/스티렌 공중합체(MS) 수지, 폴리스티렌 수지 등이 광학 패널을 구성하는 열가소성 수지로서 적합하게 사용된다.
더우기, 본 발명의 성형 다이는 또한 자외선 경화성 수지를 사용하는 이른바 2P(광중합체) 성형에 사용될 수 있다. 광학 패널이 2P 성형에 의해 제조되는 경우, 자외선 경화성 수지를 이 위에 형성된 경화된 오목 및 볼록 패턴(12 또는 13)을 갖는 다이(10)의 표면에 적용하고, 투명한 기판을 수지에 푸싱(pushing)한 다음, 자외선 경화성 수지를 경화시키자 하는 투명한 기판 측면으로부터 자외선으로 조사하고, 경화된 수지로 제조된 생성된 광학 패널을 취한다.
본 발명이 액정 디스플레이용 역광에 사용되는 모서리 광 패널로서 광 유도 플레이트의 제조에 적용되는 경우를 우선으로 하여 상기 예시되었으나, 본 발명은 또한 광학 패널의 표면의 하나 이상의 측면에 광학 패턴(예: 도트 또는 라인)이 일체적으로 형성된 광학 패널, 예를 들면, 액정 디스플레이용 전광 및 전기 신호와 같은 각종 조명기에 사용되는 모서리 광 패널 또는 광 확산 패널의 제조에 유사하게 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 수행에서, 성형 다이의 실제 물질, 형태, 구조, 제조 공정, 공정 단계, 밀도, 크기, 위치, 사용 및 제조, 이의 성형 패턴, 광학 패널, 이의 광학 패턴(예: 유도 광을 반사할 수 있는 패턴 및 광 확산 패턴), 광학 요소, 반사 수단, 확산 수단 및 감광성의 내열성 수지는 다수의 방식으로 변할 수 있다. 이러한 변형은 상기 기술한 본 발명의 범위 및 범주 내에 속한다.
바람직한 양태의 기술
본 발명은 본 발명의 범위를 제한하지 않는 하기 실시예와 관련하여 추가로 상세하게 설명된다. 우선, 감광성의 내열성 수지 층이 도 6a, 6c, 6d 및 6e에 나타낸 단계에 따라 스토핑 현상 하프웨이에 의해 금속 기판의 한 측면에 걸쳐 전부 형성되는 경우가 기술된다.
실시예 1
343mm x 264mm x 0.3mm(두께) 스테인레스 스틸 플레이트를 금속 기판의 표면의 한 측면에 감광성의 내열성 수지 패턴 형성용 금속 기판으로서 사용한다. JIS B 0601에 따라 측정한 스테인레스 스틸 플레이트의 중심선 평균 조도 Ra는 0.05㎛이다. 한편, 감광성의 내열성 수지로서 포지티브 작용성 감광성 폴리이미드 수지 용액 "Sumiresin Excel CRC-8300S"(제조원: Sumitomo Bakelite Company Limited)를 스핀 피복기로 상기 스테인레스 스틸 플레이트의 표면에 적용하여, 전-베이킹 후 피복 필름의 두께는 약 12㎛일 수 있다. 스테인레스 스틸 플레이트를 공기 건조시키고, 5분 동안 125℃에서 오븐에서 유지시켜 전-베이킹한다. 생성된 감광성 수지 층을 90 내지 100초 동안 g-선 광 및 i-선 광 등을 포함하는 연속 파장 광을 현저하게 방출시킬 수 있는 노출기 "MC Printer"(제조원: Mesh Industrial Co., Ltd.)로 CAD 디자인에 대한 이 위에 형성된 차광 및 노광 패턴을 갖는 필름 마스크를 통해 노광시킨다. 사용되는 필름 마스크는 다음과 같다: 도식적인 평면도로서 도 8에 나타낸 바와 같이, 마스크는 둥근 각 정방형으로서 형성된 차광 패턴을 가지며, 정방형의 크기는 기판으로서 스테인레스 스틸 플레이트의 한 모서리(짧은 측면)에서의 값으로부터 다른 모서리(다른 짧은 측면)에서의 값으로 서서히 계속해서 변하며, 가장 작은 정방형의 측면의 길이는 약 60㎛이고, 가장 큰 정방형의 측면의 길이는 약 100㎛이고, 인접한 패턴 요소들 사이의 거리(피치)는 표면을 통해 약 170㎛이다. 도 8은 패턴 요소의 배열을 설명하기 위한 것으로 실제 치수 비를 반영하지는 않는다.
노광된 감광성 수지 층을 갖는 스테인레스 스틸 기판을 알칼리성 현상액 "SOPD"(제조원: Sumitomo Chemical Co., Ltd.) 약 2ℓ를 함유하는 스테인레스 스틸 정방형 용기에 침지시켜 약 40초 동안 현상액과 접촉시킨다. 이어서, 기판을 현상액으로부터 빠르게 취하고 다른 용기에서 순수한 물로 세정한다. 세정된 기판을 오븐에 위치시키고, 약 150℃로 질소하에 약 30분 동안에 걸쳐 가열한 다음, 150℃에서 30분 동안 유지시키고, 약 30분 동안에 걸쳐 360℃로 가열한 다음, 30분 동안 360℃에서 유지시켜 베이킹한다. 생성된 패턴의 부분을 현미경으로 관찰하여, 노출된 영역(수지가 현상에 의해 용해된 영역)의 수지 층의 두께가 약 2㎛이고, 둥근각 정방형으로 이루어진 융기 패턴이 형성됨을 발견하였다.
이렇게 수득된 패턴을 갖는 성형 다이를 사출 금형의 한 표면(공동 측면부)에 부착시키고, 메타크릴레이트 수지를 사출 금형을 사용하여 사출 성형시켜 함몰 패턴이 플레이트의 표면의 한 측면에 일체적으로 형성된 광 유도 플레이트를 생성시킨다. 사출 성형은 금형을 개방하여 성형물을 취하는 단계를 수반한다. 이러한 단계에서, 성형물이 사출 금형의 실행 측면부에 부착되는 않는 경우, 성형 작동이 바람직하지 않게 방해되므로 후속의 단계를 수행할 수 없다. 본 실시예에서, 패턴을 갖는 성형 다이는 공동 측면부에 부착되므로, 금형으로부터 이의 방출시 성형물의 표면에 대한 내성은 공동 측면부와 접촉하고 있는 측면에 대하여 더 강하다.따라서, 금형을 개방하는 경우, 성형물은 공동 측면부에 부착되기 쉬어 연속 성형이 불가능하다. 이러한 문제를 피하기 위해, 사용되는 수지에 윤활제를 가하거나 이형제를 금형에 가하여 이형 특성을 개선시키는 방법과 같은 각종 방법이 있다. 또한, 금형에서 충전된 수지(성형물)의 온도를 냉각 시간을 길게 하여 금형 온도에 충분히 낮추는 방법이 효과적이다. 따라서, 제조된 금형 다이의 이형 특성은 실행 측면부를 안정하게 하는 성형물에 요구되는 냉각시간으로 평가된다. 그 결과, 본 실시예에서 필요한 최소 냉각 시간은 40초이다.
실시예 2
실시예 1에서와 동일한 스테인레스 스틸 플레이트를 유리 비드를 사용하여 숏 블라스팅하여 0.35㎛의 중심선 평균 조도 Ra를 제공한다. 기판으로서, 조악화된 표면을 갖는 스테인레스 스틸 플레이트를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 방법을 반복하여 노출된 영역(수지가 현상에 의해 용해된 영역)에서 평균 수지 층 두께가 약 2㎛이고, 둥근각 정방형으로 이루어진 융기 패턴을 갖는 성형 다이를 수득한다. 이러한 성형 다이를 사용하여, 메타크릴레이트 수지를 실시예 1에서와 동일한 방법으로 사출 성형시키고, 이형 특성을 평가한다. 그 결과, 본 실시예에서 필요한 최소 냉각 시간은 38초이다.
2개의 감광성의 내열성 수지 층이 금속 기판에 형성되고 제1 층의 감광성이 이의 형성 후 박탈되어 감광성이 아닌 제1 층이 금속 기판에 잔류하도록 하는 도 7a, 7b, 7c, 7d 및 7e에 나타낸 단계에 따르는 경우를 이후 기술한다.
실시예 3
실시예 1에서 사용된 바와 동일한 포지티브 작용성 감광성 폴리이미드 수지 용액 "Sumiresin Excel CRC-8300S"를 가열에 의한 불활성화 후 피복 필름의 두께가 약 5㎛일 수 있도록 스핀 피복기로 실시예 1에서 사용된 바와 동일한 스테인레스 스틸 플레이트의 표면에 적용한다. 스테인레스 스틸 플레이트를 공기 건조시키고, 약 30분 동안 150℃에서 오븐에서 유지시켜 폴리이미드 수지 피복 필름의 감광성을 박탈한다. 이러한 피복 필름에 대하여, 제1 피복 작동에서 사용된 바와 동일한 포지티브 작용성 감광성 폴리이미드 수지 용액을 전-베이킹 후 제2 층의 두께가 약 12㎛일 수 있도록 스핀 피복기로 적용한다. 이렇게 처리된 스테인레스 스틸 플레이트를 공기 건조하고, 약 5분 동안 125℃에서 오븐에서 유지시켜 전-베이킹한다. 생성된 감광성 수지 층을 90 내지 100초 동안 실시예 1에서와 동일한 노출기로 CAD 디자인에 대한 차광 및 노광 패턴이 이 위에 형성된 필름 마스크를 통해 노광시킨다. 이러한 경우에서, 사용되는 필름 마스크의 차광 및 노광 패턴은 실시예 1에서 사용된 필름 마스크의 반대이다.
노광된 감광성 수지 층을 갖는 스테인레스 스틸 기판을 실시예 1에서 기술한 바와 동일한 현상 작동으로 실시예 1에서 사용된 바와 동일한 알칼리성 현상액과 약 100초 동안 접촉시킨다. 이어서, 기판을 현상액으로부터 빠르게 취하고 다른 용기에서 순수한 물로 세정한다. 세정된 기판을 실시예 1 및 2에서 사용된 바와 동일한 조건 하에 베이킹 처리한다. 생성된 패턴을 부분을 현미경으로 관찰하여,노출된 영역(수지가 현상에 의해 용해된 영역)의 수지 층의 두께가 약 5㎛이고, 둥근각 정방형으로 이루어진 함몰 패턴이 형성됨을 발견하였다.
이렇게 수득된 성형 다이를 사용하여, 메타크릴레이트 수지를 실시예 1에서와 동일한 방법으로 사출 성형시키고 이형 특성을 평가한다. 그 결과, 본 실시예에서 필요한 최소 냉각 시간은 45초이다.
실시예 4
실시예 3에서와 동일한 스테인레스 스틸 플레이트를 유리 비드를 사용하여 숏 블라스팅하여 0.35㎛의 중심선 평균 조도 Ra를 제공한다. 기판으로서 조악화된 표면을 갖는 스테인레스 스틸 플레이트를 사용하고 가열에 의한 불활성화 후 제1 감광성 폴리이미드 수지 층의 두께를 약 3㎛로 변화시키는 것을 제외하고는, 실시예 3의 방법을 반복하여 노출된 영역(수지가 현상에 의해 용해된 영역)에서 평균 수지 층 두께가 약 3㎛이고, 둥근각 정방형으로 이루어진 함몰 패턴을 갖는 성형 다이를 수득한다. 이러한 성형 다이를 사용하여, 메타크릴레이트 수지를 실시예 1에서와 동일한 방법으로 사출 성형시키고, 이형 특성을 평가한다. 그 결과, 본 실시예에서 필요한 최소 냉각 시간은 43초이다.
비교 실시예 1
알칼리성 현상액으로의 현상 시간을 약 100초로 변화시키는 것을 제외하고는 실시예 1의 방법을 반복하여 노광 부분이 스테인레스 스틸 기판의 표면을 노출시키기 위해 현상에 의해 완전히 제거된 패턴을 갖고, 둥근각 정방형으로 이루어진 융기 패턴이 노출 기판 표면에 형성된 성형 다이를 제조한다. 이러한 성형 다이를 사용하여, 메타크릴레이트 수지를 실시예 1에서와 동일한 방법으로 사출 성형하고, 이형 특성을 평가한다. 그 결과, 본 비교 실시예에서 필요한 최소 냉각 시간은 60초이다.
상기 기술한 바와 같이, 감광성의 내열성 수지로 형성된 오목 및 볼록 패턴의 오목 부분에 또한 잔류하는 내열성 수지를 갖는 실시예 1 또는 3의 성형 다이를 사용하는 경우, 사출 성형에서 이형 특성이 스테인레스 스틸 기판이 오목 부분에 노출된 비교 실시예 1의 성형 다이를 사용하여 달성된 것보다 더 높다. 스테인레스 스틸 기판의 조악화된 표면에 실시예 1에서와 동일한 패턴을 갖는 실시예 2의 성형 다이를 사용하는 경우, 이형 특성은 실시예 1에서 얻어진 것보다 더 높다. 유사하게, 스테인레스 스틸 기판의 조악화된 표면에 실시예 3에서와 동일한 패턴을 갖는 실시예 4의 성형 다이를 사용하는 경우, 이형 특성은 실시예 3에서 달성된 것보다 더 높다. 따라서, 실시예 1 내지 4의 성형 다이를 사용하는 겨우, 이들의 내구성이 또한 우수하다.
본 발명에 따라, 감광성의 내열성 수지를 사용하는 포토레지스트 방법에 의해 금속 기판에 성형 패턴을 직접 형성시킴에 있어, 성형 패턴이 형성된 금속 기판의 표면 전체를 내열성 수지 층으로 피복함으로써, 이렇게 수득된 성형 다이를 사용하는 광학 패널의 성형에서, 이형 특성이 개선될 수 있고, 다이의 내구성이 증강될 수 있다. 이러한 경우에서, 내열성 수지로 피복될 금속 기판의 표면이 조악화된 경우, 수득된 다이의 내구성은 추가로 증강될 수 있다. 이러한 다이는 용이하게 제조될 수 있고, 지정된 인도일 전에 단시간 내에 많은 종류의 광학 패널을 적은 인원으로 제조할 수 있다. 이러한 성형 다이를 사용하는 경우, 정밀하고 매우 조밀한 패턴을 갖는 광학 패널을 고정확도로 용이하게 제조할 수 있다.
Claims (10)
- 광학 패턴을 광학 패널의 표면의 하나 이상의 측면에 일체적으로 형성시키기 위한 광학 패널 성형 다이로서, 금속 기판과 광학 패턴에 상응하고 금속 기판의 표면의 한 측면에 감광성의 내열성 수지가 형성되는 성형 패턴을 포함하고, 금속 기판의 성형 패턴을 갖는 표면 전체가 내열성 수지 층으로 피복되어 있는 광학 패널 성형 다이.
- 제1항에 있어서, 금속 기판의 표면이 조악하고, 감광성의 내열성 수지 층이 이러한 표면에 형성되어 있는 광학 패널 성형 다이.
- 제1항에 있어서, 광학 패턴에 상응하는 성형 패턴이 도트(dot)의 형태로 함몰 또는 융기 패턴이고, 각각의 패턴 요소의 한 측면의 직경 또는 길이가 1 내지 300㎛의 범위이고, 인접한 패턴 요소들 사이의 거리가 5㎛ 내지 1mm의 범위인 광학 패널 성형 다이.
- 제1항에 있어서, 감광성의 내열성 수지가 감광성 폴리이미드 수지인 광학 패널 성형 다이.
- 금속 기판의 표면에 감광성의 내열성 수지 층을 형성시키는 단계,감광성의 내열성 수지 층을 광학 패널의 광학 패턴에 상응하는 패턴을 갖는 마스크를 통해 노광시키는 단계 및층을 현상하여 감광성의 내열성 수지 층에 마스크의 패턴에 상응하는 성형 패턴을 형성시키는 단계를 포함(여기서, 감광성의 내열성 수지는 또한 현상 후에 금속 기판의 표면의 한 측면에 걸쳐서 전부 잔류한다)하는, 제1항에 따르는 광학 패널 성형 다이의 제조방법.
- 제5항에 있어서, 현상하고자 하는 감광성의 내열성 수지 부분이 완전히 용해되기 전에 현상을 종결함으로써, 감광성의 내열성 수지가 수지의 현상된 부분에 상응하는 금속 기판의 영역에 또한 잔류하도록 하는 방법.
- 제5항에 있어서, 2개의 감광성의 내열성 수지 층을 금속 기판의 표면에 형성시키고, 제1 층의 감광성을 이의 형성 후에 박탈함으로써, 감광성이 아닌 제1 층이 금속 기판에 잔류하도록 하는 방법.
- 제5항에 있어서, 금속 기판의 표면이 숏 블라스트(shot blast) 처리 또는 헤어라인(hairline) 처리에 의해 조악화되고, 감광성의 내열성 수지 층이 조악화된 표면에 형성되는 방법.
- 제7항에 있어서, 금속 기판의 표면이 조악화되고, 제1 감광성의 내열성 수지층이 조악화된 표면에 0.1 내지 5㎛의 두께로 형성되는 방법.
- 광학 패턴이 광학 패널의 표면의 하나 이상의 측면에 일체적으로 형성된 광학 패널의 제조방법으로서, 2개의 금형 표면의 하나 이상에, 금속 기판과 광학 패턴에 상응하고 금속 기판의 표면의 한 측면에 감광성의 내열성 수지가 형성된 성형 패턴을 포함하는 성형 다이를 배치하는 단계(여기서, 금속 기판의 성형 패턴을 갖는 표면 전체는 내열성 수지 층으로 피복된다) 및투명한 용융 수지를 이의 하나 이상의 표면으로서 성형 다이를 포함하는 금형 공동 속으로 사출시켜 수지를 성형시키는 단계를 포함하는, 광학 패널의 제조방법.
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