KR101347552B1 - 마스크 및 이를 포함하는 광학필터 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마스크 및 이를 포함하는 광학필터 제조장치에 관한 것이다. 본 발명은 곡면을 따라 이동하는 기재 필름에 패턴을 형성하는 롤투롤(Roll to Roll) 공정에 사용되는 마스크에 있어서, 기재 필름이 감아지는 롤과 마주보는 면은 곡면으로 형성되고, 반대면은 평면으로 형성되는 마스크 몸체를 포함한다. 그리고, 마스크 몸체의 곡면은 롤의 곡면과 일정한 거리를 가진다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 기재 필름에 패턴이 균일하게 형성될 수 있어 제품의 품질이 향상되고 기재 필름의 특성을 정확하게 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

마스크 및 이를 포함하는 광학필터 제조장치{Mask and apparatus for manufacturing optical filter including the same}

본 발명은 광학필터 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소정의 개구부가 형성된 곡면 형상의 마스크를 이용하여 마스크와 기재 필름의 거리에 상관없이 패턴 정확도가 높고 롤투롤(Roll to Roll) 공정에 적용이 가능한 마스크 및 이를 포함하는 광학필터 제조장치에 관한 것이다.

최근 들어, 액정 표시 소자나 시야각 보상기재 필름 층의 배향막에 배향능을 부여하는 방식으로 배향막에 일정 파장의 편광 빛을 조사하여 배향시키는 광배향 기술이 널리 사용되고 있다. 종래에는 광배향막 용의 편광 광 조사 장치로서 한국공개특허 제2006-0053117호, 한국공개특허 제2009-0112546호 등에서는 선형상의 광원인 봉형상 램프에 와이어 그리드 편광소자를 조합시키는 방법이 행해지고 있었다.

이러한 광배향 기술은 액정 패널의 대형화와 함께 대형화되고 있고, 이에 따라 광배향막에 편광 광을 조사하는 광 조사 장치의 광 조사 영역도 대면적화, 고조도화 하고 있다.

이와 같이 넓은 면적을 높은 조도로 조사하기 위해서는 광 조사 장치의 광원도 그만큼 대형화 되어야 하는데 배향을 결정하는 편광의 방향이 입사광의 입사각에 의존하기 때문에 광원이 대형화되면 광 조사 영역 중 입사각의 불균일이 발생하게 되어 결국 편광 축의 불균일을 초래하게 되고, 조사 영역별로 배향방향이 균일하지 않고 원치 않는 방향으로 배향되는 문제를 가져온다.

또한, 롤투롤(Roll to Roll) 공정의 경우 광 조사 영역이 곡면인 경우가 많은데 이 경우 조사 영역이 늘어날수록 곡면에 따른 광 조사 영역 내 편광 축 불균일 문제가 발생하게 된다.

대면적으로 균일한 편광 분포를 갖기 위해서는 고도로 평행화된 빛을 편광 소자에 입사시켜야 하는데, 대면적에 대응한 고도로 평행한 빛을 만드는 것은 대형화 장치가 필요하며, 장치 내부의 광로의 길이가 길어지면서 빛의 세기가 저하되므로 처리시간이 길어져 생산성 저하도 가져오는 문제가 있다. 결국, 평행광 형성을 위해 대형화 장치 없이 광학 특성 구현이 어렵고 이는 결국 롤투롤 공정이 불가능하게 되어 생산성이 현저히 떨어지는 결과를 가져온다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 대면적을 균일하게 노광할 수 있으면서도 고도로 평행한 광의 조사가 가능하고 균일한 배향성능을 부여할 수 있으며, 또한 대면의 광배향을 효율적으로 실행할 수 있는 마스크 및 이를 포함하는 광학필터 제조장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명에 의한 마스크는 곡면을 따라 이동하는 기재 필름에 패턴을 형성하는 롤투롤(Roll to Roll) 공정에 사용되는 마스크에 있어서, 상기 기재 필름이 감아지는 롤과 마주보는 면은 곡면으로 형성되고, 반대면은 평면으로 형성되는 마스크 몸체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 마스크 몸체의 곡면과 상기 롤의 곡면은 일정한 간격을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 마스크 몸체의 곡면에는 금속 박막층이 증착되는 것을 특징으로 한다.

상기 금속 박막층은 크롬 또는 알루미늄 박막인 것을 특징으로 한다.

상기 금속 박막층에는 상기 기재 필름에 패턴을 형성하기 위한 하나 이상의 개구부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 개구부는 레이저 다이렉트 라이팅 방식에 의해 가공되는 것을 특징으로 한다.

상기 개구부의 내벽은 하부로 갈수록 폭이 좁게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 개구부의 내벽에는 광의 직진도를 높이기 위한 전반사층이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 마스크 몸체에는 상기 기재 필름에 패턴을 형성하기 위한 개구부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 마스크 몸체에 형성된 곡면은 상기 롤과 동일한 곡률을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 기재 필름과 마스크 몸체는 100㎛ 이하의 간격으로 유지되는 것을 특징으로 한다.

상기 마스크 몸체의 양측에 구비되어 지그에 고정되는 지그 고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 지그 고정부는 곡면이 형성된 마스크 몸체의 양측을 단차지게 가공하여 형성하고, 상기 지그 고정부에는 다수개의 장착공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명에 의한 광학필터 제조장치는 곡면을 따라 이동하는 기재 필름에 패턴을 형성하는 롤투롤(Roll to Roll) 공정을 이용한 광학필터 제조장치에 있어서, 노광을 위해 광을 발생시키는 광원; 상기 광원의 출사 측에 설치되어 상기 광원에서 발생한 광을 편광시키는 편광판; 및 마스크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 광원은 UV 램프인 것을 특징으로 한다.

상기 편광판은 와이어 그리드 편광판(WGP)인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 마스크가 롤을 따라 이동하는 기재 필름과의 간격을 균일하게 하기 위해 롤과 마주보는 면이 곡면으로 형성되므로, 기재 필름 전면에 걸쳐 광량을 균일하게 조사할 수 있다. 따라서, 기재 필름에 패턴이 균일하게 형성될 수 있어 제품의 품질이 향상되고 기재 필름의 특성을 정확하게 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 보인 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학필터 제조장치를 보인 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학필터 제조장치를 보인 측면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크를 보인 사시도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 개구부의 형상을 보인 단면도.

이하에서는 본 발명에 의한 마스크 및 이를 포함하는 광학필터 제조장치의 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크를 보인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학필터 제조장치를 보인 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학필터 제조장치를 보인 측면도이다.

이에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 의한 마스크는 기재 필름(1)이 감아지는 롤(R)과 마주보는 면은 곡면으로 형성되고, 반대면은 평면으로 형성되는 마스크 몸체(12)를 포함한다.

마스크 몸체(12)는 일반적으로 석영(Quartz) 기재로 만들어진다. 본 실시예에서 마스크 몸체(12)는 기재 필름(1)과의 간격(G)을 최소화하기 위해 롤(R)과 마주보는 면은 곡면으로 형성된다. 상기 곡면은 롤(R)과 동일한 곡률을 가지는 것이 바람직하다. 그리고, 곡면으로 형성된 면의 반대면은 지그(도시되지 않음)에 장착하기 위해 평면으로 형성된다.

또한, 마스크 몸체(12)의 롤(R)과 마주보는 곡면에는 금속 박막층(13)이 증착될 수 있다. 금속 박막층(13)으로는 예를 들어, 크롬 또는 알루미늄 박막이 증착될 수 있다. 이와 같이 금속 박막층(13)이 증착되면 광투과율이 떨어져 후술할 개구부(14)로 광이 집중될 수 있는 효과가 있다.

다음으로, 금속 박막층(13)에는 기재 필름(1)에 패턴을 형성하기 위한 하나 이상의 개구부(14)가 형성된다. 개구부(14)는 마스크 몸체(12)에 증착된 금속 박막층(13)을 레이저 다이렉트 라이팅(Laser Direct Writing) 방식에 의해 가공하여 형성한 것이다. 도 1을 참조하면, 마스크 몸체(12)에 금속 박막층(13)을 먼저 증착하고, 그 후에 레이저 가공을 통해 개구부(14)를 형성한 것이 잘 도시되어 있다.

여기에서, 개구부(14)는 금속 박막층(13)에만 형성되는 것이고 마스크 몸체(12)에는 형성되지 않는다. 이는 석영(Quartz) 기재로 만들어진 마스크 몸체(12)의 경우 UV 광이 투과할 수 있으나, 금속 박막층(13)으로는 광투과율이 떨어지므로 패턴 형성을 위해 개구부(14)로 광이 집중되도록 한 것이다. 또한, 개구부(14)는 광의 직진도를 높여 패턴의 균일도을 향상시킨다.

보다 구체적으로 설명하면, 롤투롤 공정에서는 패턴형성을 위한 노광시에 기재 필름(1)이 곡선을 따라 이송된다. 실질적으로 롤투롤 공정에서 패턴 형성시에 광은 곡선을 따라 기재 필름(1)이 이동될 때 조사된다. 그렇지 않을 경우 기재 필름(1)이 위치에 따라 팽팽하게 당겨지지 않아(기재 필름이 울게 됨) 균일하게 노광할 수 없게 된다.

패턴을 형성하기 위해서는 기재 필름(1)과 노광을 위한 UV램프(20) 사이에 마스크(10)가 장착되어야 하는데 노광 장치의 일면이 곡면이기 때문에 마스크 몸체(12)와 기재 필름(1)의 밀착이 불가능하게 되고 이에 따라 패턴이 균일하게 형성되지 못하는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 본 실시예에서는 마스크 몸체(12)에 소정의 개구부(14)를 형성한 것이다. 이와 같이 개구부(14)가 형성되어 있고 이를 따라 광이 조사됨으로써 광의 직진도가 향상되어 기재 필름(1)에 형성되는 패턴의 균일도가 높아진다. 다시 말해, 마스크 몸체(12)와 기재 필름(1)의 소정 간격으로 이격된 상태에서도 광의 직진도가 향상될 수 있는 이점이 있다.

한편, 기재 필름(1)과 마스크 몸체(12)는 100㎛ 이하의 간격으로 유지되는 것이 바람직하다. 기재 필름(1)과 마스크 몸체(12)의 간격이 100㎛ 초과가 되는 경우에는 광의 직진도가 향상되기 어렵기 때문이다.

도 3을 참조하면, 마스크 몸체(12)의 곡면과 롤(R)의 곡면은 일정한 간격(G)을 가질 수 있다. 이는 롤(R)의 곡면에 밀착되어 있는 기재 필름(1)에 조사되는 광이 균일하게 입사되도록 하여 패턴의 균일도를 높이기 위함이다. 다시 말해, 기재 필름(1)이 이동하는 경로 상에 조사되는 광은 모두 일정한 간격으로 조사되므로, 광이 균일하게 입사될 수 있는 것이다.

한편, 도 4를 참조하면, 상술한 바와 같이 개구부(14)는 금속 박막층(13)에만 형성되어야 하는 것은 아니고, 마스크 몸체(12) 및 금속 박막층(13)을 모두 관통하여 개구부(14)가 형성될 수도 있다.

그리고, 도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 마스크(10)는 광의 직진도를 향상시키기 위해 개구부(14)의 형상을 변경할 수도 있다. 즉, 개구부(14)는 일반적으로 마주보는 내벽에 서로 평행하게 형성되지만, 하부로 갈수록 그 폭이 좁아지게 형성할 수도 있다.

또한, 본 발명에 의한 마스크(10)는 개구부(14)의 내벽에 광의 전반사를 위한 전반사층(15)이 코팅되어 광의 직진도를 향상시키도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 알루미늄, 구리, 니켈, 금, 백금 등과 같은 반사성 물질을 증착 방식 등으로 개구부(14)의 내벽에 코팅하여 형성할 수 있다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이 지그 고정부(16)는 곡면이 형성된 마스크 몸체(12)의 양측을 단차지게 가공하여 형성한다. 또한, 상기 지그 고정부(16)에는 다수개의 장착공(17)이 형성되어 지그(도시되지 않음)에 볼트와 같은 체결구에 의해 장착된다.

다음으로, 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 광학필터 제조장치는 노광을 위해 광을 발생시키는 광원; 상기 광원의 출사 측에 설치되어 상기 광원에서 발생한 광을 편광시키는 편광판(30); 및 상술한 마스크(10)를 포함한다.

상기 광원은 다양한 것들이 사용될 수 있는데, 본 실시예에서는 UV램프(20)를 사용함이 바람직하다. 그리고, 상기 편광판(30)은 와이어 그리드 편광판(Wire Grid Polarizer)을 사용함이 바람직하다. 여기에서, 상기 편광판(30)은 마스크 몸체(12)의 평면에 부착될 수 있다. 상기 UV램프(20)에서 조사된 광은 편광판(30)에서 편광되고, 개구부(14)를 관통하여 기재 필름(1) 측으로 조사된다.

또한, 본 실시예에서 기재 필름(1)은 편광패턴필름(FPR; Film Patterned Retarder)를 사용함이 바람직하다.

한편, 이상에서 설명한 광학필터 제조장치는 3D장치(입체영상장치)에 사용됨이 바람직하다. 따라서, 본 광학필터 제조장치에 의해서 3D 광학필터의 제조가 가능하다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

1 : 기재 필름 10 : 마스크
12 : 마스크 몸체 13 : 금속 박막층
14 : 개구부 15 : 전반사층
16 : 지그 고정부 17 : 장착공
20 : UV램프 30 : 편광판

Claims (16)

1. 곡면을 따라 이동하는 기재 필름에 패턴을 형성하는 롤투롤(Roll to Roll) 공정에 사용되는 마스크에 있어서,
   상기 기재 필름이 감아지는 롤과 마주보는 면은 곡면으로 형성되고, 반대면은 평면으로 형성되는 마스크 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 마스크 몸체의 곡면과 상기 롤의 곡면은 일정한 간격을 가지는 것을 특징으로 하는 마스크.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 마스크 몸체의 곡면에는 금속 박막층이 증착되는 것을 특징으로 하는 마스크.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 금속 박막층은 크롬 또는 알루미늄 박막인 것을 특징으로 하는 마스크.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 금속 박막층에는 상기 기재 필름에 패턴을 형성하기 위한 하나 이상의 개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는 마스크.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 개구부는 레이저 다이렉트 라이팅 방식에 의해 가공되는 것을 특징으로 하는 마스크.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 개구부의 내벽은 하부로 갈수록 폭이 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는 마스크.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 개구부의 내벽에는 광의 직진도를 높이기 위한 전반사층이 형성되는 것을 특징으로 하는 마스크.
9. 제 3 항에 있어서,
   상기 마스크 몸체 및 금속 박막층에는 상기 기재 필름에 패턴을 형성하기 위한 개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는 마스크.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크 몸체에 형성된 곡면은 상기 롤과 동일한 곡률을 가지는 것을 특징으로 하는 마스크.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 기재 필름과 마스크 몸체는 100㎛ 이하의 간격으로 유지되는 것을 특징으로 하는 마스크.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크 몸체의 양측에 구비되어 지그에 고정되는 지그 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 지그 고정부는 곡면이 형성된 마스크 몸체의 양측을 단차지게 가공하여 형성하고, 상기 지그 고정부에는 다수개의 장착공이 형성되는 것을 특징으로 하는 마스크.
14. 곡면을 따라 이동하는 기재 필름에 패턴을 형성하는 롤투롤(Roll to Roll) 공정을 이용한 광학필터 제조장치에 있어서,
    노광을 위해 광을 발생시키는 광원;
    상기 광원의 출사 측에 설치되어 상기 광원에서 발생한 광을 편광시키는 편광판; 및
    제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 마스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학필터 제조장치.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 광원은 UV 램프인 것을 특징으로 하는 광학필터 제조장치.
16. 제 14 항에 있어서,
    상기 편광판은 와이어 그리드 편광판(WGP)인 것을 특징으로 하는 광학필터 제조장치.

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