KR102043261B1 - 이종 렌즈 필름의 제조방법 및 그에 의해 제조된 이종 렌즈 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 렌즈 필름의 제조방법 및 그 렌즈 필름에 관한 것으로서, 패터닝 공정에 의해 기재필름 상에 제1패턴을 형성하여 시드몰드를 제조하는 제1단계와, 베이스필름 상에 제1레진을 공급하여 상기 시드몰드에 의한 임프린팅 공정에 의해 제1렌즈층을 형성하는 제2단계 및 상기 제1렌즈층 상에 제2레진을 공급하여 평탄화 공정에 의해 제1렌즈층 상에 제2렌즈층을 형성하는 제3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이종 렌즈 필름의 제조방법을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 본 발명은 평탄화 공정을 통해 이종의 렌즈층을 구현할 수 있으며, 표면에 플랫한 렌즈층이 구현되도록 하여 기본 렌즈층(제1렌즈층)을 보호하면서도 해상도 및 입체감이 개선된 이종 렌즈 필름을 제공할 수 있는 이점이 있다.

Description

이종 렌즈 필름의 제조방법 및 그에 의해 제조된 이종 렌즈 필름{Manufacturing method of different kinds lens film and different kinds lens film thereby}

본 발명은 렌즈 필름의 제조방법 및 그 렌즈 필름에 관한 것으로서, 특히 평탄화 공정을 통해 이종의 렌즈층을 구현하여 기본 렌즈층을 보호하면서도 기능을 향상시킨 이종 렌즈 필름의 제조방법 및 그에 의해 제조된 이종 렌즈 필름에 관한 것이다.

최근의 면광원의 개발 추이를 살펴보면, 슬림화, 소형화, 저전력화 추세에 따라 엘이디(LED)를 적용한 직하 및 엣지형 백라이트 어셈블리의 개발이 활발하다.

엘이디(LED)는 강한 점광원으로써, 안정적인 수명과 저전력화에는 적합하지만, TV나 모니터 등 기타 면광원 소재에서 보면 점광원의 형태를 나타내어, 이를 다시 전체적으로 고른 빛을 나타내야 하는 면광원으로 바꾸는데 어려운 점이 있다.

일반적으로 엘이디를 디스플레이 전면에 균일한 밝기를 나타낼 수 있는 면광원으로 바꾸어 주기 위해 확산판 및 패턴도광판을 적용하고 있다.

최근에는 렌즈 어레이 특히 마이크로렌즈어레이(Micro Lens Array, MLA)에 대한 기술의 발전으로 마이크로렌즈어레이가 형성된 광학필름이 개발되어, 렌즈 어레이 광학필름과, 도광판 및 확산판이 함께 엘이디 유닛 전면에 사용되어 확산기능, 측면의 휘선차폐 및 정면 집광 기능을 수행하도록 하고 있으며, 이에 따른 기술의 발전으로 2D 디스플레이뿐만 아니라 3D 디스플레이에도 적용되고 있다.

한편, Light field 3D 기술은 외부적인 장치 즉 예를 들면 편광안경 등과 같은 외적인 기구물을 이용한 방식과, 외부적인 기구물을 사용하지 않고 자체적으로 3D를 생성하는 방식으로 나눌 수 있다.

후자의 경우 Parallax Barrier와 마이크로 렌즈 등을 이용하여 3D를 구현할 수 있다. 현재의 발전된 포토리소그래피 패턴 기술의 이용으로 무안경의 더욱 실감나는 3D를 가능케 한다.

Parallax Barrier 방식은 필터를 투명하게 만들 수도 있기 때문에 2D/3D간 변환이 쉽고 양산성도 좋아 현재 주류방식으로 사용되고 있지만, 눈의 피로, 휘도 저하, Crosstalk 문제, 좁은 시야각의 이유로 특정한 위치에서만 3D영상을 감상할 수 있다는 단점이 있다.

이러한 Parallax barrier 방식을 개선하기 위하여 마이크로 렌즈를 이용한 기술이 적용될 수 있으며 이 마이크로 렌즈는 빛을 특정한 방향으로 굴절시켜 왼쪽/오른쪽의 서로 다른 눈으로 다른 이미지를 보내주는 역할을 하는 것으로, 정제된 렌즈를 일정하게 배열하여 보는 사람의 각도에 따라 이미지가 표현되는 방식이다.

그러나, 마이크로 렌즈를 이용하는 방식 또한 사용자가 일정한 위치 내에서 있어야 최대의 3D를 얻을 수 있다. 더 나아가 초점과 관찰자의 초점 조절의 불일치는 눈의 피로를 일으킨다. 심도가 클수록 눈의 피로는 더욱 가중되게 된다.

이러한 한계를 극복하기 위하여, 최근에는 Full parallax(multi-view & Integral imaging) 방식에 대한 연구가 활발하며, 무안경식 3D 디스플레이 기술에서 가장 기대되는 기술로, 수평 시차뿐 아니라 수직 시차도 제공하여, 일정한 시야각 내에서는 자연스럽고 연속적인 시점을 가지는 3차원 영상을 표시할 수 있도록 하는 것이다.

마이크로렌즈어레이 광학필름에 관한 종래기술로서, 렌즈가 원형의 구조로 형성된 것(공개특허 10-2011-92372호), 광학패턴 사이에 산란패턴을 형성하는 것(출원번호 10-2011-0096921호), 패턴이 불규칙적으로 형성된 비정형 패턴을 형성하는 것(출원번호 10-2012-0091641호) 등이 있다.

이러한 마이크로렌즈어레이 광학필름의 제조는 일반적으로 기재필름 표면에 감광성 수지층을 코팅하고, 상기 감광성 수지층 상부 또는 하부에 포토마스크를 위치시켜 자외선 조사에 의해 상기 감광성 수지층을 경화시키고 현상하여 기재필름 상에 양각 또는 음각의 마스터 패턴이 형성된 마스터 필름을 먼저 형성하고, 상기 마스터 필름 상에 자외선 경화수지를 제공하여 롤투롤 또는 임프린팅 공정을 수행한 후, 마스터 필름을 제거함으로써, 광학패턴(마이크로렌즈어레이)이 형성된 광학필름을 제조하게 된다.

이러한 광학패턴이 형성된 광학필름은 기존의 2D 디스플레이뿐만 아니라 상술한 Full parallax 방식의 3D 디스플레이에 적용되고 있다.

종래의 마이크로렌즈어레이에서의 각 렌즈의 형태는 렌티큘러 렌즈(Lenticular lens) 또는 구면 렌즈(Spherical lens)의 형태가 일반적으로 사용되고 있다.

그러나, 이러한 렌즈의 형태는 외곽에서 렌즈 사이의 골, 돌기 등이 만져지거나 노출되어 사용환경 또는 제품화에 있어서 돌기된 형태 또는 오목한 형태에 의해 렌즈의 형태가 변형되기가 쉽고, 골 사이에 먼지가 끼거나 이를 제거하는 것이 용이하지 않으며, 이에 따라 렌즈의 투명도가 변하게 되어 제품의 수명을 단축시키고 있다.

또한 이는 광산란, 난반사 등의 원인이 되고 있으며, 이에 따라 해상도, 입체감(깊이감) 및 시인성 저하 등의 원인이 되고 있다.

이러한 문제점은 Full parallax 방식의 적용시 더욱 큰 장애가 될 수 있으며, 상용화에 걸림돌이 될 수 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 평탄화 공정을 통해 이종의 렌즈층을 구현하여 기본 렌즈층을 보호하면서도 해상도, 입체감 및 시인성을 개선시키고 제품의 내구성을 향상시키는 이종 렌즈 필름의 제조방법 및 그에 의해 제조된 이종 렌즈 필름의 제공을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 패터닝 공정에 의해 기재필름 상에 제1패턴을 형성하여 시드몰드를 제조하는 제1단계와, 베이스필름 상에 제1레진을 공급하여 상기 시드몰드에 의한 임프린팅 공정에 의해 제1렌즈층을 형성하는 제2단계 및 상기 제1렌즈층 상에 제2레진을 공급하여 평탄화 공정에 의해 제1렌즈층 상에 제2렌즈층을 형성하는 제3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이종 렌즈 필름의 제조방법을 기술적 요지로 한다.

또한, 본 발명은 베이스필름과, 상기 베이스필름 상에 형성되며, 제1레진으로 형성된 제1렌즈층과, 상기 제1렌즈층 상에 형성되며, 제2레진으로 형성되어 표면이 플랫한 제2렌즈층을 포함하여 구성되며, 상기 제1렌즈층 및 제2렌즈층은 굴절률이 서로 다른 것을 특징으로 하는 이종 렌즈 필름을 또 다른 기술적 요지로 한다.

또한, 상기 제1렌즈층과 제2렌즈층은, 제1레진과 제2레진의 종류에 따라 굴절률이 서로 다른 것이 바람직하며, 상기 제1렌즈층과 제2렌즈층 중 굴절률이 높은 렌즈층의 경우에는, 상기 제1레진 또는 제2레진에 고굴절입자가 더 포함되는 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 고굴절입자는, 산화티타늄, 산화주석, 지르코니아, 산화아연, 산화마그네슘, 바륨티타네이트, 알루미나 및 실리카 중 하나 이상 포함된 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1렌즈층 및 제2렌즈층 간의 접착증진을 위해 상기 제1레진 및 제2레진의 반응속도 또는 경화정도를 조정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1렌즈층은, 렌티큘러(Lenticular) 또는 마이크로(Micro) 렌즈 어레이로 형성되며, 상기 제2렌즈층은, 표면이 플랫(Flat)하거나, 또는 표면에 안티 글레어(Anti-Glare) 패턴이 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1렌즈층의 굴절률이 상기 제2렌즈층의 굴절률보다 상대적으로 높은 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1렌즈층의 굴절률과 제2렌즈층의 굴절률의 차이는, 0.15~0.35인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1렌즈층의 두께는 5~100㎛이고, 상기 제2렌즈층의 두께는 상기 제1렌즈층의 최상부에서부터 3~30㎛인 것이 바람직하며, 상기 제1렌즈층의 골과 베이스필름의 표면 사이의 거리는 2~3㎛로 베이스층을 이루는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1단계는, 기재필름 상에 포토레지스트층을 코팅하고, 상기 포토레지스트층 상부 또는 하부에 포토마스크를 위치시켜 포토리소그라피 패터닝 공정에 의해 상기 포토레지스트층을 패터닝하여, 상기 기재필름 상에 상기 제1렌즈층의 패턴에 대응하는 제1패턴이 형성된 시드몰드를 제조하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제3단계의 평탄화 공정은, 표면이 매끄러운 평탄화 롤(Roll)에 의해 구현되거나, 표면에 상기 제2렌즈층의 패턴에 대응하는 제2패턴이 구현된 평탄화 롤에 의해 구현되는 것이 바람직하며, 상기 평탄화 공정은, 소프트(Soft) 경화 후 하드(Hard) 경화가 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 평탄화 공정은, 롤투롤(Roll-to-Roll) 공정에 의해 구현되는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명은 평탄화 공정을 통해 이종의 렌즈층을 구현할 수 있으며, 표면에 플랫한 렌즈층이 구현되도록 하여 기본 렌즈층(제1렌즈층)을 보호하면서도, 난반사를 제거함으로써 해상도 및 입체감이 개선된 이종 렌즈 필름을 제공하는 효과가 있다.

또한, 표면의 플랫한 렌즈층에 의해 기본 렌즈층의 형태가 외부로 노출되지 않아 렌즈 사이의 골, 돌기 등이 만져지지 않아 사용환경 또는 제품화에 있어서 렌즈의 형태를 영구적으로 보존시킬 수 있으며, 골 사이에 먼지가 끼지 않아 제품의 내구성을 개선시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 굴절률의 조절이 용이하여 더욱 높은 해상도, 입체감 있는 3D 영상을 얻을 수 있어, 기본적으로 광학 필름에 적용할 수 있으며, 2D 디스플레이뿐만 아니라 3D 디스플레이에도 적용이 가능한 효과가 있다.

아울러 Full parallax 방식의 3D 디스플레이에의 적용이 가능하여 그 상용화에 기여할 것으로 기대된다.

도 1 - 본 발명의 일실시예에 따른 이종 렌즈 필름의 제조방법에 대한 모식도.
도 2 - 본 발명의 다른 실시예에 따른 이종 렌즈 필름의 제조방법에 대한 모식도.
도 3 - 본 발명의 일실시예에 따라 제작된 이종 렌즈 필름의 단면 형상을 나타낸 도.

본 발명은 평탄화 공정을 통해 이종의 렌즈층을 구현하여 기본 렌즈층을 보호하면서도 해상도, 입체감 및 시인성을 개선시키고 제품의 내구성을 향상시키는 이종 렌즈 필름의 제조방법 및 그에 의해 제조된 이종 렌즈 필름에 관한 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이종 렌즈 필름의 제조방법에 대한 모식도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이종 렌즈 필름의 제조방법에 대한 모식도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 제작된 이종 렌즈 필름의 단면 형상을 나타낸 도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 이종 렌즈 필름의 제조방법은 패터닝 공정에 의해 기재필름 상에 제1패턴을 형성하여 시드몰드를 제조하는 제1단계와, 베이스필름 상에 제1레진을 공급하여 상기 시드몰드에 의한 임프린팅 공정에 의해 제1렌즈층을 형성하는 제2단계 및 상기 제1렌즈층 상에 제2레진을 공급하여 평탄화 공정에 의해 제1렌즈층 상에 제2렌즈층을 형성하는 제3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서의 이종(異種) 렌즈는 기본적으로 형태 또는 재료가 다르거나, 그 물리적인 성질이 다른 2종류 이상의 렌즈층을 이루는 구조를 의미한다.

본 발명에 따른 이종 렌즈 필름의 제조방법은 먼저 패터닝 공정에 의해 기재필름 상에 제1패턴을 형성하여 시드몰드를 제조한다(제1단계).

구체적으로는 기재필름 상에 포토레지스트층을 코팅하고, 상기 포토레지스트층 상부 또는 하부에 포토마스크를 위치시켜 포토리소그라피 패터닝 공정에 의해 상기 포토레지스트층을 패터닝하여, 상기 기재필름 상에 상기 제1렌즈층의 패턴에 대응하는 제1패턴이 형성된 시드몰드를 제조하는 것이다.

상기 기재필름은 포토레지스트의 종류에 따라 투명 또는 불투명한 재질을 사용할 수 있다. 즉, negative 포토레지스트의 경우 투명한 재질을, positive 포토레지스트의 경우에는 투명 또는 불투명한 재질을 사용할 수 있다.

일실시예로, negative 포토레지스트를 사용하는 겨우, 포토리소그라피 공정시 광이 투과될 수 있도록 투명한 재질을 사용하며, 또한 롤투롤 공정이 가능하도록 폴리머 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 기재필름은 투명 또는 불투명한 재질로, 글라스, 실리콘, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 아크릴, 폴리스타이렌, 폴리메틸메타아크릴레이트 중 어느 하나를 사용한다.

특히 본 발명의 일실시예로 가격이 저렴하고 투명성, 내구성 및 가공성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 사용한다.

이러한 기재 필름 상에 포로리소그라피에 의한 패터닝 공정을 수행하기 위해 포토레지스트층을 코팅하며, 코팅방법은 공지된 방법에 따른다.

상기 포토레지스트층은 작업 환경이나 패턴의 형태 등에 따라 positive 또는 negative 포토레지스트를 사용할 수 있으며, 이에 따라 시드몰드의 제1패턴의 형태도 마이크로렌즈어레이 패턴에 대해 음각 또는 양각으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 포토레지스트층 상부 또는 하부에 포토마스크를 위치시키고, 상기 포토레지스트층을 패터닝하는 포토리소그라피 패터닝 공정을 수행하여, 상기 기재필름 상에 마이크로렌즈어레이 패턴에 대응하는 제1패턴이 형성된 시드몰드를 제작한다.

즉, 본 발명에 따른 시드몰드는 제1패턴 및 기재필름이 모두 폴리머 재질로 형성되어 소프트 몰드를 제공하게 되며, 상기 소프트 몰드는 후술할 공정에서 이형이 용이하게 일어나도록 하면서, 롤투롤과 같은 연속 공정이 가능한 장점이 있다.

본 발명의 일실시예로 도시된 바에 의하면, 기재필름 상에 포토레지스트층을 코팅하고, 포토레지스트층 하부에 포토마스크를 위치시키고, 포토마스크 측에서 자외선을 조사하면, 자외선이 조사된 부분은 경화되고, 조사되지 않은 부분은 미경화된 상태로 남게 된다(negative).

여기에서, 본 발명의 일실시예에 따른 경화방식은 기재필름 및 포토레지스트층과 포토마스크 사이에 광원의 경로(각도), 세기, 반응속도 등을 조절하기 위한 제어층이 더 형성될 수 있으며, 그 외에도 광경화성 포토레지스트층의 감광성, 현상액의 농도 및 종류, 마스크패턴의 간격, 형상, 크기 등의 조절을 통해 포토레지스트층 내부의 경화되는 부분 또는 경화되지 않는 부분의 영역을 조절할 수 있도록 한다.

도 1에 도시된 부분은 포토마스크의 마스크 패턴에 의해 가려진 영역에 의해 반원형(Hemispheric pattern) 영역에만 경화가 발생하지 않고 그 외의 영역에서는 경화가 이루어져 현상과정을 거치게 되면 음각패턴(제1패턴)이 형성된 시드몰드가 형성되게 된다.

여기에서 상기 시드몰드를 이용하여 한 번 더 상기의 패터닝 공정을 거치게 되면 이와는 역상의 양각패턴(제1패턴)이 형성되는데, 이 경우 상기 시드몰드는 베이스몰드가 된다. 즉, 최종적인 제품의 패턴을 각인시키는 몰드가 시드몰드가 된다.

베이스몰드로 사용하고자 할 경우에는 기재필름에 대한 특별한 제한은 없으며, 유무기 기판 예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 유리, 실리콘 웨이퍼 등 모두 사용할 수 있다.

상술한 바와 같이 상기 베이스몰드는 마이크로렌즈어레이의 패턴에 따라 그 자체로 시드몰드가 될 수도 있고, 아니면, 역상의 마이크로렌즈어레이 패턴을 형성하고자 하는 경우에는, 상기 베이스몰드 상의 음각패턴을 완전 경화시킨 후, 기재필름 상에 포토레지스트층을 한 번 더 형성하고, 상기 포토레지스트층을 마이크로렌즈어레이 패턴에 따라 임프린팅 공정을 더 수행할 수 있다. 여기에서 기재필름은 소프트 몰드 제작을 위해 상술한 폴리머 재질이 바람직하다.

즉, 포토레지스트층의 종류나 마이크로렌즈어레이 패턴에 따라 임프린팅 공정을 수행하지 않을 수도 있으며, 최종 시드몰드 제작을 위해 임프린팅 공정을 한 번 더 거침으로서 양각 또는 음각패턴의 시드패턴(제1패턴)을 갖도록 할 수도 있다.

이와 같이 상기 시드패턴인 제1패턴은 마이크로렌즈어레이 패턴에 대응하여 양각 또는 음각으로 형성될 수 있으며, 이는 상술한 바와 같이 상기 포토레지스트층의 종류에 따라 결정되게 되며, 도 1은 본 발명의 일실시예로 상기 제1패턴이 제1렌즈층의 패턴의 역상인 음각 패턴으로 형성된 것을 도시하였다.

한편, 본 발명에 따른 포토리소그라피 공정에 의하면, 상기 시드패턴인 제1패턴의 형태를 다양하게 형성시킬 수 있다. 예컨대, 다각형, 반구형, 타원형 및 프리즘형 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 형태 또는 이들 패턴의 일부가 병합된 형태일 수 있다.

또한, 이러한 다각형, 반구형, 타원형 및 프리즘형 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 형태의 패턴이 육각형태로 배열되거나 사각형태로 배열될 수 있다.

이러한 패턴의 형태 및 배열 형태는 마이크로렌즈어레이의 신뢰성 및 광학 특성 향상을 위한 효율적인 배열에 따른다.

그리고, 베이스필름 상에 제1레진을 공급하여 상기 시드몰드에 의한 임프린팅 공정에 의해 제1렌즈층을 형성한다(제2단계).

상기 베이스필름은 유무기 기판 예컨대, 글라스, 실리콘, 아크릴, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스타이렌, 폴리메틸메타아크릴레이트 등과 같이 공정 환경이나 용도에 따라 유연한 또는 단단한 재질을 사용할 수 있다.

상기 베이스필름 상에 제1레진을 공급하게 된다. 상기 제1레진은 자외선에 의해 경화가 이루어지는 소재로, 일반적인 포토리소그라피 공정에 사용되는 포토레지스트를 사용할 수 있다.

예컨대 방사선 경화형 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 폴리에스터 아크릴레이트 또는 굴절율을 조절한 치환제 등을 사용할 수 있고, SU-6, SU-7 등 또는 fluorine(불소) 계열의 아크릴 수지 또는 불소관능기가 포함된 수지, 방향족 관능기가 있는 아크릴 수지 등을 사용할 수 있다.

이러한 제1레진을 베이스필름 상에 공급하여 제1레진층을 형성하고, 상기 제1레진층 상부로 상기 제1패턴이 형성된 시드몰드를 위치시켜 임프린팅 후 경화하는 임프린팅 공정을 수행하게 된다.

상기 임프린팅 공정 후 상기 시드몰드를 필오프시켜, 베이스필름 상에 제1레진으로 이루어지고, 상기 제1패턴의 역상인 제1렌즈층을 형성하는 것이다. 이러한 베이스필름 상에 제1렌즈층의 형성은 베이스필름 및 기재필름이 유연한 재질로 사용되었다면 롤투롤(Roll-to-Roll) 임프린팅 공정에 의해서도 가능하다.

여기에서, 상기 임프린팅 공정 시 경화는 제1레진 및 후술할 제2레진의 종류, 렌즈의 형태 등에 따라 소프트(soft) 경화를 수행할 수 있다. 이는 시드몰드와의 필오프의 용이성 외에, 후술할 제2렌즈층과 제1렌즈층 간의 접착력을 증진시키기 위한 것이다. 즉, 부분 경화에 의해 상기 제1레진의 반응속도 또는 경화정도를 조정하여 미반응 관능기의 양을 조절함으로써 그 접착력을 조절할 수 있도록 하는 것이다.

상기 제1렌즈층은 상기 시드몰드의 제1패턴의 역상 예컨대, 렌티큘러(Lenticular) 또는 마이크로(Micro)렌즈어레이로 형성되게 된다. 그러나 이에 한정하지 않고, 상술한 바와 같이 다각형, 반구형, 타원형 및 프리즘형 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 형태 또는 이들 패턴의 일부가 병합된 형태 등으로 구현될 수 있다.

또한 상기 제1렌즈층의 두께는 제품 사양이나 용도에 따라 5~100㎛로 형성되며, 이는 초점거리를 고려하여 형성한다. 또한, 임프린팅 공정에 의해 발생하게 되는 상기 제1렌즈층의 골과 베이스필름의 표면 사이의 거리에 해당하는 베이스층은 2~3㎛로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 베이스층은 임프린팅 공정시 압력이나 시드몰드에서의 제1패턴의 형태에 따라 두께가 조절되게 되며, 이의 존재로 렌즈의 형상이 무너지지 않고 안정적인 형상을 유지시켜준다.

그리고, 상기 제1렌즈층 상에 제2레진을 공급하여 평탄화 공정에 의해 제1렌즈층 상에 제2렌즈층을 형성한다(제3단계).

상기 제2레진 또한 상기 제1레진과 유사하게 자외선에 의해 경화가 이루어지는 소재를 사용할 수 있다. 상기 제1레진의 설명시 열거되었던 레진을 사용할 수 있으나, 상기 제1레진과는 다른 종류의 레진을 사용한다.

이러한 제2레진을 제1렌즈층 상에 공급하여 평탄화 공정에 의해 제2레진으로 이루어진 제2렌즈층을 형성한다.

상기 평탄화 공정은 상기 제1렌즈층에 형성된 제2렌즈층이 평면 즉 플랫(flat)한 형태로 형성되도록 하는 것으로서, 상기 제2렌즈층의 아랫부분은 상기 제1렌즈층의 렌즈의 골에 균일하게 유입되고, 표면은 평평한 형상으로 형성된 것이다.

이러한 제2렌즈층의 형성을 위해 평탄화 공정시 일정한 압력이 가해지게 되며, 이는 레진의 종류 및 제2렌즈층의 두께 등에 따라 조절하게 된다.

예컨대 상기 평탄화 공정은, 도 1과 같이 표면이 매끄러운 평탄화 롤(Roll)에 의해 구현되거나, 표면에 상기 제2렌즈층의 패턴에 대응하는 제2패턴이 구현된 평탄화 롤에 의해 구현되게 된다.

즉, 상기 제2렌즈층은 표면이 플랫(Flat)하거나, 또는 표면에 패턴이 형성될 수 있으나, 이는 평탄성을 해치지 않을 정도의 패턴으로 예컨대 안티 글레어(Anti-Glare) 기능이 발현되는 패턴이 형성될 수 있다.

상기 제2레진층의 두께는 상기 제1렌즈층의 최상부에서부터 3~30㎛인 것이 바람직하다. 이보다 더 얇은 경우에는 표면의 평탄성이 낮게 되며, 이보다 더 높은 경우에는 초점거리가 달라지게 되어 렌즈의 설계를 다시 수행하여야 한다. 즉, 제품의 용도나 사양에 따라 초점거리를 고려하여 상기 제1레진층의 두께 및 제2레진층의 두께를 설정하게 된다.

이 경우 상술한 바와 같이 제1렌즈층과의 접착력 증진을 위해서 소프트(Soft) 경화를 수행할 수 있다. 이는 제1렌즈층과 제2렌즈층 간의 미반응 관능기 및 레진의 표면 화학 반응성 조정을 통해 접착력을 증진시키고자 하는 것이며, 그 후에 하드(Hard) 경화를 수행하여 렌즈의 형태를 완전히 안정화시키게 된다. 즉, 상기 제2레진의 반응속도 또는 경화정도를 조정하여 제1렌즈층과의 접착력을 증진시키게 되는 것이다.

상기의 평탄화 공정은 롤투롤 공정에 의해서 구현될 수 있으며 이를 도 2에 도시하였다.

도 2에 도시된 바와 같이 제1렌즈층이 형성된 베이스필름(예컨대 PET 필름)이 공급롤에 감겨져서 연속적으로 풀리면서 공급되고, 최종 본 발명에 따른 이종 렌즈 필름은 수거롤에 의해 다시 감기게 된다. 이러한 공급롤 및 수거롤의 회전속도는 광경화를 위한 필요한 시간을 고려하여 회전되게 된다.

상기 공급롤로부터 공급되는 제1렌즈층이 형성된 베이스필름은 보조롤에 의해 특정한 위치에 배치된 평탄화 롤에 공급되게 된다. 이 경우 평탄화 롤 일측에서 제2레진을 공급하여 상기 제1렌즈층 상에 제2레진이 공급된 후 평탄화 롤에 제1렌즈층이 형성된 베이스필름이 공급되도록 한다.

상기 평탄화 롤은 표면이 플랫하게 형성되거나, 표면에 안티 글레어 효과를 낼 수 있을 정도의 패턴이 형성될 수 있으며, 제2렌즈층의 두께와 제1렌즈층의 렌즈 골 사이에 균일하게 제2렌즈층이 형성되도록 일정한 압력이 가해지면서 경화 공정이 수행되게 된다.

경화 공정 시에 상술한 바와 같이 상기 제1렌즈층 및 제2렌즈층 간의 접착력 증진을 위해서 소프트 경화가 수행될 수 있다. 그 후 하드 경화가 수행되어 안정적으로 렌즈의 형태를 고정시킨다. 여기에서 소프트 경화 및 하드 경화와 같은 부분 경화 공정은 레진의 종류나 렌즈의 형태에 따라 선택적으로 구현될 수 있다.

이와 같이 패터닝 공정에 의해 시드몰드를 형성하고 이로부터 임프린팅 공정에 의해 베이스필름 상에 제1레진층을 형성하고, 평탄화 공정에 의해 상기 제1레진층 상에 제2레진층을 형성한다.

상기 제1레진층 및 제2레진층은 서로 다른 재료로 형성되어 그 물리적 특성이 상이하게 되며, 특히 본 발명에서는 굴절률 제어를 위해 상기 제1렌즈층 및 제2렌즈층의 굴절률이 서로 다른 것을 특징으로 한다.

즉, 입사된 빛이 특정한 방향으로 굴절되도록 하여 원하는 해상도 및 입체감 등이 구현되도록 하기 위한 것으로서, 2D 디스플레이뿐만 아니라 3D 디스플레이에 적용할 수 있다.

바람직하게는 상기 제1레진층과 제2레진층의 굴절률의 차이는 0.15~0.35로 형성되며, 이보다 낮은 경우에는 굴절률 차이가 미미하여 굴절 효과를 기대하기에 미흡하며, 이보다 높은 경우에는 고굴절 레진의 구현이 어려워 공정의 재현성이 떨어지고 복잡화되게 된다.

특히 상기 제1렌즈층의 굴절률이 제2렌즈층의 굴절률보다 상대적으로 높은 것이 바람직하며, 이는 굴절 효과를 극대화하기 위한 것이다. 제품의 사양이나 용도에 따라 이와 반대로 형성될 수도 있으며, 이 경우에는 제2레진층에서 전반사가 일어나게 된다.

한편, 제1레진과 제2레진은 상술한 바와 같이, 자외선에 의해 경화가 이루어지는 소재로, 예컨대 방사선 경화형 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 폴리에스터 아크릴레이트 또는 굴절율을 조절한 치환제 등을 사용할 수 있고, SU-6, SU-7 등 또는 fluorine(불소) 계열의 아크릴 수지 또는 불소관능기가 포함된 수지, 방향족 관능기가 있는 아크릴 수지 등을 사용할 수 있으며, 여기에서 제1레진과 제2레진은 서로 다른 종류의 레진을 사용하여 굴절률 차이를 둘 수 있다.

기본적으로 굴절률 차이를 두기 위해서 상대적으로 고굴절레진이나 저굴절레진을 사용할 수 있으며, 고굴절레진이 아니더라도 고굴절입자를 포함시켜 고굴절레진을 구현할 수 있다.

예컨대 고굴절레진은 방향족 관능기가 있는 아크릴 수지에 고굴절입자를 분산시켜 형성하거나, 저굴절레진은 fluorine(불소) 계열의 아크릴 수지 또는 불소관능기가 포함된 수지 등이 이에 해당될 수 있다. 물론 저굴절레진에 고굴절입자를 포함시키면 고굴절레진이 될 수 있다.

상기 고굴절입자는 무기 나노입자 예컨대, 산화티타늄, 산화주석, 지르코니아, 산화아연, 산화마그네슘, 바륨티타네이트, 알루미나 및 실리카 중 하나 이상 포함된 재료를 사용할 수 있다.

상기 무기 나노입자는 지름이 1~50nm로, 레진에서의 분산성을 향상시키기 위해 무기 나노입자의 표면을 개질하여 첨가할 수 있다. 상기 무기 나노입자의 표면 개질은 공지된 방법에 의해 이루어지며, 예컨대 나노입자 표면을 고분자로 코팅하거나 분산제, 계면활성제 등을 첨가할 수 있다.

본 발명의 일실시예로 아크릴 올리고머 2~40중량부, 아크릴 모노머 10~70중량부, 무기 나노입자 1~10중량부, 개시제 1~5중량부, 첨가제 1~5중랑부로, 굴절률에 따라 각 성분들을 조절하여 사용한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제작된 이종 렌즈 필름을 나타낸 것이다.

PET 필름(베이스필름) 상에 제1렌즈층으로 볼록렌즈를 형성하고, 그 상부에 플랫렌즈를 형성한 것이다. 상기 제1렌즈층은 상기 제2렌즈층에 비해 상대적으로 높은 굴절률을 가지도록 하였으며, 제1레진으로 방향족 관능기가 있는 아크릴 수지에 지르코니아 나노입자를 첨가하였다.

상기 제1렌즈층의 굴절률은 1.65~1.7이고, 제2렌즈층의 굴절률은 1.4로 관찰되었으며, 굴절률 제어가 가능함을 확인할 수 있었다.

이와 같이 본 발명은 평탄화 공정을 통해 이종의 렌즈층을 구현할 수 있으며, 표면에 플랫한 렌즈층이 구현되도록 하여 기본 렌즈층(제1렌즈층)을 보호하면서도, 굴절률을 용이하게 조절할 수 있고, 난반사를 제거함으로써 해상도, 입체감 및 시인성을 개선시키고 제품의 내구성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (25)

1. 기재필름 상에 포토레지스트 층을 공급한 후, 포토리소그라피 패터닝 공정에 의해 상기 기재필름의 반대 편을 향해 개구되도록 복수의 오목한 반구 형상을 갖는 제1패턴을 형성하여 시드몰드를 제조하는 제1단계;
   베이스필름 상에 제1레진을 공급하여 상기 시드몰드에 의한 임프린팅 공정에 의해 상기 베이스필름을 노출시키도록 복수의 볼록렌즈를 갖는 제1렌즈층을 형성하는 제2단계; 및
   상기 제1렌즈층 상에 제2레진을 공급하여 평탄화 공정에 의해 상기 복수의 볼록렌즈 사이의 골을 채우면서 상기 복수의 볼록 렌즈를 덮도록 상기 제1렌즈층 상에 플랫 렌즈의 제2렌즈층을 형성하는 제3단계;를 포함하고,
   상기 제1렌즈층과 상기 제2 렌즈층은, 엘이디 유닛으로부터 조사되어 상기 제1렌즈층과 상기 제2렌즈층을 순차적으로 바라보는 광에 대해 상기 제1렌즈층과 상기 제2렌즈층 중 상기 제1렌즈층을 지나서 사람의 좌우 눈에 다른 이미지를 보내주는 것을 특징으로 하는 이종 렌즈 필름의 제조방법.
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6. 제 1항에 있어서, 상기 제1렌즈층은,
   렌티큘러(Lenticular) 또는 마이크로(Micro) 렌즈 어레이로 형성된 것을 특징으로 하는 이종 렌즈 필름의 제조방법.
7. 제 1항에 있어서, 상기 제2렌즈층은,
   표면이 플랫(Flat)하거나,
   또는 표면에 안티 글레어(Anti-Glare) 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 이종 렌즈 필름의 제조방법.
8. 제 1항에 있어서, 상기 제1렌즈층의 굴절률이 상기 제2렌즈층의 굴절률보다 상대적으로 높은 것을 특징으로 하는 이종 렌즈 필름의 제조방법.
9. 제 1항에 있어서, 상기 제1렌즈층의 굴절률과 제2렌즈층의 굴절률의 차이는,
   0.15~0.35인 것을 특징으로 하는 이종 렌즈 필름의 제조방법.
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15. 제 1항에 있어서, 상기 평탄화 공정은,
    롤투롤(Roll-to-Roll) 공정에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 이종 렌즈 필름의 제조방법.
16. 베이스필름;
    상기 베이스필름 상에 형성되며, 제1레진으로 형성되어 복수의 볼록 렌즈로 이루어진 제1렌즈층;
    상기 베이스필름 상에서 상기 복수의 볼록 렌즈 사이를 채우도록 상기 제1렌즈층 상에 형성되며, 제2레진으로 형성되어 표면이 플랫한 제2렌즈층;을 포함하고,
    상기 제1렌즈층은 상기 제2렌즈층보다 더 큰 굴절률을 가지고,
    상기 제2렌즈층은 개별 볼록 렌즈의 첨점에서 보다 개별 볼록 렌즈들 사이의 골에서 더 두껍고,
    상기 제1렌즈층과 상기 제2 렌즈층은, 엘이디 유닛으로부터 조사되어 상기 제1렌즈층을 지나는 광에 대해 상기 제1렌즈층과 상기 제2렌즈층 사이의 경계에서 전반사를 일으켜 사람의 좌우 눈에 다른 이미지를 보내주는 것을 특징으로 하는 이종 렌즈 필름.
17. 제 16항에 있어서, 상기 제1렌즈층은,
    렌티큘러(Lenticular) 또는 마이크로(Micro) 렌즈 어레이로 형성된 것을 특징으로 하는 이종 렌즈 필름.
18. 제 16항에 있어서, 상기 제2렌즈층은,
    표면에 안티 글레어(Anti-Glare) 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 이종 렌즈 필름.
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22. 제 16항에 있어서, 상기 제1렌즈층의 굴절률과 제2렌즈층의 굴절률의 차이는,
    0.15~0.35인 것을 특징으로 하는 이종 렌즈 필름.
    
    
    
    
    
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