KR101191148B1

KR101191148B1 - 도광판용 패턴 형성 장치

Info

Publication number: KR101191148B1
Application number: KR1020107027085A
Authority: KR
Inventors: 박득일; 류충엽; 이준규
Original assignee: 주식회사 엘에스텍
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2008-05-19
Publication date: 2012-10-15
Anticipated expiration: 2028-05-19
Also published as: WO2009142339A1; US20110038975A1; CN102037393A; KR20110018339A

Abstract

본 발명은 액정표시장치(LCD:Liquid Crystal Display), 키패드, 전화기, 조명용 면광원 등의 백라이트용 도광판(LGP:Light Guide Plate)에 패턴을 형성하는 패턴 형성장치에 관한 것으로서, 베이스금형의 상부에 도광판의 온도를 조절하는 온도조절부재와 상기 도광판의 하측면을 지지함과 동시에 도광판에 패턴을 전사시킬 수 있는 다수의 패턴이 형성된 패턴금형을 적층 구비하고, 상기 도광판의 상부에는 가압롤러부를 구비하되, 상기 패턴금형의 패턴이 상기 도광판에 순차적으로 전사될 수 있도록 상기 베이스금형과 가압롤러부 중 적어도 어느 하나는 일측 방향으로 이동 가능하도록 설치함으로써, 도광판의 휨을 방지함과 동시에 가압롤러부의 압력세기를 현저히 낮출 수 있어 설비비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라, 작업시간을 단축시킬 수 있는 도광판 패턴 형성장치에 관한 것이다.
[색인어]
도광판, 패턴, 온도조절부

Description

도광판용 패턴 형성 장치{AN APPARATUS FOR FORMING PATTERN ON LIGHT GUIDE PLATE}

본 발명은 액정표시장치(LCD:Liquid Crystal Display), 키패드, 전화기, 조명용 면광원 등의 백라이트용 도광판(LGP:Light Guide Plate)에 패턴을 형성하는 패턴 형성장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 도광판의 하측면을 지지함과 동시에 도광판에 패턴을 전사시킬 수 있는 다수의 패턴이 형성된 패턴금형을 구비하고, 상기 도광판의 상면을 가압롤러부로 가압하여 상기 패턴금형의 패턴이 도광판에 전사되게 함으로써, 도광판의 휨을 방지하고 설비비용의 절감은 물론 작업시간을 현저히 단축시킬 수 있는 도광판 패턴 형성장치에 관한 것이다.

통상적으로, 도광판(Light Guide Plate)은 광원으로부터 스캐닝된 빛을 일정 영역으로 균일하게 산란 및 확산시키는 경로를 제공하는 플레이트로서, 액정 표시 소자와 같은 수광형 평판 표시 장치나 조명 간판 등에 사용되는 면광원장치에 적용되고 있다.

상기와 같은 도광판을 사용한 면광원장치는 냉음극 형광 램프(CCFL:Cold Cthode Fluorescent Lamp) 또는 LED(Light Emitting Diode)와 같은 광원을 배치하는 방식이 널리 사용되고 있다.

따라서 도광판은 램프나 LED의 빛이 도광판 전체 면을 통해 전방으로 균일하게 투사될 수 있게 하여 점광원 또는 선광원을 면광원화 시키는 핵심 부품으로서, 원형, 사각형, 마름모형 등 다양한 형태로 제조되어 면광원장치에 적용되고 있다.

도 1은 종래의 면광원장치를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.

도시된 바와 같이, 면광원장치는 도광판(100)과 도광판(100)의 하부에 설치된 반사판(110) 및 도광판(100)의 일측 또는 양측벽에 각각 설치되는 광발생부(120)로 구성된다.

광발생부(120)는 광원(122)과 광원(122)이 내설되는 커버(121)로 구성되며, 광원(122)으로부터 조사된 빛이 도광판(100) 내측으로 입사될 수 있게 한다.

한편 도광판(100)에는 투명한 아크릴 수지의 일면으로 입사되는 광을 산란 및 확산시키기 위하여 비드(bead) 형상의 산화 티타늄(TiO₂)과 글라스 또는 아크릴 등을 포함하는 잉크로 인쇄된 다수의 도광 패턴(105)이 후면에 형성된다.

상기와 같은 면광원장치는 광원(122)으로부터 조사된 광이 도광판(100) 내측으로 입사되어 화살표와 같이 도광판(100)을 통하여 도광된 후, 반사판(110)과 도광 패턴(105)에 의하여 각 부위에서 비교적 균일한 조도를 가진 상태로 전방으로 반사되게 함으로써, 면광원을 형성시키게 되는 것이다.

그러나 이와 같이 인쇄 방식으로 형성된 도광 패턴(105)은 다음과 같은 문제점들이 있었다.

도광 패턴(105)을 형성하기 위한 잉크의 제조 및 인쇄 공정이 매우 복잡하고, 인쇄된 부분 중 일부가 탈락되거나 얼룩지는 등의 불량율이 높아 도광 패턴(105)의 수율은 대략 80 내지 90％ 정도로 낮은 편이며, 인쇄 패턴을 제거한 후 재활용하는 것이 불가하여 공해를 유발하므로 친환경적이지 않은 단점이 있었다.

특히, 도광 패턴(105)은 인쇄된 잉크물 자체의 광반사를 이용하는 방식이므로, 잉크물 자체의 광 흡수 현상이 불가피하게 발생하게 되어 면광원장치의 광효율을 떨어뜨리게 된다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 금형을 이용한 사출성형, 패턴금형을 이용한 스탬핑, 레이저를 이용한 직접가공, 가공선반을 이용한 스크래치 방식 등의 무인쇄 방식이 적용되고 있다.

그러나 사출성형 방식은 패턴(105)의 최적화 작업을 위해 수십 회 이상의 금형 수정 작업이 반복되어야 할 뿐 아니라, 금형의 제작 기간이 길어짐에 따라 제품 기종에 대해 급변하는 개발 요구를 충족시키기 어려우며, 또한 제품의 두께가 3mm 이상으로 두꺼운 경우에는 사출 후 냉각시간이 수 분대로 길어지게 되어 생산성이 저하되고, 반대로 제품의 두께가 매우 얇고 면적이 넓은 경우에는 사출 흐름이 원활하지 않아 패턴(105) 미성형 등의 불량이 발생하게 된다.

한편 레이저를 이용한 직접 가공방식은 재료의 두께 편차에 영향을 받지 않고 원하는 치수대로 일정한 가공이 가능하며, 금형이나 마스크 등의 부수적인 장치가 필요하지 않을 뿐 아니라 패턴(105)에 별도의 물질이 도포되지 않으므로 재활용가능하여 친환경적이나, 모든 패턴(105)을 한 번에 하나씩 순차적으로 성형해야 하기 때문에 가공시간이 매우 길어지게 되고, 도광판(100)의 휨 형상이 발생되어 수율이 낮아짐으로써 생산성이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 스크래치 공법은 단순하게 선모양으로 긁어서 도광 패턴(105)을 성형시키는 것으로서, 선형의 모양만 가능하게 되어 복잡한 구조의 패턴(105) 구현에 매우 큰 제약이 있고, 긁어서 나온 이물이 많이 발생하기 때문에 클린 공정에 적합하지 않은 치명적인 단점을 가지고 있다.

그리고, 스탬핑 공법은 원형 롤러 표면에 스탬핑 금형을 장착하거나 또는 면 금형에 스탬핑 금형을 장착하여 고압으로 도광판(100)을 가압하여 도광판(100)에 도광 패턴(105)을 전사시키기 때문에 원형 롤러의 경우에는 스탬핑 금형의 장착과 가열 및 금형 제작이 매우 난해한 문제점이 있다.

또한 면 금형의 경우에는 패턴(105)의 균일한 전사를 위해서 고압의 장비를 사용해야 하기 때문에 장비가격이 매우 고가인 단점을 가지며, 너무 강한 압력으로 도광판(100)을 가압함에 따라 도광판(100)의 변형으로 인해 제품의 치수에 오차가 발생됨으로써, 제조 후 다시 제품 외곽을 후가공해야 하는 문제가 부수적으로 발생한다.

따라서 초박형의 도광판(100) 제작이 불가능하거나 장비의 단가가 매우 높게 되고, 또한 제조 시 불량률로 인해 제조 단가가 상대적으로 높아지게 되어 가격 경쟁력이 현저히 떨어지게 되는 문제점이 있었다.

이에 대해 도광판 제조 공법 및 장비 분야에서 제조 단가를 떨어뜨릴 수 있는 다양한 방안들이 연구되어 지고 있다.

발명의 상세한 설명

이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 도광판 및 도광판 패턴 형성장치에 대하여 가장 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니며, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 또한 본 실시예는 단지 본 발명의 개시가 명확하도록 하는 것에 불과한 것으로 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 명확하게 제공하기 위한 것이다.

도 2는 도광판(100)이 적용된 면광원장치(150)를 도시한 개략적인 분해사시도이고, 도 3은 본 발명의 도광판 패턴형성장치의 일 실시예의 개략적인 구성도를 나타낸 것이며, 도 4는 본 발명의 작업 공정 흐름도를 나타낸 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 면광원장치(150)는 반사판(reflector sheet)(110), 도광판(100), 확산판(diffuser sheet)(130) 및 광발생부(120)로 구성된다.

도광판(100) 하측부에 구비되는 반사판(110)은 광원(122)(도1에 도시함)으로부터 도광판(100) 내측으로 입사되는 빛을 상부로 반사시키는 역할을 하는 것으로서, 도광판(100)의 배면부의 광손실을 방지하게 되며, 표면에는 반사율이 높은 고반사 물질이 코팅되게 된다.

한편 확산판(130)은 도광판(100) 상부에 설치되어 빛을 산란 및 확산시키는 역할을 하는 것으로서, 도광판(100)으로부터 산란되어 투사되는 빛을 보다 균일하게 전방으로 확산시키게 된다.

도광판(100)의 측벽에는 도광판(100) 내측으로 빛을 스캐닝하는 적어도 하나 이상의 광원(122)이 구비된 광발생부(120)가 설치된다.

따라서, 광원(122)에서 출광된 빛은 도광판(100)의 측면을 통해 내측으로 입사된 후, 전반사 효과에 의해 도광판(100) 내부를 도광하여 이동하게 되고, 도광된 광 중 도광 패턴(105)에 닿은 빛은 전반사 임계각을 초과하는 입사각에 의해 도광판(100) 전방으로 출사된다.

도광 패턴(105)으로부터 출사된 빛은 반사판(110)에서 반사되어 다시 도광판(100)을 관통한 후 도광판(100) 상부의 확산판(130)을 통과하여 전방으로 방사된다.

이때 도광 패턴(105)은 광원(122)에서 가까운 부위는 밀도가 낮게 형성되고, 광원(12)에서 먼 부분은 밀도가 높게 형성되도록 배치됨으로써, 도광판(100)은 전체 면에 대해 균일한 면광원을 이루게 되는 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1실시예에 따른 본 발명의 도광판 패턴 형성장치는 베이스금형(10), 온도조절부재(20), 패턴금형(30) 및 가압롤러부(40)로 구성되고, 이때 베이스금형(10)과 가압롤러부(40)는 패턴금형(30)의 패턴(35)이 도광판(100)에 순차적으로 전사될 수 있도록 적어도 어느 하나는 화살표와 같이 이동 가능하도록 설치된다.

따라서 베이스금형(10)은 패턴금형(30)의 변형이 발생하지 않도록 충분한 두께를 가진 금속 등의 소재로 이루어지며, 이송지지부(15)와 구동부(17)로 구성될 수 있다.

베이스금형(10)의 이송지지부(15)는 구동부(17)의 상측부에 구비되어 통상적으로 적용되는 기계적인 방법을 통해 전,후로 이동 가능하도록 설치됨으로써, 상부에 순차적으로 적층 설치되는 온도조절부재(20)와 패턴금형(30)을 전,후 방향으로 이동시킬 수 있게 된다.

한편 온도조절부재(20)는 베이스금형(10)의 이송지지부(15)의 상부에 고정 설치되는 것으로서, 패턴금형(30)의 패턴(35)이 도광판(100)의 저면에 용이하게 전사될 수 있도록 패턴금형(30)을 적정 온도로 유지시키는 역할을 하게 된다.

온도조절부재(20)의 일 실시예는 도 8을 참조하여 하기의 실시예에서 상세히 설명한다.

한편 패턴금형(30)은 도광판(100)의 저면에 도광 패턴(35)을 전사시키는 것으로서, 온도조절부재(20) 상측부에 고정 설치되며, 최종적으로 도광판(100)에 전사되어야 할 도광 패턴(35)이 표면상에 음각 또는 양각으로 형상화되어 설치된다.

이때 패턴금형(30) 상에 도광 패턴(35)을 설치하는 방법은 선반 등의 기계적인 직접 가공, 에칭, 샌딩, 레이저 가공 등의 방법이 있다.

도광판(100)은 패턴금형(30)의 상부면에 장착된다.

한편 가압롤러부(40)는 패턴금형(30)의 상부에 장착되는 도광판(100)의 상면을 가압하여 패턴금형(30)의 패턴(35)이 도광판(100)에 전사되도록 하는 것으로서, 회전롤러(47)와 롤러지지부(45)로 구성된다.

회전롤러(47)는 원통형으로 롤러지지부(45)에 의해 지지되어 도광판(100)의 상부면을 가압하게 되며, 이때 상,하로 이동이 가능하도록 설치되는 것이 바람직하다.

한편 롤러지지부(45)는 회전롤러(47)가 회전되면서 도광판(100)의 상부면을 일측 방향으로 가압할 수 있도록 전,후 방향으로 이동 가능하도록 구비된다.

이때 롤러지지부(45)는 베이스금형(10)과 마찬가지로 별도의 구동부(도시하지 않음)에 의해 기계적인 방법으로 이동 가능하도록 설치된다.

따라서 본 발명은 도광판(100)이 패턴금형(30)과 원통형 회전롤러(47) 사이에 위치하게 되므로 패턴금형(30)과 회전롤러(47)에 의해 도광판(100)이 상,하 양측에서 가압된 상태에서 패턴금형(30) 또는 회전롤러(47)를 전,후진 시킴으로써, 패턴금형(30)의 도광 패턴(35)을 도광판(100)에 전사시키는 방식으로 도광판(100)을 제작하게 되는 것이다.

이때 도광판(100)의 하면은 패턴금형(30)의 상부면에 접촉하게 된다.

또한 도광판(100)의 상면에는 회전롤러(47)에 의한 스크래치(scratch)를 방지하기 위해 보호필름(도시하지 않음)이 추가로 설치될 수 있다.

따라서 도광판(100)으로의 패턴(35) 전사는 먼저 필요한 형상을 가진 패턴(35)을 패턴금형(30)의 상면에 형성시킨 후, 패턴금형(30)을 베이스금형(10)의 상부에 장착하고 가압롤러부(40)로 도광판(100) 상면을 가압함으로써 이루어지게 되며, 이때 온도조절부재(20)는 도광판(100)의 위치에 따라 온도차가 발생되도록 가열수단과 냉각수단이 온도 배치 설계에 따라 위치될 수 있게 할 수 있다.

가압롤러부(40)의 가압 방식은 유압, 공압, 전동, 자기력, 중력 등의 다양한 방식이 가능할 것이다.

한편 도 4를 참조하여 본 발명의 작업 공정을 상세히 설명한다.

도 4의 (a), (b)에 각각 도시된 바와 같이 본 발명은 두 가지 방식으로 작동될 수 있을 것이다.

(a)는 베이스금형(10)이 이동 가능하게 설치된 경우의 작동 과정으로서, 도시된 바와 같이, 먼저 패턴금형(30) 상부에 도광판(100)이 장착되면 베이스금형(10)의 이송지지부(15)는 회전롤러(47)가 도광판(100)의 엣지(edge)부에 위치하도록 전진한 후 정지하게 된다.

이때 가압롤러부(40)의 회전롤러(47)는 하강하면서 도광판(100)의 상부를 가압하게 되어 스탬핑(stamping) 공정이 수행되게 함으로써, 패턴금형(30)의 패턴(35)이 도광판(100)의 하면에 전사되게 한다.

이때 상기 베이스금형(10)이 이동함과 동시에 온도조절부재(20)와 패턴금형(30) 및 도광판(100)이 이동하게 되고, 회전롤러(47)는 도광판(100)과의 접촉면에서의 마찰에 의해 회전하게 되며, 도광판(100)은 회전롤러(47)에 선접촉되는 부위가 회전롤러(47)와 패턴금형(30)에 의해 압착되고, 이때 패턴금형(30) 상의 패턴(35)이 높은 압력과 온도에 의해 도광판(100)으로 전사되는 것이다.

패턴(35) 전사가 완료되면 회전롤러(47)는 다시 상승하게 되고, 이송지지부(15)는 후진하여 원위치로 복귀하게 되어 다음 작업을 위해 대기하게 되며, 이송지지부(15)의 후진이 완료되면 이 후 도광판(100)을 취출하면 되는 것이다.

(b)는 가압롤러부(40)가 이동 가능하게 설치된 경우의 작동 과정으로서, 도광판(100)이 패턴금형(30) 상부에 장착된 상태에서 회전롤러(47)는 가압롤러부(40)의 전진에 의해 도광판(100)의 엣지(edge)부에 위치하게 된 후 정지하게 되고, 이때 회전롤러(47)가 하강하고 가압롤러부(40)가 전진함으로써 스탬핑 작업이 이루어지게 된다.

스탬핑에 의해 패턴(105)이 전사된 후 회전롤러(47)는 다시 상승하고, 가압롤러부(40)는 후진하여 원위치로 복귀하게 되는 것이다.

따라서 본 발명은 회전롤러(47)의 선접촉에 의해 면 전체의 패턴(35) 전사를 도모함으로써 장비의 요구 압력 세기를 현저하게 낮출 수 있으므로 장비 제조가격을 현저히 절감할 수 있게 되는 것이다.

또한 베이스금형(10) 또는 가압롤러부(40)의 전,후진에 따라 전체 면에 대한 패턴(35) 전사가 이루어지게 되므로 1회 작업 공정시간이 단축되어 생산성을 크게 높일 수 있을 뿐 아니라, 선접촉에 의한 낮은 압력으로 도광판(100) 제품을 가압하는 방식이므로 과다 가압력에 의한 도광판(100)의 외곽 치수 변형이 발생되지 않아 추가적인 도광판(100)의 후가공이 필요 없어 작업 공정수 및 제조원가를 줄일 수 있게 되는 것이다.

도 1은 종래의 면광원장치를 개략적으로 도시한 부분 단면도,
도 2는 면광원장치의 분해사시도,
도 3은 본 발명의 도광판 패턴형성장치의 일 실시예의 구성도,
도 4는 본 발명의 작업 공정을 나타낸 흐름도,
도 5는 본 발명에 가압력조절판이 더 구비된 실시예의 구성도,
도 6은 본 발명에 가변전자석이 더 구비된 실시예의 구성도,
도 7은 본 발명에 가압력조절부재가 더 구비된 또 다른 실시예의 구성도,
도 8은 본 발명의 온도조절부재의 일 실시예를 나타낸 구성도,
도 9는 본 발명에 속도조절장치가 더 구비된 실시예의 구성도,
도 10은 본 발명에 휨방지수단이 더 구비된 실시예의 구성도,
도 11은 도 10의 휨방지수단이 구비된 패턴금형의 평면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 베이스금형 15 : 이송지지부
17 : 구동부 20 : 온도조절부재
21 : 온도조절판 22 : 냉각라인
23 : 가열라인 24 : 냉각온도조절부
25 : 가열온도조절부 28 : 단열판
30,30' : 패턴금형 36 : 흡착로
37 : 공기흡입부재 38 : 휨방지수단
35,35',105 : 패턴 40 : 가압롤러부
45 : 롤러지지부 47 : 회전롤러
50 : 가압력조절판 60,60' : 가압력조절부재
62 : 가변전자석 65 : 자력조절부
70 : 속도조절장치 100 : 도광판
110 : 반사판 120 : 광발생부
121 : 커버 122 : 광원
130 : 확산판150 : 면광원장치
[실시예]
이하 도 5 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 상세히 설명한다.
도 5는 가압력 조절이 가능하도록 가압력조절판(50)이 더 구비된 구성도를 나타낸 것으로서, 도시된 바와 같이, 가압력조절판(50)이 온도조절부재(20)와 패턴금형(30) 사이에 구비된다.
가압력조절판(50)은 패턴금형(30)의 하측면에 위치하며 필요 부위의 두께가 점차적으로 높아지거나 또는 낮아지는 미세한 경사판 방식을 통해 도광판(100)이 회전롤러(47)로부터 받는 가압력이 조절될 수 있게 하는 것으로서, 도광판(100)이 가압롤러부(40)에 의해 가압되면 도광판(100)에 전달되는 압력의 차이가 가압력조절판(50)의 부위별 높이에 따라 가변되는 방법이다.
이때 도광판(100) 상에서 광원(122)(도1에 도시함)으로부터 상대적으로 먼 부위에는 패턴(35)의 밀도와 깊이가 함께 증가하여야 하므로 보다 강한 압력으로 도광판(100)이 가압될 필요가 있다.
따라서 이 부위(예:도광판 중앙부)의 가압력조절판(50)의 두께를 상대적으로 두껍게 형성하면 도광판(100)은 이 부위에서 견고하게 지지됨으로써 주변에 비해 보다 강한 압력을 받을 수 있게 되는 방식이다.
즉 가압력조절판(50)의 양측부에 각각 형성되는 경사면으로 인해 가압력조절판(50)과 패턴금형(30)의 양측의 하면은 이격된 상태를 유지하게 되며, 이때 회전롤러(47)에 의해 도광판(100)의 상부가 가압되면 견고하게 지지되지 않는 패턴금형(30)의 양측은 미세한 휨이 하측으로 발생됨으로써, 도광판(100)은 중앙부보다 상대적으로 작은 압력을 받게 되는 것이다.
또한 도시하지는 않았지만 면광원장치(150)에 광원(122)이 도광판(100)의 일측부에만 설치되는 경우에는 도광판(100)의 패턴(35)은 광원(122)으로부터 멀어질수록 순차적으로 패턴(35) 밀도가 높아져야 하기 때문에, 가압력조절판(50)의 경사면은 도광판(100)의 패턴(35) 밀도가 높은 부위로부터 낮은 부위로 하향 경사지게 전체적으로 형성되는 것이 바람직하다.
이때 가압력조절판(50)의 상부면 전체가 경사면으로 형성되는 경우에는 패턴금형(30)은 가압력조절판(50)의 경사면에 대응되게 경사진 상태로 장착되게 된다.
따라서 상기한 바와 같이, 높이 편차를 갖는 가압력조절판(50)을 추가로 설치하고, 회전롤러(47)에 일정의 초기 인가 압력과 높이를 조정한 후 베이스금형(10) 또는 가압롤러부(40)를 이동시키게 되면 도광판(100) 위치에 따라 가압력조절판(50)의 높이 차이에 의하여 가압력이 상이하게 가해지도록 하는 것이 가능하게 되는 것이다.
도 6은 가압력을 조절하는 가압력조절부재(60)가 구비된 다른 실시예의 구성도를 나타낸 것으로서, 패턴금형(30)에는 면광원장치(150)에서 광원(122)이 도광판(100)의 일측부에만 설치되는 경우의 도광판(100) 제조에 적용되는 패턴(35)이 도시되어 있다.
따라서 패턴(35)은 패턴금형(30)의 일측에서 타측으로 순차적으로 밀도가 높아지도록 형성된다.
가압력조절부재(60)는 가압롤러부(40)의 회전롤러(47) 중심에 자력조절부(65)가 연결된 가변전자석(62)을 설치하고 외부 전원이 인가되도록 구성된다.
이때 회전롤러(47)의 도광판(100)에서의 위치에 따라 강한 압력을 필요로 하는 부분(패턴 밀도가 높은 부분)에서는 강한 외부 전원을 공급하여 자력세기를 상승시킴으로써, 강한 가압력을 손 쉽게 얻을 수 있다.
따라서 그래프에 도시된 바와 같이, 자력은 패턴(35) 밀도가 높은 부위로부터 낮은 부위로 진행할 수록 이에 비례하여 점차적으로 그 세기가 약해지도록 설정된다.
이때 회전롤러(47)의 가압력은 자력 세기와 비례하여 점차적으로 작아지게 되어 도광판(100) 상에서 각 위치에 따라 간편하게 조절될 수 있게 되는 것이다.
한편 도 7은 가압력조절부재(60')가 구비된 또 다른 실시예의 구성도를 나타낸 것으로서, 가압력조절부재(60')는 회전롤러(47)의 가압력 조절이 가능한 유압프레스로 구성된다.
따라서 유압프레스는 유압 또는 공압을 조절하여 회전롤러(47)가 원하는 위치에서 보다 강한 가압력을 얻을 수 있도록 한 것이다.
따라서 그래프에 도시된 바와 같이, 패턴(35)의 밀도가 낮은 도광판(100)의 양측부는 가압력이 작도록 유압을 작게 하고, 패턴(35)의 밀도가 높은 중앙부는 유압이 크게 작용되도록 조절할 수 있다.
한편 도 8은 온도조절부재(20)의 일 실시예가 구비된 본 발명의 구성도를 나타낸 것으로서, 이에 한정되는 것은 아니며 일반적인 가열히터가 내설되는 다양한 형태의 온도조절판(21)이 사용될 수 있다.
도시된 바와 같이, 온도조절부재(20)는 베이스금형(10)과 패턴금형(30) 사이에 위치하게 되며, 단열판(28)과 온도조절판(21)으로 구성된다.
단열판(28)은 베이스금형(10) 상부에 고정 설치되어 온도조절판(21)의 열이 베이스금형(10)에 전달되는 것을 차단하는 역할을 함으로써, 온도의 불필요한 곳으로의 전달 방지는 물론 열효율을 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 단열성이 좋고 가공성이 우수하며 내압력이 높은 세라믹 등과 같은 소재를 사용하는 것이 바람직하다.
한편 온도조절판(21)에는 가열라인(23)과 냉각라인(22)이 각각 내설된다.
온도조절판(21)은 열전도성이 우수한 소재로 이루어지며 도광판(100)이 면광원장치(150)(도2에 도시함)에 장착된 상태에서 광원(122)과 인접되는 도광판(100)의 양측부에 대응되는 부위에는 다수개의 냉각라인(22)이 연결 설치되고, 광원(122)으로부터 먼 곳에 위치하는 도광판(100)의 중앙부에 대응되는 부위에는 가열라인(23)이 연결 설치된다.
이때 가열라인(23)과 냉각라인(22)은 가열온도조절부(25)와 냉각온도조절부(24)에 각각 연결되어 온도 조절이 가능하도록 구비된다.
가열라인(23)은 히터를 사용하여 직접 삽입하거나 또는 상대적으로 뜨거운 용액을 주입 순환하는 방식으로 구현이 가능하며, 냉각라인(22)은 차가운 공기의 흐름을 이용하여 냉각하거나 상대적으로 차가운 용액을 주입 순환하는 방식으로 구현 가능하다.
따라서 온도조절부재(20)는 그래프에 도시된 바와 같이, 도광판(100)의 위치에 따라 패턴금형(30)의 온도 분포가 상이하도록 가열하게 되는 것이다.
본 발명자의 실험에 따르면 가열부위의 온도가 80 ～ 130도, 냉각부위의 온도가 10 ～ 60도 범위일 때 원하는 패턴의 가공성을 얻을 수 있었다.
도 9는 속도조절장치(70)가 더 구비된 상태의 구성도를 나타낸 것으로서, 도 6과 같이, 패턴금형(30)의 패턴(35)은 일측에서 타측으로 순차적으로 밀도가 높아지도록 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 가압롤러부(40)에 가압롤러부(40)의 이동속도를 조절할 수 있는 속도조절장치(70)가 더 구비된다.
도광판(100)에 전사되는 패턴(35)의 밀도가 높고 또한 깊이가 깊게 형성되어야 하는 부위에서는 속도조절장치(70)를 통해 가압롤러부(40)의 이동속도를 천천히 하여 가압시간을 길게 하고, 패턴(35)의 밀도가 낮고 깊이가 상대적으로 낮은 부위에서는 가압시간을 짧게 해주는 것이 가능하다.
따라서 회전롤러(47)를 통한 직접적인 가압력조절 외에 점선과 그래프에 도시된 바와 같이, 가압롤러부(40)의 이동속도가 패턴(35)의 밀도가 높은 부위로부터 낮은 부위로 진행함에 따라 이에 비례하여 점차적으로 상승되도록 함으로써, 이동속도 조절을 통한 가압시간을 조절할 수 있게 하여 도광 패턴(35)의 전사 깊이를 제어하는 방법도 가능하다.
가압시간의 가변 방법은 베이스금형(10)이나 가압롤러부(40)의 이동 속도를 위치별로 가변하는식으로 달성 가능하다.
한편 도 10은 도광판(100)의 휨을 방지하기 위한 휨방지수단(38)이 더 구비된 구성도를 나타낸 것이고, 도 11은 패턴금형(30')의 평면도를 나타낸 것이다.
휨방지수단(38)은 도광판(100)이 가압롤러부(40)의 가압 및 온도조절부재(20)의 가열에 의해 휘는 것을 방지하기 위한 것으로서, 도광판(100)이 패턴금형(30') 상에 진공 흡착되게 하여 휨을 방지하는 것이다.
휨방지수단(38)은 패턴금형(30')에 내설되는 흡착로(36)와 공기흡입부재(37)로 구성된다.
흡착로(36)는 공기가 통과하는 관로로서, 도 11에 도시된 바와 같이 상단은 패턴금형(30') 상부와 연통되도록 형성하되, 도광판(100)의 둘레를 따라 일정 거리로 이격되게 다수개가 설치된다.
이때 분기된 각 흡착로(36)는 서로 연통되도록 연결 설치되며, 패턴금형(30')의 측면부를 통해 별도의 공기흡입부재(37)와 연결된다.
공기흡입부재(37)는 기계식 진공펌프나 운동량 이송식 진공펌프 또는 유압식 진공펌프와 같은 펌프시스템으로서 펌핑력에 의해 흡착로(36)의 공기를 외부로 강제 배출시킴으로써 도광판(100)을 진공 흡착시키는 것이다.
도광판(100)이 흡착되는 패턴금형(30')의 상측면에는 흡착으로 인한 흠집이 방지될 수 있게 진공패드(도시하지 않음)가 설치될 수도 있을 것이다.
또한 휨방지수단(38)은 이에 한정되는 것은 아니며 가압롤러부(40)의 회전롤러(47)가 도광판(100)을 가열하면서 가압함으로써 도광판(100)의 휨이 방지될 수 있도록 회전롤러(47)에 일반적인 가열히터(도시하지 않음)가 내측에 장차되게 할 수도 있을 것이다.
한편 도면으로 도시하지는 않았지만 도광판의 양면에 도광 패턴을 형성하는 장치로서 1차 스탬핑 작업과 2차 스탬핑 작업을 연속하여 작업할 수도 있다.
즉 2차 스탬핑 작업전 1차 가공면 상에 보호필름을 코팅하는 작업과 도광판(100)을 뒤집는 작업, 2차 가공면 상의 보호필름을 제거하는 작업이 연속적인 자동동작으로 진행될 수 있게 하여 양면 도광 패턴 작업이 가능하도록 함으로써, 이후 프리즘 시트, 확산 시트 등 광학필름의 축소가 가능하게 되며 양면 롤링 작업으로 도광판(100)의 휨 발생을 원천적으로 막을 수 있게 된다.
본 발명의 가압력조절판(50)과 가압력조절부재(60,60') 및 온도조절부재(20)는 가압력이 가압롤러부(40)의 회전롤러(47)의 위치에 따라 상이하게 가해질 수 있도록 한 것으로 도광판(100)의 위치에 따른 압력 편차와 온도 편차를 이용하여 도광판(100)의 패턴(35) 성형 시 전사 깊이를 조절하기 위한 수단으로서, 상대적으로 패턴(35)의 밀도가 높은 부위에서는 온도와 압력을 높게 하고, 패턴(35)의 밀도가 낮은 부위에서는 온도와 압력을 낮게 함으로써 도광 패턴(35)의 밀도와 깊이를 모두 조절할 수 있는 공법을 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명은 도광판(100) 내에서 광원(122)에 가까운 곳은 패턴(35)의 밀도와 깊이를 낮게 하고, 광원(122)에서 먼 곳은 패턴(35)의 밀도와 깊이를 크게 함으로써, 보다 높은 광효율을 얻을 수 있게 되는 것이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
산업상 이용가능성
본 발명은 액정표시장치(LCD:Liquid Crystal Display), 키패드, 전화기, 조명용 면광원 등의 백라이트용 도광판(LGP:Light Guide Plate)에 패턴을 형성하는 패턴 형성장치에 관한 것으로서, 다수의 패턴이 형성된 패턴금형 상부에 도광판을 위치시키고 가압롤러로 가압하여 도광판에 패턴을 전사시킴으로써, 도광판의 휨을 방지하고, 설비비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라, 작업 공정시간을 현저히 단축시킬 수 있어 도광판 제조공정에 효과적으로 사용될 수 있다.

Claims

베이스금형;
상기 베이스금형 상부에 구비되어 도광판의 온도를 조절하는 온도조절부재;
상기 온도조절부재의 상부에 구비되어 도광판의 하측면을 지지하며, 상부면에는 도광판에 패턴이 전사될 수 있게 다수의 패턴이 형성된 패턴금형; 및
상기 도광판의 상부면을 가압하는 가압롤러부; 를 포함하여 구성하되,
상기 가압롤러부는,
상기 패턴금형의 패턴이 상기 도광판에 순차적으로 전사될 수 있도록 상기 도광판의 상부면을 가압하는 회전롤러와 상기 회전롤러를 지지하되 상기 회전롤러를 전,후 방향으로 이동시킬 수 있게 설치되는 롤러지지부로 구성되고,
상기 가압롤러부에는 상기 도광판의 이동에 따라 상기 도광판의 상부면에 가압력이 상이하게 가해지도록 상기 회전롤러의 중심부를 가압하는 가압력조절부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 도광판 패턴 형성장치.
제 1항에 있어서,
상기 베이스금형은 상기 온도조절부재의 하측부를 지지하는 이송지지부와 상기 이송지지부가 이동 가능하도록 설치되는 구동부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 도광판 패턴 형성장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 패턴금형과 온도조절부재 사이에는 패턴금형을 지지하는 가압력조절판을 구비하되, 상기 가압력조절판은 상기 가압롤러부에 의해 도광판에 가해지는 가압력이 위치에 따라 다르게 작용되도록 상부면 일부 또는 전면에 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 도광판 패턴 형성장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 가압력조절부재는 상기 도광판의 이동에 따라 자력이 상이하게 작용될 수 있도록 자력세기의 조절이 가능한 가변전자석인 것을 특징으로 도광판 패턴 형성장치.
제 1항에 있어서,
상기 가압력조절부재는 가압력 조절이 가능한 유압프레스인 것을 특징으로 하는 도광판 패턴 형성장치.
제 2항에 있어서,
상기 도광판의 이동에 따라 가압롤러부의 가압시간이 상이하게 작용될 수 있게 상기 베이스금형과 가압롤러부 중 적어도 어느 하나에는 이동 속도조절이 가능하도록 속도조절장치가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 도광판 패턴 형성장치.
제 1항에 있어서,
상기 패턴금형에는 상기 가압롤러부의 가압력에 의해 상기 도광판이 변형되지 않도록 상기 도광판을 견고하게 밀착 고정시키는 휨방지수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 도광판 패턴 형성장치.
제 9항에 있어서,
상기 휨방지수단은 일단이 상기 도광판의 둘레에 접근되는 상기 패턴금형의 상측부와 연통되도록 패턴금형의 내측에 형성되는 흡착로와 상기 흡착로의 타단에 결합되는 공기흡입부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 도광판 패턴 형성장치.
제 9항에 있어서,
상기 휨방지수단은 상기 도광판을 가열하면서 가압시킬 수 있도록 상기 가압롤러부에 설치되는 가열히터인 것을 특징으로 하는 도광판 패턴 형성장치.
제 1항, 제 2항, 제 4항, 제 6항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 온도조절부재는 상기 베이스금형 상부에 순차적으로 적층되어 구비되는 단열판과 온도조절판으로 구성하되, 상기 온도조절판은 가열온도조절부와 냉각온도조절부가 각각 구비된 가열라인과 냉각라인이 내설되는 것을 특징으로 하는 도광판 패턴 형성장치.
제 12항에 있어서,
상기 온도조절판의 냉각라인은 상기 도광판 조립시 광원과 인접되는 부위에 대응되게 위치하고, 상기 가열라인은 광원과 상대적으로 먼 부위에 대응되게 위치하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 도광판 패턴 형성장치.