KR100503151B1 - 도광판의 제조 방법과 그 방법에 의하여 제조된 도광판 - Google Patents

도광판의 제조 방법과 그 방법에 의하여 제조된 도광판 Download PDF

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Abstract

프레스 작업 방식에 의한 도광판의 제조 방식과 상기 방식에 의해서제작된 도광판이 발명되었다. 프레스 작업 방식은 도광판의 소재를 가공하는 소재 가공 단계(S1)와 상기 소재 가공 단계(S1)로 처리된 소재를 소성 가공 중 열간 가공에 필요한 온도 상태로 만들며 유지하기 위한 가열 단계(S2)와 도광판의 제작에 필요한 금형이 설치된 프레스 기기를 이용하여 도광판의 소재를 제작하는 프레스 작업 단계(S3)로 이루어지며 상기의 제조 방식에서 사용되는 광효율이 높고 동시에 높은 휘도 균일성을 가지도록 하기 위한 도광판의 치수 및 형상은 실험적으로 결정되어 금형을 이용하여 제작된다. 상기와 같은 방식으로 이루어지는 도광판의 제조 공정은 금형을 이용하여 프레스를 사용하여 제작함으로서 도광판의 제작 공정 시간을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 대량 생산에도 적합하다. 또한, 필요에 따라 금형을 제작할 수 있음으로 해서 도광판의 개발 기간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 압출원판을 사용함으로서 사용시의 변형을 줄일 수 있다. 일반적으로 프레스 기계작업은 치수의 안정성과 생상성의 향상을 가져오게 할 수 있고 이러한 이점은 프레스를 이용한 도광판의 작업에도 동일한 효과를 가져오도록 한다. 또한 상기 방식에 의하여 제조된 도광판은 광효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 균일한 휘도를 가지도록 할 수 있다.

Description

도광판의 제조 방법과 그 방법에 의하여 제조된 도광판{THE METHOD PRODUCING A GUIDE-LIGHT-PLATE AND THE GUIDE-LIGHT-PLATE PRODUCED BY THE METHOD}
본 발명은 면광원이 요구되는 액정표시장치나 영상표시장치 등에 사용되는 백라이트의 구성부품의 하나인 도광판의 제조방식 및 그 방식에 의하여 제조된 도광판과 관련되며 특히 금형 제작을 이용한 프레스 방식을 사용하여 도광판을 제작하는 방법 및 그 방식으로 제작된 도광판과 관련된다.
백라이트 장치는 광원의 위치에 따라 직하방식(광원이 화면 후방에서 조사하는 방식)과 측면 조사방식(광원이 화면의 측면에서 조사하는 방식)을 사용하는 것으로 나눌 수 있으며 도광판의 형상에 따라 두께가 일정한 평판형과 광원으로부터 하부로 경사지도록 형성된 경사형으로 구분된다. 일반적으로 측면조사방식이 채택되며 광원은 발광 다이오드(LED)나 냉음극형광등(CCFL), 16mm이하의 열음극형광등(HCFL) 등이 사용된다.
도광판은 상기와 같은 백라이트 장치의 구성 부품으로서 측면 조사 방식의 경우 광원으로부터 입사된 빛이 직진하면서 도광판 표면에 형성된 다양한 형상의 반사 요홈의 구조(도트패턴)에 의해 입사방향과 수직방향으로 반사되도록 하여 발광 영역으로 빛을 유도하기 위한 장치다. 상기 도광판의 제작 재료로서는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)와 폴리카보네이트(PC) 등이 사용된다.
액정표시장치(LCD)는 자체가 발광을 못하는 수동 광소자이므로 액정패널 후면에 적층된 면광원을 통하여 화상이 나타나도록 만들어야 한다. 상기와 같은 방식으로 화상이 나타나도록 하는 백라이트 장치의 핵심 부품으로 사용되는 것이 도광판으로 화상의 화질 등은 도광판에 형성되는 요홈의 구성에 의하여 영향을 받는다. 도광판 요홈의 형성은 주로 반사율과 균일한 휘도 특성을 가지도록 하는 것을 주요 목적으로 하며 도광판의 설계는 이러한 점을 고려하여 이루어진다.
상기와 같은 도광판의 제조 방식 및 도광판 요홈과 관련된 공지 발명으로서 출원번호 제20-2002-0016581호 '도광판'은 균일한 휘도 특성을 얻기 위하여 정형화된 공식을 사용하고 있다. 상기 고안은 정형화된 공식을 사용하여 도광판에 광반사 구조체를 형성함으로써 균일한 휘도 특성을 얻으면서 개발시간을 단축시키고자 하며 휘도가 불균일한 부분에 대해서는 보정 공식을 사용하여 균일한 특성을 얻을 수 있도록 고안된 것이다.
그러나 도광판의 제작에 일정한 공식을 사용하는 것은 제품의 개발 시간을 단축시키는 장점을 가지며 일정한 형태의 도광판을 대량 생산할 수 있는 이점을 가지고 있지만 재료에 따른 정형화된 공식의 적용의 어려움, 제작상의 변형 및 사용에 따른 열에 의한 변성 등의 경우에는 적용상의 어려움이 있다는 문제점을 지니고 있다.
도광판의 제작 방식으로는 인쇄 방식과 압출 성형 방식 및 사출성형 방식 등이 사용되고 있다.
인쇄방식에 의한 도광판의 제작은 원판에서 소정의 크기로 절단 가공된 소재 표면에 확산잉크로 도트패턴을 인쇄하여 광원에서 입사된 빛이 산란 및 난반사가 되도록 하는 방식이다. 도트의 패턴은 도광판 배면에 인쇄되며 표시면에서 균일한 휘도를 가지도록 하기 위하여 광원에서 근접된 도트의 면적은 좁게 하고 멀어짐에 따라 단계적으로 면적을 넓게 한다. 인쇄는 스크린 인쇄법에 의해 용이하게 제작할 수 있고 개발기간이 짧은 점과 투자비용이 저렴한 장점을 가지므로 일반적인 제조수단으로 사용되지만 인쇄된 도트 패턴이 PMMA(굴절율:1.49)와 굴절률의 차이로 인해 빛을 완전히 반사시키지 못하고 일부분이 흡수되므로 광효율이 약해진다는 단점을 지니고 있다. 상기와 같은 단점을 보완하기 위하여 제안된 발명 또는 고안으로는 출원번호 제20-2002-0000519호 '백라이트 유니트의 도광판' 및 출원번호 제10-2000-0013275호의 '액정표시장치 및 그에 채용되는 도광판의 제조방법' 이 있다.
압출 방식은 도트 패턴의 스템퍼에 의해 압출성형작업으로 형성되므로 인쇄방식에 비해 광효율이 높고 두께가 두꺼워 사출방식으로 제작하기 어려운 대형 도광판의 제조에 용이하다는 장점을 가진다. 그러나 압출기에 의해 성형된 도광판은 절단기(일반적으로 레이저 커팅을 사용)로 외곽을 트리밍 해야하므로 스크랩의 발생으로 인한 원재료비 상승과 절단 후 절단면을 연마 가공을 해야하므로 생산성에 문제점을 가진다.
다른 제작 방식으로는 사출성형방식이 사용되며 상기의 가공 방식에서 발생된 문제점을 상당 부분 해결하여 광효율을 높이고 품질과 생산성을 향상시키는 이점을 가진다. 그러나, 금형에 도트 패턴을 형성하기 위한 가공 기술과 수축현상 등의 유동성 문제의 해결에 어려움을 가진다. 또한 금형비의 부담이 크며 개발 기간이 길다는 단점을 아울러 지니고 있다.
그 외에도 전용기계를 이용하여 제작하는 방식이 있으며 인쇄방식의 제조공정과 같이 원판을 절단해서 가공한 소재에 V홈을 가공(V 커팅이라고 함)함으로서 광효율을 높이는 가공 방식도 있으나 가공시간이 길어 대량 생상에 적합하지 못하다는 문제점을 가진다.
본 발명은 상기에서 지적한 여러 방식이 지닌 문제점을 해결하기 위한 것으로서 다음과 같은 목적을 가진다.
첫째, 본 발명은 광효율이 높고 동시에 가공 시간을 최소화하여 생산성을 향상시키는 것을 목적으로 한다. 종래의 제조 방식으로 사용되는 인쇄방식과 V커팅 방식은 도광판의 소재를 원판(기성품은 규격이 1m×2m)에서 소정의 크기로 절단하여 사용함으로서 원자재 수급이 용이하고 사출방식에서 발생하는 성형 후의 변형 등의 문제점을 해결하였지만 인쇄방식은 확산잉크성분에 의해 광효율이 저하되는 문제점을 지니고 있으며 V 커팅 방식은 광효율은 높지만 가공시간이 길어 생산성이 저하된다는 문제점을 지니고 있었다. 본 발명은 인쇄방식이 지닌 문제점과 V 커팅 방식이 가진 문제점을 해결하여 광효율이 높고 동시에 생산성이 높은 도광판의 제조 방식을 제공하는 것을 목적으로 한다. 광효율을 높이기 위하여 본 발명에서는 금형을 사용하며 치수의 안정성과 생산성을 향상시키기 위하여 프레스에 의한 기계작업을 이용한다.
둘째, 본 발명은 사용 시 열에 의한 변형에 대하여 강한 저항성을 가진 도광판의 제조방식 및 도광판을 제공하는 것을 목적으로 한다. 일반적으로 도광판은 백라이트 유니트의 발광체에 의하여 발생된 빛을 반사하는 역할을 하므로 열 변성에 대한 강한 저항력을 가져야 한다. 도광판의 요홈은 미세한 변화에 대해서도 반사율과 균일휘도에 미치는 영향이 크므로 설계 제작 시에 열변성에 대하여 충분히 고려되어야 한다. 본 발명에서는 열 변형에 대해서 강한 저항력을 가지도록 소재는 압출 원판을 사용한다.
셋째, 본 발명은 높은 반사율과 균일한 휘도 특성을 가지는 도광판을 제공하는 것을 목적으로 한다. 일반적으로 도광판의 요홈은 광원에 가까운 쪽의 요홈은 좁게 만들며 광원에 먼쪽은 넓게 만든다. 단위 면적당 조사되는 빛의 양은 광원으로부터 멀어질수록 제곱에 비례하여 감소하므로 도광판의 상기와 같은 형상은 이에 따른 결과이다. 요홈의 형상 및 소재의 반사율 등 여러 가지 요인으로 인하여 단순히 빛의 양은 일정한 공식에 따라 감소하는 것이 아니라 불균일한 형태로 감소한다. 본 발명에서는 광원에 거리에 상관없이 일정량의 빛이 반사되도록 하기 위하여 실험적으로 형상의 크기를 결정하였다. 즉 요홈의 형상과 요홈의 깊이 및 너비를 여러 가지 실험치에 의하여 광효율이 높고 휘도가 균일하게 되도록 형태 및 치수를 결정한 것이다.
넷째, 본 발명은 대량 생산으로 인하여 생산성을 향상시키며 제조 원가를 절감시키는 것을 목적으로 한다. 일반적으로 프레스에 의한 작업은 짧은 시간에 정확한 치수와 모양으로 가공이 가능하도록 하며 교환성을 가지며 대량생산에 적합하다. 본 발명은 도광판의 제조방식으로 필요한 열처리 공정을 거쳐 금형에 의한 프레스 작업을 이용함으로서 대량생산을 가능하게 하고 생산성을 높일 수 있도록 한다.
이하 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 도광판의 제조 공정 및 그 제조 공정에 의하여 제작된 실험적으로 치수를 결정하여 반사율과 휘도 균일성을 높인 본 발명의 대상이 도광판의 제조 방식과 그에 의하여 제조된 도광판에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명의 구성을 제시된 도면을 중심으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 도광판의 제조 공정의 전체적인 과정을 개략적으로 도시한 것이다. 본 발명에 따른 도광판의 제조 공정은 크게 4개의 공정으로 나누어진다. 먼저 소재 가공 공정(S1)은 가공할 원판을 준비하고 필요한 크기로 절단하는 절단 공정(S11)과 절단에 따른 측면의 거친 면을 연마하는 측면연마(S12) 공정으로 이루어진다. 가공된 소재는 다음 단계로 가열 공정(S2)을 거치게 된다. 가열 공정(S2)은 도 4에 도시된 가열기에서 이루어진다. 가열 공정(S2)은 일정한 방식으로 소재를 가열기에 적층시키는 소재 적층 공정(S21)과 적층된 소재를 적층된 상태에서 소재의 프레스 작업으로 가공하는데 필요한 온도로 가열시키는 예열 공정(S22)과 상기 적층된 상태에서 가열된 소재를 가열부로 이송 수단에 의하여 각각 차례대로 이송하는 동안 소재 가공에 필요한 온도로 가열시키는 가열 공정(S23)으로 이루어진다. 상기와 같이 가열 공정(S2)이 예열 공정(S22)과 가열 공정(S23)과 같이 전처리 가열 공정을 거치도록 만드는 것은 먼저 예열 공정(S22)에서 적층된 상태에서 소재를 가열하면 소재의 내부까지 균일한 상태로 가열되기 힘들면 또한 이송되는 도중의 열 손실로 인하여 온도를 유지하기 힘들다. 소재가 균일한 상태로 가열되지 않으면 도광판의 요홈 형성을 일정한 상태로 유지하기 힘들며 또한 제작 후 실제로 백라이트 상에 장치되어 사용되는 경우에 열에 의한 불균등 변성에 의하여 반사율과 위치에 따른 휘도의 균일성에 영향을 미치게 된다. 그러므로 본 발명에서는 소재 전체에 걸쳐서 균일한 가열과 소재 제작에 필요한 온도의 유지를 위하여 소재의 각각이 이송되는 도중에 다시 가열될 수 있도록 별도의 가열 공정(S23)을 두었다. 상기와 같은 두 개의 가열 공정을 통하여 소재는 차후 공정에 필요한 온도로 균일하게 가열시킬 수 있고 또한 필요한 온도를 유지할 수 있게 된다. 상기 의 가열 공정(S1)에서는 일반적으로 소재의 연화점보다 조금 높은 온도 즉 1∼5℃ 정도 높은 온도 상태를 유지하도록 가열한다. 가공에 필요한 온도로 가열된 소재는 다음 공정 단계로 프레스 작업 공정 과정(S3)을 거치게 된다. 프레스에서의 작업 공정(S3)은 프레스 기계에 의해 소재 표면에 압축력을 가하여 소성 변형시키는 것에 의하여 필요한 형상을 만들어 내는 것으로 이루어진다. 상기 소성이란 원래 탄소제조의 과정에서는 분말원료(석유 코크스·카본블랙 등)와 결합제(타르·피치)를 혼합하여 반죽해서 성형하고 가열해서 일정한 모양의 소재(素材)를 만드는 것을 의미하지만 본 명세서에서는 소재를 가열하여 경화성물질(硬化性物質)을 만드는 조작을 의미하며 또한 소성가공은 물체의 소성을 이용하여 필요한 형태를 만드는 가공법을 의미하며 금속 가공 및 고분자재료의 가공에서 일반적으로 사용되는 의미로서 사용된다. 상기 소성 가공은 냉간 가공과 열간 가공으로 구분되며 냉간 가공은 상온에서 실시하는 것을 말하며 열간 가공은 금속을 가열하여 형태 변형이 가능한 부드러운 상태로 만들어 금형 등을 사용하여 가공하는 방식으로서 작은 힘으로서 큰 변형을 만들어 낼 수 있다는 장점을 가진다. 본 발명에서 사용되는 프레스 작업 공정 과정(S3)은 열간 가공 방식을 사용한다. 본 발명의 프레스 작업 공정 과정(S3)은 금형 제작의 정교함에 의하여 필요한 모양 및 규격을 정확하게 가공할 수 있으며 또한 작업 공정의 간단함으로 인하여 대량 생산이 가능하다는 장점을 지닌다. 프레스 작업 공정(S3)에서 금형 설치 공정(S31)은 가열 공정(S2)을 거치면서 이송된 소재가 프레스에 도달하기 전에 미리 실시되는 공정 단계이며 금형 개방 공정(S32)은 이송된 소재가 프레스에 도달함에 따라 프레스의 제어 수단에 의하여 이루어진다. 다음 단계로 소재를 삽입시키는 소재 삽입 공정(S33)이 이루어지며 소재를 금형 내부로 삽입시키는 공정을 말한다. 소재가 금형 내부에 넣어 진 후 프레스의 행정 작동 공정(S34)이 이루어지며 상기 공정은 프레스의 작동을 의미한다. 즉 프레스를 작동시키면 금형에 만들어진 반사홈(도트 패턴)이 가열되어 가공에 적당한 상태를 유지하고 있는 소재 표면을 압인하여 도트패턴을 형성하게 되고 도트 패턴이 형성된 상기 소재는 금형 내부에 설치된 냉각 장치에 의하여 냉각되면 도광판의 표면 요홈이 형성된 상태로 소재는 가열되기 전의 온도 상태로 되며 이로서 도광판이 완성(S4)된다.
도 2는 백라이트 유니트에 도광판이 장착된 상태의 구조를 도시한 것이다. 도 2에서는 측면 조사방식에 의한 액정표시 장치를 도시한 것으로서 광원(21)은 측면에서 빛을 조사하게 되고 광원 반사판(22)은 빛이 도광판으로 반사되도록 하는 역할을 하며 조사된 빛은 도광판(23)의 표면에 형성된 요홈에 입사된다. 상기 요홈에 입사된 빛은 대부분이 확산판(25)을 통과하게 되고 일부는 아래쪽으로 투과하게 되지만 투과된 빛은 반사판(24)을 이용하여 확산판(25)으로 유도한다. 확산판(25)을 통과한 빛은 프리즘 판(26)을 통과하여 액정 패널(27)을 투사하게 되고 액정 패널(27)은 필요한 정보를 표시하게 된다.
도 3의 (가)는 본 발명의 프레스 작업 공정(S3)에서 사용되는 프레스 기계에 장착되는 도광판의 제작에 필요한 금형을 도시한 것이다. 사용되는 금형은 일반적인 공지의 금형 제작과 동일한 방식으로 이루어진다. 다만 본 발명에서 사용되는 금형은 도광판의 제작에 필요한 형상 및 치수를 가지도록 금형을 제작한다. 또한 도광판은 요홈이 한 면에만 형성된 것과 요홈이 양면에 모두 형성된 것이 있는데 금형은 필요에 따라 한 면에만 요홈이 있는 것과 양면에 모두 요홈이 있는 것이 제작될 수 있다. 도 3의 (나)는 도 3의 (가)의 측면도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 특징이 이루는 가열기를 도시한 것이다. 가열기는 도광판의 제작 소재를 작업 공정에 필요한 상태로 가열하기 위한 공정 즉 도 1의 소재 가열 공정(S2)에서 사용되는 장치를 말한다. 가열기의 외함(41)은 예열부(43)와 가열기의 외벽(48) 사이에 형성된 빈 공간으로서 열의 전달을 방지하기 위한 것이다. 외함(41)의 간격은 넓은 것이 유리하지만 가열기의 전체적인 크기를 고려하여 적당한 크기 예를 들면 5-10cm 간격이면 충분하다. 예열부(43)의 온도는 제어부(42)를 이용하여 조절된다. 예열부(43)의 온도 상승 및 필요한 온도의 유지는 공지의 임의의 전기 화학적 수단을 사용할 수 있지만 회전팬(46a,46b)의 내부에 장착된 히터(도시되지 않음)를 사용할 수도 있다. 일반적으로 사용되는 히터를 사용하여 열을 발생시키고 발생한 열은 회전팬(46a, 46b)을 통하여 예열부(43)와 가열부(44)에 필요한 열을 공급한다. 히터에서의 열의 발생량 또는 온도 유지는 제어부(42)에 의하여 조절된다. 또한 예열부(43)의 측벽에 형성된 돌출부(431)는 적층된 소재의 위치를 고정하기 위한 것이며 예열부(43)에서의 소재의 적층은 최대한 균등 가열을 위하여 적당한 간격을 둔다. 즉 연속적으로 적층되는 경우 접촉면으로 인한 불균등 가열을 방지하기 위하여 충분한 간격을 두고 소재를 적층한다. 제어부(42)는 예열부(43) 및 가열부(44)의 온도를 조절하며 또한 회전팬(46a, 46b)의 속력을 제어하며 그 밖에 필요한 조절을 위한 장치로서 전체 가열기의 조정을 제어한다. 상기에서 설명한 것처럼 소재는 적층된 상태에서 예열부(43)에서 일차적으로 가열된 후 보다 충분한 균등 가열을 위하여 가열부(44)에서 이차적으로 가열된다. 어테치먼트(45)는 소재의 이동을 위한 장치로서 로울러 장치 등을 이용하여 소재를 이송할 수 있지만 일반적인 공지의 이송수단을 사용할 수 있다. 또한 핸들(47)은 소재의 크기에 따른 돌출부(431) 사이의 간격을 조절하기 위한 것이다. 즉 소재의 크기가 달라지는 경우 돌출부(431)의 간격을 그에 따라 적당한 크기로 조절할 수 있다. 크기를 조절하는 방식은 회전 모터(49a, 49b) 또는 다른 회전 수단의 이동을 이용한다. 도 4에서 하나의 실시 예로서 도시된 방식은 좌측의 회전 모터(49a)는 고정된 상태를 유지하고 우측의 회전모터(49b)는 이동 가능하도록 장치하여 핸들(47)을 이용하여 소재의 크기에 따라 우측의 회전 모터(49b)를 이동시켜 돌출부(431)의 간격을 조절하는 방식이다. 또한 돌출부(431)는 적당한 회전 수단을 사용하여 상하 방향으로 이동할 수 있도록 한다.
도 5는 도 4에 도시된 가열기의 예열부(43)에 소재를 적층시키기 위한 호퍼(51) 및 가열기의 외벽(48)을 단면을 도시한 것이다. 도 4의 외벽(48)에는 도시되어 있지 않지만 도 5에 도시된 것처럼 외벽(48)에는 호퍼(51)와 연결되는 개페부(55)가 형성되어 있다. 개폐부(55)는 가공에 필요한 소재를 호퍼로부터 예열부(43)로 이송시키기 위한 장치로서 일정한 시간 간격을 두고 개폐 동작을 반복한다. 개폐부(55)의 개폐 시간 간격은 도 4에서 도시된 제어부(42)에 의하여 제어된다. 도 5에 도시된 슬라이드 부시(52)와 스크류(53)는 소재를 정해진 위치에 고정시키기 위한 장치로서 다른 공지 수단이 사용될 수 있다. 로드리스 실린더(54)는 호퍼(51)로부터 각각의 소재들을 개폐부(55)를 통하여 도 4의 예열부(43)로 이동시키기 위한 장치이다. 즉 로드리스 실린더(54)에 장착된 실린더가 호퍼(51)의 아래쪽에 내려진 한 개의 소재를 밀면 소재는 개폐부(55)를 통하여 예열부(43)로 이동하게 되는 것이다. 로드리스 실린더(54)의 실린더 면과 호퍼(51)로부터 내려진 소재 및 개폐부(55)의 아래쪽 면은 동일 평면상에 위치하여야 한다. 또한 로드리스 실린더(55)의 실린더의 작동 시간과 개폐부(55)의 작동문이 열리는 시간이 일치되도록 조정되어야 하며 이러한 작동의 일치성은 도 4에서 도시된 제어부(42)의 제어를 통하여 이루어진다. 본 명세서에서는 하나의 실시 예로서 호퍼(51)로부터 각각의 소재의 이동을 위한 장치로서 로드리스 실린더(54)를 사용하였지만 필요에 따라 다른 이송 수단을 사용하는 것도 가능하다.
도 6은 본 발명의 공정 과정에 의하여 제작된 도광판의 요홈의 형상의 개략적인 형태를 도시한 것이다. 도 6의 (가) 및 (나)는 모두 광원이 측면에 위치하는 측면 조사방식을 도시한 것이며 도 6에서는 광원이 화살표로 표시된 도면의 위쪽 부분에 위치한다. 6의 (가)는 마름모꼴의 요홈 형상을 도시한 것이며 (나)는 정사각형 형태의 요홈 형상을 도시한 것이다.
본 발명에서는 반사율과 균일한 휘도를 고려한 가장 적당한 요홈 형상, 배열 및 치수는 실험적으로 결정되었다.
도광판의 광원의 조사 방향에 대한 길이 350mm에 대하여 광원에 가장 가까운 곳에 위치한 요홈의 너비는 가로(W)와 세로변의 치수가 동일하게 0.52 ∼ 0.98mm가 적절하며 휘도가 가장 적절한 치수는 0.82mm인 것으로 나타났다. 광원에서 가장 먼 곳의 요홈의 치수는 가로와 세로변이 동일하게 1.02 ∼ 1.48mm가 적절하며 가장 적절한 치수는 1.22mm인 것으로 나타났다. 그 사이의 요홈의 치수는 비례적으로 결정한다. 즉 요홈의 개수에 따라서 각각의 가로변 및 세로변의 광원에 가장 가까운 곳의 요홈의 치수를 결정한 후 광원으로부터 가장 먼 곳의 요홈의 치수를 결정하고 그 차를 개수로 나눈 값을 광원으로부터 가장 가까운 곳의 요홈으로부터 차례대로 더하는 방법으로 순차적으로 요홈의 치수를 결정한다.
요홈의 깊이(D)는 광원에서 가장 가까운 곳은 0.34 ∼1.11mm가 적절하며 가장 적절한 치수는 0.72mm 인 것으로 나타났다. 가장 먼 곳의 깊이는 0.47∼1.57mm가 적당하며 가장 적절한 치수는 1.06mm인 것으로 나타났다. 그 사이의 요홈의 깊이는 가로변의 길이와 세로변의 길이를 결정하는 방법과 동일한 방법으로 결정한다.
요홈의 각도(D)는 48°∼96°가 적당하며 가장 적절한 요홈의 각도는 60°인 것으로 나타났다.
요홈 간의 간격(P)은 1.0∼2.0mm가 가장 적절하며 X축과 Y축의 방향으로 동일한 간격으로 배열되며 가장 적절한 치수는 1.4mm 인 것으로 나타났다.
요홈의 형상은 도시된 사각뿔 외에 오각, 삼각, 원뿔 등 다양한 형상의 각뿔형이 가능하다. 요홈의 형상이 사각뿔이 아닌 경우에 가로변에 해당하는 것의 길이는 도광판의 표면에 형성된 요홈 외주면의 두 점을 이어주는 직선 중 가장 긴 직선의 길이를 의미한다. 예를 들면, 원뿔형의 경우는 가로변의 길이에 해당하는 것은 도광판 표면의 지름이 되며 삼각뿔의 경우는 삼각형의 한 변의 길이, 오각뿔의 경우에는 오각형의 한 꼭지점과 그 꼭지점과 마주보는 변의 중점을 이은 길이 등이 된다.
도 7은 도 6에서 A-A'로 표시된 절단선을 따라 자른 단면도를 도시한 것이다. P는 요홈의 배열 간격을 나타내며 W는 요홈의 치수의 가로변의 크기를 나타낸다. 요홈의 가로변의 치수와 세로변의 치수는 동일하다. D는 요홈의 깊이를 나타낸다. 뿔 형상으로 제작되는 요홈의 각은 θ로 표시된다.
실시예
본 발명의 제조 공정에 따른 도광판의 제작 공정은 아래와 같다.
1. 도광판 제작의 재료로서 사용된 것은 프랑스의 아또피나(ATOFINA)회사 제품으로 사용된 재료의 물리적 성질은 아래 표 1과 같다.
표1
항목 구분및 단위 아크릴 압출판 POLY CARBONATE
골드그라스 G 골드그라스 IR 터팩 A 터팩 XL
광선투과율 % 92 87 89 89
열변형온도 ℃ 92∼96 93∼96 138 134
VICAT연화점 ℃ 110 112 153 148
성형온도 ℃ 150∼190 150∼190 260∼300 260∼300
2. 도광판의 가열 온도는 아또피나 사의 제품인 PMMA의 경우 예열부(43)과 가열부(44)에서 모두 115℃(연화점 110∼112℃)이며 PC의 경우 155℃(연화점은 148∼153℃)이다.
3. 본 발명의 제조공정에 사용된 프레스의 제원은 아래 표2와 같다.
표2
도광판 치수(mm) 기계 재원 제작사
가로×세로×높이 능력(TON) 스트로우크의 수(SPM) 모델
150×150×5.0 80 60 BS-80 보창기계
250×250×5.0 110 50 BS-110 보창기계
350×350×5.0 150 40 BS-150 보창기계
450×450×5.0 200 35 BS-200 보창기계
4. 제조된 도광판 50EA를 상온에서 15일 경과 후 무작위로 추출한 시료 5EA를 건조로에 넣고 80℃에서 24시간 방치한 후 휘도상의 변화량에 대한 측정 결과는 아래의 표3과 같다.
표3
제조 방식 인쇄 사출 V 커팅 본발명에 의한 방식 비고
휘도(cd/m2) 1623 1826 1942 1980 실험조건: 상온(27℃)습도 60%
상대값(%) 100 112.5 119.7 122
5. 본 발명에 의한 제조 방식에 의한 도광판과 종래의 다른 방식에 의한 도광판의 휘도를 비교한 결과는 아래의 표 4와 같다. 광원은 CCFL을 사용하였으며 도광판의 길이는 350mm 기준이다.
표4
구분 시료 No. 비고
1 2 3 4 5 도광판 350mm기준
실험전(cd/m2) 1980 1984 1976 1982 1980
실험후(cd/m2) 1968 1972 1968 1972 1971
변화량(%) -0.6 -0.6 -0.4 -0.5 -0.5
상기와 같은 방식으로 이루어지는 도광판의 제조 공정은 금형을 이용하여 프레스를 사용하여 제작함으로서 도광판의 제작 공정 시간을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 대량 생산에도 적합하다. 또한, 필요에 따라 금형을 제작할 수 있음으로 해서 도광판의 개발 기간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 압출 원판을 사용함으로서 인해 사용시의 변형을 줄일 수 있다. 일반적으로 프레스 기계작업은 치수의 안정성과 생상성의 향상을 가져오게 할 수 있고 이러한 이점은 프레스를 이용한 도광판의 작업에도 동일한 효과를 가져오도록 한다. 또한 상기 방식에 의하여 제조된 도광판은 광효율이 높을 뿐만 아니라 휘도 균일성이 다른 방식에 비하여 보다 높다는 특성을 지닌다.
도 1은 도광판이 사용된 백라이트 장치의 개략도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 도광판 제조의 전체적인 공정과정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3의 (가)는 본 발명의 대상인 제조 공정에서 사용되는 금형의 단면도를 도시한 것이다.
도 3의 (나)는 도 3의 (가)의 측면도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 대상인 제조 공정에서 사용되는 가열기의 단면도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 대상인 제조 공정에서 사용되는 호퍼의 단면도를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 대상인 제조 공정에 의하여 제조된 도광판의 전체적인 형태의 개략도를 도시한 것이다.
도 7은 도 6의 A-A'선을 따른 단면도로서 도광판의 요홈 형상의 단면도를 도시한 것이다.
※도면부호의 설명
21 : 광원 22 : 광원반사판
23 : 도광판 24 : 반사판
24 : 반사판 25 : 확산판
26 : 프리즘판 27 : 액정패널
31 : 다이세트 32 : 펀치
33a, 33b : 스트리퍼 34 : 정지판
35 : 펀치홀더 36 : 스프링
37 : 다이 홀더 38a,38b : 받침판
39 : 다이
41 : 외함 42 : 제어부
43 : 예열부 431 : 돌출부
44 : 가열부 45 : 어태치먼트
46a, 46b : 회전팬 47 : 핸들
48 : 외벽 49a, 49b : 회전모터
51 : 호퍼 52 : 슬라이더 부시
53 : 스크류 54 : 로드리스 실린더
55 : 개폐부
6 : 요홈
P : 요홈 간격 W : 가로변 길이
D : 요홈의 깊이 θ : 요홈의 각

Claims (7)

  1. 도광판의 제조 방법에 있어서,
    도광판의 소재를 필요한 크기로 절단하는 절단 공정(S11)과 절단된 소재의 측면을 가공하는 측면 연마 공정(S12)으로 이루어지는 소재가공 단계(S1);
    상기 소재 가공 단계(S1)로 처리된 소재를 소성 가공 중 열간 가공에 필요한 온도 상태로 만들며 유지하기 위하여 가열기를 사용하여 예열부(43)에서 적층된 상태에서 일차적으로 가열하는 예열 공정(S22)과 이송 수단을 이용하여 각각 하나씩 이송하는 과정에서 이차적으로 가열부(44)를 통하여 개별적으로 가열하는 가열 공정(S23)으로 이루어지는 가열 단계(S2);
    도광판의 제작에 필요한 금형이 설치된 프레스 기기를 이용하여 상기 가열 단계(S2)를 거쳐 이송된 상기 열간 가공에 필요한 온도 상태를 유지하는 도광판의 소재를 필요한 형상 및 치수로 제작하는 프레스 작업 단계(S3);
    들을 포함하며, 상기에서 가열기의 예열부(43)로의 소재의 적층은 가열기의 외벽(48)에 형성된 개폐부(55)를 통하여 소재가 적층된 호퍼(51)와 예열부의 벽면에 형성된 돌출부(431)를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프레스 방식을 이용한 도광판의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 호퍼(51)로부터의 예열부(43)로의 소재의 이동, 예열부(43)로부터 가열부(44)로의 소재의 이동, 예열부(43)의 벽면에 형성된 돌출부(431)의 상하방향으로의 이동 및 예열부(43)와 가열부(44)의 온도의 조절을 가열기에 설치된 제어부(42)가 조절하는 것을 특징으로 하는 프레스 방식을 이용한 도광판의 제조 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 가열단계(S2)의 예열공정(S22)과 가열공정(S23)의 온도가 가공되는 소재의 연화점의 온도보다 1∼5℃ 높은 온도로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프레스 방식을 이용한 도광판의 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
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