KR100560072B1 - 광학 몰딩용 직접 주입 장치 - Google Patents

Abstract

생산 속도와 품질을 향상시키기 위한 광학 몰딩용 직접 압박 주입 장치는 상부 몰드, 하부 몰드 및 공급기로 구성된다. 상부 몰드는 하부 몰드 바로 위에 직립해 있고, 공급기는 상부 몰드가 상승하면서 미리 정해진 속도와 주어진 양으로 재료를 하부 몰드에 주입하며, 이어서 공급기가 후퇴하여 주입 공정을 끝마치면 상부 몰드는 하강하여 하부 몰드상에 닫힌다.

광 가이드 플레이트, 광학 몰딩, 에폭시

Description

광학 몰딩용 직접 주입 장치 {Direct injection process for optical moldings}

도 1은 종래의 몰딩된 광 가이드 플레이트를 위한 주입 몰딩 공정을 보여주는 개략도이다.

도 2는 종래의 몰딩된 광 가이드 플레이트를 위한 주물(casting) 공정을 보여주는 개략도이다.

도 3a, 3b, 3c, 3d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주입 몰딩 공정을 보여주는 개략도이다.

도 4는 본 발명의 다른 바람직한 실시예를 보여주는 도면이다.

본 발명은 광학 몰딩의 제작을 위한 직접 주입 장치에 관한 것이다.

몰딩된 광 가이드 플레이트(light guide plate)의 공정을 예로 들면, 주입 몰드에는 에폭시가 통상적으로 이용된다. 종래의 공정이 도시된 도 1을 보면, 직립한 수 몰드(1)는 측면으로 이동하여 압박 블록(11)이 암 몰드(2)의 공동(cavity)(21)에 들어가게 함으로써 암 몰드(2)를 완전히 닫는다. 고온의 용해 상태에 있는 에폭시는 주입로(22)를 통해 주입되어 암 몰드(2)의 공동(21)을 채운다. 에폭시가 식어서 굳어진 에폭시, 예컨대 광 가이드 플레이트의 최종 제품을 공동(21)에서 제거하면, 수 몰드(1)는 측면으로 이동하여 원래의 위치로 되돌아간다. 광 가이드 플레이트는 측면 이동 주입 몰딩 공정에 의해 제조될 수 있는 반면, 에폭시를 채우는 과정이 상당히 느리다. 그런데, 광 가이드는 그 두께가 그 면적에 비례하는 시트 플레이트(sheet plate)를 가리키기 때문에, 고온의 에폭시는 밀어 넣어져서 중력에 의해 공동(21) 속으로 떨어진다. 공동(21)이 커질수록, 에폭시는 그 안으로 느리게 떨어진다. 결과적으로, 에폭시가 공동(21)을 채우는데 더 오랜 시간이 필요해진다. 더욱이, 양쪽 몰드는 저온의 금속 물질로 만들어진다. 주입로(22)를 통해 공동(21)으로 진입하는 용해 상태의 에폭시는 금속 몰드에 접촉함으로써 공동(21)이 에폭시로 채워지기 전에 너무 이른 경화를 겪을 것이다. 에폭시 주입 과정에서의 조기 경화에 따른 결점을 회피하기 위해서는, 공동(21)을 에폭시로 채우기 위해 몰드(1, 2)를 가열해야 한다. 그에 따라, 몰드를 후퇴시키는 다음 단계로 진행하기 전에, 에폭시의 냉각을 촉진하기 위해서는 주입 완료와 함께 양쪽 몰드(1, 2)를 식혀야 한다. 또한, 다음 작업 사이클을 위해 양쪽 몰드(1, 2)를 한 번 더 가열해야 한다. 몰드 가열과 냉각의 이러한 순환 대기 시간은 더 오랜 공정 시간의 원인이 될 뿐만 아니라 더 높은 제조 비용의 원인이 된다. 더욱이, 복수의 광 가이드 포인트가 광 가이드 플레이트의 반사면에 구비되어야 한다. 일반적으로, 몰딩된 광 가이드 포인트에 대해서는 3가지 종류의 접근법이 있다. 한 가지 접근법은 인쇄 기법을 포함한다; 여기서는, 특별한 잉크가 광 가이드 플레이트의 반사면에 인쇄된다. 다른 접근법은 광 가이드 플레이트의 반사면에 광 가이드 포인트를 새기는 함몰 방법을 포함한다. 세 번째 접근법은 통합 몰딩을 위해 압박 블록이나 암 몰드(21)의 공동(21)에 패턴을 새기는 것을 포함한다. 세 번째 접근법이 가장 경제적이고 간편하다. 그러나, 광 가이드 포인트의 패턴은 대단히 정밀하다. 휴대폰에 사용될 몰딩된 광 가이드 플레이트라면 공정상의 문제가 있을 수 없다. 하지만, 컴퓨터나 TV에 사용될 광 가이드의 경우에는 심각한 문제가 될 수 있다. 컴퓨터나 TV에 사용되는 몰딩된 광 가이드 플레이트는 일반적으로 더 크고 더 두꺼운데, 어떤 것은 1cm보다 더 두껍다. 에폭시가 식는 데 더 오랜 시간이 걸린다. 그러므로, 수 몰드(1)와 암 몰드(2) 양쪽의 미리 조절된 온도는 그렇게 높지는 않을 것이다. 대신, 주입이 끝난 다음 에폭시를 빨리 냉각시킬 수 있으면서 충분히 높은 온도로 설정하면 에폭시의 냉각에 걸리는 시간을 줄일 수 있다. 에폭시 주입시의 조기 경화와 광 가이드 포인트의 패턴에 대한 매우 높은 정밀도의 요구는 수 몰드(1)의 압박 블록(11) 또는 암 몰드(2)의 공동(21)에 새겨진 패턴의 이미 경화되고 있는 에폭시에 대한 완전한 전사(轉寫)를 방해한다. 다른 방법으로는, 패턴의 양호한 전사를 위해 도 2에 묘사된 것처럼 부드러운 측면 이동이 경화되고 있는 에폭시에 대항하여 압력을 가하도록 수 몰드(1)를 압박해야 한다. 이를 위해, 패턴의 정밀도를 잃지 않고 결함 있는 제품을 발생하지 않으면서 고압을 인가할 시점, 힘의 양, 주입에 필요한 시간 및 에폭시에 의한 경화 시간의 변동을 조절하기가 매우 어려워진다. 또한, 인가되는 고압은 더 큰 생산 장비와 작업 공간과 더 높은 전력 소비와 생산 비용을 요구한다. 더욱이, 고온 고압에서 몰딩된 광 가이드 플레이트는 응력(stress)을 발생시키기 쉬워서, 결과적으로 완제품 폐기율이 높아지는 원인이 된다. 몰딩된 확산 플레이트와 광 수렴 플레이트에 대해서도, 그 표면에는 역시 복수의 또는 경우에 따라서는 복수이면서 연속적인 볼록면과 오목면이 구비될 필요가 있으며, 그 모양은 움푹하거나 돌출된 원호이거나 톱니 모양이 될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 어떤 모양이든지, 정밀도에 대한 요구는 광 가이드 플레이트와 동일하게 높으며, 종래의 공정은 양호한 결과를 얻지 못하고 있다. 그러므로, 종래의 공정은 적절한 것이 아니다.

본 발명의 주요 목적은 더 빠른 공정, 향상된 품질 및 더 낮아진 제조 비용을 허용하는 광학 몰딩의 제조를 위한 직접 압박 주입 공정을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해, 양 몰드는 수직으로 움직인다. 상부 몰드가 상승하면, 공급기는 정해진 속도로 재료를 하부 몰드로 전해 준다. 공급기가 후퇴하여 몰딩된 광 가이드 플레이트를 생산할 때, 상부 몰드는 하부 몰드상에서 닫힌다.

광학 몰딩의 제조를 위한 주입 공정을 보여주는 도 3a, 3b, 3c, 3d를 참조하면, 공정은 본질적으로 상부 몰드(3), 하부 몰드(4) 및 공급기(5)로 구성된다. 여기서, 상부 몰드(3)는 하부 몰드(4) 바로 위에 위치하며, 공급기(5)는 고속으로 재료를 전달하기 위해 측면으로 이동하는 장치를 가리킨다. 압박 블록(31)은 상부 몰드(3)의 바닥으로부터 돌출되어 있고, 압박 블록(31)과 동일한 크기의 공동(41) 이 하부 몰드(4)의 위쪽 표면의 함몰부에 구비된다. 복수의 광 가이드 포인트의 패턴 또는 경우에 따라서는 광 확산 플레이트나 광 수렴 플레이트의 프로파일(profile)이 압박 블록(31)이나 공동(41)에 새겨질 수 있다. 공급기(5)는 그 주입기(51)가 공동(41)의 앞 끝 위쪽과 연관되도록 측면으로 이동하고, 이어서 공급기(5)는 광학 몰딩의 유형과 크기에 따라 주어진 양의 재료를 아주 짧은 시간에 공동(41) 속으로 주입을 끝마치는 동안에 정해진 속도로 후퇴한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 에폭시가 사용된다. 용해 상태의 에폭시는, 공급기가 원래의 위치로 이미 후퇴하면서, 공동(41)을 빠르게 채운다. 상부 몰드(3)는 그 압박 블록(31)이 하부 몰드(4)의 공동(41)에 완전히 결합되어 압박하도록 하강한다. 상부 몰드(3)가 상승하면, 경화된 광학 몰딩은 하부 몰드(4)의 공동(41)에서 제거되어 공정이 끝난다.

본 발명은 공급기가 주어진 양의 재료를 공동 속으로 빠르게 주입할 수 있기 때문에 공급 시간이 최소로 줄어든다는 특징이 있다. 그에 따라, 상부 몰드(3)와 하부 몰드(4) 양쪽은 에폭시가 경화되는 것을 막기 위해 약하게 가열될 필요가 있다. 상부 몰드(3)가 하부 몰드(4) 상에서 닫히면, 상부 몰드(3)와 하부 몰드(4)가 식기를 기다리는 시간은 최소가 된다. 종래의 공정과 비교하면, 양 몰드에 대한 가열 시간과 냉각 시간이 두드러지게 감소되어 제조 비용이 낮아진다. 더욱이, 에폭시가 몰딩되기 전에 경화되지 않도록 보장하는 빠른 재료 주입은 종래의 공정에서 필요했던, 상부 몰드(3)가 하부 몰드(4)상에 닫힌 이후의 후속 압박의 필요성을 없애준다. 상부 몰드(3)에서 하부 몰드(4)로 가해지는 압력은 공동(41) 또는 압박 블록(31)에 새겨진 패턴 또는 프로파일이 에폭시로 몰딩되기에 충분하다. 에폭시가 경화되기 전에 몰딩되기 때문에, 광 가이드 플레이트, 광 확산 플레이트 및 광 수렴 플레이트를 포함한 광학 몰딩은 정밀도가 높아지고 두드러지게 결함이 줄어든다. 줄어든 결함에 의해 제조 비용을 낮추는 또 다른 장점도 있다. 본 발명의 다른 이익은 몰드의 크기와 공간의 확장을 피하는 것과, 낮은 전력 소비, 그로 인한 제조 비용의 감소를 포함한다.

주어진 양의 재료를 주입하자마자, 좀 더 양호한 몰딩 정밀도와 추가의 결함 감소를 위해 에폭시에 대한 압력을 늘이고, 닫히는 데 필요한 시간을 더 줄이기 위해, 하부 몰드(4)는 하강하는 상부 몰드(3)를 만나기 위해 상승할 수도 있다. 도 4에 도시된 것처럼, 하나의 공급기(5)가 차례로 복수의 몰드를 담당할 수도 있는데, 이 경우 공급기(5)는 임의의 몰드가 식을 때까지 기다리면서 놀고 있지는 않을 것이기 때문에 생산 설비의 비용을 낮추고 생산 속도를 향상시킨다.

본 발명은 공급기가 주어진 양의 재료를 공동 속으로 빠르게 주입할 수 있기 때문에 공급 시간이 최소로 줄어든다는 특징이 있다. 그에 따라, 상부 몰드(3)와 하부 몰드(4) 양쪽은 에폭시가 경화되는 것을 막기 위해 약하게 가열될 필요가 있다. 상부 몰드(3)가 하부 몰드(4) 상에서 닫히면, 상부 몰드(3)와 하부 몰드(4)가 식기를 기다리는 시간은 최소가 된다. 종래의 공정과 비교하면, 양 몰드에 대한 가열 시간과 냉각 시간이 두드러지게 감소되어 제조 비용이 낮아진다. 더욱이, 에폭시가 몰딩되기 전에 경화되지 않도록 보장하는 빠른 재료 주입은 종래의 공정에 서 필요했던, 상부 몰드(3)가 하부 몰드(4)상에 닫힌 이후의 후속 압박의 필요성을 없애준다. 상부 몰드(3)에서 하부 몰드(4)로 가해지는 압력은 공동(41) 또는 압박 블록(31)에 새겨진 패턴 또는 프로파일이 에폭시로 몰딩되기에 충분하다. 에폭시가 경화되기 전에 몰딩되기 때문에, 광 가이드 플레이트, 광 확산 플레이트 및 광 수렴 플레이트를 포함한 광학 몰딩은 정밀도가 높아지고 두드러지게 결함이 줄어든다. 줄어든 결함에 의해 제조 비용을 낮추는 또 다른 장점도 있다. 본 발명의 다른 이익은 몰드의 크기와 공간의 확장을 피하는 것과, 낮은 전력 소비, 그로 인한 제조 비용의 감소를 포함한다.

Claims (3)

1. 광학 몰딩을 위한 직접 압박 주입 장치에 있어서,

   상부 몰드, 상기 상부 몰드에 수직하게 배치되어 있는 하부 몰드, 및 상기 상부 몰드가 상기 하부 몰드상에 닫히기 전에 측면으로 이동하여 상기 하부 몰드 속으로 재료를 빠르게 주입하는 공급기를 포함하되, 상기 상부 몰드는 상기 하부 몰드의 바로 위에 있으며,

   상기 상부 및 하부 몰드는 서로 반대되는 방향으로 수직 이동하여 상기 공급기가 상기 하부 몰드에 상기 재료를 공급하는데 필요한 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제1 항에서, 상기 공급기가 상기 하부 몰드 속으로의 재료 주입을 끝마치면, 상기 하부 몰드는 하강하는 상기 상부 몰드를 만나기 위해 상승하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1 항에서, 하나의 공급기가 복수의 몰딩 기계를 담당하는 것을 특징으로 하는 장치.

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