KR100671804B1 - 액정표시장치용 백라이트 유닛의 도광판 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컴퓨터 모니터, 플리즈마 디스플레이 패널(PDP) 등의 액정표시장치용 백 라이트 유닛의 도광판 제조장치에 관한 것으로, 도광판을 감쌀 수 있는 크기를 가진 채 도광판을 수용할 수 있는 수용공간이 상,하로 개구된 상태의 틀형상으로 형성되어 있는 스페이서와; 상기 스페이서의 상,하면에 형성된 상,하부 요홈 각각에 하부는 삽입되고, 상부는 스페이서의 상,하측으로 돌출되게 장착되는 상,하부 패킹과; 상기 도광판과 같은 크기로 형성된 채 저면에는 도광판의 상면에 요철면을 형성시키기 위한 요철구조가 형성되어 있는 상부 스템퍼와; 상기 도광판과 같은 크기로 형성된 채 상면에는 도광판의 저면에 요철면을 형성시키기 위한 요철구조가 형성되어 있는 하부 스템퍼와; 상기 상부 스템퍼의 상면과 하부 스템퍼의 하면을 덮어주면서 상,하부 패킹 각각에 접촉하여 상기 스페이서의 수용공간을 기밀상태로 유지시켜주기 위한 상,하부 압착판과; 상기 스페이서의 일측을 관통하여 수용공간에 연결되도록 설치되는 연결관의 노출단에 장착되어 수용공간을 진공상태로 만들어주기 위한 체크밸브;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발명이다.

백 라이트 유닛, 도광판, 스페이서, 상,하부 스템퍼, 상,하부 압착판

Description

액정표시장치용 백라이트 유닛의 도광판 제조장치{Light guide munufacturing apparatus}

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 도광판 제조장치의 분해 사시도.

도 2는 본 발명의 도광판 제조장치의 결합상태 단면도.

도 3 및 도 4는 본 발명의 도광판 제조장치를 상,하부 고온압착금형으로 압착가공하는 것을 나타낸 작동상태도.

도 5는 본 발명의 도광판 제조장치로 제조된 도광판의 일실시예를 보여주기 위한 일부 확대 단면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 스페이서 11 : 수용공간

12,13 : 패킹홈 14,15 : 상,하부 패킹

2 : 도광판 2a,2b : 요철면

3a,3b : 상,하부 스템퍼 31,32 : 요철구조

4a,4b : 상,하부 압착판 5 : 연결관

6 : 체크밸브 7 : 진공튜브

8a,8b : 상,하부 고온압착금형

81,82 : 히터

본 발명은 컴퓨터 모니터, 플리즈마 디스플레이 패널(PDP) 등의 액정표시장치용 백 라이트 유닛의 도광판 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 컴퓨터 모니터, PDP의 액정표시장치(LCD : Liquid Crystal Display)는 백 라이트 유닛(Back Light Unit)에서 조명되는 빛에 의하여 영상신호를 가시적으로 표현하게 된다.

기존의 액정표시장치용 백 라이트 유닛은 광원에서 조명되는 빛을 회절시키는 도광판(Light Guide Panel)과, 도광판에서 회절된 빛을 굴절 및 확산시키는 프리즘 필름과 디퓨저 필름으로 구성되어 있으며, 이와 같이 구성된 백 라이트 유닛은 액정표시장치 전체를 동일한 조도(照度)로 조명하는 데에는 도광판의 역활이 가장 큰 비중을 차지하게 된다.

기존에는 유리보다 가벼우면서 투명성이 좋은 아크릴수지를 소재로 하여 도광판을 제조하고 있으며, 또한 상기 도광판의 일면이나 또는 양면을 요철면으로 형성하여 광원의 빛을 회절시킴과 동시에 확산시키고 있다.

종래 기술에서는 도광판의 일면 또는 양면에 요철면을 형성시키기 위해서는 먼저 아크릴수지로 양면이 평활한 도광판을 제조한 다음 그 도광판의 일면 또는 양면에 실크인쇄방법으로 무수히 많은 요철면들이 옮겨붙도록 인쇄하여 요철면을 형성시키는 방법이 있는바, 이러한 방법은 도광판의 일면 또는 양면에 요철면을 형성 시키기 위한 실크인쇄공정이 정밀도를 요하기 때문에 매우 까다롭고 또 불량발생률도 많아져 생산성이 떨어진다는 것이 단점으로 지적되어 왔다.

또한 도광판의 일면 또는 양면에 요철면이 일체로 형성되게 하는 방법으로서 사출성형 방법이 제안된 바 있었으나, 이는 도광판이 사출금형내에서 사출된 후 금형내에서 응고될 때 열변형(수축변형)이 일어나는 현상으로 인하여 요철면 전체가 정밀하게 형성되지 않을 뿐 아니라 열변형이 전체적으로 고르게 나타나지 않고 불규칙적으로 나타나기 때문에 요철면이 불규칙적으로 성형될 수밖에 없게 된다는 것이 문제점으로 지적되어 왔으며, 이러한 문제점을 해결할 목적으로 도광판 자체를 사출금형내에서 냉각시키는 방법으로 열변형을 축소시키는 방안도 제안될 수 있겠지만 사출금형내에서 냉각시킬 때에도 어느 정도의 열변형은 발생되기 때문에 고정밀도를 기대하기 어려울 뿐 아니라 생산성이 매우 낮아지게 되는 문제점이 있다.

또한 최근에는 진공성형방법으로 도광판을 제조하는 장치가 제안된 바 있는데, 종래 기술의 진공성형장치는 진공실 내부를 넓게 형성한 다음 그 진공실안에 도광판을 고온으로 압착성형하는 압착금형을 설치하는 구조로 되어 있기 때문에 진공성형장치의 설비가 고가일 뿐 아니라 진공실의 넓은 내부 전체를 진공시키기 위해서는 대용량의 진공펌프를 사용하여야 하므로 운전비가 많이 소요되는 등의 이유로 인하여 도광판의 생산단가가 비싸지게 될 수밖에 없게 되는데, 도광판의 생산단가가 비싸지게 될 경우에는 백 라이트 유닛의 가격경쟁력을 떨어뜨리는 요인이 된다는 것이 가장 큰 문제점으로 지적되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 사항을 감안하여 제안된 것으로, 특히 백 라이트 유닛의 도광판의 일면 또는 양면을 요철면으로 성형하기 위한 각종 설비를 간소화시킴과 동시에 도광판의 생산성을 향상시킬 수 있도록 하므로서 도광판의 생산단가를 절감시켜 궁극적으로 백 라이트 유닛의 가격경쟁력을 높일 수 있도록 하는데 목적을 두고 발명한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

일면 또는 양면에 요철면이 형성되도록 제조되는 도광판에 있어서,

상기 도광판을 감쌀 수 있는 크기를 가진 채 도광판을 수용할 수 있는 수용공간이 상,하로 개구된 상태의 틀형상으로 형성되어 있는 스페이서와;

상기 스페이서의 상,하면에 형성된 상,하부 요홈 각각에 하부는 삽입되고, 상부는 스페이서의 상,하측으로 돌출되게 장착되는 상,하부 패킹과;

상기 도광판과 같은 크기로 형성된 채 저면에는 도광판의 상면에 요철면을 형성시키기 위한 요철구조가 형성되어 있는 상부 스템퍼와;

상기 도광판과 같은 크기로 형성된 채 상면에는 도광판의 저면에 요철면을 형성시키기 위한 요철구조가 형성되어 있는 하부 스템퍼와;

상기 상부 스템퍼의 상면과 하부 스템퍼의 하면을 덮어주면서 상,하부 패킹 각각에 접촉하여 상기 스페이서의 수용공간을 기밀상태로 유지시켜주기 위한 상,하부 압착판과;

상기 스페이서의 일측을 관통하여 수용공간에 연결되도록 설치되는 연결관의 노출단에 장착되어 상기한 수용공간에서 공기를 빼낼 때에는 개방되고, 수용공간에 서 공기를 빼내어 진공상태가 되었을 때에는 연결관을 폐쇄시키는 체크밸브;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스페이서의 두께는 도광판의 두께보다 작게 형성된 것임을 특징으로 한다.

또한, 상기 상,하부 스템퍼는 금속판이나 내열성 합성수지필름 중 어느 하나의 재질로 형성된 것임을 특징으로 한다.

또한, 상기 상,하부 압착판은 체크밸브에 진공튜브를 연결시켜서 스페이서 내부의 공기를 빼내어 진공압을 형성시켰을 때에는 상,하부 패킹을 압착하면서 상,하부 스템퍼를 도광판의 상,하면에 밀착시키도록 구성된 것임을 특징으로 한다.

또한, 상기 스페이서의 내부를 진공상태로 형성시킨 다음에는 상,하부 스템퍼의 요철구조가 도광판의 양면에 새겨질 수 있도록 하기 위하여 상,하부 압착판을 압착 및 가열시키는 상,하부 고온압착금형을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상,하부 고온압착금형 각각에는 자체적으로 고온을 유지할 수 있도록 하는 히터가 내장되어 있는 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 도광판 제조장치의 분해 사시도이며, 도 2는 본 발명의 도광판 제조장치의 결합상태 단면도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 도광판 제조장치를 상,하부 고온압착금형으로 압착가공하는 것을 나타낸 작동상태 도이며, 도 5는 본 발명의 도광판 제조장치로 제조된 도광판의 일실시예를 보여주기 위한 일부 확대 단면도를 도시한 것이다.

상기 도면에서 부호 1은 스페이서를 나타내는 것으로, 상기 스페이서(1)는 상,하로는 개구되어 있고 제조하고자 하는 판상의 도광판(2)을 수용할 수 있는 수용공간(11)이 형성되어 있는 사각형의 틀체로 구성되어 있다.

또한 상기 스페이서(1)는 도광판(2)의 두께보다 조금 작은 두께를 가지고 있다. 예를 들어, 도광판(2)의 두께가 8mm 라고 가정할 경우 스페이서(1)는 도광판의 두께보다 조금 작은 6∼7mm의 두께를 가지도록 구성되는 것이다.

또한 상기 스페이서(1)의 상,하면에는 패킹홈(12)(13)이 각각 형성되어 있으며, 상기한 패킹홈 각각에는 상,하부 패킹(14)(15)이 장착되는데, 상기한 상,하부 패킹의 하부는 패킹홈(12)(13)에 삽입되고 상부는 스페이서(1)의 상,하면으로 돌출된 상태로 설치된다.

상기 도광판(2)은 아크릴수지로 성형된 것으로서, 가공하기 전 상태에서는 상,하 양면이 평탄한 평면으로 형성되어 있으며, 가공 후에는 일면 또는 양면에 요철면(2a)(2b)이 형성된 상태로 제조되는 것이다.

상기 스페이서(1)의 수용공간(11)에 수납된 도광판(2)의 상,하측에는 상,하부 스템퍼(3a)(3b)가 겹쳐진 상태로 조립된다.

상기한 상,하부 스템퍼(3a)(3b)는 금속판이나 내열성 합성수지필름 중 어느 하나의 재질로서 도광판(2)과 동일한 크기로 형성되어 있으며, 상기 상부 스템퍼(3a)의 저면과 하부 스템퍼(3b)의 상면 각각에는 요철구조(31)(32)가 형성되어 있 다.

상기의 요철구조(31)(32)는 도면에 도시된 실시예로 설명하면, 상부 스템퍼(3a) 저면에 형성되는 요철구조(31)의 경우는 삼각형 또는 파형의 단면을 갖는 요철부가 일방향을 향해 평행을 이루면서 연속해서 형성되는 구조를 가지고 있으며, 상기 하부 스템퍼(3b) 상면에 형성되는 요철구조(32)의 경우는 반원형이나 삼각형의 단면을 갖는 돗트상태의 철부가 일정간격을 유지한 채 종횡으로 무수히 배열된 상태로 형성되는 구조를 가지고 있으며, 상기한 요철구조(31)(32)는 앞에서 설명한 구조에 한정하지 않으며, 그 외의 여러 구조로 형성할 수도 있다.

상기와 같이 스페이서(1)의 수용공간(11)에 도광판(2)을 수납하고 그의 상,하면에 겹쳐진 상태로 조립된 상,하부 스템퍼(3a)(3b) 각각의 상,하측에는 금속재질로 된 상,하부 압착판(4a)(4b)이 조립되는데, 상기 상,하부 압착판은 스페이서(1)와 같은 크기로 형성되어 상,하부 스템퍼(3a)(3b)를 덮어주면서 스페이서(1)의 상,하면에 장착된 상,하부 패킹(14)(15)에 접촉하도록 조립되는 것이며, 이와 같이 상,하부 패킹(14)(15)에 접촉하도록 조립되는 상.하부 압착판(4a)(4b)에 의하여 상기 스페이서(1)의 내부는 기밀상태가 된다.

그리고, 상기 스페이서(1)의 일측에는 수용공간(11)과 연통하는 연결관(5)이 설치되어 있으며, 상기의 연결관(5)에는 체크밸브(6)가 장착되어 있다.

상기의 체크밸브(6)는 진공펌프(도시 생략)에 연결된 진공튜브(7)의 끝단을 삽입하여 연결시켰을 때에는 연결관(5)을 통하여 수용공간(11)에 존재하는 공기를 빼낼 수 있는 반면에, 진공튜브(7)를 이완시키게 되면 연결관(5)을 차단시키는 구 조를 가지고 있다.

따라서 상기 체크밸브(6)에 진공튜브(7)를 연결시킨 다음 진공펌프를 가동시키게 되면 스페이서(1)의 수용공간(11) 내부 즉, 상,하부 패킹(14)(15)에 접촉하고 있는 상,하부 압착판(4a)(4b)에 의하여 기밀상태를 유지하게 되는 내측공간에 존재하는 공기는 연결관을 통해 배출되므로서 스페이서(1)의 수용공간(11)에는 진공압이 발생하게 되며, 이에 따라 상,하부 압착판(4a)(4b)도 진공압에 의해 상,하부 패킹(14)(15)을 압착함과 동시에 상,하부 스템퍼(3a)(3b)에 압력을 가하게 되므로서 요철구조(31)(32)는 도광판(2)의 양면에 밀착된 상태를 유지하게 된다.

상기와 같이 체크밸브(6)에 진공튜브(7)를 연결하여 스페이서(1)의 수용공간(11)을 진공상태가 되게 하였을 때에는 진공압에 의하여 상,하부 압착판(4a)(4b)은 상,하부 패킹(14)(15) 및 상,하부 스템퍼(3a)(3b)를 압착하는 상태에서 스페이서(1)의 상,하면에 고정된 상태가 되며, 상기 스폐이서(1)의 수용공간(11)에 존재하는 공기를 완전히 제거한 다음 체크밸브(6)에서 진공튜브(7)를 제거하게 되더라도 상기한 수용공간(11)은 진공상태를 그대로 유지하고 있게 되며, 또한 스페이서(1)와 상,하부 압착판(4a)(4b)는 일체로 결합된 상태가 되어 운반이 용이하게 된다.

따라서 상기와 같이 상,하부 압착판(4a)(4b)과 일체로 결합된 스페이서(1)를 상,하부 고온압착금형(8a)(8b)가 설치되어 있는 프레스장치로 운반하여 압착공정을 실시하게 된다.(도 3 및 도 4 참조)

상기의 상,하부 고온압착금형(8a)(8b) 각각에는 금형 자체의 온도를 고온(대략 140∼170℃)으로 가열시키는 히터(81)(82)가 내장되어 있으므로 상,하부 고온압 착금형(8a)(8b) 자체는 고온으로 가열된 상태에서 상,하부 압착판(4a)(4b)을 일정시간동안(대략 10∼40초) 압착하게 되는데, 이때 상,하부 고온압착금형(8a)(8b) 자체의 고열은 그에 직접적으로 접촉하게 되는 상,하부 압착판(4a)(4b)을 가열시킴과 동시에 상,하부 스템퍼(3a)(3b)와 도광판(2)의 상,하면을 가열하게 되는데, 이와 같이 가열되는 도광판(2)은 그 상,하 양면이 물렁해지는 상태로 가열됨과 동시에 상,하부 고온압착금형(8a)(8b)의 계속된 압착작동에 의해 상,하부 스템퍼(3a)(3b)의 요철구조(31)(32)가 도광판(2)의 물렁해진 상,하 양면에 옮겨지게 되는데, 이때 스페이서(1)의 수용공간(11)은 완전 진공상태이므로 상,하부 스템퍼(3a)(3b) 각각의 요철구조(31)(32)와 도광판(2)의 상,하면 사이에도 공기가 존재하지 않게 되어 상기한 요철구조(31)(32)가 도광판(2)의 상,하면에 그대로 옮겨지게 되는 것이다.

상기와 같이 상,하부 고온압착금형(8a)(8b)으로 가열과 동시 압착하는 작동을 완료한 후에는 스페이서(1)를 옮겨서 냉각시킨 후에 상,하부 압착판(4a)(4b)과 상,하부 스템퍼(3a)(3b)를 차레대로 해체하게 되면 도 5의 도시와 같이 상,하면에 요철면(2a)(2b)이 형성된 도광판(2)을 제조할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기에서 스페이서(1)에서 상,하부 압착판(4a)(4b) 및 상,하부 스템퍼(3a)(3b)를 해체할 때에는 체크밸브(6)에 공압을 주입하는 튜브를 연결하여 수용공간(11)으로 공압을 주입하게 되면 해체작업을 용이하게 수행할 수 있게 된다.

상기와 같은 본 발명은 제조하고자 하는 도광판을 수용할 수 있는 크기의 스페이서에 체크밸브를 장설하는 간단한 구조로서 진공설비를 구성할 수 있으므로 진 공설비를 간소화 시킬 수 있게 하는 효과가 있으며, 또한 스페이서 내부의 좁은 수용공간만을 진공압이 작용되게 하므로서 소용량의 진공펌프를 사용할 수 있게 되어 진공압을 발생시키는데 소요되는 운전비를 절감시킬 수 있게 하는 효과가 있으며, 또한 스페이서의 수용공간에 수납된 도광판을 진공상태에서 가열 및 가열하게 되므로서 상,하부 스템퍼의 요철구조가 도광판의 상,하면에 새겨질 때 기포가 발생되지 않고 상,하부 스템퍼에 형성된 요철구조를 그대로 옮겨지게 할 수 있으므로 도광판의 상,하 양면에 형성되는 요철면의 정밀도를 높일 수 있게 하는 효과가 있으며, 상기와 같은 효과에 의하여 품질이 우수하며 가격경쟁력이 있는 도광판을 생산할 수 있게 하는 커다란 장점을 제공하는 것이다.

Claims (6)

1. 일면 또는 양면에 요철면이 형성되도록 제조되는 도광판에 있어서,

   상기 도광판을 감쌀 수 있는 크기를 가진 채 도광판을 수용할 수 있는 수용공간이 상,하로 개구된 상태의 틀형상으로 형성되어 있는 스페이서와;

   상기 스페이서의 상,하면에 형성된 상,하부 요홈 각각에 하부는 삽입되고, 상부는 스페이서의 상,하측으로 돌출되게 장착되는 상,하부 패킹과;

   상기 도광판과 같은 크기로 형성된 채 저면에는 도광판의 상면에 요철면을 형성시키기 위한 요철구조가 형성되어 있는 상부 스템퍼와;

   상기 도광판과 같은 크기로 형성된 채 상면에는 도광판의 저면에 요철면을 형성시키기 위한 요철구조가 형성되어 있는 하부 스템퍼와;

   상기 상부 스템퍼의 상면과 하부 스템퍼의 하면을 덮어주면서 상,하부 패킹 각각에 접촉하여 상기 스페이서의 수용공간을 기밀상태로 유지시켜주기 위한 상,하부 압착판과;

   상기 스페이서의 일측을 관통하여 수용공간에 연결되도록 설치되는 연결관의 노출단에 장착되어 상기한 수용공간에서 공기를 빼낼 때에는 개방되고, 수용공간에서 공기를 빼내어 진공상태가 되었을 때에는 연결관을 폐쇄시키는 체크밸브;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 백 라이트 유닛의 도광판 제조장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스페이서의 두께는 도광판의 두께보다 작게 형성된 것임을 특징으로 하는 액정표시장치용 백 라이트 유닛의 도광판 제조장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 상,하부 스템퍼는 금속판이나 내열성 합성수지필름 중 어느 하나의 재질로 형성된 것임을 특징으로 하는 액정표시장치용 백 라이트 유닛의 도광판 제조장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 상,하부 압착판은 체크밸브에 진공튜브를 연결시켜서 스페이서 내부의 공기를 빼내어 진공압을 형성시켰을 때에는 상,하부 패킹을 압착하면서 상,하부 스템퍼를 도광판의 상,하면에 밀착시키도록 구성된 것임을 특징으로 하는 액정표시장치용 백 라이트 유닛의 도광판 제조장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 스페이서의 내부를 진공상태로 형성시킨 다음에는 상,하부 스템퍼의 요철구조가 도광판의 양면에 새겨질 수 있도록 하기 위하여 상,하부 압착판을 압착 및 가열시키는 상,하부 고온압착금형을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 백 라이트 유닛의 도광판 제조장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 상,하부 고온압착금형 각각에는 자체적으로 고온을 유지할 수 있도록 하는 히터가 내장되어 있는 것임을 특징으로 하는 액정표시장치용 백 라이트 유닛의 도광판 제조장치.

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