KR100961290B1 - 쌍봉 고휘도 도광판 제조 장치 및 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쌍봉 고휘도 도광판과 그 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것으로, 쌍봉 고휘도 도광판은 광원으로부터 조사된 빛을 투과시키는 기본 바디와, 상기 기본 바디를 진행하던 빛을 표시 장치의 전면으로 반사시키도록 상기 기본 바디에 형성된 V홈과, 상기 V홈에서 굴절된 빛을 추가로 굴절시키도록 상기 V홈의 경사면과 연속되는 면을 이루며 가장자리가 볼록하게되어 상기 V홈 양측의 산으로부터 돌출 형성된 돌출부로 이루어진 것을 특징으로 하여서, 본 발명은 균일도를 양호하게 유지하면서 동시에 높은 휘도를 가진 도광판을 제공할 수 있는 효과가 있으며, 본 발명에서는 휘도 임계치에서 3% 대의 휘도 향상을 실현하는 탁월한 효과가 있고, 본 발명에서는 다수의 실험을 거쳐 적합한 온도와 속도 환경을 제시함으로써 제품의 불량율을 대폭적으로 감소시킴과 동시에, 기존의 도광판 생산방식인 인쇄방법과 레이저 가공 방법에서 제조 공정상 이물질을 제거하는 제척공정이 불필요하여 제조 공정이 단순해지고 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.

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Description

쌍봉 고휘도 도광판 제조 장치 및 제조 방법 {Manufacturing device and manufacturing method of light guide plate with twofold for high brightness}

본 발명은 쌍봉 고휘도 도광판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 도광판(LIGHT GUIDE PLATE)의 V홈 양측 위에 봉우리 형상으로 돌출부를 형성하여 제품의 휘도(영문; brightness 혹은 luminecense)를 향상시킨 쌍봉 고휘도 도광판과 그 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.

1990년대 중반 이후 LCD 모니터 등의 표시장치는 날로 고집적화, 박막화되는 방향으로 급속히 발전하여 왔다. 따라서 표시장치에 있어서 분산되어 나타나는 빛의 높은 균일도를 유지하면서 휘도를 높이는 것은 표시장치의 품질을 좌우하는 중요한 요소가 되었다. 그러나 이러한 표시장치에 있어서 빛의 균일도는 여러 가지 방법으로 달성되고 있으나 휘도에 있어서는, 사용되는 발광다이오드(LED)가 열에 취약하여 빛의 밝기를 계속 높일 경우 수명이 짧아지는 등 발광다이오드 자체에 대한 기술력의 한계로 인해, 만족할 만한 수준에 이르지 못하는 경향이 있었다. 따라서 균일도를 일정수준 유지하면서 휘도를 높이는 것은 TV 등의 표시장치들에 대한 소비자들의 품질에 대한 욕구가 증대되면서 이 분야의 중요한 연구테마가 되고 있다. 따라서 균일도를 유지하면서 휘도를 높이기 위한 효율적인 수단을 찾기 위해 다각적인 연구가 이루어지고 있다.

본 발명자도 이에 대해 다년간 연구를 지속해 왔는데, 연구의 방향은 두 가지였는데 어떤 도광판의 구조 및 형상이 균일도를 유지하면서 휘도를 높일 수 있는지와 특히 그러한 구조와 형상을 가진 도광판을 제조하는 과정의 높은 생산성을 가질수 있는지에 대한 것이었다.

연구과정에서 단순히 휘도를 높이는 형상을 찾아내는 것도 어려웠지만 그러한 특이한 형상이 제조상에 있어서 높은 생산성을 동시에 가질 수 있는 경우를 찾아내는 과정은 정말 높은 예지력과 수많은 시행착오를 거치는 어려운 과정이었다. 따라서 당업계에서는 도광판의 생산성을 훼손하지 않으면서 동일한 발광다이오드를 사용하여 1%의 휘도를 올릴 수 있다고 해도 높은 성과로 인정하고 있다.

또한, HDTV(High Definition Television, 고화질 텔레비젼)에서 표시 장치의 백 패널(back panel)의 두께를 줄이기 위해 다수의 시도가 행해지며, 이 과정에서 작은 크기의 제한된 전기 충전 용량을 가진 전기 소자들에 의해 표시 장치의 휘도를 올리기 위한 방안이 강구되고 있다.

그러나 대체로 선행기술에 있어서는 도광판의 형상을 특이하게 만들어 휘도를 개선하는데는 어느 정도 성공하고 있으나 그 모양이 특이하여 도광판 생산성을 현저하게 떨어뜨려 실질적인 상업화는 곤란한 경향을 나타내고 있다. 그러한 종래기술을 살펴보면 다음과 같다.

도 11 및 도12에 도시된 바와 같이, 도광판(130)을 이용하여 휘도를 개선하는 방안이 한국 공개특허 10-2003-0078305 호(공개일: 2003.10.3, 출원일: 2002.3.29, 출원인: 주식회사 엔투에이)에서 도광판(81)의 홈(82)의 각도(θ, a, b)를 변화시키는 구성으로서 나타나 있다. 도 11 및 도 12에서 도면 부호 83은 광원이고, 170은 LCD패널이다.

백라이트 유닛(100)이 부품수를 줄일 수 있게 된 것은 도광판(130)이 반사형으로 제작되어 집광을 위한 광학기구(즉, 프리즘 필름)를 줄일 수 있기 때문이다. 광원(110)은 표시평면에 맞도록 Y방향으로 길게 이루어진 형광램프로서 도광판(130)의 측면에 위치하여 도광판(130)측으로 빛을 방사하고, 반사판(120)은 도광판(130)에서 나온 빛을 다시 도광판(130) 측으로 전반사시킨다. 도광판(130)은 도 10에 도시된 바와 같이, 하부면(130a)에는 광원(110)을 향해 소정 각도(a,b)의 반사 경면을 가진 나사산 모양의 하부 반사패턴(132)이 계단형상으로 연속되게 형성되어 있고, 상부면(130a)에는 하부면(130a)의 반사경면에서 반사된 빛이 다시 직각방향으로 집속되도록 하기 위해 하부 반사패턴(132)과 직교하는 방향으로 소정 각도(θ)의 반사경면을 갖는 나사산 모양의 상부 반사패턴(134)이 연속적으로 배열되어 있다. 그리고 도광판(130)의 두께는 상부 평면에서의 휘도가 전체적으로 균일하도록 하기 위해 광원(110)으로부터의 거리에 따라 변화를 주어 휘도분포를 조절하고, 나사산의 각도 및 깊이도 적절하게 조절하도록 구성되어 있다. 이 구성에서는 휘도 및 균일도가 생산자의 의도만큼 충분히 향상되지 못하는 문제점이 있었다.

한편, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 미국 특허 US6636283호(등록일: 2003.10.21, 출원일: 2001.3.29, 출원인: 미쯔비시 덴키)에서는 주 도광판(141)과, 제2 도광판(151), 상기 제2 도광판(151)의 길이 방향 끝에 설치된 점광원(143)과, 상기 제2 도광판(151)의 V홈(155)의 표면을 코팅하는 반사 필름(153)으로 이루어진 표시 장치가 나타나 있다. 이 미쯔비시 덴키의 기술에서는, 정식 도광판인 제1 도광판(141)의 일측에 별도의 제2 도광판(151)을 설치한 구성으로서, 제2 도광판(151)의 일측에는 다시 광원(143)이 설치되어 있다. 제2 도광판(151)에는 도 13에 도시된 바와 같이, 경사 홈(155)을 따라 반사필름(153)이 코팅되어 있다. 평면 부분을 가진 상기 V홈(155)의 각 측면에 형성된 각은, 제2 도광판(151)을 따라 중심 라인(CL) 근처에서는 약 35º이며, 상기 각은 그 끝 근처 부분에서 약 30º까지 작아질 수 있다. 그런데, 이러한 형상은 실질적으로 상업적인 생산이 거의 어렵다고 할 만큼 도광판의 형상이 복잡하여 실용성에 심각한 문제가 있다.

한편, 한국등록특허 10-0840934호(등록일: 2008.6.18, 출원일: 2001.9.7, 출원인: 삼성전자)에서는 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 휘도 강화 홈(169)의 반사면(167)은 정의된 광 반사면(166)을 기준으로 제 1 기울기(θ1)를 갖는다. 도 15는 도 16의 A부분을 확대한 도면이다. 이때, 제 1 기울기의 방향은 램프(161)에서 발생한 광이 도광판(160)의 광 입사면(도시생략)을 통해 입사된 후 반사면(167)에 의하여 반사된 후 광 출사면(도시생략)을 향하는 방향을 갖는다. 한편, 휘도 강화 홈(169)의 비 반사면(118)은 반사면(117)의 끝부분에 연결되며 광 반사면(166)까지 연장된다. 이때, 광 반사면(166)을 기준으로 비 반사면(168)과 광 반사면(166)이 이루는 제 2 기울기(θ2)는 매우 중요하다. 이는 비 반사면(168)의 제 2 기울기에 따라서 반사면(167)에서 반사되는 광량의 총합계가 변경되기 때문이다. 구체적으로 바람직하게 비 반사면(168)은 광 반사면(166)을 기준으로 하였을 때 수직 즉, 광 반사면(166)을 기준으로 제 2 기울기가 90°일 때, 반사면(167)으로부터 반사되는 광량의 총합이 가장 크다. 그런데, 이 구성에서도 휘도 및 균일도가 생산자의 의도만큼 충분히 향상되지 못하는 문제점이 있었다.

한편, 미국등록특허 US6474824호(등록일:2002.11.2, 출원일:1999.12.4, 출원인: 세이코엡슨)에서는 도 17에 도시된 바와 같은 표면 발광 장치(20)의 개략적인 구조가 도시되어 있다. 도 17에서, 도면 부호 22A는 조명광, 22B는 누설광, 22a는 완만한 경사면, 22b는 급격한 경사면, 22c는 끝부분, F는 방향을 의미한다. 표면 발광 장치(20)는 발광 다이오드와 같은 점 광원(21), 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지 혹은 인덕션 몰딩이나 다른 방법들로 만들어진 전송 도광판(22), 상기 점 광원(21)이 위치한 곳의 반대측인 상기 도광판(22)의 일측 끝(22d)에 결합된 전송 광 산란판(23) 및 상기 전송 광 산란판(23)과 면접촉으로 결합된 반사판(24)으로 이루어진다. 이 구성에서도 휘도 및 균일도가 생산자의 의도만큼 충분히 향상되지 못하는 문제점이 있었다.

한편, 한국등록특허 10-0454517 (등록일: 2004.10.18, 출원일: 2001.10.24, 출원인: 세이코 엡슨)에서는 도 18 및 도 19에 도시한 바와 같이, 확산 패턴(182)이 확산 시트(189) 표면 위에서의 위치에 따라 다른 지름을 가지는 원 형상으로 형성되어 있다. 상기 도광판(186)의 저면에는 광을 반사하는 반사 시트(188)가 코팅되어 있으며, 상기 도광판(186)의 상면에는 광을 확산시키는 확산 시트(189)가 코 팅되어 있다. 광출사면(186b)의 법선면 Pn에 대하여 각도 θ만큼 경사하는 경사면(186c)으로 되어 있다. 반사 시트(188)는 이 경사면(186c)을 코팅하는 곳까지 연장되어 있다. 도 19에서, 도면 부호 191은 광을 조명 장치(184)의 앞면으로 균일하게 안내하는 프리즘 시트이고, L1, L2는 확산 패턴 사이의 거리이다.

반사 시트(188)는 LED(187)로부터 출사되어 도광체(186)의 광취입면(186a)으로부터 취입된 광을 반사하는 작용을 하고, 예컨대, 백색의 발포 폴리에틸렌 텔레프탈레이트 수지(polyethylene terephthalate form) 등에 의해서 형성된다. 또한, 확산 시트(189)에는, 도 18에 도시한 바와 같이, 발광면 측(액정 패널을 향하는 측)에 다수의 확산 패턴(182)이 형성되어 있다. 이들 확산 패턴(182)은 광의 굴절율을 다르게 함으로써, 도광체(186)의 내부를 전파하는 광을 그 도광체(186)의 외부로 도출시키는 것이며, 예컨대, 시트 상에 백색 도료를 인쇄함으로써 형성된다. 또, 도광체(186)를 수지 성형할 때에 볼록 형상 또는 오목 형상의 확산 패턴(182)을 도광체(186)와 동시 성형, 즉 일체로 성형할 수도 있다. 이 구성에서도 휘도 및 균일도가 생산자의 의도만큼 충분히 향상되지 못하는 문제점이 있었다.

한편, 한국공개특허 2008-0007950호(공개일: 2008.1.23, 출원일: 2006.7.19, 출원인: 삼성전자)에서는 도 18 내지 도 20에 나타낸 바와 같이, 백라이트 유닛(200)은 발광 다이오드(212)와 도광판(210)을 중심으로 도광판(210)의 하측에는 반사 시트(206)를, 도광판(210)의 상측에는 다수의 광학 시트들이 위치하고 있다. 본 실시예에서는 발광 다이오드(212)가 도광판(210)의 일측면에 위치하며, 도광판(210)에서는 측 방향으로 진행하는 빛을 상 방향으로 바꿔주는 역할을 한다. 다 수의 광학 시트는 다양한 필름을 사용할 수 있는데, 본 실시예에서는 보호 필름(201), 확산 필름(203) 및 휘도 강화 필름(205)을 사용한다. 휘도 강화 필름(205)의 일면에 비대칭 프리즘 구조를 다수 형성하며, 비대칭 프리즘 구조는 일방향(가로 또는 세로)을 따라서 서로 평행하게 형성되어 있다.

비대칭 프리즘 구조는 도 20에서 상세하게 보여주고 있다. 도 20과 도 21에서 보여주는 바와 같이 프리즘 구조의 꼭지점에서 내린 수직선을 기준으로 양측면이 가지는 각도가 각각 θ1 및 θ2로 서로 다른 각도를 가져 비대칭을 이룬다. 일반적으로 비대칭 프리즘 구조와 휘도 강화 필름(205)의 본체는 동일한 물질로 형성되나 서로 다른 물질로 형성될 수도 있다. 비대칭 프리즘 구조를 가지는 휘도 강화 필름(205)은 비대칭 프리즘 구조를 음각으로 가지는 롤러를 회전시키면서 필름 상에 비대칭 프리즘 구조를 형성하는 방법으로 형성될 수 있다. 비대칭으로 형성된 프리즘 구조는 도 21에서 도시하고 있는바와 같이 도광판(210)에서 상측으로 진행되는 빛을 중심으로 모으지 않고 양측으로 분산시키는 효과가 있다. 그 결과 측면에서의 휘도가 증가하여 자동차 네비게이션 등의 장치에서 측면 화상 인식이 용이하다.

도 22은 도 20의 실시예에 의한 휘도 강화 필름의 각도에 따른 휘도 분포를 보여주는 그래프다. 휘도 강화 필름의 경우에는 빛을 측방향으로 분산시켜 양 측면에서의 휘도가 증가한 것을 알 수 있다. 이러한 효과는 도광판에 프리즘 구조를 형성한 실시예에서도 동일하다. 이와 같이 측방향에서의 휘도가 높기 때문에 측방향에서 보는 경우 보다 선명한 화면을 볼 수 있다. 이와 같은 삼성전자 공개특허의 구성에서도 휘도의 성능은 개선되었지만 제품의 균일도가 불안정한 문제점이 있었다.

다음에는 한국등록특허 10-0615834호에 나타난 바와 같이, 도 23은 액정표시장치에 의하여 휘도가 향상되는 작용을 설명하기 위한 설명도이다. 도광판(440)의 저면에는 V홈(445) 사이의 간격이 일측에서 타측으로 갈수록 좁아지는 형상으로 V홈(445)이 형성되어 있다. 도 23에서 도면 부호 325는 편광판이고, 420은 반사판이다. 상기 도광판(440)의 상측에는 광원(432)로부터 발산된 백색광을 표시 장치의 전면으로 균일하게 안내하는 역 프리즘 시트(450)가 설치되어 있다. 도광판(440)으로부터 출사된 S파들은 곧바로 역 프리즘 시트(450)에 의하여 굴절됨으로써 도광판(440)의 상면을 기준으로 90°에 근접한 각도로 각도가 변경된 상태에서 액정표시패널(300)의 편광판(315)을 통과한 후, 액정층(310) 및 칼라필터기판(320)을 통과한 후 사용자의 눈에 도달하게 된다. 그런데, 이 구성에서도 휘도 및 균일도가 생산자의 의도만큼 충분히 향상되지 못하는 문제점이 있었다.

한편, 본 발명의 출원인이 2009년 1월 29일에 출원한 한국 특허출원번호 10-2009-0007033 호에도 도 24에 도시된 바와 같이, V홈(92)의 경사면 각도(θ11, θ12, θ13, θ14, θ15, θ21, θ22, θ23, θ24, θ25)를 V홈(92)의 위치에 따라 변화시키는 방안도 나타나 있다. 도 10에서 도면 부호 94는 스크레이퍼이고, 96은 광원이며, P는 V홈(92) 사이의 간격인 피치이고, W는 V홈의 폭이다. 그러나, 이러한 V홈(92)의 각도를 변화시키는 구성에서도 휘도 및 균일도를 생산자의 의도만큼 충분히 향상시키지 못하는 문제점이 있었다.

한편, 종래 도광판의 V홈 형성을 위한 방법으로서, 1)V-커팅 가공법, 2)잉크 프린팅 가공법, 3)레이저 조각(Engraving) 가공법 등이 있었다.

상기 V-커팅 가공법은 도 8에 도시된 바와 같이, 하나의 다이어몬드 팁(42)을 이용하여 한 줄씩 수백번 왕복운동으로 아크릴인 도광판재(44)를 도 8에 도시된 바와 같이 V자 단면 형상으로 절삭(Cut)한다. 그러면 음각 형상인 V자 단면 형상인 V홈(46)이 형성된다.

잉크 프린팅 가공법은 도 9a에 도시된 바와 같이, 패턴에 의해 마스크를 형성시킨 다음, 잉크(51)를 삽입(Squeezing)시켜 평면 부위를 식각하는 방법으로서, 도광판재(52)에 일정한 간격으로 특수 제조된 백색 페인트를 도트(Dot) 프린트하거나 스크린 프린트하여 도 9b에 도시된 바와 같은 도트 타잎의 양각인 패턴(54)을 형성시킨다.

레이저 조각 가공법은 도 10a에 도시된 바와 같이, 레이저 빔을 기설계된 패턴에 따라 도광판 표면에 조사하여, 도 10b에 도시된 바와 같이 도광판 표면에 패턴(64)을 각인시키는 방법이다, 이 방법에서는 하나의 레이저 총(62)으로 한줄씩 도트를 생성하며 수백번 레이저 총이 왕복운동함으로써 바 타입(Bar type)의 음각인 패턴(64)을 형성시킨다. 그런데, 상기 V-커팅 가공법은 고휘도이고 비교적 저렴하게 장비 가격을 책정할 수 있는 반면에, 가공 시 칩(Chip)이 많이 발생함으로써 환경 오염의 문제점이 있었고, 정전기가 발생하며, 비교적 가공면이 거친 문제점이 있었다.

또한, 상기 잉크 프린팅 가공법은 생산성이 우수한 반면에, 고휘도 구현에 한계가 있었고, 마스크의 수명에 따라 제품의 제조 일정의 한계를 가지는 어려움과 세척 및 건조 공정이 반드시 수반되어야 하였고, 잉크의 보관, 배합 및 수명 관리에 어려움이 있는 문제점이 있었다.

한편, 레이저 조각 가공법은 휘도가 양호한 반면에, 생산성이 비효율적이고 주변 설비가 다량 필요하여 제조 설비 비용이 높고 제조 공간을 많이 필요로 하는 문제점이 있었다.

즉, 상기 종래 기술들은 제품 생산성을 높일 경우, 휘도가 낮아지는 문제점이 있었고, 제품의 휘도를 높일 경우 제품의 생산성이 악화되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 제품의 생산성을 높게 유지하면서 제작할 수 있는 균일도도 향상시키면서 높은 휘도를 가진 쌍봉 고휘도 도광판과 그 제조 장치 및 제조 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 쌍봉 고휘도 도광판은 광원으로부터 조사된 빛을 투과시키는 기본 바디와, 상기 기본 바디를 진행하던 빛을 표시 장치의 전면으로 반사시키도록 상기 기본 바디에 형성된 V홈과, 상기 V홈에서 굴절된 빛을 추가로 굴절시키도록 상기 V홈의 경사면과 연속되는 면을 이루며 가장자리가 볼록하게되어 상기 V홈 양측의 산으로부터 돌출 형성된 돌출부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 쌍봉 고휘도 도광판의 제조 방법은 기본 바디의 두께가 0.4 ~ 10 mm인 도광판을 스크래칭하는 스크레이퍼의 온도는 180 ~ 260 ℃이며, 상기 스크레이퍼가 상기 도광판을 스크래칭하기 위해 이동하는 이동 속도는 2 ~ 10 M/min이고, 상기 도광판에 V홈을 형성함과 동시에 상기 V홈 양측의 산에 돌출부를 형성하도록 상기 스크레이퍼에 돌출형성된 절삭부의 높이는 0.06 ~ 0.25 mm인 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 쌍봉 고휘도 도광판의 제조 장치는 기본 바디의 두께 가 0.4 ~ 10 mm인 도광판을 스크래칭하는 스크레이퍼의 온도는 180 ~ 260 ℃이며, 상기 스크레이퍼가 상기 도광판을 스크래칭하기 위해 이동하는 이동 속도는 2 ~ 10 M/min이고, 상기 도광판에 V홈을 형성시킴과 동시에 상기 V홈 양측의 산에 돌출부를 형성하도록 상기 스크레이퍼에 돌출형성된 절삭부의 높이는 0.06 ~ 0.25 mm인 것을 특징으로 한다.

상기 V홈과 돌출부는 2 ~10 M/min로 이동하고 180 ~ 260 ℃의 온도를 가진 스크레이퍼에 의해 각각 0.06 ~ 0.25 mm의 깊이와 0.01 ~ 0.09 mm의 높이로 형성된 다.

상기 V홈은 특히, 210 ~ 260 ℃의 온도를 가진 스크레이퍼가 기본 바디의 상측 표면을 마찰력을 가지고 지나감으로써 형성될 수 있다.

상기 V홈은 다수의 절삭부를 가진 스크레이퍼가 상기 기본 바디의 상측 표면을 마찰력을 가지고 지나가는 한번의 공정에 의해 상기 기본 바디의 상측 표면에서 다수개 형성된다.

상기 도광판의 기본 바디는 0.4 ~ 10 mm의 두께를 가진다.

상기 V홈 내측의 좌측 경사면과 우측 경사면은 광을 V홈의 외측으로 반사시키도록 오목면이 아닌 평탄면이다.

상기 V홈 좌측의 돌출부와 V홈 우측의 돌출부는 V홈 내측으로부터 외측으로 반사된 광의 진행을 방해하지 않도록 V홈의 외측 방향으로 기울어진 형상을 가진다.

상기 V홈은 좌측 경사면과 우측 경사면을 구비하며, 상기 V홈의 좌측 경사면 과 우측 경사면은 광을 V홈의 외측으로 반사시키도록 오목면이 아닌 평탄면으로 이루어지고, 상기 스크레이퍼에서 절삭부의 좌측면과 우측면은 상기 V홈을 형성하도록 오목면이 아닌 평탄면으로 이루어진다.

상기 V홈 좌측의 돌출부와 V홈 우측의 돌출부는 V홈 내측으로부터 외측으로 반사된 광의 진행을 방해하지 않도록 V홈의 외측 방향으로 굽어진 형상이고, 상기 돌출부의 가장자리와 상기 V홈의 경사면은 연속된 면으로 형성된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 쌍봉 고휘도 도광판과 그 제조 장치 및 제조 방법에 의하면 균일도를 양호하게 유지하면서 동시에 높은 휘도를 가진 도광판을 제공할 수 있는 효과가 있다.

종래 기술에서 휘도를 2% 상승하는 것은 매우 어려운 일이었으나, 본 발명에서는 휘도 임계치에서 3% 이상의 휘도 향상을 실현하는 탁월한 효과가 있다.

본 발명에서는 다수의 실험을 거쳐 적합한 온도와 속도 환경을 제시함으로써 제품의 불량율을 대폭적으로 감소시킴과 동시에, 기존의 도광판 생산방식인 인쇄방법과 레이저 가공 방법에서 제조 공정상 이물질을 제거하는 세척공정이 불필요하여 제조 공정이 단순해지고 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.

제품의 휘도를 향상하고 균일도를 향상함으로써 제품의 경쟁력을 향상시켜 제품의 내수 기반을 강화하고, 제품의 수출력을 향상할 수 있는 효과가 있다.

도 1 및 도 2a에 도시된 바와 같이, 도광판(2)은 광원(도시 생략)으로부터 조사된 빛을 투과시키는 기본 바디(4)와, 상기 기본 바디(4)를 투과하여 진행하던 빛을 표시 장치의 전면으로 반사시키도록 상기 기본 바디(4)에 형성된 V홈(6)과, 상기 V홈(6)에서 굴절된 빛을 추가로 굴절시키도록 상기 V홈(6) 가장자리의 양측에서 돌출 형성된 돌출부(8, 10)로 이루어져 있다.

상기 도광판(2)의 반사율을 증가시키도록 상기 V홈의 양측(왼쪽과 오른쪽)에는 상기 기본 바디(4)로부터 약간 돌출된 봉우리 형상으로 돌출부(8, 10)가 형성되어 있다.

광을 원활하게 표시 장치의 앞면으로 반사시키도록, 상기 돌출부(8, 10)는 V홈(6)이 반복되는 도광판의 저면에서의 산(7)과 골(6) 중 산(7)의 표면에 형성된다. 광을 원활하게 표시 장치의 앞면으로 반사시키도록, 상기 돌출부(8, 10)의 경계면은 상기 V홈(6)의 경사면(6a, 6b)과 연속되는 형상으로 형성되어 있다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 단차(T)를 두고 산(7)의 표면으로부터 돌출부(8, 10)가 형성되는 형상이 아니다. 여기서, 골의 의미는 도광판에서 오목한 계곡부위인 V홈을의미하고, 산의 의미는 V홈(6)인 골(6) 옆의 골(6)보다 높은 위치에 형성된 평탄한 수평면을 의미한다. 도 2b에 도시된, 상기 골(6)의 폭은 상기 V 홈(6)의 각도(θ)가 65 ~ 120°까지 변함에 따라 값을 달리한다. 상기 산(7)이 형성된 높이(H3)는 V 홈(6)의 높이(H3)로서 0.06 ~ 0.25 mm이다. 광을 원활하게 표시 장치의 앞면으로 반사시키도록, 상기 돌출부(8, 10)의 가장자리는 풍선모양으로 볼록하게(라운드된 곡면 형상)되어 있다. 상기 돌출부의 높이(H1)는 0.01 ~ 0.09 mm이다. 상기 돌출부 의 폭(W1)은 0.02 ~ 0.09 mm이다.

상기 광원은 상기 도광판의 양측면 혹은 일측면 옆에 위치하며, 광원으로서는 발광다이오드(LED, Light Emitting Diode) 혹은 냉음극 형광 램프(CCFL, Cold Cathode Fluorescent Lamp) 모두 가능하다.

즉, 상기 기본 바디는 아크릴이나 폴리카보네이트 등과 같이 투명한 수지의 얇은 판(직육면체) 형태로 이루어져 있으며, 상기 도광판(2)을 진행하는 빛을 굴절시키도록 상기 기본 바디(4)의 길이 방향으로 다수의 V자 형상 혹은 역삼각형상의 빈 공간인 V홈(6)이 형성되어 있다. 상기 기본 바디의 높이(H2)는 0.4 ~ 10 mm, 상기 V홈(6)의 깊이(H3)는 0.06 ~ 0.25 mm이다.

상기 V홈(6) 내측의 좌측 경사면(6a)과 우측 경사면(6b)은 광을 V홈(6)의 외측으로 반사시키도록 오목면이 아닌 평탄면이다. 즉, 후술하는 도 4에 도시된 바와 같이 광을 외부로 반사시키는 것을 방해하는 오목한 형상의 면(22)이 아닌, 평탄한 면이다.

도 2b는 본 발명의 실시예에서 미세하게 형상이 다른 돌출부(8, 10)를 나타낸 도광판의 단면도로서, 상기 V홈(6) 좌측의 돌출부(8)와 V홈 우측의 돌출부(10)는 V홈(6) 내측으로부터 외측으로 반사된 광의 진행을 방해하지 않도록 V홈(6)의 외측 방향으로 굽어진 형상이다.

본 발명에서 발명의 명칭에 포함된 '쌍봉'의 의미는 2개의 봉우리(Twofold)라는 의미로서, 상기 V홈(6)의 좌측 돌출부(8)와 외측 돌출부(10)로 구성된 2개의 돌출부를 의미한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 도광판에 V홈과 V홈 양측의 돌출부를 형성시키도록, 스크레이퍼(14)에는 상기 V홈과 대응하는 형상인 역삼각형 단면을 가진 절삭부가 0.06 ~ 0.25 mm의 높이(H4)로 형성되어 있다.

이하 상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 의한 도광판의 제조 방법을 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 도광판(2)과 대응하는 톱니 형상의 절삭부(12)를 가진 스크레이퍼(14)가 도시되지 않은 이송 수단에 의해, 평판 형상의 기본 바디(4) 위를 2 ~10 M/min의 속도롤 가지며 180 ~ 260 ℃의 온도로 달궈진 상태에서 지나간다.

그러면 상기 기본 바디(4)에 0.06 ~ 0.25 mm의 V홈(6)이 생성됨과 동시에, 기본 바디(4)에서 V홈(6)의 가장자리 양측에는 0.01 ~ 0.09 mm의 돌출부(8, 10)가 형성된다. 즉, 상기 스크레이퍼(14)에 상기 돌출부(8, 10)에 대응하는 형상이 형성되어 상기 돌출부(8, 10)가 형성되는 것이 아니고, 상기 스크레이퍼(14)의 온도와 이동 속도를 본 발명의 설정 범위(180 ~ 260 ℃, 2 ~10 M/min) 내에서 구동시킴으로써, 상기 스크레이퍼(12)가 상기 도광판(2)의 기본 바디(4) 위를 절삭하며 지나갈 경우, 상기 기본 바디(4)의 절삭된 V홈(12) 양측에 상기 돌출부(8, 10)가 형성되는 것이다.

본 발명의 도면에서 상기 돌출부(8, 10)의 형상과 V홈(6)의 형상 및 기본 바디(4)의 형상 및 크기는 정밀한 수치와 일치하지 않고, 발명의 설명을 위해 그 일부를 과장되게 확대한 형상이다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 V홈(6)의 깊이(H3) 조절과, 봉우리인 돌출부(8, 10)의 크기(H2) 조절로 빛의 산란을 극대화하여 고휘도의 도광판재를 제작할 수 있다.

<실험 예>

다음에는 실험 예를 설명한다.

<실험 예 1>

종래 기술에 의해 제조된 제품의 휘도와 본 발명의 기술에 따라 제조된 제품의 휘도를 도광판 위의 표본 수(샘플의 수)에 따라 비교한 표

표본 수	종래 제품의 휘도(단위 Candela)	본 발명 제품의 휘도
1	6,022	6,205
2	5,423	5,555
3	5,445	5,518
4	5,270	5,469
5	5,718	5,728
6	5,801	6,021
7	5,513	5,581
8	5,569	5,517
9	5,402	5,539
10	5,021	5,052
11	5,352	5,108
12	4,964	5,088
13	4,890	5,097
14	5,116	5,312
15	5,281	5,417
16	5,189	5,367
17	5,050	5,235

표 1에 나타난 데이터 중 표본 수 1 부터 표본 수 9까지의 데이터를 근거로 간략한 비교 데이터를 나타낸 표

표본 수: 9	종래 제품의 휘도(단위 Candela)	본 발명 제품의 휘도
최대 휘도(MAX)	6,022	6,205
최소 휘도(MIN)	5,270	5,469
평균 휘도(AVG)	5,526	5,670
균일도(UNI)	1.14	1.13

여기서, 균일도(Uniformity)의 의미는 수학식 1과 같다.

균일도 = 최대 휘도(MAX)/최소 휘도(MIN) x 100

표 1에 나타난 데이터 중 표본 수 1 부터 표본 수 17까지의 데이터를 근거로 간략한 비교 데이터를 나타낸 표

표본 수: 17	종래 제품의 휘도(단위 Candela)	본 발명 제품의 휘도
최대 휘도(MAX)	6,022	6,205
최소 휘도(MIN)	4,890	5,052
평균 휘도(AVG)	5,354	5,469
균일도(UNI)	1.23	1.23

표 1 내지 표 3과 도 4에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 따라 제품의 균일도를 거의 그대로 혹은 약간 더 양호한 상태(1,14 --> 1.13, 1.23 --> 1.23)를 유지하면서, 휘도는 약 3% (5526 --> 5670 Candela, 5,354 --> 5,469 Candela) 더 종래 기술에 비해 향상되었다. 참고로 균일도는 균일도의 수치가 낮아서 1에 가까울수록 제품의 성능이 우수한 것을 의미한다.

<실험 예 2>

다음에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 내측으로 둥글게 오목한 형상의 홈(20)을 형성한 도광판(24)이 형성된 경우를 설명한다. 스크레이퍼(14)의 온도가 기준 온도(180 ~ 260 ℃)보다 높고 속도가 기준 속도(2 ~ 10 M/min)보다 빠를 경우, 도광판재가 녹아내리면서 도 2에 도시된 바와 같은 펼쳐진 구조가 아닌, 도 5와 같은 오목한 구조가 만들어져, 산란되는 빛이 오목한 면(26) 및 상기 오목한 면(26)에 연장되어 V홈(20)의 내측 방향으로 형성된 돌출부(26, 28)에 막혀 휘도가 증가되지 못하는 현상이 발생되었다.

<실험 예 3>

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 스크레이퍼(14)의 온도를 낮게 {기준온도{(180 ~ 260 ℃) 미만}하고 속도를 정상적(2 ~ 10 M/min)으로 하여 작업하더라도 도 6의 V홈(6)의 깊이(H3)가 앞서 제시한 기준치(0.01 ~ 0.09 mm) 이하가 되면 돌출부(32, 34)의 형성이 이루어진다. 그러나, 이 경우 상기 스크레이퍼(14)의 온도가 기준치(180 ~ 260 ℃) 미만으로 낮음으로써, 상기 돌출부(32, 34)가 도광판(36)의 기본 바디(38)에 견실히 고정되어 붙어있지 못하고 상기 기본 바디(38)로부터 떨어져 나간다. 따라서, 상기 도광판(36)은 불량이 된다. 이를 도광판(36)의 이물(Waste)라고 하는 이 이물(Waste)은 백라이트 유닛(BLU) 전체 Set 완료 조립 시에 디스플레이 화면에 흑점을 나타내므로 제품 불량의 원인이 된다. 따라서 이 이물 부분이, 본 발명에 따른 도광판 제조 공정에서 가장 주의를 기울이는 부분이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 도광판의 사시도,

도 2a는 도 1에 도시된 도광판의 부분 확대 단면도,

도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 도광판의 부분 확대 단면도,

도 3은 도 1에 도시된 도광판과 대응하는 스크레이퍼의 외관 사시도,

도 4는 본 발명의 실험 결과를 나타낸 그래프로서, 표 1의 데이터를 그래프로서 나타낸 것,

도 5는 본 발명의 실험 예를 나타낸 도광판의 단면도,

도 6은 본 발명의 다른 실험 예를 나타낸 도광판의 단면도

도 7은 본 발명의 또다른 실험 예를 나타낸 도광판의 단면도,

도 8a과 도 8b는 종래의 다이어몬드 팁 기술에 의한 도광판의 단면도 및 평면도.

도 9a와 도 9b는 잉크 프린팅 기술에 의한 도광판의 단면도 및 평면도,

도 10a와 도 10b는 레이저 기술에 의한 도광판의 외관 사시도,

도 11은 종래 제1 기술에 의한 도광판의 외관 사시도,

도 12는 도 11에 도시된 종래 제1 기술에 의한 도광판의 일부 확대 외관 사시도,

도 13은 종래 제2 기술에 의한 도광판의 단면도,

도 14는 도 13에 도시된 도광판의 외관 사시도,

도 15는 종래 제3 기술에 의한 도광판의 일부 단면도,

도 16은 도 15에 도시된 종래 제3 기술에 의한 도광판의 정면도,

도 17은 종래 제4 기술에 의한 도광판의 단면도,

도 18은 종래 제5 기술에 의한 도광판의 평면도,

도 19는 도 18에 도시된 도광판의 단면도,

도 20은 종래 제6 기술에 의한 도광판의 단면도,

도 21은 도 20에 도시된 도광판의 일부 확대 단면도,

도 22는 도 20에 도시된 도광판의, 시야각에 따른 휘도 변화를 보여주는 그래프,

도 23은 종래 제6 기술에 의한 도광판의 단면도,

도 24는 본 발명의 출원인에 의한 종래 제7 기술에 따른 도광판의 단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2, 24, 36 : 도광판 4, 38 : 기본 바디(Body)

6, 20, 46, 92 : V홈, 골(곡,谷) 7 : 산(山)

8, 10, 22, 26, 28, 32, 34 : 돌출부

12 : 절삭부 14 : 스크레이퍼

Claims (11)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 기본 바디의 두께가 0.4 ~ 10 mm인 도광판을 스크래칭하는 스크레이퍼의 온도는 180 ~ 260 ℃이며,

   상기 스크레이퍼가 상기 도광판을 스크래칭하기 위해 이동하는 이동 속도는 2 ~ 10 M/min이고,

   상기 도광판 기본 바디의 상측 표면을 마찰력을 가지고 지나감으로써 상기 도광판에 V홈을 형성함과 동시에 상기 V홈 양측의 산에 돌출부를 형성하도록 상기 스크레이퍼에 돌출형성된 다수의 절삭부의 높이는 0.06 ~ 0.25 mm인 것을 특징으로 하는 쌍봉 고휘도 도광판의 제조 방법.
9. 제8 항에 있어서, 상기 V홈은 좌측 경사면과 우측 경사면을 구비하며, 상기 V홈의 좌측 경사면과 우측 경사면은 광을 V홈의 외측으로 반사시키도록 평탄면으로 이루어지고, 상기 절삭부의 좌측면과 우측면은 상기 V홈을 형성하도록 평탄면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 쌍봉 고휘도 도광판의 제조 방법.
10. 제8 항과 제9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 V홈 좌측의 돌출부와 V홈 우측의 돌출부는 V홈 내측으로부터 외측으로 반사된 광의 진행을 방해하지 않도록 V홈의 외측 방향으로 굽어진 형상이고, 상기 돌출부의 가장자리와 상기 V홈의 경사면은 연속된 면으로 형성된 것을 특징으로 하는 쌍봉 고휘도 도광판의 제조 방법.
11. 기본 바디의 두께가 0.4 ~ 10 mm인 도광판을 스크래칭하는 스크레이퍼의 온도는 180 ~ 260 ℃이며,

    상기 스크레이퍼가 상기 도광판을 스크래칭하기 위해 이동하는 이동 속도는 2 ~ 10 M/min이고,

    상기 도광판 기본 바디의 상측 표면을 마찰력을 가지고 지나감으로써 상기 도광판에 V홈을 형성시킴과 동시에 상기 V홈 양측의 산에 돌출부를 형성하도록 상기 스크레이퍼에 돌출형성된 다수의 절삭부의 높이는 0.06 ~ 0.25 mm인 것을 특징으로 하는 쌍봉 고휘도 도광판의 제조 장치.

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