KR101021570B1 - 도광판의 광학패턴 가공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저빔에 의해 광학패턴을 형성하면서도 광학 특성을 향상시킬 수 있는 광학패턴 가공방법에 관한 것으로, 직선왕복 이송되는 정반과, 상기 정반의 이송방향과 교차하는 방향으로 직선왕복 이송되면서 상기 정반을 향해 레이저를 조사하기 위한 레이저 헤드를 포함하는 레이저 가공장치에 있어서, 상기 정반에 도광판을 지지시키는 제1 로드 단계와, 상기 정반을 이송하면서 상기 레이저 헤드를 직선왕복 이송시켜 상기 도광판에 제1차 광학패턴을 형성하는 제1 광학패턴 형성 단계와, 상기 도광판을 미리 정해진 각도로 회전시키는 도광판 회전단계와, 상기 정반에 도광판을 지지시키는 제2 로드 단계와, 상기 정반을 이송하면서 상기 레이저 헤드를 직선왕복 이송시켜 상기 도광판에 제2차 광학패턴을 형성하는 제2 광학패턴 형성단계를 포함하여 이루어진다.

Description

도광판의 광학패턴 가공 방법{METHOD FOR FORMING OPTICAL PATTERN ON LIGHT GUIDE PLATE}

본 발명은 도광판의 광학패턴 가공방법에 관한 것으로, 레이저빔에 의해 광학패턴을 형성하면서도 광도, 휘도, 휘도 균일성 등 광학 특성을 향상시킬 수 있는 광학패턴 가공방법에 관한 것이다.

액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD)는 자기발광성이 없으므로 별도로 발광원이 필요하게 된다. 이와 같은 발광원은 액정패널의 후면에 배치되어 액정패널을 투과하여 빛을 조사하므로, 흔히 백라이트 유닛(Back Light Unit, BLU)이라고 불린다.

백라이트 유닛은 면광원으로서 기능하는 것이 이상적이지만, 전면에 걸쳐 균일한 휘도를 가진 면광원을 구현하는 것은 기술적으로 어려운 일이므로, 냉음극 형광램프(CCFL)나 발광다이오드(LED)와 같은 선광원 또는 점광원에 유사한 광원으로부터 조사되는 빛을 확산시켜 면광원에 가까운 상태로 조정하는 방식이 사용된다. 여기서 빛의 확산을 위해 중요한 역할을 하는 것이 도광판(Light Guide Plate, LGP)이다.

도광판은 보통 합성수지로 된 판재로서, 측면 또는 저면에 배치된 광원으로부터 조사되는 빛이 전면을 향해 균일하게 확산되도록 소정의 광학패턴이 형성되어 있다. 이 광학패턴은 빛을 반사하거나, 굴절시킴으로써 소기의 목적을 달성하게 되는데, 광학패턴의 형태에 따라 도광판 전면에서의 휘도 균일성이 결정된다. 따라서 도광판의 광학패턴은 점차 복잡하고 정밀한 것이 요구되고 있으며, 표시장치의 대면적화에 따라 광학패턴 형성에 소요되는 시간을 단축하는 것도 시급한 과제로 대두되고 이다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해 레이저빔를 이용하여 합성수지 판재에 광학패턴을 형성하는 기술들이 개발되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따라 레이저로 도광판에 패턴을 형성하는 도광판 가공장치의 일례를 나타낸 개략 사시도이다. 레이저빔을 자체적으로 발진하거나 외부로부터 전달받아 최종적으로 조사하는 레이저 헤드(20)는 프레임(10)에 대해 직선방향으로 왕복이송되도록 설치되어 있다. 이동하는 정반(30)에 지지된 도광판(40)은 레이저 헤드(20)의 하방에 위치하며, 정반(30)에 의해 이송되는데, 이때 정반(30)의 이송방향은 레이저 헤드(20)의 이송방향을 가로지르는 방향이다. 예컨대 레이저 헤드(20)가 좌우방향, 즉 도 1의 화살표 A방향으로 이송된다면, 정반(30)은 전후방향, 즉 도 1의 화살표 B방향으로 이송되는 식이다. 좀 더 구체적으로 보자면, 정반(30)이 일시 정지한 상태에서 레이저 헤드(20)가 A방향을 따라 좌에서 우로 1회 이송되면서 레이저를 조사하여 미리 설정된 규칙에 따라 레이저를 조사하여 도광판(40)에 광학패턴을 형성한 뒤, 정반(30)은 프레임(10)측으로 미리 정해진 거리만큼 이송된 후 다시 정지하고, 레이저 헤드(20)는 A방향을 따라 이번엔 우에서 좌로 1회 이송되면서 또한 광학패턴을 형성하는 식이다. 이런 방식은 도광판 가공장치의 소형화 및 가공시간의 단축을 위해 매우 효율적인 레이아웃이며, 아울러 작동신뢰도 또한 높아서 널리 활용되고 있는 추세이다.

그런데, 이런 방식으로 광학패턴을 형성하면, 도 2에 예시된 바와 같이 도광판(40)에 형성된 광학패턴(50)은, 일렬로 배치된 대쉬(dash)들이 다시 복열로 반복된 형태로 나타난다. 즉, 도 2에서는 복수의 대쉬들이 좌우방향으로 나란히 배열되어 있다. 물론 광학패턴(50)은 대쉬 이외에도 도트(dot)나 직선(line) 형태일 수도 있다. 이런 도광판(40)에 광원(60)을 설치하되, 광원(60)이 도 2의 도면방향을 기준으로 상측 및 하측에 배치되어 상하방향으로 빛을 조사하도록 한다. 한편 도 3에 예시한 바와 같이 도광판(40)은 그대로 둔 채 광원(60)을 도광판(40)의 좌우측으로 바꾸어 배치할 수도 있다. 그 결과는 도 2의 경우에 비해 도 3의 경우가 도광판(40) 전면에서 광학특성이 현저히 저하되는 것으로 나타난다. 이는 광원(60)으로부터의 빛이 진행하는 광경로 상에서 빛을 산란, 반사시킬 수 있는 광학패턴(50)의 배치에 차이가 있기 때문이다. 요컨대, 레이저빔에 의해 광학패턴을 형성하는 경우 복잡한 형태의 광학패턴을 형성하는 것이 곤란하며, 그에 따라 도광판(40)의 광학특성이 일정 수준 이상으로 향상되지 못한다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 레이저 헤드의 이송방향과 도광판의 이송방향이 교차하면서 도광판에 광학패턴을 일렬씩 순차로 형성하면서도 광학패턴을 더욱 복잡하게 함으로써 도광판의 광학특성을 향상시킬 수 있는 도광판의 광학패턴 가공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 도광판의 광학패턴 형성방법은, 직선왕복 이송되는 정반과, 상기 정반의 이송방향과 교차하는 방향으로 직선왕복 이송되면서 상기 정반을 향해 레이저를 조사하기 위한 레이저 헤드를 포함하는 레이저 가공장치에 있어서, 상기 정반에 도광판을 지지시키는 제1 로드 단계와, 상기 정반을 이송하면서 상기 레이저 헤드를 직선왕복 이송시켜 상기 도광판에 제1차 광학패턴을 형성하는 제1 광학패턴 형성 단계와, 상기 도광판을 미리 정해진 각도로 회전시키는 도광판 회전단계와, 상기 정반에 도광판을 지지시키는 제2 로드 단계와, 상기 정반을 이송하면서 상기 레이저 헤드를 직선왕복 이송시켜 상기 도광판에 제2차 광학패턴을 형성하는 제2 광학패턴 형성단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 도광판의 광학패턴 형성방법은, 상기 도광판 회전단계에 앞서 상기 정반을 원위치로 복귀시키는 복귀단계를 더 포함할 수 있으며, 이때 상기 제1 광학패턴 형성단계와 제2 광학패턴 형성단계에서 상기 정반의 이송방향은 서로 동일하다.

또한 본 발명에 따른 도광판의 광학패턴 형성방법은, 상기 제1 광학패턴 형성단계에서 상기 정반의 이송 거리는 상기 정반의 이송방향에 따른 도광판의 길이 이상이고, 상기 제1 광학패턴 형성단계와 제2 광학패턴 형성단계에서 상기 정반의 이송방향은 서로 반대일 수도 있다.

본 발명에 따르면, 레이저 헤드의 이송방향과 도광판의 이송방향이 교차하면서 광학패턴을 일렬씩 순차로 형성하되, 도광판을 회전시킨 후 2차적으로 광학패턴을 추가 형성하므로, 보다 복잡한 형상의 광학패턴을 형성할 수 있으며 그 결과로 도광판의 광학특성을 월등히 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 도광판 가공장치의 일례를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 도광판 가공장치에 의해 제조된 도광판의 일 사용상태를 도시한 평면도,
도 3은 도 1의 도광판 가공장치에 의해 제조된 도광판의 다른 사용상태를 도시한 평면도,
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 도광판의 광학패턴 가공방법의 일실시예의 각 단계를 도시한 설명도,
도 7은 본 발명에 따른 도광판의 광학패턴 가공방법에 의해 제조된 도광판의 일례를 도시한 평면도,
도 8은 본 발명에 따른 도광판의 광학패턴 가공방법에 의해 제조된 도광판의 다른 예를 도시한 평면도,
도 9는 본 발명에 따른 도광판의 광학패턴 가공방법의 다른 실시예의 도광판 회전단계를 도시한 설명도이다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조로 본 발명에 따른 도광판 광학패턴 형성방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 도광판의 광학패턴 가공방법의 일실시예의 각 단계를 도시한 설명도이고, 도 7은 본 발명에 따른 도광판의 광학패턴 가공방법에 의해 제조된 도광판의 일례를 도시한 평면도이다.

본 발명은 도광판에 광학패턴을 형성하기 위한 레이저 가공장치에 적용되는 것으로, 이때의 레이저 가공장치란 앞서 도 1에 예시된 것과 같은 형식으로 작동하는 것을 지칭한다. 구체적으로는, 정반(30)과 레이저 헤드(20)를 포함하되, 정반(30)은 가공대상인 도광판(40)을 지지하기 위한 것으로, 직선방향으로 왕복이송될 수 있도록 설치되어 있다. 레이저 헤드(20)는 레이저빔을 최종적으로 조사하여 도광판(40)에 광학패턴을 형성하기 위한 것으로, 프레임(10)을 따라 역시 직선방향으로 왕복이송될 수 있도록 설치되는데, 그 이송방향은 정반(30)의 이송방향과 교차하여야 한다. 레이저 헤드(20)에서 조사되는 레이저빔은 레이저 헤드(20)에 내장된 레이저 발진기로부터 생성된 것일 수도 있으며, 외부에서 생성되어 레이저 헤드(20)로 전달된 것일 수도 있다.

먼저, 도 4에 예시한 바와 같이 정반(30)에 도광판(40)을 로드하여 지지시킨다(이하 '제1 로드단계'). 여기서 '로드(load)'란 정반(30)에 도광판(40)을 올려놓아 단순히 지지되도록 하는 것은 물론, 진공척이나 정전척 등의 평판형 척(chuck)에 의해 도광판(40)의 판면이 정반(30)에 밀착되도록 하거나, 가동 조(jaw)와 같은 구성에 의해 도광판(40)의 측면(두께면)을 압박 또는 지지함으로써 도광판(40)이 정반(30)에 고정되도록 하는 것도 포함한다.

다음으로 도 4에 화살표로 표시한 바와 같이 정반(30)을 미리 정해진 거리만큼 일방향으로 이송한 다음 정지시키고, 정반(30)이 정지한 상태에서 레이저 헤드(20)를 일방향, 예컨대 도 4의 도면방향을 기준으로 좌에서 우로 이송시켜 도광판(40) 상에 일렬로 된 광학패턴을 형성한다. 이때 형성되는 광학패턴은 한 줄로 된 직선이거나, 단속적인 직선, 즉 대쉬(dash)이거나, 단속적인 도트(dot)의 형태 중 하나의 형태이거나 이들을 복합한 형태가 된다. 그런 다음 정반(30)을 미리 정해진 거리만큼 이송한 뒤 다시 정지시킨다. 이 상태에서 레이저 헤드(20)를 반대방향, 예컨대 우에서 좌로 이송시켜 도광판 상에 또다시 일렬의 광학패턴을 형성한다. 이와 같은 동작을 반복하면서 도광판(40)에 1차로 광학패턴을 형성한다(이하 '제1 광학패턴 형성단계'). 이렇게 형성된 광학패턴은 도 2나 도 3에 예시한 바와 같이 일렬로 배열된 대쉬가 다시 복열로 배열된 형태를 갖게 된다.

1차로 광학패턴이 형성되면, 도광판(40)을 미리 정해진 각도로 회전시킨다(이하 '도광판 회전단계'). 이때 회전각도는 가공 완료된 도광판에서 광학패턴의 형태를 결정하는 것으로서, 0도 ~ 90도 사이에서 임의로 정할 수 있다. 예컨대 회전각도를 90도로 하면, 가공 완료된 도광판은 도 7에 예시한 바와 같이 십자형 광학패턴(50)을 가질 수 있다. 도광판(40)을 회전시키는 공정상의 시점은 도광판(40)의 전면에 걸쳐 1차 광학패턴이 모두 형성된 뒤일 수도 있고, 일부분에만 광학패턴(50)을 형성한 시점일 수도 있다. 전자의 경우에 도 7과 같은 광학패턴(50)을 얻을 수 있다면, 후자의 경우에는 도 8에 예시한 바와 같이 대쉬가 배열된 방향이 부분적으로 다른 광학패턴(50)을 얻게 된다. 전자와 같은 경우라면, 도광판 회전단계에 앞서서 정반(30)을 원위치로 복귀시키는 단계(이하 '복귀단계')를 더 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 도 5에 예시한 바와 같이, 정반(30)이 프레임(10)을 지나치도록 이송되어 도광판(40)의 전면에 걸쳐 광학패턴을 모두 형성한 뒤, 화살표방향으로 정반(30)을 이송시켜 도 4에 예시한 바와 같이 정반(30)에 도광판(40)을 로드하는 제1 로드단계에서와 같은 위치로 정반(30)을 완전히 복귀시키는 것이다.

복귀단계에서 정반(30)이 원위치로 돌아오면, 도 6에 도시한 바와 같이 도광판(40)을 정반(30)으로부터 언로드(unload)하고 미리 정해진 각도만큼 회전시킨 뒤 다시 정반(30)에 로드한다(이하 '제2 로드단계').

그런 다음 제1 광학패턴 형성단계와 같은 방식으로 다시 한번 도광판(40)에 광학패턴을 형성한다(이하 '제2 광학패턴 형성단계'). 결과적으로 제2 광학패턴 형성단계에서의 정반의 이송방향은 제1 광학패턴 형성단계에서 정반의 이송방향과 동일하게 된다.

한편, 다른 실시예로서, 도 5와 같은 상태, 즉, 도광판(40)의 판면 전체에 대해 1차로 광학패턴을 형성하는 것이 완료된 시점에서 도광판 회전단계가 수행될 수도 있다. 이를 도시한 것이 도 9이며, 이때에는 제1 광학패턴 형성단계에서 정반(30)의 이송 거리가 도광판(40)의 길이, 즉 정반의 이송방향에 따른 도광판의 길이로서 도 7의 도면방향을 기준으로 도광판(40)의 상하방향 길이 이상이어야 하며, 제1 광학패턴 형성단계와 제2 광학패턴 형성단계 각각에서의 정반의 이송방향이 서로 반대가 되어야 한다. 이 경우 복귀단계가 필요 없다는 장점이 있다. 다만, 프레임(10)을 중심으로 한 일측에서는 도광판을 로드 및 언로드 할 수 있어야 하고, 그 반대측에서는 도광판(40)을 회전시킬 수 있어야 하므로, 도 4 내지 도 6에 예시된 앞선 실시예에 비해 필요 공간이 넓어질 수는 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims (3)

1. 직선왕복 이송되는 정반과, 상기 정반의 이송방향과 교차하는 방향으로 직선왕복 이송되면서 상기 정반을 향해 레이저를 조사하기 위한 레이저 헤드를 포함하는 레이저 가공장치에 있어서,
   상기 정반에 도광판을 지지시키는 제1 로드 단계와,
   상기 정반을 이송하면서 상기 레이저 헤드를 직선왕복 이송시켜 상기 도광판에 제1차 광학패턴을 형성하는 제1 광학패턴 형성 단계와,
   상기 도광판을 미리 정해진 각도로 회전시키는 도광판 회전단계와,
   상기 정반에 도광판을 지지시키는 제2 로드 단계와,
   상기 정반을 이송하면서 상기 레이저 헤드를 직선왕복 이송시켜 상기 도광판에 제2차 광학패턴을 형성하는 제2 광학패턴 형성단계를 포함하여 이루어진 도광판의 광학패턴 형성방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 도광판 회전단계에 앞서 상기 정반을 원위치로 복귀시키는 복귀단계를 더 포함하고,
   상기 제1 광학패턴 형성단계와 제2 광학패턴 형성단계에서 상기 정반의 이송방향은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 도광판의 광학패턴 형성방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 광학패턴 형성단계에서 상기 정반의 이송 거리는 상기 정반의 이송방향에 따른 도광판의 길이 이상이고,
   상기 제1 광학패턴 형성단계와 제2 광학패턴 형성단계에서 상기 정반의 이송방향은 서로 반대인 것을 특징으로 하는 도광판의 광학패턴 형성방법.
   

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