KR101336001B1 - 대면적 도광판용 금형 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대면적 도광판용 금형 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 40인치 이상의 디스플레이 장치에 사용되는 대면적 도광판을 제조하기 위한 금형 제조에 있어서 롤 가공 방식을 이용하여 롤러에 도금을 형성하고 상기 형성된 도금에 패턴을 전사하고 롤러로부터 분리시켜 제조되는 금형 제조 방법에 관한 것이다.

Description

대면적 도광판용 금형 제조 방법 {Manufacturing Method Of Stamper}

본 발명은 대면적 도광판용 금형 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 40인치 이상의 디스플레이 장치에 사용되는 대면적 도광판을 제조하기 위한 금형 제조에 있어서 롤 가공 방식을 이용하여 롤러에 도금을 형성하고 상기 형성된 도금에 패턴을 전사하고 롤러로부터 분리시켜 제조되는 금형 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 디스플레이 장치에 사용되는 도광판을 백라이트의 광원으로부터 출사된 광을 난반사시켜 상부로 가이드하는 부재이며, 광의 출사 효과를 높이기 위해 적어도 일면에 패턴이 형성되는 구조를 가진다.

일반적으로 도광판은 패턴이 전사된 금형(Stamper)을 제작한 후 상기 금형을 통해 사출 제작하는 방식으로 제조되고 있다.

그러나, 대면적 도광판에 적용되는 금형은 도광판과 마찬가지로 대면적으로 제작하여야 하지만, 종래의 소면적 사출기로는 대면적 금형을 제작하기 어려우며, 얇은 두께로 대면적 금형을 제작할 수 있는 대면적 사출기의 구현이 어려운 문제가 있었다.

따라서, 대면적 도광판 제조를 위한 제조 단가가 높아지고, 수율이 낮아서 생산성이 매우 떨어지는 문제가 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써 본 발명의 목적은 롤러 외주연에 도금을 통해 베이스 금형을 제작하고, 상기 베이스 금형 표면에 패턴을 전사시켜 생성된 금형을 상기 롤러로부터 분리시켜 제조함으로써 대면적 도광판에 적용 가능한 금형 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 대면적 도광판용 금형 제조 방법은 롤러 외주연에 금속을 도금하여 베이스 금형을 형성하는 단계와 상기 베이스 금형 외주연에 패턴을 형성하는 단계와 상기 패턴이 형성된 베이스 금형을 롤러로부터 분리하여 휘어진 금형을 평탄화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 대면적 도광판용 금형 제조 방법은 롤러 외주연에 제 1 금속을 도금하여 전주 금형을 형성하는 단계와 상기 전주 금형 외주연에 전주 패턴을 형성하는 단계와 상기 전주 패턴이 형성된 전주 금형 외주연에 제 2 금속을 도금하여 금형을 형성하는 단계와 상기 롤러로부터 분리하여 휘어진 금형을 평탄화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 대면적 도광판용 금형 제조 방법은 롤러 외주연에 금속을 도금하여 베이스 금형을 형성하는 단계와 상기 롤러로부터 분리하여 휘어진 금형을 평탄화하는 단계와 상기 평탄화된 베이스 금형 표면에 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 베이스 금형을 형성하는 단계 이전에 상기 롤러 외주연에 이형제를 도포하여 버퍼층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베이스 금형을 형성하는 단계는 도금으로 형성된 베이스 금형 전체 표면을 균일한 두께로 평탄화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 패턴을 형성하는 단계는 절삭 가공 또는 레이저 가공을 통해 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 휘어진 금형을 평탄화하는 단계는 진공 흡착, 가압 고정 또는 클램핑을 통해 평면 형태의 금형으로 평탄화하는 것을 특징으로 한다.

그리고 도금을 위한 상기 금속은 Ni 또는 Cu 인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 금속은 Cu이고, 상기 제 2 금속은 Ni 또는 Ni-P 인 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 평탄화하는 단계 이후 상기 금형을 전주 복제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 다른 대면적 도광판용 금형 제조 방법은 롤러 외주연에 전주 도금을 통해 대면적 베이스 금형을 형성하고, 상기 베이스 금형 외주에 직접 패턴을 형성하고, 상기 롤러로부터 금형을 분리함으로써 간단한 공정에 의해 금형 제작이 가능하고, 단가 절감이 가능하여 수율을 높일 수 있는 탁월한 효과가 발생한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금형 제조 방법을 개략적으로 도시한 공정도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 롤러 외주연에 패턴 형성 과정을 개략적으로 도시한 것이다
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 다른 레이저 패턴을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 조사 장치를 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 롤러에서 분리된 금형을 진공흡착에 의해 평탄화하는 것을 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 금형 제조 방법을 개략적으로 도시한 공정도이다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금형 제조 방법을 개략적으로 도시한 공정도이다.

도 1을 참조하면, 먼저 도 1a와 같이 롤러(10) 외주연에 이형재를 도포하여, 버퍼층(210)을 형성한다.

롤러 외주연에 직접 금속을 도금하여 금형을 제작할 경우 분리가 어려울 수 있으므로, 제조된 금형을 롤러로부터 손상 없이 용이하게 분리하기 위해 롤러 외주연에 이형제를 도포하는 것이 바람직하다.

이어서, 도 1b와 같이 상기 버퍼층(210)이 형성된 롤러 외주연에 금속을 전주 도금하여 베이스 금형(310)을 형성한다.

여기서, 상기 금속은 Ni, Cu 등 금형에 통상적으로 사용되는 금속이 사용될 수 있다.

그리고 도 1c와 같이 상기 베이스 금형(310)이 형성되면 베이스 금형 전체 표면을 평탄화 가공한다.

도금에 의해 형성된 베이스 금형(310)은 표면이 불규칙하거나 두께가 일정하지 않을 수 있으므로 회전 동심과 진원도를 측정하여 진원인 상태에서 표면이 평탄화되고, 두께가 일정하도록 상기 베이스 금형을 연마하여 평탄화 가공한다.

이어서, 상기 베이스 금형(310) 외주에 패턴(320)을 형성한다.

상기 패턴(320)은 레이저 가공 또는 절삭 가공에 의해 직접 형성될 수 있다.

여기서, Cu와 같이 절삭성이 좋은 금속의 경우 절삭 가공이 가능하지만, Ni과 같이 절삭성이 떨어지는 경우 레이저 가공으로 패턴을 형성할 수 있다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 롤러 외주연에 패턴 형성 과정을 개략적으로 도시한 것이다.

롤러가 패턴 형성을 위한 레이저 조사 챔버로 이송되면, 챔버 내의 레이저 조사 장치(40)는 패턴이 형성될 롤러 상부에 위치하고 레이저 노즐이 하부에 위치한 베이스 금형 외주연의 제 1 라인에 대하여 상기 레이저 노즐이 일단에서 타단으로 스탭 이동하면서 제 1 라인에 해당하는 베이스 금형 외주연에 패턴을 형성한다.

상기와 같은 과정을 통해 제 1 라인에 대한 패턴이 형성되면 롤러가 회전하고, 제 1 라인에 인접한 제 2라인이 상기 레이저 노즐 하부에 위치하면, 제 2 라인의 타단에서 일단으로 레이저 노즐이 스탭 이동하면서 베이스 금형 외주연에 패턴을 형성하는 도 3과 같은 레이저 스캐닝 방식에 따라 롤러 외주연 전 라인에 대한 패턴 형성을 수행하게 된다.

여기서, 상기 라인은 외주연 상의 롤러 중심축 방향과 평행한 양 끝단 사이의 선 또는 면을 의미한다. 상기 라인은 일정 간격으로 배치되고, 상기 라인을 기준으로 패턴이 형성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 조사 장치를 개략적으로 도시한 블럭도이다.

도 4를 참조하면, 상기 레이저 조사 장치(40)는 레이저 조사 노즐을 구비한 노즐부(410)와 상기 노즐의 이동을 제어하는 노즐 제어부(420)와 상기 노즐을 통한 레이저 조사의 속도, 주파수, 방향 등 조사 조건을 제어하는 패턴 프로그램부(430), 레이저를 방사하는 광원부(440)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 노즐부(410)는 레이저가 롤러 외주에 조사되는 부분으로 상기 패턴 프로그램부(430)에 의해 설정된 조사 조건에 따라 레이저를 조사하여 롤러 외주연을 가공하여 패턴을 형성하는 역할을 담당한다.

상기 노즐부(410)는 광원인 레이저가 조사되는 통로이며, 노즐부 내부에는 레이저의 방향을 조절하는 광원 조절부(411)가 형성된다. 상기 광원 조절부(411)는 레이저를 반사시키는 반사 거울로 형성될 수 있으며, 상기 광원 조절부(411)는 2축 회전(x축, y축)이 가능하도록 구성되므로 입사된 레이저의 반사각을 조절하여 원하는 영역에 레이저를 조사하도록 제어할 수 있다.

상기 노즐 제어부(420)는 하나의 라인에 대한 패턴 형성을 위해 상기 패턴 프로그램부와 연동되어 노즐을 라인의 일단에서 타단으로 이동하도록 제어하는 역할을 담당한다.

상기 노즐 제어부의 제어에 따라 상기 노즐부(410)가 롤러 외주연의 라인 상의 양 끝단을 이동할 수 있다. 상기 노즐부(410)의 이동은 레일이나 샤프트 등의 이동 수단을 통해 기계적 제어를 통해 이동하는 구조로 형성될 수 있다.

상기 패턴 프로그램부(430)는 롤러 외주연에 형성될 패턴의 크기, 형상 등 패턴 조건에 따라 레이저 가공에 필요한 레이저 조사 조건이 설정된 패턴 프로그램에 따라 상기 노즐부의 조사 및 이동을 제어하는 역할을 담당한다.

상기의 실시예는 베이스 금형(310)이 롤러에 형성된 상태에서 패턴이 형성되는 경우지만, 상기 베이스 금형(310)이 롤러로부터 분리된 평면 상태에서 패턴이 형성될 수 있음은 자명한 것이다.

상기와 같이 베이스 금형(310) 외주연에 패턴(320)이 형성되어 금형이 완성되면, 상기 금형을 상기 롤러(10)로부터 분리하여 평탄화한다.

상기 롤러 외주연에 이형제(210)가 도포되어, 상기 롤러로부터 상기 금형이 손상없이 손쉽게 분리될 수 있으며, 상기 금형이 롤러의 외주연에 형성되어 분리하더라도 평면이 아닌 곡선 형태로 휘어지게 된다.

따라서, 상기 곡선 형태의 금형을 진공 흡착, 가압 고정 또는 클램핑을 통해 평면 형태로 평탄화 한다.

보다 구체척으로, 도 5와 같이 롤러(10)로부터 분리된 금형을 진공 흡착 패드에 정렬하고, 금형의 휘어진 양단 하부에서 상기 펌프를 통해 금형을 진공 흡착하면, 금형의 곡면이 평탄화되어 평면 형태가 된다.

상기와 같은 진공 흡착을 일정한 시간 유지하면, 상기 금형의 곡면이 평면 형태로 완전 변형되어 평면 형태의 금형이 얻어진다.

상기와 같이 평면 형태의 금형이 얻어지면 상기 금형을 직접 도광판 패턴 형성에 이용할 수 있지만, 상기 금형은 완전한 평면이 아닌 약간의 굴곡을 가질 수 있으며 이 경우 도광판 패턴 형성에 영향을 미칠 수 있으므로 전주 복제하는 과정을 다시한번 거쳐 생성된 금형을 도광판 패턴 형성에 이용할 수 있다.

한편, 상기 가압 고정은 상기 롤러로부터 분리된 금형을 프레스와 같이 일정한 중량으로 가압할 수 있는 가압 고정 장치를 이용하여 평면 형태의 금형을 얻을 수 있으며, 휘어진 양단을 평면 형태로 잡아서 고정시키는 클램핑을 통해 평면 형태의 금형을 얻을 수 있다.

상기와 같이 금형이 완성되면, 원하는 크기와 모양으로 절단하여 그대로 패턴으로 사용하여 도광판을 사출하거나, 상기 금형을 전주 복제하여 생성된 것을 패턴으로 사용하여 도광판을 사출할 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 금형 제조 방법을 개략적으로 도시한 공정도이다.

본 실시예는 절삭성이 우수한 Cu 도금에 적용되는 것으로, 금형으로 Cu를 도금하여 전주 금형을 형성한 후, 상기 전주 금형에 직접 절삭 가공을 통해 전주 패턴을 형성한 후 전주 패턴이 형성된 전주 금형 외주연에 금속을 전주 도금하여 금형을 형성하는 방식이다.

보다 구체적으로, 도 6a와 같이 먼저 롤러 외주연에 Cu를 전주 도금하여 전주 금형(510)을 형성한다.

이어서, 도 6b와 같이 상기 전주 금형 외주연을 평탄화 한다. 여기서, 구체적인 평탄화 공정은 도 2b와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

그리고 도 6c와 같이 상기 전주 금형 외주연을 절삭 가공을 통해 전주 패턴(520)을 형성한다.

보다 구체적으로, 상기 롤러에 형성된 전주 금형에 열을 가한 상태에서, 절삭 바이트를 패턴을 형성할 위치에 정렬하고, 상기 롤러를 1 회전시켜 전주 금형의 표면을 절삭하여 제 1라인에 대한 전주 패턴을 형성하고, 상기 절삭 바이트를 제 1 라인 옆의 제 2라인으로 이동시켜 모든 라인(제 n라인)에 대한 전주 패턴을 형성하는 방식으로 전주 금형 표면에 전주 패턴을 형성한다.

상기 전주 금형에 열을 가하는 방식은 롤러 외부에 히터를 배치하는 방식과 롤러 내부에 열선을 배치하는 방식 등 다양한 방식이 적용될 수 있다.

상기와 같이 전주 금형(510)에 전주 패턴(520)이 형성되면, 상기 전주 패턴이 형성된 롤러에 금속을 전주 도금을 통해 금형(610)을 형성한다. 상기 금속은 Ni, Ni-P 등이 사용될 수 있다.

상기와 같이 도금에 의해 금형이 형성되면, 상기 전주 금형(510)의 전주 패턴(520)에 의해 패턴(620)이 동시에 형성된다.

상기 금형을 롤러로부터 분리하고, 상기 곡선 형태의 금형을 진공 흡착이나 가압 고정을 통해 평면 형태로 평탄화하여 금형을 완성한다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 롤러 210 : 버퍼층
310 : 베이스 금형 320 : 패턴
40 : 레이저 조사 장치
510 : 전주 금형 520 : 전주 패턴
610 : 베이스 금형 620 : 패턴

Claims (10)

1. 롤러 외주연에 Ni을 도금하여 베이스 금형을 형성하는 단계와;
   레이저 가공을 통해 상기 베이스 금형 외주연에 패턴을 형성하는 단계와;
   상기 패턴이 형성된 베이스 금형을 롤러로부터 분리하여 휘어진 금형을 평탄화하는 단계를 포함하는 대면적 도광판용 금형 제조 방법.
   
2. 삭제
3. 롤러 외주연에 Ni을 도금하여 베이스 금형을 형성하는 단계와;
   상기 롤러로부터 분리하여 휘어진 금형을 평탄화하는 단계와;
   상기 평탄화된 베이스 금형 표면에 레이저 가공을 통해 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 대면적 도광판용 금형 제조 방법.
   
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
   상기 베이스 금형을 형성하는 단계 이전에
   상기 롤러 외주연에 이형제를 도포하여 버퍼층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 도광판용 금형 제조 방법.
   
5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
   상기 베이스 금형을 형성하는 단계는
   도금으로 형성된 베이스 금형 전체 표면을 균일한 두께로 평탄화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 도광판용 금형 제조 방법.
   
6. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
   상기 레이저 가공은
   레이저 조사 노즐을 구비한 노즐부와 상기 노즐의 이동을 제어하는 노즐 제어부와 상기 노즐을 통한 레이저 조사의 속도, 주파수, 방향 등 조사 조건을 제어하는 패턴 프로그램부, 레이저를 방사하는 광원부를 포함하는 레이저 조사 장치에 의해 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 대면적 도광판용 금형 제조 방법.
   
7. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
   상기 휘어진 금형을 평탄화하는 단계는
   진공 흡착, 가압 고정 또는 클램핑을 통해 평면 형태의 금형으로 평탄화하는 것을 특징으로 하는 대면적 도광판용 금형 제조 방법.
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