KR20010016464A - 도광판 표면 처리 설비 및 이를 이용하여 제작된 도광판 - Google Patents

도광판 표면 처리 설비 및 이를 이용하여 제작된 도광판 Download PDF

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KR20010016464A
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Abstract

본 발명은 액정표시장치와 같은 평판 디스플레이장치에 적용되어 빛의 균일성을 향상시키는 도광판(light guided panel)에 형성되어 빛의 균일성을 더욱 향상시키는 반사홈(reflection groove)의 형성 정밀도를 높임은 물론 반사홈의 형상을 디스플레이 특성에 적합하게 자유 변형하는 것이 가능한 반사홈 형성 설비에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 레이저 빔의 출력, 초점, 가동시간, 주사 면적을 정밀하게 제어하고 제어된 레이저 빔이 스캔 방식으로 도광판에 주사되도록 함으로써 도광판에 형성되는 반사홈을 기존 실크스크린 프린팅 방식보다 더욱 정밀하게 형성할 수 있도록 한다.

Description

도광판 표면 처리 설비 및 이를 이용하여 제작된 도광판{Equipment for processing surface of light guided panel and light guided panel}
본 발명은 도광판 표면 처리 설비 및 이를 이용하여 제작된 도광판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정표시장치와 같은 평판 디스플레이장치에 적용되어 빛의 균일성을 향상시키는 도광판(light guided panel)에 형성되어 빛의 균일성을 더욱 향상시키는 반사홈(reflection goove)의 형성 정밀도를 높임은 물론 반사홈의 형상을 디스플레이 특성에 적합하게 자유 변형하는 것이 가능한 도광판 표면 처리 설비 및 이를 이용하여 제작된 도광판에 관한 것이다.
최근 들어 방대한 데이터를 단시간내 처리하는 것이 가능한 컴퓨터 등과 같은 정보처리장치의 개발이 급속히 진행됨과 더불어 정보처리장치에서 처리된 결과를 사용자가 인식할 수 있도록 하는 일종의 인터페이스 역할을 하는 "디스플레이 장치"의 개발 또한 급속히 진행되고 있다.
최근 디스플레이 장치로서 각광받고 있는 액정표시장치의 경우, 화소 전극이 형성된 TFT 기판과, 공통 전극이 대향되도록 형성된 컬러필터 기판의 사이에 액정(liquid crystal)을 주입한 상태에서 화소 전극 및 공통 전극 사이에 전계가 형성되도록 하여 액정이 전계의 세기에 따라서 배열되도록 하고, TFT 기판의 후면으로부터 컬러필터 기판을 통과하는 빛을 발생시키는 백라이트 어셈블리를 TFT 기판의 후면에 설치하여 원하는 영상이 디스플레이되도록 한다.
이때, 백라이트 어셈블리는 통상 선광원인 냉음극선관이 주로 사용되는 바, 냉음극선관을 곧바로 TFT 기판의 밑면에 설치할 경우 냉음극선관의 주변에 해당하는 부분에서는 매우 밝은 영상이 디스플레이되고, 냉음극선으로부터 멀리 떨어질수록 어두운 영상이 디스플레이된다.
즉, 이는 선광원을 TFT 기판의 밑면에 설치할 경우, 휘도의 균일성이 매우 나빠짐을 의미하는 바, 이를 방지하기 위해서는 TFT 기판의 밑면 일측에 선광원을 설치하고, 선광원에서 발생한 빛을 TFT 기판 전면적에 걸쳐 균일하게 공급하는 수단을 필요로 한다.
이를 구현하기 위해서는 통상 "도광판"이라 불리는 광 안내 수단을 필요로 하는데, 도광판은 소정 합성수지 계열로 평평한 플레이트 타입 또는 플레이트 형상을 갖으면서도 일측 단부의 두께가 얇은 쐐기 타입이 주로 사용된다.
이때, 어떠한 타입의 도광판을 사용하더라도 도광판의 면적이 크거나 빛의 균일성을 확보하기 어려울 경우에는 도광판의 밑면 또는 도광판의 상면에 빛을 산란시켜 더욱 균일한 빛의 분포를 얻도록 반사 도트(reflection dot)를 형성하게 된다.
이와 같은 반사 도트는 주로 반사홈이 형성될 도광판에 반사 도트의 형상대로 즉, 도트 형상대로 개구된 실크스크린을 올려놓고 그 위에 반사 도트를 형성하는 물질을 도포함으로써, 즉, 실크스크린 프린팅 방식으로 도광판에 소정 패턴대로 형성된다.
그러나, 이와 같이 실크스크린 프린팅 방식으로 반사 도트를 형성할 경우, 다음과 같은 복수개의 문제점이 발생된다.
첫 번째로, 반사 도트의 정확도가 보장되지 않는 문제점이 있다. 예를 들면, 반사 도트가 형성되어야 할 실크스크린 부분에 반사 도트를 형성하는 물질이 채워지지 않거나, 도광판의 에지(edge) 부분에서의 반사 도트의 형성이 정확하게 이루어지지 않게 되고, 이로 인하여 반사 도트가 형성되지 않은 곳에서 빛이 특별히 밝거나 어두운 등 디스플레이 불량이 발생하게 된다.
두 번째로, 반사 도트의 크기가 실크스크린에 개구를 형성할 수 있는 가공 한계보다 작아야 할 경우, 반사 도트를 원하는 크기대로 형성할 수 없는 문제점이 있다.
세 번째로는 실크스크린 프린팅 방식에 의하여 반사 도트를 형성할 때에는 반사 도트가 지정된 위치에 정확하게 형성되었는가를 확인하기 어렵고, 반사 도트를 완전히 형성한 상태에서 반사 도트의 양부를 판정해야 하기 때문에 반사 도트의 형성 불량이 발생하였을 경우 리워크를 수행해야하는 문제점을 갖는다.
네 번째로는 반사 도트의 형상 및 위치를 변경시키기 위해서는 실크스크린을 다시 제작해야 하는 문제점을 갖는다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 주목적은 반사 도트를 레이저 빔에 의하여 정밀한 반사홈 형태로 가공하여 도광판으로부터 출사되는 빛의 균일성이 높게 도광판을 가공할 수 있도록 함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 반사홈의 크기를 원하는 대로 매우 미세하게 형성할 수 있도록 함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 반사홈이 지정된 위치에 정확하게 형성 되었는 가를 확인하면서 도광판에 반사홈을 형성할 수 있도록 함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 반사홈의 형상 및 위치를 별다른 실크스크린의 제작 없이도 가능토록 함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 상세하게 설명될 본 발명의 상세한 설명에 의하여 보다 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 반사홈이 형성된 도광판을 갖는 액정표시장치의 분해 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 반사홈이 형성된 도광판의 외관 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 반사홈을 도광판에 형성하는 도광판 표면 처리 설비를 도시한 블록도.
도 4 내지 도 7은 반사홈의 다양한 형태를 도시한 도면.
이와 같은 본 발명의 목적을 구현하기 위한 도광판 표면 처리 설비는 평판 디스플레이 장치에 사용되는 도광판에 반사홈을 형성하는 설비에 있어서, 소정 주파수, 소정 출력, 소정 시간동안 단속적으로 레이저 빔을 발생시키는 레이저 빔 발생 유닛과, 레이저 빔 발생 유닛에서 발생한 레이저 빔이 스캔 방식으로 도광판에 주사되도록 하여 도광판에 반사홈이 형성되도록 하는 레이저 빔 위치 결정 모듈과, 도광판의 밑면에 설치되어 도광판에 형성된 반사홈을 디텍팅하여 피드백 제어가 이루어지도록 하는 피드백 모듈 및 레이저 빔 발생 유닛, 레이저 빔 위치 결정 모듈, 피드백 모듈을 제어하는 메인 컨트롤 모듈을 포함한다.
본 발명에 의하여 액정표시장치의 램프 어셈블리에서 발생한 빛을 액정표시모듈 쪽으로 가이드하는 도광판은 소정 위치에는 레이저 빔의 주사에 의하여 소정 형상으로 오목하게 가공되어 빛을 산란시키는 반사홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 도광판 표면 처리 설비 및 도광판을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
첨부된 도 1에는 본 발명에 의한 반사홈이 형성된 도광판 및 도광판이 적용된 액정표시장치의 분해 사시도가 도시되어 있다.
액정표시장치(100)는 전체적으로 보아 케이스(10,20), 영상이 디스플레이되도록 하는 액정표시모듈(30), 백라이트 어셈블리(40) 및 액정표시모듈(30)과 백라이트 어셈블리(30)를 결합시키는 샤시(50)로 구성된다.
케이스(10,20)는 다시 화상 표시 영역이 개구된 프론트 케이스(10) 및 리어 케이스(20)로 구성되며, 백라이트 어셈블리(40)는 다시 몰드프레임(42), 반사판(44), 도광판(45), 램프 어셈블리(46), 시트류(47)로 구성된다.
이들 중 램프 어셈블리(46)는 도광판(45)의 일측 단부에 결합되어 도광판(45)의 내부를 향하는 방향으로 빛을 공급하는 역할을 한다.
이와 같이 램프 어셈블리(46)에서 발생하여 도광판(45) 내부로 공급된 빛은 도광판(45)에 의하여 램프 어셈블리(46)에서 발생한 빛의 방향과 직각 방향 즉, 액정표시모듈(30)쪽으로 방향 전환된 상태에서 액정표시모듈(30)로 입사된다.
이때, 도광판(45)은 첨부된 도 2에 도시된 바와 같이 일측의 두께가 타측의 두께보다 얇은 쐐기 타입 또는 평평한 플레이트 타입 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
이와 같은 도광판(45)의 상면 또는 밑면에는 도광판(45)으로부터 액정표시모듈(30) 쪽으로 반사가 이루어진 빛이 균일하게 액정표시모듈(30)로 입사되도록 소정 형상으로 오목한 반사홈(45a)이 다수 형성된다.
이와 같은 반사홈(45a)은 반사홈(45a)이 아직 형성되지 않은 도광판(45)에 반사홈(45a)을 형성하는 도광판 표면 처리 설비에 의하여 형성된다.
이와 같은 역할을 수행하는 도광판 표면 처리 설비를 첨부된 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도광판 표면 처리 설비(200)는 전체적으로 보아 레이저 소스 유닛(210), 레이저 빔 위치 결정 모듈(220), 메인 콘트롤러 모듈(230), 반사홈의 형성 조건을 변경하기 위한 외부 입력 장치(240) 및 피드백 모듈(250)로 구성된다.
레이저 소스 유닛(210)은 소정 출력을 갖는 레이저 빔이 발생하는 유닛으로, 발생된 레이저 빔은 레이저 소스 유닛(210)으로부터 제 1 방향으로 출력된다.
이때, 레이저 소스 유닛(210)에서 발생한 레이저 빔은 연속적 또는 단속적으로 발생되며, 메인 콘트롤러 모듈(230)의 레이저 콘트롤 모듈(232)에 의하여 제어된다.
이때, 제 1 방향으로 출력된 레이저 빔은 레이저 빔 위치 결정 모듈(220)로 입력된다.
레이저 빔 위치 결정 모듈(220)은 다시 옵티컬 콘트롤러 유닛(222), 레이저 빔 경로 변경 모듈(224), XYZ 좌표 콘트롤러(226), 렌즈군(228)으로 구성된다.
구체적으로, 제 1 방향으로 출력된 레이저 빔은 메인 콘트롤러 모듈(230)의 레이저 콘트롤 모듈(232)에 의하여 제어되는 옵티컬 콘트롤러 유닛(222)으로 입력된다.
이때, 옵티컬 콘트롤러 유닛(222)은 복수개의 오목 렌즈 및 볼록 렌즈의 조합으로 구성되어, 레이저 소스 유닛(210)에서 출력된 레이저 빔의 단면적을 조절 및 도광판과의 거리 편차를 보정하는 역할을 한다.
보다 구체적으로, 레이저 빔의 단면적은 도광판(45)에 형성될 반사홈(45a)의 크기와 밀접한 관련이 있다.
레이저 빔의 단면적 조절의 예를 들면, 레이저 빔의 단면적이 레이저 콘트롤 모듈(232)에 의하여 크게 조절될 경우 도광판(45)에 형성되는 반사홈(45a)의 크기는 커지고, 레이저 빔의 단면적이 레이저 콘트롤 모듈(232)에 의하여 작게 조절될 경우 도광판(45)에 형성되는 반사홈(45a)의 크기는 작아지게 된다.
거리 편차 보정의 예를 들면, 레이저 빔과 레이저 빔에 의하여 반사홈(45a)이 형성되는 도광판(45)의 사이 거리는 레이저 빔의 초점 측면에서 매우 중요하다.
즉, 레이저 빔과 도광판(45)의 거리가 지정된 거리보다 멀어지거나 가까워질 경우 초점이 정확하지 않게 되어 원하는 반사홈(45a)을 형성할 수 없게 된다.
이와 같은 상황은 예를 들어, 레이저 빔이 도 3의 도면부호 1로 도시된 부분에 반사홈(45a)을 형성할 때의 레이저 빔의 도달 거리와 도면부호 3으로 도시된 부분에 반사홈(45a)을 형성할 때의 레이저 빔의 도달 거리는 달라지게 되고, 이로 인하여 도면부호 1 에서의 레이저 빔의 초점과 도면부호 3에서 레이저 빔의 초점은 서로 달라지게 됨으로 인하여 도면부호 1에 해당하는 부분에서의 반사홈 (45a) 또는 도면부호 3에 해당하는 부분에서의 반사홈(45a)의 크기 및 형상은 원하는 반사홈과 다르게 되지만, 이와 같은 문제점은 옵티컬 콘트롤 유닛(222)에 의하여 보정된다.
한편, 옵티컬 콘트롤러 유닛(222)에 의하여 레이저 빔의 굵기 및 거리 편차가 보정된 상태에서 옵티컬 콘트롤러 유닛(222)으로부터 출력된 레이저 빔은 다시 레이저 빔 경로 변경 모듈(224)로 주사된다.
레이저 빔 경로 변경 모듈(224)은 옵티컬 콘트롤러 유닛(222)에 의하여 출력된 레이저 빔이 도광판(45)과 대향하지 않을 때, 레이저 빔이 도광판(45)과 대향하는 향하는 방향으로 방향이 변경되도록 하는 역할을 한다.
이때, 레이저 빔 경로 변경 모듈(224)은 레이저 빔을 반사시키는 것이 가능한 미러, 렌즈 또는 레이저 빔의 반사율이 뛰어난 금속 재질의 미러를 사용하는 것이 바람직하며, 레이저 빔이 경로 변경된 후에는 도광판(45)의 표면에서 레이저 빔의 크기가 임의적으로 변경되는 것을 방지하기 위한 단초점 렌즈가 사용된다.
한편, 레이저 빔 경로 변경 모듈(224)로부터 방향 전환된 레이저 빔은 다시 XYZ 좌표 콘트롤러(226)로 입력된다.
이때, XYZ 좌표 콘트롤러(226)는 레이저 빔이 스캔 방식으로 도광판(45)에 주사될 때 스캔 좌표(예를 들면, 도 3의 도면부호 1-2-3-4-5의 순서대로 레이저 빔을 스캔)를 제어하기 위한 XY축 제어장치(미도시)와 레이저 빔의 굵기를 다시 결정하기 위한 Z축 제어장치(미도시)로 구성되며, 이 XYZ 좌표 콘트롤러(226)는 메인 콘트롤러 모듈(230)의 위치 제어 모듈(234)에 의하여 제어된다.
이와 같이 XYZ 좌표 콘트롤러(226)에서 조정된 레이저 빔은 이후, 피가공대상물인 도광판(45)에 도달하여 도광판(45)에 소정 형상 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이 긴 가로 방향 바(bar) 형태 또는 도 5에 도시된 바와 같이 세로 방향 바 형태 또는 도 6에 도시된 바와 같이 크기가 일정한 도트 형태 또는 도 7에 도시된 바와 같이 크기가 각기 다른 오목한 도트 형태를 가질 수 있다.
이와 같이 피가공대상물인 도광판(45)에 레이저 빔에 의하여 소정 형상으로 반사홈(45a)이 형성된 상태에서 도광판(45)의 후면에는 피드백 모듈(250)이 설치된다.
피드백 모듈(250)은 다시 광센서 유닛(미도시) 및 광센서 유닛에서 센싱된 시그널을 메인 콘트롤러 모듈(230)로 전송하는 시그널 전송 모듈(미도시)로 구성된다.
구체적으로, 광센서 유닛에서 측정된 반사홈(45a)의 시그널은 다시 시그널 전송 모듈을 통하여 메인 콘트롤러 모듈(230)의 피드백 콘트롤 모듈(236)로 전송되고 이후 피드백 콘트롤 모듈(236)은 입력된 반사홈(45a)의 시그널에 따라 레이저 소스 유닛(210)에서 발생한 레이저 빔의 출력, 주파수, 가동시간을 피드백 제어하여 만일, 형성된 반사홈(45a)이 원하는 형상과 다를 경우 보다 정확한 위치 및 형상으로 반사홈(45a)이 형성될 수 있도록 반사홈(45a)의 형상을 피드백에 따라 보정할 수 있도록 하여 매우 정밀한 반사홈(45a)이 도광판(45)에 형성될 수 있도록 한다.
앞서 설명한 바에 의하면, 레이저 빔의 출력, 초점, 가동시간, 주사 면적을 정밀하게 제어하고 제어된 레이저 빔이 스캔 방식으로 도광판에 주사되도록 함으로써 도광판에 형성되는 반사홈을 기존 실크스크린 프린팅 방식보다 더욱 정밀하게 형성할 수 있도록 한다.
또한, 레이저 빔에 의하여 반사홈을 형성함으로써 기존 실크스크린 프린팅 방식에서 구현할 수 있는 최소 크기의 반사홈보다 더욱 작은 반사홈을 형성할 수 있다.
또한, 레이저 빔에 의하여 반사홈을 형성함으로써 반사홈의 크기 및 형상을 변경시킬 필요가 있을 경우, 레이저 빔의 주사 속도, 출력, 가동시간, 주사 면적을 정밀하게 제어함으로써 반사홈의 형상을 자유롭게 변경할 수 있다.
또한, 레이저 빔에 의하여 형성된 반사홈의 형상을 디텍팅하여 이를 피드백하여 반사홈의 형상 보정을 수행함으로써 이후 형성될 반사홈의 형상을 더욱 정확하게 구현할 수 있다.
본 발명에서는 바람직한 일실시예로 레이저 빔의 위치를 제어하여 도광판에 반사홈을 형성하였지만 이외에도 레이저 빔의 위치를 고정한 상태에서 도광판을 정밀하게 이송하면서 반사홈을 형성하여도 본 발명에서 상세하게 설명된 일실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (6)

  1. 소정 주파수, 소정 출력, 소정 시간동안 단속적으로 레이저 빔을 발생시키는 레이저 빔 발생 유닛과;
    상기 레이저 빔 발생 유닛에서 발생한 레이저 빔이 스캔 방식으로 디스플레이 장치에 적용된 도광판에 주사되도록 하여 상기 도광판에 반사홈이 형성되도록 하는 레이저 빔 위치 결정 모듈과;
    상기 도광판의 밑면에 설치되어 상기 도광판에 형성된 상기 반사홈을 디텍팅하여 피드백 제어가 이루어지도록 하는 피드백 모듈 및;
    상기 레이저 빔 발생 유닛, 상기 레이저 빔 위치 결정 모듈, 상기 피드백 모듈을 제어하는 메인 콘트롤 모듈을 포함하는 도광판 표면 처리 설비.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 빔 위치 결정 모듈은
    상기 도광판에 도달되는 상기 레이저 빔의 면적 및 거리 편차를 보정하는 옵티컬 콘트롤 유닛과;
    상기 레이저 빔이 상기 도광판과 대향되도록 상기 레이저 빔의 경로를 변경시키는 레이저 빔 경로 변경 모듈과;
    상기 레이저 빔이 상기 도광판에 스캔 방식으로 주사되도록 레이저 빔의 주사 위치를 제어하는 레이저 빔 스캔 모듈을 포함하는 도광판 표면 처리 설비.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 레이저 빔 스캔 모듈은 XY 평면에서 이동되면서 상기 레이저 빔이 상기 도광판에 주사되도록 하는 도광판 표면 처리 설비.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 레이저 빔의 주사 면적은 레이저 빔 스캔 모듈이 Z 축 방향으로 이동되면서 조절되는 도광판 표면 처리 설비.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 반사홈은 소정 방향, 소정 길이를 갖는 라인(line) 형태, 소정 직경을 갖는 도트(dot) 형태, 크기가 다른 도트 형태 중 어느 하나인 도광판 표면 처리 설비.
  6. 액정표시장치의 램프 어셈블리에서 발생한 빛을 액정표시모듈 쪽으로 가이드하는 도광판에 있어서,
    상기 도광판의 소정 위치에는 레이저 빔의 주사에 의하여 소정 형상으로 오목하게 가공되어 빛을 산란시키는 반사홈이 형성된 것을 특징으로 하는 도광판.
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