KR20020010265A - 정밀 부식법에 의한 무인쇄형 도광판 사출용 금형의 제작방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야

본 발명은 무인쇄형 도광판 사출용 금형의 제작 방법에 관한 것임.

2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제

본 발명은 도광판 사출용 금형의 정밀부식을 통해서 균일한 음각 혹은 양각을 가지는 도광판을 사출하여 기존 도광판에 비해 우수한 품질과 높은 생산성을 구현하기 위한, 정밀 부식법에 의한 무인쇄형 도광판 사출용 금형의 제작 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.

3. 발명의 해결 방법의 요지

본 발명은 정밀 부식법에 의한 무인쇄형 도광판 사출용 금형의 제작 방법에 있어서, 포토 레지스터 처리된 부식면을 하향으로 한 사출용 금형을 부식 장치의 상부에 고정시키는 제 1 단계; 및 상기 사출용 금형과 마주보는 형태로 상기 사출용 금형의 하부에 위치한 노즐로부터 부식액을 분사시켜 상기 사출용 금형을 부식시키는 제 2 단계를 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 도광판 제작 장치 등에 이용됨.

Description

정밀 부식법에 의한 무인쇄형 도광판 사출용 금형의 제작 방법{Method For Manufacturing Metal For Injection Molding Non-Printing Light-Guide-Plate With Precision Corrosive Method}

본 발명은 무인쇄형 도광판 사출용 금형의 제작 방법에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 퍼스널컴퓨터, AV(audio visual), 모빌컴퓨터(mobile computer) 등의 휴대형 정보통신기기, 게임기나 시뮬레이션기기 등에 이용되는 액정표시장치(LCD)를 구성하는 백라이트 유닛(Back Light Unit)의 한 구성요소인 도광판(Light Guide Plate)의 제작을 위한 사출용 금형의 제작 방법에 관한 것이다

액정표시장치(LCD:Liquid Cristal Display)(이하, 간단히 "LCD"라함)는 평판 표시 소자의 하나로서 자체 발광을 하지 못하는 수동 디스플레이 소자에 속한다. 이러한 LCD와 같은 수동 디스플레이 소자는 소자의 후면 또는 측면에 빛을 발생시키는 장치가 반드시 구비되어 있어야 한다.

즉, LCD는 평판디스플레이 소자의 한 종류로 휴대화가 가능하며, 평판, 발형, 저소비전력, 고화질 등의 장점을 가지고 있어 많은 정보표시 분야에 이용되고 있다. 특히, 박막 트랜지스터(Thin-Film-Transister) 기술과 TN보드를 사용한 TFT LCD가 대화면, 고해상도, 풀컬러라는 고기능을 갖는 디스플레이에 적용되어 상품화되고 있다.

그러나, 상기한 바와 같이 LCD는 기존의 디스플레이 소자와는 달리 자발광소자가 아닌 수광소자(수동 디스플레이 소자)의 일종이기 때문에 화면을 구성하기 위해서는 배경광원을 반드시 필요로 하게 된다.

한편, LCD의 빛을 발생시키는 장치의 방식으로는 반사형 방식, 투과형 방식 및 두 가지 방식이 조합된 방식이 있는데, 이때, 투과형 방식에서 사용되는 광원장치를 백라이트 유닛(Back light Unit)이라 한다. 이 백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 다시 직하방식(Top-Down Method)과 옆면조명방식(Edge IlluminationSystem)으로 구분된다.

이러한 배경광원의 역할을 하는 백라이트 유닛(BLU)은 도 1b 에 도시된 바와 같은 직하방식으로 최초에 구성되었으나, 박형화의 요구에 따라서 현재 대부분은 도 1a 에 나타낸 옆면조명방식을 사용하고 있다.

이러한 옆면조명방식을 위한 가장 중요한 사항 중의 하나는 측면에서 선형으로 입사한 빛을 전면에 고르게 출사시키기 위한 도광판의 설계 및 제조 기술이다.

먼저, 도 1a 및 도 1b 를 참조하여 일반적인 액정표시장치(LCD)의 구조에 대하여 간단히 설명한다.

도 1a 는 일반적인 옆면조명방식 액정표시장치(LCD)의 일실시예 구성도이며, 도 1b 는 일반적인 직하방식 액정표시장치(LCD)의 일실시예 구성도로서, 도 1a 및 도 1b 에 도시된 바와 같이, 일반적인 LCD는 형광램프(101), 도광판(102), 확산물질(103), 반사판(104), 확산판(105), 프리즘시트(106) 및 액정표시패널(107)로 구성되어 있다.

즉, 일반적인 LCD는 구동 IC 등이 구비된 액정표시패널(107)과, 상기 액정표시패널(107)의 하면에 위치하는 백라이트 유닛(101 내지 106)으로 구성되어 있으며, 이때, 상기 백라이트 유닛은 형광램프(101)로부터 입사되는 선광을 면광으로 바꾸고, 상기 면광이 액정표시패널(107)에 입사되도록 하는 장치로서, 도 1a 에서는 형광램프(101)가 도광판의 측면에 위치하는 옆면조명방식의 백라이트 유닛을 나타내고 있으며, 도 1b 에서는 형광램프(101)가 도광판의 아래에 위치하는 직하방식 액정표시장치를 나타내고 있다.

백라이트 유닛의 한 구성요소인 도광판(102)은, 형광램프(101)에서 방출된 빛을 내부로 입사시켜 상부로 면광이 출사되도록 하는 웨이브 가이드(Wave Guide)로서의 역할을 담당하고 있다.

확산물질(103)은 도트 형태로 도광판(102) 하부면에 도포되며, 도광판(102) 상부에서의 균일한 면광원을 얻기 위해 도트의 면적이 단계적으로 커진다. 즉, 형광램프(101)에서 가까운 쪽은 단위 면적당 도트가 차지하는 면적율이 작고, 형광램프(101)에서 먼 쪽은 단위 면적당 도트가 차지하는 면적율이 크다.

반사판(104)은 도광판(102) 후단에 설치되어 상기 형광램프(101)에서 출사된 빛이 도광판(102) 내부로 입사되도록 한다.

확산판(105)은 균일한 도트 패턴이 도포된 도광판(102) 상부에 설치되어 시야각(Viewing Angle)에 따라 균일한 휘도를 얻도록 한다.

프리즘 시트(106)는 확산판(105) 상부로 투과되어 방사되는 광의 정면 휘도를 높이기 위한 것으로서, 특정 각도의 광만 투과되도록 하고 나머지 각도로 입사되는 빛은 내부 전반사가 일어나 프리즘 시트(106) 하부로 다시 되돌아가도록 하며, 상기한 바와 같이 되돌아가는 광은 도광판(102) 하부에 부착된 반사판(104)에 의해 반사된다.

이때, 백라이트 유닛의 구성 요소 중 하나인 도광판(102)은 상기한 바와 같이 측면 형광램프(Lamp)(101)에서 입사한 광을 상부로 전송하기 위하여 도광판(102) 하부면에 Resin, 접착제, Bead 알갱이들을 혼합한 잉크와 같은 확산물질(103)로 스크린 프린트(Screen Print)하여 도트 패턴을 형성하고 있다. 그러나,종래의 일반적인 도광판(102)은 상기와 같은 스크린 프린트(Screen Print) 법이든 프린트리스(Printless)법이든 상관없이 도프 패턴(Dot Pattern)을 형성시키고 있다.

즉, 상기한 바와 같이 종래의 도광판은 도광판의 하면에 스크린 인쇄 등을 통하여 패턴을 추가하는 방법이 있으나, 이 경우 공정의 추가로 생산성의 저하와 불량의 발생으로 인한 수율이 저하된다는 문제점이 있다.

이러한 인쇄법에 대한 문제점을 해결하기 위해서 도광판의 사출 성형시에 도광판의 하부면에 광산란을 위한 음각 및 양각을 성형하기 위한 금형상의 부식처리법은 이미 공개되어 있으나, 이러한 방법 역시 금형상의 가공이 복잡하고 정밀한 제어가 어렵다는 문제점이 있다.

이하, 도 2a 내지 도 2c 를 참조하여 종래의 금형부식법을 상세히 설명한다.

도 2a 내지 도 2c 는 종래의 금형부식법을 설명하기 위한 일예시도로서, 부식 깊이와 형상을 제어하기 위한 기존의 방법을 도시한 것이다. 즉, 도 2a, 도 2b 는 종래의 일반적인 금형부식법을 나타낸 것으로 도 2a 와 도 2b 는 각각의 목적이 다르지 않으며, 도 2c 는 종래의 금형부식법을 사용한 경우 예상되는 부식형태를 나타낸 것이다.

즉, 도 2a 에 나타낸 바와 같이 종래의 금형부식법은 부식 대상의 금형(금형재료)을 부식조(액)에 침전시킨 상태에서 부식을 진행하였으며, 이때, 부식액의 금속표면에 대한 운동량을 증대시키기 위해서 도 2b 에 도시된 바와 같이 초음파 진동이나 부식물의 진동을 가하는 방법을 사용하였다. 도 2c 에 도시된 그림은 일반적인 방법의 적용시에 나타나는 현상으로, 도 2c 의 좌측에 도시된 그림은 부식형태가 직선이 아니고 가우시안(Gaussian)으로 구배가 지는 문제점을 갖는 부식형태를 나타낸 것이며, 도 2c 의 우측에 도시된 그림은 동일시간 부식시 부식면적에 따른 깊이의 불균일을 나타낸 것이다.

그러나, 이러한 방법들은 부식의 깊이나 형상을 정밀하게 제어하는데 한계가 있기 때문에, 음각 혹은 양각 형상의 미세한 차이도 육안으로 구분할 수 있는 도광판의 제작을 위한 금형의 부식법으로는 바람직한 방법이 될 수 없다는 문제점이 있다.

즉, 상기한 바와 같이 종래의 도광판의 제조 방법 중 가장 대표적인 방법으로 인쇄법과 금형 부식법이 있으나, 전자의 경우는 공정의 추가로 인한 손실이 상당히 크며, 후자의 경우 기존의 금속 부식법으로 금형의 부식을 시도할 경우 전면적으로 고르게 부식이 되지 못하여 양산에 적용하기 힘들다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 도광판 사출용 금형의 정밀부식을 통해서 균일한 음각 혹은 양각을 가지는 도광판을 사출하여 기존 도광판에 비해 우수한 품질과 높은 생산성을 구현하기 위한, 정밀 부식법에 의한 무인쇄형 도광판 사출용 금형의 제작 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 는 일반적인 옆면조명방식 액정표시장치(LCD)의 일실시예 구성도.

도 1b 는 일반적인 직하방식 액정표시장치(LCD)의 일실시예 구성도.

도 2a 내지 도 2c 는 종래의 금형부식법을 설명하기 위한 일예시도.

도 3a 및 도 3b 는 본 발명에 따른 정밀 부식법에 의한 무인쇄형 도광판 사출용 금형의 제작 방법을 설명하기 위한 일예시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

101 : 형광램프 102 : 도광판

103 : 확산물질 104 : 반사판

105 : 확산판 106 : 프리즘시트

107 : 액정표시패널

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 정밀 부식법에 의한 무인쇄형 도광판 사출용 금형의 제작 방법에 있어서, 포토 레지스터 처리된 부식면을 하향으로 한사출용 금형을 부식 장치의 상부에 고정시키는 제 1 단계; 및 상기 사출용 금형과 마주보는 형태로 상기 사출용 금형의 하부에 위치한 노즐로부터 부식액을 분사시켜 상기 사출용 금형을 부식시키는 제 2 단계를 포함한다.

본 발명은 LCD에 사용되는 백라이트 유닛에서 최초 램프에 의해서 발생되는 선형광원을 LCD패널에 고르게 전달하기 위해서 면형의 광원으로 변환시키는 도광판의 제조에 있어서 생산 수율과 품질개선을 동시에 이루기 위한 기술로, PMMA 재질의 도광판의 사출성형시에 광산란을 위한 음각 혹은 양각을 도광판의 하면에 직접 성형하는 기술에 대한 것이다.

즉, LCD의 배경조명으로 사용되는 백라이트 유닛(BLU)의 핵심소자인 도광판을 사출성형하는 단계에서 별도의 공정 추가 없이 고품질의 제품을 제작하기 위한 사출용 금형의 정밀 부식에 대한 것이다.

상기한 바와 같이 종래의 인쇄법에 대한 문제점을 해결하기 위해서 도광판의 사출 성형시에 도광판의 하면에 광산란을 위한 음각 및 양각을 성형하기 위한 금형상의 부식처리법은 이미 공개된바 있으나, 본 발명에서는 이러한 금형상의 가공을 보다 간단하고 정밀하게 제어하기 위한 방법으로 신개념의 금속 부식에 의한 금형 처리법을 제안하고 있으며 그 기본 원리는 도 3 에 도시되어 있다.

이하, 도 3 을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 3a 및 도 3b 는 본 발명에 따른 정밀 부식법에 의한 무인쇄형 도광판 사출용 금형의 제작 방법을 설명하기 위한 일예시도로서, 도 3a 는 본 발명에 따른정밀 부식법을 위한 장치 구성도이며, 도 3b 는 본 발명에 따른 정밀 부식법을 사용한 경우 예상되는 부식형태를 나타낸 것이다.

즉, 도 3a 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 정밀 부식법에 있어서의 사출용 금형(재료)은 그 부식면을 하향하여 포토레지스터(PR:Photo Resistor)처리된 상태로 장치의 상부에 고정되어 있으며, 부식을 위한 부식액은 이 금형과 마주보는 형태로 금형의 하부에 위치한 노즐로부터 분사되고 있다. 이때, 노즐의 위치는 노즐의 분사각도를 고려하여 사출용 금형과 일정한 간격을 유지하도록 한다.

노즐을 통해서 분사되는 분사액의 한 입자의 크기는 10~50m 이며, 이는 포토레지스터(PR:Photo Resistor)에 의해서 패턴화되어 노출된 부식면의 최소 크기의 1/30~1/6 정도의 크기로 설정된다.

분사된 부식액은 금형 표면에 일정시간 부식을 유발하고 바로 아래로 흘러 떨어지게 되어 있으므로 잔유 부식액에 의한 과도부식 및 부식 형상의 변이 등의 문제를 사전에 예방할 수 있다.

또한, 도 3b 에 도시된 바와 같이, 도 2a 에서 설명된 침전법에서 문제가 되는 도 2b 와 같은 부식 형상의 불균일과 부식면적에 반비례하는 부식속도에 따른 동일시간 부식에 대한 부식 깊이의 불균일도 함께 제어할 수 있다. 즉, 도 3b 의 좌측에 도시된 그림은 부식면이 수직으로 성장된 모습을 나타낸 것이며, 우측에 도시된 그림은 시간에 의존 없이 일정 깊이로 부식된 모습을 나타낸 것이다.

만약에 분사되는 부식액 입자의 크기가 상기에서 설명한 값보다 크게 되는 경우는 부식면에 접촉한 부식액이 모세관 현상에 의해서 부식면에 부착할 확률이높아지며, 이는 부식액의 순환을 억제하여 정밀한 부식을 저해하는 원인으로 작용할 수 있다.

상기한 방법에 추가하여, 기존의 부식법에서 부식액의 운동량을 증가시키는 방법으로 제시된 부식액에 대한 초음파 진동을 가하는 방법이나 부식대상물의 진동을 주는 방법과 같이 미세한 입자의 부식면의 충돌로 운동성을 증대시킬 수 있으므로 보다 원활한 부식을 도모할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명은, LCD패널의 배경조명으로 사용되는 백라이트 유닛(BLU)의 핵심소자인 도광판을 사출성형하는 단계에서 별도의 공정 추가 없이 고품질의 제품을 제작하기 위한 사출용 금형의 정밀 부식에 대한 것으로서, 기존 방법에 비해 보다 간단히 금형의 정밀부식을 제어할 수 있으며, 또한 기존 방법의 장점을 그대로 보유한채 인쇄법의 생산성 저하 및 제조원가의 상승, 기존 금형부식법의 사출금형 제작의 어려움을 개선하여 백라이트 유닛(BLU)의 제조상에 보다 큰 이익을 창출할 수 있다는 우수한 효과가 있다.

즉, 본 발명은 LCD 패널의 조명광원으로 사용되는 백라이트 유닛(BLU)의 핵심부품인 도광판의 생산성을 높이기 위한 방법의 하나로서 기존의 방법에 비해서우수한 품질과 뛰어난 생상성을 가져올 수 있으며, 정밀제어를 요하는 도광판용 금형부식에 있어서 복잡하고 어려운 기존의 부식법이 아닌 단순한 방법으로 보다 정밀하게 부식 상태를 제어할 수 있어, 이를 바탕으로 고품질의 도광판을 높은 생산성으로 생산할 수 있는 기반을 마련할 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 정밀 부식법에 의한 무인쇄형 도광판 사출용 금형의 제작 방법에 있어서,

   포토 레지스터 처리된 부식면을 하향으로 한 사출용 금형을 부식 장치의 상부에 고정시키는 제 1 단계; 및

   상기 사출용 금형과 마주보는 형태로 상기 사출용 금형의 하부에 위치한 노즐로부터 부식액을 분사시켜 상기 사출용 금형을 부식시키는 제 2 단계

   를 포함하는 정밀 부식법에 의한 무인쇄형 도광판 사출용 금형의 제작 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 부식액에 대한 초음파 진동을 인가하는 제 3 단계

   를 더 포함하는 정밀 부식법에 의한 무인쇄형 도광판 사출용 금형의 제작 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 사출용 금형에 대한 진동을 인가하는 제 3 단계

   를 더 포함하는 정밀 부식법에 의한 무인쇄형 도광판 사출용 금형의 제작 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 2 단계의 상기 부식액의 입자의 크기는, 포토레지스터에 의해서 패턴화되어 노출된 부식면의 최소 크기의 1/30 내지 1/6 인 것을 특징으로 하는 정밀 부식법에 의한 무인쇄형 도광판 사출용 금형의 제작 방법.