KR20020066788A - Lcd 디스플레이 장치의 양각 격자패턴 도광판 및 그제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 평판 디스플레이 장치의 백라이트(backlight) 구조물 중 도광판 제조에 관한것으로, 그 방법은 도광판의 표면에 가로 및 세로로 일정한 간격을 가지고 연속적으로 V 문양의 산을 돌기시키되, 그 높이를 조절하여 도광판 표면에 일정한 휘도를 만들어 주는 패턴설계공정과; 상기 설계된 패턴을 엔드밀이나 휠에 의한 금형코어의 음각가공공정과; 상기 완성된 코어금형을 금형내부에 조립하고 사출성형하는 공정으로 이루어지되 상기 패턴설계 공정에서 격자배열 패턴의 가로 및 세로방향으로 전개되는 선들의 간격이 500㎛ 에서 1500㎛ 이내에서 각기 일정간격으로 유지되어 설계되고 V 산의 내부각은 90° 이상이 되고 그 산의 높이가 12㎛ 에서 70㎛ 범위내에서 조정되고, 음각의 금형코어 제작에서 엔드밀이나 연마휠에 의한 직가공을 특징으로 하는 무인쇄타입의 도광판 제조 방법으로서 이것은 기존의 인쇄물 부착방식에 의한 제작공정을 단순화시켜 제작단가를 줄이고 또한, 음각의 금형코어를 이용함으로서 저비용으로 금형을 제작할 수 있는 효과가 있다.

Description

LCD 디스플레이 장치의 양각 격자패턴 도광판 및 그 제조방법{ Light Guide Panel in LCD device with a latticed V-extruded type pattern and the manufacturing method of it}

LCD는 널리 알려진 평판 디스플레이 장치중의 하나이다. LCD에서 도광판은 측면에 부착된 형광램프(3)로부터 입사된 광선을 도광판의 표면을 통하여 외부로 고르게 출사시켜서 상부의 액정환경을 밝게 만들어 주는 백라이트(backlight) 역할을 한다[도 1]. 즉, 측면의 램프광원을 면광원 형태로 전환시켜주는 역할을 하는 부품이다. 도광판(2)은 재질이 투명한 광학용 수지로 특히 아크릴이라고 부르는 PMMA 수지를 사출성형(射出成形)하여 많이 사용되며, 표면에는 입사 임계각으로 인하여 내부에서 갇혀 흐르는 광선을 외부로 출사하기 위하여 그 표면에 빛의 산란 및 반사를 위한 여러 가지 패턴이 부착되거나 새겨진다. 기존의 인쇄물 부착형을 보면 도 8 및 도 9와 같이 판의 표면에 일정한 패턴의 산란용 인쇄물을 부착하였다. 이 인쇄타입 패턴은 사각형 또는 원형 모양의 배열이 일반적이고, 각각의 위치에서 빛의 출사량을 조절하기 위하여 인쇄물의 면적만이 조절된다. 무인쇄타입 패턴의 경우 곡선 또는 직선[도 10]형태로 일정한 깊이의 홈[도 12]을 음각으로 도광판의 표면에 새겨지고, 단위 면적당 빛의 출사량을 조절하기 위하여 일반적으로 곡선의 경우 곡률을, 직선의 경우 선의 간격을 조절하는데, 이들 방법은 도광판 내의 국지(局地)적인 영역에서의 휘도보상이 어렵게 되어 있으며 전체적으로 조절할 수 있는 휘도 보상배율도 대개 2배 내외가 되다. 또한, 도 13 및 도 14 에서 예시하듯이 이러한 음각의 도광관 패턴을 만들기 위하여 금형의 코어는 양각으로 가공되어야 한다.

노트북등에 널리 이용되는 경사형 도광판의 경우 그 휘도의 불균형이 3배 이상에 이르고, 기존의 직선 또는 곡률조정에 의한 V 커팅(cutting)타입 패턴으로는 보상이 어려웠으며, 인쇄물 부착공정등의 추가작업으로 인하여 불량품의 발생은 물론 제작단가가 높아지는 단점이 있었다. 또한, 기존의 음각된 무인쇄타입 도광판은 양각의 코어금형을 필요로하는데, 이의 제작에는 고비용이 드는 단점이 있었다. 특히, 양각의 금형은 수명이 짧고 제작기간이 길다.

본 발명은 이러한 두가지의 문제를 해결하고자하는 것으로서, 도광판(2)의 제작에 있어서 표면에 광선의 산란 및 반사를 위한 인쇄물의 패턴을 대신하는 무인쇄타입의 도광판 설계방법으로 휘도 보상이 3배 이상 조절가능하고, 국지적인 휘도보상도 가능하여 도광판의 측벽이나 모서리등에서 중앙부위의 휘도와 균일하게 조절 할 수 있도록 하고, 또한 무인쇄타입의 도광판 제작을 위한 금형의 코어제작에서 공구에 의한 금형패턴의 직가공을 가능케함으로써 그 제작을 용이토록한 것이다.

본 발명에서 고안된 패턴 설계를 적용하면 인쇄공정이 필요치 않고, 바로 사출성형만에 의해 도광판이 만들어진다. 특히, 금형의 제작에서도 그 비용을 절감할 수 있게 된다.

도 1은 도광판이 결합된 일반적인 LCD 백라이트 구조물에 대한 구조도

도 2는 본 발명의 격자배열의 양각패턴 무인쇄타입 도광판 제작공정도

도 3은 본 발명의 격자배열 패턴의 평면 개략도

도 4는 광선의 흐름이 포함된 도 3의 단면 A-A' 에서 단면 개략도

도 5는 도 4의 A 부분 상세도

도 6은 도 4의 단면 A-A'에서 코어금형 개략도

도 7은 도 6의 A 부분 상세도

도 8은 인쇄패턴이 부착된 기존의 경사형 도광판에 대한 사시도

도 9는 도 8의 단면 A-A' 에서 단면 개략도

도 10은 기존의 무인쇄타입 패턴 평면 개략도

도 11은 광선의 흐름이 포함된 도 10의 단면 A-A' 에서 단면 개략도

도 12는 도 11의 A 부분 상세도

도 13은 도 10의 단면 A-A'에서 코어금형 개략도

도 14는 도 13의 A 부분 상세도

도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

1 : 반사판(reflective sheet)

2 : 도광판(light guide panel)

3 : 램프(lamp) 광원

4 : 램프 반사판(reflector)

5 : 확산시트(diffuser sheet)

6, 7 : 프리즘시트(prism sheet)

8 : 광선(光線)

본 발명은 LCD(Liquid Crystal Display)용 평판 디스플레이 장치의 백라이트(backlight) 구조물 중 도광판(2)의 제조에 관한 것이다. 본 발명에서 제시하는 방법은 도광판의 표면에 가로 및 세로로 일정한 간격을 가지고 연속적으로 V 문양의 산을 돌기시키되, 그 높이를 조절하여 도광판 표면에서 일정한 휘도를 만들어 주는 패턴설계공정과; 상기 설계된 패턴을 엔드밀이나 휠에 의한 금형코어를 음각가공하는 공정과; 상기 완성된 코어금형을 금형내부에 조립하고 사출성형공정으로 구성된다[도 2].

이하에서 본 발명의 구체적인 실시 방법을 도면에 의해 설명한다.

도 1은 일반적인 LCD용 백라이트의 결합요소를 보여주는데, 램프광원(3)은 한쪽에만 있는 경우도 있고 양쪽에 있는 경우 또는 그 이상으로 있는 경우도 있다. 여기서 도광판(2)은 측면의 램프광원(3)으로부터 입사된 빛을 도광판의 표면에서 고르게 출사시켜 면광원의 형태로 상면에 위치해 있는 액정유닛(LCD Units)을 밝게 해주는 역할을 한다. 도광판의 형태는 두께가 일정한 평판형(flat type)도 있고,한쪽으로 경사진 경사형(wedge type)도 있다. 본 발명의 패턴 설계공정은 상기 형태의 도광판들에 있어서 그 표면에 도 3과 같이 가로 및 세로로 연속적인 격자패턴의 홈을 새기되, 그 산의 높이는 도광판 표면의 각 위치에서 요구되는 빛의 출사량에 비례하여 높아지도록 한 것을 특징으로 하고 있다. 이 돌기된 V 문양의 산은 기존의 인쇄물과 같이 도광판 내부에 갇혀 흐르는 빛을 산란 또는 굴절시켜 외부로 출사되도록 하는 역할을 한다[도 4, 도 5]. 도광판 전체 표면에 걸쳐서 각 격자지점에서 V 문양의 산 높이는 다르게 조정되는데, 이는 도 4에서와 같이 램프광원(3)으로부터 멀리 떨어질수록 광선의 밀도가 약하게 되므로, 약해지는 만큼 V 산의 높이를 올려 빛의 출사면적을 증가시켜 주기 위해서다. 실험결과에 의하면 V 산의 돌기 높이는 12㎛ 에서 70㎛ 범위내에서 조정되고 그 내부각은 90° 이상으로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 광선밀도의 강약에 따라 빛의 산란이 일어나는 출사면적은 산의 높이에 의하여 조정되는데, 상기의 범위에서 높이가 조절될 경우 도광판내의 휘도 보상배율은 5배 이상에 이른다. 또한, 도광판내의 어느 영역에서나 산의 높이조절은 가능하므로 도광판의 측벽이나 모서리등의 국지적인 영역에서도 중앙부위와 독립적으로 휘도보상이 가능하게 된다. 도광판 표면에서 발광되는 부위는 V 문양의 돌기된 선에서만 나타나게 된다. LCD 백라이트 구조물에서 확산시트(5)는 패턴부위에서 출사되는 빛을 전체 면으로 확산시켜주는 역할을 하므로 본 발명의 격자배열 패턴에서 가로 및 세로의 돌기된 산들의 의한 격자크기는 확산시트가 충분히 효과를 발휘하도록 좌우상하 500㎛에서 1500㎛ 이내로 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 금형코어 가공공정에 있어서, 상기의 고안된 패턴을 사출성형하기 위한금형의 코어는 도 7과 같이 음각으로 나타나게 된다. 음각의 패턴 홈은 엔드밀이나 연마 휠을 이용하여 가공하되 무광택으로 가공면을 처리한다. 도 2는 본 발명의 격자배열의 양각 무인쇄타입 도광판의 제작 공정도로서, 상기 완성된 금형의 코어를 금형내부에 조립하고 사출성형함으로써 본 발명이 도광판이 얻어진다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명의 양각 격자패턴 도광판은 도광판 내의 휘도 보상배율이 5 이상이 되어 경사형 도광판에서도 적용이 가능하고, 도광판 내의 임의 부위에서도 국지적인 휘도보상이 가능하여 기존의 인쇄물 부착방식에 의한 제작공정을 단순화시켜 제작단가를 줄일 수 있고, 또한 음각의 금형코어를 이용함으로써 저비용으로 무인쇄용 금형을 제작할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 백라이트용 격자패턴 무인쇄 도광판에 있어서, 도광판의 표면에 가로 및 세로로 연속적인 격자패턴의 산란용 산을 형성하되, 형성된 산의 높이는 도광판 표면 각 위치에서 요구되는 빛의 출사량에 비례하여 높어지도록 형성된 것을 특징으로 하는 양각 격자패턴 무인쇄 도광판
2. 청구항 1 에 있어서, 상기 가로 및 세로방향 격자패턴 산들의 간격이 중심간 거리가 500㎛ 에서 1500 ㎛ 범위내에서 조절되는 것을 특징으로 하는 격자패턴 무인쇄 도광판
3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 산의 내부각은 90° 이상인 것을 특징으로 하는 양각 격자패턴 무인쇄 도광판
4. 청구항 3에 있어서, 상기 산은 높이가 12㎛ 에서 70㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 양각 격자패턴 무인쇄 도광판
5. 무인쇄 도광판의 제조 방법에 있어서, 도광판을 사출성형하기 위한 금형코어의 표면에 가로 및 세로로 연속적인 산란용 홈을 새기되, 그 깊이는 해당하는 도광판 표면 각 위치에서 요구되는 빛의 출사량에 비례하여 깊어지도록 하는 금형코어의 음각가공공정과; 상기 완성된 금형코어를 금형내부에 조립하고 사출성형하는 공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 양각 무인쇄 도광판 제조방법
6. 청구항 5 에 있어서, 상기 코어금형의 상기 가로 및 세로방향 격자패턴 홈들의 간격은 중심간 거리가 500 ㎛ 에서 1500 ㎛ 범위내에서 조정되는 것을 특징으로 하는 양각 격자패턴 무인쇄 도광판 제조방법
7. 청구항 5또는 6에 있어서, 상기 코어금형의 홈 V홈이며 그 홈의 내부각은 90° 이상인 것을 특징으로 하는 양각 격자패턴 무인쇄 도광판 제조방법
8. 청구항 7에 있어서, 상기 홈은 깊이가 12㎛ 에서 70㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 양각 격자패턴 무인쇄 도광판 제조방법