KR20030043112A - 백라이트용 도광판 제작을 위한 직접 표면 성형 금형 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조립된 다수 개의 칼날 금형을 지지하는 베이스 금형과, 단부가 칼날 형상이며 병렬적으로 배치되어 상기 베이스 금형에 의해 지지되면서 상기 단부가 도광판의 표면에 압착하여 홈을 형성하기 위한 것으로서, 각각의 측면에 형성된 조립 구멍을 갖는 다수 개의 칼날 금형들과, 상기 다수 개의 칼날 금형들을 병렬적으로 지지하고 그 높이를 유지하기 위해서 상기 칼날 금형들의 조립 구멍을 관통하여 상기 칼날 금형들을 엮어 조립하는 조립 지지대를 포함하는 다수 개의 부품들이 조립되어 마스터 스탬프로 작용하는 신규한 구조의 백라이트용 도광판 성형 금형 장치에 관한 것이다.

Description

백라이트용 도광판 제작을 위한 직접 표면 성형 금형 장치{DSF MOLD DEVICE FOR MANUFACTURING LIGHTGUIDE IN A BACKLIGHT SYSTEM}

본 발명은 액정 디스플레이 등 배면 광원이 필요한 디스플레이에 사용되는 백라이트(back-light) 장치의 구성 부분 중, 도광판 제조를 위한 표면 성형용 금형 및 그 금형을 이용한 도광판 제작 방법에 관한 것이다.

백라이트의 도광판은 일반적으로 투명한 패널로 구성되어 있는데, 그 측면에 배치된 광원(lamp)으로부터 발산되는 빛을 받아들여 패널 표면에 형성된 일정 패턴을 이용하여 패널 전 영역에 걸쳐 빛을 균일하게 분포시키면서 빛의 진행 방향을 화면에 수직하도록 변경시켜 주는 역할을 수행한다.

도 1은 측면 광원(1)과 도광판(2)을 이용한 종래의 면광원 장치를 나타내는 개략도이다. 도 1에 나타난 것과 같이 주로 형광램프로 이루어진 광원(1)은 도광판(2)의 측면에 위치하며, 도광판(2)은 투명한 아크릴계 플라스틱 재료로서, 그 상부 표면에는 입사된 광을 분산시킬 수 있는 확산 패턴부(3)가 형성되어 있다. 종래에 많이 사용되는 방법인 스크린 인쇄법을 이용하여 제작된 도광판의 경우에는 투명한 도광판의 원판에 확산 패턴부(3)가 분산되게 인쇄되어 있으며, 이 패턴 부분에 도달한 광은 산란 등으로 인해 확산되어 빛의 진행 방향이 표면에 수직되게 변하면서 LCD 패널 전체에 빛을 공급하게 되어 있다. 참고로 본 발명에서 도광판 원판이란 광경로 변환을 위한 확산 구조, 즉 상기 확산 패턴부(3) 등이 생성되기 전의 투명한 상태의 기판을 의미하며 도광판(3)은 상기의 투명판에 광을 확산시킬 수 있는 구조가 생성된 것을 지칭한다.

도 2는 도광판 원판의 구조 내에서 빛의 진행 방향을 모식적으로 나타낸 것이다. 여기서 도 1과 동일한 부호는 동일하거나 유사한 부분을 나타내는 것이다.

도 2에서, 측면 광원(1)으로부터 나온 빛은 도광판 표면(4)에 반사되면서 도광판의 가로 방향으로 다양한 각도를 가지며 진행하는데, 도광판 표면에 대해 일정한 각도 이하로 입사되는 빛은 전반사 효과로 인해 다시 도광판 내부로 반사되어 도광판의 내부로 계속 진행하지만, 전반사 각도 이상으로 입사된 빛(5)이나 비록 전반사 각도 이하의 빛이라도 확산 패턴부(3)에 도달한 빛(6)은 도광판 표면에서 굴절되어 도광판을 벗어나 면광원으로 작용하게 된다. 따라서 이러한 확산 패턴부를 많이 배치할수록 빛이 도광판을 벗어날 확률이 높아진다.

상기 확산 패턴부는 전술한 바와 같이 일반적으로 스크린 인쇄법으로 제작되는데, 이것은 미리 제작된 도광판 원판에 확산 패턴부를 인쇄하여 접착시키는 비교적 간단한 방법이다. 또한 넓은 면적의 도광판을 미리 제작한 후 필요한 크기만큼 잘라서 사용할 수 있으므로 도광판 면적에 의해 공정이 제한을 받지 않아 생산성 및 경제성이 높다고 할 수 있다. 따라서 스크린 인쇄법은 도광판의 대량 생산에 적합한 공정이다.

문제는 상기 스크린 인쇄법으로 만들어진 확산 패턴부가 빛을 완전히 반사시키지 못하고 일부를 흡수한다는 점이다. 통상 확산 패턴부는 타이타늄 옥사이드(TiO₂)로 만들어지는데, 이것은 도광판 원판의 일반적인 재료인 아크릴 재료와 굴절률이 일치하지 않고, 또한 세라믹 파우더로 만들어지므로 광을 흡수하는 성질이 강하다. 따라서 확산 패턴부가 지나치게 많아지면 도리어 광효율이 떨어지므로 상기 스크린 인쇄법으로 만들어진 도광판에서는 일정 정도 이상의 광효율을 기대할 수 없게 된다.

이러한 단점을 극복하기 위한 대안으로 도광판 원판 제작시에 그 표면에 기계적인 방법으로 요철을 형성하여 광효율을 향상시키는 또 다른 방법이 제시되었다.

도 3은 그 일 실시예로서, 도광판의 표면에 함몰 침상형 홈(7)이 형성된 구조이다. 측면 광원(1)에서 나온 빛 중 평평한 면에 입사된 경우라면 전반사될 각도를 가진 빛(8)이 침상형 홈(7)에 입사되는 경우, 홈 표면과의 입사 각도가 전반사 각도 이상이 되므로 굴절로 방향이 꺾이면서 도광판 바깥으로 튀어 나오게 된다.

도 4는 빛이 침상형 홈(7)의 경사부에 입사되었을 때 빛의 경로(9) 변환을 자세히 나타낸 것이다. 빛의 경로 변환은 경사면에 대해 직각인 선(10)에 대하여 경계면을 사이에 둔 양쪽의 굴절률 차이에 의한 각 A와 각 B의 비율에 의해 경로가 변환된다.

침상형 홈 등의 기계적 요철을 가진 도광판은 전술한 스크린 인쇄법과는 달리 본체와 다른 물질이 관여하지 않아 빛의 불필요한 흡수가 작아지므로 광효율을 더욱 향상시킬 수 있는 구조이다.

상기 기계적 요철을 가진 도광판은 일반적으로 사출 성형법으로 제작된다.

도 5는 사출 성형법을 이용하여 도광판을 제작하는 공정을 모식적으로 나타낸 것이다. 고온에서 액체와 같은 유동성을 가진 아크릴계 플라스틱(17)에 압력을 인가하여 금형의 캐비티(cavity, 19)로 주입하면(18), 금형 원판의 침상 돌기 형태(20)를 유지하면서 도광판이 만들어진다. 그 후, 냉각채널(21)에 의해 금형의 온도를 낮추면 아크릴은 굳어져 투명한 고체 상태의 도광판이 된다.

그러나 금형을 이용하는 사출 성형 방식은 도광판의 원재료인 플라스틱 재료를 가열하여 액체 상태로 만든 후, 금형의 캐비티에 이를 사출하고 다시 온도를 낮춰 고상화시키므로 공정 시간이 상대적으로 많이 걸린다. 또한 사출 성형 공정의 특성상, 열적 비틀림이 발생하거나 모서리 충진율 등이 불균일할 수 있으므로 상대적으로 불량이 발생할 확률이 높다는 단점을 안고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 또 다른 도광판의 제작 방법은 침상 홈의 원형을 가진 마스터 스탬프(master stamp)를 이용하여 도광판 원판의 상부에서 침상홈을 찍어내는 방법이 있다. 도 6은 마스터 스탬프(61)를 이용하여 도광판(62)의 표면에 침상 홈(63)을 형성하는 공정을 모식적으로 나타낸 도면인데, 이를 직접 표면 성형 방식 또는 DSF(Direct Surface Forming)라고 한다.

일반적으로 도광판의 광원은 도광판의 측면에 배치되므로, 광원에 가까운 쪽이 가장 빛이 세고 멀어질수록 발광하는 정도가 약해진다. 따라서 이러한 발광 불균일을 극복하기 위해서는 상기 침상형 홈 등의 광 확산 수단의 배치를 달리할 것이 요구된다. 가령, 광원과 가까운 곳은 상대적으로 침상 홈의 단위 면적당 갯수가 적거나 각 홈의 깊이가 작도록 하여 광 굴절의 정도를 작게 하고, 광원에서 멀어질수록 침상 홈의 단위 면적당 갯수, 즉 밀도를 높이거나 그 깊이를 깊게 하여 광 굴절 정도를 크게 함으로써 전체적으로 균일한 면광원을 얻고자 하는 것이다. 만약, 광원이 도광판의 양측면에 모두 배치되어 있다면, 도광판의 중심 부분이 양쪽 광원으로부터 가장 먼곳이 될 것이므로 중심으로 갈수록 침상 홈의 밀도가 증가하거나 깊이가 깊어지는 형태가 될 것이다.

도 7은 양측에 광원(71)이 있는 경우에 사용되는 도광판(72)에 있어서, 침상 홈의 배치를 모식적으로 나타낸 한 실시예로서, 중간 부위로 갈수록 침상 홈의 깊이가 깊어지는 것을 볼 수 있다.

이러한 침상 홈이나 기타 광 굴절 패턴의 광원과의 거리에 따른 연속적인 변화는 도광판 제작에 있어 상당히 중요한 설계 변수이며 또한 정밀한 제작 공정을 요구하는 요인이 된다. 상기 침상형 홈을 가진 도광판의 경우, 가장 조밀한 곳의 홈 간 거리는 불과 수 마이크로 미터에 불과하며 그 깊이의 하한도 그 정도의 크기이므로, 이를 찍어내는 마스터 스탬프 제작에 있어서 그 정도의 정밀도를 달성하기 위해서는 미세한 기계적인 가공이나 반도체 공정에 사용되는 마스크 공정 및 에칭 공정 등이 제작에 이용된다.

하지만 이런 미세 가공 공정으로도 마스터 스탬프의 침상 높이를 정밀하게 조절하여 제작하는 것은 쉽지 않으므로 상대적으로 마스터 스탬프가 불량 제작될 여지가 많다. 한 번 마스터 스탬프가 잘못 가공되면 고가의 제작비가 들어간 원판 전체가 사용할 수 없게 되므로 이것은 결국 도광판 제작 단가가 높아지는 주요 요인이 된다.

또한 다양한 이유에 의해 도광판 표면의 침상 홈의 배치가 바뀌어야 할 경우마다 매번 마스터 스탬프를 다시 제작해야 하는데, 그 공정 에러율을 감안하면 마스터 스탬프 제작 비용은 생각보다 매우 높다고 할 수 있다.

따라서 이러한 문제를 해결할 새로운 금형이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 다수 개의 칼날 금형들이 조립되어 마스터 스탬프로 작용하는 신규한 구조의 백라이트용 도광판 성형 금형 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상기 금형 장치를 제공함으로써 금형 장치 및 도광판의 생산 단가를 줄이도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 상기 금형 장치를 제공함으로써 면광원의 밝기가 좀 더 향상된 도광판을 생산할 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 상기 금형 장치를 제공함으로써 설계 변수들의 변경을 매우 용이하게 구현할 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

도 1은 종래의 스크린 인쇄법으로 제조된 도광판의 사시도.

도 2는 종래의 스크린 인쇄법으로 제조된 도광판에서의 빛의 진행 모식도.

도 3은 표면에 침상 홈을 구비한 도광판에서의 빛의 진행 모식도.

도 4는 도광판 표면 침상 홈에서의 빛의 진행에 대한 상세 모식도.

도 5는 도광판을 제작하는 종래의 사출 성형법을 나타내는 모식도.

도 6은 종래의 표면 성형 금형을 이용한 도광판 제조과정을 나타내는 모식도.

도 7은 양 측면에 광원이 있을 때 도광판 표면의 홈 배치를 나타내는 모식도.

도 8은 본 발명의 금형 사시도.

도 9는 본 발명의 금형에서 사용되는 칼날 금형의 한 실시예에 대한 측면도.

도 10은 도 9의 칼날 금형의 한 실시예들을 조립하는 과정을 보여주는 모식도.

도 11은 조립 지지대가 칼날 금형들간 구배만큼 휘어진 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 모식도.

도 12는 칼날 금형들과 베이스 금형간에 높이 지지대를 구비한 실시예를 보여주는 모식도.

도 13은 본 발명인 도광판 제작용 성형기(DSF)의 정면도.

도 14는 도 13의 성형기가 도광판 표면에 침상 홈을 형성하는 공정을 나타낸 모식도.

도 15는 본 발명 성형기에 의해 제작된 도광판의 한 실시예에 대한 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

82, 82': 베이스 금형 83: 칼날 금형

84: 평판 다이 85:도광판

86: 침상 홈

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 백라이트용 도광판 성형 금형 장치는 조립된 다수 개의 칼날 금형을 지지하는 베이스 금형과, 단부가 칼날 형상이며 병렬적으로 배치되어 상기 베이스 금형에 의해 지지되면서 상기 단부가 도광판의 표면에 압착하여 홈을 형성하기 위한 것으로 각각의 측면에 형성된 조립 구멍을 가진 다수 개의 칼날 금형들과, 상기 다수 개의 칼날 금형들을 병렬적으로 지지하고 그 높이를 유지하기 위해서 상기 칼날 금형들의 조립 구멍을 관통하여 상기 칼날 금형들을 엮어 조립하는 조립 지지대를 포함한다. 상기 조립 지지대의 한 예로는 조립 볼트 형태이다. 상기 칼날 금형의 조립 구멍은 상하 방향으로의 폭이 상기 조립 지지대의 직경보다 커서 상기 조립 지지대가 상기 조립 구멍의 높이 방향으로 위치가 가변될 수 있거나, 또는 상기 조립 지지대 자체가 상기 칼날 금형들의 소정 높이에 대응하도록 휘어져 칼날 금형들의 높이 구배를 형성한다. 또한, 상기 칼날 금형은 그 단부의 온도를 상승시키기 위한 열선이 관통할 수 있도록 하기 위한 열선 구멍을 추가로 포함할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 8은 본원 발명의 한 실시예인 새로운 구조의 마스터 스탬프 금형을 이용하여 도광판을 제작하는 방법을 모식적으로 나타낸 도면이다.

본 발명의 금형(81)은 베이스 금형(82, 82')에 의해 침상 홈을 형성할 칼날 금형(83) 다수 개가 병렬적으로 배치되어 지지되면서 전체 마스터 금형을 이루고 있다. 즉, 종래 기술에서 사용되는 마스터 금형처럼 전체적으로 하나의 본체에 모든 칼날 금형이 기계 가공 등의 방법으로 만들어지는 것이 아니라 각각의 칼날 금형이 만들어진 다음, 이를 조립하여 전체 마스터 금형을 형성토록 한 것이다.

본 발명 금형의 장점은 첫째 조립식 금형이므로 각각의 칼날 금형 제작시에 공정 에러가 발생하더라도 에러가 발생한 칼날만 불량이 되므로 마스터 금형 전체를 폐기할 필요없이 각각의 칼날만 다시 제작하면 된다는 것이다. 따라서 마스터 금형 제작 단가가 기존 금형에 비해 월등히 줄어드는 장점이 있다.

또 다른 장점은 찍어내는 침상 홈의 깊이나 배치를 필요에 따라 자유롭게 만들 수 있도록 금형의 형태 조절이 자유롭다는 것이다. 이 장점에 대해서는 이하에서 좀 더 상술한다.

도 8에서 베이스 금형(82, 82')은 전체적으로 조립된 다수 개의 칼날 금형(83)을 묶어서 잡는 형태이며, 평판 다이(84)위에 놓인 도광판 원판(85)에 대해 위에서부터 내려와 도광판 원판 표면에 날카로운 단부로 침상 홈(86)을 찍어 형성하고 있다. 칼날의 깊이에 있어서, 중심부가 가장 깊고 양측면으로 갈수록 얕아지는 것은 전술한 바와 같이 면광원의 밝기를 균일하게 하기 위한 조치이다.

또한, 베이스 금형(82, 82')은 "ㄱ"자 형태로 두 개를 한 쌍으로 하여 사이에 다수 개의 칼날 금형(83)을 배치한 후, 양 옆에서 볼트 등의 지지 수단(87)으로 칼날들을 관통하여 조립하게 된다. 하지만 베이스 금형의 모양이 반드시 "ㄱ"자 형태의 쌍으로 이루어져야 하는 것은 아니며, 스탬프 작업시 칼날 금형들을 지지해 줄 수 있으면 어떤 형태이든 무방하다. 가령, 단순한 판 형태로서 조립된 칼날 금형들의 양측면 각각을 지지하게 할 수도 있다. 베이스 금형(82, 82') 내부에는 금형을 냉각시킬 수 있는 냉각 채널(88)을 추가로 설치할 수 있다.

도 9 및 도 10은 각각 칼날 금형의 형태와 이를 조립하는 공정을 모식적으로 나타낸 것이다. 각 도면에 나타낸 형태는 하나의 실시예이며 이와 유사한 기술적 사상 내에서 다양한 형태나 방법이 구현될 수 있음은 당업자에게 자명한 일이다.

도 9에서 각 칼날 금형에는 칼날 구멍을 관통하여 금형 베이스에 조립되도록 하기 위한 조립 구멍(91)과 칼날 금형의 온도 조절에 사용하기 위한 열선이 장착되는 열선 구멍(92)을 포함하고 있다. 도 10에서 나타난 바와 같이 각 칼날 금형은 조립 볼트(110)가 조립 구멍(91)을 병렬로 관통하여 너트(120)에 의해 고정되는 방식이다. 베이스 금형이 최종적으로 다수 개의 칼날 금형을 전체적으로 묶는 역할을 수행한다면 상기 조립 볼트는 칼날 금형 전체를 관통한 후 베이스 금형 또한 관통하여 최종적으로 베이스 금형에 다수 개의 칼날 금형들을 고정하도록 구성된다.

하지만 상기 조립 볼트가 반드시 베이스 금형에 연결되어야 하는 것은 아니며 칼날 금형들만을 묶는 역할을 수행하도록 할 수 있다. 이 경우 베이스 금형에 이 칼날 금형들을 고정하는 역할은 또 다른 체결 수단(도시되지 않음)이 수행할 수 있으며 심지어 상기 한 쌍의 베이스 금형이 가지는 가로 방향의 압축력으로 칼날 금형들을 고정할 수도 있다. 물론 이 한 쌍의 베이스 금형간의 압축력을 만들기 위해서는 또 다른 압축 수단이 베이스 금형을 관통하여 조이거나 또는 외부에서 좌우로 압축하도록 구성하여야 한다. 이에 대해서는 본 발명을 이해한 당업자가 다양한 변형례를 손쉽게 생각해 낼 수 있을 것이다.

상기 조립 볼트에 있어서, 두 개 이상의 조립 볼트가 칼날 금형들을 동시에 묶는 역할을 수행할 수 있으며 열선 구멍(92)의 배치 또한 필요에 따라 그 갯수 및 위치가 변할 수 있음은 당업자에게 자명한 일이다.

조립 볼트(110)가 관통하는 조립 구멍(91)은 타원형으로서 세로 방향의 폭이 가로 방향의 폭보다 길도록 구성할 수 있다. 이러한 구성을 갖는 이유는 전술한 바와 같이 침상 홈의 깊이가 광원으로부터의 거리에 따라 다르므로 칼날들의 높이도 그에 따라 달라져야 하기 때문이다. 즉, 양측면에 광원을 배치한 도광판의 경우, 도광판의 중심부로 갈수록 칼날 금형이 더 밑으로 나오도록 하여 침상 홈의 깊이를 깊게 하고 양 측면으로 갈수록 칼날이 얕아져야 하므로, 조립 구멍에서 조립 막대의 상대적인 위치가 위, 아래로 자유롭게 조절될 수 있도록 타원형의 조립 구멍을 사용한다. 이 경우 도광판 중심부에 대응하여 배치되는 칼날 금형에 대해서는 조립 볼트가 상기 조립 구멍의 상부를 관통하도록 배치되며 측면 칼날 금형으로 갈수록 조립 볼트의 조립 구멍 내 위치는 점점 하부로 내려오게 배치된다.

상기 조립 구멍의 형상이 반드시 타원형일 필요는 없으며, 조립 볼트가 상하로 가변될 수만 있으면 되므로 조립 볼트의 직경보다 상하폭이 크면 어떤 형태이든 가능하다. 가령 상하 길이가 긴 직사각형 등이 되어도 무방하다.

칼날 금형들의 높이가 광원과의 거리에 따른 높이 구배를 가지도록 배치하는 또 다른 구조로는 상기 조립 볼트 자체가 높이 구배만큼 휘어져 있는 경우를 들 수있다. 도 11은 이러한 구조를 보여주는 한 실시예이다. 조립 볼트 자체(119)가 휘어져 중심부로 갈수록 칼날 금형의 깊이가 깊어지는 것을 볼 수 있다. 이 경우 칼날 금형의 조립 구멍은 전술한 방식과는 달리 조립 볼트 직경에 들어맞도록 그 크기를 구성할 수 있다.

도 12는 칼날 금형들의 높이 구배를 유지하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 것이다. 도 12에서, 칼날 금형과 베이스 금형 사이에는 단단한 재질의 높이 지지대(118)가 배치되어 칼날 금형들을 수직 방향으로 지지하도록 하였으며, 이 높이 지지대(118) 자체가 높이 구배를 가지도록 설계되어 있다. 이러한 높이 지지대의 역할은 칼날 금형들간의 미세한 높이차를 좀 더 정밀하게 지지하고, 나아가 도광판 표면 압착시 조립 볼트(110)가 수직 하중에 의해 휘어져 표면 침상 홈간 깊이 구배가 처음 설계대로 형성되지 못하는 사태를 방지하기 위해서이다. 또한, 처음 칼날 금형들을 베이스 금형에 배열하여 고정할 때, 높이 조절을 위한 지지 수단으로도 사용 가능하다. 이러한 높이 지지대는 도 11의 실시예인 휘어진 조립 볼트(119)를 사용하는 경우에도 적용 가능한 것은 물론이다.

칼날의 깊이와 두께는 도광판의 광학 설계로부터 비롯되며 수 마이크로에서 수 백 마이크로 단위이다. 칼날 금형은 원판을 프레싱하여 제작한 다음, 칼날 끝을 기계 가공하거나 방전 가공하는 등의 다양한 방법을 사용하여 제작할 수 있다.

칼날에 열선을 집어넣는 이유에 대해서 간단히 설명한다. 도광판 원판은 전술한 바와 같이 아크릴(PMMA)과 같은 플라스틱 재료를 사용하여 제작하는데, 이것은 열 연화점 이상으로 올라가면 액체와 같은 유동성을 가지며 이 열 연화점은 보통 50 ℃ ~ 500 ℃ 이다. 따라서 본 발명의 칼날 금형으로 도광판 표면에 침상 홈을 스탬핑하기 위해서는, 이 온도로 도광판 표면이 달구어질 것이 요구된다. 그런데 도광판 원판 자체를 이 온도로 가열할 경우에는 가열된 도광판이 식으면서 열 수축 등에 의해 표면 형상이 매끈하게 평평하지 못하게 될 수 있으므로, 될 수 있는 한 도광판 원판은 고체 상태인 채로 유지하고 단지 칼날 금형이 스탬핑 될 때 칼날이 닿는 표면 부분만 순간적으로 고온이 되어 스탬핑될 수 있어야 한다. 이러한 이유로 인해 칼날 자체를 고온으로 유지하기 위한 열선이 요구되는 것이다.

하지만 도광판 원판의 열적 변형을 효과적으로 막을 수 있는 유효한 수단이 존재한다면, 반드시 칼날 금형의 온도를 높여 스탬핑을 수행할 필요는 없다. 이하에서 서술되는 다이의 진공 흡착 수단은 이러한 원판의 변형을 방지할 수 있는 유효한 수단 중 하나이다.

열선은 일반적인 전열선이 사용될 수 있으며, 이 열선에는 전류를 흘려줄 수 있는 모듈들이 동반될 수 있다.

도 13은 본 발명의 표면 직접 성형용 스탬핑 금형이 표면 직접 성형기에 장착된 조립 단면도를 나타낸 것이다. 도광판 원판(85)이 평판 다이(84)위에 놓여 있고, 스탬핑 금형인 본 발명의 직접 표면 성형용 금형은 금형 고정 장치(111)에 의해 직접 표면 성형기 본체(112)에 장착되어 있다. 스트로크 조절기(113)는 금형 본체의 높이를 조절하는데 사용된다. 또한, 열선(114)이 온도 제어 모듈(도시되지 않음)에 연결된 채로 칼날 금형들을 관통하도록 배치되어 있다. 칼날 금형은 이 열선에 의해 그 단부의 온도가 섭씨 50도에서 500도까지 상승하며 이 온도로 도광판 원판의 표면을 눌러 연화시키면서 침상 홈을 형성하게 된다. 냉각 채널(88)이 베이스 금형 내에 장착되어 냉각 기능을 수행하며 냉각수 공급기(도시되지 않음) 등이 이에 연결되어 있다. 또한, 도광판 원판이 공정 중 형상이 변형되는 것을 방지하기 위하여 평판 다이(84)에 진공 펌프(도시되지 않음)를 설치한 후, 원판을 진공 흡착하여 고정되도록 할 수 있다.

도 13의 상태에서 열선(114)을 이용하여 칼날 금형(83)에 열을 가한 후, 스트로크 조절기(113)를 이용하여 칼날 금형을 성형 깊이까지 하강시키면 도광판이 눌려지면서 표면에 침상 홈이 형성된다.

도 14는 하강 상태의 금형 및 그 때의 도광판의 형태를 보여주고 있다. 도광판 표면에 침상 홈(86)이 형성된 후, 형성된 홈의 주변을 고화시켜야 금형 이탈 및 상승 시에 홈의 변형이 일어나지 않으므로, 베이스 금형의 냉각 채널(88)을 이용하여 칼날 금형을 냉각시킨다. 냉각 후 금형을 도광판으로부터 이형시켜 상승시키면, 도 15와 같은 최종 형태의 도광판이 완성된다.

이상에서 도시되지 않았지만, 본원 발명의 금형 구조에서 칼날 금형간 간격 조절이 가능함은 당업자에게 용이하게 인식될 수 있을 것이다. 이를 구현하는 간단한 실시예 중 하나는 조립되는 칼날 사이에 원하는 두께의 더미 스페이서(dummy spacer)를 배치시켜 칼날 금형들과 같이 조립하는 것이다.

또한 본 발명에서의 칼날 금형은 그 단부의 형태에 있어서, 도시한 실시예처럼 칼날 단면이 이등변 삼각형일 수고 있지만, 등변 삼각형이 아닌 비등변(非等邊) 삼각형일 수도 있고, 칼날의 길이 방향으로 홈이 만들어져 연속적이거나 비연속적인 톱니 형상을 띄는 것도 모두 포함하는 의미이며, 그 외에도 도광판의 광학적인 표면 설계에 따라 다양한 모양이 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 직접 표면 형성용 마스터 스탬프 금형과 이 금형을 이용한 도광판 제조 방법은 다음과 같은 장점을 가진다.

전술한 바와 같이, 우선 본원 발명의 금형은 칼날 금형을 개별적으로 제조하여 조립하는 방식이므로 제조 공정에서 불량이 발생하더라도 각 칼날 금형만을 폐기하는데 그친다는 것이다. 기존 금형이 불량 발생시 마스터 전체를 폐기해야 하는 큰 문제점을 안고 있었다는 사실에 비추어 보면, 본 발명의 우수한 장점을 십분 이해할 수 있을 것이다.

또한 기존 금형의 복잡한 공정에 비해 본원 발명의 금형에서는 간단한 기계적 조립으로 칼날 간에 정밀한 높이 조절 및 간격 조절이 가능하다.

본원 발명의 이러한 장점을 이용하면 대면적 도광판을 손쉽게 제작할 수 있어서, 도광판의 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 도광판의 실제 제작 공정상에서 발생할 수 있는 여러가지 요인으로 인해 도광판의 설계가 변경되어야 할 경우, 기존에는 고가의 마스터 스탬프를 다시 제작해야 하지만 본원 발명에서는 칼날 금형의 배치를 간단히 조절해 주기만 하면 되므로, 공정 피드백 등이 극히 용이하고 경제적이다.

이상에서 설명한 내용을 이해한 당업자라면 본 발명의 권리범위를 벗어나지않는 한도 내에서 다양한 변형예들을 손쉽게 유추해낼 수 있을 것이며, 이러한 변형예들 또한 본원 발명의 다음에 기술하는 청구범위 내에 속하는 것임을 인지할 수 있을 것이다.

Claims (9)

1. 조립된 다수 개의 칼날 금형을 지지하는 베이스 금형과,

   단부가 칼날 형상이며 병렬적으로 배치되어 상기 베이스 금형에 의해 지지되면서 상기 단부가 도광판의 표면에 압착하여 홈을 형성하기 위한 것인, 다수 개의 칼날 금형들과,

   상기 칼날 금형 각각의 측면에 형성된 조립 구멍과,

   상기 다수 개의 칼날 금형들을 병렬적으로 지지하고 그 높이를 유지하기 위해서 상기 칼날 금형들의 조립 구멍을 관통하여 상기 칼날 금형들을 엮어 조립하는 조립 지지대를

   포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트용 도광판 성형 금형 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 칼날 금형의 조립 구멍은 상하 방향으로의 폭이 상기 조립 지지대의 직경보다 커서 상기 조립 지지대가 상기 조립 구멍의 높이 방향으로 위치가 가변될 수 있는 것을 특징으로 하는 백라이트용 도광판 성형 금형 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 칼날 금형은 그 단부의 온도를 상승시키기 위한 열선이 관통할 수 있도록 하기 위한 열선 구멍을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트용 도광판 성형 금형 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 조립 지지대는 상기 칼날 금형들의 소정 높이에 대응하도록 휘어진 것을 특징으로 하는 백라이트용 도광판 성형 금형 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 조립된 칼날 금형들을 지지하는 상기 베이스 금형 본체의 높이를 조절하기 위한 높이 조절 장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트용 도광판 성형 금형 장치.
6. 제3항에 있어서,

   상기 열선 구멍을 통하여 상기 칼날 금형의 단부에 열을 공급하는 열선과,

   상기 열선에 전류를 공급하는 전류 공급 수단을

   추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트용 도광판 성형 금형 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 베이스 금형 내에 배치되며 상기 칼날 금형을 냉각하기 위한 냉각 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트용 도광판 성형 금형 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 칼날 금형들이 도광판을 압착하여 홈을 형성할 때 도광판의 하부에서 도광판을 지지하는 다이를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트용 도광판 성형 금형 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 다수개의 칼날 금형들과 상기 베이스 금형간에 배치되며, 상기 칼날 금형들의 수직 하중을 지지하여 그 높이를 유지하기 위한 높이 지지대를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트용 도광판 성형 금형 장치.