KR200306881Y1 - 도광판의 제조장치 및 그에 사용되는 열처리 장치 - Google Patents

도광판의 제조장치 및 그에 사용되는 열처리 장치 Download PDF

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KR200306881Y1 KR20-2002-0028352U KR20020028352U KR200306881Y1 KR 200306881 Y1 KR200306881 Y1 KR 200306881Y1 KR 20020028352 U KR20020028352 U KR 20020028352U KR 200306881 Y1 KR200306881 Y1 KR 200306881Y1
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Abstract

도광판의 제조에 사용되는 프레스 기기를 이용한 도광판의 제조 장치가 고안되었다. 상기 장치는 필요한 도광판의 제작에 필요한 적당한 크기로 절단되고 연마된 소재를 적층할 수 있는 소재 적층 수단을 구비한 예열부와 가열부 및 제어부를 포함하는 가열기와 도광판의 제조에 필요한 형상 및 치수를 가지도록 제작된 금형을 장착한 프레스 기기 및 적층된 각각의 소재를 가열기의 외벽에 설치된 개페부를 통하여 예열부로 이송하는 호퍼로 이루어진다.
상기와 같은 방식으로 이루어지는 도광판의 제조 장치는 금형을 이용하여 프레스를 사용하여 제작함으로서 도광판의 제작 공정 시간을 절감할 수 있도록 하며 대량 생산을 가능하게 한다. 또한, 필요에 따라 금형을 제작할 수 있음으로 해서 도광판의 개발 기간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 압출 원판을 사용함으로서 인해 사용시의 변형을 줄일 수 있다. 일반적으로 프레스 기계작업은 치수의 안정성과 생상성의 향상을 가져오게 할 수 있고 이러한 이점은 프레스를 이용한 도광판의 작업에도 동일한 효과를 가져오도록 한다. 또한 상기 방식에 의하여 제조된 도광판은 광효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 보다 균일한 휘도를 가지도록 할 수 있다.

Description

도광판의 제조장치 및 그에 사용되는 열처리 장치{AN APPARATUS PRODUCING A GUIDE-LIGHT-PLATE AND A HEATING APPARATUS ADOPTED IN THE APPARATUS}
본 고안은 도광판의 제조 장치 및 도광판의 제조 장치에서 사용될 수 있는 열처리 장치와 관련된다. 보다 특정적으로 프레스 공정과정을 이용한 도광판의 제작 장치와 그 장치에 사용되는 열처리 장치와 관련된다.
액정표시장치(LCD)는 그 자체가 발광을 하지 못하는 수동 광소자에 해당하므로 액정 패널 후면에 적층된 백라이트의 면광원에 의하여 화상이 표현되도록 한다. 도광판은 상기 백라이트 유니트의 필수적인 구성 부품으로 사용된다. 상기 도광판의 제조 방법으로는 인쇄방식과 압출 성형방식, 사출 성형방식 등이 사용된다. 상기 방식 중 인쇄방식에 의한 도광판의 제작은 원판에서 소정의 크기로 절단 가공된 소재 표면에 확산 인쇄로 도트 패턴을 인쇄하여 광원에서 입사된 빛이 산란 및 난반사를 하도록 하는 방식이다. 도트 패턴은 도광판의 배면에 인쇄되며 표시면에서의 균일한 휘도를 확보하기 위해 광원에서 근접된 도트의 면적은 좁게 하고 멀어짐에 따라 단계적으로 면적을 넓게한다. 인쇄는 스크린 인쇄법에 의해 용이하게 제작할 수 있고 개발 기간이 짧다는 점과 투자비용이 저렴하다는 장점을 지니고 있어 일반적인 제조 수단으로 사용되나 인쇄된 도트 패턴이 PMMA(굴절율:1.49)와 굴절률의 차이로 인하여 광을 완전히 반사시키지 못하고 일부분은 흡수되어 광효율이 떨어진다는 단점을 가지고 있다.
압출 방식은 도트 패턴의 스템퍼에 의해 압출 성형작업으로 형성되므로 인쇄방식에 비해 광효율이 높고 그 두께가 두꺼워 사출방식으로 제작하기 어려운 대형 도광판 제조에 사용된다. 그러나 압출기에 의해 성형된 도광판을 절단기(레이저 커팅)로 외곽을 트리밍 해야하므로 스크랩 발생으로 인한 원재료비 상승과 절단 후 절단면을 연마 가공해야 하므로 낮은 생산성을 가진다는 단점을 가지고 있다.
사출 성형방식은 사출 성형 장치에 의해 제조되는 방식으로서 상기의 가공방식이 지닌 문제점을 어느 정도까지 해결하여 광효율을 높이고 품질과 생산성을 향상시키는 소기의 성과를 이룰 수 있지만 금형에 도트 패턴을 형성하기 위한 가공기술과 수축현상 등의 유동성 해결 수단에 어려움을 가지며 금형비 부담이 크고 개발 기간이 길다는 단점을 지니고 있다.
상기 방식 이외의 도광판 제작방식으로는 인쇄방식의 제조 공정과 같이 원판을 절단해서 가공한 소재에 V자 홈을 가공(V 자 커팅)함으로서 광효율을 높이는 가공 방식도 있으나 가공시간이 길어 대량 생산에 적당하지 못하다는 단점을 지니고 있다.
상기에서 설명한 것처럼 종래의 제조방식으로 사용되는 인쇄방식과 V 커팅 방식은 도광판 소재를 원판(기성품 1M×2M)에서 소정의 크기로 절단하여 사용함으로서 원자재 수급이 용이하고 사출 방식이 지닌 문제점인 성형 후의 변형 등의 문제는 없으나 인쇄방식은 확산 잉크 성분에 의해 광효율이 저하된다는 문제점을 가지고 있으며 V커팅 방식은 광효율은 높지만 가공시간이 길어 생산성이 저하된다는 단점을 지니고 있다. 또한 압출방식이나 사출방식은 광효율이 높은 반면에 제품 치수가 큰 것은 가공이 난해하고 성형 후 변형 등의 문제점을 지니고 제조시간이 길어 생산성이 저하된다는 문제점을 지니고 있다.
본 고안은 종래의 도광판 제작 방식이 지닌 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 도트 패턴을 형성한 금형을 제작하고 프레스 기계와 가열기를 이용하여 도광판을 제작함으로서 광효율을 향상시키고 품질의 안정성을 높이고 생상성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 고안이 사용되는 전체적인 공정도의 개략적인 과정을 도시한 것이다.
도 2는 본 고안에서 사용되는 금형의 개략적인 단면을 도시한 것이다.
도 3은 본 고안에서 사용되는 가열기의 단면을 도시한 것이다.
도 4는 본 고안에서 사용되는 호퍼의 단면을 도시한 것이다.
※도면부호의 설명
31 : 다이세트 32 : 펀치
33a, 33b : 스트리퍼 34 : 정지판
35 : 펀치홀더 36 : 스프링
37 : 다이 홀더 38a,38b : 받침판
39 : 다이
41 : 외함 42 : 제어부
43 : 예열부 431 : 돌출부
44 : 가열부 45 : 어태치먼트
46a, 46b : 회전팬 47 : 핸들
48 : 외벽 49a, 49b : 회전모터
51 : 호퍼 52 : 슬라이더 부시
53 : 스크류 54 : 로드리스 실린더
55 : 개폐부
이하 본 고안을 도면을 중심으로 설명한다.
도 1은 본 고안에 따른 도광판 제조 공정의 전체적인 과정을 개략적으로 도시한 것이다. 본 고안에 따른 도광판의 제조 공정은 크게 4개의 공정으로 나누어진다. 먼저 소재 가공 공정(S1)은 가공할 원판을 준비하고 필요한 크기로 절단하는 절단 공정(S11)과 절단에 따른 측면의 거친 면을 연마하는 측면 연마(S12) 공정으로 이루어진다. 가공된 소재는 다음 단계로 가열 공정(S2)을 거치게 된다. 가열 공정(S2)은 도 4에 도시된 가열기에서 이루어진다. 가열 공정(S2)은 일정한 방식으로 소재를 가열기에 적층시키는 소재 적층 공정(S21)과 적층된 소재를 적층된 상태에서 소재의 프레스 작업으로 가공하는데 필요한 온도로 가열시키는 예열 공정(S22)과 상기 적층된 상태에서 가열된 소재가 가열부의 이송 수단에 의하여 각각 차례대로 이송되는 동안 소재 가공에 필요한 온도로 가열시키는 가열 공정(S23)으로 이루어진다. 상기와 같이 가열 공정(S2)이 예열 공정(S22)과 가열 공정(S23)과 같이 전처리 가열 공정을 거치도록 만드는 것은 먼저 예열 공정(S22)에서 적층된 상태에서 소재를 가열하면 소재의 내부까지 균일한 상태로 가열되기 힘들면 또한 이송되는 도중의 열 손실로 인하여 온도를 유지하기 힘들다. 소재가 균일한 상태로 가열되지 않으면 도광판의 요홈 형성을 일정한 상태로 유지하기 힘들며 또한 제작 후 실제로 백라이트 상에 장치되어 사용되는 경우에 열에 의한 불균등 변성에 의하여 반사율과 위치에 따른 휘도의 균일성에 영향을 미치게 된다. 그러므로 본 발명에서는 소재 전체에 걸쳐서 균일한 가열과 소재 제작에 필요한 온도의 유지를 위하여 소재의 각각이 이송되는 도중에 다시 가열될 수 있도록 별도의 가열 공정(S23)을 두었다. 상기와 같은 두 개의 가열 공정을 통하여 소재는 차후 공정에 필요한 온도로 균일하게 가열시킬 수 있고 또한 필요한 온도를 유지할 수 있게 된다. 가공에 필요한 온도로 가열된 소재는 다음 공정 단계로 프레스 작업 공정 과정(S3)을 거치게 된다. 프레스에서의 작업 공정(S3)은 프레스 기계에 의해 소재표면에 압축력을 가하여 소성 변형시키는 것에 의하여 필요한 형상을 만들어 내는 것으로 이루어진다. 상기 소성이란 원래 탄소제조의 과정에서는 분말원료(석유 코크스·카본블랙 등)와 결합제(타르·피치)를 혼합하여 반죽해서 성형하고 가열해서 일정한 모양의 소재(素材)를 만드는 것을 의미하지만 본 명세서에서는 소재를 가열하여 경화성물질(硬化性物質)로 만드는 조작을 의미하며 소성가공은 물체의 소성을 이용하여 필요한 형태를 만드는 가공법을 의미하며 금속 가공 및 고분자재료의 가공에서 사용되는 의미로 사용된다. 상기 소성 가공은 냉간 가공과 열간 가공으로 구분되며 냉간 가공은 상온에서 실시하는 것을 말하며 열간 가공은 금속을 가열하여 형태 변형이 가능한 부드러운 상태로 만들어 금형 등을 사용하여 가공하는 방식으로서 작은 힘으로서 큰 변형을 만들어 낼 수 있다는 장점을 가진다. 본 발명에서 사용되는 프레스 작업 공정 과정(S3)은 열간 가공 방식을 사용한다. 본 발명의 프레스 작업 공정 과정(S3)은 금형 제작의 정교함에 의하여 필요한 모양 및 규격을 정확하게 가공할 수 있으며 또한 작업 공정의 간단함으로 인하여 대량 생산이 가능하다는 장점을 지닌다. 프레스 작업 공정(S3)에서 금형 설치 공정(S31)은 가열 공정(S2)을 거치면서 이송된 소재가 프레스에 도달하기 전에 미리 실시되는 공정 단계이며 금형 개방 공정(S32)은 이송된 소재가 프레스에 도달함에 따라 프레스의 제어 수단에 의하여 이루어진다. 다음 단계로 소재를 삽입시키는 소재 삽입 공정(S33)이 이루어지며 소재를 금형 내부로 삽입시키는 공정을 말한다. 소재가 금형 내부에 넣어 진 후 프레스의 행정 작동 공정(S34)이 이루어지며 상기 공정은 프레스의 작동을 의미한다. 즉 프레스를 작동시키면 금형에 만들어진 반사홈(도트패턴)이 가열되어 가공에 적당한 상태를 유지하고 있는 소재 표면을 압인하여 도트패턴을 형성하게 되고 도트 패턴이 형성된 상기 소재는 금형 내부에 설치된 냉각 장치에 의하여 냉각되면 도광판의 표면 요홈이 형성된 상태로 소재는 가열되기 전의 온도 상태로 되며 이로서 도광판이 완성(S4)된다.
도 2의 (가)는 본 발명의 프레스 작업 공정(S3)에서 사용되는 프레스 기계에 장착되는 도광판의 제작에 필요한 금형을 도시한 것이다. 사용되는 금형은 일반적인 공지의 금형 제작과 동일한 방식으로 이루어진다. 다만 본 발명에서 사용되는 금형은 도광판의 제작에 필요한 형상 및 치수를 가지도록 금형을 제작한다. 또한 도광판은 한 면만이 요홈이 형성되는 경우도 있고 양 면에 요홈이 형성되는 경우도 있으므로 금형도 그에 따라 한 면에 요홈이 형성된 것과 양면에 요홈이 형성된 것이 사용된다. 이는 필요에 따라 선택될 수 있다.도 2의 (나)는 도 3의 (가)의 측면도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 특징이 이루는 가열기를 도시한 것이다. 가열기는 도광판 제작 소재를 작업 공정에 필요한 상태로 가열하기 위한 공정 즉 도 1의 소재 가열 공정(S2)에서 사용되는 장치를 말한다. 가열기의 외함(41)은 예열부(43)와 가열기의 외벽(48) 사이에 형성된 빈 공간으로서 열의 전달을 방지하기 위한 것이다. 외함(41)의 간격은 넓은 것이 유리하지만 가열기의 전체적인 크기를 고려하여 적당한 크기 예를 들면 5-10cm 간격이면 충분하다. 예열부(43)의 온도는 제어부(42)를 이용하여 조절된다. 예열부(43)의 온도 상승 및 필요한 온도의 유지는 공지의 임의의 전기 화학적 수단을 사용할 수 있지만 회전팬(46a,46b)의 내부에 장착된 히터(도시되지 않음)를 사용할 수도 있다. 일반적으로 사용되는 히터를 사용하여 열을 발생시키고 발생한 열은 회전팬(46a, 46b)을 통하여 예열부(43)와 가열부(44)에 필요한 열을 공급한다. 히터에서의 열의 발생량 또는 온도 유지는 제어부(42)에 의하여 조절된다. 또한 예열부(43)의 측벽에 형성된 돌출부(431)는 적층된 소재의 위치를 고정하기 위한 것이며 예열부(43)에서의 소재의 적층은 최대한 균등 가열을 위하여 적당한 간격을 둔다. 즉 연속적으로 적층되는 경우 접촉면으로 인한 불균등 가열을 방지하기 위하여 충분한 간격을 두고 소재를 적층한다. 제어부(42)는 예열부(43) 및 가열부(44)의 온도를 조절하며 또한 회전팬(46a, 46b)의 속력을 제어하고 그 밖에 필요한 조절을 위한 장치로서 전체 가열기의 조정을 제어한다. 상기에서 설명한 것처럼 소재는 적층된 상태에서 예열부(43)에서 일차적으로 가열된 후 보다 충분한 균등 가열을 위하여 가열부(44)에서 가열된다. 어테치먼트(45)는 소재의 이동을 위한 장치로서 로울러 장치 등을 이용하여 소재를 이송할 수 있지만 일반적인 공지의 이송수단을 사용할 수 있다. 또한 핸들(47)은 소재의 크기에 따른 돌출부(431) 사이의 간격을 조절하기 위한 것이다. 즉 소재의 크기가 달라지는 경우 돌출부(431)의 간격을 그에 따라 적당한 크기로 조절할 수 있다. 크기를 조절하는 방식은 회전 모터(49a, 49b) 또는 다른 회전 수단의 이동을 이용한다. 도 4에서 하나의 실시 예로서 도시된 방식은 좌측의 회전 모터(49a)는 고정된 상태를 유지하고 우측의 회전모터(49b)는 이동 가능하도록 장치하여 핸들(47)을 이용하여 소재의 크기에 따라 우측의 회전 모터(49b)를 이동시켜 돌출부(431)의 간격을 조절하는 방식이다. 또한 돌출부(431)는 적당한 회전 수단을 사용하여 상하 방향으로이동할 수 있도록 한다.
도 4는 도 3에 도시된 가열기의 예열부(43)에 소재를 적층시키기 위한 호퍼(51) 및 가열기의 외벽(48)의 단면을 도시한 것이다. 도 3에의 외벽(48)에는 도시되어 있지 않지만 도 4에 도시된 것처럼 외벽(48)에는 호퍼(51)와 연결되는 개페부(55)가 형성되어 있다. 개폐부(55)는 가공에 필요한 소재를 호퍼로부터 예열부(43)로 이송시키기 위한 장치로서 일정한 시간 간격을 두고 개폐 동작을 반복한다. 개폐부(55)의 개폐 시간 간격은 도 3에서 도시된 제어부(42)에 의하여 제어된다. 도 4에 도시된 슬라이드 부시(52)와 스크류는 소재를 정해진 위치에 고정시키기 위한 장치로서 다른 공지 수단이 사용될 수 있다. 로드리스 실린더(54)는 호퍼(51)로부터 각각의 소재들을 개폐부(55)를 통하여 도 3의 예열부(43)로 이동시키기 위한 장치이다. 즉 로드리스 실린더(54)에 장착된 실린더가 호퍼(51)의 아래쪽에 내려진 한 개의 소재를 밀면 소재는 개폐부(55)를 통하여 예열부(43)로 이동하게 되는 것이다. 로드리스 실린더(54)의 실린더 면과 호퍼(51)로부터 내려진 소재 및 개폐부(55)의 아래쪽 면은 동일 평면상에 위치하여야 한다. 또한 로드리스 실린더(54)의 실린더의 작동 시간과 개폐부(55)의 작동문이 열리는 시간이 일치되도록 조정되어야 하며 이러한 작동의 일치성은 도 3에서 도시된 제어부(42)의 제어를 통하여 이루어진다. 본 명세서에서는 하나의 실시 예로서 호퍼(51)로부터 각각의 소재의 이동을 위한 장치로서 로드리스 실린더(54)를 사용하였지만 필요에 따라 다른 이송 수단을 사용하는 것도 가능하다.
상기와 같은 방식으로 이루어지는 도광판의 제조 장치는 금형을 이용하여 프레스를 사용하여 제작함으로서 도광판의 제작 공정 시간을 절감할 수 있도록 하며 대량 생산을 가능하게 한다. 또한, 필요에 따라 금형을 제작할 수 있음으로 해서 도광판의 개발 기간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 압출 원판을 사용함으로서 인해 사용시의 변형을 줄일 수 있다. 일반적으로 프레스 기계작업은 치수의 안정성과 생상성의 향상을 가져오게 할 수 있고 이러한 이점은 프레스를 이용한 도광판의 작업에도 동일한 효과를 가져오도록 한다. 또한 상기 방식에 의하여 제조된 도광판은 광효율이 높을 뿐만 아니라 보다 높은 휘도 균일성을 가진다.

Claims (3)

  1. 도광판 제조 장치에 있어서,
    필요한 도광판 제작에 필요한 적당한 크기로 절단하고 연마한 소재를 적층할 수 있는 소재 적층 수단을 구비한 예열부(43), 상기 예열부(43)로부터 이송된 각각의 소재를 가열하는 가열부(44), 예열부(43)로부터 가열부(44)로 각각의 소재를 이송하기 위한 이송수단(45) 및 예열부(43)와 가열부(44)의 온도 및 이송수단(45)의 소재 이송의 속력 등을 제어할 수 있는 제어부(42)를 포함하는 가열기;
    도광판의 제조에 필요한 형상 및 치수를 가지도록 제작된 금형을 장착한 프레스 기기;
    적층된 각각의 소재를 가열기의 외벽에 설치된 개페부(55)를 통하여 예열부(43)로 이송하는 호퍼(51);
    들을 포함하며, 상기에서 예열부(43)와 가열부(44)를 통하여 소재의 연화점 보다 1-5℃ 정도로 높은 온도로 가열된 소재는 프레스로 이송되고, 프레스로 이송된 상기 가열된 소재는 상기 프레스에 설치된 금형을 이용하여 프레스 작업으로 필요한 형상과 치수를 가지는 도광판을 제작할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 프레스 작업을 의한 도광판 제조 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가열기는 예열부(43)와 가열부(44)에서 필요한 열을 공급하는 히터를 장착한 회전팬(46a,46b);
    예열부(43)로부터 가열부(44)로부터 각각의 소재를 이송하기 위한 어태치먼트(45);
    예열부(43)와 외벽(48)사이에 일정한 간격이 형성되도록 하는 외함(41);
    예열부(43)에 적층된 소재를 고정하기 위한 돌출부(431);
    돌출부의 상하 이동을 위한 회전 모터(49a,49b);
    소재의 크기에 따라 우측 또는 좌측의 회전 모터를 이동시킬 수 있도록 조정하기 위한 핸들(47);
    호퍼(51)로부터 소재의 공급 및 예열부(43)로부터 가열부(44)로의 소재의 이동과 예열부(43) 및 가열부(44)의 온도 등을 조절하기 위한 제어부(42);
    들을 포함하는 프레스 작업을 의한 도광판 제조 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 호퍼(51)는 가열기의 외벽(48)에 설치된 개폐부(55)를 통하여 각각의 소재를 이동시키기 위한 로드리스 실린더(54) 및 호퍼에 적층된 소재를 일정한 위치에 고정시키기 위한 슬라이드 부시(52) 와 스크류(53)를 포함하며, 상기에서 개폐부(55)에서 소재의 예열부(43)로의 이송을 위한 개폐여부 및 개폐 시간 간격과 상기 로드리스 실린더(54)의 동작을 가열기의 제어부(42)가 제어하는 것을 특징으로 하는 프레스 작업을 의한 도광판의 제조 장치.
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