KR20080022701A - 금속 프레임이 지지하는 실리콘 고무(Silicone Rubber)재질의 광 도파로 - Google Patents

Abstract

광 확산 패턴이 새겨진 광 도파로 시트 제조에 있어서 열경화 특성이 있는 액상의 실리콘 (Silicone) 고무를 소재로 하는 도파로 시트로서

성형기에 넣고 열경화 특성을 이용해서 압력을 인가하면서 열을 가하여 성형이 되는 구조의 공정으로서

성형기의 한 면에는 광 확산 패턴 구조가 형성 되어 있어서 이 구조가 열경화가 되는 실리콘 시트에 전사 되는 것으로서

특히 성형이 된 실리콘 시트의 가장자리에 금속 판 내지 금속 봉 또는 금속 와이어의 프레임이 삽입이 되어 평면 견고성을 유지하는 구조의

실리콘 고무 (Silicone Rubber) 를 이용한 광 도파로 시트인 것이다.

실리콘( Silicone) 고무, 광 도파로, 액정표시장치, 백라이트 어셈블리, 도광판, 필름,

Description

금속 프레임이 지지하는 실리콘 고무(Silicone Rubber) 재질의 광 도파로{silicon light guide panel with metal frame}

도 1 (a)는 프리즘 금형 원판 형상이다.

도 1 (b)는 액상의 투명 실리콘 고무를 프리즘 금형에 도포한 형상이다.

도 1 (c)는 금형 상판으로 가압하는 형상이다.

도 1 (d)는 금형이 가압되는 상태에서 실리콘이 경화되는 형상이다.

도 1 (e)는 금형의 상판과 하판을 분리한 후 경화된 실리콘 형상이다.

도 2 는 도 1의 과정을 거친 후 제작된 실리콘 프리즘 시트 형상이다.

도 3 은 실리콘 프리즘 시트의 가장 자리에 금속 프레임이 부착된 형상이다.

도 4 는 실리콘 프리즘과 베이스필름이 접착된 구조의 시트이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

101 : 프리즘 금형 102 : 프리즘 형상 패턴

103 : 히터 104 : 액체 실리콘

201 : 실리콘 프리즘 시트 301 : 금속 프레임

본 발명은 LCD 의 백라이트 유닛이나 키패드의 배면 광원으로서 사용되는 광 도파로에 관한 것이다.

종래의 광 도파로는 Polycarbonate 등의 플라스틱 소재로 사출로서 제작하거나 PC(Polycarbonate) 필름에 패턴을 형성하거나 실리콘 소재에 레이저로 패턴을 형성 하는 등의 방법이 있다.

플라스틱 소재로 제작할 때는 금형에 패턴을 직접 새기고 사출 시 바로 도광판에 패턴이 형성이 되는 방법을 사용한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 광 도파로를 연성의 재질로서 제작을 하여 키패드의 배면 광원으로서 사용할 수 있도록 하는 것이다.

특히 실리콘(Silicone) 고무 재료를 이용한 도파로를 제작함으로서 키패드의 클릭감을 유지 하면서 도파로의 역할을 하게 하는 것이다.

그러나 실리콘은 고무 재료 이기 때문에 시트상으로 제작이 되었을 때에 평면상의 유지가 힘들며 또 한 실리콘 고무 시트는 다른 재료와 쉽게 부착이 될려는 특성이 있어서 이에 대한 보완이 되어야 한다.

상술한 실리콘 도파로의 구조에 있어서 본 발명에 있어서 광 도파로 시트의 재료로서 열 경화형 고무 재료를 이용하는 것과 그 중에서도 특히 투명 실리콘 고무(Silicone Rubber)를 재료로서 사용하는 것과 액상의 투명 실리콘을 열경화 특성을 이용하여 광 도파로 구조의 원판의 구조가 전사 되는 특성을 이용하여 제작 하 는 공정인 것을 특징으로 한다.

특히 이러한 구조에 있어서 성형이 되고난 후의 실리콘 고무가 경화가 되는 특성을 이용한 것으로서 경화가 된 후의 형상이 표면에 광 도파로 구조가 형성이 된 시트 형태가 되는 것이다.

도 1 에 이러한 공정에 의해 제작이 되는 열경화성 수지를 이용한 실리콘 광 도파로 시트의 제작 공정이 나와 있다.

도 1 의 (a) 에는 도파로 금형 원판(101)이 나와 있다.

금형 소재로서는 금속 재질이 사용이 되며 표면에는 도파로 패턴 형상(102)이 기계 가공 되어 있거나 반도체 에칭 공정에 의해 제작이 된 것을 도금에 의한 니켈 스탬프로 제작이 된 금형 원판이다.

또 한 금형 원판은 히터(103)가 장착이 되어 성형 과정 중에 가열이 될 수 있도록 한다.

도 1 의 (b) 에는 액상의 투명 실리콘 고무(104)를 도파로 금형(101)에 도포한 도면이다.

통상 실리콘 고무는 고 점도의 액체이기 때문에 액체 토출기를 통하여 금형에 도포한다.

도 1 의 (c) 에는 금형 상판(105)으로 가압 하는 과정을 나타낸 것이다.

금형 상판도 히터가 내장이 되어 온도를 올릴 수 있다.

통상적으로 금형 상판과 하판의 온도는 50～200 도 사이에서 온도를 결정하여 경화를 시킨다.

도 1 의 (d) 에는 금형이 가압이 된 상태에서 액상 실리콘이 경화되는 과정을 나타낸다.

통상적으로 금형의 온도가 올라간 상태에서 수십 초에서 수 분의 시간이 경과 되면 실리콘 고무가 경화가 된다.

도 1 의 (e) 에는 상판과 하판을 분리 하면 경화된 형태의 실리콘 광도파로 시트(106)가 형성이 된다.

도 2 에는 이렇게 제작이 되는 실리콘 광 도파로 시트의 일례가 도시 되어 있다.

실리콘 고무로 제작이 된 시트상의 실리콘 광 도파로 시트(201)의 일면에 도트 패턴(202)이 형성이 된 구조이다..

Dot 패턴의 형태는 부식 패턴 또는 삼각뿔 패턴 등 종래의 다양한 도광판 패턴이 응용될 수 있다.

실리콘 고무를 이용한 시트의 제작에 있어서 실제로 조립 시 어려운 점은 유연성이 강하여 일반적인 플라스틱 필름과 비교 하여 쉽게 구부러진다는 점이다.

이러한 유연성 때문에 키패드의 배면 광원으로 사용할 수 있지만 실제로 조립을 할때는 쉽게 구부러지기 때문에 어려운 점이 많다.

플라스틱 필름은 일정한 크기로 잘랐을 때에 쉽게 구부러지지 않는 시트이기 때문에 조립 시 편리하지만 실리콘 고무시트는 쉽게 구부러져서 조립할 때에 용이하지가 않다.

이를 해결하기 위하여 실리콘 광 도파로 시트의 가장자리에 금속재질의 와이 어나 금속판 과 같은 프레임을 고정 시켜서 쉽게 휘어지지 않도록 하는 것이다.

도 3 에 이에 대한 도면이 나와 있다.

도 3 에 나타난 대로 실리콘 광 도파로 시트(201)의 가장자리에 금속 프레임(301)이 고정이 되어 실리콘 프리즘 시트의 평면도가 용이하게 유지되도록 한 것이다.

또 한 실리콘 도파로의 한 쪽 가장자리에는 LED 를 끼울 수 있는 LED 광원 구멍(302)가 있다.

금속 프레임은 판 또는 와이어 형태로서 스테인레스 스틸 판재를 사용 하거나 금속 와이어를 사용 하는 등의 소재가 가능하다.

판재의 두께나 와이어의 두께는 보통 0.1 mm 이내로 하여 프리즘 시트가 더 두꺼워 지지 않도록 한다.

또 한 금속의 형태는 'ㅁ' 'ㄷ' 'ㄱ' 형태 등 다양한 형태가 가능 하다.

금속을 실리콘 광 도파로 시트에 부착을 하는 방법은 접착제로 붙이는 방법과 실리콘 성형을 할 때 금형에 삽입 하여 성형 과정 중에 부착이 되게 하는 인서트 성형 등의 방법이 있다.

실리콘 광 도파로 시트를 성형으로 제작하기 위해 사용이 되는 액상 실리콘은 Wacker, GE, 다우코닝등 다양한 회사로부터 제작이 된다.

실리콘 수지는 고투명 수지로서 굴절률도 1.45～1.59 등 다양한 굴절률의 액상 실리콘을 선택하여 실리콘 광 도파로 시트 제작에 사용할 수 있다.

또 한 실리콘 수지 만으로 시트를 만드는 경우도 있고 플라스틱 시트인 PET 나 PC 등의 필름을 베이스로 하여 이 시트 상부에 실리콘으로 성형을 하여 광 도파로 구조를 만드는 구조도 있다.

이 경우 금형에서 성형시 플라스틱 베이스 필름을 미리 삽입을 하고 베이스 필름 위에 실리콘 고무 수지를 도포한 다음 금형으로 가온 가압 압착을 하여 플라스틱 베이스 필름과 실리콘이 접착이 되면서 플라스틱 시트와 실리콘이 접착이 된 구조의 실리콘에 광 도파로 구조가 형성이 되는 것이다.

도 4 에 나타나 있듯이 이러한 구조에 있어서 베이스필름(401) 과 접착이 된 형태의 실리콘 광 도파로(201)가 형성이 된다.

이 구조에 있어서도 베이스 필름이 평면성을 유지 하면 실리콘 광 도파로 시트의 평면성도 유지 된다.

특히 이 구조에 있어서는 실리콘 시트가 다른 소재와 쉽게 달라붙는 특성이 있는 것을 베이스 필름이 막을 수 있으므로 백라이트 유닛 조립을 할 때 유리하다.

또 한 베이스 필름에 확산 기능 또는 렌즈 기능 또는 프리즘 기능을 부가 하여 별도의 보조 기능을 하게 할 수 있다.

확산 기능은 베이스 필름의 표면에 확산 잉크를 인쇄 하거나 코팅을 하여 확산 기능을 부가 할 수 있으며 또는 베이스 필름을 제작할 때에 확산제를 삽입 하여 필름이 확산 기능을 가지게 한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 실리콘 고무 시트로 만들어진 실리콘 광 도파로 시트는 단일의 소재로 만들어진 구조로서 기존의 플라스틱 필름에 코 팅을 해야 하는 별도의 공정이 필요 없어서 불량률이 현저히 줄어든다.

또 한 열경화성 특성을 이용하여 금형에서 성형으로 시트를 제작함으로서 공정 불량이 줄어든다.

또 한 고무 재질 시트의 특성인 휨을 방지하기 위해 인서트 성형 등의 방법으로 시트의 가장자리에 금속 프레임을 형성 하는 것으로서 실리콘 광 도파로 시트의 평탄성을 유지한다.

Claims (3)

1. 실리콘 소재를 이용한 도파로 시트의 제작에 있어서

   열 경화성 수지인 실리콘의 액상 실리콘을 도파로 원판 구조인 금형에서 가온 가압 성형으로 시트 형태로 제작이 되는 것으로서

   금속 프레임을 금형에 삽입한 인서트 성형의 공정으로 제작이 되어서

   실리콘 도파로 시트의 가장자리에 금속 프레임이 부착된 것을

   특징으로 하는 실리콘 도파로 시트
2. 1 항에 있어서 실리콘 도파로 시트의 제작에 있어서

   열 경화성 수지인 실리콘의 액상 실리콘을 플라스틱 시트위에 도포를 한 다음

   금형에서 실리콘에 도파로가 형성이 되는 성형을 통하여 제작이 되는

   플라스틱 시트와 실리콘 도파로와 금속 프레임이 결합이 된 구조인 것을 특징으로 하는 실리콘 도파로 시트
3. 1 항에 있어서 실리콘 도파로 시트의 제작에 있어서

   플라스틱 시트가 확산 시트의 기능을 하는 것을 특징으로 하는 실리콘 도파로 시트

Images