KR101672681B1 - 휨 방지 도광판 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

개량형 백라이트 조립체가 개시된다. 본 발명에 의한 개량형 백라이트 조립체는 도광판의 표면에 휨 보정부를 형성하여 휨 변형에 의한 도광판의 휘어짐을 방지함으로써 광원에서 발광된 빛이 균일하게 확산되도록 개선한 백라이트 조립체를 제공할 수 있다.

Description

휨 방지 도광판 및 이의 제조방법{Light guiding plate prevented bending and improved back light assembly with the light guiding plate}

본 발명은 개량형 백라이트 조립체로서, 더욱 상세하게는 도광판의 표면에 휨 보정부를 형성하여 휨 변형에 의한 도광판의 휘어짐을 방지함으로써 광원에서 발광된 빛이 균일하게 확산되도록 개선한 개량형 백라이트 조립체에 관한 것이다.

최근에 급속한 발전을 거듭하고 있는 반도체 산업의 기술 개발에 의하여 소형, 경량화되면서 성능이 더욱 개선된 디스플레이(display) 제품들이 생산되고 있다.

지금까지 정보 디스플레이 장치에 널리 사용되고 있는 CRT(cathode ray tube)가 성능이나 가격적인 측면에서 많은 장점이 있지만, 소형화 또는 휴대성의 측면에서는 단점이 있다.

이에 반하여, 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device, 이하 LCD로 부른다)는 소형화, 경량화, 저 전력소비 등의 장점이 있어서, CRT의 단점을 극복할 수 있는 대체 수단으로 점차 주목받아 왔고, 현재는 디스플레이 장치를 필요로 하는 거의 모든 정보 처리 기기에 장착되고 있는 실정이다.

이러한 LCD는 CRT와 달리 비발광형 소자이므로 액정표시 패널에 화상을 표시하기 위해서는 외부에서 빚을 공급받아야 한다.

백라이트(back light) 어셈블리는 액정표시 패널의 후면에서 빛을 공급하는 면광원장치로서, 조광장치의 특성상 LCD에 사용되는 구동전력의 70% 이상을 소비하게 된다.

상기한 백라이트 어셈블리는 광을 발생하는 광원부와 광원부의 광원에서 발생된 광원을 균일한 면광원으로 변환하기 위한 도광부로 구성된다.

상기 도광부에는 광을 유도하는 도광판이 포함되고, 도광판은 광원에서 발생된 광을 LCD 패널의 모든 영역으로 균일하게 출사시키는 부품이다.

도 1은 액정표시장치 패널에 사용되는 백라이트 어셈블리의 구조를 보여주는 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 백라이트 어셈블리에 사용되는 광원(20)으로는 냉음극관 또는 발광 다이오드 등이 사용되고, 광원(20)에서 도광판(10)의 단면을 통하여 입사된 빛은 상기 도광판(10)의 저면에 설치된 반사판(30)을 통해 반사되어 도광판(10)의 상면으로 방출된다.

이렇게 도광판(10)의 상면으로 반사된 빛은 휘도를 균일화하기 위하여 상기 도광판(10)의 상면에 확산 시트(40)가 마련되고, 상기 확산 시트(40)의 상면에는 확산된 빛을 집속하기 위하여 프리즘 시트(41)가 배치된다.

이렇게 도광판(10)의 상면으로 방출된 빛은 LCD 패널(도면에 표시하지 않음)에 공급되어 예를 들어, LCD 패널의 면광원 역할을 하게 된다.

한편, 상기 도광판은 금형에 수지를 사출시켜서, 냉각된 사출물을 가공 처리하는 종래의 도광판 제조 방법에 의해서 제작되는 것이 일반적이다.

그런데 이렇게 종래의 도광판 제조 방법에서 도광판용 금형에서 인출된 사출물이 실온에 노출되어 자연 냉각이 시작되는데, 이렇게 냉각이 시작되는 사출물의 표면온도는 예를 들어, 약 45 ℃ 내지 80 ℃ 정도이다.

사출물이 금형에서 사출된 후에 자연 상태에서 냉각되어 가공 처리되는 과정에서 도광판의 일부가 일정하게 냉각되지 않거나, 냉각 속도가 더딘 부분은 지나치게 수축하여서 도광판의 형상이 전체 또는 일부가 변형되어 도광판의 표면이 불균일하게 휘어지는 문제가 발생된다.

도 2는 종래 기술에 따른 도광판의 휨 변형 상태를 나타낸 예시도로서, 도 2(a)와 같이, 도광판(10) 전체에 불균일한 휨 변형이 발생되거나 또는 도 2(b)와 같이 도광판(10)의 일부에 휨 변형으로 인한 단차(d)가 발생하는 문제점이 있다.

또한, 불균일하게 휘어진 도광판이 백라이트 어셈블리에 사용되는 경우 LCD 패널의 하부에 국부적인 힘을 가하는 간섭을 주게 되고, 이로 인하여 LCD 화면에 물결무늬처럼 얼룩이 발생되는 리플 불량의 원인이 되는 문제점이 있다.

문헌 1. 대한민국특허청, 특허출원번호 제10-2009-0072095호, "백라이트 유닛의 도광판 및 그 제조 방법"

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 도광판의 표면에 휨 보정부를 형성하여 휨 변형에 의한 도광판의 휘어짐을 방지함으로써 광원에서 발광된 빛이 균일하게 확산되도록 개선한 개량형 백라이트 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 개량형 백라이트 조립체로서, 광원부에서 입사되는 빛이 산란 또는 확산되도록 하는 도광판과, 상기 도광판의 일측면에 설치되어 상기 도광판의 휨 변형에 의한 휘어짐을 방지하는 휨 보정부와, 상기 도광판의 일측에 설치되어 빛을 출력하는 광원부와, 상기 휨 보정부에 설치되어 도광판으로 입사된 빛을 반사하는 반사부와, 상기 도광판에서 출력되는 빛과 반사부에서 반사된 빛을 확산 및 산란시켜 휘도가 균일하게 형성되도록 하는 확산 시트와, 상기 확산 시트를 통과하는 빛을 프리즘 형상의 피치에 의해 일정한 방향으로 바꿔 정면 휘도를 증가시켜 주는 프리즘 시트와, 상기 프리즘 시트를 통과한 빛의 손실을 감소시키는 휘도 상승 시트를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 도광판은 바람직하게는 상기 휨 보정부가 형성되는 면의 반대면에 상기 도광판에서 출력되는 빛을 산란 및 확산시키는 패턴부를 더 구비하고, 더욱 바람직하게는 상기 패턴부가 마이크로 렌즈 패턴, 프리즘 패턴, 음각 패턴 중 어느 하나로 이루어지도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 백라이트 조립체는 상기 도광판, 패턴부 및 휨 보정부 중 적어도 하나를 플라즈마 처리에 의한 표면 개질 처리를 통해 열변형이 방지되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 상기 휨 보정부는 투명 재질의 접착제 또는 에폭시 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명은 백라이트 조립체의 도광판 표면에 휨 보정부를 형성하여 휨 변형에 의한 도광판의 휘어짐을 방지함으로써 광원에서 발광된 빛이 균일하게 확산되도록 개선한 백라이트 조립체를 제공할 수 있는 장점이 있다.

도 1 은 일반적인 액정표시장치 패널에 사용되는 백라이트 어셈블리의 구조를 보여주는 단면도.
도 2 는 종래 기술에 따른 도광판의 휨 변형 상태를 나타낸 예시도.
도 3 은 본 발명에 따른 개량형 백라이트 조립체의 구조를 나타낸 단면도.
도 4 는 도 3에 따른 개량형 백라이트 조립체의 도광판 제조 과정을 나타낸 흐름도.
도 5 는 도 3에 따른 개량형 백라이트 조립체의 도광판 제조 장치를 나타낸 블록도.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.

발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 도광판 표면 개질 처리 장치가 구현된 일 예를 특정한 실시예를 통해 설명하기로 한다.

*도 3은 본 발명에 따른 개량형 백라이트 조립체의 구조를 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 3에 따른 개량형 백라이트 조립체의 도광판 제조 과정을 나타낸 흐름도이며, 도 5 는 도 3에 따른 개량형 백라이트 조립체의 도광판 제조 장치를 나타낸 블록도이다.

도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 개량형 백라이트 조립체는 광원부(120)에서 입사되는 빛이 산란 또는 확산되도록 하는 도광판(100)과, 휨 보정부(110)와, 광원부(120)와, 반사부(130)와, 확산 시트(140)와, 프리즘 시트(150)와, 휘도 상승 시트(160)를 포함하여 구성된다.

상기 도광판(100)은 PMMA(Poly methyl methacrylate) 등의 수지로 이루어진 판형상의 부재로서, 일면에는 휨 보정부(110)가 형성되고, 상기 휨 보정부(110)가 형성된 면의 반대면에 패턴부(100a)가 형성될 수도 있다.

상기 패턴부(100a)는 휨 보정부(110)가 형성되는 면의 반대면에 형성되어 상기 도광판(100)에서 출력되는 빛을 산란 및 확산시키는 구성으로서, 상기 패턴부(100a)는 마이크로 렌즈 형태, 프리즘 형태 또는 임의의 다양한 형태의 패턴으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 패턴부(100a)는 일측에 분사 노즐이 설치되고 타측에는 압축 공기 또는 압축수 등의 가압된 유체를 공급하는 유체 공급부를 구비하고, 도광판(100)으로 샌딩용 입자들이 분사되도록 구성된 샌드블래스팅 모듈(미도시)을 통해 상기 도광판(100)의 표면으로 미세한 입자들을 분사시켜 상기 도광판(100)의 표면에 다수의 음각을 형성한 패턴일 수도 있다.

상기 휨 보정부(110)는 상기 도광판(100)의 일측면에 설치되어 상기 도광판(100)의 제조 과정에서 발생되는 휨 변형에 의한 도광판(100)의 전체 또는 일부의 휘어짐을 방지한다.

또한, 상기 휨 보정부(110)는 일정 점도를 형성한 투명 재질의 접착제 또는 에폭시 수지 중 어느 하나로 구성되고, 바람직하게는 에폭시로 형성된다.

상기 광원부(120)는 도광판(100)의 일측 또는 양측에 설치되어 상기 도광판(100)으로 빛이 출력되도록 한다.

상기 반사부(130)는 휨 보정부(110)의 일측면에 설치되어 도광판(100)으로 입사된 빛을 반사하여 상기 도광판(100)으로 입사된 빛의 반사 효율이 증가될 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 반사부(130)는 빛을 반사시킬 수 있는 다양한 재질로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 반사 효율이 증가될 수 있도록 나노 실버 코팅으로 이루어진다.

상기 확산 시트(140)는 패턴부(100a)가 형성된 도광판(100)의 일면에 설치되어 상기 도광판(100)에서 출력되는 빛과 반사부(130)에서 반사된 빛을 확산 및 산란시켜 전체적인 휘도가 균일하게 형성되도록 한다.

상기 프리즘 시트(150)는 확산 시트(140)의 일면에 설치되어 상기 확산 시트(140)를 통과하는 빛을 프리즘 형상의 피치에 의해 일정한 방향으로 바꿔 도광판(100)의 정면 휘도가 증가되도록 한다.

상기 휘도 상승 시트(160)는 프리즘 시트(140)의 일면에 설치되어 상기 프리즘 시트(150)를 통과한 빛의 손실을 감소시킬 수 있도록 한다.

다음은 본 발명에 따른 개량형 백라이트 조립체의 제조 과정을 설명한다.

PMMA(Poly methyl methacrylate) 등의 수지로 이루어진 도광판(100)이 사출되면, 사출된 상기 도광판(100)은 로딩부(200)를 통해 고정부(300)로 이동하고, 상기 도광판(100)의 표면에 휨 보정부(110)가 형성되어 경화될 때까지 상기 고정부(300)에 안착되며, 상기 휨 보정부(110)가 경화되는 동안 상기 도광판(100)을 고정되도록 지지한다(S100).

즉, 상기 S100단계는 도광판(100)의 표면에 형성된 휨 보정부(110)가 경화되는 동안 상기 도광판(100)이 고정되도록 지지한다.

또한, 상기 S100단계에서는 도광판(100)의 휨 보정을 위해 안착된 도광판(100)의 평탄도와 수평도를 조절하여 상기 도광판(100)에 형성되는 휨 보정부(110)가 완전히 경화될 때까지 상기 도광판(100)이 수평 상태를 유지할 수 있도록 한다.

또한, 상기 S100단계는 도광판(100)의 표면에 휨 보정부(110)를 형성하는 과정에서 열에 의한 상기 도광판(100)의 열변형과 뒤틀림에 의한 휨 변형이 발생하는 것을 방지할 수 있도록, 상기 로딩부(200)의 하부에 온도 조절수단(미도시)을 추가 구성하고, 상기 온도 조절수단을 통해 상기 로딩부(200)에 안착된 상기 도광판(100)이 일정한 온도를 유지하도록 제어하는 단계를 추가 수행할 수 있다.

상기 휨 보정 대상인 도광판(100)이 안착되면, 고정부(300)에 설치된 압축 펌프와, 상기 압축 펌프에서 형성된 흡입 압력은 다수의 흡기관을 통해 도광판(100)의 저면으로 전달되어 상기 압축 펌프에 의해 진공 분위기가 상기 도광판(100)의 저면에 형성될 수 있게 하여 도광판(100)의 제조 과정에서 발생된 불균일한 휘어짐이나, 휨 변형을 강제로 수평 상태가 되도록 가압(S200)한다.

한편, 본 실시예에서는 상기 도광판의 평탄도(또는 평면도)와 수평도를 '0'인 수평 상태를 실시예로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고 상기 도광판(100)의 단면 형상이 컵 형상인 경우 일정 크기의 곡률을 형성할 수도 있다.

상기 균일하게 펴진 또는 임의의 곡률을 갖도록 펼쳐진 도광판(100)의 표면에는 도포부(400)가 일정 두께의 휨 보정 용액을 도포하여 상기 도광판(100)에 휨 보정부(110)가 형성(S300)되도록 한다.

또한, 상기 S300단계는 도광판(100)의 표면에 휨 보정부(110)를 형성하기 위한 휨 보정 용액이 도포되면, 미세 버블 등의 기포를 진공 흡입부(미도시)를 통해 흡수하여 외부로 배출되도록 구성할 수도 있다.

또한, 상기 S300단계는 도포부(400)가 휨 보정 용액을 도포하기 전에 플라즈마 처리 모듈(미도시)을 통해 도광판(100)의 표면을 1차 플라즈마 처리하여 상기 도광판(100)의 열변형을 방지하는 단계를 추가 수행할 수도 있다.

즉 상기 플라즈마 처리 모듈에서 플라즈마 발생을 위한 플루오린(Fluorine) 계열의 가스, 예를 들어, 삼불화질소(NF3) 또는 삼불화탄소(CF3) 중 어느 하나의 처리 가스를 공급한 다음, 전극에 전원을 공급하면 상기 전극 사이의 공간에 플라즈마가 발생하고, 상기 발생된 플라즈마로 도광판(100)의 표면을 플라즈마 처리하여 상기 도광판(100)의 열변형 방지를 위한 플라즈마 처리 단계를 수행할 수도 있다.

또한, 상기 플라즈마 처리 단계는 상기 도광판(100)의 플라즈마 처리를 1회 이상 처리하고, 상기 플라즈마 처리가 이루어지는 동안 도광판(100)은 로딩부(200)의 온도 조절수단을 통해 예를 들면 25℃ 이하가 유지되도록 하여 상기 도광판(100)의 플라즈마 처리시 발생하는 플라즈마 열에 의한 변형을 방지될 수 있게 한다.

상기 도포되는 휨 보정 용액은 일정 점도를 형성한 투명 재질의 구성으로서, 접착제 또는 에폭시 수지 중 어느 하나로 구성되고, 바람직하게는 에폭시로 형성되어 상기 도광판(100)의 전체적인 뒤틀림이나 구부러짐, 또는 일부의 휨 변형 등이 일어나는 것을 방지하도록 한다.

상기 도광판(100)의 표면에 일정 두께의 휨 보정부(110)가 형성되면, 경화부(500)를 통해 일정 파장의 경화용 빛을 출력하여 상기 휨 보정부(110)가 경화되도록 한다.

즉 상기 경화부(500)는 적외선(IR) 또는 자외선 (UV) 파장을 갖는 빛을 발광하는 램프 및 LED, 일정 파장의 빛을 증폭시켜 발광하는 레이저 광원 중 적어도 하나로 이루어진 광원을 통해 휨 보정부(110)가 신속하게 경화되도록 한다.

또한, 상기 광원이 레이저 광원으로 구성된 경우에 청색 파장 또는 적외선 파장을 갖는 레이저 빛을 출력할 수도 있고, 상기 레이저 광원은 좁은 영역에 레이저 빛을 출력하므로, 휨 보정부(110)의 상면에서 예를 들면, 도광판(100)의 길이방향을 따라 스캐닝하듯이 이동하면서 상기 휨 보정부(110)에 경화용 레이저 빛을 조사함으로써, 신속한 경화가 이루어질 수 있게 구성할 수도 있다.

상기 도광판(100)의 일측에 휨 보정부(110)의 경화가 완료되면, 상기 경화가 완료된 도광판(100)은 백라이트 조립 과정으로 이동하여 광원부(120)와, 반사부(130)와, 확산 시트(140)와, 프리즘 시트(150)와, 휘도 상승 시트(160)를 구비한 백라이트 조립체로 조립(S500)된다.

한편, 일면에 휨 보정부(110)가 형성된 도광판(100)은 상기 휨 보정부(110)가 설치된 면의 반대면에 마이크로 렌즈 형태, 프리즘 형태 등의 패턴부(100a)를 형성할 수도 있다.

또한, 상기 도광판(100)과, 패턴부(100a)와, 휨 보정부(110)의 표면에 플라즈마를 분사하는 2차 플라즈마 처리를 통해 상기 도광판(100)과, 패턴부(100a)와, 휨 보정부(110)의 표면을 개질시킴으로써, 상기 도광판(100)과, 패턴부(100a)와, 휨 보정부(110)가 광원부(120) 또는 외부의 열 충격에 의한 열변형이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 한다.

상기 도광판(100)과, 패턴부(100a)와, 휨 보정부(110)의 2차 플라즈마 처리가 완료되면, 상기 도광판(100)의 적어도 일측에 빛을 출력하는 광원부(120)가 램프 하우징과 함께 설치되고, 상기 도광판(100)에 형성된 휨 보정부(110)의 일면에는 빛의 반사를 위해 나노 실버를 이용한 반사부(130)가 설치되며, 상기 반사부(130)는 잉크젯 방식, 플라즈마 스퍼터링, 기상증착 등을 이용하여 형성할 수 있다.

또한, 상기 패턴부(100a)를 형성한 도광판(100)의 타측면에는 상기 도광판(100)에서 출력되는 빛과 반사부(130)에서 반사된 빛을 확산 및 산란시켜 전체적인 휘도가 균일하게 형성되도록 확산 시트(140)가 적층되고, 상기 확산 시트(140)의 상면에는 상기 확산 시트(140)를 통과하는 빛을 프리즘 형상의 피치에 의해 일정한 방향으로 바꿔 도광판(100)의 정면 휘도가 증가되도록 프리즘 시트(150)가 설치되며, 상기 프리즘 시트(140)의 상면에는 상기 프리즘 시트(150)를 통과한 빛의 손실을 감소시킬 수 있도록 휘도 상승 시트(160)를 설치하여 백라이트 조립체를 제공할 수 있게 된다.

따라서 백라이트 조립체의 도광판 표면에 휨 보정부를 형성하여 휨 변형에 의한 도광판의 휘어짐과 열변형에 의한 백라이트 조립체의 변형을 방지함으로써 광원에서 발광된 빛이 균일하게 확산되도록 개선한 백라이트 조립체를 제공할 수 있다.

이상 몇 가지의 실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상을 살펴보았다.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 상기 살펴본 실시예를 다양하게 변형하거나 변경할 수 있음은 자명하다. 또한, 비록 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다. 첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 국한되지 아니한다.

100 : 도광판
100a : 패턴부
110 : 휨 보정 수지층
120 : 광원부
130 : 반사부
140 : 확산 시트
150 : 프리즘 시트
160 : 휘도 상승 시트
200 : 로딩부
300 : 고정부
400 : 도포부
500 : 경화부

Claims (1)

1. 제조된 도광판(100)에 대해, 온도 조절수단을 이용하여 상기 도광판(100)을 일정 온도로 유지시키는 단계;
   상기 일정 온도로 유지된 상태에서 고정부(300)에 설치된 압축 펌프의 흡입 압력에 의해 생성된 진공 분위기가 상기 도광판(100)의 일면에 형성되게 하여 강제로 수평 상태를 유지시키는 단계;
   상기 도광판(100)의 열변형을 방지하기 위해, 플라즈마 처리 모듈을 통해 상기 도광판(100)의 타면을 1차 플라즈마 처리하는 단계;
   도포부(400)를 이용하여 상기 도광판(100)의 타면에 휨 보정 용액을 도포함으로써 휨 보정부(110)를 형성시키는 단계;
   상기 휨 보정부(110)에 대해 경화용 레이저 광원을 스캐닝하여 경화시키는 단계;
   상기 고정부(300)로부터 분리된 상기 도광판(100)의 일면에 빛을 산란 및 확산시키는 패턴부(100a)를 형성시키는 단계; 및
   상기 도광판(100), 패턴부(100a) 및 휨 보정부(110)의 열변형을 방지하기 위해, 상기 도광판(100), 패턴부(100a) 및 휨 보정부(110)의 표면을 2차 플라즈마 처리하는 단계를 포함하는 휨 방지 도광판 제조방법.

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