KR20100128075A

KR20100128075A - 도광판 제조장치

Info

Publication number: KR20100128075A
Application number: KR1020090046516A
Authority: KR
Inventors: 이세규
Original assignee: 이세규
Priority date: 2009-05-27
Filing date: 2009-05-27
Publication date: 2010-12-07

Abstract

본 발명은 잉크젯 프린팅 방식으로 도광 패턴을 형성하는 도광판 제조장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 도광판 제조장치는, 투명 판재의 표면을 활성화하는 표면 처리 모듈; 상기 표면 처리 모듈에 의하여 표면이 활성화된 상기 투명 판재 표면에 UV 경화형 도료를 사용하여 도광패턴을 형성하는 패턴 형성 모듈; 상기 패턴 형성 모듈에 의하여 형성된 도광패턴에 UV를 조사하여 경화하는 경화 모듈;을 포함한다.

도광판, 도트 패턴, 제조장치, 백라이트

Description

도광판 제조장치{APPARAUS FOR MANUFACTURING LIGHT GUIDE PLATE}

본 발명은 도광판 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 잉크젯 프린팅 방식으로 도광 패턴을 형성하는 도광판 제조장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는 음극선관(Cathode Ray Tube), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel), 박형 표시장치(Field Emission Display)와는 달리, 스스로 빛을 내는 장치가 아니므로 액정 화면의 배면에 화상을 시각적으로 표현하기 위하여 광원이 필요하게 된다. 이러한 액정 표시장치는 액정층의 배면을 조사하기 위하여 액정층의 하면에 백라이트 유닛(Back Light Unit)을 설치하여 사용하게 된다.

즉, 어두운 곳에서 사용할 수 없는 단점을 보완하여 어두운 곳에서도 사용할 수 있도록 정보표시면을 균일하게 면조사하는 장치가 백라이트 유닛이며, 이러한 백라이트 유닛은 노트북, 모니터용 또는 TV 용 TFT-LCD의 광원이기 때문에 최소의 전력으로 최대한 밝은 빛을 내야 한다.

이러한 백라이트 유닛에서는 다양한 광원이 사용되는데, 일반적으로는 CCFL, EEFL 같은 형광 램프가 많이 사용되며, 최근에는 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED)를 사용하는 기술이 개발되어 점차 그 사용영역이 확대되고 있다.

LED를 광원으로 사용하는 경우에는 일반적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 빛을 제공하는 LED(20), 반사판(30), 도광판(10), 확산판(40), 수평 및 수직 프리즘 시트(50, 60)로 구성되며, 이러한 각각의 부품을 하나의 유닛으로 묶어주는 몰드 프레임(도면에 미도시)으로 구성된다.

여기에서 도광판(10)은 그 측면에 부착되어 있는 LED(20)에서 유입되는 빛을 전면으로 유도하는 광학 소재이다. 실제로 광의 경로는 매질의 변화가 있어야 하지만, 도광판(10) 내부에서는 광경로의 변화가 없기 때문에 이를 위해 도광판(10) 표면에는 상기 도광판 형성물질과 다른 도트 패턴(12)이 인쇄되어 있다.

즉 도광판(10)은 다양한 방식을 이용하여 도광판(10) 하부면에 도트 패턴(12)을 형성시킨 것이다. 상기 도트 패턴(12) 내에는 아주 작은 유리 구슬과 가튼 작은 알갱이가 포함되어 있다. 따라서 정확하게는 대부분의 도광판(10) 내로 유입된 빛이 알갱이에 의하여 산란되고, 알갱이에 의하여 산란된 빛이 도광판(10)의 상부 표면을 지나 패널로 향하면서 결국 사용자의 육안에 의하여 감지되는 것이다.

이때, 상기 도트 패턴(12)이 형성된 도광판(10) 만으로는 산란된 빛이 직접 눈으로 들어오기 때문에 도광판(10)에 형성된 도트 패턴(12)의 모양이 그대로 비치게 된다. 상기 도트 패턴(12)은 심지에 패널을 장착한 후에도 확연히 감지할 수 있는 수준인 바, 종래에는 도트 패턴의 비침을 최소화시키거나 제거하는 과정이 필요하였으며, 확산판(40)을 사용하기도 한다. 이 확산판(40)을 지난 광 휘도는 면에 수직한 수평 및 수직 양방향으로 확산이 일어나면서 급격히 저하된다. 이러한 광을 다시 포커싱하여 광 휘도를 올리기 위한 것이 프리즘 시트이며, 일반적으로 수평 및 수직의 2장의 프리즘 시트(50, 60)가 사용된다.

상기 백라이트 유닛의 구성요소 중 상기 도광판(10)은 LED(20)에서 출사되는 점광원을 면광원으로 바꾸어 주는 것으로 그 역할이 매우 중요하며, 상기 도광판(10)에 도트 패턴(12)을 형성하는 기술 또한 백라이트 유닛의 제작 공정 중 가장 어렵고 복잡한 기술로 알려져 있다.

상기 도광판(10)에 도트 패턴(12)을 형성하는 방법은 사출된 도광판에 스크린 인쇄를 하여 광산란 잉크를 고착시키는 방법이나 직접 도광판 상에 패턴을 가공하는 방법 등이 사용되고 있다. 그러나 이러한 방법 등은 사출 후 발생되는 추가 공정으로 인하여 생산성이 저하되며 미세 패턴의 형성이 어렵다는 단점이 있다. 또한 최근에는 요철면이 형성된 스템퍼를 금형에 장착하여 도광판을 사출하는 방법이 사용되고 있으나, 이 또한 미세한 금형을 형성하는데 너무 많은 비용이 소요되는 문제점이 있다.

따라서 고가의 비용이 소요되지 않으면서 우수한 도광판을 제조할 수 있는 기술의 개발이 절실히 요구되고 있다. 특히, 도광판이 대면적화되면서 이러한 요구는 더욱 커지고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 잉크젯 프린팅 기술을 이용하여 대면적 도광판 제조에 적합하며, 제조 후에 도트 패턴의 부착성이 매우 우수한 도광판 제조장치를 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 도광판 제조장치는, 투명 판재의 표면을 활성화하는 표면 처리 모듈; 상기 표면 처리 모듈에 의하여 표면이 활성화된 상기 투명 판재 표면에 UV 경화형 도료를 사용하여 도광패턴을 형성하는 패턴 형성 모듈; 상기 패턴 형성 모듈에 의하여 형성된 도광패턴에 UV를 조사하여 경화하는 경화 모듈;을 포함한다.

본 발명에서 상기 표면 처리 모듈은, 상기 투명 판재의 표면에 플라즈마를 분사하여 상기 투명 판재의 표면을 활성화시키는 것을 특징으로 한다.

여기에서 상기 표면 처리 모듈은, 유전체와 결합된 전극 다수개가 이정한 간격을 두고 나란히 설치되는 전극부; 상기 전극 중 외측에 설치되는 전극의 외부면에 접촉되어 마련되되, 상측에서 원료가스가 도입되고, 하측에서 상기 돌출형 방열판과 연통되어 원료가스가 상기 돌출형 방열판측으로 배출되는 원료가스 도입부; 상기 전극부 및 방열부의 상측에 마련되며, 상기 방열부를 통과한 원료가스가 상기 전극부로 공급되는 경로를 제공하는 원료가스 공급로; 상기 원료가스 도입부 좌우측의 분리된 공간에 각각 구비되며, 그 상부에는 외부와 연결되는 제1 가스 통로가 형성되고, 그 하부에는 외부와 연결되는 제2 가스통로가 형성된 흡배기부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 패턴 형성 모듈은, 상기 투명 판재 표면에 도광 패턴을 형성하는 프린터 헤드부; 상기 프린터 헤드부에 UV 경화형 도료를 공급하는 UV 도료 공급부; 상기 프린터 헤드부를 제어하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

한편 본 발명에 따른 도광판 제조장치에는, 상기 표면 처리 모듈 전방에 배치되며, 상기 투명 판재에 부착되어 있는 보호 필름을 박리하는 필름 박리 모듈이 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 표면 처리 모듈과 패턴 형성 모듈 사이에 배치되며, 상기 패턴 형성 모듈에 공급되는 상기 투명 판재를 위치를 조정하는 얼라인 모듈이 더 구비되는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에 따른 도광판 제조장치에는, 상기 경화 모듈 후방에 배치되며, 상기 투명 판재에 형성된 도광 패턴을 검사하는 검사 모듈이 더 구비될 수 있다.

그리고 상기 도광판 제조장치에는, 상기 검사 모듈 후방에 배치되며, 상기 투명 판재의 표면 중 상기 도광 패턴이 형성된 면에 보호 필름을 부착하는 필름 부착 모듈이 더 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면 잉크젯 인쇄 방식을 이용하여 도트 패턴을 형성하므로 대 면적 도광판에도 매우 정교하고 용이하게 도트 패턴을 형성할 수 있으며, 상압 플라즈마를 이용하여 투명 판재의 표면을 활성화하므로, 도트 패턴의 부착 특성이 매우 우수한 장점이 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 도광판 제조장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 로딩부(110), 표면 처리 모듈(120), 이송부(130), 얼라인 모듈(140), 패턴 형성 모듈(150), 경화 모듈(160), 검사 모듈(170) 및 언로딩부(180)를 포함하여 구성된다.

먼저 로딩부(110)는 투명 판재(114)를 표면 처리 모듈(120)에 공급하는 구성요소이다. 본 실시예에서 사용하는 투명 판재(114)는 빛 투과도가 우수한 플라스틱 소재의 판재를 사용할 수 있으며, 예를 들어 PMMA 판재 등을 사용할 수 있다. 이 로딩부(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 흡착척(115), 상하 구동부(116) 및 수평 구동부(117)를 포함하여 구성된다. 먼저 흡착척(115)은 판재 재치대(112)에 적재되어 있는 상기 투명 판재(114)의 표면을 흡착하고, 이송 컨베이어(122)로 이동 후에 낙하시키는 구성요소이다. 예를 들어 이 흡착척(115)은 진공 흡착 방법을 이용할 수 있다.

다음으로 상기 상하 구동부(116)와 수평 구동부(117)는 상기 흡착척(115)을 2차원으로 구동하기 위한 구성요소이다. 먼저 상기 상하 구동부(116)는 흡착척(115)을 상하 방향으로 구동시킨다. 다음으로 수평 구동부(117)는 상기 흡착척(115)을 포함하여 상하 구동부(116)를 수평 방향으로 이동시킨다. 이렇가 수평 구동부(117)와 상하 구동부(116)의 조합에 의하여 상기 흡착척(115)은 2차원 운동을 하는 것이다.

다음으로 필름 박리 모듈(도면에 미도시)은 상기 투명 판재(114)의 표면에 부착되어 있는 보호 필름을 박리하는 구성요소이다. 상기 투명 판재(114)는 투과도가 매우 우수한 소재이므로 그 표면에 이물질이 부착되거나 표면에 손상이 발생하는 경우에는 불량이 발생한다. 따라서 이를 방지하기 위하여 상기 투명 판재(114)의 표면에는 보호필름이 부착되어 있다. 이 보호 필름은 표면 처리 공정이 시작되기 전에 제거되어야 한다. 상기 필름 박리 모듈은 상기 표면 처리 모듈(120) 이전에 배치되어 상기 투명 판재(114) 표면에 부착되어 있는 보호 필름을 제거하는 것이다.

물론 보호 필름이 제거된 상태의 투명 판재(114)를 상기 로딩부(110)가 표면 처리 모듈(120)에 공급한다면 이 필름 박리 모듈은 구비되지 않을 수도 있을 것이다.

다음으로 표면 처리 모듈(120)은 상기 투명 판재(114)의 표면을 활성화하여 도트 패턴의 부착 특성을 높이는 구성요소이다. 투명 판재(114) 표면에 잉크젯 프린팅 방식으로 도프 패턴을 형성하는 경우에는 도트 패턴을 경화한 후에 도트 패턴이 투명 판재(114)로부터 분리되는 불량이 발생하는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위하여 본 발명에서는 상압 플라즈마를 발생시키고 이 플라즈마를 상기 투명 판재(114)의 표면에 분사하여 표면을 활성화하는 것이다. 이렇게 활성화된 투명 판재(114)에 도트 패턴을 형성하면, 부착력이 획기적으로 향상되는 장점이 있다.

이를 위하여 본 실시예에서는 상기 표면 처리 모듈(120)을, 전극부, 원료가스 도입부, 원가스 공급로, 흡배기부를 포함하여 구성한다. 먼저 전극부는 유전체와 결합된 전극 다수개가 이정한 간격을 두고 나란히 설치되는 구성요소이다. 이 전극부에서 고전압에 의하여 플라즈마가 발생한다. 이 전극부 외측에는 방열부가 부착되어 구비된다. 그리고 원료가스 도입부는, 상기 전극 중 외측에 설치되는 전극의 외부면에 접촉되어 마련되되, 상측에서 원료가스가 도입되고, 하측에서 상기 돌출형 방열판과 연통되어 원료가스가 상기 돌출형 방열판측으로 배출되는 구성요소이다.

그리고 원료가스 공급로는 상기 전극부 및 방열부의 상측에 마련되며, 상기 방열부를 통과한 원료가스가 상기 전극부로 공급되는 경로를 제공하는 구성요소이다. 또한 상기 흡배기부는, 상기 원료가스 도입부 좌우측의 분리된 공간에 각각 구비되며, 그 상부에는 외부와 연결되는 제1 가스 통로가 형성되고, 그 하부에는 외부와 연결되는 제2 가스통로가 형성된 구조를 가진다. 이 흡배기부에 의하여 분사된 플라즈마 및 표면 처리 공정에서 발생된 가스가 흡입되어 외부로 배출된다.

본 실시예에서는 상기 투명판재(114)가 도 2에 도시된 바와 같이, 이송 컨베이어(122)에 의하여 수평이동하면서 상기 표면 처리 모듈(120)에 의하여 분사되는 플라즈마를 스캐닝하듯이 맞으면서 표면처리된다. 따라서 표면 처리에 매우 짧은 시간이 소요되며, 이 표면처리 공정이 전체 공정 시간에 거의 영향을 미치지 않는 장점이 있다.

다음으로 이송부(130)는 표면처리 과정을 마치고 이송된 투명 판재(120)를 얼라인 모듈(140)로 이송시키는 구성요소이다. 이 이송부(130)의 구조는 전술한 로딩부(150)의 구성과 거의 유시하므로 반복하여 설명하지 않는다. 물론 표면 처리 모듈(120)과 얼라인 모듈(140)이 동일한 판재 이송수단으로 구성되면, 이 이송부는 구비되지 않을 수도 있다.

다음으로 얼라인 모듈(140)은 상기 표면 처리 모듈(120)과 패턴 형성 모듈(150) 사이에 배치되며, 상기 패턴 형성 모듈(150)에 공급되는 상기 투명 판재(114)의 위치를 조정하는 구성요소이다. 도광 패턴은 상기 투명 판재(114) 상에서 정확한 위치에 형성되어야 한다. 따라서 도광 패턴을 형성하기 전에 얼라인 모듈(140)에 의하여 투명 판재(114)의 위치를 정확하게 조정하는 것이다. 이 얼라인 모듈(140)은 일반적인 얼라인 장치와 마찬가지로 투명 판재를 수평 방향으로 이차원 이동시키면서 비젼 카메라 등을 이용하여 위치를 조정할 수 있다.

다음으로 패턴 형성 모듈(150)은, 상기 표면 처리 모듈(120)에 의하여 표면이 활성화된 상기 투명 판재(114) 표면에 UV 경화형 도료를 사용하여 도광패턴을 형성하는 구성요소이다. 본 실시예에서는 이 패턴 형성 모듈(150)이 잉크젯 인쇄 방식으로 도광 패턴을 형성한다. 따라서 대면적 투명 판재 상에도 간단한 방법에 의하여 매우 정밀하게 도광 패턴을 형성할 수 있다. 이를 위하여 본 실시예에서는 상기 패턴 형성 모듈(150)을 도 2에 도시된 바와 같이, 프린터 헤드부(152). UV 도 료 공급부(154) 및 제어부(156)를 포함하여 구성한다.

먼저 프린터 헤드부(152)는 실제로 UV 경화성 도료를 분사하여 상기 투명 판재(114) 표면에 도광 패턴을 형성하는 구성요소이다. 이 프린터 헤드부(152)는 일렬로 배치되는 다수개의 헤드로 구성될 수 있으며, 매우 정밀한 도료 분사작업이 가능하도록 정밀한 노즐을 가진다. 그리고 이 헤드부(152)는 수평 이동하면서 투명 판재(114) 상에 도광패턴을 형성할 수 있다.

그리고 UV 도료 공급부(154)는 상기 프린터 헤드부(152)에 연결되어 UV 경화형 도료를 공급하는 구성요소이며, 상기 제어부(156)는 상기 프린터 헤드부(152)를 제어하는 구성요소이다. 상기 프린터 헤드부(152)는 잉크 분사량 및 위치 이동이 매우 정밀하게 제어되어야 하므로 이 제어부(156)의 역할이 매우 중요하다.

다음으로 경화 모듈(160)은 상기 패턴 형성 모듈(150)에 의하여 형성된 도광패턴에 UV를 조사하여 경화하는 구성요소이다. 이 경화 모듈(160)은 상기 패턴 형성 모듈(150) 후방에 구비되며, 일반적인 UV 램프를 구비하여 하측을 지나가는 투명 판재 상의 UV 도료를 경화하는 구조를 가질 수 있다.

다음으로 본 실시예에 따른 도광판 제조장치에는, 상기 경화 모듈(160) 후방에 배치되며, 상기 투명 판재(114)에 형성된 도광 패턴을 검사하는 검사 모듈(170)이 더 구비될 수 있다. 이 검사 모듈(170)은 형성된 도광 패턴에 불량이 발생되었는지 여부를 검사한다. 이 검사 모듈(170)은 일반적인 비전 검사 장치 등으로 구성될 수 있다.

그리고 본 실시예에 따른 도광판 제조장치에는 필름 부착 모듈(도면에 미도 시)이 더 구비될 수 있다. 이 필름 부착 모듈은 상기 검사 모듈(170) 후방에 배치되며, 상기 투명 판재의 표면 중 상기 도광 패턴이 형성된 면에 보호 필름을 부착하는 구성요소이다. 투명 판재(114) 상에 형성된 도광 패턴은 매우 정교한 광학 구조를 가진다. 따라서 취급 과정에서 이 도광 패턴이 손상되거나 오염되지 않아야 한다. 따라서 제조 즉시, 보호 필름을 부착하여 이를 보호하는 것이다.

마지막으로 도 2에 도시된 바와 같이, 언로딩부(180)가 더 구비된다. 이 언로딩부(180)는 제조된 투명 판재를 배출하여 판재 재치대(182)에 적재하거나 포장하는 역할을 한다. 이 언로딩부(180)의 구체적인 구성은 전술한 로딩부(110)의 그것과 실질적으로 유사하므로 여기에서 반복하여 설명하지 않는다.

도 1은 백라이트 유닛의 구조를 도시하는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판 제조장치의 레이아웃을 도시한 도면이다.

Claims

투명 판재의 표면을 활성화하는 표면 처리 모듈;

상기 표면 처리 모듈에 의하여 표면이 활성화된 상기 투명 판재 표면에 UV 경화형 도료를 사용하여 도광패턴을 형성하는 패턴 형성 모듈;

상기 패턴 형성 모듈에 의하여 형성된 도광패턴에 UV를 조사하여 경화하는 경화 모듈;을 포함하는 도광판 제조장치.
제1항에 있어서, 상기 표면 처리 모듈은,

상기 투명 판재의 표면에 플라즈마를 분사하여 상기 투명 판재의 표면을 활성화시키는 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치;
제2항에 있어서, 상기 표면 처리 모듈은,

유전체와 결합된 전극 다수개가 이정한 간격을 두고 나란히 설치되는 전극부;

상기 전극 중 외측에 설치되는 전극의 외부면에 접촉되어 마련되되, 상측에서 원료가스가 도입되고, 하측에서 상기 돌출형 방열판과 연통되어 원료가스가 상기 돌출형 방열판측으로 배출되는 원료가스 도입부;

상기 전극부 및 방열부의 상측에 마련되며, 상기 방열부를 통과한 원료가스가 상기 전극부로 공급되는 경로를 제공하는 원료가스 공급로;

상기 원료가스 도입부 좌우측의 분리된 공간에 각각 구비되며, 그 상부에는 외부와 연결되는 제1 가스 통로가 형성되고, 그 하부에는 외부와 연결되는 제2 가스통로가 형성된 흡배기부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.
제1항에 있어서, 패턴 형성 모듈은,

상기 투명 판재 표면에 도광 패턴을 형성하는 프린터 헤드부;

상기 프린터 헤드부에 UV 경화형 도료를 공급하는 UV 도료 공급부;

상기 프린터 헤드부를 제어하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.
제1항에 있어서,

상기 표면 처리 모듈 전방에 배치되며, 상기 투명 판재에 부착되어 있는 보호 필름을 박리하는 필름 박리 모듈이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.
제1항에 있어서,

상기 표면 처리 모듈과 패턴 형성 모듈 사이에 배치되며, 상기 패턴 형성 모듈에 공급되는 상기 투명 판재를 위치를 조정하는 얼라인 모듈이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.
제1항에 있어서,

상기 경화 모듈 후방에 배치되며, 상기 투명 판재에 형성된 도광 패턴을 검사하는 검사 모듈이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.
제7항에 있어서,

상기 검사 모듈 후방에 배치되며, 상기 투명 판재의 표면 중 상기 도광 패턴이 형성된 면에 보호 필름을 부착하는 필름 부착 모듈이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.