KR101161457B1 - 컬러휠 세그먼트의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 판상 기판에서 예를 들어 컬러휠을 위한 원호부를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법은 아래와 같은 단계, 즉 차후에 분리해야 하는 원호부가 컬럼의 형태로 배치되도록, 지정된 목표 절단부를 배치하는 단계를 포함하는데, 이 단계에서는 각각 적어도 점의 형태로 원호부의 내측 원호 절단부가 다른 원호부의 외측 원호 절단부와 접촉하고 이로서 하나의 공동 절단부가 형성되며, 인접한 컬럼의 원호부 곡선 방향이 교차된다. 다른 단계에서는 지정된 목표 절단부를 따라 원호부가 분리된다.

Description

컬러휠 세그먼트의 제조 방법{METHOD FOR THE PRODUCTION OF COLOR WHEEL SEGMENT}

본 발명은 투사기용 컬러휠 및 컬러휠 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명은 투사기에서 순차적 컬러 영상을 발생시키기 위해 사용되는 컬러휠에 관한 것이다. 이러한 컬러휠은 원판 형태의 유리 기판에서 코팅 및 구조화 공정을 통해 제조된다. 하지만 구조화 공정은 매우 고가이다. 따라서 실제 현장에서는 대개 원호부가 컬러휠로 결합된다. 전형적인 컬러휠 제조에서는 이색성(dichroic) 판에서 원호부를 절단하고 회전되는 원판에 고정하여 원호부의 외측 구역이 원판 가장자리에서 돌출되고 외측 원호부 가장자리가 환형(annulus)을 형성하도록 한다. 실제 적용에서는 그렇게 형성된 컬러휠이 조사빔의 광학적 빔 통로에 배치되며, 이 조사 빔은 현재 빔 통로에 존재하는 환형 세그먼트의 광학적 특성에 상응하게 파장에 따라 투사 및/또는 반사된다. 휠이 회전되면 순차적으로 컬러 영상이 구현된다.

또한 본 발명은 컬러휠에 필요한 원호부의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명을 더욱 이해하기 쉽게 설명하기 위해 우선 원호부와 관련된 형상적 치수가 정의되고 기술된다. 이와 관련하여 도 1을 참조한다. 일반적인 원호부(3)(KRT)는 외측 원호 절단부(5), 내측 원호 절단부(7) 및 두 개의 방사상 절단부(9, 9′)로 한정되는데, 이 두 개의 방사상 절단부는 중심각(Ψ)을 가지며 외측 및 내측 원호 절단부(5, 7)에서 각각 수직으로 형성된다. 본 발명의 목적을 위해 외측 원호 절단부(5)가 하나의 중앙 원호부(11)와 두 개의 측면 원호부(13, 13′)로 분할되는데, 더욱 상세하게는 중앙 원호부(11)의 현의 길이가 내측 원호 절단부(7)의 현의 길이와 동일하고 또한 양측 측면 원호부(13, 13′)가 동일한 길이를 갖도록 분할된다.

일반적으로 2차원 면을 완전히 틈새 없이 동일한 유형의 원호부로 할당하는 것은 불가능하다. 하지만 이것은 그러한 원호부를 판상 재료에서 분리할 때 불가피하게 사용할 수 없는 재료 즉 손실면이 발생하며 이로서 재료 수득률이 100% 미만일 수 밖에 없다는 것을 의미한다. 일반적으로 판상 재료는 매우 고가의 공정을 통해 선처리된다. 예를 들어 이런 컬러휠을 위한 판은 진공 공정을 통해 증착된다. 따라서 재료 수득률은 가능한 한 높게 유지되어야 한다. 원호부를 분리할 때 재료 수득률을 더욱 저하시키는 요인으로는, 판상 재료를 원호부로 분리시키는 방법에 따라서 깨끗하고 재현 가능한 가장자리를 형성할 수 있도록 하기 위해 각 원호부가 다소 차이는 있지만 서로 이격되어야 한다는 사실을 들 수 있다. 유리판에서 기판(substrate)을 분리하기 위해 널리 사용되는 방법은 스크래치 절단 방법이다(R&B 방법). 이 방법에서는 우선 판상 재료의 표면에서 목표 절단부를 따라 흠집을 형성하고 이어서 유리를 절단한다. 절단이 실제로 목표 절단부를 따라 이루어지도록 공작물에 절단에 필요한 힘을 가하기 위해 흠집 선의 양측 면에 충분한 재료가 존재해야 한다. 이런 맥락에서 충분한 재료란 절단해야 하는 유리 두께의 적어도 세 배를 의미한다. 유리 두께가 1mm인 경우 이는, 원호부가 공동의 절단부를 포함하지 않을 때 이 원호부가 전체 둘레에 걸쳐 인접한 원호부에 대해 각각 적어도 3mm의 간격을 가져야 하는 것을 의미한다.

따라서 수득률을 높이기 위하여, 가능한 한 다수의 공동 절단부가 형성되도록, 기판을 얻게되는 판상 재료상에 분리에 의해 절단할 기판을 적절하게 배치하는 것이 시도된다. 이런 시도는 물론 구현하고자 하는 분리된 부분의 형상에 따라 매우 크게 좌우된다. 우선 동일한 원호부에서는 제1 원호부의 방사상 절단부를 다른 원호부의 방사상 절단부에 일치하도록 배치하는 방법밖에 없다. 원호부의 곡선 방향이 서로 대응하게 형성되는 경우에는, 거의 완전하게 닫힌 원호부가 아니고 판 크기가 이를 허용하는 조건에서 자유 방사상 절단부에서 각각 다른 원호부를 배치할 수 있다. 이런 경우에 원호부는 사행선 형태의 밴드를 형성한다. 따라서 아래에서는 이 방법을 스네이크 방법으로 칭한다.

공동의 절단 가장자리 및 이로서 개선된 수득률을 달성하기 위한 다른 가능성은 실제 적용에서 변형된 원호부로 전이되는 것이 허용되는 경우에 제공된다. 예를 들어 원호부의 내측 구역이 전형적으로 단지 기계적 고정을 위해 사용되는 전술한 컬러휠에서는 내측 원호 절단부의 형태가 아무런 조건 없이 변형될 수 있다.

바람직하게 변형된 원호부는 그 곡선이 외측 원호 절단부의 곡선에 맞게 적응된 내측 가장자리를 포함한다. 이런 경우에는, 원호부의 내측 원호 절단부(7)가 다른 원호부의 외측 원호 절단부(5) 및 중앙 원호부(11)를 포함하는 공동의 절단부를 형성하도록, 원호부가 배치될 수 있다. 이런 경우에 원호부는 상하로 배치되므로서 컬럼을 형성한다. 따라서 이 방법은 아래에서 컬럼 방법으로 지칭된다.

컬럼 방법에서는, 즉 내측 원호 절단부의 적응이 이루어지는 방법에서는 둘레의 단지 작은 부분만이 재료 손실을 방지하기 위한 공동 절단부의 일부이다. 합리적인 절단이 가능하도록 둘레의 나머지 부분에 대해서는 절단부에 대해 적어도 세 배의 간격이 계속 유지되어야 한다. 분리에 사용되는 판상 재료가 대부분 분리 전에 고가의 코팅 방법으로 선처리되므로, 이런 재료 손실이 전과 동일하게 제조비용에 큰 영향을 미친다.

본 발명의 목적은, 종래 기술의 단점을 극복하는 해결 방법을 제공하는 것이다.

스네이크 방법과 컬럼 방법의 단순한 조합으로는 목적을 달성할 수 없다. 스네이크 방법을 통해 사행선을 서로 밀착되게 배치하려고 시도하는 전문가들은, 곡선이 서로 다른 부호를 갖는 외측 환형 가장자리의 부분 구역을 옆으로 나란히 배치하는데 실패할 것이다. 즉 내측 환형 가장자리의 형태가 비교적 자유롭다 해도 공동의 절단부를 형성하는 것이 불가능하다.

컬럼 방법을 통해 컬럼의 방사상 절단부를 다른 컬럼의 방사상 절단부에 연결하려고 시도하는 전문가들은 원호부를 중첩시키는데 실패할 것이다.

본 발명의 목적은, 조합이 가능하도록 스네이크 방법과 컬럼 방법을 변형시킴으로써 달성된다. 우선 컬럼 방법에 따른 배치를 통해 인접한 컬럼의 원호부 곡선의 방향이 전환된다. 이를 통해 본래의 컬럼 방법에서와는 달리 분리에 필요한 간격을 고려하면서 컬럼을 서로 더 인접하게 배치하는 이미 가능하다. 그러면 컬럼이 약하게 서로 맞물린다. 다른 공정에서는 더 밀착된 맞물림이 가능하도록 컬럼이 각각 엇갈리게 배치된다. 이런 엇갈림 배치는 인접한 컬럼의 방사상 절단부 일부가 공동의 절단부를 형성할 때까지 계속되어야 한다. 그 후에 컬럼이 서로 밀착되게 맞물린다. 다른 원호부와 공동의 절단부를 형성하지 않는 외측 원호 절단부와 방사상 절단부의 구성 요소가 각각 3개의 다른 원호부와 함께 그 결과로서 나타나는 사용할 수 없는 손실면을 감싼다. 가능한 한 높은 재료 수득율을 달성하기 위해 이 면은 최소화되어야 하지만, 이 방법에 필요한 요건은 충족되어야 하며 또한 충족될 수 있어야 한다. 예를 들어 R&B 방법에서는 판 두께의 적어도 세 배가 준수되어야 한다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에서는 사용이 허용하는 한도 내에서 원호부의 외측 가장자리를 변형하는 것이 가능하다. 이런 경우에는 컬럼을 매우 밀착되게 맞물리게 하는 것이 가능하며 변형된 원호부는 오로지 공동의 절단부와 함께 판상 재료에 배치되므로 제거해야 하는 손실면이 절대 발생하지 않는다.

본 발명은 하기 도면 및 복수의 실시예를 통해 예시로서 설명된다.

도 1은 원호부의 개략도를 나타낸다.

도 2는 스네이크 방법에 따른 판상 재료에서의 원호부 배치를 나타낸다.

도 3은 컬럼 방법에 따른 판상 재료에서의 원호부의 배치를 나타낸다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 판상 재료에서의 원호부 배치를 나타낸다.

도 5는 판에서의 절단부 진행을 예시로서 나타낸다.

도 6은 손실면이 발생하지 않도록, 변형된 외측 절단부가 실시된 원호부의 배치를 나타낸다.

도 7은 방사상 절단부의 길이가 본래의 원 세그먼트의 길이에 해당하는, 본 발명에 따른 다른 실시예를 나타낸다.

도 8은 다른 실시예를 나타낸다.

도 9는 단지 직선의 부분 절단부를 갖는 실시예를 나타낸다.

방사상 절단부의 인접 배치가 단지 부분적으로만 이루어지는 본 발명에 따른 공정이 실시되는 경우에만 스네이크 방법(snake method)과 컬럼 방법(column method)을 조합할 수 있다. 이와 관련해 주로 두 가지 가능성이 존재한다. i) 분리 방법(예를 들어 R&B 방법)을 적용하기에 겨우 충분할 정도의 손실면이 의도적으로 발생할 정도로만 방사상 절단부의 인접 배치를 실시한다. ii) 변형된 외측 원호 절단부로 원호부(annulus section)로 전환된다.

최소화된 손실면의 i)예시에 대한 내용

이 예시에서는 1mm 두께의 판상 재료에서 원호부가 얻어져야 한다. 예시에서는 판상 재료가 컬러 필터로 코팅된 컬러휠용 유리판이다. 얻어야 하는 원호부는 40mm 곡선반경의 외측 원호 절단부이다. 중심각은 90°이다. 방사상 절단부는 각각 22mm 길이를 갖는다. 컬러휠에서의 사용을 통해 내측 원호 절단부의 곡선이 외측 원호 절단부의 곡선에 적응된다.

본 발명에서는 컬럼 방법에 따른 유리판에 원호부가 밀집되게 배치되며, 두 개의 인접한 컬럼의 원호부 곡선 방향은 반대 부호를 갖는다. 22mm의 총길이 중 단지 15.5mm로만 서로 접하도록, 인접한 컬럼의 원호부의 방사상 절단부가 인접하게 배치된다. 방사상 절단부의 나머지 6.5mm는 다른 원호부에 접하지 않는다. 도 4는 배치 결과를 개략적으로 나타낸다. 우선 유리판에서는 변형된 스네이크 밴드가 절단된다. 도 5는 복수의 분리 공정을 나타낸다. 최하단 레벨은 유리판으로서, 이 하단 구역에서 목표 절단부는 쇄선으로 표시되어 있다. 그 위에는 목표 절단부를 통해 이미 절단된 스네이크 밴드가 도시되어 있다. 다시 그 위에 있는 면에서는 다른 분리 공정이 완료된 상태이다. 도시된 것은 아직 존재하는 손실면이 포함된 원호부이다. 동일한 면에 있는 다른 원호부를 위한 절단부는 단지 쇄선으로만 도시되어 있다. 그 위에 있는 면은 완전히 분리된 원호부이며 그에서 분리된 손실면이 도시되어 있다. 손실면은 절단되며 그 좁은 위치에서 3mm 이상의 폭을 가지므로 판두께의 몇 배에 해당한다. 이로서 손실면은 R&B 방법으로 간단하고 정확하게 원호부로부터 분리할 수 있다.

ii) 변형된 원호부

컬러휠의 광학적 사용을 위해 외측 둘레 가장자리의 형상이 결정적인 영향을 미치지 않는다는 인식은 제조에 바람직하게 활용될 수 있다. 도 6a는 변형된 외측 원호 절단부를 포함하는 원호부를 나타낸다. 쇄선으로 표시한 부분은 본래의 원호부에 해당한다. 둘레가 실선으로 표시된 면은 본래의 원호부에 대해 추가되는 구성 요소이다. 도 6b는 이런 변형된 원호부로 형성된 휠을 개략적으로 도시한다. 6c에 서는 유리판의 복수 면에서의 각 분리 공정이 도시된다. 우선 유리판에서 사행선 밴드가 절단된다. 아직 절단되지 않은 상태는 최하단 면에서 쇄선으로 표시되어 있다. 절단된 밴드는 그 면 위에 도시된다. 최상단 면에서는 방사상 절단부를 따라 형성된 절단부가 도시된다. 원호부를 위해 절단이 완전히 실시된 반면 다른 원호부에서는 단지 목표 절단부가 쇄선으로 표시되어 있다. 여기에서는 절대 손실면이 발생하지 않는다. 또한 R&B 방법에서 절단부의 가장자리가 없는 형상이 매우 바람직한데, 이는 수득률에 직접적인 영향을 미친다.

도 6a에서는 이 제조 방법을 통해 방사상 절단부가 연장 돌기부를 포함하는 것을 뚜렷하게 알 수 있다. 단지 면적이 동일한 원호부가 컬러휠에 추가되므로 이는 아무런 문제가 되지 않는다. 하지만 일반적으로 서로 다른 중심각을 갖는 원호부가 추가된다. 예를 들어 투사 목적을 위한 컬러휠은 전형적으로 색상 비중에 따라 서로 다른 중심각을 갖는 적색, 청색, 녹색 및 완전히 투명한 원호부를 포함한다. 원호부의 본 발명에 따른 변형에서는 방사상 환형 가장자리의 서로 다른 길이의 돌기부가 발생한다. 다시 말해 이 돌기부는 상황에 따라서 인접한 원호부에 비해 약간 돌출되거나 또는 함몰된다. 이런 돌출로 인해 컬러휠이 기계적 부하에 취약하다.

이런 단점을 보완하기 위해 본 발명의 다른 실시예에서는 방사상 원호부가 그대로 유지되며 단지 외측 원호부의 곡선만 변경된다. 도 7a는 이런 변형된 원호부를 나타내는데, 이 실시예에서는 도 7c에 도시한 바와 같이 그런 원호부가 컬러휠로 결합되면 내측 원호 절단부가 실제로 하나의 원을 형성하는 모형이 예시로서 선택되었다. 도 7c는 복수의 면에서의 각 분리 공정를 개략적으로 도시한다.

도 7의 실시예에 따른 컬러휠에서는, 이 컬러휠이 본래의 휠 형상에서 상당한 차이를 갖는 느낌을 받는다. 하지만 이는 단지 예시로서 이해해야 하며 휠 형상으로부터 너무 큰 편차를 갖지 않도록 하면서 모든 원호부에 대해 방사상 절단부의 동일한 길이를 구현하기 위해, 도 6 및 도 7에 따른 실시예를 서로 조합할 수 있다는 것을 참작해야 한다. 그러한 예시는 도 8에 도시되어 있다. 도 8a는 상응하게 변형된 원호부로서, 본래의 원호부에 비해 추가된 면적이 실선으로 표시되어 있다. 도 8b는 그러한 원호부로 구성된 컬러휠을 개략적으로 도시하며, 도 8c는 서로 다른 면에서의 각 분리 공정을 도시한다.

지금까지 설명한 절단부는 모두 다소 곡선 형상을 갖는다. 어떤 분리 방법에서는 이러한 곡선 가장자리를 구현하는 것이 상당히 어렵다. 특히 분리 방법을 자동화해야 하는 경우에는 특히 원호 형태와 다른 절단부가 상당한 기술적 문제로 제시된다. 본 발명에 따른 원호부의 변형은, 사용이 가능하다는 전제 하에서 오로지 선형 일부 구역을 포함하는 절단부로 전이되는 것을 허용된다. 도 9는 그러한 실시예를 나타낸다. 도 9a는 변형된 원호부를 나타내며 도 9b는 그러한 원호부로 구성된 휠을 나타내고 도 9c는 각 면에서의 각 분리 공정을 나타낸다.

특정한 사용에서는 광학적 사용이 아닌 경우에도 휠의 외측 형태가 상당한 영향을 미친다. 예를 들어 80Hz 이상의 사용, 전형적으로는 약 120Hz에서의 사용에서 컬러휠이 회전된다. 원형과 다른 형태로 인해 공기 진동이 발생할 것으로 기대되는데, 이는 상황에 따라 소음을 발생시킨다. 이를 방지하기 위해, 원심력에 대항 하여 추가적으로 원호부를 안정화시키기에도 적합한 원형의 외측 프레임에 휠을 매몰시키는 가능성이 존재한다.

Claims (9)

1. 유리판(glass plate)으로부터 원호부(3)를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법은

   차후에 분리해야 하는 원호부가 컬럼의 형태로 배치되도록, 지정된 목표 절단부를 배치하는 단계로서,

   상기 단계에서는 한 원호부의 내측 원호 절단부(7)의 적어도 일정 부분이 다른 원호부의 외측 원호 절단부(5)와 접촉하고 이로서 하나의 공동 목표 절단부가 형성되도록 컬럼 내에서 원호부들이 각각 위치하며, 인접한 컬럼의 원호부들의 곡선 방향이 교차되는 방식으로 연장되는, 지정된 목표 절단부를 배치하는 단계; 및

   지정된 목표 절단부를 따라 원호부를 분리하는 단계를 포함하며,

   인접한 컬럼의 방사상 절단부 일부가 공동의 목표 절단부를 형성하고,

   원호부의 내측 원호 절단부(7)의 목표 절단부 전체가 인접한 원호부의 외측 원호 절단부(5)의 목표 절단부의 일부이며,

   분리 단계 이전에 원호부에 의해 둘러싸이고 분리 단계에서 절단되는 손실면은 양쪽 면이 오목하며 그 가장 좁은 지점은 유리판 두께의 세 배 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 원호부의 내측 원호 절단부(7)가 인접한 컬럼의 외측 원호 절단부(5)와 직접 연결된 연속선을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 원호부의 방사상 절단부(9, 9′)가 중심각(파이 Ψ)을 가지며, 방사상 절단부의 길이가 중심각 변경시 변하지 않도록 외측 원호 절단부가 변형되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 변형되고 분리된 원호부의 복수의 컬럼들이 함께 틈새 없이 면을 덮을 수 있도록 외측 원호 절단부 및 경우에 따라서는 내측 원호 절단부도 변형되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 원호부의 내측 원호 절단부(7) 및 외측 원호 절단부(5)가 선형의 부분 구역을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 원호부가 방사상 절단부를 따라 면형태의 컬러휠로 구성되는, 제1항에 따른 방법으로 제조되는 원호부로부터 컬러휠을 제조하기 위한 방법.
9. 제8항에 있어서, 원호부가 프레임에 끼워넣어지는(embedded) 것을 특징으로 하는 방법.

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