KR101602027B1 - 도광 부재 및 도광 부재의 제작 방법 - Google Patents

도광 부재 및 도광 부재의 제작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 넓은 영역에서 보다 균일한 휘도를 확보할 수 있는 도광 부재를 제공한다. 본 발명의 도광 부재(20)는, 입사 측면(21)으로부터 입사된 광을 주면(25a)으로부터 출사하는 도광 부재(20)에 있어서, 적어도 어느 하나의 주면(25a, 25b)에 홈 형상 또는 도트 형상으로 가공된 가공자국으로 이루어지는 리세스(26)를 가지며, 상기 리세스(26)의 최심부는, 용융물(27a)에 의해 형성된 저면(24)을 구비하고 있다. 이를 통해, 도광 부재에 용융자국에 의한 저면을 갖는 홈 형상 또는 도트 형상의 리세스가 형성되어, 넓은 영역에 대하여 보다 균일한 휘도를 갖는 광을 주면으로부터 출사할 수 있는 도광 부재를 제공할 수 있다.

Description

도광 부재 및 도광 부재의 제작 방법{LIGHT GUIDE MEMBER AND METHOD OF MANUFACTURING LIGHT GUIDE MEMBER}
본 발명은 도광 부재 및 도광 부재의 제작 방법에 관한 것이다.
일측면으로부터 광을 입사하고 출사 주면(main surface, 主面))으로부터 광을 도출하는 도광 부재에 있어서, 광을 주면측으로 확산시키는 수단으로서, 도트 형상의 리세스나 홈 형상의 리세스를 주면에 형성한 도광 부재가 다수 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1).
그러나, 도트(dot) 형상의 리세스나 홈(groove) 형상의 리세스를 사용한 도광판은, 각 리세스 근방의 좁은 범위에서 휘도를 확보하는 것은 가능하지만, 각 리세스 주위의 비교적 넓은 영역에서 광의 휘도를 확보하기에는 충분하지 않다고 하는 문제가 있었다.
특허문헌 1: 일본 재공표 2005-090855호 공보
본 발명은 확산 효율을 향상시켜 리세스 주위의 넓은 영역에서 광의 휘도를 확보 가능한 도광 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여 이하의 수단을 채용하였다.
본 발명에 따른 도광 부재는, 입사 측면으로부터 입사된 광을 주면으로부터 출사하는 도광 부재에 있어서, 적어도 어느 하나의 주면에 홈 형상 또는 도트 형상으로 가공된 가공자국으로 이루어지는 오목한 리세스(recess)를 가지며, 상기 리세스의 적어도 일부에 용융물이 경화한 용융자국이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 도광 부재에는, 입사된 광을 주면측으로 확산시키는 수단으로서 형성되는 리세스의 일부에 용융물에 의해 형성된 용융자국이 형성되어 있다. 상기 용융자국은, 리세스의 저면이나 측면과는 다른 표면 상태를 가지기 때문에, 용융자국에 의해 확산되는 광은, 용융자국이 형성되기 이전의 리세스의 저면이나 측면과는 다른 확산 상태를 보이게 된다. 또한, 용융자국은 형성되기 이전의 리세스의 저면이나 측면과의 사이에 경계면이 형성되므로, 경계 부분에 의해서도 다른 굴절, 확산이 이루어진 광을 발할 수 있다. 이와 같이, 리세스의 측면이나 저면에 의한 확산과 용융자국에 의한 확산이 더해져, 리세스 주위의 비교적 넓은 영역에서 높은 광의 휘도를 확보할 수 있다.
그리고, 본 발명의 도광 부재에 있어서, 상기 용융자국은, 상기 리세스의 저면을 형성하는 것이어도 된다. 리세스의 저면이 용융물에 의해 형성됨에 따라, 리세스에 형성된 용융물에 의한 저면은, 리세스 측면과 다른 구배를 갖게 형성된다. 이를 통해, 용융물에 의한 저면에 의해 확산되는 광은, 리세스 측면에 의해 확산되는 광과는 다른 확산 상태를 보이게 된다. 또한, 상기 저면은, 홈 형상 또는 도트 형상으로 형성되는 가공자국(리세스)에 용융물을 흘려넣어 형성되므로, 리세스 측면과 용융물과의 사이에 경계가 형성된다. 따라서, 상기 경계에 의해서도 광은 확산된다. 이와 같이, 리세스 측면과 저면의 경계에 의한 확산 및 굴절과 저면의 표면에 의한 확산이 더해져, 리세스 주위의 비교적 넓은 영역에서 광의 휘도를 확보할 수 있다. 이 뿐만 아니라, 저면은 리세스 측면과는 다른 확산 상태를 보이기 때문에, 저면의 크기나 형상을 변화시킴으로써, 다른 인상의 광을 도출시키거나, 출사면으로부터의 광의 출사 효율을 향상시킬 수 있으므로, 리세스 주위의 비교적 넓은 영역에서 광의 휘도를 변화시키거나, 광의 휘도를 확보할 수 있는 리세스 주위의 비교적 넓은 영역을 변경할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 도광 부재에 있어서, 상기 용융자국은, 요철 면(울퉁불퉁한 면) 또는 거친 면(coarse surface, 粗面)일 수 있다. 용융자국을 요철 면 이나 거친 면으로 형성함에 따라, 비교적 평면으로 형성되는 리세스 측면과는 다른 광의 확산 상태를 갖도록 할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 도광 부재에 있어서, 상기 용융자국은, 도광 부재의 주면에 있어서의 리세스의 개구부의 면적의 1/5 이하의 면적이어도 된다. 리세스 측면에 의한 광의 확산에 따른 시인성을 저해하지 않는 범위로써, 또한 저면에 의한 리세스 측면과는 다른 광의 확산 상태에 의해 리세스 주위의 비교적 넓은 영역에서 광의 휘도를 확보할 수 있는 것으로서, 상기 용융자국은, 도광 부재의 주면에 있는 리세스의 개구부의 개구 면적에 대해, 1/5 이하의 면적인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 도광 부재에 있어서, 상기 용융자국은, 리세스를 형성하였을 때 발생하는 도광 부재를 용융한 용융물에 의한 용융자국에 의해 형성될 수 있다. 상기 용융자국은, 리세스를 가공한 후에 새로 용융물을 흘려넣음으로써 형성된 것이 아니라, 홈 형상 또는 도트 형상의 리세스를 가공할 때 발생하는, 리세스 부분에 존재했던 도광 부재 자체의 용융물을 되메워 형성된 것이다. 이와 같은 구성을 채용함에 따라, 용융자국을 형성하기 위해 새로 용융물을 흘려넣는 등의 별도 공정을 필요로 하지 않고, 리세스를 형성할 때 동시에 저면을 제작할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 도광 부재에 있어서, 상기 리세스는, 대략 삼각뿔, 대략 원뿔 또는 대략 사각뿔의 저부에 되메워진 용융자국으로 이루어지는 저면을 갖는 대략 삼각뿔대, 대략 원뿔대 또는 대략 사각뿔대 형상이어도 된다. 이와 같은 구성을 채용함에 따라, 대략 삼각뿔, 대략 원뿔 또는 대략 사각뿔의 최심부(가장 깊은 곳, deepest part)를 향하여 (다시 말하면, 정점을 향하는 방향으로) 용융된 도광 부재의 일부를 유동시켜 되메우는 것에 의하여, 저면이 정점 부근에 형성된다. 이와 같이 형성된 저면은, 저면 표면의 확산에 더하여, 되메우기 이전의 삼각뿔의 측면과 되메운 부분과의 사이에 경계가 형성되므로, 이 경계에 의해서도 광의 확산이 발생한다. 이를 통해, 각각 삼각뿔, 원뿔 또는 사각뿔 형상의 리세스에 비교하여, 보다 복잡한 광의 확산이 발생하여, 다른 인상의 광을 도출시키거나, 출사면으로부터의 광의 출사 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 도광 부재에 있어서, 상기 리세스는, 리세스 형상에 대해 반전된 형상을 갖는 초음파 가공용 몰드 또는 열 가공용 몰드를 상기 주면에 가압함으로써, 주면을 용융하는 것에 의하여 형성될 수 있다. 상기 저면은 주면을 용융한 용융물의 일부를 상기 리세스의 최심부에 되메움으로써 형성될 수 있다. 상술한 용융자국은 초음파 가공이나 용융 가공에 의해 제작된다. 이와 같은 구성을 채용함에 따라, 용융자국에 의하여 저면을 용이하게 형성할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 도광 부재에 있어서, 상기 리세스의 외주 근방에는, 주면으로부터 솟아오른 돌출부를 구비할 수 있다. 이와 같은 구성을 채용함에 따라, 상기 돌출부에 의하여 난반사가 발생하므로, 복잡한 광의 확산과 굴절이 발생하여, 다른 인상의 광을 도출시키거나, 출사면으로부터의 광의 출사 효율을 향상킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 도광 부재에 있어서, 상기 리세스는, 리세스 형상에 대해 반전된 형상을 갖는 초음파 가공용 몰드 또는 열 가공용 몰드를 상기 주면에 가압하여, 주면을 용융하는 것에 의하여 형성될 수 있다. 상기 저면은, 주면을 용융한 용융물의 일부를 상기 리세스의 최심부에 되메움으로써 형성된다. 그리고 상기 돌출부는, 상기 용융물의 일부를 상기 리세스의 주위로 밀어냄으로써 형성될 수 있다. 즉, 저면은 초음파 가공 또는 용융 가공에 의해 용융한 용융물의 일부를 그대로 이용하여 되메움으로써 제작하고, 돌출부도 마찬가지로 초음파 가공 또는 용융 가공에 의해 용융한 용융물의 일부를 그대로 이용하여 제작한다. 이와 같은 구성을 채용함에 따라, 용융물에 의한 되메우기에 의한 저면과 용융물에 의한 돌출부를 용이하게 제작할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 도광 부재에 있어서, 상기 돌출부는, 몰드에 의해 성형될 수 있다. 이와 같은 구성을 채용함에 따라, 돌출부의 형상을 원하는 임의의 형상으로 성형할 수 있다. 이를 통해, 돌출부의 크기나 형상을 변화시킴으로써, 다른 인상의 광을 도출시키거나, 출사면으로부터의 광의 출사 효율을 향상시키거나 할 수 있게 되어, 리세스 주위의 비교적 넓은 영역에서 광의 휘도를 변화시키거나, 광의 휘도를 확보할 수 있는 리세스 주위의 비교적 넓은 영역을 변경할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 도광 부재에 있어서, 상기 돌출부는, 내측에 복수의 균열을 갖는 것이어도 된다. 이와 같은 구성을 채용함에 따라, 균열에 의해 복잡한 확산 및 반사를 발생시킬 수 있어, 리세스 주위의 비교적 넓은 영역의 휘도를 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 도광 부재에 있어서, 상기 돌출부는, 내부에 기포를 갖는 것이어도 된다. 이와 같은 구성을 채용함에 따라, 기포에 의해 복잡한 확산 및 반사를 발생시킬 수 있어, 리세스 주위의 비교적 넓은 영역의 휘도를 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 도광 부재에 있어서, 상기 몰드는, 상기 리세스의 리세스 형상에 대해 반전하여 형성된 볼록부의 표면에 요철이 형성되어 있고, 상기 리세스의 측면은, 상기 몰드의 상기 볼록부 표면의 요철이 전사된 요철을 갖는 것이어도 된다. 리세스의 측면에도 요철을 형성함에 따라, 리세스 측면에 의해 더욱 복잡한 광의 확산과 굴절이 발생하여, 다른 인상의 광을 도출시키거나, 출사면으로부터의 광의 출사 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 도광 부재에 있어서, 상기 몰드는, 상기 리세스의 리세스 형상에 대해 반전하여 형성된 볼록부의 표면에 계단 형상의 요철이 형성되어 있고, 상기 리세스의 측면은, 상기 몰드의 상기 볼록부 표면의 계단 형상의 요철이 전사된 요철이 형성될 수 있다. 이에 따라, 리세스 측면에 계단 형상의 요철이 형성된다. 따라서, 리세스 측면에 의해 더욱 복잡한 광의 확산과 굴절을 발생시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 도광 부재에 있어서, 상기 몰드는, 상기 리세스의 리세스 형상에 대해 반전하여 형성된 볼록부의 표면에 계단 형상이면서 동심 사각형 형상인 요철이 형성되고, 상기 리세스의 측면은, 상기 몰드의 상기 볼록부 표면의 계단 형상이면서 동심 사각형 형상인 요철이 전사된 요철을 구비할 수 있다. 이에 따라, 리세스 측면에 리세스의 개구와 닮은꼴로 계단 형상으로 요철이 형성되어, 리세스 측면에 의해 더욱 복잡한 광의 확산과 굴절을 발생시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 도광 부재의 제작 방법은, 상기 리세스의 형상에 대해 반전된 형상을 갖는 초음파 가공용 몰드를 도광 부재의 주면에 가압하여 주면을 용융함으로써 상기 리세스의 형상을 제작하는 리세스 제작 공정과; 상기 초음파 가공용 몰드의 선단에 용융물이 흘러들어감에 따라 일부를 되메우고, 되메워진 용융물이 경화하여 저면을 형성한 후에, 상기 초음파 가공용 몰드를 들어올림으로써 저면을 형성하는 저면 형성 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이를 통해, 초음파 가공 장치를 이용하여 저면을 갖는 도광 부재를 제작할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 도광 부재의 제작 방법은, 저면을 형성하는 동시에, 용융물을 리세스의 주위로 밀어냄으로써 돌출부를 형성하는 공정을 더 포함할 수 있다. 이를 통해, 초음파 가공 장치를 이용하여 저면과 돌출부를 갖는 도광 부재를 제작할 수 있다.
본 발명의 도광 부재에 따르면, 도광 부재에 용융자국을 저면 또는 측면에 갖는 홈 형상 또는 도트 형상의 리세스가 형성됨에 따라, 리세스 주위의 넓은 영역에서 광의 휘도를 확보하여, 주면으로부터 균일한 조도의 광을 출사할 수 있는 도광 부재를 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 도광 부재(20)를 나타내는 사시도 및 일부 확대 사시도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 도 1의 절단선 A-A에 따른 도광 부재(20)의 리세스(26)의 단면도(상측) 및 그 확대도(하측)이다.
도 3a 내지 도 3d는 제1 실시 형태에 따른 도광 부재(20)에 형성되는 리세스(26)의 변형을 나타내는 사시도이다.
도 4a 내지 도 4c는 제1 실시 형태에 따른 도광 부재(20)에 리세스(26)를 형성하는 형성 공정을 나타내는 모식도이다.
도 5a 및 도5b는 제1 실시 형태에 따른 도광 부재(20)에 리세스(26)를 형성하는 형성 공정을 나타내는 모식도이다.
도 6은 본 발명에 따른 도광 부재(20)의 이용예로서 표시 장치를 나타내는 사시도이다.
도 7은 제2 실시 형태에 따른 도광 부재(20)의 리세스를 나타내는 측면도이다.
도 8은 제3 실시 형태에 따른 도광 부재(20)를 나타내는 단면도이다.
도 9a 내지 도 9d는 제3 실시 형태에 따른 도광 부재(20)에 리세스(26)를 형성하는 형성 공정을 나타내는 모식도이다.
도 10a 및 도10b는 제4 실시 형태에 따른 도광 부재(20)에 리세스(26)를 형성하는 형성 공정을 나타내는 모식도이다.
도 11은 제5 실시 형태에 따른 도광 부재(20)의 리세스를 나타내는 사진이다.
도 12는 제6 실시 형태에 따른 도광 부재(20)의 리세스를 나타내는 사진이다.
도 13은 제7 실시 형태에 따른 도광 부재(20)의 리세스를 나타내는 사진이다.
도 14는 제8 실시 형태에 따른 도광 부재(20)의 리세스를 나타내는 사시도이다.
본 발명에 따른 도광 부재(20)의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 상술한다. 이하에 설명하는 실시 형태 및 도면은, 본 발명의 실시 형태의 일부를 예시하는 것으로, 이러한 구성으로 한정하는 목적으로 사용되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경할 수 있다. 또한, 각각의 도면에 있어서, 대응하는 구성요소에는 동일 또는 유사한 부호가 부여되어 있다. 그리고, 본 명세서에 있어서, 「리세스 측면」이란, 용융자국이 형성되기 이전의 리세스의 측면을 가리킨다. 구체적으로는, 예를 들면 도 2에 있어서의 27의 영역을 말한다.
제1 실시 형태
제1 실시 형태에 따른 도광 부재(20)에 대하여 도 1 내지 도 7에 따라 상세하게 설명한다. 도 1은 제1 실시 형태에 따른 도광 부재(20)를 나타내는 사시도 및 일부 확대 사시도이다. 도 2는 도광 부재(20)에 형성된 리세스(recess, 26)를 나타내는 단면도이다.
제1 실시 형태에 따른 도광 부재(20)는, 광이 내부를 투과 가능한 투명한 수지에 의해 판 형상으로 형성되어 있고, 도 1에 나타낸 바와 같이, 광 출사면측 주면(25a)에 대한 반대측 주면(25b)에 도트(dot) 형상, 홈(groove) 형상, 또는 이들과 유사한 형상의 오목한 리세스(26)가 형성되어 있다. 따라서, 입사된 광은 이 도트 형상의 리세스(26)에 의해 확산되어, 주로 출사면측 주면(25a)으로부터 출사된다. 도광 부재(20)의 소재로서는, 예를 들면, 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate)나 에틸메타크릴레이트(ethyl methacrylate) 등의 메타크릴 수지(metaacrylic resins), 메틸아크릴레이트(methylacrylate)나 에틸아크릴레이트(ethylacrylate) 등의 아크릴제 수지(acrylic resins), 폴리카보네이트나 폴리에틸렌 등의 투명한 각종 고분자 소재를 사용할 수 있다. 광투과성을 갖는 소재라면, 반투명이어도 되고, 유색이어도 된다. 또한, 도광 부재(20)는, 가시광을 확산 가능한 미립자 형태의 확산제를 첨가해도 된다. 판 형상의 도광 부재(20)를 사용하는 경우, 도광 부재(20)의 두께는, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 3.0㎜ ~ 10.0㎜ 정도의 것을 사용하면 된다. 제1 실시 형태에 있어서는, 8.0㎜ 두께의 고 투과성을 갖는 메타크릴 수지를 사용한다.
도트 형상의 리세스(26)는, 예를 들면, 도 1의 일부 확대도 및 도 2에 도시된 바와 같이, 사각뿔의 저면에 해당하는 면이 도광 부재(20)의 주면(25b)측에 위치하도록 마련되고, 가장 깊은 위치인 사각뿔의 정점에 용융자국이 형성되고, 이 용융자국에 의한 저면(24)을 갖는 대략 사각뿔대 형상으로 형성된다. 상기 저면(24)은, 리세스 측면(27)에 대하여 다른 기울기를 갖는 경사면으로 이루어진다. 다시 말하면, 상기 저면(24)은 리세스 측면(27)과는 다른 표면 형태로 형성되어, 리세스의 측면(27)과는 다른 형태의 광 확산 특성을 구현하는 것이 바람직하다. 예를 들어 리세스 측면(27)이 비교적 매끄러운 면(smooth surface, 활면)으로 형성되어 있는 경우에는, 저면(24)은 요철 면이나 거친 면으로 형성된다. 이와 같이, 저면(24)이 리세스 측면(27)과 다른 형태의 요철 면 또는 거친 면으로 형성됨에 따라, 저면(24)을 통과하는 광이, 사각뿔의 리세스 측면(27)과는 다른 확산 상태를 보이게 되므로, 난잡하게 확산되어 균일한 조도를 갖는 주면(25a)을 형성할 수 있게 된다. 한편, 저면(24)을 매끄러운 면으로 형성하는 경우에는, 리세스 측면(27)을 거친 면으로 형성해도 된다. 물론, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 저면(24) 및 리세스 측면(27)을 모두 매끄러운 면으로 형성하거나, 모두 거친 면으로 형성하는 구성을 포함하며, 이 구성을 본 발명에서 배제하는 것은 아니다. 리세스(26)의 저면(24)의 면적(B)은, 리세스(26)의 리세스 측면(27)에 의한 광의 확산을 저해하지 않을 정도의 크기인 것이 바람직하다. 이를 통해, 어디까지나 광의 확산 기능을 향상시키는 정도의 것으로서 저면(24)의 면적(B)은, 도광 부재(20)의 주면(25b)에 있어서의 개구부의 면적(C)에 대해, 1/5 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 1/10 ~ 1/5인 것이 좋다. 또한, 개개의 도트 형상의 리세스(26)의 크기는, 서로 동일할 수도 있고 서로 다를 수도 있다. 예를 들면, 광원으로부터 멀어짐에 따라, 사각뿔 형태의 도트 형상의 리세스(26)의 각 변을 서서히 길게 하거나, 사각뿔대 형태의 도트 형상의 리세스(26)의 깊이를 서서히 깊게 할 수도 있다. 이와 같은 구성을 통하여, 광원으로부터 가깝고 광이 강한 위치에서는 확산되는 광량이 작아지고, 광원으로부터 멀어짐에 따라 확산되는 광량이 커지므로, 주면(25b)으로부터 출사되는 광의 광량을 균등하게 근접시킬 수 있다. 본 실시 형태에서는, 도트 형상의 리세스(26)의 각 변의 길이가 약 0.6㎜, 깊이가 약 0.4㎜이고, 이웃하는 사각뿔 형태의 도트 형상의 리세스(26)간의 피치가 2.0㎜로 형성되어 있다. 하지만, 리세스의 크기가 이로써 한정되는 것은 아니며, 적합한 사이즈를 적절히 선택할 수 있다. 바람직하게는, 사각뿔 형태의 도트 형상의 리세스(26)의 각 변의 길이는, 0.2㎜ ~ 1.5㎜에서 선택하면 된다. 또한, 사각뿔 형태의 도트 형상의 리세스(26)의 깊이는, 0.4㎜ ~ 0.8㎜에서 선택하면 된다. 또한, 이웃하는 사각뿔대 형태의 도트 형상의 리세스(26)간의 피치에 대해서도 특별히 한정하는 것은 아니다. 바람직하게는, 1.5㎜ ~ 8.0㎜의 피치 사이에서 적절히 선택하면 된다. 더욱 바람직하게는, 1.5㎜ ~ 3.0㎜의 피치로 제작하면 좋다. 또한, 도트 형상의 리세스(26)의 형상으로서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 사각뿔대 형상 외에, 다양한 형상을 선택할 수 있다. 예를 들면, 구멍부의 저부에 저면을 갖는 삼각뿔대 형상(도 3a), 사각뿔대 형상(도 3b), 원뿔대 형상(도 3c)이나 반구 형상의 리세스(26)의 최심부에 저면(24)을 마련한 형상(도 3d) 등을 선택할 수 있다. 물론, 이로써 한정되는 것은 아니며, 오목한 형상을 갖는 것이라면, 다양한 형태의 리세스를 선택할 수 있다.
리세스(26)를 제작하는 방법으로서는, 리세스(26)를 마련할 부위를 용융하고, 용융한 용융물의 일부를 리세스(26)에 되메움으로써 형성된다. 구체적으로는, 먼저, 도 4a에 나타낸 바와 같이, 저면을 갖기 전의 리세스(26)(사각뿔 형상)에 대해 반전된 형상(사각뿔 형태의 볼록한 형상)을 갖는 초음파 가공용 몰드(70)를 준비한다. 몰드(70)는, 냉각용 공기를 몰드에 내뿜어 냉각하는 공기 분출용인 공냉용 노즐(75)이 주위에 배치되어 있다. 따라서, 몰드(70)는, 공냉용 노즐(75)에 의해 상시 냉각되어 있다. 여기서, 공냉용 노즐(75)은, 도 4a에만 도시하고, 그 외의 도면에서는 생략한다. 다음으로, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 초음파 가공의 경우, 도광 부재(20)에 몰드(70)를 가압하면서 초음파를 인가함에 따라, 도광 부재(20)가 용융되면서 사각뿔의 볼록 형상부(71)가 밀려들어가, 도광 부재(20)에 리세스 측면(27)을 갖는 리세스(26)가 형성된다. 그리고, 도 4c에 나타낸 바와 같이, 소정 위치까지 밀어넣은 상태에서 일정 시간 정지하거나, 또는 가압 시간을 약간 길게 잡음에 따라, 리세스 측면(27)이 용융되어 용융물(27a)이 형성된다. 용융물(27a)은 유동성을 가지고 있으므로, 리세스 측면(27)을 따라 흘러 최심부로 흘러들어간다. 몰드(70)는 공냉용 노즐(75)에 의해 냉각되어 있으므로, 최심부로 흘러들어간 용융물(27a)은 냉각된 몰드(70)에 의해 냉각되고, 최심부로 흘러간 용융물(27a)이 경화하여 용융자국(27b)에 의해 형성된 저면(24)이 형성된다. 그 후, 도광 부재(20)로부터 몰드(70)를 이형함에 따라, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 용융한 용융물(27a)의 일부가 최심부(사각뿔의 정점)에 되메워진 상태에서 용융자국(27b)이 되고, 이 용융자국(27b)에 의해 저면(24)이 형성된다. 또한, 이때, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 리세스 측면(27)을 흘러가는 상태의 용융물(27a)을 냉각하여 측면에도 일부 용융자국이 남도록 형성해도 된다.
이상과 같이 제작된 도광 부재(20)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 용융자국(27b)에 의해 형성된 저면(24)은, 각각 용융물의 자연스러운 흐름으로 형성되므로, 저면(24)의 형상이 모두 미묘하게 달라지게 된다. 이를 통해, 모든 리세스(26)의 광의 확산, 반사 및 굴절 상태가 달라지게 된다. 따라서, 저면(24)을 갖지 않는 도트 형상 또는 홈 형상의 리세스(26)가 형성된 도광 부재(20)와 비교해서, 리세스(26)의 저면(24)에 의해 복잡하게 확산된 광을 출사할 수 있어, 보다 균일한 조도로 발광하는 주면(25a)을 갖는 도광 부재(20)를 제공할 수 있다. 또한, 저면(24)을 형성하는 용융자국(27b)과 사각뿔 형상의 리세스(26)의 내면과의 사이에 경계(27c)가 형성되기 때문에, 이 경계(27c)에 의해 더욱 복잡한 광의 확산, 반사 및 굴절이 발생하므로, 보다 확산된 광을 주면(25a)으로부터 출사할 수 있다. 따라서, 보다 균일한 조도로 발광하는 주면(25a)을 갖는 도광 부재(20)를 제공할 수 있다.
이상과 같이 하여 제작된 도광 부재(20)는, 예를 들면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 광원(11)을 갖는 기판(12)이 장착된 지지 부재(14)에, 도광 부재(20)와 도광 부재(20)의 배면에 배치되는 반사판(30)을 장착한 후, 출사하는 주면(25a)측에 표시판(40)을 마련함으로써, 표시 장치(100)로서 사용할 수 있다.
제2 실시 형태
본 발명에 따른 도광 부재(20)의 제2 실시 형태에 대하여 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 제2 실시 형태에 따른 도광 부재(20)에 형성된 도트 형상의 리세스(26) 및 리세스(26)를 제작하는 몰드(70)를 나타내는 도면이다. 제2 실시 형태에 따른 리세스(26)는, 리세스 측면(27)에 의도적으로 요철 면이 형성되어 있다.
제2 실시 형태에 따른 리세스(26)는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 리세스 측면(27)에 동심 사각형으로 계단 형상의 요철이 형성되어 있다(도 11 참조: 제5 실시 형태를 나타내는 도 11에도 동심 사각형으로 계단 형상의 요철이 도시되어 있다). 리세스 측면(27)에 요철을 형성하기 위해서는, 미리 원하는 요철에 대해 반전(反轉)된 요철이 형성된 볼록 형상부(71)를 갖는 몰드(70)를 사용함으로써 제작할 수 있다. 실제로는, 몰드(70)의 볼록 형상부(71)의 형상보다 완만한 요철이 되는 경우가 있다. 이는, 리세스 측면(27)에서 용융물이 형성된 후, 용융물이 저부로 흘러 저면을 형성할 때, 리세스 측면(27)의 요철에 용융물이 고인 상태에서 경화하는 경우가 있기 때문이다. 이와 같이 리세스(26)의 리세스 측면(27)을 요철로 형성함에 따라, 리세스 측면(27)에서도 광이 복잡하게 확산되기 때문에, 리세스 측면(27)의 요철 형상을 변경시킴으로써, 다른 인상의 광을 도출시키거나, 출사면으로부터의 광의 출사 효율을 향상시키거나 할 수 있어, 리세스 주위의 비교적 넓은 영역에서 광의 휘도를 변화시키거나, 광의 휘도를 확보할 수 있는 리세스 주위의 비교적 넓은 영역을 변경할 수 있다.
또한, 제2 실시 형태에 있어서는, 요철의 형태를 계단 형상의 요철로 하였지만, 요철의 형태가 이로써 한정되는 것은 아니며, 요철로 형성되어 있다면, 그 형태는 어떠한 형태이어도 된다. 예를 들면, 요철의 형태는, 주름 형태나 배의 표피(pearskin)와 같은 형태이어도 된다. 또한, 격자 형태로 요철을 형성하거나, 원형의 요철을 복수 개 표면에 형성하거나 해도 된다. 이 요철의 형태에 따라, 다른 인상의 광을 도출시킬 수 있다. 또한, 이들 요철을 조합하여 사용해도 된다. 예를 들면, 비교적 큰 격자 형태의 요철 또는 원형의 요철을 형성하고, 이들 개개의 요철의 표면에 추가적으로 미세한 주름 형태나 배의 표피와 같은 형태의 요철을 형성하는 등의 방식이다. 이와 같이, 큰 요철과 배의 표피와 같은 미세한 요철을 조합하여 사용하면, 각각의 요철에 의해 광이 확산되기 때문에, 보다 복잡한 확산을 발생시킬 수 있다. 물론, 요철의 형상이 이로써 한정되는 것은 아니며, 요철의 대소, 형태에 관계없이 어떠한 요철을 조합하여도 무방하다.
제3 실시 형태
본 발명에 따른 도광 부재(20)의 제3 실시 형태에 대하여 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8은 제3 실시 형태에 따른 도광 부재(20)에 형성된 도트 형상의 리세스(26)의 단면을 나타내는 모식도이다.
제3 실시 형태에 따른 리세스(26)는, 제1 실시 형태에 따른 리세스(26)에 대해, 리세스(26)의 외주 근방에 주면(25b)의 표면으로부터 솟아오른 돌출부(28)를 추가적으로 갖는 점이 다르다. 리세스(26)의 외주에 솟아오른 돌출부(28)를 형성함에 따라, 돌출부(28)로 진행한 광이 복잡하게 확산되어, 리세스(26)의 외주가 평면으로 형성된 경우와 비교해서 다른 확산 상태를 보이도록 할 수 있다. 사각뿔 형상의 리세스(26)의 돌출부(28)의 폭(F)은, 한정하는 것은 아니지만, 바람직하게는 사각뿔 형상의 리세스(26)의 변의 길이의 1/5 이상 1/2 이하로 형성하면 된다. 이에 따라, 리세스(26)의 주위에 의한 확산 효과를 얻을 수 있다. 또한, 돌출부(28)의 두께는, 바람직하게는 가장 두꺼운 곳에서 50㎛ 이상 200㎛ 이하로 형성하면 된다.
이와 같은 리세스(26)는, 이하의 방법에 의해 제작된다. 먼저, 도 9a에 나타낸 바와 같이, 사각뿔 형태의 볼록한 형상으로 형성된 몰드(70)를 준비하고, 도 9b에 나타낸 바와 같이, 열 가공 또는 초음파 가공에 의해, 몰드(70)를 가압함으로써 도광 부재(20)의 주면(25b)에 사각뿔 형상의 리세스(26)를 형성한다. 그리고, 도 9c에 나타낸 바와 같이, 리세스(26)의 내면에 용융물(27a)을 형성하고, 이 상태에서 몰드(70)를 더 밀어넣어 가면, 리세스(26)의 외주 근방에 용융물(27a)의 일부가 밀려나와 솟아오른 돌출부(28)가 형성된다. 또한, 한편 용융물(27a)의 일부는 리세스(26)의 최심부로 흘러들어간다. 이 상태에서 용융물(27a)을 경화시킨다. 그리고, 몰드(70)를 이형함에 따라, 나머지 용융물(27a)도 리세스(26)의 최심부, 즉 사각뿔의 정점으로 흘러들어가 경화한다. 그리고, 최종적으로는, 도 9D에 나타낸 바와 같이, 용융물(27a)의 일부가 리세스(26)의 주위에 돌출부(28)를 형성하고, 나머지 용융물(27a)이 리세스(26)의 최심부로 흘러들어간 상태에서 경화하여 되메워진 상태의 저면(24)을 형성한 리세스(26)가 형성된다.
이와 같이 제작된 도광 부재는, 저면(24)의 표면에 의한 확산 및 리세스 측면(27)과 용융물(27a)과의 경계면에 의한 확산에 더하여, 돌출부(28)에 의해서도 난반사가 발생하므로, 복잡한 광의 확산과 굴절이 발생하여, 다른 인상의 광을 도출시키거나, 출사면으로부터의 광의 출사 효율을 향상시키거나 할 수 있다.
제4 실시 형태
본 발명에 따른 도광 부재(20)의 제4 실시 형태에 대하여 도 10을 참조하여 설명한다. 도 10a 및 도 10b는 제4 실시 형태에 따른 도광 부재(20)에 형성된 도트 형상의 리세스(26)의 단면을 나타내는 모식도이다.
상술한 제2 실시 형태에 따른 리세스(26)는 돌출부(28)를 제작할 때 용융물의 자연스러운 흐름에 맡겨 형성한 것인데 반해, 제4 실시 형태에 따른 리세스(26)는 원하는 형태로 성형하는 점이 다르다.
제4 실시 형태에 따른 리세스(26)는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 몰드(70)의 볼록 형상부(71)의 주위에 솟아오른 돌출부(28)를 성형하기 위해, 돌출부 형성용 리세스(73)가 미리 형성되어 있는 점이 다르다. 이와 같이 돌출부 형성용 리세스(73)가 제작되어 있는 몰드(70)를 사용하여 리세스(26)를 제작하면, 용융물이 돌출부 형성용 리세스(73)로 밀려나온 후, 성형되어, 돌출부(28)가 돌출부 형성용 리세스(73)의 형태로 성형된다. 예를 들면, 도 10a에서는, 단면이 삼각형 형상인 돌출부(28)가 성형되고, 도 10b에서는, 좌측에 단면이 사각형인 돌출부(28)가, 우측에 단면이 반원형인 돌출부(28)가 성형된다.
이와 같이, 돌출부(28)의 형상을 변경함으로써, 돌출부(28)에 있어서의 광의 확산 상태를 변경시킬 수 있어, 리세스 주위의 광의 휘도를 변화시킬 수 있다.
제5 실시 형태
본 발명에 따른 제5 실시 형태의 도광 부재(20)의 리세스(26)가 도 11에 도시되어 있다. 여기서, 도 11의 사진은 리세스(26)가 형성되어 있지 않은 측의 주면(25a)측에서 촬영한 사진이다.
제5 실시 형태에 따른 도광 부재(20)의 리세스(26)는, 제3 실시 형태에 있어서의 돌출부(28)를 제작한 후, 돌출부(28)에 균열을 다수 형성한 것이다. 균열을 다수 발생시키기 위해서는, 돌출부(28)가 제작된 도광 부재(20)의 주면에 판 등을 가압하여, 돌출부(28)를 가볍게 눌러 찌부러뜨림으로써 제작할 수 있다. 또한, 제3 실시 형태에 있어서의 돌출부(28)의 제작 방법에 있어서, 도 9D 이후에, 몰드(70)를 더 가압함으로써 균열을 제작할 수도 있다. 다수의 균열을 돌출부(28)에 형성함에 따라, 보다 복잡한 광의 굴절, 확산을 발생시킬 수 있다.
제6 실시 형태
본 발명에 따른 제6 실시 형태의 도광 부재(20)의 리세스(26)가 도 12a 및 도 12b에 도시되어 있다. 도 12a 및 도 12b는 제6 실시 형태에 따른 도광 부재(20)에 형성된 사각뿔 형태의 도트 형상의 리세스(26)의 사진으로, 도 12a는 주면(25b)에 핀트를 맞춘 사진이고, 도 12b는 저면(24)에 핀트를 맞춘 사진이다. 여기서, 도 12의 사진은 리세스(26)가 형성되어 있는 측의 주면(25b)측에서 촬영한 사진이다.
제6 실시 형태에 따른 도광 부재(20)의 리세스(26)는, 주위에 형성하는 돌출부(28)의 내측에 기포(29)를 형성한 것이다. 기포(29)는, 돌출부(28)를 형성할 때, 공기가 휩쓸려 들어가도록 돌출부(28)를 제작함에 따라, 돌출부(28) 내에 공기가 남겨져 형성된다. 기포가 형성된 돌출부(28)를 갖는 리세스(26)는, 더욱 복잡한 광의 굴절, 확산을 발생시킬 수 있다.
제7 실시 형태
본 발명에 따른 제7 실시 형태의 도광 부재(20)의 리세스(26)가 도 13에 도시되어 있다. 제7 실시 형태에 따른 도광 부재(20)의 리세스(26)는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 리세스(26)의 개구의 사각의 각 변에 형성되는 돌출부(28)의 대략 중앙이 솟아오르도록 형성된다(도 13의 G 부분). 이 솟아오른 부분으로부터 사각뿔의 이웃하는 각 변 사이를 흐른 용융물(27a)을 경화시켜서, 리세스 측면(27)의 일부가 솟아오르도록 용융자국(도 13의 H 부분)이 마련되어 있다. 이와 같이 제작함으로써, 사각뿔의 각각의 리세스 측면(27)에서 더욱 복잡한 광의 굴절, 확산을 발생시킬 수 있다.
제8 실시 형태
본 발명에 따른 제8 실시 형태의 도광 부재(20)의 리세스(26)가 도 14에 도시되어 있다. 제8 실시 형태에 따른 도광 부재(20)의 리세스(26)는, 도 14에 나타낸 바와 같이, 도트 형상의 리세스가 아니라, 홈 형상의 리세스(26)로 형성되어 있다. 홈 형상의 리세스(26)는, 전체적으로 단면이 대략 삼각형으로 형성된 복수의 길이가 긴 홈으로 이루어지는 것으로, 도 14에 도시된 바와 같이, 홈의 최심부(정점)에 용융물에 의한 용융자국에 의해 형성된 저면(24)을 갖는다. 홈의 리세스(26)의 단면은, 홈의 리세스 측면(27)과 다른 구배를 갖는 저면(24)에 의해 대략 사다리꼴로 형성된다. 이 홈의 저면(24)의 표면도, 상술한 바와 마찬가지로 요철 면 또는 거친 면으로 형성해도 된다. 이렇게 함에 따라, 마찬가지로, 저면(24)을 통과하는 광은, 난잡하게 확산되어 홈 형상의 리세스 측면(27)과는 다른 확산 상태를 보이게 된다. 여기서, 용융자국(27b)은, 저면(24)에 한하지 않고, 리세스 측면(27)에 형성되어 있어도 된다.
또한, 본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 다양한 양태로 실시할 수 있음은 말할 필요도 없다.
예를 들면, 상술한 실시 형태에서는, 도광 부재(20)로서, 판으로 이루어지는 도광판을 사용하여 설명하였지만, 평면판으로 한정되는 것은 아니며, 곡면판이어도 되고, 입방체 등의 덩어리 형태의 부재이어도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 리세스(26)가 한쪽 주면(25b)에만 형성되어 있는 도광 부재(20)를 설명하였지만, 양측 주면(25a, 25b)에 리세스(26)가 형성되어 있어도 된다. 이때, 한쪽 주면에는 사각뿔대 형상의 리세스(26)를 형성하고, 다른 한쪽 주면에는 삼각뿔대 형상의 리세스(26)를 형성하는 등, 양면의 리세스의 형태를 다르게 해도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 리세스(26)를 제작하는 방법으로서, 초음파에 의한 가공으로 설명하였지만, 열 가공으로 형성해도 된다.
상술한 실시 형태에서 나타낸 바와 같이, 본 발명은 도광판으로서 이용할 수 있다.
11: 광원 12: 기판
14: 지지 부재 20: 도광 부재
24: 저면 25a: 주면
25b: 주면 26: 리세스
27: 리세스 측면 27a: 용융물
27b: 용융자국 27c: 경계
28: 돌출부 29: 기포
30: 반사판 40: 표시판
70: 몰드 71: 볼록 형상부
73: 돌출부 형성용 리세스 75: 공냉용 노즐
100: 표시 장치

Claims (17)

  1. 입사 측면으로부터 입사된 광을 주면으로부터 출사하는 도광 부재에 있어서,
    적어도 하나의 주면에는 홈 형상과 도트 형상 중 어느 하나 이상의 형상으로 가공된 가공자국으로 이루어지는 리세스(recess)를 구비하며,
    상기 리세스의 일부 이상에는 용융물이 흘러내려와 경화한 용융자국이 상기 리세스의 저면을 형성하는 것을 특징으로 하는 도광 부재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용융자국은 요철 면과 거친면(coarse surface, 粗面)인 것을 특징으로 하는 도광 부재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 용융자국은, 상기 도광 부재의 주면에 있는 상기 리세스의 개구부 면적의 1/5 이하의 면적인 것을 특징으로 하는 도광 부재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 용융자국은, 상기 리세스를 형성하였을 때 발생하는 상기 도광 부재를 용융한 용융물에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 도광 부재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 리세스는, 삼각뿔, 원뿔, 사각뿔 중 어느 하나 이상의 저부에 되메워진 용융자국으로 이루어지는 저면을 갖는 삼각뿔대 형상, 원뿔대 형상, 사각뿔대 형상 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 도광 부재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 리세스는 리세스 형상에 대해 반전된 형상을 갖는 초음파 가공용 몰드나 열 가공용 몰드를 상기 주면에 가압하여, 상기 주면을 용융하는 것에 의해 형성되고;
    상기 저면은 상기 주면을 용융한 상기 용융물의 일부를 상기 리세스의 최심부에 되메움으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 도광 부재.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리세스의 외주 근방에는, 상기 주면의 표면으로부터 솟아오른 돌출부가 구비된 것을 특징으로 하는 도광 부재.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 리세스는, 리세스 형상에 대해 반전된 형상을 갖는 초음파 가공용 몰드 또는 열 가공용 몰드를 상기 주면에 가압하여 상기 주면을 용융하는 것에 의하여 형성되고,
    상기 저면은 상기 주면을 용융한 용융물의 일부를 상기 리세스의 최심부에 되메움으로써 형성되고
    상기 돌출부는 상기 용융물의 일부를 상기 리세스의 주위로 밀어내어 형성되는 것을 특징으로 하는 도광 부재.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 돌출부는 몰드에 의해 성형된 것을 특징으로 하는 도광 부재.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 돌출부에는 내측에 복수의 균열이 있는 것을 특징으로 하는 도광 부재.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 돌출부에는 내부에 기포가 있는 것인 것을 특징으로 하는 도광 부재.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 몰드는, 상기 리세스의 리세스 형상에 대해 반전하여 형성된 볼록부의 표면에 요철이 형성되어 있고,
    상기 리세스의 측면은, 상기 몰드의 상기 볼록부 표면의 요철이 전사된 요철을 갖는 것을 특징으로 하는 도광 부재.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 몰드는, 상기 리세스의 리세스 형상에 대해 반전하여 형성된 볼록부의 표면에 계단 형상의 요철이 형성되어 있고,
    상기 리세스의 측면은, 상기 몰드의 상기 볼록부 표면의 계단 형상의 요철이 전사된 요철을 갖는 것을 특징으로 하는 도광 부재.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 몰드는, 상기 리세스의 리세스 형상에 대해 반전하여 형성된 볼록부의 표면에 계단 형상이면서 동심 사각형 형상인 요철이 형성되어 있고,
    상기 리세스의 측면은, 상기 몰드의 상기 볼록부 표면의 계단 형상이면서 동심 사각형 형상인 요철이 전사된 요철을 갖는 것을 특징으로 하는 도광 부재.
  15. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 도광 부재를 제작하는 제작 방법으로서,
    상기 리세스의 형상에 대해 반전된 형상을 갖는 초음파 가공용 몰드를 상기 도광 부재의 주면에 가압하여 상기 주면을 용융함으로써 상기 리세스의 형상을 제작하는 리세스 제작 공정과;
    상기 초음파 가공용 몰드의 선단에 용융물이 흘러들어감에 따라 일부를 되메우고, 되메워진 용융물이 경화하여 저면을 형성한 후에, 상기 초음파 가공용 몰드를 들어올림으로써 저면을 형성하는 저면 형성 공정을;
    포함하는 도광 부재의 제작 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 저면을 형성하는 동시에, 상기 용융물을 상기 리세스의 주위로 밀어냄으로써 돌출부를 형성하는 공정을;
    더 포함하는 도광 부재의 제작 방법.
  17. 삭제
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