KR101883235B1

KR101883235B1 - 홀로그램이 형성되는 자동차 리어 램프의 아우터 패널 사출성형방법

Info

Publication number: KR101883235B1
Application number: KR1020170069643A
Authority: KR
Inventors: 김대현; 옥광호; 임지윤
Original assignee: 주식회사 미래기술연구소
Priority date: 2017-06-05
Filing date: 2017-06-05
Publication date: 2018-07-30

Abstract

본 발명은, 임의 모양으로 이루어지는 제1디지털 이미지를 준비하는 단계; 컴퓨터를 이용하여 제1디지털 이미지를 이루는 모양의 각 영역마다 디지털 간섭무늬를 생성시켜 제2디지털 이미지로 변환시키는 단계; 제2디지털 이미지를 유리기판에 임의 모양의 요철 홀로그램으로 기록하는 단계; 유리 기판에 기록된 요철 홀로그램을 이용하여 임의 모양의 요철이 형성된 홀로그램 금속 마스터를 제작하는 단계; 일측 부위가 아우터의 외면 모양으로 형성된 공동 공간의 타측 부위에 임의 모양의 요철이 형성된 홀로그램 금속 마스터를 결합하여 사출금형을 합형하는 단계; 합형된 사출금형의 공동공간에 수지를 주입하여 내면에 임의 모양의 홀로그램이 형성된 아우터를 성형하는 단계;를 포함하는 홀로그램이 형성되는 자동차 리어 램프의 아우터 패널 사출성형방법을 제공한다.

Description

홀로그램이 형성되는 자동차 리어 램프의 아우터 패널 사출성형방법{Injection molding method of an outer panel having a hologram for a tail lamp of a car}

본 발명은 자동차의 리어 램프를 이루는 아우터 패널의 사출성형방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 내면 부위에 홀로그램 이미지를 생성할 수 있는 요철 무늬가 형성되어 리어 램프의 광원에 의해 자동차 후방으로 다양한 홀로그램 이미지를 조명할 수 있는 자동차 리어 램프의 아우터 패널 사출성형방법에 관한 것이다.

자동차의 후방에는 자동차의 방향 선회나 정차 등과 같은 자동차의 주행 상황을 후속 차량의 운전자에게 인식시켜 추돌과 같은 사고 발생을 미연에 방지하기 위한 수단으로 리어 콤비네이션 램프(rear combination lamp, 이하 리어 램프)가 탈착 가능하게 장착된다.

리어 램프는 후진 램프 및 제동 램프, 그리고 방향지시 램프가 하나의 조립체로 이루어지며, 내부에는 복수 개의 광원이 마련되고 외측 부위는 합성수지 재질로 이루어지는 반투명체 또는 투명체의 아우터 패널(outer panel)에 의해 마감되는데, 합성수지 재질로 이루어지는 아우터 패널은 통상적인 사출성형에 의해 제조된다.

근자, 승용차들은 리어 램프의 광원을 LED로 교체함으로써 긴 수명을 보장하고 고급스러운 이미지를 외부로 표출할 수 있음은 물론 뛰어난 시인성을 발휘하고 있다. 또한, 리어 램프의 아우터 패널을 다양한 형태로 디자인함으로써 특정 형태의 빛이 외부로 방출되도록 구성함으로써 특정 제조사의 인지도를 향상시키는 역할을 수행하고 있다.

그런데, 아무리 광원을 LED로 교체하고 아우터의 형상이나 모양을 다양하게 디자인하여 마감한다 할지라도, 아우터 패널의 외부로 방출되어 인지되는 것은 광원에서 생성된 다음 아우터 패널을 투과한 빛이라는 점에서 그 모양이나 형상은 아우터의 형상이나 모양에 국한되는 한계를 가지고 있었다.

대한민국 공개특허 제2016-0073741호

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 다양한 디자인으로 이루어지는 홀로그램 이미지를 후방으로 연출할 수 있는 자동차 리어 램프의 아우터 패널 사출성형방법을 제공함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 임의 모양으로 이루어지는 제1디지털 이미지를 준비하는 단계; 컴퓨터를 이용하여 제1디지털 이미지를 이루는 모양의 각 영역마다 디지털 간섭무늬를 생성시켜 제2디지털 이미지로 변환시키는 단계; 제2디지털 이미지를 유리기판에 임의 모양의 요철 홀로그램으로 기록하는 단계; 유리 기판에 기록된 요철 홀로그램을 이용하여 임의 모양의 요철이 형성된 홀로그램 금속 마스터를 제작하는 단계; 일측 부위가 아우터의 외면 모양으로 형성된 공동 공간의 타측 부위에 임의 모양의 요철이 형성된 홀로그램 금속 마스터를 결합하여 사출금형을 합형하는 단계; 합형된 사출금형의 공동공간에 수지를 주입하여 내면에 임의 모양의 홀로그램이 형성된 아우터를 성형하는 단계;를 포함하여 이루지는 것을 그 기술적 특징으로 한다.

본 발명의 다른 기술적 특징은, 임의 모양으로 이루어지는 제1디지털 이미지를 준비하는 단계; 제1디지털 이미지를 이루는 모양의 각 영역마다 광회절격자의 특정 회전 각도를 지정하여 제2디지털 이미지로 변환시키는 단계; 제2디지털 이미지의 모양을 유리기판에 임의 모양의 요철 홀로그램으로 기록하는 단계; 유리 기판에 기록된 요철 홀로그램을 이용하여 임의 모양의 요철이 형성된 홀로그램 금속 마스터를 제작하는 단계; 일측 부위가 아우터의 외면 모양으로 형성된 공동 공간의 타측 부위에 임의 모양의 요철이 형성된 홀로그램 금속 마스터를 결합하여 사출금형을 합형하는 단계; 합형된 사출금형의 공동공간에 수지를 주입하여 내면에 임의 모양의 홀로그램이 형성된 아우터를 성형하는 단계;를 포함하여 이루어짐에 있다.

상기 변환된 디지털 홀로그램을 이용하여 유리기판에 임의 모양의 요철 홀로그램을 기록하는 단계에서 홀로그램의 기록은, 광발생장치(11), 광발생장치(11)와 일정거리 떨어져 위치하는 제1반사판(12), 제1반사판(12) 상부에 위치하여 제1반사판(12)으로부터 입사되는 광을 변조하여 반사시키는 공간광변조기(40), 제1반사판(12) 하부에 위치하는 제1집속렌즈(16), 제1집속렌즈(16) 수직 하부에 위치하는 작업판(1), 작업판(1)을 X, Y방향으로 구동시키는 X, Y구동모터(22, 23), 광발생장치(11) 및 X, Y구동모터(22, 23) 그리고 공간광변조기(40) 각각의 작동을 제어하는 제어장치(30)를 포함하는 광학계를 구성하는 단계; 제2디지털 이미지를 일정 면적을 가지는 (X, Y)d 좌표의 복수 개로 구획하고, 구획된 각 좌표의 개별 제2-n디지털 이미지 (Xn, Yn)d 각각을 제어장치(30)에 저장하는 단계; 작업판(1)의 상면에 유리기판(P)을 안치하는 단계; 제2-1디지털 이미지 (X1, Y1)d 에 수록된 이미지를 노광된 영역과 노광되지 않은 영역의 노광 패턴에 대한 제어신호를 공간광변조기(40)에 전송하고, 광발생장치(11)에서 생성된 광을 공간광변조기(40)로 조사하여 제2-1디지털 이미지 (X1, Y1)d 에 수록된 노광된 영역과 노광되지 않은 영역의 노광 패턴에 따라 광을 반사시킨 다음, 제1집속렌즈(16)로서 집속한 상태로 유리기판(P)의 (X1, Y1)p에 디지털 이미지 (X1, Y1)d 의 노광 패턴을 기록하는 단계; 제2-2, 2-3, . . 2-n디지털이미지{(X2, Y2,)d, (X3, Y3)d, . . (Xn, Yn)d} 각각에 수록된 노광된 영역과 노광되지 않은 영역의 노광 패턴에 대한 제어신호를 순차적으로 공간광변조기(40)에 전송하고, 광발생장치(11)에서 생성된 광을 공간광변조기(40)로 조사하여 제2-2, 2-3, . . 2-n디지털이미지{(X2, Y2,)d, (X3, Y3)d, . . (Xn, Yn)d} 각각에 수록된 노광된 영역과 노광되지 않은 영역의 노광패턴에 따라 광을 반사시킨 다음, 제1집속렌즈(16)로서 순차적으로 집속한 상태로 유리기판(P)의 {(X2, Y2)p, (X3, Y3)p, . . (Xn, Yn)p} 각각에 제2-2, 2-3, . . 2-n디지털이미지{(X2, Y2,)d, (X3, Y3)d, . . (Xn, Yn)d} 각각의 노광패턴을 순차적으로 기록하는 단계;로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 변환된 디지털 홀로그램을 이용하여 유리기판에 임의 모양의 요철 홀로그램을 기록하는 단계에서 홀로그램의 기록은, 광발생장치(11), 광발생장치(11)와 일정거리 떨어져 위치하는 제2반사판(13), 제2반사판(13) 하부에 위치하는 광회절격자(14), 광회절격자(14) 하부에 위치하는 제2집속렌즈(17), 제2집속렌즈(17) 수직 하부에 위치하는 작업판(1), 작업판(1)을 X, Y방향으로 구동시키는 X, Y구동모터(22, 23), 광발생장치(11) 및 X, Y구동모터(22, 23) 그리고 광회절격자(14) 각각의 작동을 제어하는 제어장치(30)를 포함하는 광학계를 구성하는 단계; 제2디지털 이미지를 일정 면적을 가지는 (X, Y)d 좌표의 복수 개로 구획하고, 구획된 각 좌표에 있어 광회절격자의 개별 회전 각도 Zn 각각을 지정하여 제어장치(30)에 저장하는 단계; 작업판(1)의 상면에 유리기판(P)을 안치하는 단계; (X1, Y1)d 에 지정된 광회절격자의 회전 각도 Z1에 따라 광회절격자(14)를 일정 각도 회전시키고, 광발생장치(11)에서 생성된 광을 제2집속렌즈(17)로서 집속한 상태로 유리기판(P)의 (X1, Y1)p에 (X1, Y1)d 에 지정된 광회절격자(14)의 개별 회전 각도 Z1에 따라 이미지를 기록하는 단계; (X2, Y2,)d, (X3, Y3)d, . . (Xn, Yn)d 각각에 지정된 광회절격자의 회전 각도 Z2, Z3, . . Zn에 따라 광회절격자(14)를 순차적으로 일정 각도 회전시키고, 광발생장치(11)에서 생성된 광을 제2집속렌즈(17)로서 집속한 상태로 유리기판(P)의 {(X2, Y2)p, (X3, Y3)p, . . (Xn, Yn)p} 각각에 (X2, Y2,)d, (X3, Y3)d, . . (Xn, Yn)d 각각에 지정된 광회절격자(14)의 개별 회전 각도 Z2, Z3, . . Zn에 따른 이미지를 순차적으로 기록하는 단계;로 이루질 수도 있다.

이때, 상기 유리기판(P)에 기록된 요철 홀로그램을 이용하여 임의 모양의 요철이 형성된 홀로그램 금속 마스터를 제작하는 단계 이후에는, 일면에 UV 수지가 도포된 열가소성 합성수지 필름을 준비하는 단계, UV 수지가 도포된 열가소성 합성수지 필름 일면에 홀로그램 금속 마스터를 압착하여 임의 모양이 요철을 인각하는 단계, 임의 모양의 요철이 인각된 열가소성 합성수지 필름 일면에 UV를 조사하여 경화시키는 단계, 경화된 열가소성 합성수지 필름을 성형하는 단계, 아우터 형상으로 프레스 가공된 열가소성 합성수지 필름을 이용하여 2차 홀로그램 금속 마스터를 제작하는 단계가 이어지며, 상기 사출금형의 공동 공간에는 상기 2차 홀로그램 금속 마스터가 결합되어 합형될 수 있다.

본 발명은 평판이나 곡면으로 이루어져 자동차의 리어 램프를 마감하는 아우터 패널을 제조함에 있어 그 내면에 임의 모양으로 이루어지는 이미지가 변환된 요철 무늬를 형성하는 방법을 제안함으로써, 종래 리어 램프에서는 구현이 불가능한 다양한 디자인으로 이루어지는 홀로그램 이미지를 후방으로 연출할 수 있도록 해준다.

도 1은 본 발명에 따른 아우터 사출성형방법의 개략적인 단계도.
도 2a는 본 발명에 따른 제1디지털 이미지의 개략적인 일 구성도.
도 2b는 도 2a를 CGH 과정에 의해 변환시킨 제2디지털 이미지의 개략적인 일 구성도.
도 2c는 도 2b에 개시된 제2디지털 이미지의 일부 모양이 기록된 유리기판의 개략적인 구성도.
도 3a는 본 발명에 따른 제2디지털 이미지의 개략적인 다른 구성도.
도 3b는 도 3a에 개시된 각각의 영역을 광회절격자의 회전 각도로 지정하여 재구성한 제2디지털 이미지의 개략적인 구성도.
도 3c는 도 3b에 개시된 제2디지털 이미지가 기록된 유리기판의 개략적인 구성도.
도 4a는 본 발명에 따라 유리기판에 홀로그램을 기록하기 위한 광학계의 일 구성도.
도 4b는 본 발명에 따라 유리기판에 홀로그램을 기록하기 위한 광학계의 다른 구성도.
도 5는 본 발명에 따라 홀로그램 금속마스터를 제작하는 개략적인 단계도.
도 6은 본 발명에 따라 2차 홀로그램 금속마스터를 제작하는 개략적인 단계도.
도 7a는 도 5에 따라 제작된 홀로그램 금속마스터를 이용하여 아우터를 사출성형하는 개략적인 작업도.
도 7b는 도 6에 따라 제작된 홀로그램 금속마스터를 이용하여 아우터를 사출성형하는 개략적인 작업도.

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명은 아우터 패널의 사출성형방법으로서, 도 1과 같이 제1디지털 이미지 준비단계, 제2디지털 이미지 변환단계, 홀로그램 기록단계, 홀로그램 금속 마스터 제작단계, 사출금형에 홀로그램 금속 마스터 결합단계, 사출성형단계를 포함하여 이루어지는 특징이 있다. 이하 이들 각 단계를 구체적으로 살펴본다.

먼저, 임의 모양으로 이루어지는 제1디지털 이미지를 준비한다. 제1디지털 이미지의 모양은 특정되지 않으며 실사는 물론 도형, 문자, 기호 또는 이들의 조합으로 이루어질 수도 있다. 또한, 제1디지털 이미지의 경우 통상적인 2D 이미지는 물론 3D 이미지로 이루어지는 경우도 배제하지 않는다.

제1디지털 이미지가 준비되면, 이를 이용하여 제2디지털 이미지로 변환시킨다. 제1디지털 이미지를 이용하여 제2디지털 이미지로의 변환은 다음과 같은 2가지 방법 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다.

첫째는 컴퓨터를 이용하여 제1디지털 이미지를 이루는 모양의 각 영역마다 디지털 간섭무늬를 생성시켜 제2디지털 이미지로 변환시키는 것이다. 즉, 컴퓨터 생성 홀로그램(Computer Generated Hologram, 또는 CGH)을 이용하여 제1디지털 이미지의 모양을 간섭무늬로 변환시켜 제2디지털 이미지를 구현하는 것이다.

도 2a는 제1디지털 이미지의 일례를 보여주며, 도 2b는 도 2a에 개시된 제1디지털 이미지를 CGH를 통해 변환된 제2디지털 이미지의 일례를 보여준다. 제2디지털 이미지는 후술할 광학계를 이용하여 홀로그램 기록지에 홀로그램 이미지를 기록할 때 광에 의한 노광이 필요한 영역(이하 노광)과 노광이 필요하지 않은 영역(이하 비노광)의 간섭무늬로서의 노광 패턴으로 이루어진다.

이를 더 구체적으로 설명하면, 제2디지털 이미지에 있어 노광/비노광이란 광학계를 구성하는 공간광변조기(Spatial Light Modulator, 또는 SLM)에 마련되는 마이크로 거울의 비작동(off)/작동(on)에 대응되는 것으로서, 노광 부분(도 2b에서 검은색으로 표시)은 마이크로 거울이 작동하지 않고, 비노광 부분(도 2b에서 흰색으로 표시)은 마이크로 거울이 작동한다. 이러한 노광 패턴은 구현하고자 하는 광학 소자에 따라 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.

둘째는, 제1디지털 이미지를 이루는 모양의 각 영역마다 광회절격자의 회전 정도를 지정하여 제2디지털 이미지로 변환시키는 것이다. 즉, 도 3a에 개시된 것과 같은 제1디지털 이미지를 이루는 모양의 각 영역을 광회절격자의 개별적인 회전 각도 값으로 구분하여 지정하여, 도 3b에 개시되 것과 같은 모양의 제2디지털 이미지로 변환시키는 것이다.

제2디지털 이미지를 이루는 각 회전 각도 값은 후술할 광학계를 이용하여 홀로그램 기록지에 홀로그램 이미지를 기록할 때, 그레이팅(grating)과 같은 광회절격자(Diffractive Optical Elements, 또는 DOE)의 회전 각도에 대응하는 값으로서, 광회절격자가 특정 각도만큼 회전하면 그 각도에서 회절된 빔이 홀로그램 기록지에 노광된다.

통상적으로 광회절격자의 회전 각도는 0 ~ 255 범위 내에서 세분될 수 있으며, 2개의 빔으로 이루어지는 ± 1차 회절빔의 경우 광회절격자의 회전 각도가 180°를 초과하면 동일한 회전 각도가 된다. 따라서, 광회절격자의 회전 각도 단위는 180/256°(= 0.7031°)로 이루어질 수 있고, 이러한 기준 단위에 따라 제2디지털 이미지에 있어 광회절격자의 개별 회전 각도가 지정될 수 있다.

제2디지털 이미지가 준비되면, 제2디지털 이미지를 이루는 모양을 유리기판에 임의 모양으로 이루어지는 요철 홀로그램으로 기록한다. 이때, 요철 홀로그램의 기록은 아래와 같이 2가지 방법 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다.

먼저, 제2디지털 이미지가 도 2b와 같이 CGH를 통해 변환된 경우에 적용되는 방법을 살펴본다. 이 방법을 적용하기 위해서는 도 4a에 개시된 것과 같은 광학계 구성이 필요하다.

도면에 개시된 것과 같이 광학계는, 광발생장치(11), 제1반사판(12), 제1집속렌즈(16), 작업판(1), X, Y구동모터(22, 23), 제어장치(30), 공간광변조기(40)를 포함하여 이루어지는 특징이 있다.

광발생장치(11)는 광을 생성하는 수단으로 레이저광으로 이루어질 수 있다. 제1반사판(12)은 광발생장치(11)와 일정거리 떨어져 위치한다. 광발생장치(11)와 제1반사판(12) 사이에는 미도시된 평행광변환렌즈가 마련될 수도 있다. 제1집속렌즈(16)는 제1반사판(12) 하부에 위치하며, 제1반사판(12)으로부터 반사되는 광을 집속한다. 제1집속렌즈는 볼록렌즈, 필터, 오목렌즈로 분리 구성될 수도 있다.

공간광변조기(40)는 내부에 픽셀단위(㎛ 간격)로 집적된 수십만 내지 수백만개의 마이크로 거울을 입력되는 제어신호에 따라 개별적으로 제어해 반사시키는 장치로서, 제1반사판(12) 상부에 위치하여 제1반사판(12)으로부터 입사되는 광을 변조하여 반사시킨다.

공간광변조기는 전달되는 제어신호에 따라 작동하는 마이크로 거울로 입사하는 광은 외부로 반사되지 않고(on/이하 비노광), 제어신호가 전달되지 않아 작동하지 않는 마이크로 거울로 입사하는 광은 외부로 반사되는데(off/이하 노광), 본 발명은 이러한 공간광변조기에 마련되는 마이크로 거울의 on/off 작동구성을 이용한다.

작업판(1)은 유리기판(P)이 안치되는 부분으로서, 제1집속렌즈(16)의 수직 하부에 위치한다. 유리기판(P)의 일면은 포토레지스트 액으로 처리된다. 작업판(1)은 도면과 같이 X축구동수단(22) 및 Y축구동수단(23)에 의해 X, Y 방향으로 그 이동이 제어될 수 있다. 제어장치(30)은 광발생장치(11), 공간광변조기(40), X, Y구동모터(22, 23) 각각의 작동을 제어하는 수단이다. 제어장치는 데이터저장부 및 제어부가 마련되는 통상적인 단말기로 이루어질 수 있다.

광학계가 준비되면, 제2디지털 이미지를 일정 면적을 가지는 (X, Y)d 좌표의 복수 개로 구획하고, 구획된 각 좌표의 개별 제2-n디지털 이미지 (Xn, Yn)d 각각을 제어장치(30)에 저장하고, 작업판(1)의 상면에 유리기판(P)을 안치한다. 이때, (Xn, Yn)d 각각은 노광/비노광 패턴으로 이루어짐은 전술한 바와 같다.

작업판(1)에 유리기판(P)이 안치되면, 제어장치(30)에 저장된 제2-1디지털 이미지 (X1, Y1)d 에 수록된 노광/비노광의 노광패턴에 대한 제어신호를 공간광변조기(40)에 전송하고, 광발생장치(11)를 작동시킨다. 이에 따라, 광발생장치(11)에서 생성된 광은 제1반사판(12)을 거쳐 공간광변조기(40)로 입사한다.

제2-1디지털 이미지 (X1, Y1)d 에 수록된 노광/비노광의 노광 패턴에 대한 제어신호가 공간광변조기(40)에 입력된 상태에서 제1반사판(12)을 거쳐 광이 입사하면, 공간광변조기(40)에 마련되는 각 마이크로 거울들은 노광 패턴의 제어신호에 따라 비작동(off)/작동(on) 하면서 입사하는 광을 반사시킨다. 즉, 공간광변조기(40)로 입사된 광 중에서 노광 패턴에 따라 비작동(off)되는 마이크로 거울들로 입사한 광들만이 반사되어 출사된다.

공간광변기(40)에서 변조되어 출사된 광은 제1반사판(12)을 거쳐 제1집속렌즈(16)에 의해 집속된 상태로 유리기판(P)의 (X1, Y1)p 좌표 영역을 노광한다. 이에 따라, 유리기판(P)의 (X1, Y1)p 좌표 영역에는 제2-1디지털 이미지 (X1, Y1)d 좌표 영역에 수록된 노광 패턴이 기록된다. 만일, 유리기판(P)이 포지티브 타입이면 공간광변조기의 비작동(off) 부분이 유리기판의 골을 이루게 되며, 유리기판이 네가티브 타입이면 공간광변조기의 작동(on) 부분이 유리기판의 골을 이루게 된다(도 2c 참조).

제2-1디지털 이미지 (X1, Y1)d 좌표 영역에 수록된 노광 패턴에 대한 기록이 완료되면, 광발생장치(11)의 작동이 중지되며(만일 별도의 셔터가 매개되는 경우에는 광발생장치의 작동이 중지되지 않아도 무방), X, Y축구동수단(22, 23)의 작동으로 인해 작업판(1)이 이동한다. 작업판(1)의 이동 정도는 디지털이미지의 각 좌표 (X, Y)d에 연동되어 이루어짐은 전술한 바와 같다.

작업판(1)이 다음 작업위치로 이동하면, 제2-2디지털 이미지 (X2, Y2,)d에 수록된 노광/비노광의 노광 패턴에 대한 제어신호를 공간광변조기(40)에 전송하고, 광발생장치(11)를 작동시킨다. 광발생장치(11)에서 생성된 광은 공간광변조기(40)로 입사하고, 공간광변조기(40)에서 변조된 광은 제1집속렌즈(16)를 통해 일정 크기로 집속된 다음 제2-2디지털 이미지 (X2, Y2)d 좌표 영역에 수록된 노광 패턴을 유리기판(P)의 (X2, Y2)p 좌표 영역에 기록한다.

제2-2디지털 이미지에 대한 노광 작업이 완료되면, 작업판(1)을 제2디지털 이미지의 각 좌표 (X, Y)d와 연동시켜 이동시켜 가며, 제2-3, 2-4, . . 2-n디지털 이미지에 대한 노광 작업을 유리기판(P)의 해당 좌표 영역에 순차적으로 수행한다. 제2-n디지털 이미지에 대한 노광 작업이 완료되면 도 2b에 예시적으로 표현된 것과 같은 의도된 노광 패턴이 도 2c와 같은 형태로 유리기판(P)에 기록되는 것이다.

다음으로, 제2디지털 이미지가 도 3b와 같이 모양의 각 영역마다 광회절격자의 특정 회전 각도 값으로 지정되어 변환된 경우의 홀로그램 기록 방법을 살펴본다. 이 방법은 도 4b에 개시된 것과 같이, 광발생장치(11), 제2반사판(13), 광회절격자(14), 제2집속렌즈(17), 작업판(1), X, Y구동모터(22, 23), 제어장치(30)를 포함하여 이루어지는 광학계를 이용한다.

제2반사판(13)은 광발생장치(11)와 일정거리 떨어져 위치한다. 통상적인 그레이팅으로 이루어질 수 있는 광회절격자(14)는 제2반사판(13) 하부에 위치한다. 제2집속렌즈(17)는 제2반사판(13)으로부터 반사되는 광을 집속하며, 광회절격자(14) 하부에 위치한다. 작업판(1)은 제2집속렌즈(17) 수직 하부에 위치한다.

광발생장치(11), X, Y구동모터(22, 23), 제어장치(30) 각각은 도 4a에 개시된 광학계와 대동소이하다. 한편, 본 발명은 도 4b에 개시된 것과 같이 광회절격자(14)와 제2집속렌즈(17) 사이에 아이리스(15)가 구비되는 경우를 배제하지 않는다. 아이리스(15)는 광회절격자(14)에서 회절된 빔 중에서 1차 회절빔 이외의 회절빔을 제거하는 수단으로 기능한다.

광학계가 준비되면, 제2디지털 이미지를 일정 면적을 가지는 (X, Y)d 좌표의 복수 개로 구획하고, 구획된 각 좌표에 있어 광회절격자(14)의 개별 회전 각도 Zn 각각을 지정하여 제어장치(30)에 저장한다. 이에 따라, 제2디지털 이미지의 각 개별 좌표는 광회절격자(14)와 연동되며, 광회절격자(14)는 연동된 정보에 따라 회전 각도가 지정된다.

광학계가 준비되고, 제2디지털 이미지에 있어 광회절격자의 각 개별 회전 각도 값 Zn이 제어장치(30)에 저장되면, 작업판(1)의 상면에 유리기판(P)을 안치한다. 이 상태에서, (X1, Y1)d 에 지정된 회전 각도 값 Z1에 따라 광회절격자(14)를 일정 각도 회전시킨 다음 광발생장치(11)를 작동시킨다.

광발생장치(11)가 작동되면, 광발생장치(11)에서 생성된 광은 (X1, Y1)d 에 지정된 회전 각도 Z1에 따라 일정 각도 회전된 상태를 유지하는 광회절격자(14)에 의해 회절된 다음, 제2집속렌즈(17)로서 집속한 상태로 유리기판(P)의 (X1, Y1)p에는 (X1, Y1)d의 회전 각도 값 Z1에 상응하는 회절빔이 노광되어 기록된다.

(X1, Y1)d에 지정된 정보에 따른 회절빔이 기록되면, 광발생장치(11)의 작동이 중지되며, X, Y축구동수단(22, 23)의 작동으로 인해 작업판(1)이 이동한다. 작업판(1)의 이동 정도는 디지털이미지의 각 좌표 (X, Y)d에 연동되어 이루어짐은 전술한 실시예와 대동소이하다.

작업판(1)이 다음 작업위치로 이동하면, 제어장치(30)로부터 광회절격자(14)에 제어신호가 전달되어 (X2, Y2,)d의 회전 각도 값 Z2에 따라 광회절격자(14)를 일방향으로 일정 각도 회전시킨다. 이 상태에서 광발생장치(11)가 작동되면, 광발생장치(11)에서 생성된 광은 Z2에 따라 일정 각도 회전되어 있는 광회절격자(14)에 의해 회절된 다음, 제2집속렌즈(17)로서 집속한 상태로 유리기판(P)의 (X2, Y2)p에는 (X2, Y2)d의 Z2에 상응하는 회절빔이 노광되어 기록된다.

(X2, Y2)d에 대한 노광 작업이 완료되면, 작업판(1)을 제2디지털 이미지의 각 좌표 (X, Y)d와 연동시켜 이동시켜 가며, (X3, Y3,)d, (X4, Y4)d, . . (Xn, Yn)d 각각에 지정된 회전 각도 Z3, Z4, . . Zn에 따라 광회절격자(14)를 일정 각도 회전시키고, 광발생장치(11)를 작동시켜 유리기판(P)의 {(X3, Y3)p, (X4, Y4)p, . . (Xn, Yn)p} 각각에 (X3, Y3,)d, (X4, Y4)d, . . (Xn, Yn)d 각각에 지정된 Z3, Z4, . . Zn에 상응하는 회절빔을 순차적으로 노광한다. 도 3c는 도 3b를 기반으로 이러한 작업을 거쳐 만들어진 일례를 보여준다.

광학계를 이용하여 유리기판에 임의 모양의 요철 홀로그램이 기록되면, 유리 기판에 기록된 요철 홀로그램을 이용하여 도 5와 같이 임의 모양의 요철이 형성된 홀로그램 금속 마스터를 제작한다.

즉, 반복 노광에 의해 유리기판(P) 일면의 포토레지스트(101)에 요철 모양(102)이 형성되면(도 5a), 요철 모양(102)의 상면에 도전박막층(103)을 형성한다(도 5b). 도전박막층은 금, 은, 니켈 중에 선택되는 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 도전박막 작업은 증착방법이나 무전해도금방법으로 수행될 수 있다.

도전박막층(103)이 형성되면, 도전박막층(103)을 전극으로 하여 도전박막층(103) 상면에 일정 두께의 금속을 도금한다. 금속은 니켈로 이루어질 수 있으며, 도전박막층 상면에의 도금처리는 관련업계에 널리 알려져 있는 전기도금방법으로 이루어질 수 있다. 이에 따라 유리기판(P)의 요철 모양(102)은 홀로그램 금속마스터(111)의 일면에 요철 모양(112)으로 전사된다(도 5c). 도 5c에서 도면부호 113은 크롬층이다.

홀로그램 금속마스터가 만들어지면, 도 7a와 같이 사출금형(200)의 공동 공간(201)에 홀로그램 금속마스터(111)을 결합하고 합형한다. 이에 따라, 사출금형(200)의 공동 공간(201)은 그 일측 부위가 아우터의 외면 모양으로 형성되고, 그 타측 부위는 홀로그램 금속마스터(111)의 요철 모양(112)이 위치한다. 이 상태에서 사출금형(200)의 공동 공간(201)에 용융된 수지를 주입하여 냉각시킨 다음 사출금형(200)을 개방하면, 내면에 임의 모양의 홀로그램이 형성된 아우터가 만들어진다.

즉, 도 2a에 예시적으로 표현된 이미지에 해당하는 홀로그램이 아우터의 내면에 형성되는데, 미도시된 광을 아우터에 조사하게 되면, 조사된 광은 아우터의 내면에 형성되는 요철 모양에 따라 홀로그램 이미지가 형성된 다음 아우터의 외부로 방출되는 것이다.

한편, 아우터의 구조가 작은 곡률을 가지거나 또는 평판 형상으로 이루어지면 위의 방법으로 홀로그램 금속마스터를 제작하는 것이 가능하나, 아우터의 구조가 큰 곡률을 가지거나 또는 2곳 이상의 꺽임이나 복잡한 곡률을 가지게 되는 경우 본 발명은 도 6에 개시된 것과 같은 홀로그램 금속마스터 제작방법을 제안한다.

먼저, 도 6d와 같이 열가소성 합성수지 필름(120)을 준비한다. 이때, 열가소성 합성수지 필름(120)의 일면에는 UV 수지가 도포된다. 필름의 재질 제한이 없으며 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 폴리프로필렌 등과 같이 관련업계에서 박막 형태로 제작이 가능하며, 열가압 방식에 의해 그 일면에 요철 무늬의 복제가 가능하면 족하다.

UV 수지가 도포된 열가소성 합성수지 필름(120)이 준비되면, 열가소성 합성수지 필름(120) 일면에 홀로그램 금속마스터(111)를 압착하여 필름(120) 일면에 임의 모양이 요철을 인각한다(도 6d). 이 방법에 사용되는 홀로그램 금속마스터(111)는 도 5에 개시된 방식으로 제작되는 홀로그램 금속마스터와 동일한 것으로서, 도 6에서 a ~ c 단계는 도 5의 a ~ c 단계와 대동소이하다.

열가소성 합성수지 필름(120) 일면에 홀로그램 금속마스터(111)가 압착되면, 열가소성 합성수지 필름(120)의 일면에는 홀로그램 금속마스터(111)의 요철 모양(112)이 전사된 요철 모양(121)이 형성된다(도 6e). 이 상태에서 열가소성 합성수지 필름(121)의 일면에 UV를 조사하여 경화시킨다.

이때, 요철 모양(121)이 형성되어 있는 열가소성 합성수지 필름(121)의 일면에 별도의 금속층(122)을 진공 증착할 수도 있다(도 6f). 이는 후술할 성형단계에서 외력에 의해 열가소성 합성수지 필름(121)의 일면에 형성되어 있는 요철 모양(121)이 파괴되는 것을 방지하기 위함이다. 금속층은 진공증착 방법으로 금, 은, 니켈, 알루미늄, 황아연 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다.

다음으로, 경화된 열가소성 합성수지 필름(121)을 성형한다. 즉, 최종 제품으로서의 아우터를 사출성형으로 제조하기 위한 형상으로 성형하는 것이다. 성형작업은 가압성형 방식이나 진공성형 방식 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다. 이 단계가 완료되면, 도 6g에 개시된 것과 같이 열가소성 합성수지 필름(125) 및 요철 무늬(126) 각각은 특정 형상으로 성형된다. 도면부호 128은 금속층이다.

성형된 열가소성 합성수지 필름(125)이 만들어지면 이를 이용하여 2차 홀로그램 금속마스터를 제작한다. 구체적으로 이 단계는, 성형된 열가소성 합성수지 필름(125)을 이용하여 제1금속마스터(131)를 제작한 다음(도 6h), 제1금속마스터(131)를 다시 이용하여 제2금속마스터(141)를 제작하는(도 6i) 방법으로 이루어질 수 있다.

즉, 제1금속마스터(131)를 매개하여, 성형된 열가소성 합성수지 필름(125)의 형상 및 요철 모양(126) 각각을 제2금속마스터(141)에 전사하는 것이다. 이에 따라, 제2금속마스터(141)의 일면에는 성형된 열가소성 합성수지 필름(125)의 요철 모양(126)에 대응하는 요철 모양(142)이 형성된다. 제1, 2금속마스터의 재질은 니켈로 이루어질 수 있으며, 제1, 2금속마스터 제작은 전기도금방법으로 이루어질 수 있다. 도 6i에서 도면부호 143은 크롬층이다.

2차 홀로그램 금속마스터로서의 제2금속마스터(141)이 만들어지면, 도 7b와 같이 사출금형(210)의 공동 공간(211)에 제2금속마스터(141)을 결합하고 합형한 상태에서 사출금형(210)의 공동 공간(211)에 용융된 수지를 주입하여 냉각시킨다. 수지에 대한 냉각이 완료되면 사출금형(210)을 개방하여 내면에 임의 모양의 홀로그램이 형성된 아우터 패널을 분리하면 본 발명에 따른 작업은 완료된다.

이에 따라, 아우터 패널은 제2금속마스터(141)가 결합되어 있는 사출금형(210)의 공동 공간(211) 형상으로 성형되며, 아우터 패널의 내면에는 도 3a에 예시적으로 표현된 이미지에 해당하는 홀로그램 요철 모양이 형성되는 것이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

1: 작업판 11 : 광발생장치
12 : 제1반사판 13 : 제2반사판
14 : 광회절격자 15 : 아이리스
16 : 제1집속렌즈 17 : 제2집속렌즈
22 : X축 구동모터 23 : Y축 구동모터
30 : 제어장치 40 : 공간광변조기
P : 유리기판

Claims

임의 모양으로 이루어지는 제1디지털 이미지를 준비하는 단계;
컴퓨터를 이용하여 제1디지털 이미지를 이루는 모양의 각 영역마다 디지털 간섭무늬를 생성시켜 제2디지털 이미지로 변환시키는 단계;
제2디지털 이미지를 유리기판에 임의 모양의 요철 홀로그램으로 기록하는 단계;
유리 기판에 기록된 요철 홀로그램을 이용하여 임의 모양의 요철이 형성된 홀로그램 금속 마스터를 제작하는 단계;
일측 부위가 아우터의 외면 모양으로 형성된 공동 공간의 타측 부위에 임의 모양의 요철이 형성된 홀로그램 금속 마스터를 결합하여 사출금형을 합형하는 단계;
합형된 사출금형의 공동공간에 수지를 주입하여 내면에 임의 모양의 홀로그램이 형성된 아우터를 성형하는 단계;를
포함하는 홀로그램이 형성되는 자동차 리어 램프의 아우터 패널 사출성형방법.
임의 모양으로 이루어지는 제1디지털 이미지를 준비하는 단계;
제1디지털 이미지를 이루는 모양의 각 영역마다 광회절격자의 특정 회전 각도를 지정하여 제2디지털 이미지로 변환시키는 단계;
제2디지털 이미지의 모양을 유리기판에 임의 모양의 요철 홀로그램으로 기록하는 단계;
유리 기판에 기록된 요철 홀로그램을 이용하여 임의 모양의 요철이 형성된 홀로그램 금속 마스터를 제작하는 단계;
일측 부위가 아우터의 외면 모양으로 형성된 공동 공간의 타측 부위에 임의 모양의 요철이 형성된 홀로그램 금속 마스터를 결합하여 사출금형을 합형하는 단계;
합형된 사출금형의 공동공간에 수지를 주입하여 내면에 임의 모양의 홀로그램이 형성된 아우터를 성형하는 단계;를
포함하는 홀로그램이 형성되는 자동차 리어 램프의 아우터 패널 사출성형방법.
제1항에 있어서,
상기 변환된 디지털 홀로그램을 이용하여 유리기판에 임의 모양의 요철 홀로그램을 기록하는 단계에서 홀로그램의 기록은,
광발생장치(11), 광발생장치(11)와 일정거리 떨어져 위치하는 제1반사판(12), 제1반사판(12) 상부에 위치하여 제1반사판(12)으로부터 입사되는 광을 변조하여 반사시키는 공간광변조기(40), 제1반사판(12) 하부에 위치하는 제1집속렌즈(16), 제1집속렌즈(16) 수직 하부에 위치하는 작업판(1), 작업판(1)을 X, Y방향으로 구동시키는 X, Y구동모터(22, 23), 광발생장치(11) 및 X, Y구동모터(22, 23) 그리고 공간광변조기(40) 각각의 작동을 제어하는 제어장치(30)를 포함하는 광학계를 구성하는 단계;
제2디지털 이미지를 일정 면적을 가지는 (X, Y)d 좌표의 복수 개로 구획하고, 구획된 각 좌표의 개별 제2-n디지털 이미지 (Xn, Yn)d 각각을 제어장치(30)에 저장하는 단계;
작업판(1)의 상면에 유리기판(P)을 안치하는 단계;
제2-1디지털 이미지 (X1, Y1)d 에 수록된 이미지를 노광된 영역과 노광되지 않은 영역의 노광 패턴에 대한 제어신호를 공간광변조기(40)에 전송하고, 광발생장치(11)에서 생성된 광을 공간광변조기(40)로 조사하여 제2-1디지털 이미지 (X1, Y1)d 에 수록된 노광된 영역과 노광되지 않은 영역의 노광 패턴에 따라 광을 반사시킨 다음, 제1집속렌즈(16)로서 집속한 상태로 유리기판(P)의 (X1, Y1)p에 디지털 이미지 (X1, Y1)d 의 노광 패턴을 기록하는 단계;
제2-2, 2-3, . . 2-n디지털이미지{(X2, Y2,)d, (X3, Y3)d, . . (Xn, Yn)d} 각각에 수록된 노광된 영역과 노광되지 않은 영역의 노광 패턴에 대한 제어신호를 순차적으로 공간광변조기(40)에 전송하고, 광발생장치(11)에서 생성된 광을 공간광변조기(40)로 조사하여 제2-2, 2-3, . . 2-n디지털이미지{(X2, Y2,)d, (X3, Y3)d, . . (Xn, Yn)d} 각각에 수록된 노광된 영역과 노광되지 않은 영역의 노광패턴에 따라 광을 반사시킨 다음, 제1집속렌즈(16)로서 순차적으로 집속한 상태로 유리기판(P)의 {(X2, Y2)p, (X3, Y3)p, . . (Xn, Yn)p} 각각에 제2-2, 2-3, . . 2-n디지털이미지{(X2, Y2,)d, (X3, Y3)d, . . (Xn, Yn)d} 각각의 노광패턴을 순차적으로 기록하는 단계;로
이루어지는 것을 특징으로 하는 홀로그램이 형성되는 자동차 리어 램프의 아우터 패널 사출성형방법.
제2항에 있어서,
상기 변환된 디지털 홀로그램을 이용하여 유리기판에 임의 모양의 요철 홀로그램을 기록하는 단계에서 홀로그램의 기록은,
광발생장치(11), 광발생장치(11)와 일정거리 떨어져 위치하는 제2반사판(13), 제2반사판(13) 하부에 위치하는 광회절격자(14), 광회절격자(14) 하부에 위치하는 제2집속렌즈(17), 제2집속렌즈(17) 수직 하부에 위치하는 작업판(1), 작업판(1)을 X, Y방향으로 구동시키는 X, Y구동모터(22, 23), 광발생장치(11) 및 X, Y구동모터(22, 23) 그리고 광회절격자(14) 각각의 작동을 제어하는 제어장치(30)를 포함하는 광학계를 구성하는 단계;
제2디지털 이미지를 일정 면적을 가지는 (X, Y)d 좌표의 복수 개로 구획하고, 구획된 각 좌표에 있어 광회절격자의 개별 회전 각도 Zn 각각을 지정하여 제어장치(30)에 저장하는 단계;
작업판(1)의 상면에 유리기판(P)을 안치하는 단계;
(X1, Y1)d 에 지정된 광회절격자의 회전 각도 Z1에 따라 광회절격자(14)를 일정 각도 회전시키고, 광발생장치(11)에서 생성된 광을 제2집속렌즈(17)로서 집속한 상태로 유리기판(P)의 (X1, Y1)p에 (X1, Y1)d 에 지정된 광회절격자(14)의 개별 회전 각도 Z1에 따라 이미지를 기록하는 단계;
(X2, Y2,)d, (X3, Y3)d, . . (Xn, Yn)d 각각에 지정된 광회절격자의 회전 각도 Z2, Z3, . . Zn에 따라 광회절격자(14)를 순차적으로 일정 각도 회전시키고, 광발생장치(11)에서 생성된 광을 제2집속렌즈(17)로서 집속한 상태로 유리기판(P)의 {(X2, Y2)p, (X3, Y3)p, . . (Xn, Yn)p} 각각에 (X2, Y2,)d, (X3, Y3)d, . . (Xn, Yn)d 각각에 지정된 광회절격자(14)의 개별 회전 각도 Z2, Z3, . . Zn에 따른 이미지를 순차적으로 기록하는 단계;로
이루어지는 것을 특징으로 하는 홀로그램이 형성되는 자동차 리어 램프의 아우터 패널 사출성형방법.
제3항 또는 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 유리기판(P)에 기록된 요철 홀로그램을 이용하여 임의 모양의 요철이 형성된 홀로그램 금속 마스터를 제작하는 단계 이후에는, 일면에 UV 수지가 도포된 열가소성 합성수지 필름을 준비하는 단계, UV 수지가 도포된 열가소성 합성수지 필름 일면에 홀로그램 금속 마스터를 압착하여 임의 모양이 요철을 인각하는 단계, 임의 모양의 요철이 인각된 열가소성 합성수지 필름 일면에 UV를 조사하여 경화시키는 단계, 경화된 열가소성 합성수지 필름을 성형하는 단계, 아우터 형상으로 프레스 가공된 열가소성 합성수지 필름을 이용하여 2차 홀로그램 금속 마스터를 제작하는 단계가 이어지며, 상기 사출금형의 공동 공간에는 상기 2차 홀로그램 금속 마스터가 결합되어 합형되는 것을, 특징으로 하는 홀로그램이 형성되는 자동차 리어 램프의 아우터 패널 사출성형방법.