KR101950766B1 - 디스펜서 및 이를 이용한 광 실린더 제조 방법 - Google Patents

Abstract

디스펜서 및 이에 의해 형성되는 광 실린더 제조 방법이 개시된다. 디스펜서는 광학 수지가 수용되는 몸체; 상기 몸체 일면에 형성되며, 상기 광학 수지를 방출하는 주입부; 및 상기 몸체의 적어도 일 측면에 형성되며, 상기 광학 수지 방출시 생성된 기포를 제거하는 기포배출통로를 포함한다.

Description

디스펜서 및 이를 이용한 광 실린더 제조 방법{Dispenser and light cylinder manufacturing method using the same}

본 발명은 광학 수지 주입을 위한 디스펜서 및 이를 이용한 광 실린더 제조 방법에 관한 것이다.

광 파이프는 광원에서 발생된 광을 광 파이프 내부를 통하여 전송하는 소자로서, 원거리 장소까지 비교적 적은 전송 손실로 전송시킬 수 있고 박형화할 수 있어 최근 각광받고 있다.

종래의 광 파이프는 클레이(clay) 내부가 공기층이고, 광 파이프 내부 또는 외부에 반사판이 설치되어 있다. 이러한 광 파이프는 반사판을 이용하여 입력되는 광을 내부 반사시켜 전달한다.

이 때, 광원으로부터 출력되어 입력된 광이 광 파이프의 입력단으로부터 광 파이프의 출력단(종단)까지 고르게 전달되어야 하나 광 파이프의 입력단에서 발생되는 확산으로 인하여 광 파이프 전면에 걸쳐 고르게 전달되지 못하는 단점이 있다.

또한, 광 파이프의 입력단 근처에서의 누광현상으로 인해 광 전달의 균일도가 떨어지는 단점이 있다.

본 발명은 자외선 경화가 가능한 수지를 내부에 충진할 수 있는 디스펜서 및 이를 이용한 광 실린더 제조 방법을 제공하기 위한 것이다. 여기서, 광 실린더는 플렉서블(flexible)한 특성을 가질 수 있다.

또한, 본 발명은 광학 수지를 충진함에 따라 발생되는 기포를 효과적으로 제거하여 광 실린더의 전영역에서 균일도를 확보할 수 있는 디스펜서 및 이를 이용한 광 실린더 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 광학 수지 주입을 위한 디스펜서 및 이에 의해 형성되는 광 실린더 제조 방법이 제공된다.

제1 실시예에 따르면, 광학 수지가 수용되는 몸체; 상기 몸체 일면에 형성되며 상기 광학 수지를 방출하는 주입부; 및 상기 몸체의 적어도 일 측면에 형성되며, 상기 광학 수지 방출시 생성된 기포를 제거하는 기포배출통로를 포함하는 디스펜서가 제공될 수 있다.

상기 기포배출통로는 상기 몸체의 양측면에 각각 형성되되, 상기 주입부에 인접하여 형성될 수 있다.

상기 기포배출통로는 상기 광학 수지 누출을 방지하기 위한 누출방지막이 형성될 수 있다.

상기 누출방지막은 상기 몸체의 일측면에 맞닿는 상기 기포배출통로의 일면에 형성될 수 있다.

상기 주입부에 인접한 상기 몸체의 일부 영역은 라운드 코너 형태로 구성되되, 상기 기포배출통로는 상기 라운드 코너 중 일면에 연통되어 형성될 수 있다.

상기 기포배출통로는 상기 광학 수지 누출을 방지하도록 “ㄴ”형상으로 형성될 수 있다.

상기 기포배출통로는 상기 광학 수지를 수용하는 탱크에 연통될 수 있다.

상기 기포배출통로는 상기 몸체의 일측면의 하부 영역과 상부 영역을 관통하도록 연결하여 형성될 수 있다.

상기 주입부는 주입바늘이 결합될 수 있다.

본 발명에 따른 광 실린더는 자외선 경화용 수지로 충진되어 형성된 코어를 포함하며, 광원으로부터 출력되어 입사된 광을 전반사시켜 출력단으로 전달할 수 있다.

이 때, 상기 수지는 내부 전반사가 가능하도록 상기 광 실린더의 클레이의 굴절률을 고려하여 선택된 재질이며, 단일 물질이거나 혼합 물질일 수 있다. 특히, 상기 수지가 혼합 물질로 이루어진 경우 내부 전반사를 가능하게 하는 한 상기 수지의 조합은 다양하게 변형될 수 있다. 즉, 상기 충진 수지의 선택 폭이 넓어질 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 실린더 제조시, 자외선 경화용 광학 수지를 충진함에 따라 발생되는 기포를 제거하여 광 실린더 전 영역에서의 광 전달의 균일도를 확보할 수 있는 이점도 있다.

도 1은 제1 실시예에 따른 광 실린더의 사시도.
도 2는 제2 실시예에 따른 광 실린더의 사시도.
도 3은 제1 실시예에 따른 광 실린더를 제조하기 위한 디스펜서의 구조를 도시한 도면.
도 4는 제2 실시예에 따른 광 실린더를 제조하기 위한 디스펜서의 구조를 도시한 도면.
도 5는 제1 실시예에 따른 광 실린더 제조 공정을 나타낸 도면.
도 6은 제1 실시예에 따른 광 실린더 제조 공정을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 7은 압출 성형에 따라 제조된 광 실린더와 제1 실시예에 따른 광 실린더의 누광 현상에 대한 시뮬레이션 결과를 비교한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 이동 경로를 도시한 도면.
도 9 및 도 10은 본 발명의 디스펜서와 비교되는 디스펜서들을 도시한 도면들.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스펜서 시스템을 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스펜서의 동작을 도시한 도면.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 자외선 경화 가능한 광학 수지를 내부에 충진하여 제조되는 광 실린더의 제조를 위해 광학 수지를 충진할 수 있는 디스펜서와 이를 이용한 광 실린더 제조 방법에 관한 것이다.

광 실린더는 튜브 등과 같은 광 확산이 가능한 클레이 내부에 광 투과가 가능한 광학 수지를 충진시킨 후 자외선 경화시켜 제조될 수 있다. 여기서, 충진된 광학 수지가 경화됨에 따라 생성되는 코어는 클레이와 전반사 관계를 가질 수 있다. 결과적으로, 상기 광 실린더로 입사되는 광이 상기 광 실린더의 출력단으로 누설없이 전달될 수 있다.

여기서, 광학 수지는 디스펜서를 이용함에 의해 클레이 내부에 충진될 수 있다. 제1 실시예에 따른 디스펜서는 클레이 내부에 광학 수지를 충진하는 과정에서 발생하는 기포를 효과적으로 제거할 수 있다. 이에 대해서는 하기에서 도 3을 이용하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

또한, 다른 실시예에 따르면, 상기 코어를 형성하는 수지는 광 전달이 가능한 복수의 물질들을 혼합시킴에 의해 생성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 클레이를 이루는 물질과 전반사 관계를 형성할 수 있도록 광학 물질들을 혼합시켜 원하는 굴절률을 가지는 수지를 형성할 수 있다. 다만, 수지의 성분은 상기 클레이와 상기 코어가 전반사 관계를 가지는 한 다양하게 변형될 수 있으며, 이러한 변형이 본 발명의 권리범위에 속함은 당업자에게 있어 자명한 사실일 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 제1 실시예에 따른 광 실린더의 사시도이고, 도 2는 제2 실시예에 따른 광 실린더의 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에 따른 광 실린더(100)는 클레이(110, clay, 외층) 및 코어(120, core, 내부층)로 구성된다. 광 실린더(100)의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 원형, 지원, 타원, 사각형, 삼각형 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 또한, 광 실린더(100)의 형상은 만곡형일 수도 있다.

클레이(110)는 광 확산이 가능한 광 실린더(100)의 외장 피복(sheath)이다. 클레이(110)는 휘거나 굽을 수 있는 플렉서블(Flexible)한 재질로 형성될 수 있다. 도 2에 만곡 형상의 클레이가 도시되어 있다.

제1 실시예에 따르면, 클레이(110)의 형상은 실린더, 튜브 등과 같은 원통 형상일 수 있다. 물론, 클레이(110)는 원통 형상 이외에도 사각형, 삼각형, 평면 등과 같은 다양한 형상일 수 있다. 클레이(110)는 광 확산이 가능하며 굽을 수 있는 재질로 형성되는 한 그 형상에는 제한이 없다.

클레이(110)는 투명 또는 불투명한 재질의 수지로 성형될 수 있다.

또한, 클레이(110)는 기성품의 튜브나 실린더와 같은 외장 피복 제품을 그대로 적용할 수도 있다.

제1 실시예에 따른 클레이(110)의 두께는 특별한 제한은 없으나, 박형화를 위해 클레이(110)의 두께는 0.01mm 이상이고 1mm이하의 범위에서 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 다만, 클레이(110)의 두께는 광 실린더(100)에 입사되는 광을 효율적으로 가둘 수 있으며, 광 실린더(110)가 휠 수 있는 정도의 두께에서 결정될 수 있다.

클레이(110)는 코어(120)를 성형하기 위한 외장 피복의 기능도 동시에 수행해야 하므로, 클레이(110) 내부는 빈 공간(즉, 홀)을 포함한다.

클레이(110)는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, Polymethyl methacrylate), 폴리 카보네이트(PC, Polycarbonate), 폴리프로필렌(PP, Polypropylene), 폴레에틸렌(PE, Polyethylene), 폴리우레탄(PU, Polyurethane), 열경화성 우레탄 탄성체(TPU, Thermoplastic Urethane elastomer) 등으로 제작될 수 있으며, 투명성을 가지는 재질을 이용하여 제작할 수 있다.

폴리메틸메타크릴(PMMA: poly methyl methacrylate)의 단독중합체 또는 공중합체, 폴리카보네이트(PC: Polycarbonate) 단독중합체 및 공중합체 또는 폴리프로필렌 단독중합체 또는 공중합체를 주성분으로 하는 수지를 통해 성형될 수 있다.

여기서, 폴리메틸메타크릴(PMMA)은 메타크릴산메틸을 원료로한 폴리머로, 플라스틱중에서 가장 뛰어난 투명성과 내후성을 가지고 있으며, 90 내지 91% 광 투과도를 가지고, 착색이 용이한 특징을 가지고 있다.

폴리카보네이트(PC)는 사출성형, 압출 성형에 의해 쉽게 가공되며, 탁월한 광학적 성질과 강인성을 가진다. 즉, 폴리카보네이트 수지는 평균 약 89%의 가시광선 투과율을 가지는 특성을 가지고 있다.

폴리프로필렌은 열을 가하면 부드러워지는 열 가소성 수지로, 프로필렌 단량체의 중합체로 나선형 구조를 형성하며, 독특한 결정 구조로 우수한 강성, 내열성, 화학 안정성과 같은 물성을 가진다.

폴리에틸렌(Polyethylene, PE)은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE, Low Density Polyethylene)과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE, High Density Polyethylene)으로 나누어지며, 압출공정으로 클레이를 제작할 때 수월하게 제작된다는 장점을 가진다.

또한 폴리우레탄 및 열경화성 우레탄 탄성체의 경우 3차원구조를 가진 재질로써 질기고 화학적 안정성을 가지고 있고, 투과율이 높은 재질을 형성할 수 있다는 장점이 있다.

코어(120)는 자외선 경화성 수지를 클레이(110)에 충진시킨 후 경화시킴에 의해 형성될 수 있다. 이러한 코어(120)는 투광성을 가질 수 있다.

일 실시예에 따르면, 코어(120)는 폴리메틸메타크릴(PMMA: poly methyl methacrylate)의 단독중합체 또는 공중합체, 폴리카보네이트(PC: Polycarbonate) 단독중합체 및 공중합체 또는 폴리프로필렌 단독중합체 또는 공중합체, 또는 이들의 조합 물질로 이루어질 수 있다.

클레이(110) 내부에 코어(120)를 형성하는 방식으로 클레이(110)에 자외선 경화성 수지를 충진시키지 않고, 코어 및 클레이를 압출 성형 방식으로 형성하는 방법도 고려할 수 있다. 그러나, 압출 성형 방식으로 광 실린더를 제조하면, 압출 성형의 특성상 사용될 수 있는 코어의 재료가 한정된다. 결과적으로, 코어의 재료 한계성으로 인하여 클레이와 코어가 전반사 관계를 가지지 못할 수 있고, 누광 현상이 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명의 광 실린더 제조 방법은 용이한 내부 전반사 특성을 실현하기 위하여 클레이(110)에 고굴절 특성을 실현할 수 있는 자외선 경화가 가능한 광학 수지를 충진시켜 광 실린더(100)를 제조할 수 있다. 이 때, 자외선 경화성 수지는 다양하게 조합되고 원하는 굴절률을 가지도록 물질들의 조합이 가능하므로, 클레이(110)를 이루는 물질에 따라 내부 전반사를 형성할 수 있는 광학 수지를 제조하여 사용할 수 있다. 한편, 상기 수지를 자외선 경화시킴에 의해 형성된 코어(120)의 굴절률은 스넬의 법칙에 따라 클레이(110)의 굴절률보다 높을 수 있다.

예를 들어, 클레이(110)가 1.492 굴절률을 가지는 폴리메틸메타크릴(PMMA)로 이루어진 경우, 스넬의 법칙에 따라 내부전반사 특성을 향상시킬 수 있도록 1.495~1.58 수준의 굴절률을 가질 수 있는 광학 수지를 이용하여 제조할 수도 있다.

특히, 광 실린더(100)가 도 2에 도시된 바와 같이 곡선 형상을 가질 때, 광 실린더(100)의 입력단 인근에서 누광 현상이 발생되지 않도록 클레이(110)의 물질을 고려하여 클레이(110)에 충진되는 광학 수지 또는 광학 수지의 굴절률이 결정될 수 있다.

다만, 이러한 광학 수지는 하나의 물질일 수도 있고 혼합 물질일 수도 있다. 혼합 물질인 경우, 상기 광학 수지를 구성하는 물질들은 상기 결정된 수지의 굴절률에 맞도록 다양한 조합이 가능할 수 있다. 예를 들어, 상기 충진되는 광학 수지의 굴절률이 1.5로 결정된 경우, 광학적 특성이 우수한 아크릴레이트와 부착성 이 우수한 아크릴레이트를 주쇄로 하고 굴절률이 높은 광학수지 및 점도를 조절하기 위한 아크릴레이트를 포함하도록 제조될 수 있다. 즉, 상기 결정된 굴절률을 형성하는 한 상기 광학 수지의 조합은 다양하게 변형될 수 있다.

위에서는 충진 수지를 형성하기 위하여 2가지 물질들을 조합하는 것으로 언급하였으나, 세가지 이상의 물질들이 조합될 수도 있다.

또한, 위에서는 상기 충진 수지가 자외선 경화되는 것으로 설명하였으나, 상기 충진 수지가 클레이(110)에 충진된 후 경화되는 한 자외선으로 제한되지는 않는다.

정리하면, 본 실시예의 광 실린더 제조 방법은 클레이(110)에 전반사를 고려하여 결정된 굴절률을 가지는 광학 수지를 충진시킨 후 자외선 경화시켜 코어(120)를 형성한다. 이 때, 충진 방법을 사용하여 코어(120)를 형성하므로 상기 광학 수지의 다양한 조합이 가능하고, 클레이(110)의 굴절률에 따라 물질들을 적절히 조합하여 원하는 굴절률을 가지는 코어(120)를 형성할 수 있다. 결과적으로, 광 실린더(100)로 입사되는 광이 누설없이 출력단을 통하여 출력될 수 있다. 또한, 광 실린더(100)의 입력단 인근에서의 광 누설 현상도 상당히 감소할 수 있다.

또한, 종래의 광 파이프에서는 광을 전달하기 위하여 반사판을 요구하였으나, 본 실시예의 광 실린더(100)에서는 반사판이 전혀 필요치 않으며, 따라서 광 실렌더(100)의 구조가 간단하여지고 제조 공정이 용이할 수 있다.

한편, 위에서는 코어(120)가 하나의 층으로 이루어지는 것으로 설명하였으나, 복수의 층들로 이루어질 수도 있다.

이와 같은 광 실린더(100)는 도 3에 도시된 디스펜서(300)에 의해 광학 수지가 클레이(110)의 내부에 충진됨으로써 형성될 수 있다. 이하, 도 3을 참조하여, 광 실린더를 제조하기 위한 디스펜서의 구조에 대해 설명하기로 한다.

도 3은 제1 실시예에 따른 광 실린더를 제조하기 위한 디스펜서의 구조를 도시한 도면이고, 도 4는 제2 실시예에 따른 광 실린더를 제조하기 위한 디스펜서의 구조를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 광 실린더를 제조하기 위해 클레이(110)의 내부에 광학 수지를 충전하기 위한 디스펜서는 몸체(310), 연결부(315), 제1 입구(320), 주입부(325), 기포배출통로(330)을 포함하여 구성된다.

몸체(310)는 광학 수지를 수용하기 위한 공간이다. 몸체(310)는 광학 수지를 공급받기 위한 제1 입구(320)가 형성되며, 제1 입구(320)와 대면하는 타면에 광학 수지를 방출하기 위한 제2 입구(325)가 형성된다. 이하, 편의상 제2 입구(325)를 주입부라 칭하기로 한다.

몸체(310)와 제1 입구(320) 사이에는 연결부(315)가 위치될 수 있다. 연결부(315)는 튜브 타입으로 형성되는 제1 입구(320)과 디스펜서의 몸체(310)를 상호 연결해주는 기능을 한다.

또한, 몸체(310)의 적어도 일 측면에는 광학 수지 방출에 따라 생성되는 기포를 제거하기 위한 기포배출통로(330)가 형성된다.

주입부(325)의 개방에 따라 광학 수지가 클레이(110) 내부로 충진될 때, 주입부(325) 인근에서 기포가 발생할 수 있다. 광학 수지 방출에 따라 형성되는 기포는 그 특성상 위로 상승하며, 상승되는 기포들이 많아지면 일부 기포가 광학 수지와 함께 주입부(325)를 통하여 클레이(110) 내부로 진입할 수 있다. 즉, 광 실린더의 내부에 기포가 형성되어 되며, 그 결과 광 실린더를 통하여 광이 원활이 전달되지 못할 수 있으며, 즉 광학 효율, 예를 들어 전반사 효율이 저하될 수 있다.

따라서, 광학 수지가 주입부(325)를 통하여 클레이(110)이 내부로 충진될 때 생성될 수 있는 기포를 제거하는 것이 중요하다.

일 실시예에 따르면, 주입부(325) 인근에서 생성된 기포가 상승할 때 기포가 외부로 배출될 수 있도록 기포배출통로(330)를 몸체(310)의 일부에 형성할 수 있다. 결과적으로, 기포들이 계속적으로 쌓이지 않게 되고 발생시마다 외부로 배출되므로, 기포가 클레이(110) 내부로 침투하는 현상을 원천적으로 방지할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 광학 수지를 클레이(110)의 내부로 충진할 때 발생하는 기포는 몸체(310)의 벽면을 따라 이동하며 위로 상승한다. 이에 따라, 기포를 가장 효율적으로 제거하기 위해, 몸체(310)는 기포배출통로(330)와 연통하는 부분에서 라운드 코너 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

도 9에 도시된 바와 같이 몸체(310)가 주입부(315) 방향으로 완만한 경사를 가지도록 형성되는 경우, 기포가 몸체(310) 내부를 따라 이동되는 문제점이 발생한다. 이에 따라, 몸체(310) 내부에 발생된 기포를 완전히 제거하기 위해서는 주입부(325)의 노즐을 개방하여 기포를 제거해야 하는 단점이 있다.

또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 몸체(310)가 주입부(325) 방향으로 급경사를 가지며 다시 완만한 경사를 가지도록 형성되는 경우에도, 급경사가 시작되는 지점부터 기포가 광학 수지 내부(즉, 몸체(310) 내부)로 이동되는 문제가 발생한다.

따라서, 몸체(310) 내부에 공급된 광학 수지에서 발생되는 기포를 효과적으로 제거하기 위해 기포배출통로(330)는 몸체(310)의 일 측면의 일부 영역을 관통하여 형성될 수 있다. 즉, 기포배출통로(330)는 광학 수지 충진시 발생되는 기포를 효과적으로 제거하기 위해 몸체(310)의 라운드 코너 영역과 연통하도록 형성된다.

이 때, 기포배출통로(330)를 통하여 광학 수지가 배출되지 않도록, 기포배출통로(330)는 작은 직경을 가지거나 상향 방향으로 형성될 수 있다. 이러한 기포배출통로(330)는 광학 수지의 주입 속도 등을 고려하여 설계될 수 있다.

다른 예로, 기포배출통로(330)에는 광학 수지가 누출되는 것을 방지하기 위한 방지막이 형성될 수 있다. 이때, 방지막은 광학 수지가 기포배출통로(330)를 따라 누출되는 것을 방지할 수 있도록 몸체(310)의 일 측면에 기포배출통로(330)가 관통하는 지점에 형성될 수 있다. 이로 인해, 광학 수지의 누출 없이 생성된 기포만 방지막을 통해 기포배출통로(330)를 따라 배출되어 제거될 수 있다.

또 다른 예로, 기포배출통로(330)는 광학 수지가 몸체(310)로부터 누출되는 것을 방지하기 위해 “ㄴ”형상으로 형성될 수도 있다. 즉, 몸체(310)에 맞닿은 기포배출통로(330)는 낮고 기포만 배출될 수 있도록 타면이 높도록 형성될 수 있다.

또 다른 예로, 기포배출통로(330)는 몸체(310)의 적어도 일측면의 하부면과 상부면을 관통하는 손잡이 형상으로 형성될 수도 있다.

이러한 기포배출통로(330)는 주입부(325)에 인접한 위치에 형성될 수 있다. 이를 통해 광학 수지 방출에 따라 형성되는 기포를 바로 제거할 수 있는 이점이 있다.

또한, 기포배출통로(330)는 도 11에 도시된 바와 같이, 레진 공급을 위한 별도의 탱크와 연동되도록 형성될 수 있다. 이를 통해 기포배출통로(330)를 통해 광학 수지 레진이 유출되더라도 이를 다시 레진 공급 탱크로 유입되어 활용하도록 할 수 있는 이점도 있다.

즉, 본 실시예의 광 실린더 제조 방법은 광 실린더(100)의 균일한 전반사를 위해 디스펜서(300)의 몸체(310)에 기포배출통로(330)를 형성하여 광학 수지 충진에 따라 형성되는 기포를 즉각적으로 제거하여 클레이(110) 내부로 기포가 주입되지 않도록 할 수 있다.

도 3에는 디스펜서(300)의 몸체(310)에 기포배출통로(330)가 하나로 형성된 일예가 도시되어 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이, 디스펜서(300)의 몸체의 양측면에 기포배출통로(330)가 형성될 수 있다.

몸체(310)의 일 측면 중 일부분에 기포배출통로(330)가 형성되는 위치는 특별하게 한정되지 않을 수 있다. 그러나, 주입부(325)를 통해 광학 수지 충진시 발생되는 기포를 즉각적으로 제거하기 위해서 주입부(325)에 인접하여 형성되는 것이 바람직하다.

주입부(325)는 광학 수지를 클레이에 주입하기 위한 부재이다.

주입부(325)는 도 3에는 도시되어 있지 않으나, 모터와 연결될 수 있다. 즉, 주입부(325)는 모터의 동작에 따라 개방 및 폐쇄가 제어될 수 있다.

도 12에는 주입부(325)의 폐쇄 및 개방 상태가 도시되어 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 주입부(325)가 폐쇄된 상태에서는 광학 수지가 클레이(110)로 충진되지 않는다. 그러나, 주입부(325)가 개방되면, 광학 수지가 방출되어 클레이(110) 내부로 충진될 수 있다.

즉, 주입부(325)는 밸브와 같은 형태로 구성될 수 있다. 이에 따라 연결된 모터에 의해 주입부(325)가 개방되면(즉, 밸브가 개방되면), 몸체(310) 내부에 수용된 광학 수지가 주입부(325)를 통해 클레이(110) 내부로 방출될 수 있다.

광학 수지 방출이 완료되면, 모터의 제어에 따라 주입부(325)가 폐쇄되면(즉, 밸브가 잠기면), 몸체(310) 내부에 수용된 광학 수지는 주입부(325)를 통해 방출되지 않게 된다.

또한, 주입부(325)에는 주입바늘이 연결될 수 있다.

주입바늘이 주입부(325)에 연결됨으로써 광학 수지를 클레이(110) 내부로 용이하게 방출하도록 할 수 있다.

도 5는 제1 실시예에 따른 광 실린더 제조 공정을 나타낸 도면이고, 도 6은 제1 실시예에 따른 광 실린더 제조 공정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.

제1 공정(510)에서 충진 방법을 이용하여 광 실린더(100)를 제조하기 위해 튜브, 실린더와 같은 내부 홀을 가지는 클레이(110)를 투입한다. 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 클레이(110)가 실린더 또는 튜브와 같은 형상인 것을 가정하나, 클레이(110)의 형상은 사각형, 삼각형 등 다양할 수 있으며 만곡형일 수도 있다. 제1 공정은 도 6의 610에 도시된 바와 같다. 일 실시예에 따르면, 클레이(110)는 기성 제품일 수 있다.

광 실린더 제조를 위해 투입된 클레이(110)는 홀더(610)에 일시적으로 홀딩(보유)된다. 이어, 클레이(110) 내부에 광학 수지를 충진하기 위해 롤러부재(615)에 의해 일렬 종래로 이동하게 된다.

롤러부재(615)는 홀더(610)의 일단에 연결되며, 롤러부재(615)에 의해 홀더(610)에 홀딩된 클레이(110)가 일렬 횡대로 이동되게 된다.

도 6에 도시된 바와 같이 일렬 횡대로 배열되어 이동되는 클레이(110)의 내부에는 제2 공정(515)에서 클레이(110)에 자외선 경화 가능한 광학 수지를 충진한다. 예를 들어, 클레이(110)가 실린더 또는 튜브 형상이라고 가정하자. 제2 공정(515)에서 디스펜서(300) 내부에 위치된 피스톤(315)을 가압함으로써 피스톤(315)의 가압에 따라 디스펜서(300) 내부에 수용된 광학 수지가 가압에 의해 주입부(325)를 통해 방출되어 실린더 또는 튜브 안으로 투입되어 충진되게 된다.

또한, 도 3에서 설명한 바와 같이, 디스펜서(300)는 광학 수지 방출에 따라 생성되는 기포를 즉각적으로 제거하여 클레이(110)로 광학 수지를 방출할 수 있다.

또한, 클레이(110)는 광학 수지가 충진될 때, 광학 수지가 투입되는 투입 방향에 대향하는 타면에 의해 광학 수지가 흐르는 것을 방지하기 위해 클레이(110)의 타면에는 광학 수지의 흐름을 방지하고, 클레이(110)에 광학 수지를 가두기 위한 마개부(620)가 연결될 수 있다. 이미 전술한 바와 같이, 광학 수지는 자외선 경화 가능한 수지일 수 있다.

마개부(620)는 롤러부재(615)가 위치된 곳 하단부에 위치될 수 있다. 즉, 마개부(620)는 클레이(110) 내부로 충진된 광학 수지가 흐르는 것을 방지하기 위한 목적으로 형성되므로, 홀더(610)의 하단부에는 마개부(620)가 위치되지 않는다. 제 3 공정(520)에서 광학 수지를 클레이(110)에 충진시키는 과정에서 생성되는 기포를 제거하는 탈포 공정이 수행될 수 있다. 상기 기포가 제거되지 않고 클레이(110) 내부로 침투되면 광 실린더(100)의 광학 특성, 예를 들어 광 전달의 균일도가 저하될 수 있다. 따라서, 본 실시예의 광 실린더 제조 방법은 클레이(110)에 광학 수지를 충진시키는 동안 기포도 제거한다. 결과적으로, 코어(120)의 광 전달의 균일도를 높일 수 있는 이점이 있다.

제4 공정(525)에서 충진된 광학 수지를 경화시킨다. 이때, 경화는 자외선 경화일 수 있다.

한, 도 6의 620에 도시된 바와 같이, 수지의 자외선 경화를 위한 자외선 조사 방향은 수지가 클레이(110)에 주입되는 방향과 일치되는 방향으로 조사될 수 있다.

도 3과 같이 자외선 경화 가능한 수지를 이용하여 제조되는 광 실린더(100)는 수지를 구성하는 재료 혼합이 가능하여 굴절률 조절이 용이한 이점이 있다.

제5 공정(530)에서 자외선 경화함에 의해 제조된 광 실린더(100)을 검사하는 검사 공정이 수행된다. 검사 공정을 통해 광 실린더(100)에 광학 수지의 충전에 따라 균일한 코어가 형성되었는지 여부를 검사할 수 있다.

제6 공정(535)에서 검사 공정을 통과한 광 실린더(100)는 제품화한다.

도 7은 압출 성형에 따라 제조된 광 실린더와 제1 실시예에 따른 광 실린더의 누광 현상에 대한 시뮬레이션 결과를 비교한 도면이다.

도 7의 (a)는 제1 실시예에 따른 광 실린더의 누광을 시뮬레이션한 결과이고, (b)는 압출 성형에 따라 제조된 광 실린더의 누광을 시뮬레이션한 결과이다.

도 7(b)에서 보여지는 바와 같이, 압출 성형에 따라 제조된 광 실린더는 광원이 입사되는 커브 영역에서 많은 누광 현상이 발생되는 것을 알 수 있다.

이에 비해, 제1 실시예와 같이 자외선 경화성 수지를 충진하여 제조된 광 실린더(100)는 광원이 입사되는 커브 영역에서의 누광 현상이 거의 발생되지 않는 것을 알 수 있다.

이외에도, 압출 공정에 의해 제조된 광 파이프와 제1 실시예에 따른 광 실린더 모두 굽은 영역(bended part)(A)에서 소량의 누광 현상이 발생되나 이는 사람의 눈으로는 인식되지 않을 정도로 매우 소량이 누광된다.

결과적으로 광원이 입사되는 면에 대향하는 출력부에서 방출되는 광원을 비교하면, 압출 성형에 따라 제조된 광 실린더는 광원이 입사되는 지점에 인접한 커브 영역에서의 많이 방출되는 누광 현상으로 인해 빛이 많이 손실되어 광 실린더의 출력단에서 상대적으로 약하게 빛이 방출되게 된다.

반면, 제1 실시예에 따른 외선 경화성 수지를 충진하여 제조된 광 실린더는 압출 성형에 따라 제조된 광 실린더에서 빛 손실이 많이 발생했던 영역(광원이 입사되는 지점에 인접한 커브 영역)에서의 누광 현상을 거의 제거하여 광 실린더의 출력단에서 균일하게 빛이 방출되는 것을 알 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 광 실린더
110: 클레이
120: 코어
300: 디스펜서
310: 몸체
315: 연결부
320, 325: 제1 입구, 제2 입구
330: 기포배출통로

Claims (4)

1. 광학 수지가 수용되는 몸체;
   상기 몸체 일면에 형성되며, 종단에 주입 바늘이 결합되고, 상기 주입 바늘을 통해 상기 광학 수지를 방출하는 주입부-상기 몸체의 일부 영역은 상기 주입부 방향으로 완만한 경사를 가지도록 형성됨; 및
   일단이 상기 몸체의 적어도 일측면에 연통되어 형성되며, 상기 광학 수지 방출시 상기 주입부 인근에서 생성되어 상기 몸체의 측면을 따라 상승하는 기포를 제거하는 기포배출통로를 포함하되,
   상기 기포배출통로와 연통하는 상기 몸체의 일부 영역은 라운드 코너 형상으로 형성되되,
   상기 기포배출통로는 상기 라운드 코너 형상으로 형성된 상기 몸체의 일부에 연통되어 형성되며, 상기 광학 수지 누출을 방지하기 위해 타단이 상기 기포배출통로의 일단보다 높도록 형성되며, 상기 타단은 상기 기포배출통로를 통해 광학 수지 누출시 재활용되도록 상기 광학 수지가 수용되는 상기 몸체의 상부 영역에 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 디스펜서.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 기포배출통로는 상기 몸체의 양측면에 각각 형성되되,
   상기 주입부에 인접하여 형성되는 것을 특징으로 하는 디스펜서.
   
3. 제1 항에 있어서,
   상기 기포배출통로는 상기 광학 수지 누출을 방지하기 위한 누출방지막이 형성된 것을 특징으로 하는 디스펜서.
   
4. 제3 항에 있어서,
   상기 누출방지막은 상기 몸체의 일측면에 맞닿는 상기 기포배출통로의 일면에 형성되는 것을 특징으로 하는 디스펜서.

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