KR20100118668A

KR20100118668A - 도광체 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20100118668A
Application number: KR1020090037467A
Authority: KR
Inventors: 우종국
Original assignee: 우종국
Priority date: 2009-04-29
Filing date: 2009-04-29
Publication date: 2010-11-08

Abstract

본 발명은 액상의 열가소성의 투명플라스틱재료를 제공하는 액상의 열가소성 투명플라스틱제공단계와; 상기 액상의 열가소성 투명플라스틱재료에 가스를 주입하여 그 내부에 제1기포를 형성하는 제1기포형성단계와; 상기 액상의 열가소성 투명플라스틱재료 내부에 형성된 상기 제1기포를 깨뜨려 다수개의 제2기포를 형성하고 그 밀도를 균질화하는 제2기포형성단계와; 상기 밀도가 균질하게 제2기포가 형성된 액상의 열가소성 투명플라스틱재료를 성형하여 도광체를 형성하는 도광체의 성형단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도광체의 제조방법을 제공한다.

투명플라스틱, 기포, 도광

Description

도광체 및 그 제조방법{Light Guide Body and method for producing the same}

본 발명은 도광체(導光體) 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 도광효율이 뛰어나고 생산성이 향상되는 도광체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

도광판(Light Guide Plate 導光板)은 점광원 또는 선광원으로부터 조사되는 빛을 산란시켜 면광원화시키는 것이다. 예를 들어 엘이디로부터 조사되는 빛은 직진성이 강하여 주변으로 잘 회절되지 않고, 이에 따라 빛이 닿는 부분의 주위는 어둡게 되는데, 이때 도광판을 사용하여 빛을 산란시켜 면 전체에 균일한 휘도를 발생시키게 된다.

통상적으로 이러한 도광은 아크릴과 같은 투명한 플라스틱판의 표면에 광원으로부터 조사되는 빛을 산란시킬 수 있는 산란패턴을 형성하여 이루어진다. 일반적으로 사용되는 산란패턴은 V형 커팅홈을 다수 개 형성하는 것이지만, 이외에도 도트, 사각의 커팅홈, 원형의 커팅홈 등이 형성될 수 있다.

그러나 이와 같이 산란패턴을 형성하는 것은 기계적 가공에 의한 것으로서 그 패턴을 미세관점에서 보면 거칠게 가공된 것으로서 빛이 조광되면 난반사가 일어나게 되는데, 이와 같은 난반사는 실질 적으로 광원으로부터 조사되는 빛을 완전하게 출사면으로 굴절시키지 못하고 일부의 빛이 흡수 또는 소실되어 반사율이 떨어질 수 있다.

따라서 가능하다면 기계적 가공을 사용하지 않고 도광체를 제조할 수 있다면 바람직하다 할 것이다.

다른 측면에서, 상술한 바와 같이 투명의 플라스틱판의 표면에 산란패턴을 형성하는 것은 이미 플라스틱 판재를 완성한 후 다시 기계적 가공을 하는 것으로서 번거로울 수 있으며 이에 따라 생산성이 떨어질 수 있다. 다시 말하여 투명의 플라스틱체를 형성할 때 일체로서 도광체가 형성될 수 있다면 생산성 측면에서 바람직하다 할 것이다.

그러므로 기계적 가공이 없으면서 동시에 투명의 플라스틱체를 형성할 때 일체로서 도광체를 형성할 수 있다면 바람직하다 할 것인데, 이렇게 생산되는 도광체의 도광효율이 뛰어나다면 더욱 바람직하다 할 것이다. 본 발명은 이러한 요청을 만족시킨다.

본 발명의 목적은 기계적 가공이 없으면서 동시에 투명의 플라스틱체를 형성할 때 일체로서 도광체를 형성하며, 또한 뛰어난 도광효율을 가지게 되는 도광체의 제조방법 및 이에 따른 도광체의 구조를 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적에 따라, 본 발명은 액상의 열가소성의 투명플라스틱재료 를 제공하는 액상의 열가소성 투명플라스틱제공단계와; 상기 액상의 열가소성 투명플라스틱재료에 가스를 주입하여 그 내부에 제1기포를 형성하는 제1기포형성단계와; 상기 액상의 열가소성 투명플라스틱재료 내부에 형성된 상기 제1기포를 깨뜨려 다수개의 제2기포를 형성하고 그 밀도를 균질화하는 제2기포형성단계와; 상기 밀도가 균질하게 제2기포가 형성된 액상의 열가소성 투명플라스틱재료를 성형하여 도광체를 형성하는 도광체의 성형단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도광체의 제조방법을 제공한다.

이 경우, 상기 액상의 열가소성 투명플라스틱제공단계는 상온에서 액상인 투명플라스틱재료를 제공하고 여기에 중합을 위한 경화제를 첨가하고 열을 가하여 상기 제1기포형성단계에 의하여 형성되는 기포가 유동되지 않고 그 내부에 갇혀 있을 점성도를 가지도록 하는 것이다.

본 발명의 실시예에서, 상기 상온에서 액상인 투명플라스틱재료는 메틸메탈아크릴레이트(MMA)를 사용하고 있다.

또한, 상기 액상의 열가소성 투명플라스틱제공단계는 상온에서 고체인 합성수지를 용융하고 그 온도를 조절하여 상기 제1기포형성단계에 의하여 형성되는 기포가 유동되지 않고 그 내부에 갇혀 있을 점성도를 가지도록 하는 것이다.

본 발명의 실시예에서, 상기 상온에서 고체인 투명플라스틱재료는 폴리카보네이트(PC)를 사용하고 있다.

본 발명에 따를 경우, 상기 제2기포형성단계는 상기 제1기포가 형성된 액상의 열가소성 투명플라스틱재료의 내부에 팬을 제공하고 상기 팬을 회전시켜 상기 제1 기포를 깨뜨려 다수개의 제2기포를 형성하여 이루어질 수 있다.

본 발명은 또한 열가소성 투명 플라스틱체와; 상기 열가소성 투명 플라스틱체가 액상의 상태일 때 주입된 가스가 깨져 그 내부에 다수개로 형성된 기포를 포함하여 이루어진 것으로서, 상기 열가소성 투명 플라스틱체의 외면에는 기계적 가공이 없어 표면에서 굴절이 일어나지 않으며, 상기 열가소성 투명플라스틱체 내부의 기포는 구형을 이루는 것을 특징으로 하는 도광체를 제공한다.

본 발명에 따를 경우, 상기 열가소성 투명플라스틱체는 판, 봉 또는 구의 형태 중 어느 하나일 수 있으며 특별히 그 형상에 제한을 가지지 않는다.

본 발명에 따를 경우, 기계적 가공이 없으면서 동시에 투명의 플라스틱체를 형성할 때 일체로서 도광체를 형성하도록 하고 있다. 이에 따라서 그 생산성을 높일 수 있다. 또한 본 발명에 따를 경우 투명의 플라스틱체의 내부의 기포는 그 생성과정에서 열팽창 및 표면장력에 의해 매끈한 구형을 취하게 됨으로서 조사된 빛이 반사경계 면에서 흡수되거나 소실됨이 없이 광원으로부터 도달한 빛을 최대한 출사면으로 반사 또는 굴절 시킬 수 있게 된다. 이에 따라 도광효율이 크게 개선된다.

특별히 본 발명에 따를 경우, 상기 성형을 통하여 이루어진 도광체에 대하여 그 표면에는 아무런 기계적 가공을 하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 즉 도광체의 표면에 기계적 가공을 전혀 하지 않아, 상기 출사면 또한 깨끗한 평면 또는 구면으로 이루어져 있기 때문에 출사면과 외부공기층과의 경계면에서 흡수 또는 손실을 최대한 줄일 수 있는 것이다. 이에 따라 그 도광효율이 또한 크게 개선될 수 있다.

다른 측면에서, 본 발명에 따를 경우, 액상의 투명플라스틱재료의 점성도와 상기 제1기포를 깨뜨리기 위한 팬의 회전수를 조절하여 굴절을 이루는 기포의 크기와 밀도를 조절할 수 있는 특징을 가진다.

이제 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고로 하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 도광체(1000)를 제조하는 공정을 보이는 도면이다.

본 발명에 따를 경우, 우선 액상의 열가소성의 투명플라스틱재료(500)가 제공된다. (도 1의 (a))

이러한 액상의 열가소성 투명플라스틱 재료(500)는 메틸메탈아크릴레이트(MMA)와 같이 상온에서 액상을 유지하는 투명플라스틱재료가 제공될 수 있고, 다른 경우 폴리카보네이트(PC)와 같이 상온에서 고체인 투명플라스틱재료를 용융하여 액상으로 하여 제공될 수 있다.

상술한 메틸메탈아크릴레이트(MMA)와 같이 상온에서 액상인 투명플라스틱재료가 제공되는 경우는 중합을 위하여 경화제가 첨가되며, 이에 따라, 상기 메틸메탈아크릴레이트(MMA)는 중합되어 폴리메탈아크릴레이트(PMMA)가 되어 후술하는 성형단계를 통하여 판, 봉 또는 구체 등으로 성형될 수 있다.

이러한 액상의 열가소성 플라스틱재료를 제공하는 단계에서는 액상의 열가소성 플라스틱재료(500)의 점성도를 조절할 필요가 있다. 이것은 본 발명에 따를 경우, 후술하는 것과 같이 상기 열가소성 플라스틱재료(500)의 내부에 제1기포(8000)를 형성하게 되는데, 상기 액상의 열가소성 플라스틱재료(500)의 점성도를 충분히 유 지하여 그 내부의 제1기포(8000)가 그 부력에 의하여 유동되지 않고 그 내부에 갇혀있도록 하기 위한 것이다.

이러한 점성도의 조절은 메틸메탈아크릴레이트(MMA)와 같이 상온에서 액상인 투명플라스틱재료가 제공되는 경우 첨가되는 경화제의 양과 온도를 조절하여 경험적으로 이루어질 수 있다. 이 경우 온도는 열을 가하여 상온보다 높게 되어 후술하는 제1 및 제 2 기포(8000)(8)의 열팽창이 가능하여야 한다. 통상적으로 온도는 약 50℃에서 90℃ 사이에서 이루어진다.

다른 경우, 폴리카보네이트(PC)와 같이 용융하여 액상을 유지하는 경우는 그 온도를 조절하여 점성도를 경험적으로 조절할 수 있다. 이 경우 온도는 상온보다 높아, 후술하는 제2기포(8)가 열팽창이 가능하여야 하며 이 경우도 온도는 통상적으로 약 170℃에서 320℃ 사이에서 이루어진다.

이와 같이 액상의 투명 열가소성 플라스틱재료(500)가 제공되고 그 점성도가 적절히 조절되면, 상기 액상의 투명 열가소성 플라스틱재료(500)에 가스를 주입하여 그 내부에 제1기포(8000)를 형성하게 된다. (도 1의 (b)) 이러한 가스의 종류는 제한이 없으나 공기를 사용하는 것이 그 채취의 용이성때문에 좋다고 할 것이다.

가스를 주입하는 방법은 제한이 없으나, 바람직하게는 도 1의 (b)에서 보이는 것과 같이 그 전단에 주입부(46)가 형성되고 그 내부에 피스톤(49)이 장착된 가스주입체(40)를 이용하는 것이 좋다. 이러한 가스주입체(40)는 예를 들어 주사기와 같은 형상을 가질 수 있다. 즉 상기 주입부(46)를 상기 액상의 투명 열가소성 플라스틱재료(500)의 내부로 인입하고 그 피스톤(49)을 밀어 가스주입체(40) 내부의 가 스를 상기 액상의 투명 열가소성 플라스틱재료(500)의 내부로 주입하게 되는 것이다.

이 경우, 주입되는 가스는 상기 액상의 투명 열가소성 플라스틱재료(500)의 내부에서 제1기포(8000)를 형성하게 된다. 이러한 제1기포(8000)는 다수 개를 형성할 수도 있다.

본 발명에 따를 경우, 가스가 상기 액상의 투명 열가소성 플라스틱재료(500)의 내부로 주입되면 상기 가스는 상기 액상의 투명 열가소성 플라스틱재료(500)의 온도에 의하여 열을 전달받아 열팽창을 하게 되는데 또한 이때 표면장력이 작용하게 되어 매끈한 구형을 이루게 된다. 즉 상기 제1기포(8000)는 매끈한 구형을 이루게 되는 것이다.

이 경우, 전술한 바와 같이 액상의 투명 열가소성 플라스틱재료(500)는 그 점성에 의하여 상기 제1기포(8000)가 유동되지 않고 내부에 갇혀 있도록 한다.

다음, 상기 액상의 열가소성 투명플라스틱재료(500) 내부에 형성된 상기 제1기포(8000)를 깨뜨려 다수개의 제2기포(8)를 형성하게 하며 이들을 고르게 퍼뜨려 그 밀도를 균질하게 한다. (도 1의 (c))

예를 들어, 상기 액상의 투명 열가소성 플라스틱재료(500)의 내부에 팬(60)을 제공하고 이를 회전시킨다. 그러면 상기 제1기포(8000)는 깨뜨려져 다수 개의 작은 기포(8)로 나눠지게 된다.

이렇게 나눠진 기포(8)를 고르게 퍼뜨려 그 밀도를 균질화한다.

이 경우 제1기포(8000)로부터 깨여져 형성되는 제2기포(8)는 상기 액상의 투명 열가소성 플라스틱재료(500)의 온도에 의하여 열을 전달받아 열팽창을 하며 또한 표면장력이 작용하게 되어 매끈한 구형을 이루게 된다. 이러한 상태에서 상기 액상의 투명 열가소성 플라스틱재료(500)의 점성에 의하여 유동되지 못하고 그 내부에서 갇혀 자리를 유지하고 있는 것이다.

다음, 본 발명에 따를 경우, 이와 같이 그 내부에 점성에 의하여 다량의 매끈한 구형의 기포(8)를 함유하는 상기 액상의 투명 열가소성 플라스틱재료(500)를 성형하여 원하는 형체를 제조한다. (도 1의 (d))

예를 들어 압출기(900)를 통하여 압출하여 도광판(1000)을 형성할 수 있다. 다른 경우 구형의 도광구 또는 봉형태의 도광봉을 형성할 수 있을 것이다. 이외 사출 또는 케스팅(casting)으로 성형을 이룰 수도 있을 것이다.

도 2는 본 발명에 따라 제조된 도광체(1000)의 일예를 보인다.

액상의 투명플라스틱재료(500)가 성형을 통하여 경화되어 판체(5000)가 되었으며 그 내부에 다량의 기포(8)가 형성되어 있다. 이러한 판체(5000)의 측면에는 엘이디소자(110)와 같은 광원소자가 다수 개 배치된 광원부(100)가 놓인다. 상기 광원부(100)로부터 조사되는 빛을 상기 도광체(1000)의 기포(8)는 굴절을 이루어 도광을 이루게 된다.

즉 도 3에서 보이는 바와 같이, 8a의 기포에서 보이는 것과 같이 하부면(510')으로 굴절을 이루어 하부면(510')이 출사면을 구성할 수 있으며 또한 8b와 8c에서 보이는 것과 같이 상부면(510)으로 이루어져 상부면이 출사면을 구성하게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 도광체(1000)의 다른 예로서 이 경우 도광체(1000)는 봉 의 형상을 하고 있다.

본 발명에 따를 경우, 도광체(1000)에서, 용도에 따라서는 불필요한 출사면에 반사시트를 설치하여 필요한 출사면의 휘도를 증가 시킬 수도 있으며, 출사면 위에 확산시트, 편광시트 또는 보호시트 등을 추가 설치하여 사용할 수도 있다.

이와 같이 본 발명에 따를 경우, 기계적 가공이 없으면서 동시에 투명의 플라스틱체를 형성할 때 일체로서 도광체를 형성하도록 하고 있다. 이에 따라서 그 생산성을 높일 수 있다. 또한 본 발명에 따를 경우 투명의 플라스틱체의 내부의 기포(8)는 그 생성과정에서 열팽창 및 표면장력에 의해 매끈한 구형을 취하게 됨으로서 조사된 빛이 반사경계 면에서 흡수되거나 소실됨이 없이 광원으로부터 도달한 빛을 최대한 출사면으로 반사 또는 굴절 시킬 수 있게 된다. 이에 따라 도광효율이 크게 개선된다.

특별히 본 발명에 따를 경우, 상기 성형을 통하여 이루어진 도광체(1000)에 대하여 그 표면에는 아무런 기계적 가공을 하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 즉 도광체의 표면에 기계적 가공을 전혀 하지 않아, 상기 출사면 또한 깨끗한 평면 또는 구면으로 이루어져 있기 때문에 출사면과 외부공기층과의 경계면에서 흡수 또는 손실을 최대한 줄일 수 있는 것이다. 이에 따라 그 도광효율이 또한 크게 개선될 수 있다.

다른 측면에서, 본 발명에 따를 경우, 액상의 투명플라스틱재료의 점성도와 상기 제1기포를 깨뜨리기 위한 팬의 회전수를 조절하여 굴절을 이루는 기포(8)의 크기와 밀도를 조절할 수 있는 특징을 가진다.

이로서 본 발명의 목적이 달성되었음을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은 실시예를 중심으로 설명되었으나, 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상에 따라 그 권리범위는 다음의 청구범위에 의한다.

도 1은 본 발명에 따른 도광체를 제조하는 공정을 보이는 도면;

도 2는 본 발명에 따른 도광체의 일예를 보이는 도면;

도 3은 도 2의 도광체에서 그 내부의 기포가 굴절을 일으키는 것을 보이는 도면;

도 4는 본 발명에 따른 도광체의 다른 예를 보이는 도면.

Claims

(a) 액상의 열가소성의 투명플라스틱재료를 제공하는 액상의 열가소성 투명플라스틱제공단계와;

(b) 상기 액상의 열가소성 투명플라스틱재료에 가스를 주입하여 그 내부에 제1기포를 형성하는 제1기포형성단계와;

(c) 상기 액상의 열가소성 투명플라스틱재료 내부에 형성된 상기 제1기포를 깨뜨려 다수개의 제2기포를 형성하고 그 밀도를 균질화하는 제2기포형성단계와;

(d) 상기 밀도가 균질하게 제2기포가 형성된 액상의 열가소성 투명플라스틱재료를 성형하여 도광체를 형성하는 도광체의 성형단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도광체의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 액상의 열가소성 투명플라스틱제공단계는 상온에서 액상인 투명플라스틱재료를 제공하고 여기에 중합을 위한 경화제를 첨가하고 열을 가하여 상기 제1기포형성단계에 의하여 형성되는 기포가 유동되지 않고 그 내부에 갇혀 있을 점성도를 가지도록 하는 것을 특징으로 하는 도광체의 제조방법.
제2항에 있어서,

상기 상온에서 액상인 투명플라스틱재료는 메틸메탈아크릴레이트(MMA)인 것을 특징으로 하는 도광체의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 액상의 열가소성 투명플라스틱제공단계는 상온에서 고체인 합성수지를 용융하고 그 온도를 조절하여 상기 제1기포형성단계에 의하여 형성되는 기포가 유동되지 않고 그 내부에 갇혀 있을 점성도를 가지도록 하는 것을 특징으로 하는 도광체의 제조방법.
제4항에 있어서,

상기 상온에서 고체인 투명플라스틱재료는 폴리카보네이트(PC)인 것을 특징으로 하는 도광체의 제조방법.
제1항에서 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 제2기포형성단계는 상기 제1기포가 형성된 액상의 열가소성 투명플라스틱재료의 내부에 팬을 제공하고 상기 팬을 회전시켜 상기 제1기포를 깨뜨려 다수개의 제2기포를 형성하는 것을 특징으로 하는 도광체의 제조방법.
(a) 열가소성 투명 플라스틱체와;

(b) 상기 열가소성 투명 플라스틱체가 액상의 상태일 때 주입된 가스가 깨져 그 내부에 다수개로 형성된 기포를 포함하여 이루어진 것으로서,

(c) 상기 열가소성 투명 플라스틱체의 외면에는 기계적 가공이 없어 표면에서 굴절이 일어나지 않으며, 상기 열가소성 투명플라스틱체 내부의 기포는 구형을 이루는 것을 특징으로 하는 도광체.
제7항에 있어서,

상기 열가소성 투명플라스틱체는 판, 봉 또는 구의 형태 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 도광체.