KR20240025641A - 도광체 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도광체(1)를 제조하는 방법으로서, 상기 도광체(1)의 블랭크(3)는 적층 제조로 제조되고 이어서 상기 블랭크(3)는 적어도 하나의 절삭 공구(W)로 후처리되는, 도광체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 이어서 상기 블랭크(3)는 광아웃커플링 지점(2)으로 의도되지 않은 적어도 하나의 영역에서 후처리된다. 또한 본 발명은 도광체(1)에 관한 것이다.

Description

도광체 및 이를 제조하는 방법

본 발명은 도광체를 제조하는 방법 및 도광체에 관한 것이다.

독일 특허공보 DE 10 2019 111 620 A1호에 설명되어 있는 바와 같은 선행 기술에, 적어도 하나의 출발 재료로 삼차원 물체를 적층 제조하는 장치 및 방법이 공지되어 있다. 상기 문헌의 장치는 물체의 3D 데이터를 기반으로 증착될 출발 재료 층에 대한 인쇄 경로를 계산하도록 구성된 제어 장치를 갖는다. 또한, 상기 문헌의 장치는 다수의 자유도로 움직일 수 있고 엔드 이펙터 및 엔드 이펙터에 고정된 압출기 또는 프린트 헤드를 포함하는 액추에이터 장치를 가지며, 액추에이터 장치와 압출기 또는 프린트 헤드는 제어 장치와 통신 연결되어, 계산된 인쇄 경로에 따라 제어 장치가 지정한 대로 압출기 또는 프린트 헤드로부터 출발 재료를 증착한다. 액추에이터 장치는 적어도 네 개의 자유도로 움직이고, 제어 장치는 시뮬레이션 모델을 기반으로 증착될 층들의 경로 거리, 배치 및/또는 코스를 고려해 인쇄 경로를 계산하고, 물체의 구성품 속성을 지정한다.

독일 특허공보 DE 10 2014 112 470 A1호에 조명 가시면이 있는 차량용 장비 부재가 설명되어 있다. 상기 문헌의 장비 부재는 캐리어, 필름 복합체 그리고 광원을 포함한다. 필름 복합체는 캐리어 상에 배치되어 장비 부재의 가시면을 형성한다. 필름 복합체는 도광체층, 산란층 및 두 개의 래커층을 가져, 광원에 의해 생성된 광선이 필름 복합체에 결합될 수 있고 필름 복합체에 의해 장비 부재의 가시면이 평면 상에서 조명될 수 있다.

국제 공개 WO 2017/029281 A1호에 광학 요소 및 이를 사용하는 조명 시스템이 공지되어 있다. 상기 문헌의 광학 요소는 전면, 후면 그리고 원주 방향으로 연장되는 가장자리를 포함하는 도광체와, 도광체의 전면에 직접 배치되는 광산란 3D 구조체를 포함한다. 광산란 3D 구조체는 부분적으로 도광체의 전면을 가리도록 배치된다. 광산란 3D 구조체는, 이와 상호 작용하는 산란되는 광의 적어도 일부가 도광체의 후면에서 도광체로부터 방출되는 방식으로 산란되도록 배치된다.

영국 특허 GB 2580883 A호에 조명 장치가 설명된다. 상기 문헌의 조명 장치는 3D 인쇄로 제조되는 도광체 및 광원을 포함한다. 도광체는, 이에 떨어지는 광을 반사, 흡수 및/또는 광산란을 통해 영향을 끼칠 수 있는 다수의 구간을 갖는다. 상기 문헌의 장치는 광원을 수용하는 개구를 갖는다. 광원은 도광체의 가장자리와 맞물리도록 조정된 별도의 하우징에 위치한다. 광원은 하나 이상의 LED를 포함한다. 도광체는 반사 또는 산란하는 기본층을 포함한다.

미국 특허출원공개 US 2008/0266863 A1호에 적어도 하나의 광원을 포함하는 초박형 조명 요소가 공지되어 있다. 도광체 요소는 적어도 하나의 표면의 적어도 하나의 구간에 복수의 분산된 미세 광학 표면 양각 구조체를 포함하는 도광체층을 포함한다. 각각의 표면 양각 구조체는 높이가 10 마이크로미터 이하 정도이고, 각각의 측면 치수가 10 마이크로미터 이하인 기본적인 구조적 특징을 포함한다. 각각의 표면 양각 구조체의 개수, 배치 및 크기와 표면 양각 구조체의 구조적 특징의 높이 및 측면 치수는, 도광체 요소에 결합된 광의 바람직한 아웃커플링 변조 정도를 제공하기 위해 변경된다.

본 발명의 목적은 선행 기술에 비해 개선된, 도광체를 제조하는 방법 및 선행 기술에 비해 개선된 도광체를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따라 이러한 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 도광체를 제조하는 방법 및 청구항 5의 특징을 갖는 도광체를 통해 달성된다.

본 발명의 바람직한 구성들은 종속 청구항의 특허대상이다.

특히 차량용, 특히 차량 구성품용 도광체를 제조하는 본 발명에 따른 방법에서, 도광체의 블랭크는 적층 제조로 제조되고 이어서 블랭크는 적어도 하나의 절삭 공구로 후처리된다. 이런 유형의 후처리를 기계 가공, 커팅, 재료 제거 또는 기계적 후처리라고도 한다.

본 발명에 따르면, 이어서 블랭크는 광 아웃커플링 지점으로 의도되지 않은 적어도 하나의 영역에서 후처리된다. 이 영역은 적어도 하나의 또는 각각의 광 아웃커플링 지점의 표면을 제외하고 특히 블랭크의 전체 표면에 걸쳐, 특히 적어도 블랭크의 전체 원주부 표면, 즉 외부면에 걸쳐 연장된다. 즉, 블랭크는 광 아웃커플링 지점이 의도되지 않은 곳에서 후처리되고 하나의 광 아웃커플링 지점 또는 각각의 광 아웃커플링 지점이 제공되는 곳에서는 블랭크가 후처리되지 않는다.

특히 차량, 특히 차량 구성품을 위한 본 발명에 따른 도광체는 이 방법으로 제조된다. 본 발명에 따르면, 도광체는 적어도 하나의 후처리된 영역과 적층 제조로만 제조된 적어도 하나의 의도된 광 아웃커플링 지점을 갖는다. 후처리된 영역은 적어도 하나의 또는 각각의 광 아웃커플링 지점의 표면을 제외하고 특히 도광체의 전체 표면에 걸쳐, 특히 적어도 도광체의 전체 원주부 표면, 즉 외부면에 걸쳐 연장된다.

이에 따라 본 발명에 따른 해법은, 이러한 적층 제조된 도광체의 표면에 후처리를 제한함으로써 국부적인 거칠기 편차를 생성하는 것을 가능하게 한다. 이하에서 설명하는 바와 같이, 이러한 제한은 적층 제조로 제조된 블랭크의 하나 이상의 지정된 기하학적 특성을 통해 이루어진다.

도광체 내에서 도광체에 결합된 광을 안내하는, 본 발명에 따른 해법으로 제조된 도광체의 기능 방식은 전반사(total reflection) 원리를 기반으로 한다. 이러한 원리를 구현하기 위해 적층 제조로는 달성될 수 없는 충분히 평활한 표면이 도광체에 있어야 한다. 따라서 적층 제조로 제조된 블랭크는 설명된 방식으로 이어서 후처리되어, 전반사가 이루어지도록 블랭크의 표면이 평활하게 된다.

도광체의 블랭크는 적층 제조 직후에는 거친 표면을 가져서, 도광체에 결합된 광이 이 곳에서 확산 산란되고 결과적으로 도광체에 남지 않는다. 그에 비해 충분히 평활화된, 후처리된 표면에서는 충분히 평활한 표면으로 인해 전반사를 위한 조건, 즉 전반사의 한계 각도가 준수될 수 있기 때문에, 확산 산란이 일어나지 않거나 거의 일어나지 않고, 광이 정반사된다. 이에 따라 상응하게, 설명된 방식으로 후처리된 도광체의 영역은 평활한 표면을 갖고 광이 아웃커플링되지 않으며, 반면 도광체의 후처리되지 않은 적어도 하나의 또는 각각의 광 아웃커플링 지점은 적층 제조로 생성된 거친 표면을 갖고 도광체에 결합된 광이 확산 산란에 의해 도광체로부터 아웃커플링된다.

이에 따라 본 발명에 따른 해법은 특히 간단한 방식으로 적층 제조로 도광체를 제조하는 것을 가능하게 한다. 금형이 필요하지 않은 이러한 제조에 의해, 기존의 일반적인 도광체 사출 성형 제조 및 이와 관련하여 사용되는 값비싼 사출 금형과 결부된 매우 높은 비용이 사라진다. 이에 따라 본 발명에 따른 해법은 훨씬 비용 효율적이어서, 소량 연속 생산 또는 일회성 생산도 경제적으로 합리적인 방식으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 해법은 생산 수량과 무관한 제조 비용으로 인해 높은 수준의 개별화 가능성도 제공한다.

본 발명에 따른 해법을 통해, 사출 성형으로는 불가능하거나 매우 많은 노력이 드는 복잡한 도광체 형상, 예를 들어 생체 공학적 구조체, 언더컷 및 기타 복잡한 형상도 간단한 방식으로 제조될 수 있다.

도광체의 블랭크가 구성품 상에 또는 구성품과 함께 적층 제조에 의해 제조됨으로써, 다중 재료 구조체, 예를 들어 도광체가 구성품, 예를 들어 트림 부분에 통합되어, 본 발명에 따른 해법, 특히 이와 관련하여 사용된 적층 제조로 기능을 더욱 통합하는 것이 가능하다. 이로 인해, 예를 들어 도광체를 포함하는 구성품에 필요한 설치 공간이 감소될 수 있다. 또한, 이로 인해 특히 차량의 내부 조명과 관련하여 예를 들어 추가적인 조명 혁신을 가능하게 하는 추가적인 디자인 자유가 가능해진다.

적층 제조의 다중 재료 사용성으로 인해 예를 들어 지정된 색상 그라디언트(color gradient)를 구현하기 위해 색상 구조 부재를 갖는 도광체도 구조체에 구현될 수 있다.

설명한 해법에서, 광 아웃커플링을 위해 적어도 하나 또는 각각의 광 아웃커플링 지점에 생성하기에 기하학적으로 복잡하고 형상 공차가 근소한 구조체, 특히 프리즘 형태의 구조체가 필요하지 않아서, 상응하는 노력과 이에 따른 비용이 절감될 수 있다.

본 발명에 따른 해법에서, 후처리를 위해 가장자리 라운딩이 이루어지는 후처리 프로세스가 사용될 수 있다. 선행 기술에서 도광체 제조 시 생성하기가 까다롭고 형상 공차가 근소하며 이러한 후처리 방법으로는 손상될 수 있는 기하학적 구조체와 달리, 본 발명에 따른 해법에서 이러한 가장자리 라운딩은 문제가 아니다.

선행 기술에서 광 아웃커플링을 위해 생산된 프리즘에 비해, 본 발명에 따른 해법에 의해 균일한 광 분배가 가능한 것은, 적층 제조로 제조되고 적어도 하나 또는 각각의 광 아웃커플링 지점에서 후처리되지 않은 표면의 미세한 거칠기를 통해 광 분배가 이루어지기 때문이다. 이로 인해 광이 더 미세하게 산란되고 덜 거친 방식으로 분배된다.

본 발명에 따르면, 도광체의 적어도 하나의 광 아웃커플링 지점이 의도된 블랭크의 적어도 하나의 지정된 구간에서 또는 도광체의 각각의 광 아웃커플링 지점이 의도된 블랭크의 각각의 지정된 구간에서 블랭크가 적층 제조됨으로써, 블랭크의 적어도 하나의 표면 구간의 요홈부에 블랭크의 후처리에 사용되는 적어도 하나의 절삭 공구가 도달될 수 없도록 요홈부가 생성되고, 이러하도록 설계된 적어도 하나의 절삭 공구가 블랭크의 후처리에 사용된다. 예를 들어 도광체의 적어도 하나의 광 아웃커플링 지점이 의도된 블랭크의 적어도 하나의 지정된 구간에서, 또는 도광체의 각각의 광 아웃커플링 지점이 의도된 블랭크의 각각의 지정된 구간에서 블랭크가 적층 제조됨으로써, 적어도 하나의 요홈부의 개구가 블랭크를 후처리하는 데 사용되는 적어도 하나의 절삭 공구의 크기보다 작도록, 특히 요홈부의 개구의 길이 및/또는 너비 및/또는 직경 및/또는 내경이 블랭크의 후처리에 사용되는 절삭 공구의 길이 및/또는 너비 및/또는 직경 및/또는 면적보다 작도록 그리고/또는 적어도 하나의 요홈부의 깊이가 블랭크의 후처리에 사용되는 적어도 하나의 절삭 공구의 높이보다 깊도록 요홈부가 생성되고, 이러하도록 설계된 예를 들어 적어도 하나의 절삭 공구가 사용된다.

이에 따라 본 발명에 따르면, 도광체의 전적으로 적층 제조에 의해서만 제조된 적어도 하나의 의도된 광 아웃커플링 지점 또는 각각의 의도된 광 아웃커플링 지점의 표면은 적층 제조로 제조된 요홈부에 위치한다.

이에 따라 설명된 해법은, 요홈부 및 후처리에 사용되는 공구의 구성을 통해 블랭크의 표면이 광 아웃커플링 지점으로 의도된 적어도 하나의 또는 각각의 영역에서는 사용되는 공구로 후처리되지 않도록 보장하기 때문에, 특히 간단한 방식으로 광 아웃커플링 지점으로 의도되지 않는 영역에서만 블랭크를 후처리할 수 있게 한다. 이에 따라 블랭크의 표면이 의도된 적어도 하나의 또는 각각의 광 아웃커플링 지점에서 후처리되지 않도록 보장하기 위해 후처리에 추가의 예방 조치를 취하지 않아도 된다. 따라서 설명된 해법은, 블랭크의 하나 이상의 지정된 기하학적 특성을 통해 요홈부 형태로 후처리를 제한함으로써 적층 제조된 도광체의 표면에 특히 국부적으로 거칠기 차이가 생성되는 것을 가능하게 한다.

본원의 방법의 가능한 실시예에서 블랭크는 연마, 특히 슬라이드 연마(slide grinding) 및/또는 폴리싱(polishing)에 의해 후처리된다. 이에 따라, 후처리에 사용되는 적어도 하나의 절삭 공구는 적어도 하나의 연마 몸체 및/또는 폴리싱 몸체로 설계되거나 적어도 하나의 이러한 연마 몸체 및/또는 폴리싱 몸체를 포함한다.

이에 따라, 본 발명에 따른 도광체에서 적어도 하나의 후처리되는 영역이 연마 및/또는 폴리싱에 의해 후처리된다.

이러한 후처리 방법, 예를 들어 슬라이드 연마에서, 평활화는 공구 특히 연마 몸체 및/또는 폴리싱 몸체와 공작물, 여기서는 도광체의 블랭크 사이의 상대 운동에 의해 달성된다. 본원에 설명한 방법에서 전술한 방식으로, 공구, 특히 연마 몸체 및/또는 폴리싱 몸체가 상응하게 활주 및 활주하여 지나갈 수 있는, 즉 활주하여 따라갈 수 있는, 블랭크의 공작물 형상의 표면의 영역만 평활화된다. 이는 적어도 하나의 또는 각각의 의도된 광 아웃커플링 지점에서는 전술한 방식으로 불가능하므로, 그 곳에서는 도광체의 블랭크의 표면이 후처리되지 않는다.

이에 따라 전술한 실시예에서 기술적 해법은, 도광체의 적층 제조된 블랭크가 적어도 하나의 지정된 지점, 즉 적어도 하나의 의도된 광 아웃커플링 지점 또는 도광체의 블랭크의 표면에서 후처리에 사용되는 적어도 하나의 공구, 예를 들어 연마 몸체 및/또는 폴리싱 몸체가 블랭크 후처리 중에 작용할 수 없고/없거나 적어도 조건적으로만 작용할 수 있는 이러한 다수의 지점에서 형상 및 이로 인해 지정되는, 적층 제조로 제조된 표면의 거칠기의 국부적 변화에 의해 도광체를 따라 광 아웃커플링이 의도된 대로 조정될 수 있게 하는 형상을 갖는 것에 있다.

적어도 하나의 또는 각각의 요홈부는 예를 들어 블라인드 홀, 그루브, 틈 또는 기타 요홈부로 설계될 수 있다. 이미 언급한 바와 같이, 요홈부는 블랭크의 적층 제조로 제조된다. 적어도 하나의 또는 각각의 요홈부의 개구는 바람직하게는 후처리에 사용되는 적어도 하나의 공구, 특히 연마 몸체 및/또는 폴리싱 몸체보다 작다. 이에 따라 블랭크의 표면은 광 아웃커플링 지점으로 의도된 각각의 지점에서 후처리되지 않는 반면, 바람직하게는 블랭크의 나머지 표면은 후처리, 특히 평활하게 연마되고/연마되거나 폴리싱 된다. 표면의 거친 부분은 아웃커플링 구조체로 이용되어 도광체의 광 아웃커플링 지점을 형성하고, 도광체의 나머지 표면에서는 전반사가 일어난다.

블랭크의 적층 제조에 의해 요홈부 또는 각각의 요홈부가 예를 들어 일정한 치수로 또는 요홈부 경로에 걸쳐 변하는 적어도 하나의 치수로, 예를 들어 변하는 길이 및/또는 너비 및/또는 변하는 직경 및/또는 변하는 내경으로 제조된다. 요홈부 경로는 블랭크 및 그에 따라 도광체의 길이 방향 및/또는 너비 방향 및/또는 깊이 방향 및/또는 원주부 방향으로 배치될 수 있다.

도광체에서 요홈부 또는 각각의 요홈부는 예를 들어 일정한 치수 또는 요홈부 경로에 걸쳐 변하는 적어도 하나의 치수를 갖는다.

각각의 요홈부의 구조 및 각각의 광 아웃커플링 지점의 구조를 설계하는 데 다양한 변형이 가능하며, 단순한 직선의 요홈부 외에 다른 많은 형상도 고려된다.

이런 방식으로 제조된, 광 아웃커플링 지점 또는 다수의 광 아웃커플링 지점의 아웃커플링 구조체는 특히 추가적인 노력을 들이지 않고 점진적으로 형성될 수 있다. 예를 들어 아웃커플링 구조체가 없어도 체적 산란 등에 의해 이미 존재하는, 도광체의 바람직하지 않은 불균일 방사선은 이런 방식으로 이러한 불균일 방사선에 정반대인 구배를 통해 균질화될 수 있다. 균질화에 대한 대안으로 또는 추가적으로, 지정된 밝기 구배를 달성하기 위해, 예를 들어 장식부로 설계되고 도광체를 포함하는 구성품의 지정된 영역을 특별히 연출하기 위해 점진적인 아웃커플링 구조체도 사용될 수 있다. 광 아웃커플링 지점 또는 다수의 광 아웃커플링 지점이 점진적으로 형성되는 것은 요홈부 또는 다수의 요홈부들이 상응하게 설계됨으로써 달성되고, 특히 전술한 방식으로 요홈부 경로에 걸쳐 변하는 적어도 하나의 치수 또는 요홈부 경로에 걸쳐 변하는 요홈부의 다수의 또는 모든 치수 및/또는 서로 다른 치수를 갖는 다수의 요홈부에 의해 달성된다.

또한, 특히 주위 표면, 특히 도광체의 후처리된 표면으로부터 구분되어, 특히 적층 제조에 의해, 적어도 하나의 또는 각각의 광 아웃커플링 지점, 즉 후처리되지 않고 그로 인해 적층 제조에 의해 제조되어 유지되는 거칠기를 바탕으로 광이 아웃커플링 되는 영역에 블랭크의 표면이 지정된 방식으로 정렬, 즉 지정된 방식으로 배향되는 것이 가능해진다. 이로 인해 특히 확산 광 아웃커플링 외에 정반사 비율도 존재하도록, 거칠기가 존재하는 경우 아웃커플링된 광의 방향도 조정될 수 있다.

적층 제조는 3D 인쇄라고도 한다. 도광체의 블랭크의 적층 제조는 예를 들어 포토폴리머 젯팅, 스테레오 리소그래피 또는 광경화법, 특히 DLP(digital light processing, 디지털 광원 처리)에 의해 이루어진다. 광경화법, 특히 DLP를 이용하여, 바람직하게는 블랭크를 제조하는 재료가 표적화되어 투사되어 이로 인해 의도에 따라 경화된다.

도광체는 예를 들어 이미 이를 제조하는 중에 다른 구성품, 특히 차량 구성품에 삽입될 수 있다, 즉 도광체의 블랭크는 이미 다른 구성품, 특히 차량 구성품 상에서 적층 제조에 의해 제조된다. 대안적으로 예를 들어, 이미 전술한 방식으로 제조 완료된 도광체가 다른 구성품, 특히 차량 구성품에 삽입되는 것, 즉 차량 구성품 위에 및/또는 안에 배치되는 것이 제공될 수 있다.

이에 따라 구성품, 특히 차량 구성품이 적어도 하나의 이러한 도광체를 갖는 것이 제공될 수 있다. 적어도 하나의 도광체는 이러한 구성품, 특히 차량 구성품 외부 및/또는 내부에 배치, 특히 삽입된다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 자세히 설명한다.

도 1은 도광체의 블랭크를 개략적으로 도시하는 종단면도이다.
도 2는 도 1의 블랭크를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 종단면도로 도시된 블랭크의 후처리를 도시하는 개략도이다.
도 4는 도 3에 따른 후처리를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 5는 도광 중인, 완성된 도광체를 개략적으로 도시하는 종단면도이다.
도 6은 도광 중인, 완성된 도광체를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 7은 도광체의 추가적인 실시예를 개략적으로 도시하는 종단면도이다.
도 8은 도 7의 도광체를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 9는 도광체의 추가적인 실시예를 개략적으로 도시하는 종단면도이다.
도 10은 도 9의 도광체를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 11은 도광체의 추가적인 실시예를 개략적으로 도시하는 종단면도이다.
도 12는 도 11의 도광체를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 13은 도광체의 추가적인 실시예를 개략적으로 도시하는 종단면도이다.
도 14는 도 13의 도광체를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 15는 도광체의 추가적인 실시예를 개략적으로 도시하는 종단면도이다.
도 16은 도 15의 도광체를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 17은 도광체의 추가적인 실시예를 개략적으로 도시하는 종단면도이다.
도 18은 도 17의 도광체를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 19는 도광체의 추가적인 실시예를 개략적으로 도시하는 종단면도이다.
도 20은 도 19의 도광체를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
서로 일치하는 부재는 모든 도에서 동일한 도면 부호로 표시된다.

도 1 내지 도 20을 이용하여 이하에서 도광체(1)를 제조하는 방법이 설명되고, 특히 도 5 내지 도 20에서는 이 방법으로 제조된 도광체(1)의 실시예들이 설명된다. 도광체(1)는 특히 투명 또는 적어도 반투명한 도광 구성품이다.

도광체(1)는 전반사 원리에 따라 기능하며, 도 5에 도시된 바와 같이 도광체(1)에 결합된 광(L)이 지정된 형상을 따라 안내된다. 형상은 예를 들어 도광체(1)가 배치되는, 도면들에 도시되지 않는 구성품에 의해 지정된다. 그러나 역시 도 5에 도시되는 바와 같이, 도광 외에 대부분 구성품의 정의된 지점에서, 둘러싸는 구조체로 표적화된 광 아웃커플링도 이루어진다. 이에 따라 바람직하게는, 도광체(1)는 광(L)이 다시 아웃커플링되는, 도 5에 따른 예시에서는 확산되는 적어도 하나의 광 아웃커플링 지점(2)을 갖는다.

예를 들어 차량에 대해 소정의 내부 조명 개념을 구현하기 위해 기존에는 사출 성형된 도광체를 자주 사용한다, 이 경우 전반사의 한계 각도가 의도에 따라 중단되고 광(L)이 아웃커플링되게 하는 프리즘이 광 아웃커플링을 위해 제공된다.

이하에 설명하는 해법에서는 광 아웃커플링을 위한 다른 접근법 및 그와 결부된 도광체(1)의 다른 제조법을 설명한다. 이 해법은 기존에 사용되는 해법들을 예를 들어 대체하거나 보완적으로 보충할 수 있고, 특히 프리즘을 통해 아웃커플링을 구현하기가 어려운 경우에 사용될 수 있다.

적층 제조는 전반사를 가능하게 하기 위해 도광체(1)의 표면의 후처리를 필요로 하므로, 이는 여기서 설명하는 적층 제조에 의한 도광체(1)의 다른 제조법에 해당한다. 하류에 배치된 이 후처리에 의해 구성품 가장자리가 라운딩되어, 프리즘과 관련하여 구현될 수 있는 형상에 제한이 있다.

따라서 이하에 설명하는 광 아웃커플링 방법은 특히 적층 제조된 도광체(1)에 적합하다. 이 방법을 이용하여 광(L)의 아웃커플링이 이루어지는 지점, 즉 각각의 광 아웃커플링 지점(2)이 지정될 수 있고 이하에 설명하는 도광체(1) 제조에 의해 생성되는 곳에서 국부적으로 조정될 수 있다.

이에 따라 이하에 설명된 해법으로, 하류에 배치된 후처리에 대한 요구가 높은 형상, 특히 프리즘을 사용하지 않고 각각 의도된 광 아웃커플링 지점(2)에서 의도에 따른 광(L)의 아웃커플링이 투명한 또는 적어도 반투명한, 특히 적층 제조된 도광체(1)에서 가능하게 된다.

특히 설명된 해법에 의해 이러한 도광체(1)가 간단하고 비용 면에서 합리적인 방식으로 적층 제조로 제조되는 것이 가능해진다. 그렇지 않은 경우 제조에 더 큰 노력을 기울여야만 가능할 것이다.

또한 설명된 해법을 통해 적층 제조된 도광체(1)의 다른 문제도 해결된다. 이러한 도광체(1)는 부분적으로 높은 체적 산란으로 인해 자신의 외부면을 통해 광(L)을 방출한다. 이 광은 종래의 사출 성형된 도광체의 경우보다 더 강력하고 덜 균일하게 방출된다. 방사선은 특히 급격하게 종방향을 통해 연장된다. 여기에 설명된 해법은 이 문제도 해결할 수 있고 균질한 방사선을 야기할 수 있다.

이미 언급한 바와 같이, 여기에 설명된 도광체(1)는 기본적으로 전반사 원리에 따라 기능한다. 이러한 원리를 충족하기 위해서는 충분히 평활한 표면이 있어야 한다. 사용된 제조법으로 충분히 평활한 표면이 달성되지 않는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 전반사가 이루어지도록 표면을 평활하게 하는 것을 허용하는 후처리법이 사용될 수 있다. 이러한 후처리는 대부분 적층 제조된 도광체(1)를 구현할 때 필요하다. 이는 이하에 설명된 해법에 사용된다.

따라서 도광체(1)를 제조하는 방법에서, 예를 들어 도 1 내지 도 4에 도시된 도광체(1)의 블랭크(3)는 적층 제조, 예를 들어 포토폴리머 젯팅, 스테레오 리소그래피 또는 광경화법, 특히 DLP(digital light processing)에 의해 제조된 후, 도 3 및 도 4에 예시적으로 그리고 매우 간략하게 개략적으로 도시된 바와 같이, 이어서 블랭크(3)가 적어도 하나의 절삭 공구(W)로 후처리되는 것이 제공된다.

블랭크(3)는 실제 적층 제조 단계 직후에는 거친 표면을 가져서, 광(L)이 이 곳에서 확산 산란되고 결과적으로 도광체(1)에 남지 않는다. 그에 비해 충분히 평활화된, 처리된 표면에서는 충분히 평활한 표면으로 인해 전반사를 위한 조건, 즉 전반사의 한계 각도가 준수될 수 있기 때문에, 확산 산란이 일어나지 않거나 거의 일어나지 않고, 광(L)은 정반사된다.

이에 따라 상응하게, 도광체(1)의 후처리된 지점은 평활한 표면, 즉 후처리에 의해 평활화된 표면(gO)을 갖고 광(L)이 아웃커플링되지 않고, 반면 도광체(L)의 후처리되지 않은 지점은 거친 표면(rO), 즉 블랭크(3)의 적층 제조에 의해 형성된 거친 표면(rO)을 가지며, 이 표면에서 광(L)은 확산 산란을 통해 도광체(1)에서 아웃커플링될 수 있다.

따라서 도광체(1)를 제조하는 방법에서, 블랭크(3)는 광 아웃커플링 지점(2)으로 의도되지 않은 적어도 하나의 영역에서만 후처리되는 것이 제공된다. 이 영역은 적어도 하나의 또는 각각의 광 아웃커플링 지점(2)의 표면을 제외하고 특히 블랭크(3)의 전체 표면에 걸쳐, 특히 적어도 블랭크(3)의 전체 원주부 표면, 즉 외부면에 걸쳐 연장된다. 즉, 블랭크(3)는 광 아웃커플링 지점(2)이 의도되지 않은 곳에서 후처리되고 하나의 광 아웃커플링 지점(2) 또는 각각의 광 아웃커플링 지점(2)이 의도된 곳에서는 블랭크(3)가 후처리되지 않는다.

이를 특별히 간단하고 안전한 방식으로 가능하게 하기 위해, 도 1 내지 도 20에 도시된 바와 같이, 예를 들어 도광체(1)의 적어도 하나의 광 아웃커플링 지점(2)이 의도된, 블랭크(3)의 적어도 하나의 지정된 구간에서 또는 도광체(1)의 각각의 광 아웃커플링 지점(2)이 의도된, 블랭크(3)의 각각의 지정된 구간에서 블랭크(3)가 적층 제조됨으로써, 블랭크(3)의 적어도 하나의 표면 구간의 요홈부(4)에 블랭크(3)의 후처리에 사용되는 적어도 하나의 절삭 공구(W)가 도달될 수 없도록 요홈부(4)가 생성되고, 이러하도록 설계된 적어도 하나의 절삭 공구(W)가 블랭크(3)의 후처리에 사용된다.

예를 들어 도광체(1)의 적어도 하나의 광 아웃커플링 지점(2)이 의도된 블랭크(3)의 적어도 하나의 지정된 구간에서, 또는 도광체(1)의 각각의 광 아웃커플링 지점(2)이 의도된 블랭크(3)의 각각의 지정된 구간에서 블랭크(3)가 적층 제조됨으로써, 적어도 하나의 요홈부(4)의 개구가 블랭크(3)를 후처리하는 데 사용되는 적어도 하나의 절삭 공구(W)의 크기보다 작도록, 특히 요홈부(4)의 개구의 길이 및/또는 너비 및/또는 직경 및/또는 내경이 블랭크(3)의 후처리에 사용되는 적어도 하나의 절삭 공구(W)의 길이 및/또는 너비 및/또는 직경 및/또는 면적보다 작도록, 그리고/또는 적어도 하나의 요홈부(4)의 깊이가 블랭크(3)의 후처리에 사용되는 적어도 하나의 절삭 공구(W)의 높이보다 깊도록 요홈부(4)가 제조되고, 이러하도록 설계된 예를 들어 적어도 하나의 절삭 공구(W)가 블랭크(3)의 후처리에 사용된다.

도광체(1)의 전적으로 적층 제조에 의해서만 제조된 적어도 하나의 의도된 광 아웃커플링 지점(2) 또는 각각의 의도된 광 아웃커플링 지점(2)의 표면은 적층 제조로 제조된 요홈부(4)에 위치한다.

이에 따라 설명된 해법은, 요홈부(4) 및 후처리에 사용되는 공구(W)의 구성을 통해 블랭크(3)의 표면이 광 아웃커플링 지점(2)으로 의도된 적어도 하나의 또는 각각의 영역에서는 사용되는 공구(W)로 후처리되지 않도록 보장하기 때문에, 특히 간단한 방식으로 광 아웃커플링 지점(2)으로 의도되지 않는 영역에서만 블랭크를 후처리할 수 있게 한다. 이에 따라 블랭크(3)의 표면이 의도된 적어도 하나의 또는 각각의 광 아웃커플링 지점(2)에서 후처리되지 않도록 보장하기 위해 후처리에 추가의 예방 조치를 취하지 않아도 된다. 따라서 설명된 해법은, 블랭크(3)의 하나 이상의 지정된 기하학적 특성을 통해 요홈부(4) 형태로 후처리를 제한함으로써 적층 제조된 도광체(1)의 표면에 특히 국부적으로 거칠기 차이가 생성되는 것을 가능하게 한다.

도 3 및 도 4에 개략적으로 크게 단순화되어 도시되는 바와 같이, 본원의 방법의 가능한 일 실시예에서 블랭크(3)는 연마, 특히 슬라이드 연마 및/또는 폴리싱에 의해 후처리된다. 이에 따라 후처리에 사용되는 적어도 하나의 절삭 공구(W)는 적어도 하나의 연마 몸체 및/또는 폴리싱 몸체로 설계되거나 적어도 하나의 이러한 연마 몸체 및/또는 폴리싱 몸체를 포함한다.

이에 따라, 도광체(1)에서 적어도 하나의 후처리되는 영역이 연마 및/또는 폴리싱에 의해 후처리된다.

이러한 후처리 방법, 예를 들어 슬라이드 연마에서 평활화는 공구(W) 특히 연마 몸체 및/또는 폴리싱 몸체와 공작물, 여기서는 도광체(1)의 블랭크(3) 사이의 상대 운동에 의해 달성된다. 본원에 설명한 방법에서 전술한 방식으로, 공구(W), 특히 연마 몸체 및/또는 폴리싱 몸체가 상응하게 활주 및 활주하여 지나갈 수 있는, 즉 활주하여 따라갈 수 있는, 블랭크(3)의 공작물 형상의 표면의 영역만 평활화된다. 이는 의도된 적어도 하나의 또는 각각의 광 아웃커플링 지점(2)에서는 전술한 방식으로 불가능하므로, 그 곳에서는 도광체(1)의 블랭크(3)의 표면이 후처리되지 않는다.

이에 따라 기술적 해법은, 바람직하게는 도광체(1)의 적층 제조된 블랭크(3)가 적어도 하나의 지정된 지점, 즉 적어도 하나의 의도된 광 아웃커플링 지점(2) 또는 도광체(1)의 블랭크(3)의 표면에서 후처리에 사용되는 적어도 하나의 공구(W), 예를 들어 연마 몸체 및/또는 폴리싱 몸체가 블랭크(3)의 후처리 중에 작용할 수 없고/없거나 적어도 조건적으로만 작용할 수 있는 이러한 다수의 지점에서 형상 및 이로 인해 지정되는, 적층 제조로 제조된 표면의 거칠기의 국부적 변화에 의해 도광체(1)를 따라 광 아웃커플링이 의도된 대로 조정될 수 있게 하는 형상을 갖는 것에 있다.

적어도 하나의 또는 각각의 요홈부(4)는 예를 들어 블라인드 홀, 그루브, 틈 또는 기타 요홈부(4)로 설계될 수 있다. 이미 언급한 바와 같이, 요홈부는 블랭크(3)의 적층 제조로 제조된다. 도 1 내지 도 20에 예시적으로 요홈부(4)의 다양한 형태가 도시된다.

도 1 내지 도 6에서 요홈부(4)는 종방향으로 연장되고 너비와 깊이가 일정한 그루브로 설계되며, 이는 도광체(1)의 선단부 영역에서 끝난다.

도 7 및 도 8에서 요홈부(4)는 종방향으로 연장되고 일정한 깊이와 균일하게 증가하는 너비를 갖는 그루브로 설계되며, 이는 도광체(1)의 선단부 영역에서 끝난다. 이로 인해 광 아웃커플링 지점(2)의 표면이 이의 선단부 방향으로 점차 확대된다.

도 9 및 도 10에서 요홈부(4)는 종방향으로 연장되고 일정한 깊이와 점차 크게 확대되는 너비를 갖는 그루브로 설계되며, 이는 도광체(1)의 선단부 영역에서 끝난다. 이로 인해 광 아웃커플링 지점(2)의 표면이 이의 선단부 방향으로 점차 확대된다.

도 11 및 도 12에서 복수의 요홈부(4), 여기서는 횡방향으로 옆으로 나란히 배치되고 각각 종항"?으?* 연장되고 너비와 깊이가 일정한 길고 가는 그루브로 설계되며 도광체(1)의 선단부 영역에서 끝나는 다섯 개의 요홈부들(4)이 제공되고, 가운데 요홈부(4)가 가장 길게 설계되고 횡방향으로 바깥쪽으로 요홈부들(4)의 길이가 감소된다, 즉 가장 외측의 요홈부들(4)이 가장 짧다. 이 그루브들은 특히 각각 길고 가는 슬릿(slit)으로 설계된다.

도 13 및 도 14에서 복수의 요홈부들(4), 여기서는 다섯 개의 요홈부들(4)이 각각 톱니 형태로, 즉 도광체(1)의 종방향으로 기울어진, 경사진 바닥면을 갖도록 설계된다. 요홈부들(4)은 도광체(1)의 종방향으로 잇달아 배치되고 서로 다른 길이, 너비 및 깊이를 갖고, 이때 도광체(1)의 가운데 영역에 배치된 요홈부(4)의 길이, 너비 및 깊이가 가장 작고 도광체(1)의 선단부 방향으로 각각 이어지는 요홈부(4)에서는 점차 증가한다. 도광체(1)의 우측 선단부 방향에 있는 각각의 요홈부(4)가 가장 깊다. 이에 따라 요홈부(4) 및 이에 따라 광 아웃커플링 지점(2), 특히 이의 유효한 광 아웃커플링 면의 너비와 깊이가 점차 변화한다.

도 15 및 도 16에서 역시 톱니 형태의 복수의 요홈부들(4)이 제공되나, 여기서는 모두 동일하게 설계되고 종방향 및 횡방향으로 서로 오프셋되게 배치된다. 요홈부들(4)의 개수는 도광체(1)의 선단부 방향으로 증가하여, 광 아웃커플링 지점(2) 및 특히 이의 유효한 광 아웃커플링 면이 도광체(1)의 선단부 방향으로 점진적인 증가하는 것이 달성된다.

도 17 및 도 18에서 복수의, 여기서는 네 개의 반구형 요홈부들(4)이 제공되고, 도광체(1)의 가운데 영역에 배치된 요홈부(4)가 가장 작고, 도광체(1)의 선단부 방향으로 요홈부들(4)의 크기가 증가된다. 이에 따라 반구의 반경 및 각각의 광 아웃커플링 지점(2)의 면적도 확대된다.

도 19 및 도 20에서 복수의, 여기서는 네 개의 링 형태 요홈부들(4)이 설계되고, 요홈부(4)의 깊이 및 링 형태 개구 너비는 도광체(1)의 가운데 영역에서 가장 작고, 도광체(1)의 선단부 방향으로 증가되어 선단부의 요홈부(4)에서 가장 크다. 각각의 요홈부(4)의 깊이는 외측 링 가장자리에서 가장 작고 내측 링 가장자리에서 가장 깊다. 각각의 내측 링 가장자리를 형성하는 중앙 컬럼의 직경 역시 도광체(1)의 가운데 영역에 배치된 요홈부(4)에서 가장 작고 도광체(1)의 선단부 방향으로 증가하여 선단부의 요홈부(4)에서 가장 크다. 각각의 요홈부(4)의 이 중앙 컬럼의 표면도 후처리되어 평활화된다, 즉 이 핀도 평활화된 표면(gO)을 갖는다. 중앙 컬럼은 특히 더 작은 공구(W), 특히 더 작은 연마 몸체 및/또는 폴리싱 몸체를 후처리에 사용하는 것을 가능하게 한다. 각각의 중앙 컬럼에 의해 이러한 소형 공구(W)도 각각의 요홈부(4)로 침투하지 못하도록 저지된다.

적어도 하나의 또는 각각의 요홈부(4)의 개구는 바람직하게는 후처리에 사용되는 적어도 하나의 공구(4), 특히 연마 몸체 및/또는 폴리싱 몸체보다 작다. 이에 따라 블랭크(3)의 표면은 광 아웃커플링 지점(2)으로 의도된 각각의 지점에서 후처리되지 않고 반면, 바람직하게는 블랭크(3)의 나머지 표면은 후처리, 특히 평활하게 연마되고/연마되거나 폴리싱 된다. 표면의 거친 부분, 즉 거친 표면(rO)은 아웃커플링 구조체로 이용되어 도광체(1)의 광 아웃커플링 지점(2)을 형성하고, 도광체(1)의 나머지 표면, 즉 평활화된 표면(gO)에서는 전반사가 일어난다.

블랭크(3)의 적층 제조에 의해 요홈부(4) 또는 각각의 요홈부는, 도 1 내지 도 6 및 도 11과 도 12에 도시된 바와 같이 예를 들어 일정한 치수로, 또는 도 7 내지 도 10 및 도 13 내지 도 20에 도시된 바와 같이 요홈부 경로에 걸쳐 변하는 적어도 하나의 치수로, 예를 들어 변하는 길이 및/또는 너비 및/또는 변하는 직경 및/또는 변하는 내경으로 제조된다. 요홈부 경로는 블랭크(3) 및 그에 따라 도광체(1)의 길이 방향 및/또는 너비 방향 및/또는 깊이 방향 및/또는 원주부 방향으로 배치될 수 있다.

도광체(1)에서 요홈부(4) 또는 각각의 요홈부(4)는 예를 들어 일정한 치수 또는 요홈부 경로에 걸쳐 변하는 적어도 하나의 치수를 갖는다.

각각의 요홈부(4)의 구조 및 각각의 광 아웃커플링 지점(2)의 구조를 설계하는 데 다양한 변형이 가능하며, 도 1 내지 도 20에 예시적으로 도시된 바와 같이 단순한 직선의 요홈부(4) 외에 다른 많은 형상도 고려된다.

이런 방식으로 제조된, 광 아웃커플링 지점(2)또는 다수의 광 아웃커플링 지점(2)의 아웃커플링 구조체는 특히 추가적인 노력을 들이지 않고 점진적으로 형성될 수 있다. 예를 들어 도 7 내지 도 20에 따른 예시들에 도시된 바와 같이, 아웃커플링 구조체가 없어도 체적 산란 등에 의해 이미 존재하는, 도광체(1)의 바람직하지 않은 불균일 방사선이 이런 방식으로 이러한 불균일 방사선에 정반대인 구배를 통해 균질화될 수 있다. 여기서 하나의 광 아웃커플링 지점(2)의 면적 또는 다수의 광 아웃커플링 지점들(2)의 공통의 면적은 하나의 선단부 방향, 여기서는 도광체(1)의 우측 선단부 방향으로 지속적으로 증가한다. 도광체(1)로의 광 결합은 바람직하게는 다른, 여기서는 도광체(1)의 좌측 선단부를 통해 이루어진다.

균질화에 대한 대안으로 또는 추가적으로, 지정된 밝기 구배를 달성하기 위해, 예를 들어 장식부로 설계되고 도광체(1)를 포함하는 구성품의 지정된 영역을 특별히 연출하기 위해 점진적인 아웃커플링 구조체도 사용될 수 있다. 광 아웃커플링 지점(2) 또는 다수의 광 아웃커플링 지점(2)이 점진적으로 형성되는 것은 요홈부(4) 또는 다수의 요홈부들(4)이 상응하게 설계됨으로써 달성되고, 특히 전술한 방식으로 요홈부 경로에 걸쳐 변하는 적어도 하나의 치수 또는 요홈부 경로에 걸쳐 변하는 요홈부(4)의 다수의 또는 모든 치수 및/또는 서로 다른 치수를 갖는 다수의 요홈부(4)에 의해 달성된다.

또한, 특히 주위 표면, 특히 도광체(1)의 후처리된 표면으로부터 구분되어, 특히 적층 제조에 의해 블랭크(3)의 표면은 적어도 하나의 또는 각각의 광 아웃커플링 지점(2), 즉 후처리되지 않고 그로 인해 적층 제조에 의해 제조되어 유지되는 거칠기를 바탕으로 광(L)이 아웃커플링 되는 영역에서 지정된 방식으로 정렬, 즉 지정된 방식으로 배향되는 것이 가능해진다. 이로 인해 특히 확산 광 아웃커플링 외에 정반사 비율도 존재하도록 거칠기가 존재하는 경우 아웃커플링된 광(L)의 방향도 조정될 수 있다. 이에 대한 예시가 도 13 내지 도 16의 톱니 형태 요홈부들(4)이다. 여기서 광은 예를 들어 비스듬히 아웃커플링 되고, 여기서는 도광체(1)의 하나의 선단부 방향으로, 여기서는 우측 선단부 방향으로 비스듬히 아웃커플링된다.

Claims (6)

1. 도광체(1)를 제조하는 방법으로서, 상기 도광체(1)의 블랭크(3)는 적층 제조로 제조되고, 이어서 상기 블랭크(3)는 적어도 하나의 절삭 공구(W)로 후처리되고, 상기 블랭크(3)는 광 아웃커플링 지점(2)으로 의도되지 않은 적어도 하나의 영역에서만 후처리되고, 상기 블랭크(3)의 적어도 하나의 지정된 구간에서 상기 블랭크(3)가 적층 제조됨으로써 상기 블랭크(3)의 적어도 하나의 표면 구간이 상기 요홈부(4)에서 상기 블랭크(3)의 후처리에 사용되는 적어도 하나의 공구(W)로 도달될 수 없도록 요홈부(4)가 형성되고, 도달될 수 없도록 설계된 적어도 하나의 절삭 공구(W)가 상기 블랭크(3)의 후처리에 사용되는, 도광체를 제조하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 블랭크(3)의 적어도 하나의 지정된 구간에서 상기 블랭크(3)가 적층 제조됨으로써, 상기 요홈부(4)의 개구의 길이 및/또는 너비 및/또는 직경 및/또는 내경이 상기 블랭크(3)를 후처리하는 데 사용되는 상기 적어도 하나의 절삭 공구(W)의 길이 및/또는 너비 및/또는 직경 및/또는 면적보다 작고 그리고/또는 적어도 하나의 요홈부(4)의 깊이가 상기 블랭크(3)의 후처리에 사용되는 상기 적어도 하나의 절삭 공구(W)의 깊이보다 깊도록 상기 요홈부(4)가 제조되고, 이러하도록 설계된 적어도 하나의 절삭 공구(W)가 상기 블랭크(3)의 후처리에 사용되는 것을 특징으로 하는, 도광체를 제조하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 블랭크(3)의 상기 적층 제조에 의해 일정한 치수 또는 요홈부 경로에 걸쳐 변하는 적어도 하나의 치수를 갖는 상기 요홈부(4)가 제조되는 것을 특징으로 하는, 도광체를 제조하는 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 블랭크(3)는 연마 및/또는 폴리싱에 의해 후처리되는 것을 특징으로 하는, 도광체를 제조하는 방법.
5. 제4항에 따른 방법으로 제조된 도광체(1)로서, 연마 및/또는 폴리싱으로 후처리된 적어도 하나의 영역과, 상기 적층 제조로 제조된 요홈부(4)에 위치하는, 적층 제조로 제조된 표면만 갖는 적어도 하나의 의도된 광 아웃커플링 지점(2)을 갖는 도광체.
6. 제5항에 있어서,
   상기 요홈부(4)는 일정한 치수를 갖거나 요홈부 경로에 걸쳐 변하는 적어도 하나의 치수를 갖는 것을 특징으로 하는, 도광체(1).