KR100548195B1 - 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린 및 그제조방법 - Google Patents

광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린 및 그제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 화질을 향상시킴과 동시에 공정을 단순화하고 재질이 유연하여 운반, 설치가 용이한 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이의 달성을 위해, 본 발명에서는, 광섬유를 위사와 경사로 하여 평직으로 제직하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계를 거쳐 형성된 광섬유 시트에 코팅제를 도포하여 코팅하는 제 2 단계와; 상기 코팅된 광섬유 시트를 경화 및 절단하는 제 3 단계와; 상기 경화 및 절단된 광섬유 시트 내의 위사와 경사의 교차점에 해당하는 돌출부를 일부 절삭하는 제 4 단계를 포함하는 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린 제조방법이 제공된다. 한편, 여기에 광섬유 시트 표면에 보호필름을 부착하는 제 5단계를 추가할 수 있다.
광섬유, 제직, 코팅제, 보호필름, 확산제, 절단기, 절삭기

Description

광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린 및 그 제조방법{Display screen using optical fiber sheet and method thereof}
도 1 은, 본 발명에 따른 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린 및 그 제조방법을 나타내는 블록도,
도 2a 는 본 발명의 광섬유 시트를 나타내는 사시도,
도 2b 는 도 2a 의 측단면도,
도 2c 는 본 발명의 광섬유 시트의 다른 실시예를 나타내는 정면도,
도 3 은 도 1 의 제조과정을 나타내는 공정도,
도 4 는 도 3 에서의 코팅 및 절단 과정을 마친후의 광섬유 시트를 나타내는 단면도,
도 5 는 도 4 의 광섬유 시트를 절삭하는 과정을 나타내는 사시도,
도 6 은 도 5 의 과정을 마친 후의 광섬유 시트를 나타내는 사시도,
도 7 은 도 6 의 광섬유 시트의 측단면도,
도 8a 는 도 7 의 광섬유 시트에 보호필름을 부착하는 과정을 나타내는 사시도,
도 8b 는 보호필름의 부착이 완료된 디스플레이 스크린의 측단면도,
도 9 는 본 발명에 따른 디스플레이 스크린의 작용을 설명하는 도면,
도 10 은 도 9 의 디스플레이 스크린의 확대도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 광섬유 110a : 코어
110b : 클래드 130 : 제직 시트
130a : 위사 130b : 경사
140 : 돌출부 150 : 화소
160 : 코팅제 170a : 보호필름(상면)
170b : 보호필름(하면) 180 : 투사광
190 : 진행광 210 : UV조사기
220 : 히터 230 : 확산제
240 : 출사광 250 : 다이아몬드 절삭기
260 : 컴퓨터 270 : 장력빔
300 : 코팅제 함유 광섬유 시트 310 : 절단된 광섬유 시트
330 : 프로젝터 340 : 절단기
360 : 진공 하판베이스 400 : 스크린
본 발명은, 광섬유를 이용한 디스플레이 스크린 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화소의 정밀화로 화질을 향상시킴과 동시에 공정의 단순 화로 가격경쟁력을 갖춘 디스플레이 스크린에 관한 것이다.
현재 사용되고 있는 디스플레이 장치는 크게 CRT(Cathode Ray Tube)와 FPD(Flat Panel Display), Projection 등이 있다.
CRT 패널은 오랜 기간 축적된 기술력을 바탕으로 선명한 화질과 낮은 가격으로 가정용 디스플레이 시장의 큰 축을 담당해 왔으나, 설치공간을 많이 차지하고 대형화 측면에서 약점을 가지므로 디스플레이 시장이 점차 FPD 방식으로 바뀌고 있다. 이에 반해 LCD, PDP, OLED, FED 등의 FPD는 각각의 재료, 구동방법, 공정의 특징 등을 이유로 소형, 중형 monitor, TV 혹은 대형 시장에서 각자의 경쟁력을 가지고 치열하게 시장 다툼을 하거나 연구개발 중에 있다.
OLED의 경우 우수한 화질, 유연한 디스플레이 구현이 가능하다는 등의 장점이 있으나, 발광물질 개발, 공정확보 등의 문제가 산재해있어, 현재 시장에 적극적 참여가 어려우며, LCD는 화질, 공간, 소비전력 등의 측면에서 장점이 있으나 넓은 시야각, 빠른 응답시간, 대형화를 위한 품질개선 및 가격 경쟁력을 확보 해야 하는 과제를 안고 있다. PDP는 우수한 화질 등이 장점이나 전력소모, 생산단가 등이 높다는 문제를 해결해야 하며, FPD 중, 상대적으로 대형화에 유리하나, 한계가 있어 대형옥외용으로의 적용이 어렵다.
Projection의 경우, 영상이 구현 되는 스크린의 재질에 따라 내구성, 영상의 선명도 등이 크게 영향을 받는다. 기존의 광고판에는 반투명의 합성 수지체가 스크린으로 이용되고, 영화관의 경우 통상적으로 화이트 계열의 직물지가 스크린으로 사용된다. 그러나, 합성수지재의 스크린은 대형의 광고판에 적용 시 그 부피가 증 가하여 운반과 설치가 힘들게 되고, 유연재를 사용할 경우 쉽게 파손될 수 있는 단점이 있다. 직물지 스크린은 영사기에서 출력되는 빛을 단순 반사, 산란 시키는 역할만 하기 때문에 대형스크린의 경우 화질이 저하되는 단점이 있다.
상기와 같은 문제점들로 인하여, 고화질, 대형화 및 단순화 공정, 저소비전력 등의 장점을 두루 가지고, 다양한 용도로의 사용이 가능한 경쟁력 강한 디스플레이의 구현방식을 제시하지 못하고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명의 목적은, 화소의 정밀화로 화질을 향상시킴과 동시에 공정의 단순화로 가격경쟁력을 갖추고 또한 유연한 스크린을 제작함으로써 운반, 설치상의 용이성을 제공하며, 화질, 가격, 설치의 용이성을 바탕으로 중형, 대형 디스플레이를 모두 구현할 수 있는 디스플레이 스크린을 제조하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 광섬유를 위사와 경사로 하여 평직으로 제직하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계를 거쳐 형성된 광섬유 시트에 코팅제를 도포하여 코팅하는 제 2 단계와; 상기 코팅된 광섬유 시트를 경화 및 절단하는 제 3 단계와; 상기 경화 및 절단된 광섬유 시트 내의 위사와 경사의 교차점에 해당하는 돌출부를 일부 절삭하는 제 4 단계를 포함하는 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 광섬유를 위사와 경사로 하여 평직으로 제직하고, 상기 제직을 통해 형성된 광섬유 시트에 코팅제를 도포하여 코 팅하고, 상기 코팅된 광섬유 시트를 경화 및 절단하고, 상기 경화 및 절단된 광섬유 시트 내의 위사와 경사의 교차점에 해당하는 돌출부를 일부 절삭하여 제조되는 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린을 제공한다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 의한 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린의 제조방법은, 도 1 에 도시된 바와 같이, 광학적 투과효과가 우수하며 가공성이 좋은 광섬유를 위사와 경사로 하여 평직으로 제직하는 제 1 단계와, 상기 제직 단계를 거쳐 형성된 광섬유 시트를 평면도를 유지한 채 코팅하는 제 2 단계와, 상기 코팅된 광섬유 시트를 UV경화 또는 열경화방식을 사용하여 경화 및 절단하는 제 3 단계와, 상기 경화된 광섬유 시트에서 위사와 경사의 교차점인 시트의 돌출부의 클래드층을 절삭하는 제 4 단계와, 선택적인 추가공정으로서 상기 절삭 후의 광섬유 시트 표면에 보호필름을 부착하는 제 5 단계를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 각 단계는 자동공정에 의해 연속적으로 이루어진다.
제 1 단계는 제직 단계로서, 도 2a 및 도 2b 에 도시된 바와 같이, 코어(110a)와 그 외측에 클래드(110b)가 코팅된 광섬유(110)를 준비한 후 제직기를 이용하여 상기 광섬유(110)를 위사(130a) 및 경사(130b)로 하여 평직으로 직조한다. 이 때, 직조되는 직물시트(130)는 대량생산을 위한 제직공정성을 확보하기 위해 0.01mm~ 3.00mm의 직경을 갖는 광섬유(110)를 위사와 경사로 하여 한 올씩 번갈아 상하로 부침하면서 교차하는 방식으로 평직으로 제직하고, 보다 바람직하게는 0.10mm~2.00mm의 직경을 갖는 광섬유를 사용한다. 광섬유 직경이 0.01mm 보다 적을 경우, 플라스틱으로 제조하는 광섬유 자체의 제조가 어렵고, 직기에서 직물을 형성할 때 위사를 이동시키는 gripper가 위사(130a)를 이동시키기 어려우며, 광섬유 직경이 3.00mm 이상인 경우 제직과정에서 위사(130a)와 경사(130b)의 절삭으로 인한 제직공정 확보가 어렵다. 충분한 제직밀도 확보를 위해 상기 위사와 경사의 제직밀도는 10가닥/inch ~ 50가닥/inch으로 한다. 10가닥/inch 이하의 제직밀도에서는 직물구조가 성기므로 프로젝터로 광을 조사하였을 때 충분한 휘도와 화질이 보장되지 않으며, 50가닥/inch 이상인 경우 직물구조가 지나치게 조밀하여 제직공정 확보가 이루어지지 않는다.
한편, 상기 제직된 직물시트(130)는, 빛의 손실을 방지하고 디스플레이 특성상 중형 혹은 대형 디스플레이 용도로 활용하기 위해, 0.01mm~3.00mm의 직경의 광섬유(110)를 위사(130a)와 경사(130b)로 2~5올씩 변형평직하는 방법으로 화소의 크기를 조절해도 좋다(도 2c 참조).
제 2 단계는 상기 제 1 단계를 거쳐 형성된 광섬유 시트를 평면도를 유지한 채 코팅하는 단계이다. 즉, 도 3 에 도시된 바와 같이, 제직기(280)에서 제직되어 나온 광섬유 시트, 즉 직물시트(130)를 연속공정상에서 코팅챔버(290)에 담긴 코팅제(160)에 장력빔(270)을 사용하여 평편한 상태를 유지하며 침지시킨다. 상기 코팅제(160)로는 투명성을 가지는 아크릴계열, 에폭시계열, EVA(Ethylene vinyl acetate)계열의 수지가 사용되며, 광섬유의 유리전이 온도보다 낮은 온도인 상온(23℃) ~ 75℃에서 경화할 수 있도록, 보다 바람직하게는 35℃ ~ 70℃에서 경화할 수 있도록 한다. 이러한 코팅제(160) 중 에폭시계열 수지에 대해 간략하게 설명하면, 경화제 및 촉진제가 함유된 polyamine, 3급 아민염 등을 혼용하여 사용한다. 상기 코팅제(160)의 경화온도가 상온(23℃)보다 낮을 경우 경화시간과 경화온도는 반비례 거동을 보이므로, 경화시간이 5시간 이상으로 증가하여 연속공정이 어려워지며, 75℃ 이상에서는 빛의 전달매체인 코어(110a) 부분의 재료인 PMMA가 열에 의해 미세한 변형을 하게 되며 이로 인한 굴절률 변화로 광특성이 변하게 되어 영상의 표현에 왜곡이 발생하게 된다. 코팅제(160)의 경화시간은 공정시간 단축을 위해 1.5시간 ~ 3시간인 제품으로 한다. 이러한 제품으로는 상기 에폭시계열 수지 등을 사용할 수 있다.
한편, 상기 코팅제(160)에 블랙마크 효과를 줄 수 있는 콜타르 혹은 카본블랙 등을 첨가하여 사용할 수도 있다.
본 단계에서의 코팅은 장력빔(270)에 의해 장력이 유지된 상태로 코팅함으로써 위사(130a)와 경사(130b)의 간격 및 돌출부(도 7 의 140)의 높낮이를 일정하게 유지한 상태로 작업을 실시한다. 이때 코팅되는 두께는 사용하는 광섬유의 직경의 3배 ~ 6배로 한다. 즉, 예를 들어 1mm의 직경을 가지는 광섬유를 사용하여 제직한 제직시트에 코팅을 할 때에는 3mm~6mm 의 두께로 코팅을 한다. 3배 이하의 코팅두께는 광섬유(110)를 완전히 침지시키지 못하므로 후술할 절삭과정에서의 평활도 유지가 불가능하며, 6배 이상의 코팅두께는 후술할 절삭과정에서 발열, 분진, 공정시간 증가의 원인이 된다. 또한, 코팅하는 두께는 사용할 제직시트의 공간점유에 따라 달라지게 된다. 예를 들어, 대형화면의 경우 전체 스크린의 치수안정성을 유지 하기 위해서는 코팅시트의 두께가 커야 하며, 소형일 경우에는 대형화면보다 그 두께가 얇아도 치수안정성을 유지할 수 있으므로 상대적으로 얇은 코팅두께를 가질 수 있다. 그리고, 코팅 두께는 후술할 절삭 과정을 통해 형성되는 화소의 배열 및 면적의 균일화에 기여하게 된다.
(코팅제 비교예)
본 발명에 사용된 코팅제와 종래 일반적으로 사용되는 에폭시제 코팅제(A, B, C)의 경화조건을 실험하고, 그 결과를 표 1 에 예시하였다. 본 발명에 사용된 코팅제는 에폭시 계열 수지로서, 경화제 및 촉진제가 함유된 polyamine, 3급 아민염 등을 혼용하여 사용하였다. 상기 A는 해외 S사의 에폭시 제품, B는 해외 B사의 에폭시 제품 그리고 C는 국내ㅇ사의 에폭시 제품을 사용하였다. 그 결과 A, B, C 는 경화온도가 광섬유 코어로 사용되는 폴리메틸메타크릴레이트(poly methyl methacrylate)의 유리전이 온도인 110ㅀC 이상이므로 본 발명의 코팅제로 사용하기가 어려웠다. 한편, C 는 경화시간이 너무 길어서 연속공정상에서의 상기 코팅작업에 적절치 못하다는 문제가 있다. 이에 비해 본 발명에서 사용한 코팅제는 경화온도 및 시간에 있어 공정을 실시하는데 가정 적합하였다.
Figure 112004003570137-pat00001
제 3 단계는 상기 제 2 단계에서 코팅된 광섬유 시트(300)를 경화 및 절단하는 단계로서, 코팅 후 경화는 UV경화와 열경화 방식을 함께 사용하거나, 혹은 열경화 방식만을 사용하여 실시한다. 도 3 에서, 상기 UV경화와 열경화는 각각 UV조사기(210)와 히터(220)에 의해 이루어진다. UV경화와 열경화 방식을 함께 사용하는 경우에는, UV경화 시간은 3 ~ 5분, 후경화공정으로써의 열경화는 3 ~ 5분 가량 실시한다. 열경화 방식만을 사용하여 경화할 때에는 5 ~ 8분 가량 실시하는 것이 적절한 경화물성을 유지하고 공정속도를 최적화할 수 있는 조건이 된다. 히터를 이용한 열경화시의 온도는 50 ~ 70℃로 한다. 상기 경화 시간 동안 롤러는 계속 회전하며 전체시스템은 멈추지 않으며, 상기 경화는 챔버를 통과하면서 이루어지게 된다. UV경화시의 경우, 3분 미만의 경화시간에서는 제직시트의 치수안정성이 보장되지 않으며, 5분을 초과하는 경화시간에서는 경화도의 큰 증가를 보이지 않으므로 공정시간 단축을 위해서는 5분 미만이 적당하다. 열경화시의 경우에도, UV경화챔버(210)를 사용하여 선경화 하였을 때, 3분 미만에서는 완전한 경화가 이루어지지 않으며, 5분 초과시에는 경화도의 변화가 거의 없으므로 경화시간 5분 미만에서 공정을 실시하는 것이 적당하다. 열경화만을 사용하여 경화시킬 때에도 상기와 같은 이유로 5 ~ 8분의 경화시간이 최적 조건이다. 도 3 의 우측에 도시된 바와 같이, 경화가 완료된 상기 시트(300)는 절단기(340)에 의해 소정 크기로 절단된다. 여기서, 상기 절단은 다이아몬드 절단기에 의해 습식절단으로 행해진다.
이상의 과정을 거친 후의 광섬유 시트(도 3 의 310)의 단면의 형상은 도 4 에 도시된 바와 같이, 광섬유가 위사(130a)와 경사(130b)로 교차하고 있으며, 이를 경화된 코팅제(160)가 지지 및 보호하고 있다. 상기 위사(130a) 및 경사(130b)는 각각 코어(110a)와 클래드(110b)로 이루어져 있다.
제 4 단계는 상기 제 3 단계에서 경화된 광섬유 시트에서 위사와 경사의 교차점인 시트 돌출부의 클래드층을 절삭하는 단계이다. 절삭과정은, 도 5 에 도시된 바와 같이, 상기 절단된 광섬유 시트(310)를 상면이 평편한 하판베이스(360)의 상면에 평편하게 위치시켜 상기 시트(310)의 상면을 절삭함으로써 이루어진다. 이때, 상기 평면시트(310)는, 하판베이스(360)에 진공으로 압착되어 균일하게 펴진 상태로 지지된다.
상기 절삭작업은, 다이아몬드 절삭기에 의해 습식 절삭으로 수행되며, 클래드층의 절삭정도는 절삭기(250)의 회전수, 이동속도, 높이조절 등을 통하여 미리 프로그래밍된 컴퓨터(260)로 조절함으로써 이루어진다.
그리고, 상기 절삭과정은 시트 돌출부(도 7 의 140 참조)의 최상단에만 행하여지고, 또한 광섬유(110)의 코어(110a) 외부에 위치한 클래드층(110b) 혹은, 클래드(110b)를 포함한 코어(110a)의 일부분에까지만 수행되어, 그 절삭면을 통해 코어(110a)의 빛을 발산시키도록 한다.
한편, 상기와 같은 평면시트(310)의 돌출부(140) 최상단 절삭작업은, 상기와 같은 방법으로 시트의 배면에도 행한다. 이러한 절삭작업을 마친 후의 시트 단면의 상태는 도 6 에 도시된 바와 같다. 절삭된 클래드층 또는 절삭된 클래드층과 코어 일부분은 빛을 발산하는 화소(150)가 된다. 시트의 상면 및 하면에 대한 절삭을 완료한 상태의 단면도는 도 7 에 도시된 바와 같다. 도 7 에서, 절삭된 돌출부(140) 부분, 즉 화소(150)를 통해 빛이 입사 및 발산된다. 즉, 일면의 화소(150)를 통해 입사된 빛은 그에 인접하여 위치한 타면의 화소(150)를 통해 발산하게 된다.
제 5 단계는, 선택적으로 추가되는 단계로서 상기 제 4 단계에서의 절삭 후 광섬유 시트 표면에 보호필름을 부착하는 단계이다. 즉, 본 단계에서는, 도 8a 및 도 8b 에 도시된 바와 같이, 절삭과정을 통해 화소(150)가 형성된 절삭면을 갖는 시트(370)의 전면에 시야각 보정을 위해 확산제(230)가 포함된 보호필름(170a)을 부착한다. 광섬유를 통과한 빛이 균일하게 출사되어야 하므로 상기 확산제(230)는 보호필름(170a) 내부에 균일하게 고착되어 있어야 한다. 상기 확산제(230)는 화상을 보다 넓은 각도에서 식별하기 위해서 사용된다(후술하는 확산제 비교예 참조). 상기 보호필름(170a)은 외부환경으로부터 시트(370)를 보호하는 역할을 한다. 그리고, 시트의 화소(150)로부터 상기 보호필름(170a)을 통해 나오는 빛은 확산제(230)에 부딪혀 산란하게 되며, 이는 시야각을 보정하는 기능을 한다. 상기 보호필름(170a)은 광투과도가 평균 85% 이상인 것을 사용하여 불필요한 광손실을 막을 수 있는 것을 사용한다. 85% 미만의 광투과도를 가지는 보호필름은 디스플레이 스크린의 휘도저하의 원인이 된다.
그리고, 상기 시트(370)의 배면에는 상기 확산제(230)가 포함되지 않은 상태의 보호필름(170b)을 부착한다. 상기 보호필름(170b)의 재질은 상기 전면의 보호필름(170a)의 경우와 같다. 이러한 경우, 입사광은 상기 시트(370)의 배면을 통해 들어와 시트(370)를 통해 전면으로 출사한다.
(보호필름 비교예)
본 발명에 사용된 보호필름과 타 보호필름에 대해 광투과율을 측정, 비교하여, 그 결과를 표 2 에 나타내었다.
시험결과 본 발명에서 사용된 필름을 제외하고, 재료자체에 의한 blue파장에서의 흡수손실이나 산란제에 의한 손실이 커서, 광투과율이 85%를 넘지 않아 사용이 부적절하였다(표2 참조). 광투과율 측정은 Nippon Denshoku Industries의 NDH-300A (Hase and Turbidity Measuring System)로 측정하였다.
Figure 112004003570137-pat00002
일반적인 PMMA(상기 A)의 경우 미반응 단량체 등으로 인해 황변현상, CO-O group에 의한 blue 파장에서의 투과도 저하로 인해 가시광선에서의 투과도가 저하되는 특성을 갖는다. 이를 개선한 PMMA가 광학grade 용도의 PMMA(상기 B)와 본 발명에 사용된 PMMA이며, PC(상기 C)의 경우 광학적으로 일정량 이상의 광투과도를 가지고 있으나, aromatic ring에 의한 가시광선의 흡수 및 황변현상으로 광투과율이 높은 필름을 제작하기 어려웠다.
(확산제 비교예)
확산제의 유무에 따른 시야각의 변화여부를 측정하였다.
표 3 에서 나타난 바와 같이 시야각이 측정되었으며, 시야각은 각 거리의 정 면에서 측정한 빛의 밝기의 50%가 되는 지점의 각도를 미놀타 CS-100A로 측정한 것이다.
Figure 112004003570137-pat00003
화상을 효과적으로 많은 사람에게 전달하기 위해 보다 넓은 각도에서 화상식별이 가능해야 한다. 이는 시야각으로 표현되며, 보호필름에 확산제를 사용하였을 때 더 넓은 시야각에서 화상식별이 보다 용이하므로 스크린 제작 시 확산제를 사용하면 옥외 등 보다 많은 사람이 동시에 화상을 관람해야 할 경우 그렇지 않은 스크린보다 유리하다.
이상 설명한 바와 같은 제조방법으로 제작된 본 발명의 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린의 작용을 설명하면 다음과 같다.
즉, 도 9 에 도시된 바와 같이, 프로젝터(330)로부터 투사된 광(180)은 스크린(400) 뒷면에 위치한 광섬유의 절삭된 부분들(450a)로 입사되고, 스크린(400)으로 입사된 광은 코어와 클래드의 굴절률 차이로 내부전반사를 통해 광섬유를 따라 진행한다. 도 10 에서 보는 바와 같이, 광섬유를 따라 진행하던 광(190)은 클래드 혹은 코어의 일부가 제거된 부분(200)(즉, 도 8b 의 화소(150)에 해당)에서 더 이 상 광섬유 내부로 진행하지 못하고 스크린(400)의 앞면을 통해 출사광(240)으로 외부로 빠져나가 전체 스크린의 각각의 화소를 이루게 된다. 즉, 각 부분의 돌출부(도 7 의 140)만 제거되어 있으므로 각 돌출부는 영상이 빠져 나오는 부분, 즉 화소가 된다.
한편, 광섬유 제직의 밀도와 광섬유의 올 수를 조절하여 화소의 크기 및 밀도를 조절할 수 있으며, 광섬유가 평직으로 제직되어 있어 전체 스크린에서 화소의 밀도는 균일하게 된다. 도 10 에서 절삭된 시트 앞부분으로 출사된 광은 보호필름(170a)의 확산제(230)에 부딪혀 산란되며 이렇게 산란된 광(240)은 보호필름(170a)에의 입사각보다 출사각이 커지므로 시야각 보정의 효과를 가져오게 된다. 사용 용도 및 장소에 따라 확산제(230)가 첨가되지 않은 보호필름을 사용하여도 좋다.
한편, 본 발명에 의한 광섬유 디스플레이 스크린은, 스크린의 화면이 커질수록 여러 대의 프로젝터를 사용하여 휘도를 높일 수 있으며(도 9 참조), 스크린의 크기에는 제한이 없으므로 작은 표시장치로부터 큰 표시장치에 이르기까지 다양한 크기의 유연한 디스플레이를 단순한 공정으로 구현할 수 있다.
(실험예)
상기 본 발명에 따른 광섬유 디스플레이 스크린의 제조 방법에 따라 구체적으로 스크린의 제작 실험을 하였다.
제 1 단계로서, 시험용 제직기를 사용하여 제직 작업을 실시하였는바, 직경 0.25, 0.5, 0.75, 1.0mm의 플라스틱 광섬유를 경사 및 위사로 사용하였다. 이 때, 위사와 경사의 밀도는 20×20가닥/inch ~ 50×50가닥/inch 로 하였으며, 100rpm의 제직속도로 제직을 실시하여, 경사 방향 기준으로 길이 300m, 폭 1m의 광섬유 시트를 제조하였다.
제 2 단계로서, 제직된 광섬유시트를 장력빔이 설치된 코팅제에 침지시켜 광섬유 직경의 3 ~ 6배 두께로 코팅하였다. 이때 코팅제는 아크릴계, 에폭시계, 또는 EVA(Ethylene vinyl acetate)계의 투명한 수지를 사용하였다.
이어 제 3 단계로서, 코팅된 시트를 UV챔버를 이용하여 3 ~ 5분 동안 경화시킨 후 히터를 이용하여 70℃에서 3 ~ 5분 동안 경화시켰다. 히터만 이용하여 열경화시킬 경우 5 ~ 8분 동안 경화시키는 것이 적당하였다.
제 4 단계로서, 경화된 시트를 절단기를 사용하여 절단하고, 진공흡착방식이 적용되는 하판베이스에 고정시킨 후 절삭할 깊이, 넓이, 시간을 미리 프로그래밍한 컴퓨터에 연결된 절삭기로 절삭하였다.
제 5 단계로서, 클래드층 혹은 클래드층과 일부 코어층이 절삭된 시트에 보호필름을 부착하여 완성하였는데, 확산제가 첨가된 보호필름을 정면에, 확산제가 포함되지 않은 보호필름을 후면에 부착하여 완성하였으며, 시트의 정, 후면 모두 확산제가 포함되지 않은 보호필름을 사용할 수도 있다. 보호필름의 재질은 투과율이 높은 PMMA(Poly methyl methacrylate) 혹은PC(Polycarbonate)를 사용하였다.
이상 설명한 실험예와 종래 디스플레이 제조방법과의 공정상의 차이를 설명하면 다음과 같다.
(공정비교)
광섬유시트를 이용한 디스플레이는 PDP, LCD, OLED와 비교하여 단순공정이 가능하다. 이에 대한 비교를 표 4 에 나타내었다. 아래 표 4 에서 볼 수 있듯이 장비설치 비용이 큰 무기물 증착과정이나, 반도체 식각공정, 합판 후 실장 과정을 사용하지 않으므로 공정에 필요한 설비비, 재료비, 공정비용을 절약할 수 있다. 또한, 공정이 복잡하고, 비용이 많이 드는 공정단계를 거치지 않으므로 가격경쟁력을 가진다.
Figure 112004003570137-pat00004
또한, 상기 실험예에 따라 제작된 광섬유 디스플레이 스크린과 기존 스크린을 비교하면 다음과 같다.
(휘도 비교)
본 발명을 통해 제조된 광섬유 디스플레이 스크린과 기존의 폴리카보네이트 재질의 후면투사용 프로젝션 스크린의 휘도를 측정, 비교하여 이에 대한 결과를 표 5 에 나타내었다. 또한, 시판중인 PDP, LCD와의 휘도를 비교 하였다. 광섬유 디스플레이 스크린은 49인치(1m × 0.75m) 크기로 제조하여 사용하였으며, 후면투사용 프로젝터는 샤프사의 XG-P25X 프로젝터 2대를 겹쳐서 사용하였다. 폴리카보네이트 재질의 프로젝션 스크린은 일반 시판, 설치되는 동일 크기의 제품을 사용하였고, 역시 샤프사의 동일한 프로젝터 2대를 겹쳐서 사용하여 같은 조건 하에서 측정하였다. 또한 휘도 측정은 미놀타 사의 CS-100A 휘도계를 사용하여 수행하였다. 상용화된 LCD, PDP 디스플레이의 휘도보다 월등한 결과를 보였으며, PC 스크린 재질의 디스플레이 보다 휘도가 높음을 알 수 있다.
Figure 112004003570137-pat00005
( LED 전광판과의 소비전력 비교)
본 발명을 통해 제조된 광섬유 디스플레이 스크린과 LED 전광판의 소비전력을 측정, 비교하여 그 결과를 표 6 에 나타내었다. 광섬유 디스플레이 스크린 및 프로젝터는 비교예 1과 동일한 시험 조건에서 각각의 데이터를 수집하였으며, LED 전광판은 일반 시판, 설치되는 RGB 방식 제품의 정보를 사용하였다. 광섬유 디스플레이 스크린에서 소모되는 전력은 프로젝터를 운전하는 전력뿐이므로 프로젝터의 소비전력을 기준으로 전력을 계산하였다. LED와 비교하여 약 3.85배의 소비전력의 소모를 막을 수 있다.
Figure 112004003570137-pat00006
이와같이 본 발명에 의한 방법으로 제조된 스크린은, "제직, 코팅, 절단 및 절삭, 보호필름 부착, 설치"의 단순공정으로 인해 디스플레이 스크린의 생산비용 및 최종가격을 절감할 수 있으므로 중형 및 대형 영상매체를 구축함에 있어 가격 경쟁력을 가질 수 있다. 또한 제직 밀도와 크기를 조절하여, 균일하게 정렬된 미세화소를 형성함으로써 광원으로부터 투사되는 영상신호를 효과적으로 표현할 수 있으며, 광섬유의 우수한 광투과 특성에 따라 빛 손실 없이 고휘도의 영상을 표현할 수 있다. 게다가 스크린 자체는 영상을 표현함에 있어 전력을 소모하지 않으므로, 적은 소비전력으로 각종 영상을 효과적으로 표현할 수 있어 인테리어, 광고현황판, 각종 조형간판, 이동식 광고 이벤트 영상차량, 가정용 및 업소용 대형 TV스크린 등 중대형 영상 디스플레이 분야에 광범위하게 사용될 수 있다.

Claims (19)

  1. 광섬유를 위사와 경사로 하여 평직으로 제직하는 제 1 단계와;
    상기 제 1 단계를 거쳐 형성된 광섬유 시트에 코팅제를 도포하여 코팅하는 제 2 단계와;
    상기 코팅된 광섬유 시트를 경화 및 절단하는 제 3 단계와;
    상기 경화 및 절단된 광섬유 시트 내의 위사와 경사의 교차점에 해당하는 돌출부를 일부 절삭하는 제 4 단계를 포함하는 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 방법은,
    상기 절삭 후의 광섬유 시트 표면에 보호필름을 부착하는 제 5 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 5 단계는,
    상기 절삭 후의 광섬유 시트의 전면에 또는 전면 및 후면에 상기 보호필름을 부착하는 것을 특징으로 하는 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 광섬유 시트의 전면에 부착된 보호필름은,
    확산제를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린 제조방법.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보호필름은,
    광투과율이 85% 이상인 것을 특징으로 하는 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 광섬유는,
    0.10 내지 2.00mm 의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서 상기 제 1 단계는,
    상기 위사와 경사의 제직밀도가 10가닥/inch ~ 50가닥/inch 인 것을 특징으로 하는 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 단계는,
    상기 위사와 경사를 2 내지 5 올씩 변형평직하여 제직하는 단계인 것을 특징으로 하는 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅제는,
    콜타르 또는 카본블랙을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 단계는,
    상기 코팅된 광섬유 시트를 UV경화 방식으로 경화한 후 열경화 방식으로 경화하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린 제조방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 단계는,
    상기 코팅된 광섬유 시트를 열경화 방식으로 경화하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린 제조방법.
  12. 광섬유를 위사와 경사로 하여 평직으로 제직하고, 상기 제직을 통해 형성된 광섬유 시트에 코팅제을 도포하여 코팅하고, 상기 코팅된 광섬유 시트를 경화 및 절단하고, 상기 경화 및 절단된 광섬유 시트 내의 위사와 경사의 교차점에 해당하는 돌출부를 일부 절삭하여 제조되는 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 디스플레이 스크린은,
    상기 절삭 후의 광섬유 시트 표면에 보호필름을 부착한 것을 특징으로 하는 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 보호필름은,
    상기 절삭 후의 광섬유 시트의 전면에 또는 전면 및 후면에 부착되는 것을 특징으로 하는 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 광섬유 시트의 전면에 부착된 보호필름은,
    확산제를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 광섬유 시트는,
    상기 광섬유인 위사와 경사를 2 내지 5 올씩 변형평직하여 제직한 시트인 것을 특징으로 하는 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 코팅제는,
    콜타르 또는 카본블랙을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린.
  18. 제 12 항에 있어서, 상기 광섬유는,
    0.10 내지 2.00mm 의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린.
  19. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 단계는,
    상기 위사와 경사의 제직밀도가 10가닥/inch ~ 50가닥/inch 인 것을 특징으로 하는 광섬유 제직시트를 이용한 디스플레이 스크린.
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