KR100566694B1 - 광섬유 스크린 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라스틱 광섬유 가닥을 조합하여 판 또는 시트를 형성하고, 이를 다시 적층하여 블록을 형성함으로써 영상 및 빛의 투과가 가능하여 디스플레이 장치의 기본 단위로 사용이 가능하도록 하여 스크린으로 사용되도록 하는 광섬유 스크린 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명은 광섬유를 이용하여 블록을 제조하는 방법에 있어서, (a) 다수의 플라스틱 광섬유를 바인더로 결합시켜 씨트 형태로 형성된 광섬유 씨트를 얻는 단계; (b) 상기 광섬유 씨트를 미리 설정된 일정 길이로 절단하여 다수의 광섬유 씨트 단위를 얻는 단계; (c) 상기 다수의 광섬유 씨트 단위를 적층하여 바인더로 결합시킨 후에 그 양단면을 연마 처리하여 다수의 광섬유 블록을 얻는 단계; (d) 다수의 광섬유 블록을 서로 결합시켜 스크린을 얻는 단계; (e) 상기 스크린의 가장자리에 프레임을 장착하는 단계로 이루어진다.

광섬유, 스크린

Description

광섬유 스크린 및 그의 제조 방법{Optical Fiber Screen and Fabricating Method Thereof}

도 1은 일반적인 플라스틱 광섬유의 구조를 나타내는 구조도.

도 2는 종래의 플라스틱 광섬유를 이용한 영상 및 빛을 전달하는 시스템을 나타내는 구조도.

도 3은 종래의 플라스틱 광섬유 블록의 구조를 나타내는 구조도.

도 4는 본 발명에 따른 플라스틱 광섬유 블록의 구조를 설명하기 위한 구조도.

도 5는 본 발명에 따른 플라스틱 광섬유 블록의 제조 개념을 설명하기 위한 공정도.

도 6은 본 발명에 따른 플라스틱 광섬유 블록의 특성을 설명하기 위한 구조도.

도 7은 본 발명에 따라 광섬유 씨트를 제조하는 과정을 설명하기 위한 공정도.

도 8은 본 발명에 따라 광섬유 씨트를 사용하여 광섬유 블록을 제조하는 과정을 설명하기 위한 구조도.

도 9는 본 발명에 따라 광섬유 씨트를 사용하여 광섬유 블록을 제조하는 과 정을 설명하기 위한 공정도.

도 10은 본 발명에 따라 광섬유 블록을 사용하여 대형 스크린을 제조하는 과정을 설명하기 위한 제 1 공정도.

도 11은 본 발명에 따라 광섬유 블록을 사용하여 대형 스크린을 제조하는 과정을 설명하기 위한 제 2 공정도.

도 12는 본 발명에 따라 광섬유 블록을 이용한 대형 스크린 시스템을 나타내는 구조도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10 : 광섬유 11 : 접착 바인더

12 : 튜브 13 : 코팅제

14 : 엠보싱 필름 15 : 정렬 테이프

16 : 매트릭스 17 : 프레임

18 : 베이스 20 : 광섬유 씨트

22 : 제 1광섬유 블록 23 : 제 2광섬유 블록

24 : 제 3광섬유 블록 25 : 제 1형 광섬유 블록

26 : 제 2형 광섬유 블록 27 : 블록 합체부

34 : 절단기 31 : 광섬유 씨트 정렬 지그

32 : 광섬유 블록 몰딩 지그 33 : 광섬유 블록 연마기

35 : 광섬유 씨트 정렬 매가진 36 : 회전 테이블

40 : 광섬유 언와인더 41 : 광섬유 보빈

42 : 광섬유 집합 다이 43 : 광섬유 코팅기

44 : 광섬유 씨트 경화장치 45 : 광섬유 씨트 정렬장치

46 : 광섬유 블록 연마장치 47 : 광섬유 블록 표면 처리장치

50 : 영상 투사기 51, 52 : 광섬유 스크린

본 발명은 광섬유 스크린 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스틱 광섬유 가닥을 조합하여 판 또는 시트를 형성하고, 이를 다시 적층하여 블록을 형성함으로써 영상 및 빛의 투과가 가능하여 디스플레이 장치의 기본 단위로 사용이 가능하도록 하여 스크린으로 사용되도록 하는 광섬유 스크린 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

특히, 수만∼수십만 가닥의 개개 플라스틱 광섬유를 사용하여 영상스크린 조립과 제조가 용이하고, 견고성이 탁월한 대형 영상스크린 디스플레이 및 제조 방법을 포함한다.

일반적으로, 플라스틱 광섬유는 영상 및 빛을 전달하는 매체로서 다양한 형태로 고안되어 사용되고 있으며, 특히 조명 및 조경 사업 분야 등과 산업용, 의료용의 내시경 형태, 그리고 백라이트 등으로 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다.

그 구현 형태는 영상을 전달하는 매체로서 사용되는 경우, 주로 원형의 다발형태로 구현이 되며, 빛을 전달하는 경우도 마찬가지로 원형 또는 판 형태로 구현 이 되지만, 그 크기가 제한된다.

한편, 도 1은 플라스틱 광섬유의 일반적인 구조를 나타내는 구조도로서, 광섬유는 광신호가 전송되는 코어(1a)와 상대적으로 굴절률이 낮은 물질로 상기 코어(1a) 주위를 둘러싸고 있는 클래드(1b), 상기 클래드(1b)를 둘러싸는 자켓(1c)으로 이루어진다.

상기 코어(1a)의 대표적인 물질로는 아크릴 계통의 폴리메틸메타크릴레이트가 주로 사용되고 있으며, 클래드(1b)는 불소계 고분자가 사용되고 있다. 또한, 구성하는 코어 물질의 굴절률 구배에 따라 계단형(도 1의 (C) 참조)과 언덕형(도 1의 (D) 참조) 플라스틱 광섬유로 나누어지는데, 계단형 플라스틱 광섬유는 조명용으로 주요 사용되며, 개구수를 낮추어 모드 분산을 작게 하여 정보량이 작은 단거리 통신용으로도 사용되며, 언덕형 플라스틱 광섬유는 정보량이 많은 근거리 통신용으로 사용된다.

일반적으로, 영상을 재생하는 경우에는 재생기나 유선 또는 무선을 통해 영상신호를 텔레비전 수상기, 영사기, 투사기 등으로서, 소정의 스크린에 동영상을 재생할 수 있는데, 이러한 동영상을 재생하기 위해서는 영상이 맺힐 수 있는 수단이 필요로 한다. 즉, 어떤 형태의 스크린이 요구되는데, 통상 옥내용과 옥외용으로 구별되어 진다. 대표적인 백색의 천이나 보드 등과 같은 전면 스크린의 경우는, 그 크기나 형태에서는 제안이 없지만, 스크린이 설치된 주변의 광량이 충분히 적어야 또렷한 영상을 얻을 수 있게 되며, 옥외용으로 사용하는 경우는 주변의 빛에 의해 스크린에 맺힌 영상이 흐려지거나 거의 구분할 수 없는 상태가 되게 된다.

따라서 이러한 문제점들로 인해 현재 옥외용으로 적용되는 대형 영상 스크린의 주류는 CRT나 LED 광전 모듈이 주류를 이루고 있는 실정이지만, 고비용, 저해상도의 문제점과 RGB 픽셀의 조합에 의해 영상 구현으로 인한 최소 시야 거리가 요구되게 된다. 또한 스크린의 크기가 커질수록 소요되는 발광 다이오드의 양의 증가로 전력소모가 많아지고, 복잡한 배선과 콘트롤러의 제어도 어려워지게 되어 결국 초기 설치비용의 상승과 유지 보수에 상당한 비용을 초래하게 된다.

이에 반해, 프로젝터를 이용하는 경우, 고해상도가 제공됨에도 불구하고 프로젝터와 스크린의 구성 거리 등의 프로젝션 시스템의 제약 때문에 사용 범위가 제한되어 왔다.

한편, 플라스틱 광섬유 대형 영상스크린 디스플레이는 현재의 LED 디스플레이 시스템에 대해서 초경량, 디스플레이 표면의 전자기 차폐 등의 장점으로 인해, 일광 중에서 더 나은 해상도와 적절한 밝기를 제공할 수 있으며, 설치 및 이전이 용이한 분명한 강점을 갖고 있지만, 대형 영상스크린 디스플레이를 제조하기 위해서는 상당한 양의 광섬유가 소요되어 가격 상승을 초래하게 된다.

즉, 엄청난 양의 개개 광섬유 가닥들을 일정한 길이로 절단하고, 최적 영상 전달을 위해 연마하여 디스플레이 스크린 상에 삽입하고 고착화되어야 하는데, 이러한 제작 공정은 상당한 시간과 비용을 초래하게 된다. 또한, 개개 광섬유 가닥들의 반대쪽 끝단도 정확하게 정렬 및 고착화되어야 한다.

특히, 이러한 일련의 모든 제조 공정들은 최적의 영상 전달을 위해서 손상되기 쉬운 클래드 물질이나 광섬유 자체의 손상을 야기하지 말아야 한다.

한편, 현재까지 제시된 플라스틱 광섬유를 이용한 대형 영상스크린 디스플레이의 조립 및 제조 방법들은 개개의 플라스틱 광섬유나 일정한 규모나 형태의 다발로 대응시켜야 하기 때문에, 상당한 시간과 노동력을 필요로 하게 되어, 디스플레이 스크린의 단위 면적당 소요되는 비용 상승으로 인해 다른 디스플레이 시스템에 비해 경쟁력을 갖지 못하게 된다. 이러한 상황들을 이하 기술한 비교 예를 통해 살펴보면 다음과 같다.

대한민국 실용신안등록 번호 제 20-0265627호의 경우, 도 2의 (A)에 나타낸 바와 같은 광섬유 다발 즉, 코어(2a), 클래드(2b), 외피(2c)로 구성된 다수의 광섬유를 이용한 광섬유 다발을 사용한 영상 전달 매체(도 2의 (B) 참조)가 제시되어 있는데, 이와 같은 경우는 빛을 전달하는 시작부와 종단부의 개개 광섬유가 1:1 대응으로 이루어져야 영상이 혼합되지 않으며, 시작부의 면적과 끝단부의 면적이 차이가 나도록 광섬유 다발을 제조하기 위해서는 구경이 변화하는 콘 형태의 광섬유를 사용하여야 하지만, 이러한 경우 광손실의 증가로 인하여 영상과 빛의 투과 효율이 현저하게 감소하게 되어 영상 전달 매체로서의 역할이 저하되는 문제점을 안고 있다.

또한, 대한민국 특허 공개번호 제 10-2001-0004427호의 경우, 플라스틱 광섬유 다발을 이용한 영상스크린을 제시하고 있으나, 광원에 접하는 부분은 광섬유를 밀집시키고, 디스플레이 부분에서는 적당한 화소 간격으로 확산시켜 배치하는 구조로 되어 있어서 디스플레이의 화질에 대한 품질이 보장되지 않는 문제점을 안고 있다.

또한, 대한민국 특허 공개번호 10-1998-033637호의 경우, 도 3에 나타낸 바와 같이, 카본 원사에 의하여 직조된 플라스틱 광섬유(1)를 바인더(2)로 결합 구성하여 블록 형태로 제조하는 예와 공정을 제시하고 있지만, 제조 공정이 카본 원사를 이용한 위사, 경사 직조 방식에 근간을 두고 있기 때문에 기계적 물성이 열악한 비결정성 플라스틱 광섬유의 적용에 어려움이 있으며, 최소 구부림 반경이 무시되어 플라스틱 광섬유의 광손실 증가로 인해 투영되는 빛 또는 영상의 투과 효율이 현저하게 저하되는 문제점을 안고 있다. 또한, 영상의 화소로서 사용될 수 있는 개개의 플라스틱 광섬유의 간격이 커서 표시되는 동영상이 정면에서는 선명하게 보이나 측면에서는 화상이 왜곡되는 문제와 디스플레이패널에 흑선이 표시되는 문제점을 안고 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 플라스틱 광섬유 블록을 사용하여 대형 디스플레이 스크린의 견고성을 확보함으로써 건물 외부 설치시 스크린으로부터 받는 외압에 파손 및 흔들림으로 인한 영상의 왜곡을 방지하고, 플라스틱 광섬유의 밀도를 극대화하여 고품질의 영상을 구현할 수 있도록 하며, 제조 공정의 자동화 및 간소화를 통해 제조비용 절감이 가능하고, 플라스틱 광섬유의 광손실 증가를 억제하여 투영되는 빛 또는 영상의 투과 효율을 극대화시켜 주는 광섬유 스크린 및 그의 제조 방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 광섬유를 이용하여 블록을 제조하는 방법에 있어서, (a) 다수의 플라스틱 광섬유를 바인더로 결합시켜 씨트 형태로 형성된 광섬유 씨트를 얻는 단계; (b) 상기 광섬유 씨트를 미리 설정된 일정 길이로 절단하여 다수의 광섬유 씨트 단위를 얻는 단계; (c) 상기 다수의 광섬유 씨트 단위를 적층하여 바인더로 결합시킨 후에 그 양단면을 연마 처리하여 다수의 광섬유 블록을 얻는 단계; (d) 다수의 광섬유 블록을 서로 결합시켜 스크린을 얻는 단계; (e) 상기 스크린의 가장자리에 프레임을 장착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 스크린 제조 방법을 제공한다.

상기 광섬유 블록은 그 형태가 사각형, 육각형 중 어느 한 형태로 이루어지며, 상기 광섬유 블록은 서로 인접하는 다른 광섬유 블록과 결합되는 메일 결합단과 피메일 결합단이 적어도 1개 형성되어 이루어진다.

그리고, 본 발명은 상기 스크린의 일면에 부착되어 투과하는 빛을 확산시켜 시야각을 넓혀 주는 다수의 엠보싱이 형성된 엠보싱 필름을 부착하는 단계를 더 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명은 다수의 광섬유를 바인더로 결합하여 미리 설정된 길이로 형성한 다수의 광섬유 씨트를 바인더로 결합하여 미리 설정된 크기로 형성한 다수의 광섬유 블록과; 상기 다수의 광섬유 블록을 형성된 다수의 격자홈에 각각 수용하여 지지해 주는 매트릭스와; 상기 다수의 광섬유 블록이 수용된 매트릭스의 가장자리를 고정시켜 주는 프레임으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 스크린을 제공하며, 상기 광섬유 블록은 그 형태가 사각형, 육각형 중 어느 한 형태로 이루어진 다.

그리고, 본 발명은 다수의 광섬유를 바인더로 결합하여 미리 설정된 길이로 형성한 다수의 광섬유 씨트를 바인더로 결합하여 미리 설정된 크기 및 형태로 형성되고, 서로 인접하는 다른 광섬유 블록과 결합되는 메일 결합단과 피메일 결합단이 적어도 1개 형성되어 서로 다른 광섬유 블록에 형성된 메일 결합단 또는 피메일 결합단이 서로 결합되는 다수의 광섬유 블록과; 서로 결합된 상기 다수의 광섬유 블록의 가장자리를 고정시켜 주는 프레임으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 스크린을 제공한다.

상기 다수의 광섬유 블록의 일면에 부착되어 투과하는 빛을 확산시켜 시야각을 넓혀 주는 다수의 엠보싱이 형성된 엠보싱 필름을 더 포함하여 구성된다.

(실시예)

이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에 따라 광섬유를 이용하여 도 4에 나타낸 바와 같은 구조를 가지는 광섬유 블록을 제조하는 과정을 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.

먼저, 다수의 광섬유 가닥(10)을 정렬시킨다(도 5의 A). 그리고 정렬된 광섬유 가닥(10)들을 접착 바인더(11)로 고착시켜서 씨트 형태로 이루어진 광섬유 씨트(20a)를 제조한다(도 5의 B).

상기 광섬유 씨트(20a)를 제조하고자 하는 스크린의 두께를 고려하여 일정 길이로 절단하여 광섬유 씨트 단위(20b)를 제조한다(도 5의 C, 도 5의 D).

상기 광섬유 씨트 단위(20b)를 광섬유 씨트 정렬 지그(31)를 사용하여 적층하여 제 1광섬유 블록(22)을 제조한다(도 5의 E).

상기 광섬유 블록을 광섬유 블록 몰딩 지그(32)에서 접착 바인더를 이용하여 고착시켜서 제 2광섬유 블록(23)을 형성한다(도 5의 F).

상기 제 2광섬유 블록(23)의 표면을 광섬유 블록 연마기(33)를 사용하여 표면 처리한다(도 5의 G).

상기와 같이 표면 처리하여 영상 입사부와 출사부가 형성된 제 3광섬유 블록(24)을 완성한다(도 5의 H).

상기와 같은 과정을 통해서 얻어진 제 3광섬유 블록(24)들은 영상 투사기의 영상을 전달하기 위해 도 6과 같은 공정을 거치게 된다. 표면 처리된 제 3광섬유 블록(24)의 일면 또는 양면에 불투명 코팅제(13)를 사용하여 표면에 엠보싱이 형성된 엠보싱 필름(14)을 부착하여 시야각과 휘도 균일도를 향상시킬 수 있다.

또한 도면에는 제시되어 있지 않지만, 통상의 하드코팅(Hard coating)제를 사용하여 표면 경도를 확보하고 일광에 노출시 자외선에 의한 열화 방지함으로써 스크린의 신뢰성을 확보할 수 있다. 상기 엠보싱 필름(14)의 엠보싱의 두께는 0.3∼0.5㎛ 정도가 바람직하며, 표면 경도는 3H 이상이 바람직하다.

본 발명에서는 도 7, 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같은 공정을 통하여 광섬유 블록을 제조할 수도 있다.

도 7은 본 발명에 따른 광섬유 씨트 제조 과정을 설명하기 위한 공정도로서, 멀티 언와인더(Multi-unwinder; 40)를 사용하여 적어도 20∼200여개의 플라스틱 광 섬유(10)가 감겨진 보빈(41)을 서로 얽히지 않게 배열 설치한다.

이 때, 광섬유 보빈(41)에 감겨진 광섬유(10)가 풀어질 때 일정한 장력이 유지되면서 서로 간에 얽히지 않도록 한다. 즉, 광섬유 보빈(41)에서 공급되는 개개의 광섬유(10)의 장력을 개별적으로 조절할 수 기능을 가지고 있으며, 이를 통해 광섬유(10)가 풀어질 때 서로 얽혀 절단되거나, 풀어질 때 절단되는 것을 막고 원활한 공정 흐름을 유도할 수 있다.

한편, 본 발명에서 제안하는 플라스틱 광섬유로서 일반적으로 사용될 수 있는 물질과 굴절률을 표 1에 제시하였다. 이러한 플라스틱 광섬유 재료로 사용될 수 있는 고분자 수지의 중요한 물성은 투명도로 표 1에 제시된 물질들은 모두 90% 이상의 투명도를 보이는 물질들이다.

플라스틱 광섬유 재료의 대표적인 예

고분자 수지	굴절률
Poly(2,2,2-trifluoroethyl methacrylate)	1.4200
Poly(methyl methacrylate)	1.4920
Poly(4-methylcyclohexyl methacrylate)	1.4975
Poly(cyclohexyl methacrylate)	1.5066
Poly(furfuryl methacrylate)	1.5381
Poly(1-phenyl methacrylate)	1.5487
Poly(1-phenyl cyclohexyl methacrylate)	1.5645
Poly(benzyl methacrylate)	1.5680
Poly(phenyl methacrylate)	1.5706

상기한 표 1에 제시된 고분자 수지 이외에도 다양한 아크릴계 수지가 가능하며, 이들의 공중합체가 가능하다. 또한 아크릴계 이외에도 폴리스타일렌, 폴리카보네이트 등의 투명 고분자 수지도 일반적으로 사용될 수 있지만, 기계적 물성과 옥외용으로 적용시 나타날 수 있는 황변 현상 등의 신뢰성 등을 고려하여 선택해야 한다.

본 발명에서 제안하는 플라스틱 광섬유의 구경은 0.25∼2.0㎜가 적당하며 바람직하게는 0.25∼1.0㎜가 적당하다. 이는 플라스틱 광섬유의 구경이 영상스크린의 화소로서 구현되기 때문에 영상 스크린의 기본 화면 크기에 따라 달리 적용되어 사용될 수 있다. 본 발명에 따라 1m×1m의 영상 스크린을 구현하는 경우, 사용하는 플라스틱 광섬유의 구경이 1.0㎜인 경우, 약 100만개의 화소가 형성되며, 0.75㎜, 0.5㎜, 0.25㎜의 플라스틱 광섬유의 경우는 각각 약 177만, 400만, 1,600만개의 화소가 형성된다.

또한 적용되는 플라스틱 광섬유의 광손실은 0.2dB/m∼1.0dB/m가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 0.2∼0.5dB/m의 광손실을 갖는 플라스틱 광섬유가 적당하다. 이는 형성하고자 하는 스크린의 두께에 따라 영상이 입사하여 출사되는 효율을 감안하여 고려되어야 한다. 본 발명에 따라 제조하는 스크린은 두께 50mm까지는 플라스틱 광섬유의 광손실 차이에 의한 스크린의 품질적인 영향은 거의 차이가 나지 않는다.

상기한 바와 같이 각각의 광섬유 보빈(41)에 의하여 장력이 조절된 광섬유(10)는 광섬유 집합 다이(42)를 통해 정렬된 상태로 광섬유 코팅기(43)를 거쳐 광섬유 씨트 경화장치(44)로 진입한다.

상기 씨트 경화장치(44)는 씨트 형태로 진입하는 광섬유(10)를 접착 바인더(11a)를 이용하여 씨트 형태로 고착 성형해 주는 것으로, 접착 바인더(11a)를 일정 두께로 도포하고, 내장된 온풍 건조기를 사용하여 경화시켜 광섬유 씨트(20a)를 제조하는 장치로서, 그 내부는 불활성 분위기를 형성하고 있으며, 사용하는 접착 바인더의 종류에 따라 온도 및 진행 속도가 결정된다.

본 발명에서 제안하는 접착 바인더는 플라스틱 광섬유(10)의 클래드를 구성하는 물질에 대한 용해성 및 반응성이 없어야 하며, 상기 씨트 경화장치(44) 내에서 일정 시간 안에 접착력을 발휘할 수 있는 용제형 접착제가 적당하며, 경화장치 내의 경화 온도는 플라스틱 광섬유(10) 또는 광섬유 씨트(20a)의 열변형이 일어나지 않는 온도로 유지해 주어야 한다.

상기 씨트 경화장치(44)에 의하여 성형된 광섬유 씨트(20a)는 광섬유 씨트 정렬장치(45)에 투입되어 일정한 길이로 절단기(34)에 의해 절단되어 광섬유 씨트 정렬 매가진(35)에 적층되게 된다(도 9의 (A) 참조).

상기 광섬유 씨트 정렬장치(45)에서 광섬유 씨트(20a)를 절단할 때, 절단되는 단면은 광섬유의 길이 방향에 대해 직각도를 유지하여야 하며, 광섬유 씨트 정렬 매가진(35)에 적층될 때는 광섬유 씨트(20b)의 사행이 발생하지 않도록 하여야 한다. 직각도를 유지하지 못하거나 사행이 발생하게 되면, 스크린으로 구현하는 경우, 흑점이나 줄무늬 또는 빗살무늬 형태가 구현되어 스크린의 품질 저하를 초래하게 된다. 이를 위해 광섬유 씨트(20b)가 초기 적층될 때, 가이드 역할을 하는 정렬 테이프(15)가 동시에 도입된다. 일정한 크기의 광섬유 블록을 연속적으로 제조하기 위해서 일정한 수량의 광섬유 씨트(20b)가 적층되면 광섬유 씨트 정렬 매가진(35)은 회전 테이블(36)에 의해 회전하게 되어 비어 있는 광섬유 씨트 정렬 매기진(35)이 공급되어 연속적으로 진행되게 된다.

상기와 같이 정렬 및 적층되어진 광섬유 블록은 초기 적층될 때, 도입된 정렬 테이프(15)에 의해 고정화 된 후(도 9의 (B)참조), 접착 바인더(11b)를 함유한 광섬유 블록 몰딩 지그(32)에 안착되어 고형화 된다(도 9의 (C) 참조). 이 때, 상기 접착 바인더(11b)는 각 광섬유 씨트(20b)에 존재하는 각각의 공극을 모두 채울 수 있을 정도의 충분한 양이 공급되어 지며, 광섬유 블록 몰딩 지그(32)의 한쪽 면의 압력 변화를 통해 기포 등을 제거하게 되고, 공극을 모두 채우고 남은 과량의 접착 바인더는 상부로 배출되어 연마 공정을 통해서 제거된다.

상기와 같이 접착 바인더의 함침이 완료되면, 일정 압력을 유지하면서 온풍 건조기에 의하여 건조 경화되는데, 불활성 분위기의 조건 하에서 사용하는 접착 바인더의 종류 및 온도를 고려하여 건조 경화 조건이 결정된다.

한편, 본 발명에서 제안하는 접착 바인더(11b)는 플라스틱 광섬유의 클래드를 구성하는 물질에 대한 용해성 및 반응성이 없는 몰딩 에폭시(Molding Epoxy)가 적당하며, 그 중에서도 경화반응의 발열이 최대 70℃ 이내로 조절이 가능한 상온 경화형 몰딩 에폭시가 적당하다. 이는 내열성이 취약한 플라스틱 광섬유의 열변형을 방지하여 경화반응 중 광손실의 증가를 억제하여 블록으로 형성하였을 때, 빛 또는 영상의 투과 효율을 극대화시킬 수 있다.

상기한 바와 같이 경화된 플라스틱 광섬유 블록은 완전 경화처리된 것이 아닌 부분 경화 처리된 것이므로, 일정 온도를 유지할 수 있는 화성 공정을 거쳐 더욱 더 경화를 진행시켜야 하는데, 상기 화성 공정은 사용하는 몰딩 에폭시의 종류에 따라 온도 및 시간이 결정되며, 바람직한 상온 경화형 몰딩 에폭시의 경우는 상 온에서 약 48시간이 소요된다. 상기 경화 조건과 화성 공정 조건에 따라 광섬유 블록의 기계적 물성을 조절할 수 있다.

상기와 같이 제조된 제 2광섬유 블록(23)은 광섬유 블록 연마장치(46)에 의하여 표면이 연마 처리된다(도 9의 (D) 참조).

상기 광섬유 블록 연마장치(46)에 의한 연마 방법은 통상의 연마 방법을 모두 사용할 수 있으며, 바람직하게는 범용 밀링 설비 등을 활용한 기계적 폴리싱(Polishing) 방법이 바람직하다.

상기와 같이 연마 처리된 제 2광섬유 블록(23)의 양면은 플라스틱 광섬유(10)가 노출되어 빛 또는 영상을 전달 할 수 있게 되지만 표면 조도가 커서 코팅 등의 추가 공정을 적용하기 위해서는 광섬유 블록 표면 처리장치(47)에 의해 양면을 미세 처리하여야 한다(도 9의 (E) 참조). 상기에서 얻어지는 제 3광섬유 블록(24)의 표면 조도는 3∼25㎛ 정도이며, 바람직하게는 10㎛ 이내가 적당하다.

또한 제 3광섬유 블록(24) 내의 평활도와 두께 편차를 최소화함으로써 스크린으로 사용하는 경우 영상의 왜곡을 방지할 수 있어야 한다.

상기와 같이 표면이 미세 연마된 제 3광섬유 블록(24)은 도 6에서 제시하는 특성을 부여하여 스크린에 적용할 수 있는 가공된 제 1형 광섬유 블록(25)이 완성된다.

도 10 은 상기와 같이 가공된 제 1형 광섬유 블록(25)을 사용하여 스크린을 제조하는 제 1공정도를 나타내고 있다. 먼저, 스크린의 크기와 광섬유 블록의 크기를 고려하여 제작된 매트릭스(16) 내에 가공된 제 1형 광섬유 블록(25)을 정렬한다(도 10의 a).

이 때, 상기 매트릭스(16)와 제 1형 광섬유 블록(25)은 양쪽 친화성이 있는 접착제를 사용하여 접착되며, 이를 통해 외부 환경에 의한 스크린의 안정성을 확보할 수 있다.

또한, 상기 매트릭스(16)는 스크린의 크기와 사용 환경에 따라 연결 부위가 화면에 나타나지 않도록 두께를 조절하여 제작되어야 한다(도 10의 b). 상기 매트릭스(16)의 재질은 철 구조물이나 플라스틱 구조물 등이 사용되어 질 수 있으며, 두께는 0.1∼0.5㎜가 적당하다.

상기한 제 1형 광섬유 블록(25)이 정렬된 매트릭스(16)는 프레임(17)과 합체하여 스크린으로서 구현된다(도 10의 c).

한편, 도 11은 다른 형태의 가공된 제 2형 광섬유 블록(26)을 사용하여 스크린을 제조하는 제 2공정도를 나타내고 있다. 요철이 형성된 개개의 제 2형 광섬유 블록(26)은 접착 바인더에 의해 견고하게 결합되어 경계면이 최소화된 일정한 크기의 합체된 광섬유 블록 합체부(27)를 제작하여 일정한 크기의 스크린으로서 구현된다.

즉, 상기 제 2형 광섬유 블록(26)에 다른 제 2형 광섬유 블록(26)과 상호 결합되는 메일 결합단(26a)과 피메일 결합단(26b)을 각각의 접촉면에 맞대응되도록 형성하고, 어느 한 제 2형 광섬유 블록(26)에 형성되어 있는 메일 결합단(26a)(또는 피메일 결합단(26b))과 다른 제 2형 광섬유 블록(26)에 형성되어 있는 피메일 결합단(26b)(또는 메일 결합단(26a))이 서로 결합되도록 하는 방식으로 서로를 결 합시킬 수 있다.

한편, 도 12는 이러한 스크린을 적용한 시스템 구상도인데, 도 12의 (A)는 도 10에 따라 제조된 스크린(51)을 적용한 것이고, 도 12의 (B)는 도 11에 따라 제조된 스크린(52)을 적용한 것으로, 부재번호 18은 베이스이고, 50은 영상을 투사하는 영상 투사기이다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명은 플라스틱 광섬유를 접착 바인더를 이용하여 씨트나 다발 형태로 형성한 후에 이를 다시 적층 및 정렬하여 블록을 형성하거나 광섬유를 직접 블록 형태로 결합시켜 광섬유 블록을 형성함으로써, 플라스틱 광섬유를 통한 영상 및 빛을 전달할 수 있는 대형 디스플레이 영상 스크린을 제공하는 것이다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예로 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (8)

1. 광섬유를 이용하여 블록을 제조하는 방법에 있어서,

   (a) 다수의 플라스틱 광섬유를 바인더로 결합시켜 씨트 형태로 형성된 광섬유 씨트를 얻는 단계;

   (b) 상기 광섬유 씨트를 미리 설정된 일정 길이로 절단하여 다수의 광섬유 씨트 단위를 얻는 단계;

   (c) 상기 다수의 광섬유 씨트 단위를 적층하여 바인더로 결합시킨 후에 그 양단면을 연마 처리하여 다수의 광섬유 블록을 얻는 단계;

   (d) 다수의 광섬유 블록을 서로 결합시켜 스크린을 얻는 단계;

   (e) 상기 스크린의 가장자리에 프레임을 장착하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 스크린 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 광섬유 블록은 그 형태가 사각형, 육각형 중 어느 한 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광섬유 스크린 제조 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 광섬유 블록은 서로 인접하는 다른 광섬유 블록과 결합되는 메일 결합단과 피메일 결합단이 적어도 1개 형성된 것을 특징으로 하는 광섬유 스크린 제조 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 스크린의 일면에 부착되어 투과하는 빛을 확산시켜 시야각을 넓혀 주는 다수의 엠보싱이 형성된 엠보싱 필름을 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 스크린 제조 방법.
5. 다수의 광섬유를 바인더로 결합하여 미리 설정된 길이로 형성한 다수의 광섬유 씨트를 바인더로 결합하여 미리 설정된 크기로 형성한 다수의 광섬유 블록과;

   상기 다수의 광섬유 블록을 형성된 다수의 격자홈에 각각 수용하여 지지해 주는 매트릭스와;

   상기 다수의 광섬유 블록이 수용된 매트릭스의 가장자리를 고정시켜 주는 프레임으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 스크린.
6. 제 5항에 있어서, 상기 광섬유 블록은 그 형태가 사각형, 육각형 중 어느 한 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광섬유 스크린.
7. 다수의 광섬유를 바인더로 결합하여 미리 설정된 길이로 형성한 다수의 광섬유 씨트를 바인더로 결합하여 미리 설정된 크기 및 형태로 형성되고, 서로 인접하는 다른 광섬유 블록과 결합되는 메일 결합단과 피메일 결합단이 적어도 1개 형성되어 서로 다른 광섬유 블록에 형성된 메일 결합단 또는 피메일 결합단이 서로 결합되는 다수의 광섬유 블록과;

   서로 결합된 상기 다수의 광섬유 블록의 가장자리를 고정시켜 주는 프레임으 로 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 스크린.
8. 제 5항 또는 제 7항에 있어서, 상기 다수의 광섬유 블록의 일면에 부착되어 투과하는 빛을 확산시켜 시야각을 넓혀 주는 다수의 엠보싱이 형성된 엠보싱 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 스크린.

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