KR100784211B1 - 백색 결정을 갖는 영상 스크린 광학 시트 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크린 표면에 적층 되는 광학 시트에 관한 것으로 투명한 PVC 시트를 높은 압력을 일시에 가하여 균일한 내부 분자 구조를 다수의 결정으로 변형시켜 영상 광원이 투과시에 빛의 난반사가 유도되어 영상이 맺히게 되는 백색 결정을 형성시키고, 표면에 시야각을 형성하기 위하여 불규칙하고 미세한 세로줄 엠보 형상을 갖는다. 광학 시트의 제조방법으로 투명한 PVC 시트를 1차 가공하고, 2차로 물성이 완전히 변하지 않는 상온에서 높은 압력을 균일하게 일시에 가하여 내부에 일정한 백색 결정이 생겨날 수 있도록 가공하는 것이다. 본 발명의 PVC 광학시트 스크린은 PVC 하지 시트에 백색으로 프라이머 인쇄하고, 백색 인쇄면 위에 알루미늄 인쇄 면을 올리고, 그 표면 위에 투명 점착제를 올려 광학시트와 점착 적층하여 전면투사 스크린으로 제조한다. 후면투사스크린의 경우 불투명도가 각각 다른 본 발명의 광학시트를 불투명도가 상대적으로 높은 순으로 투명 점착제로 적층하여 후면투사형 스크린을 제조한다.

본 발명의 대형 전면투사형 스크린 제조 방법으로 광학시트, 반사시트를 일정 폭 투명 점착제로 점착 가공하고, 세로 면 양쪽 끝에 연결 날개를 두어 연결하고 한 장의 타포린으로 배면 접착하여 대형스크린으로 완성한다.

스크린, 광학시트, PVC, 백색결정구조

Description

백색 결정을 갖는 영상 스크린 광학 시트 및 그 제조 방법 { A transparency projector screen sheet with white crystallization and the making method therefore}

도 1은 본 발명의 불규칙 세로줄 엠보와 백색결정을 가지는 광학시트의 확대사진

도 2는 본 발명의 고휘도 전면 투사형 스크린의 구조를 보인 사시도.

도 3은 본 발명의 고휘도 후면 투사형 스크린의 구조를 보인 평면도.

도 4는 본 발명의 광학시트 제조를 위한 롤의 사시도.

도 5는 본 발명의 대형 고휘도 전면 투사형 스크린의 사시도.

도 6은 본 발명의 대형 고휘도 전면 투사형 스크린 원단의 연결 날개 구조를 보인 측면도.

본 발명의 기술분야는 후면에서 영상 이미지를 투사하거나 전면에서 영상 이미지를 투사하는 스크린 표면의 광학시트와 그것을 이용한 스크린에 관한 것이다. 후면 투사 스크린의 경우 프로젝션 TV와 후면 투사 프로젝터 스크린에 상용되는 것으로 영상 이미지가 스크린 표면에서 투과, 산란되어 이미지를 볼 수 있고, 전면 투사 스크린의 경우 프로젝터에서 투사한 광원을 흡수, 산란하여 이미지를 형성하게 된다. 후면 투사 스크린의 소재로 반투명 수지나 유리 등을 사용하고, 전면 투사 스크린의 경우 PVC 원단 표면에 백색 코팅을 하거나, 유리알 결정을 도포하여 시야각의 스크린에 사용된다.

스크린은 투사되는 광원을 받아들이는 장치로 재질과 표면에 따라서 다양한 이미지를 볼 수 있는데 고휘도 후면 투사형 스크린의 경우 투명 필름 내부에 산란을 위하여 백색 안료나 펄, 알루미늄 결정 등을 넣기도 하고, 전면 투사형 스크린의 경우 표면에 유리알이나 반사 물질을 도포하기도 한다.

이러한 스크린 표면 처리의 공통점은 투사되는 빛의 파장이 스크린에서 산란, 흡수되어 이미지를 맺히기 위함인데, 다수의 소재가 빛의 파장을 소멸시켜 영상 이미지 형성이 부족하거나 빛을 반사시켜 상이 맺히지 못하는 문제점이 있다.

후면투사 방식의 반투명 스크린의 경우 후면에서 영상 이미지를 투사하고 전면에서 시청을 하기 때문에 투사되는 영상 이미지가 스크린 표면에서 이미지로 형성되어야 하는데 투과율이 높을 경우 이미지가 형성되지 않고 시청자의 눈에 직접 닿아 눈부심이 심하게 형성되고, 투과율이 매우 낮을 경우 투사되는 광원이 내부에서 흡수 소멸 되어 시청자가 선명한 영상을 제대로 볼 수 없게 된다. 이러한 후면 투사 스크린의 투명한 스크린 내부에는 이미지 형성재로 미세한 백색 안료나 펄, 금속 입자 등을 사용하게 된다. 이러한 소재는 이미지 형성에는 도움이 되나 일부 광원이 소멸 되어 밝기가 떨어지는 문제가 여전히 상존하게 되는 것이다.

고휘도 전면 투사 방식의 스크린의 경우 스크린 표면을 알루미늄 또는 펄 등 매우 높은 반사율의 물질을 도포하여 반사면으로 사용하게 된다. 그러나 투사되는 광원이 강하게 반사될 경우 눈부심이 발생하고 이미지가 형성되지 않는 문제가 있다. 이러한 문제는 표면에 광산란과 이미지 형성이 동시에 가능할 수 있는 광학 시트를 적층 하여 해결할 수 있다.

본 발명의 기술적 과제는 영상 디스플레이용 스크린의 표면에 이미지를 형성시킬 수 있도록 돕는 반투명 광학 시트로 기존의 백색 안료나 펄, 미세한 금속 입자를 투명한 필름 내부에 삽입하는 형태가 아니라 투명한 PVC 시트를 균일한 열과 높은 압력을 일시에 가하여 내부 분자 구조 배열을 변형시켜 백색 결정이 내부에 다수 형성되도록 하여 투사되는 영상 광원이 맺히게 하는 광학 시트와 스크린, 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 광학 시트의 구성은 투명한 경질 PVC 시트를 열과 압력을 일시에 가하여 내부에 백색 결정을 형성시켜 광산란과 이미지 형성을 돕는 광학시트와 이것을 이용한 스크린과 제조하는 방법으로 구성된다.

본 발명의 광학 시트는 도 1에서 투사되는 광원을 투명한 플라스틱 수지 시트 내부에 열과 압력으로 형성시킨 백색 결정 구조(11)와 시야각을 위한 불규칙하고 미세한 세로줄 엠보(10)로 구성된다. 용융점 이상의 온도에서 중합 제조되는 투명한 경질 PVC 시트 내부는 일정 온도 이상에서 형성되어 냉각되면 가소제가 포함된 안정된 분자 구조로 투명한 형상을 지니게 된다. 이러한 PVC 시트에 상온에서 높은 압력을 일시에 가할 경우 분자 구조 배열이 변형되어 일부 백색 결정 구조(11)를 갖게 되는데, 이 결정 구조는 수지 내부를 통과하는 빛의 산란으로 백색으로 보여 지게 되는 것이다. 이러한 결정 구조는 영상 디스플레이 스크린에서 광의 산란과 이미지 형성에 도움을 줄 수 있는데, 압력 정도에 따라 결정의 갯수와 불투명도가 결정되게 된다.
최소 화소가 0.2mm 정도인 영상 디스플레이용으로 적용하기 위하여 PVC 시트의 백색 결정 구조는 사용 목적에 맞게 매우 얇은 시트 내부 전체에서 균일하게 형성되어야 하고 안정적이어야 한다. 따라서, 투명한 PVC 시트를 상온에서 매우 높은 압력으로 일시적으로 가하여 필요한 백색 결정을 다수 형성시키는 과정이 필요한 것이다.
일반적인 투명 PVC 시트 제조방법으로 PVC 수지와 가소제, 안정제를 혼합하여 용융시켜 160~200℃ 온도 범위 내의 캘린더 롤을 통과, 냉각시키면, 상온에서 안정된 분자 구조를 갖는 투명 시트가 제조된다. 또 일반적으로 PVC 시트의 표면에 엠보 패턴을 가공하는 방법으로 시트를 히팅 코일로 예열하고 2개의 엠보 롤로 8~9kgf/㎠ 정도의 압력으로 엠보를 형성시킨다.
본 발명의 광학 시트 제조방법은 투명 PVC 시트를 예열 과정을 거치지 않고 상온에서 압력을 가하는데, 예열가공을 거치는 일반적인 엠보 가공 압력보다 상대적으로 높은 30~110kgf/㎠ 범위에서 압력을 가할 수 있으나, 시트가 연질인 경우 또는 경질인 경우에 따라 상기 가압 압력 범위는 1~200kgf/㎠ 범위 내에서도 예열 없이 엠보 형성 가능한바, 본 발명에 의한 엠보 형성 압력은 1~200kgf/㎠ 범위 내에서 실시될 수 있다. 이와 같이 PVC 시트를 상온에서 일정한 압력을 가할 경우 PVC 내부의 안정된 분자 구조가 불안정한 결정 구조로 변형되어 백색으로 보이게 되며, 이러한 변형은 일시적으로 가하는 압력이 상대적으로 클수록 불투명도가 상승하고 일정 압력 이상에서는 차이가 없다. 따라서 일반적인 엠보싱 롤 가압 범위 내에서 압력을 달리할 경우 불투명도가 다른 광학시트의 제조가 가능하다.
실시예로서 도 1의 광학시트의 경우 195℃의 캘린더 롤로 가공한 투명 PVC 시트를 상온에서 75kgf/㎠ 압력으로 일시 가압하여 백색 결정을 형성한 경우이다.

이러한 백색 결정을 포함하는 광학 시트는 높은 압력을 가하는 과정에서 표면에 광학적 특성을 부여하는 세로줄 형태의 엠보 가공을 동시에 할 수 있다. 영상 스크린의 경우 좌우 균등한 시야각이 충분히 확보되어야 하기 때문에 0.2mm 이하의 세로줄 엠보를 형성할 있다. 도 1에서 미세한 세로줄 엠보의 형상은 확대하였을 경우 전체적으로 세로줄의 형상을 가지지만 불규칙하게 형성되어야 시야각이 좁아지는 문제점을 해결할 수 있는 것이다.

삭제

도 2에서 본 발명의 광학시트는 스크린 표면에 산란과 이미지 형성재로 사용하게 된다. 본 발명의 고휘도 전면 투사형 스크린은 광학시트(20), 투명 점착제 (21), 알루미늄 인쇄면(22), 백색 프라이머 인쇄면(23), PVC 하지 시트(24)로 구성된다. 고휘도 스크린의 표면은 알루미늄과 같은 반사율이 매우 높은 물질을 인쇄 또는 도포하여 사용하게 되는데, 반사율이 높을수록 이미지가 표면에 맺히지 않거나 눈부심이 생겨나고 시야각이 매우 좁게 형성된다. 이러한 문제는 고휘도 스크린 제작의 어려움으로 본 발명의 광학 시트를 반사 표면에 점착하여 해결한다.

PVC 하지 시트(24) 위에 백색 계열의 프라이머를 인쇄(23)하여 면을 형성하고, 그 위에 다시 알루미늄 인쇄면(22)을 올리게 된다. 인쇄된 표면은 다수의 알루미늄 은색과 일부 프라이머 백색 표면으로 밝은 은색을 띄게 되는데, 프로젝터에서 투사한 영상이 알루미늄 반사를 통하여 높은 색온도를 형성하고, 일부 백색 프라이머 인쇄면에 흐르게 되는 광원이 전체적인 스크린의 밝기를 올리게 된다.

알루미늄 인쇄면(22) 표면 위에는 다시 투명한 점착제(21) 층을 두게 되는데 일정 두께로 표면에 코팅하여 인쇄면을 보호하고, 알루미늄 인쇄 면(22)의 지나친 반사를 제어하고 PVC 광학 시트(20)를 점착하는 기능을 하게 된다.

프로젝터에서 투사되는 광원은 PVC 광학시트(20), 투명 점착제(21)를 차례로 통과하여 인쇄면에 닿아 반사되게 되고, 반사된 광원은 다시 투명 점착제(21), PVC 광학시트(20)를 통과하면서 지나친 눈부심 없이 고휘도 이미지를 형성하게 되는 것이다.

이러한 광의 투과 산란 과정에서 투명한 PVC 시트 내부의 백색 결정에서 눈부심을 막아 이미지가 형성되고, 표면의 불규칙한 세로줄 엠보(10)는 좌우로 넓게 산란하여 반사율이 높은 표면의 시야각이 좁은 문제를 해결하여 선명하고 좌우로 넓은 시야각의 이미지를 형성하게 된다.
도 3에서 본 발명의 광학 시트를 이용한 후면 투사형 스크린은 후면에서 투사되는 영상을 본 발명의 백색 결정 분포가 다른 광학시트(30, 31, 32)를 차례로 적층 하여 상이 맺히게 할 수 있다. 예컨대 동일한 투명 PVC를 상온에서 압력을 가할 때 전면의 제1 시트(30)는 70kgf/㎠의 압력으로, 제2 시트(31)는 40kgf/㎠의 압력으로, 제3 시트(32)는 20kgf/㎠의 압력으로 각각 가압하여 백색결정 분포가 다르게 형성된 광학시트를 차례로 접착하여 후면 투사형 스크린으로 구성할 수 있다.

기존의 후면 투사형 스크린의 재질은 불투명 안료를 포함하거나, 금속 입자 등을 사용하여 광산란과 이미지를 형성시켰으나 본 발명의 PVC 광학시트를 이용한 후면 투사형 스크린은 투명 플라스틱 수지의 내부 백색 결정을 이용하기 때문에 광 손실이 적고 이미지가 선명하게 형성되고 시야각이 넓게 될 수 있다.

이와 같이 PVC 시트 내부에 백색 결정이 많아 불투명도가 상대적으로 가장 높은 제1 시트(30)와, 상기 제1 시트(30)보다 불투명도가 낮은 제2 시트(31)와, 상기 제2 시트(31)보다 불투명도가 낮은 제 3시트(32)를 차례로 투명 점착제로 적층하게 된다. 0.2mm 이하의 투명 PVC 시트를 압착하여 필요한 광산란과 이미지 형성을 위한 불투명도를 얻기 때문에 두꺼운 필름, 플라스틱, 유리 등과 같이 이미지가 들떠보이는 현상이 없고, 얇은 시트 표면에 미세하게 형성되는 세로줄 엠보는 시야각을 더욱 넓게 형성하여 선명한 영상을 관람할 수 있는 것이다. 이러한 광학 시트는 프로젝션 TV에도 적용할 수 있는데 프러즈넬 시트 위에 이미지 형성재로 PVC 광학 시트를 적층하게 되면 광손실을 줄이고 선명한 영상을 맺히게 할 수 있는 것이다.

본 발명의 광학시트 제조방법은 일반적으로 투명한 경질 PVC 시트를 제조하는 과정과 동일하게 일정량 가소제를 첨부하여 고온에서 중합하여 캘린더를 차례로 통과하여 냉각되는 과정을 거쳐 상온에서 두께가 일정하고 투명한 시트로 1차로 제조하고, 이 투명 시트가 완전 용융되어 분자 구조가 완전 재배열되지 않는 용융점 이하의 상온에서 도 4와 같이 직경이 상대적으로 큰 두 개의 롤 사이(40, 41)를 통과시켜 일시적으로 높은 압력을 가하여 시트 내부에 분자 배열 구조가 일부 압착되어 필요한 만큼의 백색 결정을 형성시킨다. PVC 시트 내부의 백색 결정은 시트의 불투명도를 좌우하게 되는데, 일시적으로 가하는 압력에 따라 필요한 불투명도를 얻을 수 있는 것이다.

삭제

이때 압력을 가하는 2개의 롤러(40, 41) 가운데 1개의 표면은 시야각 형성을 위하여 시트 표면의 엠보 형성을 위하여 불규칙한 미세한 세로줄 엠보 형상으로 구성하여 높은 압력으로 누를 때 동시에 엠보가 형성될 수 있도록 한다.

이후 백색 결정과 엠보가 형성된 PVC 시트는 열처리 과정을 통하여 PVC 시트 내부의 가소제 등 분자구조가 안정될 수 있도록 후숙 시킨다. 열처리 과정은 PVC 시트가 제작 과정에서 형성된 열과 압력으로 인하여 시간이 지남에 따라 미세한 색변화, 수축 등이 진행되는 것을 촉진하여 스크린 원단으로 사용시 수축으로 인한 커링의 문제점을 사전에 예방하는 것이다.

불규칙하고 미세한 세로줄 엠보의 경우 프로젝터 스크린의 좌우 시야각 형성을 위한 것으로 엠보싱 가공을 위한 롤 캘린더의 폭이 일반적으로 2000mm 이내이고, 가로 형상으로는 열과 압력을 가할 때 균등하게 0.2mm 이하 미세한 엠보싱 가공이 어렵다. 따라서, 폭이 좁게 제조된 스크린 시트의 경우 일반적으로 가로로 연결하여 초대형 스크린을 제작하나 본 발명의 스크린의 경우 세로로 연결하여야 하는 문제가 있다.
도 5에서 본 발명의 고휘도 전면 투사형 스크린에서 광학시트(50) 상에 알루미늄 인쇄면, 백색 프라이머 인쇄면, PVC 하지 시트로 구성되는 반사시트(51)를 투명 점착제로 점착가공하여 일정 폭의 원단으로 가공하고, 여러 장의 원단을 한 장의 넓은 타포린(53)으로 배면 접착하여 완성하게 된다. 여기서 상기 광학시트(50)는 전술한 바와 같이 가소제와 중합하여 일정 온도(160~200℃) 조건 하에서 캘린더로 일정한 두께의 투명 PVC 시트를 제조하고, 상온에서 2개가 맞물린 가압 롤러(40, 41) 사이를 일시적으로 통과하게 하여 투명 경질 PVC 시트 내부에 백색 결정(11)이 생겨나게 하고, 2개의 롤 가운데 1개의 롤 표면에 형성된 엠보를 통해 투명 PVC 시트 표면에 불규칙하고 미세한 세로줄 엠보(10)를 가공하고, 가공된 PVC 시트를 열처리 과정을 통해 수축과 시트 자체의 색변화를 촉진시키는 후숙과정을 거쳐 제조된 것을 지칭하는 것으로서, 편의상 도면부호 '50'을 부여하였다.

더욱 바람직한 실시 형태로서 광학시트(50)와 반사시트(51)로 점착된 원단을 세로로 연결할 때 이음매가 생겨나는 문제를 제거하기 위하여 광학시트(50)와 반사시트(51)의 양쪽 끝 모서리를 엇갈리게 겹쳐 점착할 수 있는 날개 구조(60, 61)를 가지게 하면 광학시트(50)와 반사시트(51)를 상호 이음 연결할 때 이음매를 최소화할 수 있다.

삭제

본 발명의 효과는 영상 디스플레이 스크린의 표면에 이미지 형성재로 PVC 투명 경질 시트의 내부에 높은 압력으로 백색 결정을 형성시킨 광학시트를 사용하여 반사 표면에 점착하여 선명한 영상을 넓은 시야각으로 관찰할 수 있게 하는 것이다.

본 발명의 광학시트는 안료나 펄, 금속 입자 등과 같은 미세한 물질을 사용하지 않고 투명 PVC 시트 내부의 분자구조를 변형시켜 사용하므로 광산란이 매우 효율적이고, 선명한 영상을 제공할 수 있고 제조 비용이 매우 낮아 영상 디스플레이 장치에 광범위하게 적용할 수 있다.

또, PVC 시트 표면의 미세한 불규칙한 세로줄 엠보외 내부 백색 결정의 불투명도를 이용하는 스크린은 눈부심이 없고, 좌우 시야각이 넓어 고휘도 스크린으로 적합하고, 롤 형태로 200인치 이상 대형 스크린 제작에 적합하다.

Claims (6)

1. 영상 디스플레이용 스크린 광학시트(20)로서, 투명 PVC 시트로 상온에서 일정 압력을 일시적으로 가하여 PVC 시트 내부에 백색 결정(11)을 균일하게 형성시키고, 시트의 일측 표면에 미세한 불규칙 세로줄 엠보(10)가 형성되게 한 것을 특징으로 하는 광학 시트.
2. 제 1항 기재의 광학 시트(20)의 일측 표면에 투명한 점착제(21), 알루미늄 인쇄면(22), 백색 프라이머 인쇄면(23), PVC 하지 시트(24)가 차례로 적층된 것을 특징으로 하는 전면 투사형 스크린.
3. 제 1항 기재의 광학시트의 상온 가압 압력을 달리하여 백색결정(11)의 분포를 각각 다르게 함으로써 불투명한 정도가 다른 복수의 광학시트를 형성하되,

   불투명도가 높은 제1시트(30), 불투명도가 상기 제1시트보다 낮은 제2시트(31), 불투명도가 상기 제2시트보다 낮은 제3시트(32)를 차례로 적층하여서 구성된 것을 특징으로 하는 후면 투사형 스크린.
4. 제 1항 기재의 광학시트를 제조하는 방법에 있어서,

   가소제와 중합하여 일정 온도 조건 하에서 캘린더로 일정한 두께의 투명 PVC 시트를 제조하고,

   상온에서 2개가 맞물린 가압 롤러(40, 41) 사이를 일시적으로 통과하게 하여 투명 경질 PVC 시트 내부에 백색 결정(11)이 생겨나게 하고,

   2개의 롤 가운데 1개의 롤 표면에 형성된 엠보를 통해 투명 PVC 시트 표면에 불규칙하고 미세한 세로줄 엠보(10)를 가공하고,

   가공된 PVC 시트를 열처리 과정을 통해 수축과 시트 자체의 색변화를 촉진시키는 후숙과정을 거쳐 제조하는 것을 특징으로 하는 광학시트의 제조방법.
5. 제 4항 기재에 의해 제조된 광학시트(50) 상에 알루미늄 인쇄면(22), 백색 프라이머 인쇄면(23), PVC 하지 시트(24)가 차례로 적층된 반사시트(51)를 점착하여 원단을 형성하고,

   상기 원단을 한 장의 타포린(52)으로 배면 접착한 것을 특징으로 하는 전면 투사형 스크린의 제조 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 광학시트(50)와 반사시트(51)의 점착시 양쪽 가장 자리에 이음 날개(60, 61)가 형성되도록 일정 폭의 원단을 엇갈리게 점착한 것을 특징으로 하는 전면 투사형 스크린의 제조 방법.

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