KR20040034940A - Fluorescent fiber optics and display device thereby - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발광을 위해서 별도의 광원을 필요로 하지 않고 광원이 있어도 적은 광량의 광원을 요구하는 광섬유와 상기 광섬유를 이용하는 표시 장치에 관한 것이다. 기존의 광섬유는 끝단으로 들어오는 빛을 가이드하는 기능만을 가지고 스스로 빛을 낼 수 없어 광원 및 광케이블을 항상 필요로 하였다. 또한 끝단에서만 빛을 받아들이고 옆면으로는 빛을 받아들이지 못하여 끝단으로 들어오는 빛의 세기가 일정 크기 이상이어야 했으며 끝단이 항상 광원과 가까이 있어야만 했다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber that requires a light source with a small amount of light even with a light source without requiring a separate light source for light emission and a display device using the optical fiber. Existing optical fiber has only the function of guiding the light entering the end, so it cannot emit light by itself, so it always needed a light source and an optical cable. In addition, the light was only received at the end and the light could not be received at the side, so the intensity of the light entering the end had to be over a certain size, and the end must always be close to the light source.
또한, 광섬유를 이용한 표시 장치에 있어서도, 광원과 광케이블이 필수적이었으며 광원의 빛이 새어나가지 않게 하는 장치와, 색을 변화시키기 위한 필터와 모터, 과열을 방지하기 위한 팬 등 부가적인 장치를 필요로 하였다. 따라서 기존의 광섬유를 이용하여 표시 기능을 갖는 장치를 제작하기 위해서는 부가장치까지 고려 하여야 하므로 장치의 소형화가 어려워지고 장치자체가 복잡하여져서 장치제작 비용이 증가하는 문제점이 있었다. 또한 빛을 가이드하는 광케이블은 광원으로부터 조명점까지 빛을 전달하게 되는데 그 길이가 수 미터에서 수 십 미터에 달하고 중간에 손상이 있는 경우에는 광케이블 전체를 교체해야만 하였다.In addition, even in a display device using optical fibers, a light source and an optical cable were essential, and an additional device such as a device for preventing light from leaking out, a filter for changing colors, a motor, and a fan for preventing overheating were needed. . Therefore, in order to manufacture a device having a display function using an existing optical fiber, it is necessary to consider additional devices. Therefore, it is difficult to miniaturize the device and the device itself becomes complicated, thereby increasing the device manufacturing cost. In addition, the light-guided optical cable transmits light from the light source to the lighting point, and if the length is several meters to several tens of meters and there is damage in the middle, the entire optical cable had to be replaced.
또한 광섬유를 사용하지 않는 기존의 네온사인 등을 이용하는 표시수단은 주로 발광 다이오드나 네온사인이나 형광등 등을 사용하는데 이들은 그 자체의 원가가 높을뿐더러 수명도 짧으며 사용되는 에너지의 양도 상대적으로 큰 문제점이 있었다.In addition, display means using conventional neon signs, which do not use optical fibers, mainly use light emitting diodes, neon signs, or fluorescent lamps, which have a high cost, short lifespan, and a relatively large amount of energy used. there was.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점에 착안하여 발명된 것으로, 별도의 광원이 없거나 광원이 있어도 광섬유 주위에 산재해 있는 광만으로도 혹은 작은 광량을 갖는 광원만으로도 발광할 수 있는 광섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an optical fiber which can emit light only by light scattered around the optical fiber or only by a light source having a small amount of light even if there is no separate light source or there is a light source. .
또한, 본 발명은 상기의 광섬유를 이용하여 부가장치가 필요하지 않으며 제작비용 및 유지비용이 낮으며 적은 에너지를 사용하는 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a display device that does not require an additional device by using the optical fiber, low manufacturing and maintenance costs, and uses less energy.
도1a와 도1b는 형광광섬유의 단면을 도시하는 단면도이다.1A and 1B are sectional views showing a cross section of the fluorescent optical fiber.
도2는 클래딩 주위를 섬광물질로 코팅한 형광광섬유를 도시하는 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a fluorescent optical fiber coated with a flash material around the cladding.
도3a와 도3b는 코어의 내부에 공동부를 두어 방사성 기체를 주입한 형광광섬유를 도시하는 단면도이다.3A and 3B are sectional views showing fluorescent optical fibers in which a radioactive gas is injected with a cavity inside the core.
도4는 형광광섬유를 이용하는 표시장치를 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing a display device using fluorescent optical fibers.
도5는 측면조명을 이용하여 표시장치를 제작하는 일 실시예를 도시하는 도면이다.5 is a diagram illustrating an embodiment of manufacturing a display device using side lighting.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10: 형광광섬유 11: 형광물질10: fluorescent optical fiber 11: fluorescent material
12: 코어13: 클래딩12: core 13: cladding
14: 외부피복15: 공동부14: outer coating 15: cavity
20: 표시장치 21: 하우징20: display unit 21: housing
22: 표시부 23: 반사체22: display unit 23: reflector
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르는 광섬유는 소정의 길이와 반경을 가지며 그 자체에 입사한 빛을 말단으로 전달할 수 있는 수준의 굴절율을 가진 충전재로 된 코어와 상기 코어의 내부에 산재하여 분포된 형광물질을 포함하여 이루어진다. 상기한 광섬유는 한쪽 말단에서뿐만 아니라 옆면으로도 빛이 입사할 수 있게되며 따라서 빛의 입사면이 넓어져 별도의 광원이 없어도 주위에 산재해 있는(다른 간판에서 나오는 빛, 거리의 자동차 불빛 등의) 소량의 빛이 입사하는 것만으로도 다른 쪽 말단에서의 발광이 가능하다. 상기 광섬유가 색깔을 띨 수 있는 것은 코어의 내부에 산재된 형광물질에 의해서인데, 광섬유의 외부로부터 유입되는 빛이 형광물질과 반응하여 가시광선 영역의 빛을 방출하여 색깔을 낼 수 있게 된다. 주로 자외선 부근의 짧은 파장, 고 에너지의 빛이 형광물질에 입사하여 그보다 긴 파장의 빛을 내게 된다. 형광물질에 따라서 특정 파장의 가시광선을 방출하는 것이 가능하므로 발광하는 형광물질의 종류를 바꾸거나 섞어서 발광하는 빛의 색깔을 다르게 할 수 있다. 또한 본 발명에 따르는 광섬유는 빛의 전달보다는 발광을 주목적으로 하므로 전송손실은 크게 중요하지 않다. 일반적으로 조명 및 이미지 가이드용으로 요구되는 전송손실은 150dB/km 미만이며 본 발명에 따르는 광섬유는 이 조건을 충족한다. 입사한 빛이 말단으로 가이드 되어 발광(끝단조명)하기도 하지만 옆면으로의 발광도 가능한데(측면조명이용) 네온사인의 경우처럼 형광광섬유 자체를 표시판에 부착하여, 빛이 측면/끝단으로 입사하여 형광광섬유 표면 전체에서 발광하는 것을 이용하여 표시장치를 제작할 수도 있다.In order to achieve the above object, the optical fiber according to the present invention has a predetermined length and radius of the core and the inside of the core and the filler having a refractive index of the level that can transmit the light incident on itself to the end It consists of fluorescent materials distributed scattered. The optical fiber is able to enter light not only at one end but also at the side surface, and thus the light incident surface is widened so that it is scattered around (no light from another sign, street car lights, etc.) without a separate light source. It is possible to emit light at the other end just by entering a small amount of light. The optical fiber can be colored by the fluorescent material scattered inside the core, and the light flowing from the outside of the optical fiber reacts with the fluorescent material to emit light in the visible light region, thereby producing color. Mostly, short wavelength and high energy light in the vicinity of ultraviolet ray enters the fluorescent material and emits light of longer wavelength. Since it is possible to emit visible light of a specific wavelength depending on the fluorescent material, it is possible to change the color of light emitted by changing or mixing the type of fluorescent material emitting light. In addition, since the optical fiber according to the present invention mainly focuses on light emission rather than light transmission, transmission loss is not important. In general, the transmission loss required for illumination and image guides is less than 150 dB / km and the optical fiber according to the invention meets this condition. Although the incident light is guided to the end to emit light (end light), it can also emit light to the side (for side lighting). As in the case of neon sign, the fluorescent fiber itself is attached to the display panel so that the light enters the side / end and the fluorescent light fiber A display device can also be manufactured by emitting light from the entire surface.
또한, 상기 코어와의 경계면에서 전반사를 일으킬 정도로 상기 코어보다 더 낮은 굴절율을 가지며 상기 코어의 바깥면을 따라서 코팅된 클래딩(cladding)을 더 포함할 수도 있다. 상기 클래딩의 굴절율은 코어의 굴절율보다 0.05 혹은 그 이하로 더 작을 수 있다. 클래딩을 만듦으로써 클래딩과 코어의 경계면에 임계각 이상으로 입사하는 빛이 코어의 바깥쪽으로 빠져나가지 않게 한다. 이 경우에 빛은 끝단으로만 입사하게 되고 형광물질에서 방출된 빛은 다른 쪽 끝단에서 발광하게 된다.In addition, it may further include a cladding (coated cladding) along the outer surface of the core having a lower refractive index than the core to cause total reflection at the interface with the core. The refractive index of the cladding may be less than 0.05 or less than the refractive index of the core. By creating a cladding, light incident above the critical angle at the interface between the cladding and the core does not escape out of the core. In this case, light is incident only at the end, and light emitted from the fluorescent material emits light at the other end.
상기 형광물질은 시아닌(Cyanine), 파이로메틴(Pyrromethene), 잔틴(Zanthene), 쿠마린(Coumarin), 옥사졸(Oxazole), 컨쥬게이티드 탄화수소(conjugated hydrocarbon)또는 이들의 조합 중 어느 하나 일 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않는다.The fluorescent material may be any one of cyanine, pyromromethene, xanthene, coumarin, oxazole, conjugated hydrocarbon, or a combination thereof. . However, it is not limited thereto.
또한, 상기 클래딩의 외부의 방사선에 반응하여 섬광을 방출하는 무기 신틸레이션(inorganic scintillation) 물질이 코팅된 외부피복을 더 포함하여 이루어 질 수도 있다. 이 경우 광섬유 외부로부터 유입되는 자외선, 방사선(알파선, 베타선, 감마선, 엑스선등) 등과 광섬유 외부에 코팅되어 있는 무기 신틸레이션 물질이 반응하여 섬광을 방출하게 되며 고 에너지를 가진 섬광은 다시 광섬유 내부 코어의 형광물질과 반응하여 가시광선 영역의 빛을 발생시키고 발생된 가시광선 영역의 빛은 광섬유에 의해 가이드 되어 말단에서 빛을 내게 된다. 따라서 상기의 광섬유는 방사선 측정, 검출 등의 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.In addition, the method may further include an outer coating coated with an inorganic scintillation material that emits flash in response to radiation outside the cladding. In this case, ultraviolet rays, radiation (alpha, beta rays, gamma rays, X-rays, etc.) from the outside of the optical fiber and inorganic scintillation materials coated on the outside of the optical fiber react to emit flashes. It reacts with the material to generate light in the visible region, and the generated light in the visible region is guided by the optical fiber to emit light at the end. Therefore, the optical fiber may be usefully used in fields such as radiation measurement and detection.
상기 무기 신틸레이션 물질은 Na(Tl), CaI(Tl), CaI(Na), CaS2(Eu) 중 어느 하나 일 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않는다.The inorganic scintillation material may be any one of Na (Tl), CaI (Tl), CaI (Na), and CaS 2 (Eu). However, it is not limited thereto.
또한 상기한 광섬유는 상기 코어의 내부에 공동부를 두고 방사선을 방출하는 방사성 기체를 상기 공동부에 주입하여 이루어질 수 도 있다. 환형 광섬유의 내부관에 삼중 수소와 같이 베타선을 방출하는 방사성 기체를 주입하여 방사성 기체로부터 방출되는 방사선을 이용하는데 상기 방사선이 형광물질과 반응하게 하여 가시광선 영역의 빛을 내게 되고 가시광선은 광섬유에 의해 말단으로 가이드되어 빛을 내게 된다. 이 경우에 별도의 광원이 없더라도 발광이 가능하게 된다.In addition, the optical fiber may be made by injecting a radioactive gas that emits radiation having a cavity inside the core to the cavity. A radioactive gas that emits beta rays, such as tritium, is injected into an inner tube of an annular optical fiber to use radiation emitted from the radioactive gas. The radiation reacts with a fluorescent material to emit light in the visible region, and the visible rays are transmitted to the optical fiber. Guided to the ends to give light. In this case, light emission is possible even without a separate light source.
여기서, 상기 방사성 기체는 트리튬(tritum) 이외에도 베타선을 방출하는 I-131, P-32,Y-90, Ho-166, Re-188 또는 상기물질들의 조합 중 어느 하나 일 수도 있다. 트리튬의 경우 순수하게 베타선을 내는 방사성 동위원소로 베타선의 경우 베타선에 장시간 직접 접촉하지 않는 한 외부 피폭에 의한 인체영향이 거의 없고, 공동부에 들어가는 기체의 농도를 조절함으로써 국내 원자력법에서 정한 피폭선량의 한도를 만족시킬 수 있다.Herein, the radioactive gas may be any one of I-131, P-32, Y-90, Ho-166, Re-188, or a combination of the above materials that emits beta rays in addition to tritum. Tritium is a pure beta-ray radioisotope, and beta-rays have little effect on the human body by external exposure unless they are in direct contact with the beta-rays for a long time, and by adjusting the concentration of gas entering the cavity, You can meet the limit.
또한, 상기 형광물질은 방사선을 방출하는 방사성 동위원소로 표지될 수 있다. 상기 형광물질 자체를 방사성 동위원소로 표지하여 방사성 동위원소로부터 방출되는 방사선이 형광물질과 반응하여 빛을 방출할 수 있으므로 외부 광원이 없이도 스스로 발광하는 광섬유의 제작이 가능하다. 위의 경우처럼 상기 표지되는 방사성 동위원소를 베타선을 방출하는 것을 채택하여 쓰는 것도 가능하다.In addition, the fluorescent material may be labeled with a radioisotope that emits radiation. Since the fluorescent material itself is labeled with a radioisotope, the radiation emitted from the radioactive isotope may react with the fluorescent material to emit light, thereby making it possible to manufacture an optical fiber that emits self without an external light source. As in the above case, it is also possible to employ the labeled radioisotope by emitting beta rays.
또한, 상기 코어를 이루는 충전재는 방사성 동위원소로 표지될 수 있다. 코어 자체를 방사성 동위원소로 표지하여 방사성 동위원소로부터 방출되는 방사선이 형광물질과 반응하여 빛을 방출하게 하여 자외선이나 가시광선 같은 외부광원이 없는 경우에도 스스로 발광하는 광섬유의 제작이 가능하다.In addition, the filler constituting the core may be labeled with a radioisotope. The core itself is labeled with radioactive isotopes so that the radiation emitted from the radioactive isotopes reacts with the fluorescent material to emit light, so that even if there is no external light source such as ultraviolet light or visible light, it is possible to manufacture an optical fiber that emits itself.
상기 표지에 사용되는 방사성 동위원소는 트리튬, C-14, P-32, S-35, Cl-36, I-131중 어느 하나일 수 있다. 특히, 트리튬은 방출되는 방사선의 에너지가(0.02MeV) 상대적으로 낮아 인체에 대한 (외부피폭)의 영향이 거의 없으며 반감기가 11.3년으로 한번 충전할 경우 반영구적으로 사용할 수가 있다. 트리튬에서 방출되는 베타선이 형광물질과 반응하여 가시광선 영역의 빛을 방출하고 이 빛이 말단으로 가이드되어 발광하게 된다. 따라서 외부에 광원이 전혀 없는 경우에도 사용이 가능하다.The radioisotope used for the label may be any one of tritium, C-14, P-32, S-35, Cl-36, and I-131. In particular, tritium has relatively low energy (0.02MeV) of emitted radiation, so it has little effect on the human body (external exposure), and can be used semi-permanently when its half life is charged to 11.3 years. Beta rays emitted from tritium react with the fluorescent material to emit light in the visible region, and the light is guided to the end to emit light. Therefore, it can be used even when there is no light source outside.
위에 언급한 형광광섬유는, 상기 코어와의 경계면에서 전반사를 일으킬 정도로 상기 코어보다 더 낮은 굴절율을 가지며 상기 코어의 바깥 면을 따라서 코팅된 클래딩을 더 포함할 수도 있다. 상기 클래딩의 굴절율은 코어의 굴절율보다 0.05 이상 더 낮을 수도 있다. 클래딩이 없는 경우에는 별도의 광원이 필요 없는 경우라고 하더라도 주위에 산재해 있는 빛을 이용할 수가 있으며 옆면으로 빛이 입사하듯이 옆면으로의 발광도 가능하여 형광광섬유 전체를 표시면에 부착하여 발광하도록 할 수 있다. 클래딩을 하는 경우에는 빛의 가이드 효율을 높일 수 있다.The above-mentioned fluorescent optical fiber may further include a cladding coated along the outer surface of the core and having a lower refractive index than the core to cause total reflection at the interface with the core. The refractive index of the cladding may be at least 0.05 lower than the refractive index of the core. If there is no cladding, the light scattered around can be used even if a separate light source is not needed. Can be. When cladding, light guide efficiency can be increased.
상기의 광섬유를 제조하기 위해서는 압출기에 코어용의 충전재(PMMA등)를 넣고 압출기에 형광물질을 넣으며 추가의 압출기에서 클래딩 재료를 압출하면서 원하는 직경을 맞춰(관형태의 경우에는 내부관의 직경의 크기도 조절한다) 코어와 클래딩을 동시에 제조하면서 인출하게 된다. 이것을 롤러에 감으면서 냉각시키면 된다. 관 형태를 갖는 광섬유를 제조하는 경우에는 원하는 길이로 광섬유를 절단하고 방사성 동위원소를 광섬유의 내부 관에 주입한 뒤 광섬유의 양 끝단을 밀봉하면 된다. 또한 방사성 동위원소가 표지된 충전재나 형광물질을 사용하는 경우에는 본 단계 이전에 방사성 동위원소로 표지하여 사용하면 된다.In order to manufacture the optical fiber, a filler for core (PMMA, etc.) is put into the extruder, a fluorescent material is put into the extruder, and the extruded cladding material is further extruded to match the desired diameter (in the case of a tube, the size of the diameter of the inner tube). The core and cladding are simultaneously manufactured and withdrawn. What is necessary is to cool this, winding it on a roller. In the case of manufacturing a tube-shaped optical fiber, the optical fiber is cut to a desired length, a radioisotope is injected into the inner tube of the optical fiber, and both ends of the optical fiber are sealed. In addition, when using a radioactive isotopically labeled filler or fluorescent substance, the radioisotope may be labeled before use.
상기 형광물질을 방사성 동위원소로 표지하기 위해서는 여러 가지 방법이 있는데, 트리튬을 사용하는 경우를 예로 들면 유기 가스 화합물을 트리튬과 혼합하여 중성자로 조사하거나, 고체유기화합물을 삼중수소 가스와 섞어 삼중수소의 붕괴에 의해 방출된 베타선이 유기물의 여기 및 분해를 촉발하여 삼중수소 일부의 유기기에 포착되도록 한다. 이때 반응은 분해생성물과도 일어나서 선택적이 아니기 때문에 삼중수소가 표지된 생성물을 정제하여야 한다. 통상적으로 가스상태의 표지는 분자내의 몇 개 사이트에 삼중수소를 혼입 시키거나 또는 고체유기화합물을 Li2CO3와 혼합하고 이 고체혼합물을 중성자로 조사하면 방사성 삼중수소 원자는 유기물과 결합하여 표지된다.In order to label the fluorescent material with radioisotopes, there are various methods. For example, when tritium is used, an organic gas compound is mixed with tritium and irradiated with neutrons, or a solid organic compound is mixed with tritium gas. The beta rays released by the decay trigger the excitation and decomposition of the organics so that they are trapped in the organic group of some of the tritium. The reaction also occurs with decomposition products and is not selective, so tritium-labeled products should be purified. Typically, the gaseous label is labeled by incorporating tritium at several sites in the molecule, or by mixing solid organic compounds with Li 2 CO 3 and irradiating the solid mixture with neutrons. .
방사성 동위원소를 폴리머(PMMA) 등의 충전재에 표지 시키기 위해서는 중수소를 이용하여 폴리머의 C-H결합중 수소를 중수소로 치환하는데, 폴리머 고분자 구조에는 C-H결합이 포함되어 있으므로 당연히 수소를 다른 동위원소로 치환하는 것이 가능하다. 따라서 앞서 설명한 방사성 동위원소를 형광물질에 표지 시키는 방법을 적용할 수 있다. 그러나 방사성 동위원소를 표지하는 방법은 본 명세서에 제시된 방법에 한정되지는 않는다.In order to label radioactive isotopes with fillers such as polymers (PMMA), deuterium is used to replace hydrogen in the CH bonds of the polymer with deuterium.However, since the polymer polymer structure contains CH bonds, hydrogen is replaced with other isotopes. It is possible. Therefore, the method of labeling the radioisotope described above with the fluorescent substance can be applied. However, the method of labeling the radioisotope is not limited to the method presented herein.
또한 본 발명은 상기의 형광광섬유를 이용한 표시장치를 제공하는데, 상기의 표시장치는 하우징(21)과 상기 하우징의 한쪽 면에, 한 개 이상의 형광광섬유(10)를 이용하여 문자, 기호, 이미지 등을 나타내도록 이루어진 표시부(22)를 포함하여 이루어진다. 형광광섬유로 문자, 기호, 이미지 등을 나타낼 때 클래딩을 사용한 형광광섬유처럼 주로 끝단에서의 발광을 이용하는 경우에는 발광되는 면이 보이도록 표시면에 형광광섬유를 꽂아서 제작할 수도 있고, 클래딩을 하지 않은 형광광섬유를 사용하는 경우에는 측면으로의 입사 및 발광(측면조명 이용)도 가능하고 그와 함께 혹은 옆면으로 입사되는 빛을 이용하지 않더라도 자체 발광도 가능하므로 광섬유 자체를 표시부에 붙여서 표시부를 제작하는 것도 가능하다. 상기의 표시장치는 광원이 따로 없더라도 발광이 가능하도록 제작이 가능하고 옆면으로의 입사가 가능한 광섬유를 사용하면 주위에 있는 흩어져 있는 얼마 안 되는 빛으로 발광이 가능하므로 전원장치등 별도의 부가 장치없이 표시장치의 제작이 가능하며, 표시장치의 두께를 얇게 하는 등의 소형화가 가능하다.In addition, the present invention provides a display device using the above-mentioned fluorescent optical fiber, wherein the display device is a letter, symbol, image, etc. by using at least one fluorescent optical fiber 10 on one side of the housing 21 and the housing. It comprises a display unit 22 made to represent. In the case of using the light emitted from the end, such as fluorescent optical fiber using cladding when representing letters, symbols, images, etc. with fluorescent optical fiber, the fluorescent optical fiber may be manufactured by inserting the fluorescent optical fiber on the display surface so that the emitting surface is visible. In the case of using, it is also possible to enter and emit light to the side (using side lighting) and to emit light without using light incident to or along the side. . The display device can be manufactured to emit light even if there is no light source, and if the optical fiber that is incident on the side is used, light can be emitted by scattered few light around it, so it is displayed without any additional device such as a power supply device. The device can be manufactured, and the size of the display device can be reduced.
상기 표시장치에서, 상기 하우징은 반투명 물질로 이루어질 수 있다. 반투명 물질을 사용함으로써 상기 하우징내부로 입사하는 빛의 양을 늘려 좀 더 소량의 빛에도 반응하여 발광하게 할 수 있다.In the display device, the housing may be made of a translucent material. By using a translucent material, the amount of light incident to the inside of the housing can be increased to respond to a smaller amount of light to emit light.
상기 표시장치에서, 상기 하우징의 내부에 광원을 포함하며 상기 하우징의 안쪽 면에 한 개 이상의 반사체를 덧댈 수도 있다. 광원이라고 하더라고 기존의 광섬유 표시장치에 사용하는 것처럼 일정이상의 광량을 가져야만 하는 것이 아니고, 본 발명에 따르는 광섬유는 스스로 발광할 수 있거나 그리고/혹은 측면으로의 빛의 입사도 가능하므로 상기의 발광을 보조하는 적은 광량을 가진 광원을 사용할 수도 있다. 따라서 광원이 포함되더라도 제작비, 유지비가 절감되며 표시 장치 자체도 소형화 슬림(slim)화가 가능하다.In the display device, a light source may be included in the housing and at least one reflector may be added to an inner surface of the housing. A light source does not have to have a certain amount of light as used in a conventional optical fiber display device, and the optical fiber according to the present invention can emit light by itself and / or allow light to enter the side, thereby assisting the above light emission. It is also possible to use a light source with a small amount of light. Therefore, even if the light source is included, manufacturing cost and maintenance cost are reduced, and the display device itself can be miniaturized and slimmed.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1a와 도1b는 형광광섬유(10)의 단면을 도시하는 단면도이다. 도1a는 클래딩(13)을 갖고 있는 형광광섬유(10)이고 도1b는 클래딩(13)이 없는 형광광섬유(10)이다. 외부로부터 입사하는 빛이 형광물질(11)과 반응하여 가시광선 영역의 파장을 내고 가시광선은 광섬유 내에서 가이드 되어 광섬유 말단으로 이동하여 발광하게 된다. 측면으로 입사하는 빛을 이용하려고 하는 경우에는 도1b 에서처럼 클래딩(13)을 생략하고 만들 수 도 있다. 따라서 광원이 없거나 광량이 적은 광원이라도 기존의 광섬유보다 빛의 입사 면적이 크기 때문에 주위에 있는 빛만으로도 발광이 가능하다. 본 발명에 쓰이는 광섬유는 전달보다는 발광을 주목적으로 하므로 전송손실이 크게 중요하지 않기 때문에 클래딩(13)이 생략되더라도 크게 문제되지는 않는다. 코어(12)는 입사된 빛을 광섬유의 말단으로 가이드하게 된다. 코어를이루는 충전재는 기존의 광섬유에서 사용되는 PMMA등이 사용될 수도 있다.1A and 1B are sectional views showing a cross section of the fluorescent optical fiber 10. FIG. 1A is a fluorescent optical fiber 10 having a cladding 13 and FIG. 1B is a fluorescent optical fiber 10 without a cladding 13. Light incident from the outside reacts with the fluorescent material 11 to produce a wavelength in the visible light region, and the visible light is guided in the optical fiber to move to the end of the optical fiber to emit light. In the case of using light incident on the side, the cladding 13 may be omitted as shown in FIG. 1B. Therefore, even if there is no light source or a light source having a small amount of light, the incident area of light is larger than that of a conventional optical fiber, and thus light can be emitted only by surrounding light. Since the optical fiber used in the present invention mainly emits light, rather than transmission, transmission loss is not very important, and thus the cladding 13 is omitted. The core 12 guides the incident light to the end of the optical fiber. As the core filler, PMMA, which is used in existing optical fibers, may be used.
도2는 클래딩(13) 주위를 섬광물질로 코팅한 외부피복(14)을 포함하는 형광광섬유를 도시하는 단면도이다. 광섬유 외부로부터 유입되는 자외선이나 방사선들이 광섬유 외부에 코팅되어 있는 외부피복(14)의 무기 신틸레이션 물질과 반응해 섬광을 방출하고 고에너지 섬광은 광섬유 내부의 형광물질(11)과 반응하여 가시광선 영역의 빛을 발생하게 된다. 따라서 도2에서와 같은 무기 신틸레이션 물질이 코팅된 형광광섬유는 높은 에너지의 방사선에 대해서만 반응하게 되기 때문에 방사선 계측용의 장치에 유용하게 사용할 수 도 있다.FIG. 2 is a cross-sectional view showing a fluorescent optical fiber including an outer coating 14 coated with a flashing material around the cladding 13. Ultraviolet rays or radiations from the outside of the optical fiber react with the inorganic scintillation material of the outer coating 14 coated on the outside of the optical fiber to emit flash, and the high-energy flash reacts with the fluorescent material 11 inside the optical fiber to produce visible light. Will generate light. Therefore, since the fluorescent optical fiber coated with the inorganic scintillation material as shown in FIG. 2 reacts only to high energy radiation, the fluorescent optical fiber may be usefully used for a radiometric device.
도3a와 도3b는 코어의 내부에 공동부(15)를 두어 방사성 기체를 주입한 형광광섬유를 도시하는 단면도이다. 내부에 공동부(15)를 두고 상기 공동부(15)에 트리튬과 같이 방사선을 방출하는 물질로 채우면 방사선이 형광물질(11)과 반응하고 따라서 별도의 광원 없이도 스스로 발광하는 형광물질을 제공할 수 있다. 상기의 트리튬의 경우에는 베타선을 방출하게 되고 베타선이 형광물질과 반응하여 가시광선영역의 빛을 내게 된다.3A and 3B are sectional views showing fluorescent optical fibers in which a radioactive gas is injected with the cavity 15 inside the core. If the cavity 15 is placed inside and the cavity 15 is filled with a material emitting radiation such as tritium, the radiation may react with the fluorescent material 11 and thus provide a fluorescent material that emits itself without a separate light source. have. In the case of tritium, beta rays are emitted and beta rays react with the fluorescent material to emit light in the visible region.
도4는 형광광섬유(10)를 이용하는 표시장치를 나타내는 도면이다. 상기 앞면에 표시하고자 하는 정보에 맞게 광섬유를 배치하여 꽂아 표시부(22)를 형성하였다. 상기의 경우에는 오른쪽의 상세도에 나타난 바와 같이 발광하게되는 말단이 있는 쪽은 짧고 빛이 입사하게 되는 쪽은 길게 되도록 꽂는다. 광원을 위한 별도의 장치가 필요 없기 때문에 기존의 광섬유를 이용한 표시장치에서처럼 광원을 위한 부가장치 없이 단지 광섬유를 꽂는 것만으로도 표시장치(20)를 제작할 수 있다. 클래딩을 사용하지 않는 광섬유를 사용하면 주위의 빛만으로도 발광이 가능하며, 방사성 동위원소를 이용한 광섬유는 광원이 없어도 스스로 발광이 가능하다. 따라서 기존의 표시장치보다 소형화, 슬림(slim)화 될 수 있다. 이것은 제작비 및 관리 유지비를 줄여주게 되며 상대적으로 고에너지 영역의 빛을 사용하여 발광하게 되므로 흐린날, 비오는날, 안개낀날 등에도 발광이 가능하다. 또한 전기가 없는 곳에서도 사용이 가능하다. 상기의 도면에서는 광원이 사용되었지만 이것은 보조적인 것으로 본래 별도의 광원이 없어도 발광이 가능하기에 꼬마 전구정도의 광원이 사용되어도 표시를 위해서는 충분하다. 또한 광원을 사용하더라도 광원을 하우징(21)의 외부에 설치하는 것도 가능하다. 클래딩이 없는 광섬유의 경우 광섬유 옆면으로도 빛의 입사가 가능하기 때문이다. 또한 클래딩을 사용하지 않는 광섬유는 주위의 빛이 입사할 뿐 아니라 형광물질에서 방출되는 빛이 옆면을 통해 방출되어 옆면에서의 발광도 가능하므로 형광광섬유를 표시부에 붙이는 방법으로 표시부를 제작하는 것도 가능하다.4 shows a display device using the fluorescent optical fiber 10. The display unit 22 was formed by placing and inserting optical fibers in accordance with information to be displayed on the front surface. In this case, as shown in the detailed drawing on the right side, the end with the light emitting end is short and the side from which light is incident is inserted long. Since there is no need for a separate device for a light source, the display device 20 can be manufactured by simply plugging in an optical fiber without an additional device for a light source as in a display device using a conventional optical fiber. If the optical fiber without cladding is used, light can be emitted using only ambient light, and the optical fiber using radioisotope can emit light without a light source. Therefore, the display device can be miniaturized and slimmer than a conventional display device. This reduces production costs and maintenance costs, and emits light using a relatively high energy range, so it is possible to emit light on cloudy days, rainy days, and foggy days. It can also be used in the absence of electricity. Although the light source is used in the above drawings, this is auxiliary, and since light can be emitted even without a separate light source, it is sufficient for display even if a light source such as a small light bulb is used. In addition, even if a light source is used, it is also possible to install the light source outside the housing 21. This is because in the case of the optical fiber without cladding, light can be incident on the side of the optical fiber. In addition, the optical fiber without cladding not only enters the surrounding light but also emits light from the side by emitting light emitted from the fluorescent material, so that the display unit may be manufactured by attaching the fluorescent optical fiber to the display unit. .
도5는 측면조명을 이용하여 표시장치를 제작하는 일 실시예를 도시하는 도면이다. 형광광섬유(10) 자체를 부착하여 표시부(22)를 구성하였다. 여기에 사용되는 형광광섬유(10)는 클래딩을 하지 않아 측면으로의 입사 및 발광이 가능한 형광광섬유(10)이다. 표시장치의 외부에 있든 내부에 있든 자체 광원이 있는 경우는 광원으로부터 빛이 입사하고 광원이 없는 경우에도 주위에 산재해 있는 빛을 이용하거나 자체발광이 가능한 발광이 가능한 형광광섬유(10)를 이용하여 제작이 가능하다. 측면의 발광효과를 높이기 위해서 양 끝단에 광원을 부착하거나 한쪽 끝단에만 부착하고 반대쪽 끝단에는 반사체를 장착하여 빛이 다른 끝단으로 새어나가지 않게 하여 측면의 발광효과를 높일 수 있다. 이 경우 부착된 광원의 세기에 따라 얼마든지 강한 빛을 낼 수 있으며 네온사인의 대체물로써 사용할 수 있다.5 is a diagram illustrating an embodiment of manufacturing a display device using side lighting. The fluorescent optical fiber 10 itself was attached to the display unit 22. The fluorescent optical fiber 10 used here is a fluorescent optical fiber 10 that can be incident and emitted to the side without cladding. When the light source is incident from the light source, whether it is outside or inside the display device, even when there is no light source, the light scattered around or by using the fluorescent optical fiber 10 capable of emitting light can be used. Production is possible. In order to enhance the luminous effect of the side, it is possible to attach the light source at both ends or only at one end and the reflector at the other end to prevent the light from leaking to the other end to enhance the luminous effect of the side. In this case, depending on the intensity of the light source attached, it can emit strong light as much as possible and can be used as a substitute for neon signs.
본 발명에 따르는 형광광섬유와 상기 형광광섬유를 이용하는 표시장치에 의해서 별도의 광원이 없거나 있어도 형광광섬유 주위에 산재해 있는 광만으로도 혹은 작은 광량을 갖는 광원만으로도 발광할 수 있고 수 미터에서 수 십 미터에 이르는 광섬유 다발을 필요로 하지 않는 광섬유를 제공할 수 있다.The fluorescent optical fiber and the display device using the fluorescent optical fiber according to the present invention can emit light using only light scattered around the fluorescent optical fiber or only a light source having a small amount of light, even if there is no separate light source. It is possible to provide an optical fiber that does not require an optical fiber bundle.
또한 상기의 형광광섬유를 이용하여 간단한 구조를 갖는 표시장치를 제공할 수 있다. 상기의 표시장치는 별도의 광원이 없어도 발광이 가능하고, 주위에 산재한 작은 빛만으로도 발광이 가능하기 때문에 본 발명에 따르는 형광광섬유를 이용하여 각종 간판이나 네온사인, 도로 표지판, 비상구 표시판 등의 각종 표지를 위한 장치에 사용이 가능하다. 상기의 장치는 기존의 표시장치에 비해 부가장치를 필요로 하지 않아 소형 및 얇은 옆면을 가지도록 제작이 가능하며 관리 유지비도 적게 들며 또한 파손 위험성이나 고압전류의 위험성 등으로 인해 네온이나 전기를 이용하지 못하는 곳에서도 안전하게 사용할 수 있는 등의 효과가 있다.In addition, a display device having a simple structure can be provided using the fluorescent optical fiber. Since the display device can emit light without a separate light source and can emit light only by small light scattered around, various signs such as various signs, neon signs, road signs, emergency exit signs, etc. using the fluorescent optical fiber according to the present invention. It can be used for the device. The above device does not require any additional device compared to the existing display device, so it can be manufactured to have a small and thin side surface, and it requires less maintenance and maintenance costs. It can be used safely even in places where there is no effect.
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