KR20040049572A

KR20040049572A - 발산형 플라스틱 광섬유를 이용한 액정표시장치용백라이트 유닛

Info

Publication number: KR20040049572A
Application number: KR1020020077401A
Authority: KR
Inventors: 최진성; 황진택; 조한솔; 김무겸; 라병주
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2004-06-12

Abstract

본 발명은 발산형 플라스틱 광섬유를 이용한 액정표시장치용 백라이트 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일정한 길이를 가지고, 일렬로 근접하여 배치된 다수개의 발산형 플라스틱 광섬유; 및 상기 플라스틱 광섬유의 어느 한쪽 또는 양쪽 말단에 배치되는 광원을 포함하는 액정표시장치용 백라이트 유닛에 관한 것이며, 본 발명에 의해, 박막화, 경량화 및 저전력 소비화가 가능한 새로운 개념의 액정표시장치용 백라이트 유닛을 제공할 수 있다.

Description

발산형 플라스틱 광섬유를 이용한 액정표시장치용 백라이트 유닛 {Back Light Unit for Liquid Crystal Display Using Emissive Plastic Optical Fiber}

본 발명은 발산형 플라스틱 광섬유를 이용한 액정표시장치용 백라이트 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스틱 광섬유 내에 산란제를 분포시키는 것에 의해 광섬유에 조사된 빛의 산란을 유도하여, 종전의 도광판을 대체하도록 한 새로운 개념의 액정 표시장치용 백라이트 유닛에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 액정표시장치용 백라이트로는 냉음극형광관을 도광판 외곽에 설치하는 구성을 가진 사이드 라이트(side-light) 방식과 백라이트 유닛의 밝기를 높이기 위해 도광판 외곽에 2개 또는 4개의 램프를 설치하는 구성의 다중램프방식이 있다. 종전의 액정표시장치용 도광판은 사이드 라이트 방식의 백라이트 장치를 구성하는 부품으로 사이드 라이트형 조명 장치가 일본 특허공개 소57-128383에 개시되어 있다. 이러한 형태의 조명장치는 발광표면 측면에 냉음극가스방전관, 열음극가스방전관, 전구 혹은 LED 광원을 위치시키는 구조로 되어 있으며, 적용하고자 하는 능력에 따라 L자, U자, W자 등으로 변형이 가능하다. 상기 조명장치는 광원으로부터 방출된 광을 측면으로부터 도광판으로 입사시키고, 광반사표면에 표면상에 장착된 광산란장치에 의해 그 각도를 변화시킨 후, 확산판으로부터 편광판을 통해 관찰부쪽으로 방출하는 구조로 구성되어 있다.

상기 사이드 라이트형 백라이트 장치는 광원을 도광판의 측면에 가짐으로서 액정표시장치 전체의 두께나 중량을 감소시키는데 기여하기 때문에 최근의 랩탑 또는 노트북이나 개인용 컴퓨터의 액정 표시장치의 조명체로서 적용되고 있다. 이러한 휴대용 장치는 내장형 배터리에 의해 구동되므로, 사이드라이트형 조명장치의 전력 소모가 적을 것이 요구되는데, 노트북과 같은 휴대용 기기에서는 백라이트가 소비전력의 60%를 사용하므로 광전달 효율을 높이기 위해 도광판, 확산판, 편광판등의 소재의 고투명화와 밝기의 균일성을 향상시키는 것에 의해 전력 소모를 줄일 수 있다. 또한 휴대용기기의 액정표시장치 모니터의 총두께의 60%를 백라이트 유닛의 도광판이 차지하고 있으므로, 휴대용 기기를 경량화하기 위해서는 상기 도광판에 대한 경량화 및 박막화가 요구된다.

도 1은 상기에서 언급된 사이드라이트형 조명장치 구조의 일예를 나타낸다. 액정 패널(8)은 스크린 상에 원하는 위치에서 광투과도를 제어하여 문자 혹은 화상정보를 만드는 기능을 가진다. 액정패널(8) 자체는 광을 방출하지 않기 때문에 조명부로부터 광을 공급받는다. 광원(1)으로서는 일반적으로 냉음극형광관을 주로 사용한다.

도면에서 도광판(5)은 광출사면에 대응한 이면이 경사면으로 되어 있어 쇄기형을 하고 있으나, 일반적으로 평판형 또는 특수 불규칙 형태일 수도 있다. 이외에도 반사판(3), 확산판(6), 편광판(7) 등의 보조기능을 하는 쉬트들이 차례로 겹쳐져서 형성되어 있다.

한편 일반적인 도광판에서는 도면에 도시된 바와 같이 광출사면에 대항하는 이면에는 백색잉크를 프린팅하는 도트인쇄(dot-print)에 의해 광산란패턴(4)을 형성시켜 출사 효율을 높이도록 하고 있다. 이러한 백색잉크 인쇄에 의한 광산란 패턴 형성공정은 그러나 하기와 같은 문제점을 가지고 있다.

백색잉크에 의한 광산란 패턴형성은, 미세한 패턴으로 갈수록 백색잉크의 프린트성이 떨어져 고휘도에 따른 균일한 광반사 기능이 저하된다. 또한 시간이 지남에 따라 변색 등으로 인해 휘도가 나빠져, 결과적으로 조명장치의 수명을 단축시키는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 인쇄공정을 거치지 않는 무인쇄형 도광판이 개발되었다. 먼저 미국특허 제6,123,431호에 도광판의 표면에 그루브(groove)를 형성하여 광산란 패턴을 형성한 무인쇄형 도광판에 대해서 개시되어 있다. 또한 미국특허 제5,881,201호에서는 도광판 내에 기본 수지와 굴절율이 다른 무기물이나 유기물 입자를 분산시켜 도광판 내에서 굴절율차에 의한 산란기능을 가지게 하여, 확산판 기능까지 겸하고 있는 무인쇄형 도광판이 개시되어 있다.

그러나 플라스틱 광섬유에 산란제를 첨가하여 산란기능을 향상시킨 발산형 플라스틱 광섬유를 액정 표시장치 조명용 도광판으로 활용한 예가 없는 것이 현실이다.

일반적인 플라스틱 광섬유의 경우, 대부분이 코아와 클래드라는 구성성분으로 구성되어 있고, 굴절율의 값이 코아가 클래드보다 높아 코아부에 빛을 조사하면 클래드 경계면에서 굴절율차에 의해 빛이 전반사되어 빛을 직진시키는 원리이다. 이러한 플라스틱 광섬유는 빛을 얼마나 멀리 직진시키느냐, 또는 클래드보다 높은 굴절율을 지니는 코아부의 구성이 스텝형으로 코아중심부로 굴절율이 커지느냐 그레이드형으로 굴절율이 커지느냐에 따라 조명용과 통신용으로 구분된다.

이것과는 다르게 발산형(emissive) 플라스틱 광섬유가 보고되어 있다. Eindhoven 대학의 Bastiaansen 등에 의해 제안된 내용으로 코아의 굴절율이 낮고 클래드의 굴절율이 약간 높아 빛이 코아로 조사될 때 표면으로 빛을 발산시킴에 있어 효율을 높이기 위해 비드(bead)형 고분자 공중합체 입자를 파이버 표면에 분포시키는 것을 특징으로 제안하고 있다.(POF wold 2000,Bastiaansen et al, Eindhoven Univ.) 이렇게 제조된 발산형 플라스틱 광섬유를 활용하여 광고판 등에 활용한 기술로 미국특허 제3,718,814호가 있었으나, 이를 도광판을 대신하는 용도로 사용한 경우는 아직까지 없었다.

본 발명자들은 액정표시장치용 백라이트 유닛에 발산형 플라스틱 광섬유를 도광판을 대신하는 기능으로 적용하여 새로운 개념의 백라이트 유닛을 제공함을 목적으로 한다.

즉, 본 발명의 하나의 측면은 일정한 길이를 가지고, 일렬로 근접하여 배치된 다수개의 발산형 플라스틱 광섬유; 및 상기 플라스틱 광섬유의 어느 한쪽 또는 양쪽 말단에 배치되는 광원을 포함하는 액정표시장치용 백라이트 유닛에 대한 것이다.

본 발명의 다른 측면은 반응기에 1종 이상의 모노머, 또는 그 프리폴리머를 포함하는 반응물을 투입하여 회전하에 중합시켜 클래드를 형성하는 단계; 상기 반응기에 상기 클래드보다 굴절율이 낮은 1종 이상의 모노머 또는 그 프리폴리머와 산란제의 혼합물을 포함하는 반응물을 투입하고, 회전하에서 중합시켜 플라스틱 광섬유용 모재를 제조하는 단계; 및 상기 모재를 열연신하는 단계를 포함하는 발산형 플라스틱 광섬유의 제조방법에 대한 것이다.

본 발명의 또 다른 측면은 반응기에 1종 이상의 모노머, 또는 그 프리폴리머와 산란제의 혼합물을 포함하는 반응물을 투입하여 회전하에 중합시켜 클래드를 형성하는 단계; 상기 반응기에 상기 클래드보다 굴절율이 낮은 1종 이상의 모노머 또는 그 프리폴리머를 포함하는 반응물을 투입하고, 회전하에서 중합시켜 플라스틱 광섬유용 모재를 제조하는 단계; 및 상기 모재를 열연신하는 단계를 포함하는 발산형 플라스틱 광섬유의 제조방법에 대한 것이다.

본 발명의 또 다른 측면은 반응기에 1종 이상의 모노머 또는 그 프리폴리머와 산란제의 혼합물을 포함하는 반응물을 투입하여 회전하에서 중합시켜 클래드를 형성하는 단계; 상기와 동일한 모노머 또는 그 프리폴리머를 포함하는 반응물을 반응기에 투입하여 중합시켜 중심으로부터 반경방향으로 굴절율이 일정한 플라스틱 광섬유용 모재를 제조하는 단계; 및 상기 모재를 열연신하는 단계를 포함하는 발산형 플라스틱 광섬유의 제조방법에 대한 것이다.

본 발명의 또 다른 측면은 상기 방법들에 의해 제조된 발산형 플라스틱 광섬유에 대한 것이다.

본 발명의 또 다른 측면은 상기 백라이트 유닛을 조명장치로 포함하는 액정 표시장치에 대한 것이다.

도 1은 기존의 사이드라이트 방식의 액정표시장치를 나타내는 개략도,

도 2는 본 발명에 의한 액정표시장치용 백라이트 유닛의 작동원리를 나타내는 개략도,

도 3은 본 발명의 실시예에서 사용된 중공방지형 반응기의 구조를 나타낸 도면,

도 4는 본 발명에서 사용되는 발산형 플라스틱 광섬유의 하나의 양상에 대한 굴절율 및 산란제 분포를 나타내는 도면,

도 5는 본 발명에서 사용되는 발산형 플라스틱 광섬유의 또 다른 양상에 대한 굴절율 및 산란제 분포를 나타내는 도면, 및

도 6은 본 발명에서 사용되는 발산형 플라스틱 광섬유의 또 다른 양상에 대한 굴절율 및 산란제 분포를 나타내는 도면이다.

<도면에 첨부된 기호의 설명>

1: 광원 5: 도광판

2: 광원커버 6: 확산판

3: 반사판 7: 편광판

4: 광산란패턴 8: 액정패널

10: 액정표시장치용 백라이트 유닛

20: 반사판

30: 확산판

40: 발산형 플라스틱 광섬유

50: 반사되어 나온 광의 경로

110: 투입부(중공방지형 반응기)

111: 반응물 유입구

120: 반응부

121: 유로

130: 중공차단구조

131: 유로

132: 차단벽

이하에서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에 의해 제공되는 백라이트 유닛은 종래 도광판을 대신하여 발산형 플라스틱 광섬유를 일렬로 배치시킨 후, 그 광섬유의 어느 한쪽 또는 양쪽 말단에광원을 배치시킨 새로운 개념에 의해 구성되었음을 특징으로 한다. 도 2는 본 발명에 의한 백라이트 유닛의 작동원리를 나타내는 개념도이다.

이렇게 플레이트형이 아니라 파이버형으로 도광판 기능을 대신하는 것에 의해 휘도를 감소시키지 않으면서 종전의 도광판에 비해 휘도 균일성이 우수하고 무엇보다도 파이버 두께를 마음대로 조정하여 종전의 도광판보다 두께를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

이때 사용되는 발산형 플라스틱 광섬유의 직경은 0.001μm∼10cm, 바람직하게는 0.01μm∼5cm의 범위이다.

상기 광원으로서 바람직하게는 백색 LED 또는 냉음극 형광램프를 사용한다.

본 발명에서 특징적으로 사용되는 발산형 플라스틱 광섬유는 광학용 고분자의 모노머와 산란제를 혼합하여 반응기에 주입하고, 상기 반응기를 회전시키면서 중합함으로서 산란제가 분포된 플라스틱 광섬유용 모재를 제조하고, 이를 열연신함으로서 얻어질 수 있다.

보다 구체적으로는 본 출원인에 의한 한국특허공개 제2001-70256호에 개시된 원통형 반응기를 사용하여 원심력장의 존재하에서 광섬유용 모재를 제조하는 방법, 또는 본 출원인에 의한 한국특허출원 제2001-78965호에 개시된 중공방지형 반응기를 사용하여 광섬유용 모재를 제조하는 방법을 응용하여 발산형 플라스틱 광섬유용 모재를 제조하는 것이 가능하다.

도 3은 상기 중공방지형 반응기의 대표적인 예를 나타내며, 보다 구체적으로는 (a) 반응기 전체로 반응물을 유입시키기 위한 반응물 유입구(111)를 구비한 투입부(110); (b) 상기 투입부(110)와 차단벽(132)을 사이에 두고 위치하며, 투입부(110)와 통하는 유로(121)를 차단벽(132) 중앙에 구비한 반응부(120); 및 (c) 반응기의 회전시 투입부(110)에서 발생하는 중공이 반응부(120)까지 연속되지 못하도록 반응부(120)의 유로(121)와 투입부(110)의 반응물 유입구(111) 사이에 설치되며, 투입부(110)의 반응물이 반응부(120)로 흘러들어갈 수 있도록 하는 하나 또는 둘 이상의 유로(131)를 구비한, 하나 또는 둘 이상의 중공차단구조(130)로 이루어진다.

발산형 플라스틱 광섬유에서는 그 산란제 및 굴절율 분포에 따라 하기와 같은 2가지 형태로 나누어지며, 그 구조에 따른 제조방법에 있어서도 차이가 있다:

i. 코어의 굴절율이 클래드의 굴절율보다 낮으며, 산란제가 코어의 외각에 분포하는 형태,

ii. 코어의 굴절율이 클래드의 굴절율보다 낮으며, 산란제가 클래드에 분포하는 형태, 및

iii. 광섬유의 반경방향으로 굴절율이 일정하며, 산란제가 클래드에 분포하는 형태.

상기 i과 같은 구조의 플라스틱 광섬유의 굴절율 및 산란제 분포는 도 4에 표시된 바와 같다. 이러한 구조의 광섬유용 모재는 클래드를 제조한 후, 코어를 형성하기 위해 투입되는 반응물에 산란제를 혼합하여 투입한 후, 회전하에서 중합시킴으로서 제조할 수 있다. 회전시 반응물에 포함된 산란제가 코어 외각으로 치우치게 분포되어 상기 도 4에 표시된 바와 같은 굴절율 분포를 얻을 수 있다.

상기 ii와 같은 구조의 플라스틱 광섬유의 굴절율 및 산란제 분포는 도 5에서 표시된 바와 같다. 이러한 구조의 광섬유용 모재는 클래드를 형성하기 위해 투입되는 반응물에 산란제를 혼합함으로서 제조될 수 있다.

상기 iii와 같은 구조의 플라스틱 광섬유의 굴절율 및 산란제 분포는 도 6에 도시된 바와 같다. 이러한 구조의 플라스틱 광섬유용 모재는 클래드를 형성하기 위해 투입되는 모노머에 산란제를 혼합하는 방법에 의해 제조될 수 있다. 상기 구조에서는 광섬유의 반경방향으로 굴절률이 일정한 형태이기 때문에 클래드와 코어를 형성하는 모노머로는 동일한 종류의 것을 사용한다.

이러한 발산형 플라스틱 광섬유의 제조방법에는 원통형 반응기 또는 중공방지형 반응기를 모두 적용할 수 있으나, 중공방지형 반응기를 사용하는 경우 중합시 생성되는 중공에 모노머를 재투입하기 위한 공정이 생략되어 더 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 광학용 모노머로는, 구체적으로 메틸메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 1-메틸시클로헥실메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 클로로벤질메타크릴레이트, 1-페닐에틸메타크릴레이트, 1,2-디페닐에틸메타크릴레이트, 디페닐메틸메타크릴레이트, 퍼퓨릴메타크릴레이트, 1-페닐시클로헥실메타크릴레이트, 펜타클로로페닐메타크릴레이트, 펜타브로모페닐메타크릴레이트, 스티렌, TFEMA(2,2,2-트리플루오로에틸메타크릴레이트), TFPMA(2,2,3,3-트리플루오로프로필메타크릴레이트), PFPMA(2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필메타크릴레이트), HFIPMA(1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필메타크릴레이트), HFBM(2,2,3,4,4,4-헥사플루오로부틸메타크릴레이트), HFBMA(2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부틸메타크릴레이트), PFOM(1H,1H-퍼플루오로-n-옥틸메타크릴레이트) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지 않고 종래에 광학 재료로 사용할 수 있는 것으로 알려진 것은 어느 것이나 사용할 수 있다.

상기 모노머를 반응기에 투입하여 중합시 열중합 개시제 및/또는 광중합 개시제를 함께 투입하여 열중합 또는 광중합의 방법으로 중합한다.

본 발명에서 사용되는 열중합 개시제로는, 구체적으로 2,2'-아조비스(이소부티로니트릴), 1,1'-아조-비스(사이크로헥산카르보니트릴), 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스(메틸부티로니트릴), 디-tert-부틸 페록사이드, 라우로일페록사이드, 벤조일 페록사이드, tert-부틸 페록사이드, 아조-tert-부탄, 아조-비스-이소프로필, 아조-노르말-부탄, 디-tert-부틸 페록사이드 등을 예로 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

열중합 개시제의 투입량은 대개 5중량% 이하, 보다 바람직하게는 0.5중량% 이하로 투입하는 것이 광섬유 손실을 낮추는데 좋다.

본 발명에서 사용되는 광중합 개시제로는, 구체적으로 4-(파라-토릴사이오)벤조페논, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논, 2-메틸-4'-(메틸사이오)-2-몰포리노-프로피오페논, 1-하이드록시-사이클로헥실-페닐-케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐 -프로판-1-온, 벤조페논, 1-[4-(2-하이드록시에톡시)-페닐]-2-하이드록시-2-메틸-1-프로판-1-온, 2-벤질-2-메틸아미노-1-(4-몰포리노페닐)-부타논-1, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐메탄-1-온, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드, 2-메틸-1[4-(메틸씨오)페닐]-2-몰포리노프로판-1-온, 비스(.에타.5-2,4-싸이클로펜타디엔-1-일)-비스(2,6-디플루오로-3-(1H-파이로-1-일)-페닐)티타늄 등을 예로 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

광중합 개시제의 투입량은 개시제의 종류에 따른 개시속도와 모노머의 중합속도는 개시제의 투입량, UV 광원의 세기 및 거리, 반응기의 유리벽 두께 및 반응기의 지름, 반응온도등에 의해 결정되지만, 바람직하게는 대략 5중량% 이하, 보다 바람직하게는 0.5 중량% 이하로 투입하는 것이 광개시제 자체에 의한 광섬유의 광손실을 낮추는데 좋다.

상기 반응물에는 분자량 조절제가 추가로 첨가될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 분자량조절제(chain transfer agent)로는 노르말-부틸-멀캡탄, 라울리멀캡탄, 옥틸 멀캡탄, 도데실 멀캡탄, 1-부탄티올 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

본 발명에서 사용되는 산란제로는 티타니아(TiO₂), 실리카(SiO₂), 알루미나(Al₂O₃), 지르코니아, 유리섬유 등의 무기 산란제, 또는 폴리아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리스티렌 아크릴로니티릴, 폴리올레핀 등의 유기 산란제를 사용할 수 있다. 상기 산란제는 평균입경이 0.01∼500㎛, 보다 바람직하게는 0.01∼100㎛이다. 상기 산란제는 전체 반응물 중 0.00001∼50중량%, 보다 바람직하게는 0.0001∼3중량%를 차지하도록 혼합하여 반응기에 투입한다.

본 발명에서 발산형 플라스틱 광섬유용 모재의 제조시 보다 나은 산란제 분포를 유도하기 위하여 반응기의 회전속도에 다양한 변화를 줄 수 있는데, 단순한 회전 및 정지의 반복뿐만 아니라 진폭과 주기를 달리하는 삼각함수와 같이 변화하는 속도함수를 가지도록 할 수 있다.

상기 제조방법에 따라 제조되는 발산형 플라스틱 광섬유용 모재의 제조에서는 일반적으로 중합반응을 위한 열전달을 원활하게 하기 위해 모재의 반지름을 1∼10㎝정도로 하는 것이 적당하며, 또한 모재의 길이는 통상적인 열 연신(thermal drawing)공정에 적합하도록 약 100cm 이내로 하는 것이 적당하다.

본 발명에 의해 제조되는 발산형 플라스틱 광섬유용 모재는 열 연신(thermal drawing)의 과정을 거쳐 원하는 직경의 발산형 플라스틱 광섬유로 변환시켜 사용한다.

하기에서 본 발명을 실시예에 의하여 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예에서 사용된 중공방지형 반응기로는 도 3과 같은 형태를 가진 것으로, 주반응부의 직경이 50mm, 높이가 400mm이고, 투입부의 직경이 70mm, 높이가 200mm인 것을 사용하였다. 모노머 혼합액은 서로 다른 굴절률을 갖는 모노머의 이성분 쌍으로서 실시 예에서는 벤질 메타크릴레이트(benzyl methacrylate: 이하 BMA) 및 메틸 메타아크릴레이트(methyl methacrylate: 이하 MMA)를 이용하였다. BMA의 밀도는 1.040이고 굴절률은 1.512이며, MMA의 밀도는 0.936이고 굴절률은 1.414이다.

프리폴리머 중합 시에는 열개시의 경우 자켓 반응기에 서큘레이터를 연결하였으며 광개시의 경우에는 투명한 반응기 옆에 UV 램프를 장착하여 프리폴리머를 중합하였다. 열개시와 광개시를 동시에 행하는 경우에는 서큘레이터와 UV램프를 동시에 사용하여 프리폴리머 중합 후 반응기에 주입하였다.

열중합 개시제로 2,2'-아조비스 이소부틸로나이트릴(2,2'-azobis isobutyronitrile: 이하 AIBN)를 사용하였고, 광중합 개시제로서 2-하이트록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온(2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one: 이하 HMPP)을 사용하였으며, 분자량 조절제로는 1-부탄티올(1-butanethiol :이하 BuSH)을 사용하였다.

제조예 1

MMA와 BMA의 몰비가 9.5 대 0.5로 구성된 모노머 혼합물 500 g에 SiO₂4 중량% 및 AIBN와 1-BuSH을 각각 0.066 중량%, 0.2 중량%의 농도가 되도록 혼합한 모노머 혼합액을 준비하여 강력하게 교반하면서 75℃에서 1시간 가열하여 중합하였다. 이를 중공방지형 반응기의 주반응부에 투입하여 3,000 rpm의 회전속도로 75℃에서 12시간 가열하여 클래드를 제조하였다. 다음으로 MMA 510g에 AIBN, HMPP 및 1-BuSH을 각각 0.066 중량%, 0.022 중량%, 0.3 중량%의 농도가 되도록 혼합한 모노머 혼합액을 준비하여 자켓반응기에서 40분간 75℃로 가열하여 프리폴리머를 중합하였다. 상기 클래드가 제조되어 있는 중공방지형 반응기에 가득 채우고 가열과 UV조사가 동시에 가능한 반응장치에 장착하여 3,000rpm의 회전속도로 75℃의 온도에서 UV를 조사하면서 12시간 중합하여 최종적으로 발산형 플라스틱 광섬유용 모재를 제조하였다. 상기와 같은 방법으로 얻어진 발산형 플라스틱 광섬유용 모재의 수율은 93%였으며, 직경 0.55mm의 광섬유로 인출하였다.

제조예 2

MMA와 BMA의 몰비가 9.0 대 1.0으로 구성된 모노머 혼합물 500 g에 AIBN 및 1-BuSH을 각각 0.066 중량%, 0.2 중량%의 농도가 되도록 혼합한 모노머 혼합액을 준비하여 강력하게 교반하면서 75℃에서 1시간 가열하여 중합하였다. 이를 중공방지형 반응기의 주반응부에 투입하여 3,000 rpm의 회전속도로 75℃에서 12시간 가열하여 클래드를 제조하였다. 다음으로 MMA 338g에 SiO₂10 중량% , AIBN, HMPP 및 1-BuSH을 각각 0.066 중량%, 0.022 중량%, 0.3 중량%의 농도가 되도록 혼합한 모노머 혼합액을 준비하여 자켓반응기에서 10분간 75℃로 가열한 다음 클래드가 제조되어 있는 중공방지형 반응기에 가득 채우고 가열과 UV조사가 동시에 가능한 반응장치에 장착하여 3,000rpm의 회전속도로 75℃의 온도에서 UV를 조사하면서 12시간 중합하여 최종적으로 발산형 플라스틱 광섬유용 모재를 제조하였다. 상기와 같은 방법으로 얻어진 모재의 수율은 91%였으며, 직경 0.55mm의 광섬유로 인출하였다.

제조예 3

MMA 500g에 대해 SiO₂2.5중량%, AIBN 및 1-BuSH을 각각 0.066 중량%, 0.2 중량%의 농도가 되도록 혼합한 모노머 혼합액을 준비하여 강력하게 교반하면서 75℃에서 1시간 가열하여 중합하였다. 이를 중공방지형 반응기의 주반응부에 투입하여 3,000 rpm의 회전속도로 75℃에서 12시간 가열하여 클래드를 제조하였다. 다음으로 MMA 500g에 대해, AIBN, HMPP 및 1-BuSH을 각각 0.066 중량%, 0.022 중량%, 0.3 중량%의 농도가 되도록 혼합한 모노머 혼합액을 준비하여 자켓반응기에서 10분간 75℃로 가열한 다음 클래드가 제조되어 있는 중공방지형 반응기에 가득 채우고 가열과 UV조사가 동시에 가능한 반응장치에 장착하여 3,000rpm의 회전속도로 75℃의 온도에서 UV를 조사하면서 12시간 중합하여 최종적으로 발산형 플라스틱 광섬유용 모재를 제조하였다. 상기와 같은 방법으로 얻어진 모재의 수율은 90%였으며, 직경 0.55mm의 광섬유로 인출하였다.

실시예 1-3

제조예 1 내지 3에서 얻어진 발산형 플라스틱 광섬유를 평평한 번들로 구성하고 백라이트 유닛의 광입사단면 이외의 측단면에 쓰지모토 전기기계 주식회사의 RF188의 반사테이프를 부착하고 하리손 전기기계 주식회사의 관지름 2.4mm의 냉음극관 램프를 설치한 후, 램프와 도광판 입사부 주위를 주식회사 기모토제 GR38W의 반사기를 입혔다. 또한 광출사면측에 주식회사 TM 지모토 전기기계 제작사의 제품인 PCMSA의 광확산 시트를, 도광판의 출사면의 반대쪽에는 TM 지모토 전기기계 주식회사의 RF188의 반사시트를 배치하여 면상 광원유닛을 제작했다. 이 유닛을 이용하여 휘도 및 내충격성을 평가하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.

	휘도	내충격성
실시예 1	△	△
실시예 2	○	○
실시예 3	◎	◎

(1) 휘도는 휘도계(트프콘(주) 주식회사, BM-7)를 이용하고 발산형 플라스틱 광섬유를 포함하는 조명장치의 발광면의 후육부와 박육부를 동일 간격으로 각각 3점의 휘도를 측정하고 휘도(%)=(최소치/최대치)×100으로 평가하여 이하의 판정 기준으로 하였다.

◎ : 88%

○ : 85% 이상, 88% 미만

△ : 82% 이상, 85% 미만

(2) 기계적 강도는 낙하 시험에 의한 내충격성에 의하여 평가했다. 준비한 10장의 도광판의 동위치에 3/4인치 반경의 미사일형 저울(무게 10그램)를 50cm의 높이로부터 자연 낙하시켜 갈라지거나 균열이 생기는지를 관찰하고 이하의 판정기준으로 하였다.

◎ : 갈라지거나 균열이 있는 백라이트 유닛이 10장 중 0장

○ : 갈라지거나 균열이 있는 백라이트 유닛이 10장 중 1장 이상 3장 이하

△ : 갈라지거나 균열이 있는 백라이트 유닛이 10장 중 4장 이상 6장 이하

실시예 4-6

제조예 1 내지 3에서 얻어진 발산형 플라스틱 광섬유를 평평한 번들로 구성하고 백라이트 유닛의 광입사단면 이외의 측단면에 쓰지모토 전기기계 주식회사의 RF188의 반사테이프를 부착하고 하리손 전기기계 주식회사의 1mm이하의 white LED 램프를 설치한 후, 램프와 도광판 입사부 주위를 주식회사 기모토제 GR38W의 반사기를 입혔다. 또한 광출사면측에 주식회사 TM 지모토 전기기계 제작사의 제품인 PCMSA의 광확산 시트를, 도광판의 출사면의 반대쪽에는 TM 지모토 전기기계 주식회사의 RF188의 반사시트를 배치하여 면상 광원유닛을 제작했다. 이 유닛을 이용하여 휘도 및 내충격성을 평가하고 그 결과를 표 2에 나타내었다.

	휘도	내충격성
실시예 4	○	○
실시예 5	◎	◎
실시예 6	○	○

본 발명에 의해, 박막화, 경량화 및 저전력 소비화가 가능한 새로운 개념의 액정표시장치용 백라이트 유닛을 제공할 수 있다.

Claims

일정한 길이를 가지고, 일렬로 근접하여 배치된 다수개의 발산형 플라스틱 광섬유; 및

상기 플라스틱 광섬유의 어느 한쪽 또는 양쪽 말단에 배치되는 광원을 포함하는 액정표시장치용 백라이트 유닛.
제 1항에 있어서, 상기 발산형 플라스틱 광섬유는 코어의 굴절율이 클래드의 굴절율보다 낮은 스텝 인덱스(step index) 형태로 분포되어 있고, 산란제가 코어의 외각에 분포된 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 유닛.
제 1항에 있어서, 상기 발산형 플라스틱 광섬유는 코어의 굴절율이 클래드의 굴절율보다 낮은 스텝 인덱스(step index) 형태로 분포되어 있고, 산란제가 클래드에 분포된 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 유닛.
제 1항에 있어서, 상기 발산형 플라스틱 광섬유는 그 굴절율이 중심으로부터 반경방향으로 일정한 형태로 분포되어 있고, 산란제가 클래드에 분포된 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 유닛.
제 1항에 있어서, 상기 발산형 플라스틱 광섬유의 지름이 0.001㎛∼10㎝인것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제 1항에 있어서, 상기 광원으로 백색 LED 또는 냉음극 형광램프를 사용하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
반응기에 1종 이상의 모노머, 또는 그 프리폴리머를 포함하는 반응물을 투입하여 회전하에 중합시켜 클래드를 형성하는 단계;

상기 반응기에 상기 클래드보다 굴절율이 낮은 1종 이상의 모노머 또는 그 프리폴리머와 산란제의 혼합물을 포함하는 반응물을 투입하고, 회전하에서 중합시켜 플라스틱 광섬유용 모재를 제조하는 단계; 및

상기 모재를 열연신하는 단계를 포함하는 발산형 플라스틱 광섬유의 제조방법.
반응기에 1종 이상의 모노머, 또는 그 프리폴리머와 산란제의 혼합물을 포함하는 반응물을 투입하여 회전하에 중합시켜 클래드를 형성하는 단계;

상기 반응기에 상기 클래드보다 굴절율이 낮은 1종 이상의 모노머 또는 그 프리폴리머를 포함하는 반응물을 투입하고, 회전하에서 중합시켜 플라스틱 광섬유용 모재를 제조하는 단계; 및

상기 모재를 열연신하는 단계를 포함하는 발산형 플라스틱 광섬유의 제조방법.
반응기에 1종 이상의 모노머 또는 그 프리폴리머와 산란제의 혼합물을 포함하는 반응물을 투입하여 회전하에서 중합시켜 클래드를 형성하는 단계;

상기와 동일한 모노머 또는 그 프리폴리머를 포함하는 반응물을 반응기에 투입하여 중합시켜 중심으로부터 반경방향으로 굴절율이 일정한 플라스틱 광섬유용 모재를 제조하는 단계; 및

상기 모재를 열연신하는 단계를 포함하는 발산형 플라스틱 광섬유의 제조방법.
제 7항, 8항 또는 9항에 있어서, 상기 반응기가 원통형 반응기 또는 중공방지형 반응기인 것을 특징으로 하는 발산형 플라스틱 광섬유의 제조방법.
제 7항, 8항 또는 9항에 있어서, 상기 산란제가 티타니아(TiO₂), 실리카(SiO₂), 알루미나(Al₂O₃), 지르코니아, 유리섬유 등의 무기 산란제, 또는 폴리아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리스티렌 아크릴로니티릴, 폴리올레핀 등의 유기 산란제인 것을 특징으로 하는 발산형 플라스틱 광섬유의 제조방법.
제 7항, 8항 또는 9항에 있어서, 상기 산란제가 입경이 0.01∼500㎛인 실리카인 것을 특징으로 하는 발산형 플라스틱 광섬유의 제조방법.
제 7항, 8항 또는 9항에 있어서, 상기 모노머가 메틸메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 1-메틸시클로헥실메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 클로로벤질메타크릴레이트, 1-페닐에틸메타크릴레이트, 1,2-디페닐에틸메타크릴레이트, 디페닐메틸메타크릴레이트, 퍼퓨릴메타크릴레이트, 1-페닐시클로헥실메타크릴레이트, 펜타클로로페닐메타크릴레이트, 펜타브로모페닐메타크릴레이트, 스티렌, TFEMA(2,2,2-트리플루오로에틸메타크릴레이트), TFPMA(2,2,3,3-트리플루오로프로필메타크릴레이트), PFPMA(2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필메타크릴레이트), HFIPMA(1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소메타크릴레이트), HFBM(2,2,3,4,4,4-헥사플루오로부틸메타크릴레이트), HFBMA(2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부틸메타크릴레이트) 및 PFOM(1H,1H-퍼플루오로-n-옥틸메타크릴레이트)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 발산형 플라스틱 광섬유용의 제조방법.
제 7항, 8항 또는 9항에 있어서, 상기 반응물에 열중합 개시제 및/또는 광중합 개시제가 포함되는 것을 특징으로 하는 발산형 플라스틱 광섬유의 제조방법.
제 14항에 있어서, 상기 열중합 개시제가 2,2'-아조비스(이소부티로니트릴), 1,1'-아조-비스(사이크로헥산카르보니트릴), 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스(메틸부티로니트릴), 디-tert-부틸 페록사이드, 라우로일페록사이드, 벤조일 페록사이드, tert-부틸 페록사이드, 아조-tert-부탄, 아조-비스-이소프로필, 아조-노르말-부탄 및 디-tert-부틸 페록사이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 발산형 플라스틱 광섬유의 제조방법.
제 14항에 있어서, 상기 광중합 개시제가 4-(파라-토릴사이오)벤조페논, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논, 2-메틸-4'-(메틸사이오)-2-몰포리노-프로피오페논, 1-하이드록시-사이클로헥실-페닐-케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온, 벤조페논, 1-[4-(2-하이드록시에톡시)-페닐]-2-하이드록시-2-메틸-1-프로판-1-온, 2-벤질-2-메틸아미노-1-(4-몰포리노페닐)-부타논-1, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐메탄-1-온, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드, 2-메틸-1[4-(메틸씨오)페닐]-2-몰포리노프로판-1-온 및 비스(.에타.5-2,4-싸이클로펜타디엔-1-일)-비스(2,6-디플루오로-3-(1H-파이로-1-일)-페닐) 티타늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 발산형 플라스틱 광섬유의 제조방법.
제 7항, 8항 또는 9항에 있어서, 상기 반응기의 회전이 정속회전 또는 변속회전인 것을 특징으로 하는 발산형 플라스틱 광섬유의 제조방법.
제 17항에 있어서, 상기 반응기의 변속회전이 고속회전과 저속회전 또는 정지상태를 반복하는 형태, 삼각함수형태, 또는 주기, 위상 및 진폭이 변화하는 특정한 함수형태의 회전속도함수를 따르는 것을 특징으로 하는 발산형 플라스틱 광섬유의 제조방법.
제 7항, 8항 또는 9항의 방법에 의해 제조된 발산형 플라스틱 광섬유.
제 1항의 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시소자.