KR20060118275A - 광확산 시트와 그 제조 방법 및 그 제조 장치 - Google Patents

광확산 시트와 그 제조 방법 및 그 제조 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 방사 방식으로 형성된 광확산 나노 섬유사와 광확산 비드가 형성된 광확산층을 구비하여 광확산제 크기 균일성을 확보함으로써 광확산율을 향상시킬 수 있도록 하는 광확산 시트와 그 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.
이를 위하여, 본 발명은 광을 발생하는 램프와, 램프에서 발생한 광의 광학 특성을 변화시켜 면 형태로 광을 출사시키는 도광판과, 도광판으로부터 출사된 광을 확산, 산란 시키는 광확산 시트 및 프리즘 시트를 구비하는 백 라이트 유니트에 있어서, 상기 광확산 시트는 투명 기재 필름과; 상기 투명 기재 필름 표면에 전기 방사 방식에 의해 형성된 광확산 나노 섬유사가 직접 방사된 광확산층을 포함하여 이루어진다.
광확산, 시트, 비드, 나노 섬유사, 전기 방사

Description

광확산 시트와 그 제조 방법 및 그 제조 장치{Light Diffusion Sheet And Apparatus and Method for Manufacturing the Same}
도 1은 일반적인 백라이트 유니트에 대한 개략적인 단면 구성도.
도 2는 종래 기술에 따른 광확산 시트의 개략적인 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 광확산 시트 제조 장치를 개략적으로 도시한 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 광확산 시트의 개략적인 단면도.
<도면 주요 부호에 대한 간단한 설명>
70 : 광확산 시트
71 : 투명 기재 필름
72 : 광확산층
72a: 광확산 나노 섬유사
72b: 광확산 비드
100 : 용액 공급 수단
110 : 용액 저장조
120 : 정량 펌프
200 : 분사 수단
210 : 분사 노즐
300 : 섬유사 수집기
400 : 전압 인가 수단
500 : 필름 이송 수단
510 : 권취 롤러
520 : 인취 롤러
600 : 건조 수단
700 : 투명 기재 필름
본 발명은 광확산 시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기 방사 방식으로 형성된 광확산 나노 섬유사와 광확산 비드가 직접 방사된 광확산층을 구비하여 광확산제 크기 균일성을 확보함으로써 광확산율을 향상시킬 수 있도록 하는 광확산 시트와 그 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치(Liquid crystal display device)는 액정(liquid crystal)을 이용하여 영상을 디스플레이하며, 액정 자체가 비 발광 소재이므로, 영상을 디스플레이 하고 화면의 밝기를 향상시키기 위해 액정 제어(liquide crystal controlling) 장치 및 광공급(light supplying) 장치를 필요로 한다.
상기 액정 제어 장치는 액정을 제어하여 영상을 디스플레이하고, 상기 광공급 장치는 액정 제어 장치에 의해 영상을 디스플레이 하는데 필요한 광을 공급한 다.
상기 광공급 장치는 영상의 휘도에 크게 영향을 미치며, 광공급 장치로부터 발생한 광의 휘도 또는 광의 휘도 균일성에 따라 영상의 품질에 영향을 끼치며, 상기 광공급 장치는 광 공급 방식에 따라 프론트 라이트(Front light) 방식, 백라이트(Back light) 방식 등이 있다.
상기 백라이트 방식에는 도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이 후면에 부착된 백라이트 유니트(1)가 이용되며, 상기 백라이트 유니트(1)는 램프(lamp, 10), 반사판(light reflection place, 20), 도광판(light guide panel, 30), 확산 시트(diffusion sheet, 40), 프리즘 시트(prism sheet, 50)를 구비한다
상기 램프(10)는 액정 제어 파트로 공급되는 광을 발생하는 광원으로서 통상적으로 선광원인 냉음극선관 램프(Cold Cathode Fluorescent lamp) 등이 이용되고 있으며, 상기 도광판(30)은 램프(10)에서 발생한 광의 점, 또는 선형태의 광학 분포를 면 형태의 광확 분포로 변경시켜 출사시킨다.
상기 반사판(20)은 상기 도광판(30)으로부터 누설된 광을 도광판(30) 내로 재입사시킨다.
상기 확산 시트(40)는 상기 도광판(30)으로부터 출사된 광을 확산, 산란시켜 전체 화면의 밝기를 균일하게 할 뿐만 아니라, 후면에 위치하는 도광판(30)의 패턴이 보이지 않도록 함으로써 보다 선명한 화면을 제공한다.
상기 프리즘 시트(50)는 상기 확산 시트로부터 출사된 광을 대략 법선 방향으로 피크를 나타내는 분포로 출사시켜 전면의 액정층을 조명한다.
상기 확산 시트(40)는 투명 기재층 예를 들어 폴리에틸테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate,PET) 필름 표면에 확산 비드(42b)를 코팅하여 확산 비드의 확산으로 인하여 얻어지는 효과를 이용하는 것으로, 일반적으로 도 2에 도시된 바와 같이 폴리에틸테레프탈레이트 필름(41)과 그 표면에 코팅된 광확산층(42)으로 형성된다.
상기 광확산층(42)은 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA) 물질로 이루어진 바인더(42a)에 비드(42b)가 혼합되어 분산 함유되거나, 바인더(42a) 표면에 비드(42b)가 코팅되어 형성된다.
그런데, 상기 확산 비드는 가격이 비싸기 때문에 기존의 확산 비드를 이용한 확산 시트 제조 방법에 따르면 제조 비용이 높을 뿐만 아니라, 확산 비드의 크기가 균일하지 못하여 확산율이 저하되는 문제점이 있었다.
상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 전기 방사 방식을 이용하여 투명 기재층 상에 광확산 나노 섬유사를 직접 방사하고, 광확산 나노 섬유사 가닥에 광확산 비드를 더 형성하여 광확산 물질 크기 균일성을 확보함으로써 광확산율을 향상시킬 수 있도록 하는 광확산 시트와 그 제조 방법 및 제조 장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 기존의 값비싼 비드를 이용하지 않고, 전기 방사 방식을 이용하여 광확산 나노 섬유사와 광확산 비드를 형성함으로써 제조 비용을 감소시킬 수 있도록 하는 광확산 시트와 그 제조 방법 및 그 제조 장치를 제공한 다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 광을 발생하는 램프와, 램프에서 발생한 광의 광학 특성을 변화시켜 면 형태로 광을 출사시키는 도광판과, 도광판으로부터 출사된 광을 확산, 산란 시키는 광확산 시트 및 프리즘 시트를 구비하는 백 라이트 유니트에 있어서, 상기 광확산 시트는 투명 기재 필름과; 상기 투명 기재 필름 표면에 전기 방사 방식에 의해 형성된 광확산 나노 섬유사가 직접 방사된 광확산층을 포함하여 이루어진다.
이와 같이 구성된 상기 광확산 시트는, 광확산층을 구성하는 상기 광확산 나노 섬유사 가닥에 광확산 비드를 형성함으로써 확산 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 광확산 시트 제조 방법은 용액 공급 수단을 이용하여 분사 수단으로 광확산 물질이 용해된 용액을 연속적으로 공급하는 단계와; 필름 이송 수단을 구동하여 섬유사 수집기 상측에 투명 기재 필름이 놓이도록 이송하는 단계와; 상기 분사 수단에 고전압을 인가하여 상기 용액을 하전시키는 단계와; 상기 하전된 용액을 분사 수단으로부터 토출시켜 상기 투명 기재 필름 표면에 광확산 나노 섬유사를 직접 방사하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 광확산 시트 제조 방법의 부가적인 실시예에 따르면, 상기 용액의 농도, 인가 전압 등을 조절하여 상기 광확산 나노 섬유사 가닥의 두께를 조절할 뿐아 니라 광확산 비드가 더 형성되도록 할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 의한 광확산 시트 제조 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
본 발명은 용액을 공급하기 위한 용액 공급 수단(100)과, 상기 용액을 분사시켜 섬유사를 분사하기 위한 분사 수단(200)과, 상기 분사 수단 하부에 구비되어 섬유사가 권취되는 섬유사 수집기(300)와, 상기 분사 수단과 섬유사 수집기에 전압을 인가하기 위한 전압 인가 수단(400) 및 섬유사 수집기 상으로 필름을 이송시키기 위한 필름 이송 수단(500)을 포함하여 이루어진다.
상기 용액 공급 수단(100)은, 광확산 나노 섬유사의 원료가 되는 고분자 물질이 용해된 용액을 공급하기 위한 것으로, 용액이 저장된 용액 저장조(110)와 상기 용액을 용액 분사 수단으로 정량 공급하기 위한 정량 펌프(120)를 포함할 수 있다. 상기 고분자 물질은 광확산 특성을 갖는 물질, 예를 들어 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethylmethacrylate,PMMA)가 이용된다.
상기 분사 수단(200)은 상기 용액 저장조(120)로부터 공급되는 용액을 전기 방사에 의해 그 하부로 분사하도록 적어도 하나 이상의 방사 노즐(210)을 포함하여 구비된다.
이를 위하여, 상기 방사 노즐(210)에는 외부 인가 전압에 의해 수용 용액을 하전시키기 위한 도전체(220)가 구비된다.
상기 섬유사 수집기(300)는 상기 분사 수단(200) 하측에 상기 분사 수단 (200)과 소정 이격거리를 두고 구비되며, 상기 분사 수단으로부터 방사되는 용액이 섬유사 형태로 그 상부면에 집적되도록 구비된다.
상기 섬유사 수집기(300)는 인가 전압에 의해 대전 될 수 있도록 도전판으로 이루어지는 것이 바람직하며, 도전판은 접지된다.
상기 전압 인가 수단(400)은 상기 방사 노즐(201)과 상기 섬유사 수집기(300) 사이에 서로 반대 극성이 연결되도록 구비되어, 상기 방사 노즐 또는 섬유사 수집기에 고전압을 인가한다.
상기 필름 이송 수단(500)은 구동 수단에 의해 회전되어 상기 섬유사 수집기(300) 상측으로 투명 기재 필름(700)을 이송시키기 위한 권취 롤러(510)와, 인취 롤러(520)를 구비한다.
상기 권취 롤러(510)는 상기 섬유사 수집기(300)의 후방에 구비되어 투명 기재 필름(700)을 제공한다.
상기 인취 롤러(520)는 상기 섬유사 수집기 전방에 구비되어 상기 섬유사 수집기를 통과한 투명 기재 필름(700)을 인취하도록 구비된다.
이에 더하여, 상기 섬유사 수집기(300)와 상기 인취 롤러 사이(520)에는 상기 섬유사 수집기(300)를 통과한 투명 기재 필름을 건조하기 위한 건조 수단(600)이 구비될 수 있다.
이하, 본 발명의 광확산 시트 제조 장치를 이용한 광확산 시트 제조 방법을 상세하게 설명하도록 한다.
우선, 방사 노즐(210)에 + 전압을 연결하고, 섬유사 수집기(300)에 상기 방 사 노즐(210)과 반대의 극성인 - 극성을 연결한 후 전압 인가 수단(400)을 구동하여 상기 방사 노즐(210)에 고전압을 인가한다.
이와 동시에 상기 필름 이송 수단(500)을 구동하여 투명 기재 필름(700)을 상기 섬유사 수집기(300) 상측에 놓이도록 이송한다. 이때, 상기 투명 기재 필름(700)은 통상적으로 이용되는 PET 필름을 이용할 수 있다.
이로써, 상기 용액 저장조(110)로부터 정량 분배기(120)를 통해 연속적으로 공급된 수용 용액이 상기 전압 인가 수단으로부터 인가된 고전압에 의해 하전되어, 하전된 용액이 분사 노즐(210)을 통해 하부로 연속적으로 분사된다.
상기 분사된 용액의 솔벤트는 상기 섬유사 수집기(300) 상측으로 이송된 투명 기재 필름(700) 상에 닿을 때까지 증발 또는 휘발됨으로써 상기 솔벤트에 녹아 있는 고분자나 폴리머가 상기 투명 기재 필름(700) 표면에 광확산 나노 섬유사로 집적된다. 이때, 상기 광확산 나노 섬유사는 광확산 특성을 갖는 고분자 물질인 PMMA 물질로 이루어진다.
상기 전기 방사 방식으로 광확산 나노 섬유사를 형성할 때, 상기 용액의 농도, 인가 전압, 방사중 대기 상태, 분사 수단과 섬유사 수집기 사이의 거리 등을 적절하게 조절함으로써 상기 광확산 나노 섬유사의 섬유 가닥에 광확산 비드가 더 형성되도록 할 수 있다.
이에 더하여, 상기 광확산 나노 섬유사가 집적된 투명 기재 필름은 상기 인취 롤러(520)와 섬유사 수집기(300) 사이에 구비된 건조 수단(600)에 의해 건조 될 수 있다.
이후, 상기 광확산 나노 섬유사가 집적된 투명 기재 필름은 필름 이송 수단에 의해 인취롤에 인취 된다.
도 4는 본 발명에 따른 광확산 시트의 개략적인 단면도이다.
본 발명의 광확산 시트(70)는 투명 기재 필름인 폴리에틸테레프탈레이트 필름(71) 상에 광확산층(72)이 코팅된 구조로 이루어진다.
상기 광확산층(72)은 전기 방사 방식에 의해 집적된 광확산 나노 섬유사(72a)를 구비하며, 상기 광확산 나노 섬유사(72a) 가닥의 일부분에는 광확산 비드(72b)들이 형성될 수 있다. 상기 광확산 나노 섬유사(72a) 및 광확산 비드(72b)는 광확산 물질, 예를 들어 PMMA로 이루어질 수 있다.
이와 같이 이루어진 본 발명의 광확산 시트는, 값 비싼 광확산 비드 대신에 전기 방사 방식으로 형성한 광확산 나노 섬유사를 광확산제로 이용함으로써 제조 비용을 낮출 수 있고, 광확산제의 균일성을 확보하여 광확산율을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 전기 방사 방식을 이용하여 투명 기재층 상에 광확산 나노 섬유사를 직접 방사하고, 광확산 나노 섬유사 가닥에 광확산 비드를 더 형성하여 광확산 물질 크기 균일성을 확보하여 광확산율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 기존의 값비싼 비드를 이용하지 않고, 전기 방사 방식을 이용하여 광확산 나노 섬유사와 광확산 비드를 직접 방사 함으로써 제조 비용을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (7)

  1. 광을 발생하는 램프와, 램프에서 발생한 광의 광학 특성을 변화시켜 면 형태로 광을 출사시키는 도광판과, 도광판으로부터 출사된 광을 확산, 산란 시키는 광확산 시트 및 프리즘 시트를 구비하는 백 라이트 유니트에 있어서,
    상기 광확산 시트(70)는
    투명 기재 필름(71)과,
    상기 투명 기재 필름(71) 표면에 전기 방사 방식에 의해 형성된 광확산 나노 섬유사(72a)가 직접 방사된 광확산층(72)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광확산 시트.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광확산 나노 섬유사(72a)에 광확산 비드(72b)가 형성된 것을 특징으로 하는 광확산 시트.
  3. 용액 공급 수단을 이용하여 분사 수단으로 광확산 물질이 용해된 용액을 연속적으로 공급하는 단계와;
    필름 이송 수단을 구동하여 섬유사 수집기 상측에 투명 기재 필름이 놓이도록 이송하는 단계와;
    상기 분사 수단에 고전압을 인가하여 상기 용액을 하전시키는 단계와;
    상기 하전된 용액을 분사 수단으로부터 토출시켜 상기 투명 기재 필름 표면에 광확산 나노 섬유사를 직접 방사하는 단계;
    를 포함하는 광확산 시트 제조 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 광확산 나노 섬유사 방사시 상기 광확산 나노 섬유사에 광확산 비드가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 광확산 시트 제조 방법.
  5. 제 3 또는 제 4항에 있어서,
    상기 광확산 나노 섬유사가 방사된 투명 기재 필름을 건조시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산 시트 제조 방법.
  6. 광확산 특성을 갖는 고분자 물질이 용해된 용액을 공급하기 위한 용액 공급 수단(100)과;
    상기 용액 공급 수단(100)으로부터 용액을 공급받아 전기 방사 방식에 의해 상기 용액을 그 하부로 분사시키도록 구비되는 분사 수단(200)과;
    상기 분사 수단(200) 하측에 상기 분사 수단(200)과 소정 이격거리를 두고 설치되며 상기 분사 수단에서 분사된 용액이 섬유사 형태로 그 상면에 집적되도록 구비되는 섬유사 수집기(300)와;
    상기 분사 수단(200)에 일극이 연결되고, 상기 섬유사 수집기에 그 타극이 연결되도록 구비되어 상기 분사 수단(200)에 고전압을 인가하는 전압 인가 수단(400)과;
    상기 섬유사 수집기(300) 상측으로 투명 기재 필름을 이송시키기 위하여 상기 섬유사의 일측과 타측에 각각 구비되어 구동 수단에 의해 회전되는 권취 롤러(510) 및 인취 롤러(520)를 포함하는 필름 이송 수단(500);
    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광확산 시트 제조 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 섬유사 수집기(300)와 인취 롤러(510) 사이에는 상기 섬유사 수집기를 통과한 상기 투명 기재 필름을 건조시키기 위한 건조 수단(600)이 구비되는 것을 특징으로 하는 광확산 시트 제조 장치.
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