KR100717337B1 - 광학 소재 제조 방법 및 그 제조 장치 - Google Patents

광학 소재 제조 방법 및 그 제조 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광확산율 및 광확산 균일성을 확보할 수 있도록 하는 광확산 소재제조 방법 및 그 제조 장치에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 광학 소재 제조 방법은, 광확산 물질로 이루어진 확산 시트를 수집기 상으로 이송하는 단계와; 용액 공급 수단을 이용하여 분사 수단으로 광확산 물질이 용해된 용액을 연속적으로 공급하는 단계와; 상기 분사 수단에 직류고전압을 인가하여 용액을 하전시켜 상기 분사 수단으로부터 용액을 토출시켜 상기 확산 시트 상에 광확산 비드를 직접 방사하는 단계를 포함한다.
광학, 시트, 비드, 전기 방사

Description

광학 소재 제조 방법 및 그 제조 장치 {METHOD FOR MANUFACTURING AND MANUFACTURING APPARATUS THE SAME}
도 1은 본 발명에 의한 광학 소재 제조 장치를 개략적으로 도시한 구성도.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 광학 소재 제조 장치의 분사 수단의 다양한 실시예를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 광확 소재 제조 장치의 또 다른 예시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 형성된 광학 소재를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 광학 소재 제조시 인가되는 교류 전압에 따른 비드 사이즈를 나타낸 그래프도.
도 8은 본 발명의 광학 소재 제조시 분사 수단의 원통체 모양에 따른 비드 사이즈를 나타낸 그래프도.
도 9는 본 발명에 따른 광학 소재의 사시도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 소재를 도시한 사시도.
도 11은 일반적인 에지형 백라이트 유니트에 대한 개략적인 사시도.
도 12는 일반적인 직하형 백라이트 유니트에 대한 개략적인 단면도.
도 13은 종래 기술에 따른 반사 시트의 개략적인 사시도.
도 14는 종래 기술에 따른 확산판 및 확산 시트의 개략적인 사시도.
도 15는 종래 기술에 따른 프리즘 시트의 개략적인 사시도.
<도면 주요 부호에 대한 간단한 설명>
11 : 광학 소재
12 : 광확산 비드
2 : 용액 공급 수단
21 : 용액 저장조, 22 : 정량 분배기
3 : 분사 수단
31 : 원통체, 32 : 분사 노즐
311 : 상부 도전체, 312 : 하부 도전체
4 : 수집기
41 : 2축 스테이지
5 : 직류 전압 인가 수단
6 : 교류 전압 인가 수단
본 발명은 광학 소재 제조 방법 및 그 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광학 소재 표면에 전기 방사 방식으로 집적 방사된 광확산 비드를 형성하여 광확산율 및 광확산 균일성을 확보할 수 있도록 하는 것이다.
액정 표시 장치(TFT-Liquid Crystal Display)에 있어서는 액정층을 배면에서 조사하여 발광시키는 백라이트 방식이 보급되어 있으며, 상기 액정층의 하면측에는 백라이트 유니트가 설치되어 있다.
상기 백라이트 유니트는 패널 전체에 빛을 균일하게 전달하는 조광장치로서 액정 표시 장치(TFT-LCD)에서 반드시 필요한 핵심부품이며, 음극선관(Cathode Ray Tube), 플라스마 표시장치(Plasma Display Panel), 박형 표시장치(Field Emission Display)와는 달리, 액정 표시장치(TFT-LCD)에 의한 표시는 그 자체가 비발광성이기 때문에 빛이 없는 곳에서는 사용이 불가능하다.
상기 백라이트 유니트는 노트북, 모니터용 TFT-LCD의 광원이기 때문에 최소의 전력으로 최대한 밝은 빛을 내야하며, 상기 백라이트 유니트는 영상의 휘도에 크게 영향을 미치고 백라이트 유니트로부터 발생한 광의 휘도 또는 광의 휘도 균일성에 따라 영상의 품질에 영향을 끼친다.
상기 백라이트 방식(Back light)에는 크게 두가지 방식이 있는데, 하나는 에지형 방식이고 다른 하나는 직하형 방식이다.
상기 에지형 방식의 백라이트 유니트는 도 11에 도시된 바와 같이 램프(lamp, 10), 반사 시트(light reflection sheet, 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 선 형태의 광학 분포를 면 형태의 광학 분포로 변경시켜 출사시킨다.
상기 반사 시트(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.
한편, 상기 직하형 방식의 백라이트 유니트는 도 12에 도시된 바와 같이 표시면의 하부에 배설된 다수의 램프(10)와, 상기 램프(10)에서 방사된 빛을 표시면으로 반사시켜 빛의 손실을 방지하는 반사 시트(20)과, 램프(10)의 상부에서 빛을 확산시켜 균일한 빛을 발산하는 확산판(60) 및 확산 시트(40)로 이루어진다.
이하, 상기 백라이트 유니트를 구성하는 각각의 광학 소재 즉, 반사 시트, 확산판, 확산 시트 및 프리즘 시트의 구조를 살펴보면 아래와 같다.
상기 반사 시트(20)는 도 13에 도시된 바와 같이 SUS, Brass, 알루미늄, PET 등의 베이스층(20a)과, 이 베이스층(20a)에 반사율이 높은 물질로 코팅된 반사층(20b)으로 구성된다.
상기 확산 시트(40) 및 확산판(60) 두께 차가 있을 뿐 그 구조는 도 14에 도시된 바와 같이 투명 기재층(41) 예를 들어 폴리에틸테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate,PET) 필름 등의 베이스 층과 바인더(42a)에 광확산 비드(42b)가 혼합된 광확산층(42)으로 이루어진다.
그리고, 상기 프리즘 시트(50)는 도 15에 도시된 바와 같이 확산 시트를 지나면서 수평 수직 방향으로 확산이 일어나 휘도가 떨어지는 방지하도록 상부 표면에 산 모양의 미세 굴곡부가 형성된 구조로 이루어진다.
그런데, 상기 광학 소재는 빛의 반사 또는 확산을 균일하게 하기 위하여 그 내부 또는 표면에 확산 비드를 형성하는 경우가 있으나, 상기 확산 비드는 가격이 비싸기 때문에 기존의 확산 비드를 이용한 광학 소재 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 발명의 목적은, 전기 방사 방식을 이용하여 광학 소재 표면에 광확산 비드를 직접 방사하여 광확산 물질 크기 균일성을 확보함으로써 광 반사 또는 확산 균일성을 확보할 수 있는 광학 소재 제조 방법 및 그 제조 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 기존의 값비싼 비드를 이용하지 않고, 전기 방사 방식을 이용하여 광확산 비드를 형성함으로써 제조 비용을 감소시킬 수 있도록 하는 광확산 소재 제조 방법 및 그 제조 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 광학 소재 제조 방법은, 광확산 물질로 이루어진 확산 시트를 수집기 상으로 이송하는 단계와; 용액 공급 수단을 이용하여 분사 수단으로 광확산 물질이 용해된 용액을 연속적으로 공급하는 단계와; 상기 분사 수단에 직류고전압을 인가하여 용액을 하전시켜 상기 분사 수단으로부터 용액을 토출시켜 상기 확산 시트 상에 광확산 비드를 직접 방사하는 단계를 포함한다.
삭제
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 광학 소재 제조 장치는, 광확산 특성을 갖는 고분자 물질이 용해된 용액을 공급하기 위한 용액 공급 수단과; 상기 용액 공급 수단으로부터 용액을 공급받아 전기 방사 방식에 의해 상기 용액을 그 하부로 분사시키도록 그 내부에 구비되는 분사 노즐과 상기 분사 노즐의 둘레에 구비되는 상부 도전체 및 상기 분사 노즐의 하부에 구비되는 하부 도전체가 구비된 원통체를 포함하는 분사 수단과; 상기 분사 수단 하측에 상기 분사 수단과 소정 이격 거리를 두고 설치되며 상기 분사 수단에서 분사된 용액이 광확산 비드 형태로 그 상면에 집적되도록 구비되는 수집기와; 상기 분사 수단에 직류 고전압을 인가하도록 분사 수단의 상부 도전체와 하부 도전체 사이에 연결되는 직류 전압 인가 수단; 상기 수집기의 양측에 연결되어 교류 고전압을 인가하는 교류 전압 인가 수단 을 포함하여 이루어진다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하도록 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 의한 광학 소재 제조 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
본 발명은 용액을 공급하기 위한 용액 공급 수단(2)과, 상기 용액을 분사시켜 섬유사를 분사하기 위한 분사 수단(3)과, 상기 분사 수단 하부에 구비되어 광확산 비드가 집적되는 수집기(4)와, 상기 분사 수단에 직류고전압을 인가하기 위한 직류전압인가 수단(5)과 상기 수집기(4)의 양측에 연결되어 교류 고전압을 인가하는 교류전압 인가 수단(6)을 포함하여 이루어진다.
상기 용액 공급 수단(2)은, 광확산 비드의 원료가 되는 고분자 물질이 용해된 용액을 공급하기 위한 것으로, 용액이 저장된 용액 저장조(21)와 상기 용액을 용액 분사 수단으로 정량 공급하기 위한 정량 분배기(22)를 포함할 수 있다. 상기 고분자 물질은 광확산 특성을 갖는 물질, 예를 들어 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethylmethacrylate,PMMA)가 이용된다.
상기 분사 수단(3)은 상기 용액 저장조(21)로부터 공급되는 용액을 전기 방사에 의해 그 하부로 분사하도록 그 내부에 구비되는 분사 노즐(32)과 상기 분사 노즐의 둘레에 구비되는 상부 도전체(311) 및 상기 분사 노즐(32)의 하부에 구비되 는 하부 도전체(312)가 구비된 원통체(31)를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 원통체(31)는 상기 분사 노즐(32)을 통해 방사되는 광확산 비드의 크기 조절을 위하여 도 2에 도시된 바와 같은 상광하협 형상의 A 타입, 도 3에 도시된 바와 같은 상협하광 형상의 B 타입, 도 4에 도시된 바와 같은 상하 직경이 동일한 원통관 형상의 C 타입으로 이루어지도록 할 수 있다.
보다 상세하게는, 분사 노즐(32)에 전압 인가시 그 면적에 따라 전계 분포가 다르게 나타나기 때문에 상기 분사 노즐(32)을 통해 방사되는 광확산 비드(12)는 상기 분사 수단(3)의 상하부 면적에 따라 변하게 된다. 이에, 원하는 크기로 광확산 크기를 조절할 수 있다.
상기 수집기(4)는 상기 분사 수단(3) 하측에 상기 분사 수단(3)과 소정 이격 거리를 두고 설치되며 상기 분사 수단(3)에서 분사된 용액이 광확산 비드 형태로 그 상면에 집적되도록 구비된다.
상기 수집기(4)는 인가 전압에 의해 대전 될 수 있도록 도전판으로 이루어지는 것이 바람직하며, 도전판의 양측은 상기 교류 전압 인가 수단(6)에 양극이 연결된다.
또는, 상기 수집기(4)는 도 5에 도시된 바와 같이 두 개의 도전판을 구비하고 일측의 도전판에는 교류 전압 인가 수단(6)에 의해 교류 전압이 인가되고, 타측 도전판은 접지되도록 구성할 수 있다.
이때, 상기 수집기(4)는 X-Y 방향으로 이동 가능하도록 하는 2축 스테이지(41)를 더 구비할 수 있다.
상기 직류 전압 인가 수단(5)은 상기 원통체(31)의 상부 도전체(311)와 하부 도전체(312) 사이에 서로 반대 극성이 연결되도록 구비되어 직류 고전압을 인가한다.
상기 교류 전압 인가 수단(6)은 상기 수집기(4)의 양측에 연결되어 상기 수집기(4)의 양측에 교류 고전압을 인가하도록 구비된다.
이하, 본 발명의 광학 소재 제조 장치를 이용한 광학 소재 제조 방법을 상세하게 설명하도록 한다.
우선, 반사 시트, 확산판, 확산 시트 또는 프리즘 시트 등과 같은 광학 소재(11)를 상기 수집기(4) 상측에 놓이도록 이송한다. 이때, 상기 광학 소재(11)를 평판으로 도시하였지만, 프리즘 시트일 경우 상부에 상부 표면에 산 모양의 미세 굴곡부가 형설될 수 있다.
그리고 나서, 분사 노즐(32)에 +전압을 연결하고, 원통체(31) 상하부의 상부 도전체(311)와 하부 도전체(312)에 서로 반대 극성을 연결한 후 직류 전압 인가 수단(5)을 구동하여 직류고전압을 인가한다.
그리고, 상기 수집기(4)의 양측에 상기 연결된 교류 전압 인가 수단(6)을 통해 상기 수집기(4)에 교류고전압을 인가하는데, 이때 주파수는 50~500㎐ 범위로 인가 할 수 있으며, 고주파가 될수록 입자 균일성을 확보할 수 있다.
이로써, 상기 용액 저장조(21)로부터 정량 분배기(22)를 통해 연속적으로 공급된 수용 용액이 상기 직류 전압 인가 수단으로부터 인가된 직류 고전압에 의해 하전되어, 하전된 용액이 분사 노즐(32)을 통해 하부로 연속적으로 분사된다.
상기 분사된 용액의 솔벤트는 상기 수집기(4) 상측으로 이송된 광학 소재(11) 표면에 닿을 때까지 증발 또는 휘발됨으로써 상기 솔벤트에 녹아 있는 고분자나 폴리머가 상기 광학 소재(11) 표면에 광확산 비드(12)로 집적된다.
또한, 상기 광확산 비드(12)는 광학 소재(11)의 상면에 집적되는 것으로 도시하였지만 경우에 따라 광학 소재(11)의 상면에 광확산 비드(12)를 형성한 후 그 하면이 분사 노즐과 대향하도록 한 후 그 하면에도 형성시킬 수 있다.
이때, 상기 광확산 비드(12)는 구형으로 형성하거나, 광확산 효율을 향상시키기 위하여 그 하면이 광학 소재(11) 표면에 밀착되어 접촉 면적이 증가되도록 반구형으로 형성할 수 있다.
상기 광확산 비드(12)는 도 6에 도시된 바와 같이 2축 스테이지(41)를 이용하여 수집기(4)를 X-Y 방향으로 선택적으로 이동시키면서 광학 소재(11) 상에서 이동하면서 S자 곡선으로 균일하게 형성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 광학 소재 제조시 인가되는 교류 전압에 따른 비드 사이즈를 나타낸 그래프도로, 인가되는 교류 전압이 증가할수록 비드 사이즈는 작아지며, 비드 사이즈의 균일도는 6㎸에서 가장 균일하게 나타나는 것을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 광학 소재 제조시 분사 수단의 원통체 모양에 따른 비드 사이즈를 나타낸 그래프도이다.
도 8을 참조하면, 원통체(31)의 상부 도전체(311) 직경이 하부 도전체(312)의 직경 보다 큰 A 타입의 원통체(도 2 참조)를 이용하는 경우 대략 100~150㎛, 상부 도전체(311)의 직경이 하부 도전체(312)의 직경 보다 작은 B 타입의 원통체(도 3 참조)를 이용하는 경우 대략 130~240㎛, 상부 도전체(311)와 하부 도전체(312)의 직경이 동일한 C 타입의 원통체(도 4 참조)를 이용하는 경우 140~240㎛ 크기로 형성됨을 알 수 있다.
이에, 상부 도전체(311)와 하부 도전체(312)의 직경을 변화시킴에 따라 원하는 크기의 광확산 비드 사이즈를 확보할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 광학 소재를 나타낸 일 실시예의 사시도이다.
본 발명의 광학 소재(11)는 반사 시트, 확산판, 확산 시트, 프리즘 시트와 같은 광학 소재를 말하며, 광학 소재(11) 표면에 광확산 비드(12)가 집적된 구조로 이루어지며, 상기 광확산 비드(12)는 도 9에는 구형으로 도시하였지만, 도 10에 도시된 바와 같이 그 하면이 광학 소재(11)의 표면에 밀착되는 반구형으로 광확산 효율을 더욱 향상되도록 하는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 광확산 비드(12)는 전기 방사 방식에 의해 집적되며 광확산 물질, 예를 들어 PMMA로 이루어질 수 있다.
이와 같이 이루어진 본 발명의 광학 소재는, 기존의 값비싼 광확산 비드를 이용하는 대신 전기 방사 방식으로 형성함으로써 제조 비용을 낮출 수 있고, 광학 소재의 균일성을 확보하여 광확산 균일성을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 광학 소재 표면에 전기 방사 방식에 의해 직접 방사된 광확산 비드를 더 구비함에 따라 광확산율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 기존의 값비싼 비드를 이용하지 않고, 전기 방사 방식을 이용하여 광확산 비드를 직접 방사함으로써 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. 삭제
  2. 삭제
  3. 광학 소재를 수집기 상으로 이송하는 단계와;
    용액 공급 수단을 이용하여 분사 수단으로 광확산 물질이 용해된 용액을 연속적으로 공급하는 단계와;
    상기 수집기의 양측에 교류 고전압을 인가하고 분사 수단에 직류 고전압을 인가하여 용액을 하전시켜 상기 분사 수단으로부터 용액을 토출시켜 상기 광학 소재 표면에 광확산 비드를 직접 방사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 소재 제조 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 광확산 비드를 직접 방사하는 단계는;
    상기 수집기를 X-Y 방향으로 이동하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 광학 소재 제조 방법.
  5. 광확산 특성을 갖는 고분자 물질이 용해된 용액을 공급하기 위한 용액 공급 수단(2)과;
    상기 용액 공급 수단(2)으로부터 용액을 공급받아 전기 방사 방식에 의해 상기 용액을 그 하부로 분사시키도록 그 내부에 구비되는 분사 노즐(31)과 상기 분사 노즐의 둘레에 구비되는 상부 도전체(311) 및 상기 분사 노즐(32)의 하부에 구비되는 하부 도전체(312)가 구비된 원통체(32)를 포함하는 분사 수단(3)과;
    상기 분사 수단(3) 하측에 상기 분사 수단(3)과 소정 이격 거리를 두고 설치되며 상기 분사 수단에서 분사된 용액이 광확산 비드 형태로 그 상면에 집적되도록 구비되는 수집기(4)와;
    상기 분사 수단(3)에 직류 고전압을 인가하도록 분사 수단의 상부 도전체(311)와 하부 도전체(312) 사이에 연결되는 직류 전압 인가 수단(5)과;
    상기 수집기(4)의 양측에 연결되어 교류 고전압을 인가하는 교류 전압 인가 수단(6)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 소재 제조 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 원통체(31)는 상기 수집기 상면에 수집되는 광확산 비드의 크기 조절을 위하여 상광하협 형상, 상협하광 형상 또는 상,하부의 직경이 동일한 원통관 형상 중 선택된 어느 하나의 형상으로 이루어지도록 함을 특징으로 하는 광학 소재 제조 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 수집기(4)는;
    상기 수집기(4)를 X-Y 방향으로 이동시킬 수 있는 2축 스테이지(41)를 더 구비함을 특징으로 하는 광학 소재 제조 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20040031381A (ko) * 2002-10-05 2004-04-13 삼성전자주식회사 광학 부재, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 액정표시장치

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