KR100392054B1

KR100392054B1 - 대면적의 홀로그래픽 확산판 제조 방법

Info

Publication number: KR100392054B1
Application number: KR10-2001-0050740A
Authority: KR
Inventors: 병 호 이; 양병춘
Original assignee: 병 호 이
Priority date: 2001-08-22
Filing date: 2001-08-22
Publication date: 2003-07-22
Also published as: KR20030017744A

Abstract

대면적의 영역을 다수의 노광 영역으로 분할하여 순차 노광하는 분할 노광 방법에 있어서, 접하고 있는 노광 영역보다 먼저 노광하는 선 노광 영역의 경계 부분(B)은 상기 선 노광 영역의 다른 부분(A)보다 더 적은 양의 광 에너지로 노광하고, 접하고 있는 노광 영역보다 나중에 노광하는 후 노광 영역의 경계 부분(C)은 상기 후 노광 영역의 다른 부분(A)보다 더 많은 양의 광 에너지로 노광하는 분할 노광 방법을 사용하여 홀로그래픽 확산판을 제조한다. 이렇게 하면, 노광 영역간의 경계부의 회절 특성을 균일하게 할 수 있다.

Description

대면적의 홀로그래픽 확산판 제조 방법{Method of fabricating a large-area holographic diffuser}

본 발명은 액정 표시 장치 등의 표시 장치에서 사용되는 확산판을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 특히 분할 노광을 통하여 회절 격자의 형태로 확산 패턴을 폴리머층에 기록함으로써 대면적의 홀로그래픽 확산판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

감광성 물질층, 즉 빛에 의하여 단량체(monomer)가 중합체(polimer)로 변화하는 물질층에 빛을 조사하여 회절 격자의 형태로 확산 패턴을 기록하여 이를 확산판이나 반사판으로 사용하려는 시도가 1994년에 있었다. 반사판의 경우에는 실제 제품에 응용된 바도 있으나 확산판으로서는 실제 적용된 예가 없다.

홀로그래픽 확산판의 제조 방법에 대한 이론적 해석은 다음과 같다.

감광성 물질에 확산 패턴 광과 참조광을 함께 조사하여 확산 패턴을 기록해 두면, 여기에 참조광을 조사할 때 확산 패턴이 재생되는 성질을 이용하는 것이다.

도 1은 홀로그래픽 확산판의 제조 장치의 구성도이다.

레이저 발진 장치(Ar-laser: 아르곤 레이저를 예로 제시함)로부터 나오는 레이저 빔을 빔 스플리터(beam splitter)가 두 방향으로 분할한다. 분할된 빔 중 하나는 거울(mirror)에 반사되어 다시 방향을 바꾼 후, 유리 확산판(glass diffuser)을 지나면서 확산 패턴 광(나)으로 변화되어 기록 물질(photoploymer: 감광 중합 물질)에 조사된다. 분할된 빔 중 다른 하나는 빔 확대기(beam expander)를 통과하면서 빔의 단면적이 확대되어 참조광(가)으로써 기록 물질에 조사된다. 이와 같이, 갈라진 두 빔이 기록 물질면에서 다시 만나면 빔간의 경로차에 의하여 간섭 무늬가 생성되고, 간섭 무늬의 세기 패턴이 감광성 기록 물질에 기록된다. 이렇게 기록된 후에는 디스플레이에 장착되고 참조광(가) 방향으로 백라이트가 조사될 때 확산 패턴을 가지는 확산광(다) 방향으로 출력된다.

그런데 레이저 빔의 세기와 광학계의 크기 제한으로 인하여 이러한 방법을 사용하여 제조할 수 있는 확산판의 크기는 한정되어 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 대면적의 홀로그래픽 확산판을 제조하는 방법을 제시하는 것이다.

도 1은 홀로그래픽 확산판의 제조 장치의 구성도이고,

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따라 대면적 홀로그래픽 확산판을 제조하는 방법을 나타내는 개념도이고,

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따라 대면적 홀로그래픽 확산판을 제조하기 위하여 부분 노광을 하는 경우에 그 과정을 나타내는 순서도이고,

도 4는 도 3에 나타낸 과정을 통하여 형성된 확산판의 노광 경계에서의 회절 특성을 나타내는 그래프이고,

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따라 대면적 홀로그래픽 확산판을 제조하는 공정을 나타내는 순서도이고,

도 6은 도 5에 나타낸 과정을 통하여 형성된 확산판의 노광 경계에서의 회절 특성을 나타내는 그래프이고,

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따라 대면적 홀로그래픽 확산판을 제조하는 공정을 나타내는 개념도이다.

이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 대면적의 영역을 다수의 영역으로 분할하여 노광하고, 각 노광 영역간의 경계 부분에 조사하는 광의 에너지를 다른 영역과 다르게 조절한다.

구체적으로는, 대면적의 영역을 다수의 노광 영역으로 분할하여 순차 노광하는 분할 노광 방법에 있어서, 접하고 있는 노광 영역보다 먼저 노광하는 선 노광 영역의 경계 부분(B)은 상기 선 노광 영역의 다른 부분(A)보다 더 적은 양의 광 에너지로 노광하고, 접하고 있는 노광 영역보다 나중에 노광하는 후 노광 영역의 경계 부분(C)은 상기 후 노광 영역의 다른 부분(A)보다 더 많은 양의 광 에너지로 노광하는 분할 노광 방법을 사용하여 홀로그래픽 확산판을 제조한다.

이 때, 상기 A, B, C 영역에 노광을 통하여 가해지는 광 에너지의 차이는 조사하는 광의 세기를 달리함으로써 발생하거나, 또는 노광 시간을 달리함으로써 발생한다.

그러면 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 확산판의 제조 방법을 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따라 대면적 홀로그래픽 확산판을 제조하는 방법을 나타내는 개념도이다.

대면적의 홀로그래픽 확산판을 제조하기 위하여 본 발명에서는 기록 물질이 도포되어 있는 기판의 넓은 면적을 여러 개로 나누어 순차적으로 노광한다. 여기서 노광이라 함은 도 1의 제조 장치를 이용하여 확산 패턴 광과 참조광을 기록 물질에 조사하는 것을 말한다. 도 2에서 (1), (2), (3), (4), (5)는 각각 1회의 노광시에 빛에 노출되는 영역을 나타내며, 번호 순서대로 순차적으로 노광이 진행된다. 이 때, 노광 순서는 도 2와 달리 오른쪽에서 왼쪽으로 진행하거나 위에서 아래로 또는 아래에서 위로 진행하여도 무방하다. 즉, 순차적인 노광을 진행함에 있어서 노광 장치에 대한 기록 물질이 도포되어 있는 기판의 상대적 이동 거리가 작은 것이 유리하므로 이웃하는 노광 영역이 연속적으로 노광될 수 있도록 노광 순서를 정하는 것이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따라 대면적 홀로그래픽 확산판을 제조하기 위하여 부분 노광을 하는 경우에 그 과정을 나타내는 순서도이다.

먼저, (가) 영역만을 노광한다. 이 때, 노광되는 영역(가)을 제외한 모든 영역(도 3에서는 노광 영역을 둘로 나눈 경우를 고려하고 있으므로 (나) 영역)에는 빛이 조사되지 않는다. 이렇게 하면, 노광된 (가) 영역에 확산 패턴이 기록된다.

다음, (나)영역만을 노광한다. 이 때, 노광되는 영역(나)을 제외한 모든 영역(도 3에서는 (가) 영역)에는 빛이 조사되지 않는다. 이렇게 하면, 노광된 (나) 영역에 확산 패턴이 기록된다.

이어서, (가) 및 (나) 영역을 현상하면 기록된 확산 패턴이 나타난다.

도 4는 도 3에 나타낸 과정을 통하여 형성된 확산판의 노광 영역 경계에서의 회절 특성을 나타내는 그래프이다.

도 3에 나타낸 과정을 통하여 제조된 확산판의 노광 영역 경계 부근에서 회절 특성을 측정한 결과 도 4에 보인 바와 같이 회절이 불균일하게 나타났다. 그 이유는 다음과 같다. (가) 영역을 노광할 때, (가) 영역과 인접한 부분에 위치하는 (나) 영역의 기록 물질의 일부가 끌려와 함께 광 중합된다. 따라서, (나) 영역을 노광할 때는 (가) 영역 노광시 광 중합되고 남은 나머지 기록 물질만이 광 중합에 기여하게 되므로 (가) 영역과 (나) 영역의 경계에서 확산 패턴이 불균일하게 기록된다. 따라서 노광 영역 경계에서는 회절 특성이 불균일하게 나타난다.

노광 영역 경계에서의 불균일한 회절 특성을 개선할 수 있는 방법을 제2 실시예로 제시한다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따라 대면적 홀로그래픽 확산판을 제조하는 공정을 나타내는 순서도이다.

먼저, (가) 영역을 노광한다. (가) 영역을 노광할 때 (가) 영역을 다시 A 영역과 B 영역으로 나누어 노광하는 광의 세기를 달리한다. B 영역에 조사하는 광은 A 영역에 조사하는 광보다 그 세기가 약하다. 여기서 B 영역은 노광되지 않는(나) 영역과의 경계선 부근의 일정 영역으로서 광 중합시 (나) 영역에 영향을 미칠 수 있는 영역이다. B 영역의 폭은 노광하는 광의 세기와 시간 등에 의존하여 변화한다.

다음, (가) 영역과 인접한 (나) 영역을 노광한다. (나) 영역을 노광할 때 (나) 영역을 다시 A 영역과 C 영역으로 나누어 노광하는 광의 세기를 달리한다. C 영역에 조사하는 광은 A 영역에 조사하는 광보다 그 세기가 강하다. 여기서 C 영역은 앞서 노광된 (가) 영역과의 경계선 부근의 일정 영역으로서 (가) 영역의 광 중합시 영향을 받았을 영역이다. C 영역의 폭은 노광하는 광의 세기와 시간 등에 의존하여 변화한다.

이어서, (가) 및 (나) 영역을 현상하면 광 중합에 의하여 기록된 확산 패턴이 나타난다.

도 6은 도 5에 나타낸 과정을 통하여 형성된 확산판의 노광 영역 경계에서의 회절 특성을 나타내는 그래프이다.

도 4에 비하여 도 6이 그래프가 변동폭이 적음을 알 수 있다. 이는, 노광 영역 경계에서의 회절 특성이 제1 실시예에 비하여 더 균일하게 되었음을 의미한다.

도 7은 도 5에 나타낸 제조 방법을 노광 영역을 2 ×2 이상으로 분할해야 하는 대면적 홀로그래픽 확산판의 제조에 적용하는 경우이다. 도 7에 있어서 노광원칙은 다음과 같다. 접하고 있는 노광 영역보다 먼저 노광하는 경계 부분(B)은 다른 부분(A)보다 더 약한 광에 노광하고, 접하고 있는 노광 영역보다 나중에 노광하는 경계 부분(C)은 다른 부분(A)보다 더 강한 광에 노광한다. 따라서, 영역 (1)은 A 영역과 B 영역만으로 분할되고, 최후에 노광되는 영역은 A 영역과 C 영역만으로 분할되나, (2), (3), (4), (5)를 비롯한 나머지 영역은 A, B 및 C 영역으로 분할된다.

이상에서 설명한 제2 실시예에서는 광의 세기를 A, B, C 영역에서 달리하여 회절 특성을 개선하고 있으나, 감광 중합 물질인 기록 물질의 중합 정도는 조사된 광 에너지에 의존하므로 노광 시간을 A, B, C 영역에서 달리함으로써도 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉, 조사되는 총 광 에너지의 양을 조절할 수 있는 방법이면 어느 것이라도 가능하다.

이상과 같이, 분할 노광을 이용하여 대면적의 홀로그래픽 확산판을 제조할 수 있고, 분할 노광시 노광 영역간의 경계 부근에서의 노광시 광의 세기를 다른 부분에 비하여 강하거나 약하게 조절함으로써, 또는 노광 시간을 더 길게 또는 짧게 조절함으로써 회절 특성을 균일하게 할 수 있다.

Claims

대면적의 영역을 다수의 노광 영역으로 분할하여 순차 노광하는 분할 노광 방법에 있어서,

접하고 있는 노광 영역보다 먼저 노광하는 선 노광 영역의 경계 부분(B)은 상기 선 노광 영역의 다른 부분(A)보다 더 적은 양의 광 에너지로 노광하고, 접하고 있는 노광 영역보다 나중에 노광하는 후 노광 영역의 경계 부분(C)은 상기 후 노광 영역의 다른 부분(A)보다 더 많은 양의 광 에너지로 노광하는 분할 노광 방법.
제1항의 분할 노광 방법을 사용하는 홀로그래픽 확산판의 제조 방법.
제2항에서,

상기 A, B, C 영역에 노광을 통하여 가해지는 광 에너지의 차이는 조사하는 광의 세기를 달리함으로써 발생하는 홀로그래픽 확산판의 제조 방법.
제2항에서,

상기 A, B, C 영역에 노광을 통하여 가해지는 광 에너지의 차이는 노광 시간을 달리함으로써 발생하는 홀로그래픽 확산판의 제조 방법.