KR100952144B1 - 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈 및 그 제조방법, 그리고이를 이용한 도광판, 백라이트유닛 및 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 비발광성 표시장치에 배경광원을 제공하기 위한 도광판, 백라이트유닛 및 이를 위한 마이크로 렌즈에 관한 것이다.

본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈는, 광원으로부터 조사된 빛을 반사 및 굴절시키기 위하여 광투과성 재질로 이루어지고, 밑면과, 상기 밑면과 마주보는 윗면과, 상기 밑면 및 윗면 사이에 형성된 복수의 측면으로 이루어진 다면체 형상이며, 상기 복수의 측면 중 상기 광원으로부터 조사된 빛의 진행방향을 가로지르는 적어도 하나의 측면은 상기 밑면에 대해 기울어진 곡면으로 된 것을 특징으로 한다.

비발광성, 표시장치, 액정표시장치, LCD, 마이크로렌즈, 도광판, 백라이트 유닛.

Description

경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈 및 그 제조방법, 그리고 이를 이용한 도광판, 백라이트유닛 및 표시장치{MICROLENS ASSEMBLY FORMED WITH CURVED INCLINE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, AND LIGHT GUIDING PLATE, BACK LIGHT UNIT AND DISPLAY USING THE SAME}

본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 비발광성 표시장치에 배경광원을 제공하기 위한 도광판, 백라이트유닛 및 이를 위한 마이크로 렌즈에 관한 것이다.

비발광성 표시장치(Nonemitter Display)는 자체적인 발광소자가 없으므로 디스플레이하는 화면 전체에 빛을 균일하게 전달하는 백라이트 유닛이 필요하다. 대표적인 비발광성 표시장치인 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD)는 빛을 제공하기 위한 별도의 배경광 조사장치를 구비하고 있다. 이러한 배경광 조사장치로는 백라이트 유닛이 일반적으로 사용된다.

백라이트 유닛(Back Light Unit: BLU)은 액정 표시 패널의 후면에서 빛을 공급하는 광원장치이다. 백라이트 유닛은 광원, 반사판, 도광판 및 확산판을 포함하여 이루어진다.

여기서, 도광판(Light Guiding Plate: LGP)은 일측면 또는 양측면에 위치하는 광원으로부터 방출되는 빛을 상방에 위치한 액정표시장치의 전체면으로 균일하게 조사시키는 역할을 한다. 종래의 도광판은 V형 그루브(Groove)를 형성시키거나 일정한 크기의 확산 잉크 도트(Dot)를 기판에 배열시켜 광원의 확산을 유도하였다. 이와 같은 V형 그루브나 확산 잉크 도트는 광원으로부터의 빛을 반사 또는 굴절시킴으로서 빛의 확산을 유도하는 광학 패턴으로서, 마이크로 렌즈(Microlens)라 불리기도 한다.

그런데, V형 그루브는 기판을 기계적으로 가공하여 형성해 주어야 하는데, 그루브의 크기가 ㎛ 단위에 이를 정도로 미세하므로 제작이 용이하지 않고 비용이 많이 든다. 또한 확산 잉크 도트를 이용하는 경우에는 확산 잉크 자체의 흡수율과 산란으로 인해 광효율이 현저히 떨어지는 문제점이 있다.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 개략적인 구조를 나타낸 단면도이다. 도광판(10)은 백라이트 유닛에서 하부에 위치하여 광원(15)에 의해 조사된 빛을 액정패널(13) 측으로 전달한다. 표시장치의 박형화를 위해 광원은 통상 도광판(10)의 측면에 배치되고, 액정패널(13)은 도광판의 상방에 배치되므로, 도광판(10)은 광원(15)으로부터 측방향에서 입사된 빛을 상방으로 굴절 또는 반사시켜야 한다. 이를 위해 도광판(10)에는 마이크로 렌즈(Microlens)라고 불리는 광학 패턴(17)을 형성한다. 도광판(10)에서 출사되는 빛이 도광판의 수평면과 이루는 각도를 출사각(θ)이라고 할 때, V형 그루브나 잉크 도트와 같은 종래 마이크로 렌즈를 이용한 도광판은 출사각(θ)이 20°~40°정도로 낮은 편이다. 이러한 낮은 출사각으로 인 하여 액정표시장치에 밝기가 낮아지고, 각도에 따라 보여지는 영상이 달라질 수 있기 때문에 도광판과는 별개로 프리즘 필름(12)이나 확산 필름(11)을 도광판(10)과 액정패널(13) 사이에 개재하여 빛의 굴절 및 확산을 유도하여야 한다.

프리즘 필름(12) 또는 확산 필름(11) 등의 사용으로 액정패널(13)에서의 출사각은 90°에 가깝게 높아질 수 있다. 그러나 프리즘 필름이나 확산 필름을 개재시키면 표시장치 전체의 두께 및 무게가 증가하는데, 이는 박형화, 경량화 추세에 있는 기술 동향에 반할 뿐만 아니라, 표시장치의 제조 비용을 상승시키고, 제조 공정을 복잡하게 한다.

따라서 프리즘 필름 또는 확산 필름을 사용하지 아니하고도 출사되는 빛의 세기가 밝게 되는 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치의 필요성이 대두되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 안출된 것으로, 광원으로부터 조사된 빛을 높은 밝기와 균일도를 가지고 표시장치 측으로 전달할 수 있는 마이크로 렌즈 및 이의 제조방법, 그리고 이를 이용한 도광판, 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치를 제공하는 데에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈는, 광원으로부터 조사된 빛을 반사 및 굴절시키기 위하여 광투과성 재질로 이루어지고, 밑면과, 상기 밑면과 마주보는 윗면과, 상기 밑면 및 윗면 사이에 형성된 복수의 측면으로 이루어진 다면체 형상이며, 상기 복수의 측면 중 상기 광원으로부터 조사된 빛의 진행방향을 가로지르는 적어도 하나의 측면은 상기 밑면에 대해 기울어진 곡면으로 된 것을 특징으로 한다. 여기서 상기 곡면은, 상기 다면체의 체적을 줄이는 방향으로 형성된 것이 바람직하다. 또한 상기 곡면이 상기 밑면에 대해 기울어진 각도는 20°내지 50°인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈 제조방법은, 기판의 표면에 감광물질을 도포하는 감광물질도포단계와, 적어도 한 변이 곡선으로 대체된 다각형 형상의 패턴이 형성된 마스크를 통하여 상기 기판의 표면에 빛을 조사하는 제1차노광단계와, 상기 마스크를 통하여 상기 기판의 표면에 상기 제1차노광단계와 다른 각도로 빛을 조사하는 제2차노광단계와, 상기 제1차노광단계 및 제2차노광단계에서 노광된 포토레지스트를 현상하는 현상단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈 제조방법은, 상기 현상된 기판을 스탬프로 하여 임프린팅하는 임프린팅단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 임프린팅단계 이전에 상기 현상된 기판 위에 금속을 적층하는 금속적층단계를 더 포함할 수도 있다.

이와 달리 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈 제조방법은, 상기 현상된 기판 위에 금속층을 형성하는 금속층형성단계와, 상기 금속층을 상기 기판으로부터 분리하는 금속층분리단계와, 상기 분리된 금속층을 스탬프로 하여 임프린팅하는 임프린팅단계를 더 포함할 수도 있다.

한편 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈 제조방법은, 상기 제1차노광단계와 제2차노광단계 사이에 상기 기판을 상기 마스크에 대해 상대적으로 이동시키는 상대이동단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈 제조방법에 있어서 상기 제1차노광단계는, 한 변이 곡선으로 대체된 사변형 형상의 패턴이 형성된 마스크를 통하여 빛을 조사하는 것이 바람직하다. 이때 상기 마스크는, 필름 마스크 또는 크롬 마스크 중 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈 제조방법은, 기판의 표면에 감광물질을 도포하는 단계와, 다각형 형상의 패턴이 형성된 제1 마스크를 통하여 상기 기판의 표면에 빛을 조사하는 제1차노광단계와, 적어도 한 변이 곡선으로 대체된 다각형이되 면적이 상기 제1 마스크의 패턴의 면적 이하인 패턴이 형성된 제2 마스크를 통하여 상기 기판의 표면에 상기 제1차노광단계와 다른 각도로 조사하는 제2차노광단계와, 상기 제1차노광단계 및 제2차노광단계에서 노광된 감광물질을 현상하는 현상단계를 포함하여 이루어질 수도 있다.

또한 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈 제조방법은, 적어도 한 변이 곡선으로 대체된 다각형 형상의 패턴이 형성된 마스크 기판에 감광물질을 도포하는 감광물질도포단계와, 상기 마스크 기판의 표면에 빛을 조사하는 제1차노광단계와, 상기 마스크 기판의 표면에 상기 제1차노광단계와 다른 각도로 빛을 조사하는 제2차노광단계와, 상기 제1차노광단계 및 제2차노광단계에서 노광된 감광물질을 현상하는 현상단계를 포함하여 이루어질 수도 있다.

본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈를 이용한 도광판은, 광원으로부터 조사된 빛이 통과하도록 광투과성 재질로 된 기판과, 상기 기판의 표면에 돌출형성되며, 상기 광원으로부터 조사된 빛이 반사 및 굴절되도록 광투과성 재질로 이루어지고, 상기 기판의 표면에 접하는 밑면과, 상기 밑면과 마주보는 윗면과, 상기 밑면 및 윗면 사이에 형성된 복수의 측면으로 이루어진 다면체 형상이며, 상기 복수의 측면 중 상기 광원으로부터 조사된 빛의 진행방향을 가로지르는 적어도 하나의 측면은 상기 밑면에 대해 기울어진 곡면으로 된 마이크로 렌즈를 포함하여 이루어진다. 이때 상기 마이크로 렌즈의 곡면은, 상기 마이크로 렌즈의 체적을 줄이는 방향으로 형성된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈를 이용한 도광판은, 광원으로부터 조사된 빛이 통과하도록 광투과성 재질로 되어 있고 바닥면과 복수의 측면으로 이루어진 다면체 형상의 마이크로 홈이 형성된 기판으로서, 상기 마이크로 홈의 복수의 측면 중 상기 광원으로부터 조사된 빛의 진행방향을 가로지르는 적어도 하나의 측면은 상기 밑면에 대해 기울어진 곡면으로 된 것을 특징으로 할 수도 있다. 이때 상기 마이크로 홈의 곡면은, 상기 반사굴절층의 체적을 늘이는 방향으로 형성된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈를 이용한 백라이트 유닛은, 광원과, 상기 광원으로부터 조사된 빛이 통과하도록 광투과성 재질로 된 기판과, 상기 기판의 표면에 돌출형성되며, 상기 광원으로부터 조사된 빛이 반사 및 굴절되도록 광투과성 재질로 이루어지고, 상기 기판의 표면에 접하는 밑면과, 상기 밑면과 마주보는 윗면과, 상기 밑면 및 윗면 사이에 형성된 복수의 측면으로 이루어진 다면체 형상이며, 상기 복수의 측면 중 상기 광원으로부터 조사된 빛의 진행방향을 가로지르는 적어도 하나의 측면은 상기 밑면에 대해 기울어진 곡면으로 된 마이크로 렌즈를 포함하는 도광판과, 상기 도광판의 일면에 설치되고 상기 광원으로부터 조사된 빛을 반사하는 반사판을 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈를 이용한 백라이트 유닛은, 광원과, 상기 광원으로부터 조사된 빛이 통과하도록 광투과성 재질로 되어 있고 바닥면과 복수의 측면으로 이루어진 다면체 형상의 마이크로 홈이 형성된 기판으로서, 상기 마이크로 홈의 복수의 측면 중 상기 광원으로부터 조사된 빛의 진행방향을 가로지르는 적어도 하나의 측면은 상기 밑면에 대해 기울어진 곡면으로 된 도광판과, 상기 도광판의 일면에 설치되고 상기 광원으로부터 조사된 빛을 반사하는 반사판을 포함하여 이루어질 수도 있다.

본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈를 이용한 표시장치는, 광원과, 상기 광원으로부터 조사된 빛이 통과하도록 광투과성 재질로 된 기판과, 상기 기판의 표면에 돌출형성되며, 상기 광원으로부터 조사된 빛이 반사 및 굴절되도록 광투과성 재질로 이루어지고, 상기 기판의 표면에 접하는 밑면과, 상기 밑면과 마주보는 윗면과, 상기 밑면 및 윗면 사이에 형성된 복수의 측면으로 이루어진 다면체 형상이며, 상기 복수의 측면 중 상기 광원으로부터 조사된 빛의 진행방향을 가로지르는 적어도 하나의 측면은 상기 밑면에 대해 기울어진 곡면으로 된 마이크로 렌즈를 포함하는 도광판과, 상기 도광판의 일면 측에 배치되어 빛을 반사하는 반사판과, 상기 도광판의 타면 측에 배치되고 상기 도광판에 의해 반사 및 굴절된 빛을 차단하거나 통과시킴으로써 이미지를 표시하는 가변마스크를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈를 이용한 표시장치는, 광원과, 상기 광원으로부터 조사된 빛이 통과하도록 광투과성 재질로 된 판상의 기층과, 상기 기층 위에 일체로 적층되며, 상기 광원으로부터 조사된 빛이 반사 및 굴절되도록 광투과성 재질로 된 반사굴절층을 포함하되, 상기 반사굴절층은, 상기 기층의 표면과 마주보는 바닥면과, 복수의 측면으로 이루어진 다면체 형상의 홈으로서, 상기 복수의 측면 중 상기 광원으로부터 조사된 빛의 진행방향을 가로지르는 적어도 하나의 측면은 상기 밑면에 대해 기울어진 곡면으로 된 마이크로 홈이 형성된 도광판과, 상기 도광판의 일면 측에 배치되어 빛을 반사하는 반사판과, 상기 도광판의 타면 측에 배치되고 상기 도광판에 의해 반사 및 굴절된 빛을 차단하거나 통과시킴으로써 이미지를 표시하는 가변마스크를 포함하여 이루어질 수도 있다.

한편 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈를 이용한 표시장치에 있어서, 상기 가변마스크는, 각 화소에 할당된 전극이 배열된 제1 기판과, 상기 제1 기판과 합착되고 각 화소에 공통된 전극이 배열된 제2 기판과, 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 봉입된 액정을 포함하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈는 측면으로부터의 빛을 상하방향으로 전달할 수 있으므로 비발광성 표시장치의 도광판 또 는 백라이트 유닛에 적용할 경우 표시장치 밝기가 향상된다. 특히 경사 곡면은 그 곡률을 조정하여 빛이 균일하게 전달되게 할 수 있으므로 표시장치의 밝기 균일도 또한 향상시킬 수 있다. 이와 같은 밝기 향상 및 밝기 균일도 향상은 마이크로 렌즈의 배열 방식, 갯수 등을 변경함으로써 조정할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 각 구성요소들의 명칭은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이며, 정의된 각각의 명칭들은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭 될 수 있다. 그리고 각각의 구성요소에 부가된 부호는 설명의 편의를 위하여 기재된 것으로, 이들 부호가 기재된 도면상의 도시 내용이 각각의 구성요소를 도면내의 범위로 한정하지는 않는다. 또한, 이들의 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 변형된 실시예를 채용하더라도 균등한 구성으로 볼 수 있으며, 도면상의 구성을 일부 변형한 실시예가 채용되더라도 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 균등한 구성으로 볼 수 있다.

먼저 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈의 일실시예의 사 시도이고, 도 3은 도 2의 실시예의 사용상태에서 빛의 반사 및 굴절 경로를 도시한 모식도이다. 또한 도 4는 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈의 다른 실시예의 사시도이다.

마이크로 렌즈(100)는 빛이 반사 및 굴절될 수 있도록 광투과성 재질로 이루어져 있다. 마이크로 렌즈(100)가 완전히 투명한 재질로 이루어져 있더라도, 외부와 다른 매질로 이루어져 있으므로, 그 경계면에서 빛의 반사 및 굴절이 동시에 일어난다.

마이크로 렌즈(100)는 또한 다면체 형상이되, 적어도 한 면이 곡면으로 형성된다. 도 2에 도시된 마이크로 렌즈(100)의 일실시예는 밑면(101)이 기판(200)에 접하며, 밑면(101)과 바라보는 윗면(102)과, 밑면(101) 및 윗면(102) 사이에 형성된 복수의 측면(103)으로 이루어져 다면체 중에서도 사각뿔대 형상을 가지고 있다. 마이크로 렌즈(100)의 형상은 반드시 이에 한정되지 않으며, 각기둥, 원기둥, 각뿔, 원뿔 또는 이들 형상의 조합과 같은 다른 다면체 형상을 가질 수 있다. 다만 복수의 측면(103) 중 한 측면(103a)은 곡면으로 형성되어 있으며, 이 곡면은 밑면(101)에 대해 소정 경사각(α)만큼 경사지도록 배치되어 있어야 한다. 이 곡면이 밑면(101)에 대해 가지는 경사각(α)이 가지는 효과에 대해서는 도 14를 참조로 후술하겠거니와, 이하에서 '경사 곡면(curved incline)'이라 함은, 이와 같이 밑면(101)에 대해 경사지도록 배치된 곡면을 가리킨다. 경사 곡면으로 된 측면(103)은, 마이크로 렌즈(100)의 사용상태에서 광원으로부터 조사된 빛의 진행방향을 가로지르도록 배치된다.

경사 곡면의 구체적인 형태는 원기둥면, 원뿔면 또는 구면 등 다양한 형태로 변형이 가능하다. 이 외에도 경사 곡면은 볼록한 곡면이나 오목한 곡면으로도 변형할 수 있다. 도 2에 도시된 마이크로 렌즈의 경사 곡면은 원기둥면에 가까운 형상이나, 도 4에 도시된 마이크로 렌즈(110)의 경사 곡면(113a)은 원뿔면 형상으로써, 모든 측면이 원뿔면으로 이루어져 있다. 또한 도 2에 도시된 마이크로 렌즈의 경사 곡면(103a)은 마이크로 렌즈(100)의 체적을 줄이는 방향으로 형성된 곡면, 즉 다면체 내측 방향으로 오목한 곡면으로 형성되어 있으나, 도 4에 도시된 마이크로 렌즈(110)의 경사 곡면(113a)은 마이크로 렌즈의 체적을 늘이는 방향으로 형성된 곡면, 즉 다면체 외측 방향으로 볼록한 곡면으로 형성되어 있다.

한편, 마이크로 렌즈는 재질이 합성수지와 같이 정형적인 형상을 유지할 수 있는 재질로 된 것이 바람직하지만, 경우에 따라서는 공기와 같은 무정형 유체를 마이크로 렌즈의 형상으로 된 틀에 가둠으로써, 이 틀이 마이크로 렌즈의 기능을 수행하도록 할 수 있다. 이와 같은 예는 본 발명에 따른 도광판에 대한 설명에서 다시 상세히 설명한다.

도 3은 마이크로 렌즈(100)의 사용상태에서 마이크로 렌즈(100)에 의한 빛의 반사 및 굴절 경로를 점선 화살표로 도시한 것으로, 마이크로 렌즈(100)의 하방에는 빛을 전반사시키는 반사판(300)이 배치되고, 상방에는 도시 생략된 액정패널이 배치된다. 또한 기판(200)의 일측단에는 역시 도시 생략된 광원이 배치되어 있다. 광원이 빛을 조사하면, 기판(200)을 통과하면서 굴절, 반사된 빛이 마이크로 렌즈(100)의 경사 곡면인 측면(103a)에 도달하고, 이 측면(103a)에서 일부는 반사되 어 마이크로 렌즈(100)의 상방, 즉 액정패널 측으로 진행하고, 다른 일부는 이 측면(103a)을 통과하면서 굴절되어 반사판(300)에서 반사된 뒤 최종적으로 액정패널 측으로 진행하게 된다. 도 3의 점선 화살표가 마이크로 렌즈(100)를 통과한 이후에는 도면을 기준하여 거의 상향된 것으로 도시하고 있는데, 이는 마이크로 렌즈(100)에 의해 빛의 출사각이 수직에 가까워졌음을 의미한다.

기판(130)은 마이크로 렌즈(100)를 지지하기 위한 판상의 부재로, 광투과성 재질로 되어 있다. 복수의 마이크로 렌즈(100)를 기판(200)과 일체로 성형할 수 있으며, 복수의 마이크로 렌즈(100)를 따로 제작한 후 기판(200)의 일면에 배열하여 부착할 수도 있다. 도 2 및 도 3에서는 설명의 편의를 위해 기판(200)에 마이크로 렌즈(100)가 형성된 것을 도시하고는 있으나, 마이크로 렌즈(100)가 형성된 기판(200)이 평판 형태인 경우에는 이것이 바로 본 발명에 따른 마이크로 렌즈를 이용한 도광판이 된다.

도 5는 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈를 이용한 도광판의 일실시예의 사용상태를 도시한 단면도이다.

도광판, 즉 기판(200)은 그 하면에 복수의 마이크로 렌즈(100)가 돌출형성되어 있고, 도면을 기준으로 볼 때 그 하측에는 반사판(300)이 배치된다. 여기서 각 마이크로 렌즈(100)는 앞서 설명한 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈와 동일하다. 도시하지는 않았으나 도광판의 상측에는 액정패널이 배치된다. 한편 광원(50)은 도광판의 측편에 편재되어 있는 바, 광원으로부터 조사된 빛은 도광판을 따라 평균적으로 측방향으로 진행한다. 도광판, 즉 기판(200)을 따라 진행하는 빛은 굴절, 반사되면서 마이크로 렌즈(100)의 경사 곡면으로 된 측면에 도달하며, 여기에서 반사된 빛은 곧바로 상측으로 진행하고, 굴절되어 하측으로 진행하는 빛은 하측의 반사판(300)에서 다시 반사되어 상측으로 진행하여 결과적으로 경사 곡면으로 된 측면에서 반사된 빛과 굴절된 빛은 모두 상측으로 진행한다. 이때의 출사각(θ)은 프리즘 필름이나 확산 필름이 없더라도 90°에 근접한다.

도 6은 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈를 이용한 도광판의 다른 실시예의 부분절단 사시도이다.

도 6에는 하나의 마이크로 홈(120)을 포함한 도광판 즉 기판(200)의 일부만을 도시하고 있으나, 도광판, 즉 기판(200)은 그 하면에 복수의 마이크로 홈(120)이 형성되어 있다. 이 마이크로 홈(120)은 바닥면과 복수의 측면으로 이루어진 다면체 형상으로서, 복수의 측면 중 적어도 하나의 측면은 앞서 설명한 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈와 같은 형상을 가진다. 즉, 본 실시예의 도광판은 도 2에 도시된 마이크로 렌즈(100) 형상과 동일한 형상의 홈이 형성된 예로서, 경사 곡면(123a)은 기판(200)의 체적을 늘이는 방향, 즉 기판 외측 방향으로 볼록한 형상으로 형성되어 있으며, 앞서 설명한 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈가 양각으로 형성된 것이라는 점에 대비하여 본 실시예에서의 마이크로 렌즈는 음각으로 형성된 것이라 표현할 수 있다. 또한 다른 측면에서는 마이크로 렌즈의 재질이 공기와 같은 무정형 유체로 된 예라고 표현할 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 도광판의 일측에 광원을 배치하고, 하측에 반사판을 추가하면 본 발명에 따른 백라이트 유닛이 형성된다. 이 백라이트 유닛은 광원으로부터 조사된 빛을 도광판에 의해 반사, 굴절시켜 일방향으로 진행하도록 하여 일측면 전체가 발광하는 면광원을 제공할 수 있다.

이 백라이트 유닛에 의해 제공되는 면광원을 마스킹하면 온/오프 신호를 표시할 수 있다. 나아가서 백라이트 유닛이 제공하는 면광원의 발광면을 면분할하여 각 분할면을 하나의 화소로 삼고, 각 화소가 시차를 두고 온/오프되도록 마스킹하면 기호나 이미지를 표시할 수도 있으며, 움직이는 이미지도 표시할 수 있다. 그 밖에도 각 화소에 서로 다른 색의 컬러필터를 배치함으로써 컬러 이미지를 표시할 수도 있다. 이와 같이 백라이트 유닛의 발광면을 가변적으로 마스킹하기 위한 장치를 가변마스크라고 할 수 있는 바, 본 발명에 따른 백라이트 유닛에 가변마스크를 설치하면 본 발명에 따른 표시장치를 구성할 수 있다. 대표적인 가변마스크로서 액정패널을 들 수 있다. 액정패널이란 각 화소를 제어하기 위한 전극이 형성된 제1 기판과, 모든 화소에 공통된 전극이 형성된 제2 기판과, 이들 기판 사이에 봉입된 액정을 포함하며, 제1 기판과 제2 기판이 합착된 상태에서 그 양측면에 각각 배치되는 편광판을 더 포함한다. 예컨대, 가변마스크로는 TFT(Thin Film Transistor)가 형성된 기판과, 컬러필터가 형성된 기판 및 이들 사이에 봉입된 액정과, TFT기판과 컬러필터가 합착된 상태에서 양측면에 배치되는 편광판을 포함하여 이루어진 TFT 액정패널이 사용될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 표시장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 7은 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈를 이용한 표시장치의 일실시예를 도시한 분해사시도로서, 본 발명에 따른 표시장치는, 백라이트 유닛(400), 액정패널(500) 및 몰드 프레임(600)을 포함할 수 있다.

액정패널(500)은 백라이트 유닛(400)에서 출광되는 빛을 가리거나 통과시킴으로써 문자, 숫자, 그림 등의 영상을 표시한다. 예를 들어, 액정패널(500)은 인가되는 전압의 세기에 따라 액정층(530)을 통과하는 광의 투과율을 조절하여 화면의 각 화소의 색상을 표시할 수 있다.

액정패널(500)은 컬러 필터 기판(510), 액정 기판(520) 및 액정층(530)을 포함할 수 있다.

컬러 필터 기판(510)은 액정 기판(520)과 대향하여 배치되며, 각 화소마다 색상이 표시될 수 있는 컬러 필터를 포함한다. 컬러 필터는 적색, 녹색 또는 청색 등의 소정의 색을 나타내는 필터이다. 컬러 필터에는 ITO(Indium Tim Oxide) 또는IZO(Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명 도전 물질로 이루어진 공통 전극이 형성된다.

액정 기판(520)은 액정의 방향성을 제어하는 역할을 한다. 액정 기판(520)은 복수 개의 게이트 라인, 데이터 라인, 스위칭 소자 및 화소 전극을 포함한다. 복수의 화소는 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 매트릭스 형태로 정의될 수 있다.

액정층(530)은 컬러 필터 기판과 액정 기판 사이에 위치한다. 액정(Liquid-crystal)이란 분자의 배열이 어떤 방향으로는 불규칙적이며 액체상태인데 비하여 다른 방향으로는 규칙적이어서 광학적으로 결정상태를 나타내는 물질이다. 따라서 액정의 배열에 따라 광투과율이 조절될 수 있으며, 이러한 액정의 배열은 전압의 인가 또는 외부의 힘에 의하여 달라질 수 있다.

백라이트 유닛(400)은 액정패널(500)에 빛을 조사하는 역할을 한다. 백라이트 유닛(400)은 광원(50), 반사판(300) 및 마이크로 렌즈가 형성된 도광판(200)을 포함한다. 도광판(200)에는 광원에서 조사된 광의 진로를 액정패널이 있는 전면부로 반사 또는 굴절시킨다.

도광판(200)에는 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈(100, 110, 도 2 및 도 4 참조) 또는 마이크로 홈(120, 도 6 참조)를 복수 개 형성함으로 광원에 의해 조사된 빛의 세기를 증가시킬 수 있다. 이와 함께, 도광판(200)에 마이크로 렌즈 또는 마이크로 홈를 수백에서 수천 또는 수만 개를 랜덤 또는 균일하게 분포시킴으로써 도광판(200)의 전면부로 향하는 광의 밝기를 균일하게 한다.

따라서, 마이크로 렌즈를 포함하는 백라이트 유닛(400)에 의해 조사되는 빛의 세기를 높임으로써 별도의 프리즘 필름 또는 확산 필름을 사용을 줄일 수 있다.

몰드 프레임(600)은 백라이트 유닛(400)과 액정패널(500)이 일정 간격 또는 평형하게 유지되도록 구조적인 지지대 역할을 한다. 몰드 프레임(600)은 용융된 수지를 몰드(Mold)에 주입하여 냉각시키는 사출 성형 등의 방법으로 성형될 수 있다.

다시 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 5에 도시한 바와 같이 백라이트 유닛(400)은 광원(50), 반사판(300) 및 도광판(200)을 포함한다.

광원(50)은 CCFL(Cold cathode fluorescence lamp)과 같은 선 광원 등의 빛을 디스플레이 화면상에 조사하는 소스이다.

반사판(300)은 도광판(200)을 통과하는 빛의 일부가 도광판(200)의 전면부를 통과하지 않고, 도광판(200)의 후면부를 관통하여 나갈 때, 후면부를 관통한 빛을 반사시켜 다시 도광판(200)으로 향하도록 한다.

반사판(300)은 도광판(200)의 크기의 모재에 반사율이 높은 물질을 코팅하며, 스테인리스 스틸(SUS), 황동(Brass), 알루미늄(Aluminum), PET 등의 모재 위에 은(Ag)을 주로 사용할 수 있다. 광원(50)의 열에 의하여 반사판(300)의 색상이 변경되는 것을 방지하기 위하여 티타늄(Titanium)을 코팅하거나 또는 고반사율을 가진 고분자(Polymer)를 코팅할 수 있다.

도광판(200)은 광원(50)으로부터 입사되는 빛을 디스플레이 하려는 화면의 전면부 방향으로 진행시키는 역할을 한다. 도광판(200)은 광원(50)에 의한 선광 또는 점광을 일면에 균일하게 퍼뜨려 면광을 형성시킨다.

따라서 도광판(200)은 빛의 투과율이 높은 재질이 사용되며, 예를 들어 PMMA 등이 사용될 수 있고, 경량화를 위해 비중이 낮은 올레핀계 투명성 플라스틱(COC) 등이 사용될 수 있다.

도광판(200)은 형상에 따라 평판 방식, 쐐기 방식으로 나눌 수 있고, 출광 형태에 따라 인쇄 방식과 무인쇄 방식으로 나눌 수 있다.

평판 방식은 도광판(200)의 형태가 평편하게 성형되는 구조로 압출, 사출 또는 캐스팅 방식으로 성형되며, 광원(50)이 도광판(200)의 양 가장자리에 위치하여 양방향에서 빛이 입사되는 구조이다. 쐐기 방식은 한쪽 측면에 위치한 광원으로부터 빛이 입사되는 구조이다. 쐐기 방식은 광효율이 뛰어나고 박형화가 용이하여 주로 크기가 작은 디스플레이용으로 주로 사용된다.

본 발명에 따른 백라이트 유닛에 있어서 도광판(200)은 앞서 설명한 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈가 복수 개 포함된 무인쇄 방식 도광판이다. 이들 마이크로 렌즈는 도광판(200)의 후면부(201) 또는 전면부(202)에 위치할 수도 있으며 양면 모두에 형성될 수도 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 일 실시예의 동작을 설명한다.

광원(50)으로부터의 빛은 도광판에 비스듬히 조사된다. 빛이 도광판(200)의 후면부(201)로 관통하면 반사판에 의하여 다시 도광판 방향으로 반사된다. 도광판(200)에 형성된 마이크로 렌즈(100)에 의하여 조사된 광의 경로를 변화시킬 수 있다.

도광판(200)에 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈(100)가 양각 또는 음각으로 있는 경우에는 마이크로 렌즈의 형상에 의하여 빛이 굴절 또는 반사 되게 된다. 마이크로 렌즈(100)의 일면에 경사 곡면이 있는 경우에는 비스듬히 조사되는 빛이 경사면에 부딪히면서 전반사, 부분반사 또는 굴절될 수 있다.

이러한 반사 또는 굴절에 의하여 빛이 그 진행방향을 도광판의 전면부로 바꾸면서 빛이 도광판(200)의 전면부(202) 방향으로 나아갈 수 있다.

본 발명에 따른 백라이트 유닛에서는 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈(100)에 의하여 출사각을 높일 수 있으며, 결과적으로 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 이용한 표시장치의 화면 밝기를 향상시킬 수 있다.

이와 함께, 도광판에 균일 또는 랜덤(Random)하게 분포되어 있는 수백에서 수천 또는 수만 개의 마이크로 렌즈(100)에 의하여 도광판(200)의 각 지점마다 빛의 출사각이 높게 조사됨으로써 디스플레이하려는 화면의 밝기를 균일하게 할 수 있다.

이하에서는 상술한 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈 및 이를 이용한 도광판의 광학적 성능에 대하여 설명한다.

도 8은 일반적인 시야각을 측정하는 방법을 나타낸 간략도이다.

도 8에 도시한 바와 같이 시야각(ρ)을 측정하기 위하여 도광판(200) 위의 반구상에서 루미넌스 미터(Luminance meter: 10)를 이동시키며 빛의 세기를 측정한다.

측정된 빛의 세기가 가장 큰 지점의 루미넌스 미터의 각도를 시야각(ρ)으로 정의한다. 도광판(200)으로부터 빛이 출사되는 각도인 출사각에 따라서 시야각(ρ)은 달라진다. 따라서 측정되는 빛의 세기가 가장 커지는 각도인 시야각(ρ)은 빛이 도광판(200)에서 출사되는 빛의 각도인 출사각과 일치한다.

따라서 시야각(ρ)을 측정함으로써 여러가지 형태의 마이크로 렌즈가 형성된 도광판(200)의 출사각을 측정할 수 있다.

상용의 루미넌스 미터는 그 측정값을 이미지화하여 출력하는데, 통상 컬러 이미지로 출력한다. 즉, 연속적인 측정에 의해 빛의 세기가 약한 시야각 부분은 청색으로, 빛의 세기가 보다 강한 시야각 부분은 적색으로, 빛의 세기가 가장 강한 시야각 부분은 백색으로 표현한다. 도 9 내지 도 11은 이와 같은 컬러 이미지를 도시한 것이나, 흑백 이미지인 상태에서도 최소한 빛의 세기가 가장 강한 부분은 식별할 수 있다. 왜냐하면 컬러 이미지에서 백색으로 표시된 부분은 적색으로 표시된 부분에 의해 둘러싸여 있으며, 적색으로 표시된 부분의 일부가 흑백 이미지에서는 암부로 대체되어 나타나므로, 흑백 이미지에서 빛의 세기가 가장 강한 부분은 이미지 중앙부에 나타나는 폐곡선의 내부에 해당하기 때문이다.

이하 여러 형태의 마이크로 렌즈에 따른 시야각(ρ)을 측정한 결과를 도 9, 도 10, 도 12, 도 13 및 도 14를 참조로 설명한다. 이들 도면 중 도 9, 도 10, 도 12 및 도 13은 명확한 대비를 위하여 각 마이크로 렌즈 위에 동일한 확산필름을 배치한 채 시야각을 측정한 결과이며, 도 14는 확산필름 없이 순수히 마이크로 렌즈만에 의한 시야각 변화를 측정한 결과이다.

도 9는 일반적인 반구 형태의 마이크로 렌즈를 적용하여 시야각을 측정한 결과를 시각적으로 도시한 도면이다.

도 9에서, 폐곡선으로 둘러싸여 있으며 화살표로 표시된 두 부분이 빛의 세기가 가장 강한 영역이다. 이 영역은 시야각이 대략 30°정도인 영역에 해당한다. 즉, 일반적인 반구 형태의 마이크로 렌즈는 시야각 또는 출사각이 대략 30°가 된다. 이는 반구 형태의 곡면에 의하여는 입사되는 광의 반사 또는 굴절에 의하여 광의 경로를 도광판의 전면부 방향으로 바꾸기가 쉽지 않기 때문이다.

따라서 도광판(200)에 반구 형태의 마이크로 렌즈가 복수 개 형성되어 있다 하더라도 각 마이크로 렌즈에 의하여 시야각이 대략 30°정도로 빛의 세기가 충분하지 못하다. 이와 함께 출사되는 빛의 각도가 도광판(200)의 전면부를 기준으로 대략 30°정도로 낮으므로 각 마이크로 렌즈에서 출사되는 빛이 서로 보강되거나 상쇄됨으로써 도광판(200) 전면에서 빛의 밝기가 불균일해 진다.

도 10은 다른 형태의 마이크로 렌즈를 적용한 도광판의 시야각을 측정한 것으로, 이때의 마이크로 렌즈(20)는 도 11에 도시된 바와 같이 일면에 경사면(21)이 형성되어 있으나, 그 경사면(21)은 평면인 형태이다.

도 10에서 빛의 세기가 가장 크게 나타나는 영역은 화살표로 표시된 두 개의 폐곡선 내부로서, 시야각이 90°에 근접하고 있다. 그러나, 출사각이 높은 부분이 두 부분으로 나누어지게 되어 빛이 한 부분으로 집중되지 않음을 알 수 있으며, 이는 빛의 세기는 강화할 수 있으나 빛이 균일하게 분포하도록 할 수는 없음을 의미한다.

도 12는 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈를 이용한 도광판의 시야각을 측정한 결과를 시각적으로 도시한 도면이다. 이때의 경사 곡면 마이크로 렌즈의 형상은 도 2에 도시된 형상과 같으며, 도광판 즉, 기판(200)의 후면에 마이크로 렌즈가 형성되어 있다.

도 12에서, 빛의 세기가 가장 크게 나타나는 화살표로 표시된 폐곡선 내부로서, 시야각은 90°에 근접한다. 이로써 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈의 경사 곡면에 의하여 시야각 또는 출사각을 90°부근으로 높임을 알 수 있다.

또한, 도 12에서는 폐곡선이 하나만 나타나는 바, 도 10에서 두 개의 폐곡선이 나타나는 것에 비해 빛이 한 부분으로 집중됨을 알 수 있으며, 그 면적이 도 10에서 두 개의 폐곡선 내부의 면적에 비해 넓은 점에서, 빛의 세기 및 균일도가 모두 향상된 것을 알 수 있다. 이는 경사면이 곡면으로 되어 있어서 이 곡면이 빛을 모아주는 역할을 하기 때문이다. 따라서 경사 곡면의 곡률 및 형상을 변화시켜 빛의 집중 또는 확산되는 정도를 조정할 수 있다.

도광판(200)에서의 상기의 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈(100)는 랜덤 또는 균일하게 수백에서 수천 또는 수만 개가 분포될 수 있다. 따라서 각 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈에 의해 반사 또는 굴절된 빛의 출사각이 90°에 접근하도록 됨으로써 전체적으로 하나의 마이크로 렌즈마다 도광판(200)의 전면부로 출사되는 빛의 세기가 증가된다.

따라서 사용자의 입장에서는 상대적으로 밝은 영상을 볼 수 있으며, 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈의 분포에 의하여 디스플레이하려는 영상의 밝기와 균일도를 상대적으로 쉽게 조정할 수 있다.

이와 함께 출사각의 각도가 90°에 근접하도록 높아지므로, 출사각을 높이기 위하여 별도의 프리즘 필름 또는 확산 필름을 사용할 필요가 없어 제작 비용이 낮아진다.

도 13은 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈를 이용한 도광판에 있어서 마이크로 렌즈가 도광판의 전면 및 후면에 형성된 경우에 시야각을 측정한 결과를 시각적으로 도시한 도면이다.

도 13은 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈(100)를 도광판, 즉 기판(200)의 후면부(201)뿐만 아니라 전면부(202)에도 형성한 경우의 측정값이다. 역시 빛의 세기가 가장 강한 부분은 마름모꼴에 가까운 폐곡선의 내부이다.

경사 곡면이 형성된 마이크 렌즈(100)를 도광판(200)의 후면부(201)에 위치시킨 경우의 결과는 앞서 도 12에서 이미 도시한 바와 같다. 도 12에 도시된 것과 비교할 때 기판(200)의 전면과 후면에 모두 마이크로 렌즈를 형성한 경우에 빛의 집중도가 더 높은 것을 알 수 있다.

도 14는 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈를 이용한 도광판에 있어서, 마이크로 렌즈의 경사 곡면이 밑면에 대해 가지는 경사각(α, 도 2 참조)의 변화에 따른 시야각을 측정한 결과를 시각적으로 도시한 도면이다.

경사각(α)이 22.5°인 경우부터 2.5°씩 증가시키면서 경사각(α)이 47.5°에 도달할 때까지 시야각을 측정하면, 경사각이 상대적으로 낮을 때는, 흑백이미지 상 중앙부에 선명한 폐곡선이 나타나는 것으로 보아 빛의 세기, 즉 휘도가 상대적으로 높고, 경사각이 높아지면서 이 선명한 폐곡선이 점차로 소멸하면서 대신 보다 흐릿한 폐곡선만 남게 되는데, 이 흐릿한 폐곡선은 컬러이미지에서는 녹색으로 나타나는 영역에 해당하며, 녹색 영역은 청색보다는 밝고 적색보다는 어두운 영역을 가리킨다는 점을 고려할 때, 경사각이 상대적으로 높을 경우 휘도는 떨어지지만 시 야각은 90°에 보다 근접하는 것을 알 수 있다. 도시하지는 않았으나, 경사각(α)이 50°인 경우에도 경사각(α)이 47.5°인 경우와 유사한 패턴을 보인다. 또한 경사각(α)이 20°인 경우에는 경사각(α)이 22.5°인 경우와 유사한 패턴을 보인다. 즉, 경사각(α)이 낮을수록 높은 휘도를 얻을 수 있고 경사각(α)이 높을수록 높은 시야각을 얻을 수 있다. 마이크로렌즈를 도광판에 사용하는 경우 휘도만 높아서도 안되고 시야각만 높아서도 안되며, 적절한 휘도와 시야각을 가질 것이 요구된다. 따라서 실용적인 경사각(α)의 값은 20°~50°의 범위인 것이 바람직하다.

이하에서는 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.

도 15는 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈의 제조방법의 일실시예의 순서도이고, 도 16는 도 15의 실시예에서 사용되는 마스크의 사시도이며, 도 17은 도 15의 실시예의 제1차노광단계를 도시한 설명도이고, 도 18은 도 15의 실시예의 제2차노광단계를 도시한 설명도이다.

경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈를 제조하기 위해 먼저 기판의 표면에 감광물질을 도포한다(감광물질도포단계, S100). 기판은 실리콘 웨이퍼 또는 유리 등의 재질로 제작될 수 있다. 감광물질은 자외선이나 X선과 같은 광선에 의해 물성이 변하는 재질로서, 반도체 제조공정에 널리 사용되는 포토레지스트(Photoresist: PR)와 같은 것이다. 포토레지스트는 빛에 대한 반응 특성에 따라 몇가지로 나뉘나 음성PR(Negative PR)과 양성PR(Positive PR)의 두 종류가 널리 사용된다. 음성PR은 빛에 노출되면 현상시에 노출된 부분은 제거되지 않고 노출되지 않는 부분이 제거된다. 양성PR의 경우에는 이와 반대로 빛에 노출된 부분이 제거된다.

한편, 감광물질도포단계(S100) 이후에 감광물질이 도포된 기판을 소프트 베이킹하는 단계를 더 거칠 수도 있다. 이때 베이킹 조건은 온도 70~120℃ 에서 20~30분 동안인 것이 바람직하다.

감광물질도포단계(S100) 이후에 소정의 패턴이 형성된 마스크를 기판 위에 배치한 상태로 빛을 조사하여 감광물질을 노광시킨다(제1차노광단계, S101). 다음으로 제1차노광단계에서 빛을 조사하는 각도를 바꾼 채로 재차 감광물질을 노광시킨다(제2차노광단계, S103). 이와 같이 두 차례에 걸친 노광단계들은, 적어도 한 면이 경사 곡면으로 된 다면체 형상인 마이크로 렌즈를 제조하기 위한 것으로, 제1차노광단계(S101)가 곡면이 아닌 면을 형성하기 위한 것이며, 제2차노광단계(S103)는 곡면을 형성하기 위한 것이다.

도 16에 도시된 바와 같이, 이때 마스크(700)는 광투과성 재질로 이루어진 판상의 부재로서, 그 일면에 다각형 중에 하나의 변이 내측으로 만곡된 곡선으로 대치된 형태로서 빛을 차단하는 재질로 이루어진 패턴(710)이 형성되어 있다. 도 16에는 이 패턴(710)이 사각형의 한 변이 곡선으로 대치된 것으로 도시하고 있으나, 삼각형 또는 오각형 이상의 다각형에서 한 변 또는 그 이상의 변을 곡선으로 대치한 형태도 가능하다. 또한 도 16에서 마스크(700)는 광투과성 재질인 모재(720)에 광차단성 재질인 패턴(710)을 형성한 것으로 도시하고 있지만, 모 재(720)를 광차단성 재질로 제조한 후 모재(720)에 관통공을 천공하여, 천공된 관통공이 패턴(710)이 되도록 할 수도 있다.

감광물질이 양성PR인 경우, 마스크(700)의 상측에서 자외선(Ultraviolet: UV), 극자외선(Extreme Ultraviolet), e-beam, X-ray, 이온 빔(Ion beam) 등의 광선을 조사하면 각 광선은 패턴(710)에 의해 차단되며, 마스크(700)의 패턴(710)이 형성되지 않은 부분을 관통하여 양성PR에 도달하며, 양성PR을 변성시킨다. 이와 같이 마스크(700)에 형성된 패턴(710)은 빛을 차단하므로 광차단영역이라 할 수 있고, 패턴(710)이 형성되지 않은 나머지 부분(720)은 빛을 통과시키므로 광투과영역이라 할 수 있다.

이렇게 빛에 의해 변성된 양성PR은 차후 현상단계(S104)에서 제거되며, 기판(200) 상에는 양성PR 중 패턴(710)에 의해 가려진 부분만이 잔존하게 되므로 마스크(700)의 패턴(710)과 동일한 형상을 기판(200) 상에 형성할 수 있다.

마이크로 렌즈의 정밀도에 따라 필름 마스크 또는 크롬 마스크 등을 사용할 수 있다. 크롬 마스크의 경우 마이크로 렌즈의 크기를 1㎛ 정도의 정밀도로 제작이 가능하다.

마스크(30)는 빛이 투과하는 광투과영역(32)과 빛이 투과하지 못하는 패턴, 즉 광차단영역(31)으로 구성된다. 도 16에 도시한 마스크(700)는 양성PR의 경우를 나타낸 경우이며, 이와 반대로 감광물질로서 음성PR을 사용하면 상기 두 영역(31, 32)이 서로 바뀔 수도 있다. 일반적으로 마스크(30)에 형성된 광차단영역(31)에 따라 감광물질에 형성할 패턴이 결정된다.

도 17은 도 15의 실시예에서 제1차노광단계를 도시한 설명도로서, 제1차노광단계(S101)에서는 빛을 마스크(700)에 대해 실질적으로 수직하게 입사되고 있다. 따라서 기판(200) 위에 도포된 감광물질(800)은 마스크(700)의 패턴(710)과 동일한 단면을 가진 수직기둥 형상으로 노광된다. 이에 비해 도 18에 도시된 제2차노광단계(S103)에서는 제1차노광단계(S101)와 달리 빛의 조사각도를 경사지도록 하고 있다. 그러면 기판(200) 위에 도포된 감광물질(800)은 마스크(700)의 패턴(710)과 동일한 단면을 가지되, 기울어진 기둥 형상으로 노광된다. 이때, 조사되는 빛의 기울어진 방향은 마스크(700)의 패턴(710) 중 곡선으로 대치된 변에 대응되어야 한다. 예컨대, 도 18에서 화살표로 표시된 바와 같은 방향으로 빛이 조사되는 경우, 마스크(700)의 패턴(710) 중 곡선으로 대치된 변은 도면을 기준하여 각 패턴(710)의 좌측 끝단 또는 우측 끝단에 있어야 한다.

두 차례에 걸친 노광단계(S101, S103)를 마치면, 감광물질(800)은 수직기둥과 경사진 기둥의 형태가 복합된 기둥 형태, 즉 적어도 한 면이 경사면인 다면체 형상이 되며, 이 경사면은 마스크(700)의 패턴(710) 중 곡선으로 대치된 변에 의해 형성되므로 곡면이 된다. 결과적으로 노광된 감광물질(800)은 한 면이 경사 곡면인 다면체 형상을 갖게 된다. 이때 감광물질(800)이 가지는 다면체 형상의 크기나 모양을 조정하기 위해 제1차노광단계(S101)와 제2차노광단계(S103) 사이에 마스크(700)를 기판(200)에 대해 상대적으로 수평이동시키는 단계(상대이동단계, S102)를 추가할 수 있다. 한편, 이상의 설명에서 제1차노광단계(S101)는 마스크 면에 대해 수직하게 노광하고 제2차노광단계(S103)에서는 마스크 면에 대해 경사지게 노 광하는 것으로 예를 들어 설명했으나, 노광하는 각도는 서로 바뀌어도 무방하며, 각도값이 수직이 아니어도 무방하다.

제2차노광단계(S103) 이후에 노광된 감광물질을 현상한다(현상단계, S104). 현상단계(S104)는 노광된 감광물질을 선택적으로 제거하는 약액에 기판을 침지시키는 디핑(Dipping)에 의해 수행될 수 있다.

현상단계(S104)를 완료하면, 일면에 마이크로 렌즈(100)가 형성된 기판(200)을 얻는다. 기판(200)이 광투과성 재질이면 이 상태 그대로 도광판으로 사용할 수 있으며, 이는 곧 본 발명에 따른 도광판이 된다. 그러나 필요에 따라 기판(200)을 제거하는 단계를 더 거치면 마이크로 렌즈만을 분리할 수 있으며, 분리된 마이크로 렌즈는 다른 구조체에 부착하여 필요한 용도로 사용할 수 있다.

한편, 마이크로 렌즈를 제조하기 위해 매번 감광물질도포단계(S100), 제1차노광단계(S101), 제2차노광단계(S103) 및 현상단계(S104)를 거치는 것은 비용이나 시간이 과다하게 소요되므로 실용성이 떨어진다.

따라서 현상단계(S104)를 거친 기판(200)을 스탬프로 하여 임프린팅(Imprinting) 기법에 의해 마이크로 렌즈 또는 도광판을 대량 생산하는 것이 바람직하다(임프린팅단계, S107). 이때 생산할 수 있는 마이크로 렌즈 또는 도광판은 현상단계(S104)를 거친 기판(200)에 형성된 마이크로 렌즈(100)와 동일한 형상이 음각된 형상을 갖게 된다. 즉, 이때의 스탬프는 임프린팅된 결과물이 음각 형상을 가지게 하므로, 양각스탬프라 할 수 있다.

그러나 통상적으로 감광물질에 의해 형성된 마이크로 렌즈(100)는 강도가 약 해 반복된 임프린팅 과정 중 마모되거나 변형되기 쉽다. 따라서 임프린팅단계(S107) 이전에, 현상단계(S104)를 통해 마이크로 렌즈(100)가 형성된 기판(200) 위에 금속재료를 적층하여 금속층을 형성하는 금속층형성단계(S105)를 더 거치는 것이 바람직하다. 그러면 마이크로 렌즈(100)가 형성된 기판(200)의 강도를 높일 수 있으므로, 반복적으로 진행되는 임프린팅단계(S107)에서 변형되거나 마모되는 것을 방지할 수 있다.

나아가, 금속층형성단계(S105)에서 마이크로 렌즈(100) 위에 형성된 금속층의 두께가 충분히 두껍다면, 이 금속층을 기판으로부터 분리하여(금속층분리단계, S106), 분리된 금속층을 스탬프로 삼아 임프린팅을 진행할 수도 있다. 이 경우 현상단계(S104)를 거친 기판(200)에 형성된 마이크로 렌즈(100)와 동일한 형상의 마이크로 렌즈를 대량으로 얻게 된다. 즉, 이때의 스탬프는 임프린팅된 결과물이 양각 형상을 가지게 하므로, 음각스탬프라 할 수 있다.

한편, 금속층형성단계(S105)에서, 금속층은 증착, 도금, 페이스트 도포 등의 방법으로 형성될 수 있다. 그러나 증착에 의한 금속층 형성은 금속층의 두께를 충분히 확보하기 위해 많은 비용과 시간이 소요되며, 도금에 의한 금속층 형성은 예컨대 기판(200)의 재질이 도전체가 아닌 경우 전기도금을 하기 어렵다는 문제점이 있다. 페이스트 도포에 의한 금속층 형성은 형상 정밀도가 떨어지며, 특히 양각스탬프를 제조하기에는 적합하지 않다. 따라서 금속층형성단계(S105)는 두 단계에 걸쳐 수행하는 것이 바람직하다. 즉, 금속층형성단계(S105)는, 현상단계(S104)를 거친 기판(200) 위에 금속박막을 증착하는 증착단계(S105a)와, 증착된 금속박막 위 에 다시 금속을 도금하는 도금단계(S105b)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이 경우 금속층분리단계(S106)에서는 증착된 금속박막으로부터 도금된 금속을 분리하는 것으로 진행되어야 한다.

이와 같이 금속층형성단계(S105)를 증착단계(S105a)와 도금단계(S105b)로 나누어 수행하면, 비용 및 시간을 절약할 수 있고, 기판(200)의 재질이 부도체인 경우에도 용이하게 전기도금을 수행할 수 있으며, 높은 형상 정밀도를 유지할 수도 있다.

이상에서는 마이크로 렌즈의 대량생산을 위해 스탬프를 이용한 임프린팅 기법을 설명하고 있으나, 현상단계(S104), 금속층형성단계(S105) 또는 금속층분리단계(S106)를 거친 기판을 각각 금형으로 삼아 사출성형하는 방법으로도 마이크로 렌즈를 제조할 수 있다. 상기의 설명중 '스탬프'를 '금형'으로, '임프린팅'을 '사출성형'으로 대치하면 사출성형 방법에 의해 마이크로 렌즈를 제조하는 방법이 된다는 것은 당업자에게 자명하므로, 사출성형에 의한 마이크로 렌즈 제조방법에 대한 상세한 설명은 생략한다.

한편, 앞서 설명한 제1차노광단계(S101)와 제2차노광단계(S103)에서 각각 동일한 마스크를 사용하여 노광하는 것으로 설명하고 있으나, 제1차노광단계(S101)와 제2차노광단계(S103)에서 각각 서로 다른 마스크를 사용하여 노광하는 것도 가능하다. 즉, 제1차노광단계(S101)에서는 각 변이 모두 직선인 다각형 형상의 패턴이 형성된 제1 마스크를 통해 기판에 대해 미리 정해진 각도로 노광하되, 제2차노광단계(S103)에서는 적어도 한 변이 곡선으로 대체된 다각형이되 그 면적이 제1 마스크 의 패턴의 면적 이하인 다른 패턴이 형성된 제2 마스크를 통해 제1차노광단계(S101)와는 다른 각도에서 노광한다. 즉, 도 16에 도시된 패턴(710)을 두 개의 서로 다른 마스크에 나누어 형성하여, 두 개의 마스크를 두 차례에 걸친 노광 과정에 각각 나누어 사용하는 것이다. 마이크로 렌즈에 형성될 경사 곡면의 곡률은 마스크의 패턴에 형성된 곡선의 곡률에 의해 결정되므로, 다양한 형태의 경사 곡면을 가진 마이크로 렌즈를 제조하여야 하는 경우, 각 변이 모두 직선인 제1 마스크는 그대로 둔 채로 적어도 한 변이 곡선인 제2 마스크만 변경하여 노광하는 것이 유리하다. 같은 맥락에서 제1 마스크와 제2 마스크를 겹친 상태로 위 제1차노광단계(S101) 및 제2차노광단계(S103)을 순차로 거치는 것도 가능하다. 이 경우에는 제1 마스크와 제2 마스크를 겹쳤을 때 두 마스크에 각각 형성된 패턴의 조합이 앞서 설명한 한 장의 마스크에 형성된 패턴과 동일하여야 하며, 단순히 한 장의 마스크를 두 장으로 나누어 제조한 것과 유사하다고 할 수 있다.

도 19는 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈 제조방법의 다른 실시예의 순서도이고, 도 20 및 도 21은 도 19의 실시예에서 제1차노광단계와 제2차노광단계를 각각 도시한 설명도이다.

경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈를 제조하기 위해 먼저 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈 제조방법의 다른 실시예는 감광물질도포단계(S200)와, 제1차노광단계(S201)와, 제2차노광단계(S202)와, 현상단계(S203)를 포함하여 이루어진다.

감광물질도포단계(S200)에서는 마스크(700)에 직접 감광물질(800)을 도포한다. 여기서 마스크(700)는, 적어도 한 변이 곡선으로 대체된 다각형 형상의 패턴이 형성되어 있다. 이 패턴이 마스크(700)에 투과공을 천공하는 방식으로 형성된 경우에는 투과공 또한 감광물질(800)에 의해 덮힐 수 있도록 한다. 감광물질도포단계(S200)에서 사용되는 감광물질(800)이나 마스크(700)에 형성된 패턴(710)은 앞서 설명한 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈 제조방법의 일실시예의 감광물질도포단계(S100, 도 15 참조)에서 사용된 감광물질 및 제1차노광단계(S101)에서 사용된 마스크의 패턴과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 그 밖에 아래 설명 중 따로 상세히 설명하지 않는 세부적인 사항은 도 15를 참조로 설명한 앞선 실시예에서의 설명과 동일하다.

제1차노광단계(S201)에서는 도 20에 도시된 바와 같이 감광물질(800)이 도포된 마스크 기판(700)에 1차로 빛을 조사하여 감광물질을 노광시킨다.

제2차노광단계(S202)에서는 도 21에 도시된 바와 같이 제1차노광단계(S201)를 거친 마스크(700)에 2차로 빛을 조사하되, 제1차노광단계(S201)와 다른 각도로 빛을 조사한다. 예컨대, 제1차노광단계(S201)에서는 도 20에 도시된 바와 같이 마스크(700)의 일면에 대해 수직하게 노광하였다면, 제2차노광단계(S202)에서는 도 21에 도시된 바와 같이 마스크(700)의 일면에 대해 경사지게 노광한다.

다음으로 현상단계(S203)에서 두 차례의 노광단계(S201, S202)를 거친 마스크(700)의 감광물질(800)을 현상한다.

그러면 현상단계(S203)를 거친 감광물질(800)은 마스크에 형성된 패턴과 동 일한 형태를 가지게 되며, 이것이 곧 마이크로 렌즈의 기능을 하게 된다.

여기서 마스크를 제거하면 독립된 마이크로 렌즈를 얻게 되며, 특히 평판 형상인 마스크를 제거하지 않은 상태에서는 마이크로 렌즈가 형성된 도광판을 얻게 된다. 나아가 앞선 실시예에서의 금속층형성단계(S105, 도 15 참조)) 이후의 공정을 동일하게 거쳐 임프린팅을 통해 마이크로 렌즈 또는 마이크로 렌즈가 형성된 도광판을 대량으로 제조할 수 있다.

본 실시예가 앞선 실시예에 비해 가질 수 있는 장점은 기판과 마스크를 따로 준비할 필요없이 마스크에 곧바로 감광물질을 도포한다는 점에서 공정이 보다 단순화되며, 특히 임프린팅용 스탬퍼 제작에 적합하다는 점이다. 또한 앞선 실시예에서는 기판과 마스크를 따로 준비하여 양자를 이격시킨 상태에서 노광을 하므로, 제1차노광단계와 제2차노광단계 사이에 마스크를 기판에 대해 상대이동시키는 과정(상대이동단계, S102, 도 15 참조)이 필요할 수 있지만, 본 실시예에서는 그럴 필요가 없어진다.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 개략적인 구조를 나타낸 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈의 일실시예의 사시도이다.

도 3은 도 2의 실시예의 사용상태에서 빛의 반사 및 굴절 경로를 도시한 모식도이다.

도 4는 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈의 다른 실시예의 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈를 이용한 도광판의 일실시예의 사용상태를 도시한 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈를 이용한 도광판의 다른 실시예의 부분절단 사시도이다.

도 7은 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈를 이용한 표시장치의 일실시예를 도시한 분해사시도이다.

도 8은 일반적인 시야각을 측정하는 방법을 나타낸 간략도이다.

도 9는 일반적인 반구 형태의 마이크로 렌즈를 적용하여 시야각을 측정한 결과를 시각적으로 도시한 도면이다.

도 10은 다른 형태의 일반적인 마이크로 렌즈를 적용한 도광판의 시야각을 측정한 결과를 시각적으로 도시한 도면이다.

도 11은 도 10의 시야각 측정에 사용된 일반적인 마이크로 렌즈의 사시도이 다.

도 12는 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈를 이용한 도광판의 시야각을 측정한 결과를 시각적으로 도시한 도면이다.

도 13은 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈를 이용한 도광판에 있어서 마이크로 렌즈가 도광판의 전면 및 후면에 형성된 경우에 시야각을 측정한 결과를 시각적으로 도시한 도면이다.

도 14는 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈를 이용한 도광판에 있어서, 마이크로 렌즈의 경사 곡면이 밑면에 대해 가지는 경사각의 변화에 따른 시야각을 측정한 결과를 시각적으로 도시한 도면이다.

도 15는 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈의 제조방법의 일실시예의 순서도이다.

도 16은 도 15의 실시예에서 사용되는 마스크의 사시도이다.

도 17은 도 15의 실시예의 제1차노광단계를 도시한 설명도이다.

도 18은 도 15의 실시예의 제2차노광단계를 도시한 설명도이다.

도 19는 본 발명에 따른 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈 제조방법의 다른 실시예의 순서도이다.

도 20은 도 19의 실시예의 제1차노광단계를 도시한 설명도이다.

도 21은 도 19의 실시예의 제2차노광단계를 도시한 설명도이다.

Claims (22)

1. 광원으로부터 조사된 빛을 반사 및 굴절시키기 위하여 광투과성 재질로 이루어지고,

   밑면과, 상기 밑면과 마주보는 윗면과, 상기 밑면 및 윗면 사이에 형성된 복수의 측면으로 이루어진 다면체 형상이며,

   상기 복수의 측면 중 상기 광원으로부터 조사된 빛의 진행방향을 가로지르는 적어도 하나의 측면은 상기 밑면에 대해 기울어진 곡면으로 된 것을 특징으로 하는 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈.
2. 제1항에 있어서, 상기 곡면은,

   상기 다면체 내측 방향으로 오목하게 형성되는 것을 특징으로 하는 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 곡면이 상기 밑면에 대해 기울어진 각도는 20°내지 50°인 것을 특징으로 하는 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈.
4. 기판의 표면에 감광물질을 도포하는 감광물질도포단계와,

   적어도 한 변이 곡선으로 대체된 다각형 형상의 패턴이 형성된 마스크를 통 하여 상기 기판의 표면에 빛을 조사하는 제1차노광단계와,

   상기 마스크를 통하여 상기 기판의 표면에 상기 제1차노광단계와 다른 각도로 빛을 조사하는 제2차노광단계와,

   상기 제1차노광단계 및 제2차노광단계에서 노광된 포토레지스트를 현상하는 현상단계를 포함하여 이루어진 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈 제조방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 현상된 기판을 스탬프로 하여 임프린팅하는 임프린팅단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈 제조방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 임프린팅단계 이전에 상기 현상된 기판 위에 금속을 적층하는 금속적층단계를 더 포함하며,

   상기 임프린팅단계는 상기 금속이 적층된 기판을 스탬프로 하여 임프린팅하는 것을 특징으로 하는 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈 제조방법.
7. 제4항에 있어서,

   상기 현상된 기판 위에 금속층을 형성하는 금속층형성단계와,

   상기 금속층을 상기 기판으로부터 분리하는 금속층분리단계와,

   상기 분리된 금속층을 스탬프로 하여 임프린팅하는 임프린팅단계를 더 포함 하는 것을 특징으로 하는 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈 제조방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 금속층형성단계는, 상기 현상된 기판 위에 금속을 증착하는 증착단계와, 상기 증착된 금속 위에 금속을 도금하는 도금단계를 포함하며,

   상기 금속층분리단계는, 상기 도금단계에서 도금된 금속층을 분리하는 것을 특징으로 하는 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈 제조방법.
9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1차노광단계와 제2차노광단계 사이에 상기 기판을 상기 마스크에 대해 상대적으로 이동시키는 상대이동단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈 제조방법.
10. 제4항 내제 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1차노광단계는,

    한 변이 곡선으로 대체된 사변형 형상의 패턴이 형성된 마스크를 통하여 빛을 조사하는 것을 특징으로 하는 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈 제조방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 마스크는,

    필름 마스크 또는 크롬 마스크 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈 제조방법.
12. 기판의 표면에 감광물질을 도포하는 단계와,

    다각형 형상의 패턴이 형성된 제1 마스크를 통하여 상기 기판의 표면에 빛을 조사하는 제1차노광단계와,

    적어도 한 변이 곡선으로 대체된 다각형이되 면적이 상기 제1 마스크의 패턴의 면적 이하인 패턴이 형성된 제2 마스크를 통하여 상기 기판의 표면에 상기 제1차노광단계와 다른 각도로 조사하는 제2차노광단계와,

    상기 제1차노광단계 및 제2차노광단계에서 노광된 감광물질을 현상하는 현상단계를 포함하여 이루어진 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈 제조방법.
13. 적어도 한 변이 곡선으로 대체된 다각형 형상의 패턴이 형성된 마스크 기판에 감광물질을 도포하는 감광물질도포단계와,

    상기 마스크 기판의 표면에 빛을 조사하는 제1차노광단계와,

    상기 마스크 기판의 표면에 상기 제1차노광단계와 다른 각도로 빛을 조사하는 제2차노광단계와,

    상기 제1차노광단계 및 제2차노광단계에서 노광된 감광물질을 현상하는 현상단계를 포함하여 이루어진 경사 곡면이 형성된 마이크로 렌즈 제조방법.
14. 광원으로부터 조사된 빛이 통과하도록 광투과성 재질로 된 기판과,

    상기 기판의 표면에 돌출형성되며, 상기 광원으로부터 조사된 빛이 반사 및 굴절되도록 광투과성 재질로 이루어지고, 상기 기판의 표면에 접하는 밑면과, 상기 밑면과 마주보는 윗면과, 상기 밑면 및 윗면 사이에 형성된 복수의 측면으로 이루어진 다면체 형상이며, 상기 복수의 측면 중 상기 광원으로부터 조사된 빛의 진행방향을 가로지르는 적어도 하나의 측면은 상기 밑면에 대해 기울어진 곡면으로 된 마이크로 렌즈를 포함하여 이루어진 도광판.
15. 제14항에 있어서, 상기 마이크로 렌즈의 곡면은,

    상기 다면체 외측 방향으로 볼록하게 형성되는 것을 특징으로 하는 도광판.
16. 광원으로부터 조사된 빛이 통과하도록 광투과성 재질로 되어 있고 바닥면과 복수의 측면으로 이루어진 다면체 형상의 마이크로 홈이 형성된 기판으로서, 상기 마이크로 홈의 복수의 측면 중 상기 광원으로부터 조사된 빛의 진행방향을 가로지르는 적어도 하나의 측면은 상기 바닥면에 대해 기울어진 곡면으로 된 것을 특징으로 하는 도광판.
17. 제16항에 있어서, 상기 마이크로 홈의 곡면은,

    상기 기판 외측으로 볼록하게 형성되는 것을 특징으로 하는 도광판.
18. 광원과,

    상기 광원으로부터 조사된 빛이 통과하도록 광투과성 재질로 된 기판과,

    상기 기판의 표면에 돌출형성되며, 상기 광원으로부터 조사된 빛이 반사 및 굴절되도록 광투과성 재질로 이루어지고, 상기 기판의 표면에 접하는 밑면과, 상기 밑면과 마주보는 윗면과, 상기 밑면 및 윗면 사이에 형성된 복수의 측면으로 이루어진 다면체 형상이며, 상기 복수의 측면 중 상기 광원으로부터 조사된 빛의 진행방향을 가로지르는 적어도 하나의 측면은 상기 밑면에 대해 기울어진 곡면으로 된 마이크로 렌즈를 포함하는 도광판과,

    상기 도광판의 일면에 설치되고 상기 광원으로부터 조사된 빛을 반사하는 반사판을 포함하여 이루어진 백라이트 유닛.
19. 광원과,

    상기 광원으로부터 조사된 빛이 통과하도록 광투과성 재질로 되어 있고 바닥면과 복수의 측면으로 이루어진 다면체 형상의 마이크로 홈이 형성된 기판으로서, 상기 마이크로 홈의 복수의 측면 중 상기 광원으로부터 조사된 빛의 진행방향을 가로지르는 적어도 하나의 측면은 상기 바닥면에 대해 기울어진 곡면으로 된 도광판과,

    상기 도광판의 일면에 설치되고 상기 광원으로부터 조사된 빛을 반사하는 반사판을 포함하여 이루어진 백라이트 유닛.
20. 광원과,

    상기 광원으로부터 조사된 빛이 통과하도록 광투과성 재질로 된 기판과, 상 기 기판의 표면에 돌출형성되며, 상기 광원으로부터 조사된 빛이 반사 및 굴절되도록 광투과성 재질로 이루어지고, 상기 기판의 표면에 접하는 밑면과, 상기 밑면과 마주보는 윗면과, 상기 밑면 및 윗면 사이에 형성된 복수의 측면으로 이루어진 다면체 형상이며, 상기 복수의 측면 중 상기 광원으로부터 조사된 빛의 진행방향을 가로지르는 적어도 하나의 측면은 상기 밑면에 대해 기울어진 곡면으로 된 마이크로 렌즈를 포함하는 도광판과,

    상기 도광판의 일면 측에 배치되어 빛을 반사하는 반사판과,

    상기 도광판의 타면 측에 배치되고 상기 도광판에 의해 반사 및 굴절된 빛을 차단하거나 통과시킴으로써 이미지를 표시하는 가변마스크를 포함하여 이루어진 표시장치.
21. 광원과,

    상기 광원으로부터 조사된 빛이 통과하도록 광투과성 재질로 된 판상의 기층과, 상기 기층 위에 일체로 적층되며, 상기 광원으로부터 조사된 빛이 반사 및 굴절되도록 광투과성 재질로 된 반사굴절층을 포함하되, 상기 반사굴절층은, 상기 기층의 표면과 마주보는 바닥면과, 복수의 측면으로 이루어진 다면체 형상의 홈으로서, 상기 복수의 측면 중 상기 광원으로부터 조사된 빛의 진행방향을 가로지르는 적어도 하나의 측면은 상기 바닥면에 대해 기울어진 곡면으로 된 마이크로 홈이 형성된 도광판과,

    상기 도광판의 일면 측에 배치되어 빛을 반사하는 반사판과,

    상기 도광판의 타면 측에 배치되고 상기 도광판에 의해 반사 및 굴절된 빛을 차단하거나 통과시킴으로써 이미지를 표시하는 가변마스크를 포함하여 이루어진 표시장치.
22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 가변마스크는,

    각 화소에 할당된 전극이 배열된 제1 기판과,

    상기 제1 기판과 합착되고 각 화소에 공통된 전극이 배열된 제2 기판과,

    상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 봉입된 액정을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.

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