KR101698779B1 - 마이크로 미러 어레이 및 그 제조 방법, 그리고 이러한 마이크로 미러 어레이를 포함하는 플로팅 디스플레이 - Google Patents

마이크로 미러 어레이 및 그 제조 방법, 그리고 이러한 마이크로 미러 어레이를 포함하는 플로팅 디스플레이 Download PDF

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Abstract

마이크로 미러 어레이의 제조 방법은, 고분자 필름에 미러(mirror)면을 형성하는 단계, 상기 미러면이 형성된 복수의 고분자 필름들을 합착하는 단계, 상기 합착된 고분자 필름들을 절단하여 1차 마이크로 미러 어레이를 제작하는 단계, 상기 제작된 1차 마이크로 미러 어레이에 추가 미러면을 형성하는 단계, 상기 추가 미러면이 형성된 복수의 1차 마이크로 미러 어레이들을 합착하는 단계와 상기 합착된 1차 마이크로 미러 어레이들을 절단하는 단계를 포함함으로써, 고품질의 플로팅 영상을 구현하는데 이용할 수 있다.

Description

마이크로 미러 어레이 및 그 제조 방법, 그리고 이러한 마이크로 미러 어레이를 포함하는 플로팅 디스플레이{Micro Mirror Array and Manufacturing Method Thereof, and Floating Display including such a Micro Mirror Array}
본 발명은 마이크로 미러 어레이 및 그 제조 방법, 그리고 이러한 마이크로 미러 어레이를 포함하는 플로팅 디스플레이에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라, 멀티미디어(Multimedia) 컨텐츠 소비의 증가와 함께, 디스플레이 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 증가하고 있다.
또한, 디스플레이 장치를 옥외에서 마케팅, 광고, 방송, 정보 제공 등 다양한 용도로 사용하는 디지털 사이니지(Digital Signage)에 대한 연구가 증가하고 있다.
한편, 반투과 스크린과 다시점 영상 등을 사용하여 마치 3차원 영상을 보는 홀로그램과 비슷한 효과를 내는 유사 홀로그램 방식에 관한 연구가 증가하고 있다.
이러한 유사 홀로그램 방식의 하나로, 반 미러(Half Mirror) 방식이 제안되었다.
도 1은 반 미러(Half Mirror) 방식 디스플레이의 일예를 간략히 도시한 것으로, 공연무대에 적용되는 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 반 미러(Half Mirror) 방식 디스플레이는, 빛의 일부는 투과하고, 일부는 반사하는 반 미러(Half Mirror)를 이용하여, 입체감있는 영상을 제공하는 방식이다.
45도 각도를 가지고 배치되는 반 미러(Half Mirror)는 디스플레이에서 표시하는 영상을 반사하고, 반 미러의 뒤쪽에 형성되는 허상이 사용자에게 전면에서 표시되는 것처럼 인식될 수 있다.
하지만, 반 미러(Half Mirror) 방식은, 후면 부양 영상으로 사용자 인터랙션(Interaction)이 불가능하고, 낮은 입체감으로 공연 무대 등의 제한된 사용 씬(Scene)에만 적용이 가능하다는 문제점이 있었다.
또한, 거울 안쪽의 허상으로 영상의 실감 수준 떨어지고, 백 스테이지(Back Stage)와 거리를 두어야만 입체감이 느껴지는 문제점이 있었다.
종래에는 웨이퍼(wafer)에 사각형 구멍을 뚫고 구멍 벽면에 거울을 만들었다. 또는, 얇은 유리 거울을 매우 좁은 폭으로 절단하여 다시 조합하는 방식으로 플로팅(Floating) 영상 구현에 필요한 마이크로 미러 어레이(Micro Mirror Array) 제작 구성하였다.
도 4는 마이크로 홀(Micro Hole) 형태의 마이크로 미러 어레이를 예시한다.
도 4는 웨이퍼(wafer)에 마이크로 홀(Micro Hole)을 형성하고, 마이크로 홀(Micro Hole) 벽면에 거울면을 형성한 마이크로 미러 어레이를 예시한다.도 4와 같이, 3개 면의 거울을 갖는 마이크로 큐브가 아닌 2개 면의 반사를 이용한 마이크로 미러 어레이를 이용할 경우, 마이크로 미러 어레이를 기준으로 원본 영상의 대칭되는 위치에 이미지(Image) 상을 결상할 수 있다. 이렇게 함으로써 빈 공간에 영상을 플로팅(Floating) 할 수 있다.
도 4의 마이크로 홀(Micro Hole) 형태의 마이크로 미러 어레이는, 결상되는 이미지(Image)의 해상도를 고려할 경우, 수백 um 수준으로 사각형 마이크로 홀(Micro Hole)을 다수 형성해야 한다.
이 경우에, 홀 내부에 깨끗한 이미지(Image)를 결상할 수 있는 수준의 거울 면을 만들어야 하는데 그 정도의 품질을 얻기가 매우 어렵다.
또한, 여러 가지 반도체 공정을 사용하여 제작이 시도되고 있으나, 매우 수율이 낮아 대형화 및 저가격화에 대응하지 못하고 있는 문제점이 있다.
또한, 마이크로 홀(Micro Hole)의 안정적인 형성을 위하여, 마이크로 홀(Micro Hole)들 사이에 소정 간격이 필요하다. 예를 들어, 인접한 마이크로 홀(Micro Hole)과 마이크로 홀(Micro Hole) 사이에는 마이크로 홀의 크기와 거의 동일한 간격이 필요하다. 따라서, 마이크로 홀(Micro Hole)들 사이에는 거울면이 형성되지 못하는 영역이 발생하고, 이 영역에서 반사가 발생하는 경우에는 손실이 발생하므로 효율이 떨어지게 된다.
본 발명의 목적은, 입체감과 실감 수준이 높은 플로팅 디스플레이 및 이를 위한 마이크로 어레이 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 사용자 인터랙션(Interaction)이 가능한 플로팅 디스플레이 및 이를 위한 마이크로 어레이 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 마이크로 미러 어레이의 제조 방법은, 고분자 필름에 미러(mirror)면을 형성하는 단계, 상기 미러면이 형성된 복수의 고분자 필름들을 합착하는 단계, 상기 합착된 고분자 필름들을 절단하여 1차 마이크로 미러 어레이를 제작하는 단계, 상기 제작된 1차 마이크로 미러 어레이에 추가 미러면을 형성하는 단계, 상기 추가 미러면이 형성된 복수의 1차 마이크로 미러 어레이들을 합착하는 단계와 상기 합착된 1차 마이크로 미러 어레이들을 절단하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 또는 다른 목적 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 마이크로 미러 어레이는, 고분자 필름(Polymer Films)부와 상기 고분자 필름부의 한 레이어(layer)에 형성되는 복수의 미러(mirror)면을 포함하고, 상기 복수의 미러면은 격자형상인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 또는 다른 목적 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 플로팅 디스플레이는, 영상을 표시하는 디스플레이와 상기 디스플레이에 표시되는 영상을, 반사하여, 상기 마이크로 미러 어레이를 기준으로 대칭되는 가상면에 플로팅 이미지(floating image)를 결상하는 마이크로 미러 어레이를 포함하고, 상기 마이크로 미러 어레이는, 고분자 필름(Polymer Films)부와 상기 고분자 필름부의 한 레이어(layer)에 형성되는 복수의 미러(mirror)면을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 저비용으로 수율 및 효율이 높은 반사하는 마이크로 미러 어레이의 제조가 가능하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 입체감과 실감 수준이 높은 플로팅 디스플레이를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 사용자 인터랙션(Interaction)이 가능한 플로팅 디스플레이를 구현할 수 있다.
한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.
도 1은 Half Mirror 방식 디스플레이의 일예를 간략히 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅(Floating) 디스플레이의 개념도를 예시한다.
도 3과 도 4는 플로팅(Floating) 디스플레이에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 2 레이어(layer) 형태의 마이크로 미러 어레이의 제조 방법에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이를 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이 제조 방법의 흐름도이다.
도 8a 내지 도 11d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이 제조 방법에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅 디스플레이에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅(Floating) 디스플레이의 개념도를 예시한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 플로팅 디스플레이는, 영상을 표시하는 디스플레이(150)와 상기 디스플레이(150)에 표시되는 영상을, 상기 디스플레이(150)가 배치되는 방향의 반대 방향으로 반사하는 마이크로 미러 어레이(100)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 플로팅 디스플레이는 테이블-탑(Table-top) 디스플레이일 수 있다.
통상적으로 바닥면 또는 지면을 기준으로 수직 방향으로 배치되는 디스플레이와는 달리, 테이블-탑(Table-top) 디스플레이는 바닥면 또는 지면을 기준으로 수평 방향으로 배치되어 테이블(table) 위쪽 방향으로 영상을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 미러 어레이(100)는 수평 방향으로 배치될 수 있다.
마이크로 미러 어레이(100)는 아래쪽에 배치되는 디스플레이(150)에 표시되는 영상을, 상기 디스플레이(150)가 배치되는 방향의 반대 방향인, 위쪽으로 반사하여 플로팅 이미지(folating image, 170)를 구현할 수 있다.
또한, 상기 마이크로 미러 어레이(100)는, 상기 디스플레이(150)에 표시되는 원본 영상을 반사하여, 상기 마이크로 미러 어레이(100)를 기준으로 대칭되는 가상면에 플로팅 이미지(170)를 결상할 수 있다.
도 1을 참조하여 설명한 반 미러(Half Mirror)는 후면 부양 영상으로 사용자와 상호 작용(Interaction)이 불가능하고, 낮은 입체감으로 제한된 상황에서만 적용이 가능하였다.
하지만, 본 발명의 일실시예에 따른 플로팅(Floating) 방식은 실상이 공간에 결상되므로 영상의 실감 수준이 높고, 2D임에도 자체 영상만으로 입체감이 느껴지는 효과가 있다. 또한, 전면 부양 영상으로 사용자와 상호 작용(Interaction)이 가능하다.
따라서, 디지털 사이니지(Digital Signage) 영역, 테이블-탑(Table-top) 형태의 사용 씬(Scene)으로 확대가 가능하다.
도 3과 도 4는 플로팅(Floating) 디스플레이에 관한 설명에 참조되는 도면들이다.
도 3은 플로팅(Floating) 디스플레이에 이용되는 원리 중 하나인 재귀 반사 원리를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 3을 참조하면, 마이크로 큐브(Mirror Cube) 등의 광학 소자에 입사된 빛은 3개의 면에 반사되면서 본래 광이 출발한 위치로 돌아가게 된다.
이러한 현상을 재귀반사 (Retro?Reflecting)이라고 한다.
야간에 자동차 헤드램프 빛을 반사시켜 별도의 조명 없이 교통 표지판을 식별할 수 있도록 해주는 재귀 반사판에도 쓰이는 기술이다.
플로팅(Floating) 디스플레이는 마이크로 미러 어레이(Micro Mirror Array) 등의 광학 부품으로 재귀반사(Retro-Reflecting) 현상을 응용, 구현하여 공간에 영상을 생성할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예와 같이, 미러(mirror)의 특성을 이용하여, 플로팅(Floating) 디스플레이를 구현하면, 렌즈나 미러를 이용하지 않으므로, 화질이 양호하다는 장점이 있다. 또한, 테이블-탑(Table-top) 방식 구현이 용이하고, 1 : 1 영상 대응이 가능하다.
종래에는 웨이퍼(wafer)에 사각형 구멍을 뚫고 구멍 벽면에 거울을 만들었다. 또는, 얇은 유리 거울을 매우 좁은 폭으로 절단하여 다시 조합하는 방식으로 플로팅(Floating) 영상 구현에 필요한 마이크로 미러 어레이(Micro Mirror Array) 제작 구성하였다.
도 4는 마이크로 홀(Micro Hole) 형태의 마이크로 미러 어레이를 예시한다.
도 4는 웨이퍼(wafer)에 마이크로 홀(Micro Hole)을 형성하고, 마이크로 홀(Micro Hole) 벽면에 거울면을 형성한 마이크로 미러 어레이를 예시한다.도 4와 같이, 3개 면의 거울을 갖는 마이크로 큐브가 아닌 2개 면의 반사를 이용한 마이크로 미러 어레이를 이용할 경우, 마이크로 미러 어레이를 기준으로 원본 영상의 대칭되는 위치에 이미지(Image) 상을 결상할 수 있다. 이렇게 함으로써 빈 공간에 영상을 플로팅(Floating) 할 수 있다.
도 4의 마이크로 홀(Micro Hole) 형태의 마이크로 미러 어레이는, 결상되는 이미지(Image)의 해상도를 고려할 경우, 수백 um 수준으로 사각형 마이크로 홀(Micro Hole)을 다수 형성해야 한다.
이 경우에, 홀 내부에 깨끗한 이미지(Image)를 결상할 수 있는 수준의 거울 면을 만들어야 하는데 그 정도의 품질을 얻기가 매우 어렵다.
또한, 여러 가지 반도체 공정을 사용하여 제작이 시도되고 있으나, 매우 수율이 낮아 대형화 및 저가격화에 대응하지 못하고 있는 문제점이 있다.
또한, 마이크로 홀(Micro Hole)의 안정적인 형성을 위하여, 마이크로 홀(Micro Hole)들 사이에 소정 간격이 필요하다. 예를 들어, 인접한 마이크로 홀(Micro Hole)과 마이크로 홀(Micro Hole) 사이에는 마이크로 홀의 크기와 거의 동일한 간격이 필요하다. 따라서, 마이크로 홀(Micro Hole)들 사이에는 거울면이 형성되지 못하는 영역이 발생하고, 이 영역에서 반사가 발생하는 경우에는 손실이 발생하므로 효율이 떨어지게 된다.
도 5a 내지 도 5c는 얇은 유리 거울을 매우 좁은 폭으로 절단하여 다시 조합하는 방식으로 2 레이어(layer) 형태의 마이크로 미러 어레이를 제조하는 방법에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 5a를 참조하면, 먼저, 수백 um 두께의 유리(500) 위에 알루미늄(Al)을 코팅하여 거울면(510)을 만들고, 이를 절단선(511)을 따라 수백 um의 폭으로 절단한 다.
이후, 도 5b와 같이, 90도 회전 시킨 후에, 접착하여 플레이트(Plate)를 만든다. 즉, 절단에 의한 조각들을 합착하여 플레이트(Plate)를 제작한다.
도 5c와 같이, 제작된 플레이트(Plate) 2매(540, 550)를 서로 90도로 교차시키고 배열하여, 2 레이어(layer) 형태의 마이크로 미러 어레이를 제조한다.
이러한 2 레이어(layer) 형태의 마이크로 미러 어레이는, 도 4의 마이크로 홀(Micro Hole) 형태의 마이크로 미러 어레이와 동일한 효과를 낼 수 있다.
이 구조에서 마이크로 홀(Micro Hole)의 구조 대비 상대적으로 개선된 수율을 얻을 수는 있다. 하지만, 여전히 양산에 대응하기에는 수율도 낮고, 대형화 및 저가격화에 적절하지 못한 것으로 판명되었다.
게다가 2매의 플레이트(540, 550)를 이용하면서, 손실되는 광 비율이 높아져 광 효율도 절반 이하로 떨어지는 문제점이 있다.
예들 들어, 제1 방향으로 거울면이 형성된 제1 레이어 플레이트(540)의 거울면이 형성되지 않은 면을 향하여 들어오는 광은 거울면에 반사되지 못한다.
또한, 제2 방향으로 거울면이 형성된 제2 레이어 플레이트(550)의 거울면이 형성되지 않은 면을 향하여 들어오는 광은 거울면에 반사되지 못한다.
따라서, 플레이트(Plate) 2매(540, 550)를 서로 90도로 교차시키고 배열한, 2 레이어(layer) 형태의 마이크로 미러 어레이는, 플레이트(Plate) 2매(540, 550) 각각에서 거울면에 반사되지 않는 광이 발생하므로 효율이 떨어지 수 있다.
본 발명은 미러(Mirror) 방식 플로팅(Floating) 영상 구현에 관한 것으로, 수율이 높고, 대형화 및 저가격화에 적합한 마이크로 미러 어레이 및 그 제조 방법을 제안한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이를 예시한 도면이다.
도 6의 (a)와 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이는, 고분자 필름(Polymer Films)부(600)와 상기 고분자 필름부(600)의 한 레이어(layer)에 형성되는 복수의 미러(mirror)면(610, 620)을 포함하고, 상기 복수의 미러면(610, 620)은 격자형상일 수 있다.
실시예에 따라서는, 상기 복수의 미러면(610, 620)은, 서로 직교하게 형성되는 제1면(610)과 제2면(620)을 포함할 수 있다.
또한, 마이크로 미러 어레이는, 서로 평행하게 형성되는 다수의 제1면(610)들을 포함할 수 있다.
또한, 마이크로 미러 어레이는, 서로 평행하게 형성되는 다수의 제2면(620)들을 포함할 수 있다.
이에 따라, 도 6의 (a)와 같이, 상기 격자형상은 복수의 사각형으로 구성될 수 있다.한편, 상기 고분자 필름부(600)는, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 폴리메타크릴산메틸(PMMA) 중 어느 하나일 수 있다. 또는, 상기 고분자 필름부(600)는, 그 외의 투명한 고분자 필름으로 형성될 수도 있다.
한편, 상기 고분자 필름부(600)는, 1 레이어(layer)로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 고분자 필름부(600)는, 1 레이어(layer)로 형성되고, 이러한 1 레이어(layer) 전체에 미러면들이 형성될 수 있다.
도 6의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 마이크로 미러 어레이는 다수의 제1면(610), 제2면(620)에 의하여 복수의 단위 영역(601)으로 구분될 수 있다.
하나의 단위 영역(601)은 2개의 제1면(610)과 2개의 제2면(620)이 측면을 구성할 수 있다.
따라서, 도 6의 (b)와 같이, 어느 하나의 제1면(610))에 입사된 광은, 어느 하나의 제2면(620)으로 반사될 수 있다. 또한, 반사된 광은 제2면(620)에서 다시 반사될 수 있다.
또는, 어느 하나의 제2면(620)에 입사된 광은, 어느 하나의 제1면(610)으로 반사될 수 있다. 또한, 반사된 광은 제1면(610)에서 다시 반사될 수 있다.
따라서, 하나의 단위 영역(601)에서 4개의 미러면(610, 620)는 모두 광을 첫번째로 반사하는 미러면이 될 수 있고, 두번째로 반사하는 미러면이 될 수 있어 효율이 증가할 수 있다.
즉, 2개의 제1면(610), 2개의 제2면(620) 중 어느 하나로 디스플레이(150)에서 출사된 광이 입사되면, 광이 입사된 미러면은 다른 미러면으로 광을 반사할 수 있다.
어느 하나의 미러면으로부터 광이 입사된 미러면은 마이크로 미러 어레이 외부로 광을 반사할 수 있다.
이에 따라, 마이크로 미러 어레이는 광을 상기 디스플레이(150)가 배치되는 방향의 반대 방향으로 반사하여 플로팅 이미지를 구현할 수 있다.
따라서, 2개 면(610, 620)에서 이루어지는 2회의 반사를 이용함으로써, 마이크로 미러 어레이를 기준으로 원본 영상의 대칭되는 위치에 이미지(Image)를 결상할 수 있다. 이에 따라, 빈 공간에 영상을 플로팅(Floating) 할 수 있다. 또한, 마이크로 미러 어레이에서 버려지는 공간이 없이 모든 공간을 사용할 수 있고, 1 레이어(layer)만 사용하므로 광효율을 높일 수 있다.
도 4의 마이크로 홀(Micro Hole) 형태의 마이크로 미러 어레이의 경우, 마이크로 홀의 안정적인 형성을 위하여, 마이크로 홀 사이에 간격을 두어야 한다.
그러므로, 사용되지 못하는 공간이 발생하고, 이 공간으로 입사되는 광은 반사되지 못하고 손실된다.
또한, 도 5의 2 레이어(layer) 방식의 경우, 2개의 플레이트를 2 레이어(layer)로 사용하므로 광효율면에서 손실이 있다.
예들 들어, 제1 방향으로 거울면이 형성된 제1 레이어 플레이트의 거울면이 형성되지 않은 면을 향하여 들어오는 광은 거울면에 반사되지 못하여 손실된다.
또한, 제2 방향으로 거울면이 형성된 제2 레이어 플레이트의 거울면이 형성되지 않은 면을 향하여 들어오는 광은 거울면에 반사되지 못한다.
그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 미러 어레이에서는 간격으로 버려지는 공간이 없이 모든 공간을 사용하고, 1 레이어(Layer)만 사용하므로 광효율을 2가지 방식 대비 각각 약 2배, 4배 높일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이 제조 방법의 흐름도이다.
도 8a 내지 도 11d는본 발명의 다양한 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이 제조 방법에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도면들을 참조하면, 먼저, 도 8a와 같이, 고분자 필름(800)에 미러(mirror)면(810)을 형성할 수 있다(S710).
여기서, 상기 고분자 필름은, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 폴리메타크릴산메틸(PMMA) 중 어느 하나일 수 있다. 또는, 기타 투명한 고분자 필름을 사용하는 것도 가능하다.
또한, 상기 미러면 형성 단계(S710)는, 상기 고분자 필름(800)에 금속 물질을 코팅하여 상기 미러면(810)을 형성할 수 있다.
상기 금속 물질은 반사율이 높은 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 물질은, 알루미늄, 납, 은, 아연, 주석 중 어느 하나일 수 있다.
도 8b를 참조하면, 상기 미러면(810)이 형성된 복수의 고분자 필름들(800)을 합착할 수 있다(S720). 예를 들어, 알루미늄(Al) 코팅된 고분자 필름(800)을 겹쳐 쌓아 합착할 수 있다.
한편, 상기 미러면(810)이 형성된 복수의 고분자 필름들(800)을 옵티컬 본딩(Optical Bonding)으로 합착(bonding)할 수 있다.
합착시 고분자 필름들 사이에 에어갭(air gap)이 발생할 수 있고, 에어갭은 입사광의 반사를 유발시켜, 광학 특성에 손실을 발생시키나 왜곡을 발생시킬 수 있다.
따라서, 고분자 필름들(800)을 옵티컬 본딩으로 합착함으로써 합착 공정에 의한 광학 특성 손실 및 왜곡을 방지할 수 있다.
본 발명은 현재 연구되고 있는 다양한 옵티컬 본딩을 적용할 수 있다. 예를 들어, 고분자 필름(800)에 옵티컬 본딩 수지를 도포하고, 패턴을 형성한 후에, 자외선 또는 열 등으로 경화시킨 후 다른 고분자 필름과 합착할 수 있다. 도 9a 내지 도 9d 및 도 10a를 참조하면, 상기 합착된 고분자 필름(800)들을 절단하여 1차 마이크로 미러 어레이(1000)를 제작할 수 있다(S730).
본 발명은 상기 합착된 고분자 필름(800)들을 다양한 방식으로 절단함으로써, 마이크로 미러 어레이의 미러면을 다양하게 형성할 수 있다.
도 9a를 참조하면, 첫번째 절단은 소정 각도로 경사를 가지고 절단하고, 두번째 절단은 수직으로 절단할 수 있다. 이렇게 경사를 가지고 절단하고 수직으로 절단하는 것을 반복적으로 수행할 수 있다.
또는, 첫번째 절단은 수직으로 절단, 두번째 절단을 경사지게 절단하고, 이를 반복할 수도 있을 것이다.
또는, 도 9b와 같이, 도 9a와는 다른 경사방향으로 가지도록 절단할 수 있다.
또는, 도 9c와 같이, 적어도 한번 이상의 절단 시에, 물결 모양으로 절단하거나, 도 9d와 같이, 적어도 한번 이상의 절단 시에, 산 모양으로 절단할 수 있다.
도 9a 내지 도 9d와 같이, 다양한 방식으로 절단함으로써, 플로팅 디스플레이 구성에 따라 필요한 마이크로 미러 어레이의 미러면을 형성할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 도 10a와 같이, 상기 합착된 고분자 필름(800)들을 절단선(811)을 따라 수직으로 절단하여 1차 마이크로 미러 어레이(1000)를 제작할 수 있다. 반복적인 수직 절단으로 1차 마이크로 미러 어레이(1000)를 제작하는 경우에 모든 1차 마이크로 미러 어레이(1000)의 형상을 일정하게 구성할 수 있다.
이때, 1차 마이크로 미러 어레이(1000)는 고분자 필름 내부에 스트라이프(Stripe) 형태의 미러면(1010)을 포함할 수 있다.
한편, 도 10b와 같이, 상기 제작된 1차 마이크로 미러 어레이(1000)에 다시 추가 미러면(1020)을 형성할 수 있다(S740). 예를 들어, 상기 추가 미러면(1020)은 상기 절단선(811)을 따라 절단된 수직 절단면 또는 수직 절단면의 반대 측면에 대응하는 면에 형성될 수 있다.
한편, 상기 추가 미러면(1020)이 형성된 복수의 1차 마이크로 미러 어레이(1000)들을 합착할 수 있다. (S750)
예를 들어, 복수의 1차 마이크로 미러 어레이(1000)들의 일면을 알루미늄(Al) 코팅하고, 알루미늄(Al) 코팅된 1차 마이크로 미러 어레이(1000)들을 겹쳐 쌓아 합착할 수 있다.
이 경우에도, 상기 추가 미러면(1020)이 형성된 복수의 1차 마이크로 미러 어레이(1000)들을 옵티컬 본딩(Optical Bonding)으로 합착(bonding)할 수 있다. 도 10b를 참조하면, 상기 합착된 1차 마이크로 미러 어레이(1000)들을 절단선(1021)을 따라 절단하여 마이크로 미러 어레이를 완성할 수 있다(S760).
더욱 바람직하게는 상기 합착된 1차 마이크로 미러 어레이(1000)들을 절단선(1021)을 따라 수직으로 절단하여 마이크로 미러 어레이를 완성할 수 있다.
한편, 이 경우에도 도 11a 내지 도 11d와 같이 다양한 절단 방식을 적용할 수 있다. 위에서 도 9a 내지 도 9d를 참조하여 설명한 것과 같이, 다양한 방식으로 절단함으로써, 플로팅 디스플레이 구성에 따라 필요한 마이크로 미러 어레이의 미러면을 형성할 수 있다.
한편, 도 9a 내지 도 9d, 도 11a 내지 도 11d를 참조하여 설명한 다양한 절단 방식으로, 마이크로 미러 어레이의 미러면 및 추가 미러면을 형성할 수 있다.
도 9a와 도 11a을 참조하여 설명한 것과 같이, 첫번째 절단은 소정 각도로 경사를 가지고 절단하고, 두번째 절단은 수직으로 절단할 수 있다. 이렇게 경사를 가지고 절단하고 수직으로 절단하는 것을 반복적으로 수행할 수 있다.
이에 따라, 도 12a와 같이, 마이크로 미러 어레이의 미러면(1041) 및 추가 미러면(1042)을 형성할 수 있다.
또는, 경사를 가지고 절단할 때, 경사 방향을 반대로 하여 도 12b와 같이 마이크로 미러 어레이의 미러면(1051) 및 추가 미러면(1052)을 형성할 수 있다.
또는, 도 12c와 같이, 적어도 한번 이상의 절단 시에, 물결 모양으로 절단하거나, 도 12d와 같이, 적어도 한번 이상의 절단 시에, 산 모양으로 절단하여, 마이크로 미러 어레이의 미러면(1061, 1071) 및 추가 미러면(1062, 1072)을 형성할 수 있다.도 8a 내지 도 12d를참조하여 설명한 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 미러 어레이의 제조 방법은, 고분자 필름에 코팅, 겹쳐 쌓아 합착, 자르기 등의 잘 알려지고 수율이 높은 공정으로만 진행된다.
그러므로, 마이크로 미러 어레이내에 4각형 형태의 미러 격자 면을 비교적 쉽게 형성할 수 있고, 그에 따라 대형화 및 저가격화에 매우 적합하다고 할 수 있다.
또한, 도 4의 마이크로 홀(Micro Hole) 형태의 마이크로 미러 어레이의 경우, 마이크로 홀의 안정적인 형성을 위하여, 마이크로 홀 사이에 간격을 두어야 한다.
그러므로, 사용되지 못하는 공간이 발생하고, 이 공간으로 입사되는 광은 반사되지 못하고 손실된다.
또한, 도 5의 2 레이어(layer) 방식의 경우, 2개의 플레이트를 2 레이어로 사용하므로 광효율면에서 손실이 있다.
예들 들어, 제1 방향으로 거울면이 형성된 제1 레이어 플레이트의 거울면이 형성되지 않은 면을 향하여 들어오는 광은 거울면에 반사되지 못하여 손실된다.
또한, 제2 방향으로 거울면이 형성된 제2 레이어 플레이트의거울면이 형성되지 않은 면을 향하여 들어오는 광은 거울면에 반사되지 못한다.그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 미러 어레이에서는 간격으로 버려지는 공간이 없이 모든 공간을 사용하고, 1 레이어(Layer)만 사용하므로 광효율을 2가지 방식 대비 각각 약 2배, 4배 높일 수 있다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅 디스플레이에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅 디스플레이는, 영상을 표시하는 디스플레이(1250)와 상기 디스플레이(1250)에 표시되는 영상을, 상기 디스플레이(1250)가 배치되는 방향의 반대 방향으로 반사하는 마이크로 미러 어레이(1210)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 디스플레이(1250), 마이크로 미러 어레이(1210) 등을 수납하는 하우징(1200)을 포함할 수 있다.
도 13과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 플로팅 디스플레이는 테이블-탑(Table-top) 디스플레이일 수 있다.
수평 방향으로 배치되는 마이크로 미러 어레이(1210)는 아래쪽에 배치되는 디스플레이(1250)에 표시되는 영상을, 상기 디스플레이(1250)가 배치되는 방향의 반대 방향, 위쪽으로 반사하여 플로팅 이미지(folating image, 1270)를 구현할 수 있다.
또한, 상기 마이크로 미러 어레이(1210)는, 상기 디스플레이(1250)에 표시되는 원본 영상을 반사하여, 상기 마이크로 미러 어레이(1210)를 기준으로 대칭되는 가상면에 플로팅 이미지(1270)를 결상할 수 있다.
한편, 도 6 내지 도 11d를 참조하여 상술한 바와 같이, 상기 마이크로 미러 어레이(1210)는, 고분자 필름(Polymer Films)부와 상기 고분자 필름부의 한 레이어(layer)에 형성되는 복수의 미러(mirror)면을 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 복수의 미러면은, 서로 직교하게 형성되는 제1면과 제2면을 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 미러면은 격자형상일 수 있고, 상기 격자형상은 복수의 사각형으로 구성될 수 있다.
한편, 상기 고분자 필름부는, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 폴리메타크릴산메틸(PMMA) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플로팅 디스플레이는, 사용자의 모션(motion)을 감지하는 모션(motion) 센서 또는 카메라(1290)를 더 포함할 수 있다.
모션 센서는 적외선 감지 센서 등 공지된 다양한 모션 센서로 구현될 수 있다.
모션 센서는 사용자의 위치, 동작 등을 센싱한 결과를 별도의 센싱신호 처리부(미도시)로 전달하거나, 그에 상응하는 센싱 신호를 생성하여 플로팅 디스플레이의 프로세서(미도시)로 입력할 수 있다.카메라(1290)는 사용자를 촬영한다. 카메라(1290)는 1 개의 카메라로 구현되는 것이 가능하나, 이에 한정되지 않으며, 복수 개의 카메라로 구현되는 것도 가능하다.
한편, 카메라(1290)는 하우징(1200)에 매립되거나 또는 별도로 배치될 수 있다. 카메라(1290)에서 촬영된 영상 정보는 플로팅 디스플레이의 프로세서(미도시)에 입력될 수 있다.
플로팅 디스플레이의 프로세서(미도시)는 플로팅 디스플레이 각부의 동작을 제어하여 플로팅 디스플레이의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(1250)에서 영상을 표시하도록 영상 신호 처리를 수행할 수 있다. 또한, 디스플레이(1250)에서 표시하고 있는 영상 및 영상에 포함되는 그래픽 오브젝트들을 판별할 수 있다.
한편, 플로팅 이미지(1270)는 마이크로 미러 어레이(1210)를 기준으로 디스플레이(1250)와 대칭되는 가상면에 형성될 수 있다.
따라서, 프로세서(미도시)는 디스플레이(1250)의 크기 정보 및 디스플레이(1250)의 배치 각도(a)에 따라, 마이크로 미러 어레이(1210)를 기준으로 플로팅 이미지(1270)가 구현될 영역과 크기를 판별할 수 있다.
또한, 프로세서(미도시)는 카메라(1290)에서 촬영된 영상 또는 모션 센서에서 센싱되거나 연산된 데이터에 기초하여, 외부 사용자의 움직임을 파악할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 제스쳐 동작이 있는 경우, 검출되는 거리 정보에 기초하여, 사용자의 제스쳐를 파악할 수 있다.
프로세서(미도시)는 판별된 사용자의 위치 및 동작을 플로팅 이미지(1270)가 구현될 영역 및 표시되는 영상에 매핑(mapping)함으로써, 플로팅 이미지(1270)에 대한 사용자의 입력을 판별할 수 있다.
또한, 프로세서(미도시)는 플로팅 이미지(1270)에 나타난 특정 오브젝트나 위치에 사람의 손과 같은 물체가 화면을 터치하는 동작을 감지하여, 사용자의 동작에 대응하는 피드백(feedback) 동작을 수행할 수 있다
따라서, 사용자 인터렉션(interaction)이 가능하게 된다.
플로팅 디스플레이는 촬영된 영상, 또는 모션 센서(미도시)로부터의 감지된 신호 각각 또는 그 조합에 기초하여 사용자의 위치, 동작, 제스처를 감지할 수 있다.
따라서, 도 14와 같이, 플로팅 디스플레이는 사용자의 동작을 감지하여, 대응하는 동작을 수행함으로써, 사용자와 상호 작용(Interaction)이 가능하다.
본 발명에 따른 플로팅 디스플레이는 디지털 사이니지(Digital Signage)로 사용될 수 있다. 디지털 사이니지는 디스플레이를 이용한 옥외 정보 디스플레이 장치로서 현재 옥외 광고판으로의 사용이 증가하고 있다.
디지털 사이니지는 통신망을 통해 제공하는 정보를 제어할 수 있고, 사용자와 쌍방향으로 통신 및 동작이 가능하다. 또한, 디지털 사이니지는 그 목적에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 플로팅 디스플레이(Floating display)는, 마이크로 미러 어레이 방식으로 구현하여, 도 15와 같이, 테이블-탑(Table-top) 형태로 정보전달, 옥외 광고, 비접촉 디스플레이(Display), 개인 보안 분야 등의 사용 씬(Scene)에 적용 가능하다.
본 발명의 일실시예에 따른 플로팅(Floating) 방식은 실상이 공간에 결상되므로 영상의 실감 수준이 높고, 2D임에도 자체 영상만으로 입체감이 느껴지는 효과가 있다. 또한, 디지털 사이니지(Digital Signage) 영역, 테이블-탑(Table-top) 형태의 사용 씬(Scene)으로 확대가 가능하다.
또한, 전면 부양 영상으로 사용자와 상호 작용(Interaction)이 가능하다.
본 발명에 따른 마이크로 미러 어레이 및 그 제조 방법, 그리고 이러한 마이크로 미러 어레이를 포함하는 플로팅 디스플레이는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
고분자 필름부 : 600
미러면 : 610, 620

Claims (17)

  1. 고분자 필름에 미러(mirror)면을 형성하는 단계;
    상기 미러면이 형성된 복수의 고분자 필름들을 합착하는 단계;
    상기 합착된 고분자 필름들을 절단하여 1차 마이크로 미러 어레이를 제작하는 단계;
    상기 제작된 1차 마이크로 미러 어레이에 추가 미러면을 형성하는 단계;
    상기 추가 미러면이 형성된 복수의 1차 마이크로 미러 어레이들을 합착하는 단계; 및
    상기 합착된 1차 마이크로 미러 어레이들을 절단하는 단계;를 포함하는 마이크로 미러 어레이의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미러면 형성 단계는, 상기 고분자 필름에 금속 물질을 코팅하여 상기 미러면을 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 어레이의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 금속 물질은, 알루미늄, 납, 은, 아연, 주석 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 어레이의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 필름은, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 폴리메타크릴산메틸(PMMA) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 어레이의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 1차 마이크로 미러 어레이 제작 단계는, 상기 합착된 고분자 필름들을 수직으로 절단하여 상기 1차 마이크로 미러 어레이를 제작하는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 어레이의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 미러면이 형성된 복수의 고분자 필름들을 합착하는 단계는,
    상기 미러면이 형성된 복수의 고분자 필름들을 옵티컬 본딩(Optical Bonding)으로 합착(bonding)하는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 어레이의 제조 방법.


  7. 삭제
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