KR102106785B1 - 회절 도광판 및 회절 도광판의 제조 방법 - Google Patents

회절 도광판 및 회절 도광판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 회절 도광판으로서, 상기 회절 도광판은 적어도 하나의 회절 영역을 포함하고, 상기 회절 영역은 일측면에서 타측면까지 점진적으로 광굴절률이 증가하며, 상기 회절 영역의 광굴절률은 고분자 매트릭스 내의 나노포어의 함량에 의하여 조절되는 것인 회절 도광판을 제공한다.

Description

회절 도광판 및 회절 도광판의 제조 방법{DIFFRACTION LIGHT GUIDE PLATE AND MANUFACTURING METHOD FOR DIFFRACTION LIGHT GUIDE PLATE}
본 발명은 회절 도광판 및 회절 도광판의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 증강현실(AR: Augmented Reality), 혼합현실(MR: Mixed Reality), 또는 가상현실(VR: Virtual Reality)을 구현하는 디스플레이 유닛에 관심이 커지면서, 이를 구현하는 디스플레이 유닛에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있는 추세이다. 증강현실, 혼합현실, 또는 가상현실을 구현하는 디스플레이 유닛은 광의 파동적 성질에 기초한 회절 현상을 이용하는 회절 도광판을 포함하고 있다. 회절 도광판은 회절 도광판에 입사되는 광을 내부 반사 또는 내부 전반사시켜, 회절 도광판에 입사된 광을 일 지점으로 가이드할 수 있다. 회절 도광판으로 입사되는 광은 회절 도광판 내에서 여러 번의 회절되는 과정에서 광량이 감소될 수 있다. 회절 도광판 내 광이 회절됨에 따라 광량이 감소되는 경우, 회절 도광판의 위치별 회절되는 광량이 상이할 수 있다. 회절 도광판의 위치별 회절되는 광량이 상이한 경우, 회절되는 광량이 많은 위치에서는 광도가 높은 광이 출사되고, 회절되는 광량이 적은 위치에서는 광도가 낮은 광이 출사된다. 이에 따라, 회절 도광판을 사용한 디스플레이 유닛의 경우, 디스플레이 유닛에 의해 구현되는 영상의 광도가 일정하지 않은 문제가 발생될 수 있다.
이에 따라, 회절 도광판의 전 위치에서 회절되는 광량이 동일한 회절 도광판 및 회절 도광판을 용이하게 제조할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
본 명세서는 회절 도광판 및 회절 도광판의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 회절 도광판으로서, 상기 회절 도광판은 적어도 하나의 회절 영역을 포함하고, 상기 회절 영역은 일측면에서 타측면까지 점진적으로 광굴절률이 증가하며, 상기 회절 영역의 광굴절률은 고분자 매트릭스 내의 나노포어의 함량에 의하여 조절되는 것인 회절 도광판을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예는 열경화성 화합물을 포함하는 제1 조성물, 및 열경화성 화합물 및 광분해성 화합물을 포함하는 제2 조성물을 준비하는 단계; 기재 상의 일 영역에 상기 제2 조성물을 도포하고, 상기 기재의 타 영역에 상기 제1 조성물을 도포하는 단계; 상기 제1 조성물 및 상기 제2 조성물을 열경화하여, 고분자 매트릭스를 형성하는 단계; 및 상기 고분자 매트릭스에 광조사를 하여 상기 광분해성 화합물이 나노포어를 형성시키는 단계;를 포함하고, 상기 기재 상의 일 영역은 상기 고분자 매트릭스 내 상기 나노포어의 함량을 단위 영역별로 조절하여, 상기 일 영역의 일측면에서 타측면까지 광굴절률이 점진적으로 증가하는 것인 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 회절 영역에서의 광굴절률을 조절하여, 회절 영역에 입사되는 광에 대한 회절 효율을 용이하게 제어할 수 있는 회절 도광판을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 회절 영역의 일측면으로부터 타측면까지 회절되는 광량이 동일한 회절 도광판을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 일측면으로부터 타측면을 따라, 광굴절률이 점진적으로 변화되는 영역을 포함하는 회절 도광판을 용이하게 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 영역에 포함되는 회절 격자 패턴을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2 이상의 회절 영역을 포함하는 회절 도광판의 평면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 2 이상의 회절 영역을 포함하는 회절 도광판의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 2 이상의 단위 회절 영역을 포함하는 회절 영역을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기재를 포함하는 회절 도광판을 개략적으로 나타낸 도면이다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 발명자들은 고분자를 포함하는 회절 도광판에 나노포어가 형성되는 경우, 나노포어에 의해 회절 도광판의 광굴절률이 조절되며, 나아가, 회절 도광판에 포함되는 나노포어의 함량이 증가되면 회절 도광판의 광굴절률이 감소되고, 나노포어의 함량이 감소되면 회절 도광판의 광굴절률이 증가될 수 있음을 밝혀내어, 하기와 같은 회절 도광판을 개발하였다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예는 회절 도광판으로서, 상기 회절 도광판은 적어도 하나의 회절 영역을 포함하고, 상기 회절 영역은 일측면에서 타측면까지 점진적으로 광굴절률이 증가하며, 상기 회절 영역의 광굴절률은 고분자 매트릭스 내의 나노포어의 함량에 의하여 조절되는 것인 회절 도광판을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 회절 영역에서의 광굴절률을 조절하여, 회절 영역에 입사되는 광에 대한 회절 효율을 용이하게 제어할 수 있는 회절 도광판을 제공할 수 있다. 구체적으로, 회절 영역의 일측면에서 타측면까지 상기 회절 영역의 광굴절률은 점진적으로 증가될 수 있으며, 이에 의해, 상기 회절 영역의 일측면에서 타측면까지 상기 회절 영역에 입사되는 광의 회절 효율이 점진적으로 증가될 수 있다.
증강현실(AR: Augmented Reality), 혼합현실(MR: Mixed Reality), 또는 가상현실(VR: Virtual Reality)을 구현하는 디스플레이 유닛은 광의 파동적 성질에 기초한 회절 현상을 이용하는 회절 도광판을 포함하고 있다. 회절 도광판은, 회절 도광판에 입사되는 광을 내부 반사 또는 내부 전반사시켜, 회절 도광판에 입사된 광을 일 지점으로 가이드할 수 있다. 구체적으로, 회절 도광판에 입사되는 광은 회절 도광판의 내부에서 반사 또는 전반사되어, 회절 도광판에 광이 입사된 지점과 다른 지점으로 가이드되어 출사될 수 있다.
종래의 회절 도광판의 경우, 회절 도광판의 전 영역에서의 광 회절 효율이 동일하였다. 회절 도광판의 전 영역에서 광 회절 효율이 동일한 경우, 회절 도광판 내부에서 광이 반사 또는 전반사되는 과정에서, 회절 도광판에 의해 회절되는 광량이 감소하게 된다. 구체적으로, 회절 도광판의 일측면에 광이 입사되어 회절 도광판의 타측면으로 광이 가이드되는 경우, 회절 도광판의 일측면에서 타측면으로 갈수록 회절되는 광량이 감소하게 된다. 회절 도광판의 부분별 회절되는 광량이 서로 상이한 경우, 회절되는 광량이 많은 부분에서는 광도가 높은 광이 출사되나, 회절되는 광량이 적은 부분에서는 광도가 낮은 광이 출사되어, 회절 도광판의 부분별 출사되는 광의 광도가 일정하지 않은 문제가 발생될 수 있다.
반면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회절 도광판에 포함되는 상기 회절 영역의 일측면에서 타측면까지 나노포어의 함량을 조절함으로써 광 회절 효율이 점진적으로 증가될 수 있으므로, 상기 회절 영역의 일측면에서 타측면까지 회절되는 광량이 동일하게 제어될 수 있다. 구체적으로, 상기 회절 영역의 일측면에 광이 입사되어 상기 회절 영역의 타측면으로 광이 가이드되는 경우, 상기 회절 영역의 일측면에서 타측면까지 광 회절 효율이 점진적으로 증가됨에 따라, 회절 도광판 내 광이 회절되는 과정에서 광량이 감소되는 것이 억제되어, 상기 회절 영역 전 영역에서의 회절되는 광량이 동일하게 제어될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 회절 영역 전 영역에서 광도가 일정한 광을 출사할 수 있는 회절 도광판을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회절 영역의 광굴절률은 고분자 매트릭스 내의 나노포어의 함량에 의하여 조절될 수 있다. 상기 회절 도광판은 고분자를 포함할 수 있으며, 상기 고분자 매트릭스(matrix) 내에 나노포어가 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 회절 도광판은 나노포어를 포함하는 고분자로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고분자는 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 등의 아크릴계 고분자, 폴리아미드 고분자, 폴리이미드 고분자, 실리콘 고분자, 에폭시 고분자, 폴리에스테르 고분자 등을 포함할 수 있으나, 그 종류를 제한하는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회절 영역에 포함되는 상기 고분자 매트릭스 내의 나노포어의 함량이 증가될수록, 상기 회절 영역의 광굴절률은 감소될 수 있다. 반면, 상기 고분자 매트릭스 내의 나노포어의 함량이 감소될수록, 상기 회절 영역의 광굴절률은 증가될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고분자 매트릭스 내의 나노포어의 함량을 조절하여, 상기 회절 영역의 광굴절률을 용이하게 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 나노포어의 함량은 회절 도광판의 단위부피당 상기 나노포어의 함량을 의미할 수 있으며, 단위부피당 상기 나노포어의 함량은 상기 회절 도광판의 단위부피에 대한 나노포어의 부피에 대한 비율을 나타내는 공극률(%)을 의미할 수 있다. 상기 나노포어에 의한 공극률은 포로셔티미터(porositimeter)에 의하여 측정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 나노포어의 함량은 회절 도광판의 단위 부피당 상기 나노포어의 분포 및/또는 상기 나노포어의 직경을 조절하여 제어할 수 있다. 구체적으로, 상기 회절 영역의 일측면에서 타측면 방향을 따라 동일한 직경을 가지는 나노포어의 분포를 점진적으로 감소시켜, 상기 회절 영역의 일측면에서 타측면까지 상기 나노포어의 함량을 점진적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 회절 영역 전체에서의 나노포어 분포를 동일하게 하되, 상기 회절 영역의 일측면에서 타측면 방향을 따라 나노포어의 직경을 점진적으로 감소시켜, 상기 회절 영역의 일측면에서 타측면까지 상기 나노포어의 함량을 점진적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 나노포어의 분포 및 나노포어의 직경을 조절하여, 상기 회절 영역의 광굴절률을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회절 영역의 일측면에서 타측면 방향을 따라 단위부피당 상기 나노포어의 함량은 점진적으로 감소될 수 있다. 구체적으로, 상기 회절 영역의 일측면에서 타측면 방향을 따라 상기 나노포어에 의한 공극률이 점진적으로 감소될 수 있다. 따라서, 상기 회절 영역의 일측면에서 타측면 방향을 따라 상기 회절 영역의 광굴절률은 점진적으로 증가될 수 있고, 상기 회절 영역의 일측면에서 타측면 방향을 따라 상기 회절 영역의 광 회절 효율이 점진적으로 증가될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 구체적으로 도 1은 회절 영역(200)의 일측면(A)에서 타측면(B) 방향을 따라 상기 나노포어(300)의 함량이 점진적으로 감소되는 회절 도광판(100)의 단면을 나타낸 도면이다. 즉, 회절 영역(200)의 일측면(A)에서 타측면(B)까지 상기 나노포어(300)의 의한 공극률이 점진적으로 감소되며, 이에 의해, 회절 영역(200)의 일측면(A)에서 타측면(B)까지 광 회절 효율이 점진적으로 증가될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회절 영역은 회절 격자 패턴을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 회절 영역은, 상기 회절 영역의 일측면에서 타측면 방향을 따라 이격되어 구비되는 2 이상의 패턴 단위체를 포함하는 회절 격자 패턴을 포함할 수 있다. 도 1을 참고하면, 상기 패턴 단위체(400)는 상기 회절 영역(200)의 일측면(A)에서 타측면(B) 방향에 수직하는 방향을 따라 연속되어 구비될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 영역에 포함되는 회절 격자 패턴을 개략적으로 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 2는 회절 도광판(100)의 일면으로부터 패턴 단위체(400)가 θ의 경사각을 이루며 구비되고, 패턴 단위체(400)는 h의 높이를 가지며, 2 이상의 패턴 단위체(400)가 d의 주기(pitch)를 가지며 구비된 것을 나타낸 도면이다. 본 발명에서 “주기”는 패턴 단위체가 반복되는 간격을 의미하며, 도 2와 같이, 하나의 패턴 단위체(400)의 일 지점과 이와 인접하는 다른 하나의 패턴 단위체(400)의 일 지점 사이의 길이를 의미할 수 있다. 하나의 패턴 단위체(400)의 일 지점과 다른 하나의 패턴 단위체(400)의 일 지점은 패턴 단위체(400) 간에 서로 대응되는 위치를 의미할 수 있다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 격자 패턴은 2 이상의 패턴 단위체(400)를 포함할 수 있고, 상기 패턴 단위체(400)는 회절 도광판(100)의 일면으로부터 50°이상 90°이하의 경사각(θ)을 이루며 구비될 수 있다. 또한, 상기 2 이상의 패턴 단위체(400)는 100 nm 이상 600 nm 이하의 주기(d)를 가지며 구비될 수 있으며, 상기 패턴 단위체(400)의 높이(h)는 0 nm 초과 600 nm 이하일 수 있다. 다만, 상기 패턴 단위체의 경사각, 주기, 높이를 전술한 내용으로 제한하는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회절 격자 패턴에 포함되는 상기 2 이상의 패턴 단위체의 형태는 동일할 수 있다. 구체적으로, 상기 회절 영역은 회절 격자 패턴을 포함하며, 상기 회절 격자 패턴에 포함되는 2 이상의 패턴 단위체는 패턴 단위체의 경사각, 주기, 높이가 서로 동일한 것일 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 동일한 형태를 가지는 2 이상의 패턴 단위체를 포함하는 회절 도광판은 복잡하지 않은 단순한 구조를 가짐과 동시에, 회절 격자 패턴을 포함하는 상기 회절 영역의 전 영역에서의 회절되는 광량이 동일할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회절 격자 패턴에 포함되는 상기 2 이상의 패턴 단위체의 형태가 서로 상이할 수도 있다. 구체적으로, 상기 회절 격자 패턴에 포함되는 2 이상의 패턴 단위체는 패턴 단위체의 경사각은 동일하나 패턴 단위체의 높이가 상이할 수 있고, 또한, 패턴 단위체의 높이는 동일하나 패턴 단위체의 경사각이 상이할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 나노포어의 직경은 100 nm 이하일 수 있다. 구제적으로, 상기 나노포어의 직경은 10 nm 이상 100 nm 이하, 10 nm 이상 90 nm 이하, 20 nm 이상 80 nm 이하, 30 nm 이상 60 nm 이하, 40 nm 이상 50 nm 이하, 20 nm 이상 100 nm 이하, 30 nm 이상 90 nm 이하, 40 nm 이상 80 nm 이하, 50 nm 이상 70 nm 이하일 수 있고, 보다 구체적으로 20 nm 이상 40 nm 이하, 35 nm 이상 50 nm 이하, 50 nm 이상 80 nm 이하, 60 nm 이상 90 nm 이하일 수 있다. 상기 나노포어의 직경은 B.E.T(Brunauer. Emmett. Teller) 비표면적분석장비를 이용한 B.E.T. 측정 방법에 의하여 측정될 수 있다.
전술한 직경을 가지는 나노포어를 포함하는 회절 도광판은 디스플레이 유닛에 적용 시, 광경로를 방해하지 않으며 효과적으로 광을 회절시킬 수 있다. 또한, 회절 도광판에 포함되는 나노포어의 직경을 전술한 범위로 조절함으로써, 회절 영역에서의 광굴절률을 효과적으로 제어할 수 있으며, 회절 도광판의 기계적 물성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
상기 나노포어의 직경이 100 nm를 초과하는 경우에는 회절 도광판에 입사되는 광이 설정된 광경로를 벗어나 가이드되어 출사되는 문제 및 회절 도광판의 내구성, 강도 등의 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생될 수 있다. 또한, 상기 나노포어의 직경이 10 nm 미만인 경우에는 상기 회절 영역에서의 광굴절률을 효과적으로 제어하기 어려운 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회절 도광판은 회절 영역의 일측면에서 타측면까지 광굴절률이 점진적으로 증가되는 회절 영역을 적어도 하나 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 회절 도광판은 2 이상의 회절 영역을 포함할 수 있으며, 2 이상의 회절 영역 중 적어도 하나의 회절 영역은, 고분자 매트릭스 내의 나노포어 함량에 따라 회절 영역의 일측면에서 타측면까지 광굴절률이 점진적으로 증가될 수 있다. 일 예로, 상기 회절 도광판은 5 개의 회절 영역을 포함할 수 있고, 5 개의 회절 영역 중 일부 회절 영역은 회절 영역의 일측면에서 타측면까지 광굴절률이 점진적으로 증가될 수 있다. 또한, 상기 회절 도광판에 포함되는 2 이상의 회절 영역은 서로 이격되어 구비될 수 있고, 서로 접하여 구비될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회절 도광판은 상기 회절 도광판의 일측면으로부터 타측면 방향을 따라 구획되는 제1 회절 영역, 제2 회절 영역 및 제3 회절 영역 중 적어도 제1 회절 영역과 제3 회절 영역을 포함할 수 있다. 즉, 상기 회절 도광판은 제1 회절 영역과 제3 회절 영역을 포함하고, 제2 회절 영역을 추가적으로 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2 이상의 회절 영역을 포함하는 회절 도광판의 평면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 구체적으로, 회절 도광판(100)의 일측면(A)에서 타측면(B) 방향을 따라 제1 회절 영역(210), 제2 회절 영역(220) 및 제3 회절 영역(230)이 구획된 회절 도광판을 나타낸 도면이다.
도 3을 참고하면, 상기 제1 회절 영역(210)은 다양한 파장값을 가지는 광 들을 포함하는 입사광이 입사되는 영역일 수 있다. 또한, 상기 제2 회절 영역(220)은 상기 회절 도광판(100) 내로 입사된 광 들이 회절되는 영역이며, 상기 제1 회절 영역(210)에 입사된 광을 상기 제3 회절 영역(230)으로 확장하는 영역일 수 있다. 상기 제3 회절 영역(230)은 상기 회절 도광판(100)에서 광이 출사되는 영역으로, 상기 회절 도광판(100)을 디스플레이 유닛에 사용하는 경우, 상기 제3 회절 영역(230)은 디스플레이 유닛 사용자의 안구와 인접하는 영역으로, 광이 출사되어 사용자에게 디스플레이 정보를 제공하는 영역일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판을 개략적으로 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 4는 회절 도광판(100)의 제1 회절 영역(210)으로 광이 입사된 후, 제3 회절 영역(230)으로 광이 출사되어 사용자에게 디스플레이 정보가 제공되는 것을 나타낸 도면이다. 도 4에서, 제 3 회절 영역(230) 내에 나노포어가 도시되어 있지 않으나, 제3 회절 영역의 일측면(A)에서 타측면(B) 방향을 따라 제3 회절 영역(230)에서의 나노포어의 함량이 점진적으로 감소됨에 따라, 광 회절 효율이 점진적으로 증가되어 광량이 일정한 디스플레이 정보가 사용자에게 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회절 도광판에 포함되는 2 이상의 회절 영역 각각의 나노포어 함량은 상이할 수 있다. 일 예로, 상기 회절 도광판이 제1 회절 영역, 제2 회절 영역 및 제3 회절 영역을 포함하는 경우, 상기 제1 회절 영역에는 나노포어가 포함되지 않고, 상기 제2 회절 영역의 나노포어 함량은 상기 제3 회절 영역의 나노포어 함량보다 많을 수 있다. 또한, 상기 제1 회절 영역, 제2 회절 영역 및 제3 회절 영역에 나노포어가 포함되고, 상기 제2 회절 영역의 나노포어 함량은 상기 제3 회절 영역의 나노포어 함량보다 많을 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 2 이상의 회절 영역을 포함하는 회절 도광판의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 5는 회절 도광판(100)의 일측면(A)에서 타측면(B) 방향을 따라 제1 회절 영역(210), 제2 회절 영역(220) 및 제3 회절 영역(230)이 구비되고, 제1 회절 영역(210)에는 나노포어가 포함되지 않고, 제2 회절 영역(220)의 나노포어(300) 함량이 제3 회절 영역(230)의 나노포어(300) 함량보다 많은 회절 도광판(100)의 단면을 나타낸 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회절 영역은 서로 상이한 광굴절률을 가지는 단위 회절 영역을 2 이상 포함하고, 상기 단위 회절 영역은 상기 회절 영역의 일측면에서 타측면까지 점진적으로 광굴절률이 증가되도록 배치될 수 있다. 상기 단위 회절 영역은 서로 인접하여 구비되거나 접하여 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 회절 영역은 상기 회절 영역의 일측면에서 타측면 방향을 따라 구비되는 2 이상의 단위 회절 영역을 포함할 수 있고, 2 이상의 단위 회절 영역의 광굴절률은 상기 회절 영역의 일측면에서 타측면 방향을 따라 증가될 수 있다. 일 예로, 회절 영역은 상기 회절 영역의 일측면에서 타측면 방향을 따라 구비되는 제1 단위 회절 영역, 제2 단위 회절 영역, 제3 단위 회절 영역을 포함할 수 있고, 제1 단위 회절 영역, 제2 단위 회절 영역 및 제3 단위 회절 영역 순으로 광굴절률이 점진적으로 증가될 수 있다.
본 발명의 일 실시예 따르면, 상기 단위 회절 영역의 일측면에서 타측면 방향에 따른 길이는 상기 회절 영역의 일측면에서 타측면 방향에 따른 길이의 0.1 배 내지 0.3 배일 수 있다.
상기 단위 회절 영역의 일측면에서 타측면 방향에 따른 길이를 전술한 범위로 조절함으로써, 광굴절률이 점진적으로 변화되는 단위 회절 영역을 포함하는 회절 영역을 효과적으로 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 어느 하나의 단위 회절 영역의 광굴절률은 인접한 다른 하나의 단위 회절 영역의 광굴절률의 0.6 배 내지 0.95 배일 수 있다. 구체적으로, 상기 어느 하나의 단위 회절 영역의 광굴절률은 인접한 다른 하나의 단위 회절 영역의 광굴절률의 0.6 배 내지 0.9 배. 0.7 배 내지 0.8 배. 0.75 배 내지 0.9 배. 0.85 배 내지 0.9 배. 0.75 배 내지 0.85 배일 수 있다. 상기 어느 하나의 단위 회절 영역의 광굴절률과 인접한 다른 하나의 단위 회절 영역의 광굴절률의 비를 전술한 범위로 조절함으로써, 회절 영역의 일측면에서 타측면까지 광굴절률이 급격하게 변화되거나 또는 회절 영역의 일측면에서 타측면까지 광굴절률의 변화가 미비하여 상기 회절 영역에서의 광굴절률을 점진적으로 변화시키는 것이 용이하지 않은 문제를 방지할 수 있다.
일 예로, 상기 회절 영역이 회절 영역의 일측면에서 타측면 방향을 따라 구비되는 제1 단위 회절 영역, 제2 단위 회절 영역, 제3 단위 회절 영역을 포함하는 경우, 제1 단위 회절 영역의 광굴절률은 제2 단위 회절 영역의 광굴절률의 0.7 배, 제2 단위 회절 영역의 광굴절률은 제3 단위 회절 영역의 광굴절률의 0.7 배일 수 있다. 상기 회절 영역은 광이 입사되는 제1 회절 영역일 수 있고, 상기 회절 도광판에서 광이 출사되는 영역인 제3 회절 영역일 수 있고, 또는 제1 회절 영역에 입사된 광을 제3 회절 영역으로 확장하는 제2 회절 영역일 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회절 영역은 2 이상의 단위 회절 영역을 포함하며, 상기 어느 하나의 단위 회절 영역의 단위부피당 상기 나노포어의 함량은 인접한 다른 하나의 단위 회절 영역의 단위부피당 상기 나노포어의 함량의 0.7 배 내지 0.95 배일 수 있다. 구체적으로, 상기 어느 하나의 단위 회절 영역의 단위부피당 상기 나노포어의 함량은 이와 인접하는 상기 다른 하나의 단위 회절 영역의 단위부피당 상기 나노포어의 함량의 0.75 배 내지 0.9 배. 0.85 배 내지 0.9 배. 0.75 배 내지 0.85 배, 0.8 배 내지 0.95 배일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 어느 하나의 단위 회절 영역의 단위부피당 상기 나노포어의 함량과 이와 인접하는 다른 하나의 단위 회절 영역의 단위부피당 상기 나노포어의 함량의 관계를 전술한 범위로 조절함으로써, 상기 회절 영역의 일측면에서 타측면까지 안정적이고 효과적이게 광굴절률을 점진적으로 변화시킬 수 있다. 어느 하나의 단위 회절 영역의 단위부피당 상기 나노포어의 함량과 이와 인접하는 다른 하나의 단위 회절 영역의 단위부피당 상기 나노포어의 함량의 관계가 전술한 범위를 벗어나는 경우, 회절 영역의 일측면에서 타측면까지 광굴절률이 급격하게 변화되거나 또는 회절 영역의 일측면에서 타측면까지 광굴절률의 변화가 미비하여 상기 회절 영역에서의 광굴절률을 점진적으로 변화시키는 것이 용이하지 않은 문제가 발생될 수 있다.
일 예로, 상기 회절 영역이 회절 영역의 일측면에서 타측면 방향을 따라 구비되는 제1 단위 회절 영역, 제2 단위 회절 영역, 제3 단위 회절 영역을 포함하는 경우, 제2 단위 회절 영역의 나노포어의 함량은 제1 단위 회절 영역의 나노포어의 함량의 0.7 배, 제3 단위 회절 영역의 나노포어의 함량은 제2 단위 회절 영역의 나노포어의 함량의 0.7 배일 수 있다. 상기 회절 영역은 광이 입사되는 제1 회절 영역일 수 있고, 상기 회절 도광판에서 광이 출사되는 영역인 제3 회절 영역일 수 있고, 또는 제1 회절 영역에 입사된 광을 제3 회절 영역으로 확장하는 제2 회절 영역일 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 2 이상의 단위 회절 영역을 포함하는 회절 영역을 개략적으로 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 6은 제1 단위 회절 영역(231), 제2 단위 회절 영역(232), 제3 단위 회절 영역(233)을 포함하는 제3 회절 영역(230)을 나타낸 것으로, 제1 단위 회절 영역(231), 제2 단위 회절 영역(232), 제3 단위 회절 영역(233) 순으로 나노포어의 함량이 감소되는 것을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회절 영역의 일측면에 인접한 상기 단위 회절 영역의 단위부피당 상기 나노포어의 함량은 35 % 이상 60 % 이하이고, 상기 회절 영역의 타측면에 인접한 상기 단위 회절 영역의 단위부피당 상기 나노포어의 함량은 0 % 이상 5 % 이하일 수 있다. 즉, 상기 회절 영역의 일측면에 인접한 단위 회절 영역의 나노포어에 의한 공극률은 35 % 이상 60 % 이하이고, 상기 회절 영역의 타측면에 인접한 단위 회절 영역의 나노포어에 의한 공극률은 0 % 이상 5 % 이하일 수 있다. 상기 회절 영역의 타측면에 인접한 단위 회절 영역의 나노포어에 의한 공극률이 0%인 경우에도, 상기 회절 영역에 포함되는 회절 격자 패턴에 의해 상기 단위 회절 영역에서도 광이 회절될 수 있다.
또한, 상기 회절 영역의 일측면에 인접한 단위 회절 영역의 나노포어에 의한 공극률은 40 % 이상 60 % 이하, 45 % 이상 55 % 이하, 50 % 이상 55 % 이하, 40 % 이상 55 % 이하, 40 % 이상 50 % 이하, 40 % 이상 45 % 이하일 수 있다. 상기 회절 영역의 타측면에 인접한 단위 회절 영역의 나노포어에 의한 공극률은 1 % 이상 5 % 이하, 2 % 이상 4.5 % 이하, 2.5 % 이상 3.5 % 이하, 1 % 이상 4 % 이하, 1.5 % 이상 3 % 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회절 영역의 일측면에 인접한 단위 회절 영역의 나노포어에 의한 공극률 및 상기 회절 영역의 타측면에 인접한 단위 회절 영역의 나노포어에 의한 공극률을 전술한 범위로 조절함으로써, 회절 영역의 전 영역에서 회절되는 광량을 동일하게 제어하는 것이 용이할 수 있다.
일 예로, 상기 회절 영역의 일측면에서 타측면을 따라 제1 단위 회절 영역, 제2 단위 회절 영역, 제3 단위 회절 영역, 제4 단위 회절 영역 등 제n 단위 회절 영역을 포함하는 경우, 상기 회절 영역의 일측면에 인접한 제1 단위 회절 영역의 나노포어에 의한 공극률은 40 % 이상 60 % 이하이고, 상기 회절 영역의 타측면에 인접한 제n 단위 회절 영역의 나노포어에 의한 공극률은 0 % 이상 5 % 이하일 수 있다. 즉, 제1 단위 회절 영역, 제2 단위 회절 영역, 제3 단위 회절 영역, 제4 단위 회절 영역 및 제n 단위 회절 영역 순으로 나노포어에 의한 공극률이 점진적으로 감소될 수 있고, 제1 단위 회절 영역, 제2 단위 회절 영역, 제3 단위 회절 영역, 제4 단위 회절 영역 및 제n 단위 회절 영역 순으로 광굴절률이 점진적으로 증가될 수 있다. 상기 회절 영역은 광이 입사되는 제1 회절 영역일 수 있고, 상기 회절 도광판에서 광이 출사되는 영역인 제3 회절 영역일 수 있고, 또는 제1 회절 영역에 입사된 광을 제3 회절 영역으로 확장하는 제2 회절 영역일 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회절 도광판은 2 이상의 회절 영역을 포함할 수 있으며, 2 이상의 회절 영역 각각은 2 이상의 단위 회절 영역을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 회절 도광판은 제1 회절 영역, 제2 회절 영역 및 제3 회절 영역을 포함할 수 있으며, 상기 제2 회절 영역은 제1 단위 회절 영역, 제2 단위 회절 영역 및 제3 단위 회절을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제3 회절 영역은 제1 단위 회절 영역, 제2 단위 회절 영역 및 제3 단위 회절을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회절 도광판의 두께는 100 nm 이상 1,000 nm 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 회절 도광판의 두께는 200 nm 이상 900 nm 이하, 300 nm 이상 750 nm 이하, 400 nm 이상 600 nm 이하, 450 nm 이상 550 nm 이하, 100 nm 이상 600 nm 이하, 200 nm 이상 500 nm 이하, 300 nm 이상 400 nm 이하, 400 nm 이상 900 nm 이하, 500 nm 이상 800 nm 이하, 600 nm 이상 700 nm 이하일 수 있다. 전술한 범위의 두께를 가지는 회절 도광판은 광 회절효율이 우수할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회절 도광판은 기재를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 회절 도광판의 일면은 회절 격자 패턴을 포함할 수 있고, 상기 회절 도광판의 타면 상에 기재가 구비될 수 있다. 상기 기재의 광굴절률은 1.3 이상 2.0 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 기재의 광굴절률은 1.5 이상 1.9 이하, 1.7 이상 1.8 이하일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기재를 포함하는 회절 도광판을 개략적으로 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 7은 회절 격자 패턴을 포함하는 제1 회절 영역(210), 제2 회절 영역(220) 및 제3 회절 영역(230)과 타면 상에 구비되는 기재를 포함하는 회절 도광판을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회절 영역에서의 광굴절률, 상기 기재의 광굴절률 등은 당업계에서 일반적으로 광굴절률을 측정하는 방법을 이용하여 측정할 수 있다. 일 예로, 프리즘커플러(SPA-4000)를 사용하여 광굴절률을 측정하거나, 엘립소미터(ellipsometry)를 사용하여 광굴절률을 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 범위의 광굴절률을 가지는 기재는 입사되는 광에 대한 회절 성능이 우수할 수 있다. 상기 기재는 TiO2, Al2O3, Ga2O3, TeO2, ZrO2, Ta2O5, Nb2O5, ZnS, HfO, MoO, CuO 등의 고굴절 성분 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다만, 상기 기재에 포함되는 고굴절 성분을 제한하는 것은 아니다. 상기 기재에 포함되는 고굴절 성분의 함량, 종류 등을 조절하여, 상기 기재의 광굴절률을 제어할 수 있다. 또한, 상기 기재는 상기 고굴절 성분을 포함하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리이미드 필름, 폴리아마이드 필름 및 폴리카보네이트 필름 등의 수지 필름, 유리 필름, 석영 필름 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 열경화성 화합물을 포함하는 제1 조성물, 및 열경화성 화합물 및 광분해성 화합물을 포함하는 제2 조성물을 준비하는 단계; 기재 상의 일 영역에 상기 제2 조성물을 도포하고, 상기 기재 상의 타 영역에 상기 제1 조성물을 도포하는 단계; 상기 제1 조성물 및 상기 제2 조성물을 열경화하여, 고분자 매트릭스를 형성하는 단계; 및 상기 고분자 매트릭스에 광조사를 하여 상기 광분해성 화합물이 나노포어를 형성시키는 단계;를 포함하고, 상기 기재 상의 일 영역은 상기 고분자 매트릭스 내 상기 나노포어의 함량을 단위 영역별로 조절하여, 상기 일 영역의 일측면에서 타측면까지 광굴절률이 점진적으로 증가하는 것인 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 일측면으로부터 타측면을 따라, 광굴절률이 점진적으로 변화되는 영역을 포함하는 회절 도광판을 용이하게 제조할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 열경화성 화합물은 열경화되어 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 등의 아크릴계 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르 수지 중 하나를 형성할 수 있는 화합물을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 열경화성 화합물은 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트를 포함할 수 있으며, 상기 열경화성 화합물은 열경화되어 아크릴계 수지를 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 기재의 광굴절률은 1.3 이상 2.0 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 기재의 광굴절률은 1.5 이상 1.9 이하, 1.7 이상 1.8 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 범위의 광굴절률을 가지는 기재는 입사되는 광에 대한 회절 성능이 우수할 수 있다. 상기 기재는 TiO2, Al2O3, Ga2O3, TeO2, ZrO2, Ta2O5 Nb2O5, ZnS, HfO, MoO, CuO 등의 고굴절 성분 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다만, 상기 기재에 포함되는 고굴절 성분을 제한하는 것은 아니다. 상기 기재에 포함되는 고굴절 성분의 함량, 종류 등을 조절하여, 상기 기재의 광굴절률을 제어할 수 있다. 또한, 상기 기재는 상기 고굴절 성분을 포함하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리이미드 필름, 폴리아마이드 필름 및 폴리카보네이트 필름 등의 수지 필름, 유리 필름, 석영 필름 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 도포하는 단계는 당업계에서 사용되는 일반적인 방법을 이용하여 상기 제1 조성물 및 제2 조성물을 기재의 일면 상에 도포할 수 있다. 구체적으로, 바 코팅, 블레이드 코팅, 슬롯 다이 코팅, 스프레이 코팅, 스핀 코팅, 그라비아 코팅, 잉크젯 프린팅, 또는 이들을 조합한 방법을 사용할 수 있다. 특히, 잉크젯 프린팅 방법을 이용하여 상기 제1 조성물 및 제2 조성물을 도포할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 조성물 및 상기 제2 조성물을 열경화하여, 고분자 매트릭스를 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 조성물을 열경화함으로써, 광분해성 화합물을 포함하는 고분자 매트릭스를 상기 기재의 일 영역 상에 형성할 수 있다. 또한, 상기 제1 조성물을 열경화함으로써, 광분해성 화합물이 포함되지 않은 고분자 매트릭스를 상기 기재의 타 영역 상에 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 고분자 매트릭스를 형성하는 단계는 150 ℃ 이상 210 ℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 150 ℃ 이상 200 ℃ 이하, 160 ℃ 이상 180 ℃ 이하, 150 ℃ 이상 170 ℃ 이하, 170 ℃ 이상 210 ℃ 이하, 180 ℃ 이상 200 ℃ 이하, 200 ℃ 이상 210 ℃ 이하의 온도에서 상기 제1 조성물 및 제2 조성물을 열경화시킬 수 있다. 상기 범위의 온도 조건에서 상기 제1 조성물 및 제2 조성물을 경화시킴으로써, 균질한 물성을 보유하는 고분자 매트릭스를 형성할 수 있으며, 제1 조성물 및 제2 조성물이 완전하게 경화되지 않은 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 나노포어를 형성하는 단계는 상기 고분자 매트릭스에 광조사를 하여, 상기 고분자 매트릭스에 포함된 광분해성 화합물을 광분해시킬 수 있다. 광분해성 화합물이 광분해됨에 따라, 상기 고분자 매트릭스 내에 광분해성 화합물이 위치한 곳에 나노포어가 형성될 수 있다. 상기 광분해성 화합물은 광에 의해 분해될 수 있는 바, 고분자 매트릭스를 형성하는 과정에서 광분해성 화합물이 분해되는 것을 방지하기 위하여, 열경화성 화합물을 포함하는 제2 조성물을 열경화시킬 수 있다. 제2 조성물이 광경화되어 고분자 매트릭스를 형성하는 경우, 제2 조성물이 광경화되는 과정에서 상기 광분해성 화합물이 분해될 수 있어, 고분자 매트릭스 내에 나노포어를 안정적으로 형성하는 것이 어려운 문제가 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 광분해성 화합물을 광분해한 후, 분해산물을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 광분해성 화합물이 광분해됨에 따라, 고분자 매트릭스 내에 분해산물이 존재할 수 있다. 고분자 매트릭스 내에 분해산물이 존재하는 경우, 제조되는 회절 도광판의 품질 및 광회절효율이 저하될 수 있다. 이에, 상기 분해산물을 제거하기 위하여, 고분자 매트릭스를 메탄올 또는 아세트산에 약 10 분 정도 침지시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 광분해성 화합물이 광분해됨에 따라 발생되는 분해산물을 제거함으로써, 제조되는 회절 도광판의 품질 및 광회절효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 광분해성 화합물은 폴리알킬메타크릴레이트 블록을 함유하는 블록 공중합체를 포함할 수 있다. 상기 폴리알킬메타크릴레이트에 함유된 알킬기는 1 이상 10 이하의 탄소를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 블록 공중합체는 폴리메틸메타크릴레이트 블록, 폴리에틸메타크릴레이트 블록, 폴리프로필메타크릴레이트 블록, 폴리부틸메타크릴레이트 블록, 폴리펜틸메타크릴레이트 블록 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 볼록 공중합체는 poly(styrene-b-methyl methacrylate) 블록 공중합체 및 poly(pentafluorostyrene)-b-PMMA 블록 공중합체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 고분자 매트릭스에 광조사를 함으로써, 상기 고분자 매트릭스 내에 존재하는 블록 공중합체의 폴리알킬메타크릴레이트 블록이 광분해되고, 폴리알킬메타크릴레이트 블록이 위치한 지점에 나노포어가 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 광조사는 상기 고분자 매트릭스에 자외선을 조사하는 것일 수 있으며, 250 nm 이상 350 nm 이하의 파장값을 가지는 자외선을 조사할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 200 mJ/cm2 이상 400 mJ/cm2 이하의 세기를 갖는 램프를 이용하여, 250 nm 이상 350 nm 이하의 파장값을 가지는 자외선을 5 분 이상 20 분 이하의 시간 동안 조사할 수 있다. 상기 고분자 매트릭스에 자외선을 조사하는 시간을 전술한 범위로 조절함으로써, 상기 고분자 매트릭스 내에 나노포어를 안정적이고 효과적으로 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 기재 상의 일 영역에 구비되는 상기 고분자 매트릭스 내 나노포어의 함량을 단위 영역별로 조절하여, 상기 일 영역의 일측면에서 타측면까지 광굴절률을 점진적으로 증가시킬 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 일 영역은 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 영역과 대응될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 일 영역은 상기 일 영역의 일측면으로부터 타측면 방향을 따라 구획되는 2 이상의 단위 영역을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 영역은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 회절 영역과 대응될 수 있다. 상기 일 영역의 일측면으로부터 타측면 방향으로 상기 단위 영역 상에 구비된 고분자 매트릭스의 나노포어 함량을 점진적으로 감소시켜, 상기 일 영역의 일측면으로부터 타측면까지 광굴절률을 점진적으로 증가시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 일 영역에 포함되는 2 이상의 단위 영역 상에 각각 고분자 매트릭스가 구비될 수 있으며, 상기 단위 영역 상에 각각 구비된 고분자 매트릭스의 나노포어 함량은 서로 상이할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 조성물에 포함되는 상기 광분해성 화합물의 함량 및 상기 광분해성 화합물의 중량평균분자량 중 적어도 하나를 조절하여, 상기 고분자 매트릭스 내 상기 나노포어의 함량을 단위 영역별로 조절할 수 있다. 또한, 상기 블록 공중합체에 포함되는 상기 폴리알킬메타크릴레이트 블록의 함량을 조절하여, 상기 고분자 매트릭스 내 상기 나노포어의 함량을 단위 영역별로 조절할 수 있다. 즉, 상기 일 영역 상에 구비된 고분자 매트릭스 내의 나노포어 함량은, 제2 조성물에 포함되는 광분해성 화합물의 함량, 광분해성 화합물의 중량평균분자량 및 블록 공중합체에 포함되는 폴리알킬메타크릴레이트 블록의 함량 중 적어도 하나를 조절하여 제어할 수 있다. 일 예로, 상기 일 영역의 일측면으로부터 타측면방향으로 제1 단위 영역, 제2 단위 영역, 제3 단위 영역이 구획되는 경우, 제1 단위 영역, 제2 단위 영역 및 제3 단위 영역 각각에 도포되는 제2 조성물에 포함되는 광분해성 화합물의 함량을 점진적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 제1 단위 영역, 제2 단위 영역 및 제3 단위 영역 각각에 도포되는 제2 조성물에 포함되는 광분해성 화합물의 중량평균분자량을 점진적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 제1 단위 영역, 제2 단위 영역 및 제3 단위 영역 각각에 도포되는 제2 조성물에 포함되는 블록 공중합체의 폴리알킬메타크릴레이트 블록 함량을 점진적으로 감소시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 광분해성 화합물의 함량은 상기 제2 조성물 100 중량부에 대하여 0 중량부 초과 50 중량부 이하일 수 있다. 제2 조성물에 포함되는 광분해성 화합물의 함량을 전술한 범위로 조절함으로써, 제조되는 회절 도광판의 광굴절률을 효과적으로 제어할 수 있고, 회절 도광판의 기계적 물성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 제2 조성물에 포함되는 광분해성 화합물의 함량이 제2 조성물 100 중량부에 대하여 50 중량부를 초과하는 경우, 고분자 매트릭스 내에 형성되는 나노포어의 함량이 많아, 회절되는 광경로를 방해하는 문제가 발생될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 광분해성 화합물의 함량이 상이한 제2 조성물을 2 이상 준비하고, 2 이상의 상기 제2 조성물 각각을 상기 일 영역 상에 구획되는 2 이상의 단위 영역 각각에 도포할 수 있다. 일 예로, 상기 일 영역의 일측면으로부터 타측면방향으로 제1 단위 영역, 제2 단위 영역, 제3 단위 영역이 구획되는 경우, 광분해성 화합물의 함량이 30 중량부인 제2 조성물을 상기 제1 단위 영역 상에 도포하고, 광분해성 화합물의 함량이 20 중량부인 제2 조성물을 상기 제2 단위 영역 상에 도포하고, 광분해성 화합물의 함량이 10 중량부인 제2 조성물을 상기 제3 단위 영역 상에 도포할 수 있다. 이후, 상기 제1 단위 영역, 제2 단위 영역 및 제3 단위 영역 상에 도포된 제2 조성물을 열경화시켜 고분자 매트릭스를 형성하고, 고분자 매트릭스에 광조사를 하여, 상기 일 영역의 일 측면으로부터 타측면 방향으로 고분자 매트릭스 내 상기 나노포어의 함량을 점진적으로 감소시킬 수 있다. 상기 나노포어의 함량이 점진적으로 감소됨에 따라, 상기 일 영역에서의 광굴절률은 일 측면으로부터 타측면 방향으로 점진적으로 증가될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 광분해성 화합물의 중량평균분자량은 30,000 g/mol 이상 200,000 g/mol 이하일 수 있다. 제2 조성물에 포함되는 광분해성 화합물의 중량평균분자량을 전술한 범위로 조절함으로써, 제조되는 회절 도광판의 내구성, 강도 등의 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생될 수 있다. 상기 광분해성 화합물의 중량평균분자량이 30,000 g/mol 미만인 경우에는 광굴절률을 효과적으로 제어할 수 있는 직경을 가지는 나노포어를 형성하는 것이 용이하지 않으며, 상기 광분해성 화합물의 중량평균분자량이 200,000 g/mol을 초과하는 경우에는 형성되는 나노포어의 직경이 커 회절 도광판의 기계적 물성이 저하될 수 있고, 회절되는 광경로를 제어하는 것이 용이하지 않을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 광분해성 화합물의 중량평균분자량이 상이한 제2 조성물을 2 이상 준비하고, 2 이상의 상기 제2 조성물 각각을 상기 일 영역 상에 구획되는 2 이상의 단위 영역 각각에 도포할 수 있다. 일 예로, 상기 일 영역의 일측면으로부터 타측면방향으로 제1 단위 영역, 제2 단위 영역, 제3 단위 영역이 구획되는 경우, 광분해성 화합물의 중량평균분자량이 200,000 g/mol인 제2 조성물을 상기 제1 단위 영역 상에 도포하고, 광분해성 화합물의 중량평균분자량이 150,000 g/mol인 제2 조성물을 상기 제2 단위 영역 상에 도포하고, 광분해성 화합물의 중량평균분자량이 100,000 g/mol인 제2 조성물을 상기 제3 단위 영역 상에 도포할 수 있다. 이후, 상기 제1 단위 영역, 제2 단위 영역 및 제3 단위 영역 상에 도포된 제2 조성물을 열경화시키고 광조사하여, 상기 일 영역의 일 측면으로부터 타측면 방향으로 고분자 매트릭스 내 상기 나노포어의 함량을 점진적으로 감소시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 블록 공중합체에 포함되는 상기 폴리알킬메타크릴레이트 블록의 함량은 10 몰% 이상 40 몰% 이하일 수 있다. 제2 조성물에 포함되는 블록 공중합체의 폴리알킬메타크릴레이트 블록 함량을 전술한 범위로 조절함으로써, 제조되는 회절 도광판의 광굴절률을 효과적으로 제어할 수 있다.
상기 블록 공중합체에 포함되는 상기 폴리알킬메타크릴레이트 블록의 함량이 상이한 제2 조성물을 2 이상 준비하고, 2 이상의 상기 제2 조성물 각각을 상기 일 영역 상에 구획되는 2 이상의 단위 영역 각각에 도포할 수 있다. 일 예로, 상기 일 영역의 일측면으로부터 타측면방향으로 제1 단위 영역, 제2 단위 영역, 제3 단위 영역이 구획되는 경우, 폴리알킬메타크릴레이트 블록의 함량이 30 몰%인 블록 공중합체를 포함하는 제2 조성물을 상기 제1 단위 영역 상에 도포하고, 폴리알킬메타크릴레이트 블록의 함량이 20 몰%인 블록 공중합체를 포함하는 제2 조성물을 상기 제2 단위 영역 상에 도포하고, 폴리알킬메타크릴레이트 블록의 함량이 10 몰%인 블록 공중합체를 포함하는 제2 조성물을 상기 제3 단위 영역 상에 도포할 수 있다. 이후, 상기 제1 단위 영역, 제2 단위 영역 및 제3 단위 영역 상에 도포된 제2 조성물을 열경화시키고 광조사하여, 상기 일 영역의 일 측면으로부터 타측면 방향으로 고분자 매트릭스 내 상기 나노포어의 함량을 점진적으로 감소시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 조성물이 도포되는 일 영역은 상기 기재 상에 2 이상 구획될 수 있다. 구체적으로, 상기 기재 상에 제1 영역, 제2 영역, 제3 영역이 구획될 수 있으며, 상기 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역 상에 제2 조성물이 도포될 수 있다. 이후, 도포된 제2 조성물을 열경화시키고 광조사하여, 나노포어를 포함하는 고분자 매트릭스를 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역 상에 형성할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 회절 영역, 제2 회절 영역 및 제3 회절 영역과 각각 대응될 수 있다. 상기 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역 각각은 2 이상의 단위 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 나노포어를 형성시키는 단계는 상기 광분해성 화합물이 분해되어 직경 100 nm 이하의 나노포어를 형성할 수 있다. 구제적으로, 상기 형성되는 나노포어의 직경은 10 nm 이상 100 nm 이하, 10 nm 이상 90 nm 이하, 20 nm 이상 80 nm 이하, 30 nm 이상 60 nm 이하, 40 nm 이상 50 nm 이하, 20 nm 이상 100 nm 이하, 30 nm 이상 90 nm 이하, 40 nm 이상 80 nm 이하, 50 nm 이상 70 nm 이하일 수 있고, 보다 구체적으로 20 nm 이상 40 nm 이하, 35 nm 이상 50 nm 이하, 50 nm 이상 80 nm 이하, 60 nm 이상 90 nm 이하일 수 있다. 상기 형성되는 나노포어의 직경을 전술한 범위로 조절함으로써, 상기 일 영역에서의 광굴절률을 효과적으로 제어할 수 있으며, 제조되는 회절 도광판의 기계적 물성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 조성물 표면 상에 회절 격자 패턴을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 조성물 표면 상에 회절 격자 패턴을 형성할 수도 있다. 상기 회절 격자 패턴을 형성하는 단계는 상기 고분자 매트릭스를 형성하는 단계 전에 수행될 수 있고, 상기 고분자 매트릭스를 형성하는 단계와 동시에 수행될 수 있다.
따라서, 표면 상에 회절 격자 패턴이 구빈된 제1 조성물 및 제2 조성물을 열경화시킴으로써, 회절 격자 패턴이 표면에 구비된 고분자 매트릭스를 형성할 수 있다. 광분해성 화합물을 포함하지 않는 제1 조성물로부터 형성된 고분자 매트릭스는, 상기 회절 격자 패턴을 통해 상기 타 영역에서 광을 회절시킬 수 있다. 또한, 제2 조성물의 표면 상에만 회절 격자 패턴을 형성하고, 제1 조성물의 표면 상에는 회절 격자 패턴을 형성하지 않을 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 회절 격자 패턴을 형성하는 단계는 상기 회결 격자 패턴이 음각된 몰드를 이용하여 상기 제2 조성물의 표면을 임프린팅할 수 있다. 상기 회절 격자 패턴의 형태를 고려하여, 상기 몰드를 제작할 수 있다. 또한, 상기 회결 격자 패턴이 음각된 몰드를 이용하여 상기 제1 조성물의 표면을 임프린팅할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 나노포어를 형성하는 단계 이후, 상기 기재를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 도광판을 포함하는 디스플레이 유닛을 제공한다. 상기 디스플레이 유닛은 제공되는 영상을 증강현실(AR: Augmented Reality), 혼합현실(MR: Mixed Reality), 또는 가상현실(VR: Virtual Reality)로 구현할 수 있다.
100: 회절 도광판
200: 회절 영역
210: 제1 회절 영역
220: 제2 회절 영역
230: 제3 회절 영역
231: 제1 단위 회절 영역
232: 제2 단위 회절 영역
233: 제3 단위 회절 영역
300: 나노포어
400: 패턴 단위체
500: 기재

Claims (17)

  1. 회절 도광판으로서,
    상기 회절 도광판은 적어도 하나의 회절 영역을 포함하고,
    상기 회절 영역은 일측면에서 타측면까지 점진적으로 광굴절률이 증가하며,
    상기 회절 영역의 광굴절률은 고분자 매트릭스 내의 나노포어의 함량에 의하여 조절되고,
    상기 회절 영역의 일측면에서 타측면 방향을 따라 단위부피당 상기 나노포어의 함량은 점진적으로 감소되는 것인 회절 도광판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 나노포어의 직경은 100 nm 이하인 것인 회절 도광판.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 회절 영역은 서로 상이한 광굴절률을 가지는 단위 회절 영역을 2 이상 포함하고, 상기 단위 회절 영역은 상기 회절 영역의 일측면에서 타측면까지 점진적으로 광굴절률이 증가되도록 배치되는 것인 회절 도광판.
  5. 청구항 4에 있어서,
    어느 하나의 단위 회절 영역의 광굴절률은 인접한 다른 하나의 단위 회절 영역의 광굴절률의 0.6 배 내지 0.95 배인 것인 회절 도광판.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 회절 영역의 일측면에 인접한 상기 단위 회절 영역의 단위부피당 상기 나노포어의 함량은 35 % 이상 60 % 이하이고, 상기 회절 영역의 타측면에 인접한 상기 단위 회절 영역의 단위부피당 상기 나노포어의 함량은 0 % 이상 5 % 이하인 것인 회절 도광판.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 어느 하나의 단위 회절 영역의 단위부피당 상기 나노포어의 함량은 인접한 다른 하나의 단위 회절 영역의 단위부피당 상기 나노포어의 함량의 0.7 배 내지 0.95 배인 것인 회절 도광판.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 회절 영역은 회절 격자 패턴을 포함하는 것인 회절 도광판.
  9. 열경화성 화합물을 포함하는 제1 조성물, 및 열경화성 화합물 및 광분해성 화합물을 포함하는 제2 조성물을 준비하는 단계;
    기재 상의 일 영역에 상기 제2 조성물을 도포하고, 상기 기재 상의 타 영역에 상기 제1 조성물을 도포하는 단계;
    상기 제1 조성물 및 상기 제2 조성물을 열경화하여, 고분자 매트릭스를 형성하는 단계; 및
    상기 고분자 매트릭스에 광조사를 하여 상기 광분해성 화합물이 나노포어를 형성시키는 단계;를 포함하고,
    상기 기재 상의 일 영역은 상기 고분자 매트릭스 내 상기 나노포어의 함량을 단위 영역별로 조절하여, 상기 일 영역의 일측면에서 타측면까지 광굴절률이 점진적으로 증가하는 것인 청구항 1에 따른 회절 도광판의 제조 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 나노포어를 형성시키는 단계는 상기 광분해성 화합물이 분해되어 직경 100 nm 이하의 나노포어를 형성하는 것인 회절 도광판의 제조 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 광분해성 화합물의 함량은 상기 제2 조성물 100 중량부에 대하여 0 중량부 초과 70 중량부 이하인 것인 회절 도광판의 제조 방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 광분해성 화합물의 중량평균분자량은 30,000 g/mol 이상 200,000 g/mol 이하인 것인 회절 도광판의 제조 방법.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 광분해성 화합물은 폴리알킬메타크릴레이트 블록을 함유하는 블록 공중합체를 포함하는 것인 회절 도광판의 제조 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 블록 공중합체에 포함되는 상기 폴리알킬메타크릴레이트 블록의 함량은 10 몰% 이상 40 몰% 이하인 것인 회절 도광판의 제조 방법.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 고분자 매트릭스를 형성하는 단계는 150 ℃ 이상 210 ℃ 이하의 온도에서 수행되는 것인 회절 도광판의 제조 방법.
  16. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 조성물 표면 상에 회절 격자 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 것인 회절 도광판의 제조 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 회절 격자 패턴을 형성하는 단계는 상기 회절 격자 패턴이 음각된 몰드를 이용하여 상기 제2 조성물의 표면을 임프린팅하는 것인 회절 도광판의 제조 방법.
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