KR102362543B1 - 마이크로 미러 어레이 및 그 제조 방법 - Google Patents

마이크로 미러 어레이 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 마이크로 미러 어레이의 제조 방법은, 경질 기판에 거울면을 형성하는 단계, 거울면이 형성된 경질 기판에 연질 기판을 합지하는 단계, 경질 기판과 연질 기판이 합지된 복수의 기판들을 합착하는 단계, 합착된 기판들을 절단하여 1차 마이크로 미러 어레이를 제작하는 단계, 제작된 1차 마이크로 미러 어레이에 추가 거울면을 형성하는 단계,추가 거울면이 형성된 복수의 1차 마이크로 미러 어레이들을 합착하는 단계, 및, 합착된 1차 마이크로 미러 어레이들을 절단하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

마이크로 미러 어레이 및 그 제조 방법{Micro Mirror Array and Manufacturing Method Thereof}
본 발명은 마이크로 미러 어레이 및 그 제조 방법에 관한 발명으로 더욱 상세하게는 플로팅 디스플레이(Floating Display)에 이용되는 마이크로 미러 어레이 및 그 제조 방법에 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 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.
도 2는 플로팅(Floating) 디스플레이의 개념도를 예시한다.
도 2를 참조하면, 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.
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, 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, 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 어레이를 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 회전시킨 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 떨어질 수 있다.
도 5c에서 예시된 2 레이어(layer) 형태의 마이크로 미러 어레이를 개선하기 위하여 투명한 고분자 필름의 한쪽 면에 거울면을 형성한 필름들을 적층한 후 절단하는 과정을 2회 반복하여 제작한 필름을 적용하여 1 레이어 형태의 마이크로 미러 어레이를 구현하는 방법이 제안되었다.
이러한 1 레이어 형태의 마이크로 미러 어레이를 제조하는 과정에서 수직절단 공정을 위해서는 투명하면서 절단이 용이한 연질의 투명 기판을 적용해야 한다.
하지만, 이러한 연질의 기판은 절단은 가능하지만, 편평도가 떨어져 굴곡이 있고, 표면에 요철이 있으며, 이러한 표면의 굴곡과 요철은 거울면에 투영되어 이미지가 반사될 때에 이미지의 변형을 유발하여 결과적으로 화질의 저하시킨다.
도 6은 1 레이어(layer) 형태의 마이크로 미러 어레이에서 발생할 수 있는 이미지 왜곡에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 6의 (a)는 이미지 왜곡이 없는 경우를 예시하고, 도 6의 (b)는 미세 절단 공정 중에 기판에 미세 요철이 생기는 등의 이유로 이미지 왜곡이 발생한 경우를 예시한다.
편평하고 요철이 없는 표면을 얻기 위해서는 PET 등 경질의 재료를 적용해야 하지만, 이런 재료를 적용할 경우 깨지기 쉬운 경질 재료의 특성상 수직 절단이 어려워 제작이 어렵거나 수율이 떨어져 제작 단가가 상승하는 문제가 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.
본 발명의 목적은, 이미지 왜곡없는 플로팅 디스플레이를 위한 마이크로 어레이 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 제조 비용을 감소시키고 높은 수율과 가지는 마이크로 어레이 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 마이크로 미러 어레이의 제조 방법은, 경질 기판에 거울면을 형성하는 단계, 거울면이 형성된 경질 기판에 연질 기판을 합지하는 단계, 경질 기판과 연질 기판이 합지된 복수의 기판들을 합착하는 단계, 합착된 기판들을 절단하여 1차 마이크로 미러 어레이를 제작하는 단계, 제작된 1차 마이크로 미러 어레이에 추가 거울면을 형성하는 단계,추가 거울면이 형성된 복수의 1차 마이크로 미러 어레이들을 합착하는 단계, 및, 합착된 1차 마이크로 미러 어레이들을 절단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 마이크로 미러 어레이의 제조 방법은, 기판에 프리즘(prism) 패턴을 형성하는 단계, 프리즘 패턴 표면에 거울면을 형성하는 단계, 거울면이 형성된 복수의 기판들을 적층하는 단계, 적층된 기판들을 수직 방향으로 절단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 마이크로 미러 어레이는, 제1 투명 기판, 제1 투명 기판 위에 형성된 제1 프리즘 패턴, 제1 프리즘 패턴 위에 형성된 제1 거울면을 포함하는 제1 기판, 및, 제2 투명 기판, 제2 투명 기판 위에 형성된 제2 프리즘 패턴, 제2 프리즘 패턴 위에 형성된 제2 거울면을 포함하는 제2 기판을 포함하고, 제2 기판은 제1 기판 위에 적층될 수 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 저비용으로 수율 및 효율이 높은 마이크로 미러 어레이의 제조가 가능하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 이미지 왜곡없는 플로팅 디스플레이를 위한 마이크로 어레이를 제조할 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 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 1 레이어(layer) 형태의 마이크로 미러 어레이에서 발생할 수 있는 이미지 왜곡에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이의 제조 방법의 흐름도이다.
도 8 내지 도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이 제조 방법에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이를 예시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이의 제조 방법의 흐름도이다.
도 15a 내지 도 15d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이 제조 방법에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 16 내지 도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이를 예시한 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 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이의 제조 방법의 흐름도이고, 도 8 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이 제조 방법에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도면들을 참조하면, 먼저, 도 8의 (a),(b)와 같이, 경질 기판(801)에 거울면(810)을 형성할 수 있다(S710).
여기서, 상기 경질 기판(801)은, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 사이클로올레핀수지(COP) 중 어느 하나일 수 있다. 또는, PET, PC, COP 외의 투명한 경질 기판을 사용하는 것도 가능하다.
또한, 상기 거울면 형성 단계(S710)는, 상기 경질 기판(801)에 금속 물질을 코팅하여 상기 거울면(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.
한편, 상기 거울면(810)이 형성된 경질 기판(801)에 연질 기판(802)을 합지할 수 있다(S720).
도 8의 (a)를 참조하면, 상기 거울면(810)이 형성된 경질 기판(801)의 상기 거울면(810) 측으로 상기 연질 기판(802)을 합지할 수 있다.
또는, 도 8의 (b)를 참조하면, 상기 거울면(810)이 형성된 경질 기판(801)의 상기 경질 기판(801) 측으로 상기 연질 기판(802)을 합지할 수 있다.
한편, 상기 연질 기판은, 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 중 어느 하나일 수 있다. 또는, 우레탄, 아크릴 등 투명한 연질 기판을 사용하는 것도 가능하다.
도 9는 본 발명에서 제안하는 마이크로 미러 어레이를 위한 기판(반사필름)의 단면구조를 도시한다.
도 9의 (a)를 참조하면, 상기 경질 기판(801)과 상기 연질 기판(802)이 합지된 기판은, 연질 투명 기판(802), 경질 투명 기판(801), 거울면(810) 순서로 적층된 구조를 가질 수 있다.
도 9의 (b)를 참조하면, 상기 경질 기판(801)과 상기 연질 기판(802)이 합지된 기판은, 연질 투명 기판(802), 거울면(810), 경질 투명 기판(801) 순서로 적층된 구조를 가질 수 있다.
도 8과 도 9에서 예시된 것과 같이, 본 발명은 굴곡과 요철이 없는 평평한 표면에 거울상을 구현하기 위하여 경질 소재인 얇은 경질 기판(801)에 거울면(810)을 형성하고, 가공성을 위하여 연질 기판(802)에 합지한다.
이때, 거울면(810)은 최외곽인 경질 기판(801) 상면에 위치하도록 합지될 수도 있고, 경질 기판(801)과 연질 기판(802) 사이에 위치하도록 합지될 수 있다.
또한 경질 기판(801)과 연질 기판(802)을 합치한 후에 거울면(810)을 형성하는 것도 가능하다.
이때 경질 기판(801)이 연질 기판(802)에 비하여 너무 두꺼우면 가공이 어려우며, 경질 기판(801)이 연질 기판(802)에 비하여 너무 얇을 경우 평평한 표면을 얻기 어려워 화질이 열화되거나 합지하는 과정에서 불량률이 높아지는 문제를 발생시킬 수 있다.
이러한 이유로 경질 기판(801)의 두께는 5 ~ 50㎛, 연질 기판(802)의 두께는 25 ~ 500 ㎛의 범위를 가지도록 제작하는 것이 바람직하다.
도 10을 참조하면, 상기 경질 기판(801)과 상기 연질 기판(802)이 합지된 복수의 기판(800)들을 합착할 수 있다(S730).
예를 들어, 도 9의 (a) 또는 도 9의 (b)에서 예시된 구조를 가지는 상기 경질 기판(801)과 상기 연질 기판(802)이 합지된 기판(800)들을 복수개 겹쳐 쌓아 합착할 수 있다.
여기서, 상기 경질 기판(801)과 상기 연질 기판(802)이 합지된 복수의 기판(800)들을 합착하는 단계(S730)는, 상기 경질 기판(801)과 상기 연질 기판(802)이 합지된 복수의 기판(800)들을 옵티컬 본딩(Optical Bonding)으로 합착(bonding)할 수 있다.
합착시 기판(800)들 사이에 에어갭(air gap)이 발생할 수 있고, 에어갭은 입사광의 반사를 유발시켜, 광학 특성에 손실을 발생시키나 왜곡을 발생시킬 수 있다.
따라서, 기판(800)들을 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, 기판(800)에 옵티컬 본딩 수지를 도포하고, 패턴을 형성한 후에, 자외선 또는 열 등으로 경화시킨 후 다른 고분자 필름과 합착할 수 있다.
도 10과 도 11을 참조하면, 상기 합착된 기판(800)들을 절단하여 1차 마이크로 미러 어레이(1000)를 제작할 수 있다(S740).
도 10과 같이, 상기 합착된 기판(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, 도 11을 참조하면, 상기 1차 마이크로 미러 어레이(1000)는 고분자 필름 내부에 스트라이프(Stripe) 형태의 거울면(1010)을 포함할 수 있다.
이후, 도 12와 같이, 상기 제작된 1차 마이크로 미러 어레이(1000)에 다시 추가 거울면(1020)을 형성할 수 있다(S750). 예를 들어, 상기 추가 거울면(1020)은 상기 절단선(811)을 따라 절단된 수직 절단면 또는 수직 절단면의 반대 측면에 대응하는 면에 형성될 수 있다.
한편, 상기 추가 거울면(1020)이 형성된 복수의 1차 마이크로 미러 어레이(1000)들을 합착할 수 있다(S760). 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 거울면(1020)이 형성된 복수의 1차 마이크로 미러 어레이(1000)들을 옵티컬 본딩(Optical Bonding)으로 합착(bonding)할 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 합착된 1차 마이크로 미러 어레이(1000)들을 절단선(1021)을 따라 절단하여 마이크로 미러 어레이를 완성할 수 있다(S770).
더욱 바람직하게는 상기 합착된 1차 마이크로 미러 어레이(1000)들을 절단선(1021)을 따라 수직으로 절단하여 마이크로 미러 어레이를 완성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 미러 어레이의 제조 방법은, 경질 투명 기판과 연질 투명 기판에 코팅, 겹쳐 쌓아 합착, 자르기 등의 잘 알려지고 수율이 높은 공정으로만 진행된다.
그러므로, 마이크로 미러 어레이 내에 4각형 형태의 거울 격자 면을 비교적 쉽게 형성할 수 있고, 그에 따라 대형화 및 저가격화에 적합하다.
또한, 경질 투명 기판과 연질 투명 기판을 합지하여 사용함으로써, 가공성과 이미지 품질을 모두 높일 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이를 예시한 도면이다.
도 13의 (a)와 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이는, 투명기판부(1300)와 상기 투명기판부(1300)의 한 레이어(layer)에 형성되는 복수의 거울면(1310, 1320)을 포함하고, 상기 복수의 거울면(1310, 1320)은 격자형상일 수 있다.
실시예에 따라서는, 상기 복수의 거울면(1310, 1320)은, 서로 직교하게 형성되는 제1면(1310)과 제2면(1320)을 포함할 수 있다.
또한, 마이크로 미러 어레이는, 서로 평행하게 형성되는 다수의 제1면(1310)들을 포함할 수 있다.
또한, 마이크로 미러 어레이는, 서로 평행하게 형성되는 다수의 제2면(1320)들을 포함할 수 있다.
이에 따라, 도 13의 (a)와 같이, 상기 격자형상은 복수의 사각형으로 구성될 수 있다.
한편, 상기 투명기판부(1300)는, 1 레이어(layer)로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 투명기판부(1300)는, 1 레이어로 형성되고, 이러한 1 레이어 전체에 거울면들이 형성될 수 있다.
도 13의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 마이크로 미러 어레이는 다수의 제1면(1310), 제2면(1320)에 의하여 복수의 단위 영역(1301)으로 구분될 수 있다.
하나의 단위 영역(1301)은 2개의 제1면(1310)과 2개의 제2면(1320)이 측면을 구성할 수 있다.
따라서, 도 13의 (c)와 같이, 어느 하나의 제1면(1310))에 입사된 광은, 어느 하나의 제2면(1320)으로 반사될 수 있다. 또한, 반사된 광은 제2면(1320)에서 다시 반사될 수 있다.
또는, 어느 하나의 제2면(1320)에 입사된 광은, 어느 하나의 제1면(1310)으로 반사될 수 있다. 또한, 반사된 광은 제1면(1310)에서 다시 반사될 수 있다.
따라서, 하나의 단위 영역(1301)에서 4개의 거울면(1310, 1320)는 모두 광을 첫번째로 반사하는 거울면이 될 수 있고, 두번째로 반사하는 거울면이 될 수 있어 효율이 증가할 수 있다.
즉, 2개의 제1면(1310), 2개의 제2면(1320) 중 어느 하나로 디스플레이에서 출사된 광이 입사되면, 광이 입사된 거울면은 다른 거울면으로 광을 반사할 수 있다.
어느 하나의 거울면으로부터 광이 입사된 거울면은 마이크로 미러 어레이 외부로 광을 반사할 수 있다.
이에 따라, 마이크로 미러 어레이는 광을 상기 디스플레이가 배치되는 방향의 반대 방향으로 반사하여 플로팅 이미지를 구현할 수 있다.
따라서, 2개 면(1310, 1320)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.
이하에서는, 기존 발명의 문제점이었던 복잡한 공정에 의한 단가 상승과 대형화의 어려움을 해결하기 위한 다른 실시예의 마이크로 미러 어레이 및 그 제조 방법에 관하여 설명한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이의 제조 방법의 흐름도이고, 도 15a 내지 도 15d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이 제조 방법에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
플로팅 영상 구현을 위해서는 서로 수직한 2개의 거울면들을 형성하는 것이 필요하다.
도면들을 참조하면, 먼저, 기판(1501)에 프리즘(prism) 패턴(1502)을 형성할 수 있다(S1410). 이때 기판(1501)과 프리즘 패턴(1502)의 재질은 같을 수도 있고 다를 수도 있다. 또한 프리즘 패턴(1502)이 있는 기판(1501)을 한번에 생성하는 것도 가능하다.
한편, 상기 기판(1501)은 투과율이 좋고, 기계적 성질(특히 내충격성), 내열성 및 전기적 성질을 균형 있게 갖춘 열가소성 수지, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE) 등일 수 있다.
프리즘 패턴(1502)은 삼각형 단면을 가지고, 상기 기판(1501)의 일면에 자외선(UV) 경화수지 등에 의해 형성될 수 있다.
상기 기판(1501) 위에 일정한 두께로 자외선 경화성수지를 도포한 후에, 소정 패턴이 형성된 롤러를 이용하는 방식 등 다양한 방식으로 도포된 경화성수지를 압착하여 프리즘패턴(1502)을 형성하고, 자외선으로 경화하면, 상기 기판(1501) 상에 프리즘 패턴(1502)이 형성될 수 있다.
도 15a를 참조하면, 상기 프리즘 패턴(1502)은 복수의 선형 프리즘이 상호 인접하여 일 방향으로 평행하게 배열되도록 형성될 수 있다. 더욱 바람작하게는, 기판(1501)에 꼭지각이 90도인 프리즘 패턴(1502)을 형성할 수 있다.
이후, 도 15b를 참조하면, 상기 프리즘 패턴(1502)의 표면에 거울면(1510)을 형성할 수 있다(S1420). 프리즘 패턴(1502)의 표면에 거울면(1510)이 형성된 기판(1500)을 프리즘 기판(1500)으로 명명할 수 있다.
상기 거울면 형성 단계(S1420)는, 상기 프리즘 패턴(1502)의 표면에 금속 물질을 코팅하여 상기 거울면(1510)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.
또한, 상기 거울면 형성 단계(S1420)는, 얇은 거울반사를 일으킬 수 있는 재료를 증착, 코팅, 도포하는 등 다양한 방식의 적용이 가능하다.
이후, 도 15c를 참조하면, 프리즘 패턴(1502)의 표면에 거울면(1510)이 형성된 프리즘 기판(1500)들을 적층할 수 있다(S1430).
프리즘 기판(1500)들을 적층(S1430)할 때에는 상하에 위치하는 프리즘 기판(1500)의 프리즘 패턴(1502)의 상대적인 위치들이 서로 일치할 필요는 없다. 예를 들어, 프리즘 패턴의 꼭지각이 형성되는 첨단이 수직 방향의 일직선으로 정렬되거나 정렬되지 않아도 가능하다.
도한, 상기 거울면(1510)이 형성된 복수의 프리즘 기판(1500)들을 적층하는 단계(S1430)는, 상기 복수의 프리즘 기판(1500)들 사이를 접착제로 채우거나, 상기 복수의 프리즘 기판(1500)들에 형성된 프리즘 패턴(1502)의 첨단에 접착제를 도포할 수 있다.
이후, 도 15d를 참조하면, 적층된 프리즘 기판(1500)들을 절단선(1520)을 따라 수직 방향으로 잘라서 마이크로 미러 어레이를 제작할 수 있다(S1440).
이와 같은 과정으로 만들어진 마이크로 미러 어레이는 서로 수직인 2개의 거울면들이 기판면에 대하여 수직의 깊이 방향으로 형성된 형태가 된다.
한편, 실시예에 따라서는, 상기 프리즘 패턴(1502) 위에 잔광을 차단하기 위한 블랙(Black)층(미도시)을 형성할 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예는, 광들을 흡수하여 잔상 또는 이미지가 흐려지는 영상신호를 제거할 수 있도록 거울면에 검은 색의 유색층을 코팅할 수 있다.
이러한 공정을 통하여 제작된 마이크로 미러 어레이는 미러의 부족한 반사율에 의해서 발생할 수 있는 이미지 저하를 막을 수 있다.
또는, 상기 거울면(1510) 위에 블랙층을 형성할 수도 있다. 이 경우에, 어느 방향으로도 광을 반사할 수 있도록 상기 블랙층 위에 추가 거울면을 형성할 수도 있다.
도 16 내지 도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이를 예시한 도면이다.
도 16과 도 17은 접착제를 이용하여 복수의 기판들을 적층시킨 후 수직 절단으로 생성된 마이크로 미러 어레이의 단면도를 예시한다.
도 16과 도 17을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이는, 제1 투명 기판(1501a), 상기 제1 투명 기판(1501a) 위에 형성된 제1 프리즘 패턴(1502a), 상기 제1 프리즘 패턴(1502a) 위에 형성된 제1 거울면(1510a)을 포함하는 제1 기판(1500a), 및, 제2 투명 기판(1501b), 상기 제2 투명 기판(1501b) 위에 형성된 제2 프리즘 패턴(1502b), 상기 제2 프리즘 패턴(1502b) 위에 형성된 제2 거울면(1510b)을 포함하는 제2 기판(1500b)을 포함할 수 있다.
이 경우에, 상기 제1 기판(1500a)은 상기 제2 기판(1500b) 위에 적층될 수 있다.
또한, 마이크로 미러 어레이는, 제3 투명 기판(1501c), 제3 투명 기판(1501c) 위에 형성된 제3 프리즘 패턴(1502c), 상기 제3 프리즘 패턴(1502c) 위에 형성된 제3 거울면(1510c)을 포함하는 제3 기판(1500c)을 더 포함하고, 상기 제2 기판(1500b)은 상기 제3 기판(1500c) 위에 적층될 수 있다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이는, 상기 제2 기판(1500b)의 제2 거울면(1510b)과 상기 제1 투명 기판(1501a) 사이에 채워지는 접착제(1601)를 더 포함할 수 있다.
즉, 복수의 기판(1500a, 1500b, 1500c)들 사이를 접착제로 채워 복수의 기판(1500a, 1500b, 1500c)들을 적층시킨 후에 수직 절단할 수 있다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이는, 상기 제2 프리즘 패턴(1502b)의 첨단에 도포되는 접착제(1602)를 더 포함할 수 있다.
즉, 복수의 기판(1500a, 1500b, 1500c)들에 형성된 프리즘 패턴(1502b, 1502c)의 첨단에 접착제(1602)를 도포하여 적층시킨 후에 수직 절단할 수 있다.
기판(1500a, 1500b, 1500c)의 거울면(1510a, 1510b, 1510c)에 접촉하는 부분 중 일부는 투명한 물질로 구성되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 도 16과 같이 적층할 때에 접착제(1601) 또는 다른 물질을 혼용하여 거울면(1510b, 1510c)에 접촉하는 부분을 채웠다면, 프리즘 패턴(1502a, 1502b, 1502c)이 투명하거나, 또는 적층될 때에 거울면(1510b, 1510c)에 접촉하는 접착제(1601)가 투명하거나, 아니면 두 부분(1502a, 1502b, 1502c. 1601)이 모두 투명해야 한다.
또한 도 17과 같이 적층할 때에 접착제(1602)를 프리즘 패턴(1502b, 1502c)의 첨단에만 도포하여 적층을 할 경우에는 프리즘 부분(1502b, 1502c)이 투명하거나 투명하지 않을 수 있다.
거울면을 형성하였더라도, 거울면에 의하여 빛이 100% 반사하지 않고 일부가 투과할 경우, 원하지 않는 이미지가 보이는 고스트 이미지가 만들어지거나 이미지의 경계가 여럿으로 보이는 화질 저하가 나타날 수 있다.
이를 막기 위하여 본 발명은 거울면으로 사용되지 않는 면의 후면에 빛의 차단특성이 높은 유색 잉크 등을 도포하거나, 빛의 차단특성이 좋은 다른 재료를 증착, 코팅, 도포 등으로 막을 형성하여 빛의 차단율을 높일 수 있다.
도 18 내지 도 20은 블랙층을 더 포함하는 마이크로 미러 어레이의 다양한 예들을 도시한다.
도 18을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이는, 상기 제1 프리즘 패턴(1502a)과 상기 제2 프리즘 패턴(1502b) 위에 형성된 블랙층(1801)을 더 포함할 수 있다.
또는, 도 19를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이는, 상기 제1 거울면(1510a)과 상기 제2 거울면(1510b) 위에 형성된 블랙층(1802)을 더 포함할 수 있다.
또는, 도 20을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 미러 어레이는, 상기 제1 거울면(1510a)과 상기 제2 거울면(1510b) 위에 형성된 블랙층(1803)과 상기 제1 거울면(1510a)과 상기 제2 거울면(1510b) 위에 형성된 블랙층(1803) 위에 형성되는 추가 거울면(1804)을 더 포함할 수 있다.
또한, 접착제로 프리즘과 기판 사이를 채우는 경우에는 접착제를 빛의 차단율이 높은 재료가 섞여 있거나 그 자체의 특성이 빛의 차단 특성이 좋은 접착제를 사용하면 빛의 차단율을 높일 수 있으며 이를 통하여 잔광에 의한 고스트 영상 또는 화질저하를 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로 미러 어레이 및 그 제조 방법은 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.
경질 투명 기판 : 801
연질 투명 기판 : 802
거울면 : 810, 1510
기판 : 1501
프리즘 패턴 : 1502

Claims (20)

  1. 경질 기판에 거울면을 형성하는 단계;
    상기 거울면이 형성된 경질 기판에 연질 기판을 합지하는 단계;
    상기 경질 기판과 상기 연질 기판이 합지된 복수의 기판들을 합착하는 단계;
    상기 합착된 기판들을 절단하여 1차 마이크로 미러 어레이를 제작하는 단계;
    상기 제작된 1차 마이크로 미러 어레이에 추가 거울면을 형성하는 단계;
    상기 추가 거울면이 형성된 복수의 1차 마이크로 미러 어레이들을 합착하는 단계; 및
    상기 합착된 1차 마이크로 미러 어레이들을 절단하는 단계;를 포함하며,
    상기 경질 기판에 연질 기판을 합치시, 상기 경질 기판에 형성된 상기 거울면과 상기 연질기판이 접촉하여, 상기 거울면이 상기 경질 기판과 상기 연질 기판 사이에 배치되는 마이크로 미러 어레이의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 거울면 형성 단계는, 상기 경질 기판에 금속 물질을 코팅하여 상기 거울면을 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 어레이의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 경질 기판은, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 사이클로올레핀수지(COP) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 어레이의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연질 기판은, 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 어레이의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 1차 마이크로 미러 어레이 제작 단계는, 상기 합착된 기판들을 수직으로 절단하여 상기 1차 마이크로 미러 어레이를 제작하는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 어레이의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 경질 기판과 상기 연질 기판이 합지된 복수의 기판들을 합착하는 단계는,
    상기 경질 기판과 상기 연질 기판이 합지된 복수의 기판들을 옵티컬 본딩(Optical Bonding)으로 합착(bonding)하는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 어레이의 제조 방법.
  7. 기판에 프리즘(prism) 패턴을 형성하는 단계;
    상기 프리즘 패턴 표면에 거울면을 형성하는 단계;
    상기 거울면이 형성된 복수의 기판들을 적층하는 단계;
    상기 적층된 기판들을 수직 방향으로 절단하는 단계;를 포함하며,
    상기 프리즘 패턴은, 상기 기판에 대해 꼭지각이 90도이며,
    상기 프리즘 패턴의 꼭지각이 형성되는 첨단이 수직 방향의 일직선으로 정렬되지 않는 마이크로 미러 어레이의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 거울면 형성 단계는, 상기 프리즘 패턴 표면에 금속 물질을 코팅하여 상기 거울면을 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 어레이의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 거울면이 형성된 복수의 기판들을 적층하는 단계는, 상기 복수의 기판들 사이를 접착제로 채우는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 어레이의 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 거울면이 형성된 복수의 기판들을 적층하는 단계는, 상기 복수의 기판들에 형성된 프리즘 패턴의 첨단에 접착제를 도포하는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 어레이의 제조 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 프리즘 패턴 위에 블랙(Black)층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 마이크로 미러 어레이의 제조 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 거울면 위에 블랙층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 마이크로 미러 어레이의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 블랙층 위에 추가 거울면을 형성하는 단계;를 더 포함하는 마이크로 미러 어레이의 제조 방법.
  14. 제1 투명 기판,
    상기 제1 투명 기판 위에 형성된 제1 프리즘 패턴,
    상기 제1 프리즘 패턴 위에 형성된 제1 거울면을 포함하는 제1 기판; 및,
    제2 투명 기판,
    상기 제2 투명 기판 위에 형성된 제2 프리즘 패턴,
    상기 제2 프리즘 패턴 위에 형성된 제2 거울면을 포함하는 제2 기판;을 포함하고,
    상기 제1 기판은 상기 제2 기판 위에 적층되며,
    상기 제1 프리즘 패턴은, 상기 제1 투명 기판에 대해 꼭지각이 90도이며,
    상기 제1 프리즘 패턴의 꼭지각이 형성되는 첨단이 수직 방향의 일직선으로 정렬되지 않는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 어레이.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 거울면과 상기 제1 투명 기판 사이에 채워지는 접착제;를 더 포함하는 마이크로 미러 어레이.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제2 프리즘 패턴의 첨단에 도포되는 접착제;를 더 포함하는 마이크로 미러 어레이.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제1 프리즘 패턴과 상기 제2 프리즘 패턴 위에 형성된 블랙(Black)층;을 더 포함하는 마이크로 미러 어레이.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 제1 거울면과 상기 제2 거울면 위에 형성된 블랙층;을 더 포함하는 마이크로 미러 어레이.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 거울면과 상기 제2 거울면 위에 형성된 블랙층 위에 형성되는 추가 거울면;을 더 포함하는 마이크로 미러 어레이.
  20. 제14항에 있어서,
    제3 투명 기판,
    제3 투명 기판 위에 형성된 제3 프리즘 패턴,
    상기 제3 프리즘 패턴 위에 형성된 제3 거울면을 포함하는 제3 기판;을 더 포함하고,
    상기 제2 기판은 상기 제3 기판 위에 적층되는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 어레이.
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