KR20000055234A - 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광도파로 배열 형성방법 - Google Patents

Abstract

광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광도파로 배열 형성 방법이 개시된다. 상기 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광도파로 배열 형성 방법은, (1) 기판에 복수의 홈을 형성시키는 단계와, (2) 상기 복수의 홈에 액상 폴리머를 충진시키는 단계와, (3) 상기 액상 폴리머를 가열하여 경화시키는 단계 및 (4) 상기 경화된 폴리머의 표면을 연마하여 광도파로 배열을 형성시키는 단계를 포함하여, 광도파로 배열을 용이하게 제작할 수 있어 생산성을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광도파로 배열 형성 방법{Method of forming optical waveguide array for flat panel display using optical waveguide}

본 발명은 평판 디스플레이의 제작 방법에 관한 것으로, 특히 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광도파로 배열 형성 방법에 관한 것이다.

현재 모니터 및 텔레비젼의 디스플레이 장치로서 음극선관이 주로 사용되고 있다. 그러나, 음극선관이 무겁고 부피가 크기 때문에 휴대형을 중심으로 액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이 같은 가벼운 평판 디스플레이가 점점 채용되고 있다. 하지만, 액정 디스플레이는 가격이 비싸고 스크린 크기를 크게 하기가 어렵다는 단점이 있으며 플라즈마 디스플레이는 제조원가가 높고, 높은 전압을 필요로 하며, 전력 소모가 크다는 단점이 있다.

이를 해결하기 위하여 광도파로를 이용한 평판 디스플레이가 제안되었다. 광도파로는 광을 거의 감쇠시키기 않고 먼 거리까지 전달할 수 있기 때문에 대화면의 디스플레이에 적합하다.

미국특허 제5,596,671호에 나와 있는 광도파로 디스플레이 시스템에 있어서 광도파로 디스플레이 패널의 구조는 도 1과 같다.

도 1에 도시된 종래의 광도파로를 이용한 평판 디스플레이 패널은, 광원(미도시)에서 출력된 광이 입사되어 전파되는 광도파로(15), 광도파로(15) 상부에 위치하며 광도파로(15)를 따라 전파되는 광을 전반사시키기 위하여 굴절률이 낮은 물질로 된 클래딩(14), 클래딩(14) 상부에 위치하여 광을 흡수하는 광흡수층(10), 광흡수층(10) 상부에 위치하여 소정의 전압(12)이 인가되는 제1전극(13), 광도파로(15) 하부에 위치하여 전기장에 따라 굴절률이 변하는 전기광학 물질층(16), 광을 산란시키기 위한 산란층(17) 및 접지되며 투명재질로 되어 있는 제2전극(18)을 구비하고 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 광도파로를 이용한 평판 디스플레이 패널에서는, 소정의 전압(12)이 제1전극(13)으로 인가되면 제1전극(13)과 제2전극(18) 사이에 전기장(11)이 발생되고 발생된 전기장(11)에 의해 전기광학 물질층(16)의 굴절률이 증가하여 광도파로(15)를 따라 전파되는 광이 전기광학 물질층(16)을 통과한 후 산란층(17)에서 산란입자와 충돌하여 산란된다. 산란층(17)에서 산란된 광은 투명재질의 제2전극(18)을 통과하여 관찰자가 제2전극(18)을 통과한 광을 인지할 수 있게 된다.

상기와 같이 전기광학 물질층(16)의 굴절률이 낮을 때는 광이 광도파로(15)를 따라 진행을 하고 전기광학 물질층(16)의 굴절률이 높아지면 광이 광도파로(15)에서 빠져 나와 산란층(17)에서 산란된다.

이러한 광도파로(15)로 광이 진행하기 위한 조건은 광이 광도파로(15)내에서 전반사를 하면 되고, 이것은 광도파로(15) 외부에 있는 전기광학 물질층(16)의 굴절률이 광도파로(15)의 굴절률보다 낮을 때 얻어진다. 한편, 광도파로(15) 외부에 있는 전기광학 물질층(16)의 굴절률이 광도파로(15)의 굴절률 보다 높게 되면, 전반사 조건을 만족하지 않게 되어 광도파로(15)내의 광은 밖으로 빠져 나오게 된다. 이 때 빠져 나오는 광의 위치는 전기광학 물질층(16)의 굴절률이 높아지는 곳이므로 전압을 가하는 전극의 위치를 조절하여 광이 나오는 위치를 조절할 수 있고, 이러한 원리를 이용한 표시소자의 제작이 가능해진다.

이 때 전기광학 물질층(16)의 굴절률을 변경시키기 위하여 제1전극(13)과 제2전극(18)을 형성시킨다. 제1전극(13)과 제2전극(18)에 전압을 인가하면 전기광학 물질층(16)의 굴절률이 변하게 되고 이에 따라 광도파로(15)의 광이 외부로 빠져 나오거나 빠져 나오지 못하게 된다.

상기와 같은 종래의 광도파로를 이용한 평판 디스플레이 패널은, 도 2에 도시된 바와 같이 광도파로(23)가 배열되어 있으며, 탭제어부(20), 정보제어부(21), 광세기 변조기 제어부(22)를 구비하고 있다. 도 2를 참조하면, 광도파로(23)에 입사되는 광의 세기는 광세기 변조기 제어부(22)에서 조절되고, 이 광이 광도파로(23)를 따라 진행되며, 광이 나오는 위치는 탭제어부(20)에서 인가되는 전압에 의해 제어된다.

상기한 미국특허 제5,596,671호에서는, 상기 광도파로를 형성시키기 위하여 광섬유를 기판 상에 배열하거나 폴리머 재료를 준비된 기판에 붙이는 방법을 개시하고 있다. 하지만, 이러한 방법은, 그 가공성이 어려워 제작에 어려움이 많은 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 광도파로 배열을 용이하게 제작할 수 있는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광도파로 배열 형성 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 광도파로를 이용한 평판 디스플레이 패널의 구조를 도시한 도면이다.

도 2는 종래의 광도파로를 이용한 평판 디스플레이 패널의 평면도를 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광도파로 배열 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광도파로 배열 형성 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 5는 홈의 다른 형상을 도시한 도면이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

40...홈 형성 단계,42...액상 폴리머 충진 단계,

44...액상 폴리머 경화 단계,46...표면 연마 단계.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광도파로 배열 형성 방법은, (1) 기판에 복수의 홈을 형성시키는 단계; (2) 상기 복수의 홈에 액상 폴리머를 충진시키는 단계; (3) 상기 액상 폴리머를 경화시키는 단계; 및 (4) 상기 경화된 폴리머의 표면을 연마하여 광도파로 배열을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 단계 (1)에서 상기 기판은 금속기판, 절연성기판중 어느 하나인 것이 바람직하다.

또한, 상기 단계 (1)에서 상기 홈의 단면은 사각형 단면인 것이 바람직하다.

또한, 상기 단계 (1)에서 상기 홈의 단면은 반원형 단면인 것이 바람직하다.

또한, 상기 단계 (1)에서 상기 홈은, 기계적 절삭, 레이저 조사, 에칭, 프레스 방법중 어느 한 방법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 단계 (1)에서 상기 홈의 단면은 경사진 것이 바람직하다.

또한, 상기 기판이 금속기판인 경우 상기 금속기판을 전극으로 활용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기판으로서 알루미늄 등 양극산화가 가능한 금속을 사용하는 경우, 상기 광도파로로 진행하는 광의 손실을 줄이기 위해 상기 단계 (2) 전에, 상기 홈이 형성된 기판을 양극산화시켜 소정 두께의 산화막을 형성시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 단계 (1)에 있어서, 상기 홈에 형성된 광도파로를 따라 전파되는 광의 세기가 입사점으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 약해지는 것을 보상하기 위하여, 상기 입사점으로부터의 거리에 따라 폭이 증가되도록 상기 홈을 형성시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기판으로서 절연성기판을 사용하는 경우, 상기 단계 (4) 후에, 상기 광도파로 배열의 상기 광도파로 상에 투명전극을 3000Å 이하로 증착시켜 전극으로 이용하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전극형성 단계에서, 상기 전극을 투명전극으로 형성시킴으로써 발생되는 저항의 증가를 막기 위하여 폭이 좁은 금속배선에 투명전극을 붙여 상기 전극을 형성시키는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광도파로 배열 형성 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광도파로 배열 형성 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광도파로 배열 형성 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 단계 40에서는 도 3의 (a)와 같이 금속기판(30)에 일정 깊이의 복수의 홈(32)을 형성시킨다. 즉, 알루미늄, 크롬 또는 기타 금속 재료로 된 기판 상의 광도파로가 형성될 위치에 홈(32)을 형성시키는 것이다. 이 홈을 형성시키기 위해서는 기계적인 절삭 방법, 레이저 조사에 의한 가열 방법, 사진 식각 공정에 의한 금속기판 에칭 방법, 프레스에 의한 홈 형성 방법 등 여러가지 방법이 사용될 수 있다.

다음 단계 42에서는 도 3의 (b)와 같이 복수의 홈(32)에 액상 폴리머(34)를 충진시킨다. 액상 폴리머를 충진시키는 방법으로는, 스프레이 등의 방법으로 표면에 액상 폴리머를 도포하여 각 홈(32)이 채워지도록 하는 방법이 사용될 수 있다. 단계 44에서는 각 홈(32)에 채워진 액상 폴리머(34)를 가열하거나 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 고상의 폴리머를 형성시킨다.

단계 46에서는 경화된 폴리머의 표면을 연마하여 도 3의 (c)와 같이 각 홈(32)에 폴리머(36)가 삽입된 형태가 되도록 하여 광도파로 배열을 형성시킨다.

또한, 광도파로로 진행하는 광의 손실을 줄이기 위하여 단계 40에서 금속기판(30)에 복수의 홈(32)을 형성시킨 후, 양극산화법을 이용하여 금속기판(30)의 표면에 산화층을 미리 형성시킬 수도 있다. 이 경우 광도파로와 기판 사이에 산화층의 막이 형성되어 광도파로와 금속이 직접 접촉하지 않고 광도파로와 금속 사이에 산화층이 존재하여 광도파로 진행하는 광의 손실을 줄일 수 있다. 한편, 상기 금속기판(30)은 전극으로 활용될 수도 있다.

또한, 상기 금속기판(30) 대신에 유리기판 등의 절연성 기판을 사용할 수도 있는데, 이 경우 유리기판의 홈은, 금속기판을 사용할 때와 마찬가지로 레이저 조사나 에칭 혹은 기계적인 절삭 방법 등을 사용하여 형성시킬 수 있고, 전극의 형성은 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이, 형성된 홈에 굴절률이 기판보다 높은 광도파로 물질을 충진시킨 후, 연마하여 광도파로 배열을 형성시킨 다음 표면에 투명전극(38)을 3000Å 이하로 얇게 증착하여 형성시킬 수 있다.

그리고, 단계 40에서 형성된 홈의 형상에는 제한이 없는데 도 5와 같이 사각형 단면에서 홈의 단면 부위가 경사져 있어도 되고, 반원 형상을 이루고 있어도 된다.

한편, 일반적으로 광도파로 주위에 전도성 물질이 있으면 광도파로로 진행하는 광의 손실이 증가하게 되고 광도파로를 디스플레이로 활용할 경우 광도파로로 광이 입사하는 입사점에서 멀어질수록 광의 세기가 약해지게 된다. 이러한 광의 세기를 보상하기 위하여 광의 입사점에서 멀어질수록 전극의 면적을 증가시키는 것이 바람직하다. 또한, 홈에 형성된 광도파로를 따라 전파되는 광의 세기가 입사점으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 약해지는 것을 보상하기 위하여, 상기 입사점으로부터의 거리에 따라 형성될 광도파로의 폭이 증가되도록 상기 홈을 형성시키는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광도파로 배열 형성 방법은, 광도파로 배열을 용이하게 제작할 수 있어 생산성을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (11)

1. (1) 기판에 복수의 홈을 형성시키는 단계;

   (2) 상기 복수의 홈에 액상 폴리머를 충진시키는 단계;

   (3) 상기 액상 폴리머를 경화시키는 단계; 및

   (4) 상기 경화된 폴리머의 표면을 연마하여 광도파로 배열을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광도파로 배열 형성 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (1)에서 상기 기판은 금속기판, 절연성기판중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광도파로 배열 형성 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (1)에서 상기 홈의 단면은 사각형 단면인 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광도파로 배열 형성 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 단계 (1)에서 상기 홈의 단면은 경사진 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광도파로 배열 형성 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (1)에서 상기 홈의 단면은 반원형 단면인 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광도파로 배열 형성 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (1)에서 상기 홈은, 기계적 절삭, 레이저 조사, 에칭, 프레스 방법중 어느 한 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광도파로 배열 형성 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 기판이 금속기판인 경우 상기 금속기판을 전극으로 활용하는 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광도파로 배열 형성 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 기판으로서 알루미늄 등 양극산화가 가능한 금속을 사용하는 경우, 상기 광도파로로 진행하는 광의 손실을 줄이기 위해 상기 단계 (1) 후에, 상기 홈이 형성된 기판을 양극산화시켜 소정 두께의 산화막을 형성시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광도파로 배열 형성 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (1)에 있어서, 상기 홈에 형성된 광도파로를 따라 전파되는 광의 세기가 입사점으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 약해지는 것을 보상하기 위하여, 상기 입사점으로부터의 거리에 따라 형성될 광도파로의 폭이 증가되도록 상기 홈을 형성시키는 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광도파로 배열 형성 방법.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 기판으로서 절연성기판을 사용하는 경우, 상기 단계 (4) 후에, 상기 광도파로 배열의 상기 광도파로 상에 투명전극을 3000Å 이하로 증착시켜 전극으로 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광도파로 배열 형성 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 전극형성 단계에서, 상기 전극을 투명전극으로 형성시킴으로써 발생되는 저항의 증가를 막기 위하여 폭이 좁은 금속배선에 투명전극을 붙여 상기 전극을 형성시키는 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 평판 디스플레이용 광도파로 배열 형성 방법.