KR20030017744A - Method of fabricating a large-area holographic diffuser - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for fabricating a large-sized holographic diffusion plate is provided to manufacture a large holographic diffusion plate using split exposure and to obtain uniform diffraction characteristic by controlling exposure time. CONSTITUTION: A large-size holographic diffusion plate is fabricated through split exposure. The split exposure splits a large area into a plurality of exposure regions and sequentially expose the exposure regions. The boundary(B) of an exposure region previously exposed is exposed with smaller quantity of optical energy than the energy used for exposing the other portion(A) of the exposure region. The boundary(C) of an exposure region exposed later is exposed with a larger quantity of optical energy than the energy used for exposing the other portion(A) of the region exposed later.

Description

대면적의 홀로그래픽 확산판 제조 방법{Method of fabricating a large-area holographic diffuser}Method of fabricating a large area holographic diffuser {Method of fabricating a large-area holographic diffuser}

본 발명은 액정 표시 장치 등의 표시 장치에서 사용되는 확산판을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 특히 분할 노광을 통하여 회절 격자의 형태로 확산 패턴을 폴리머층에 기록함으로써 대면적의 홀로그래픽 확산판을 제조하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a diffusion plate used in a display device such as a liquid crystal display device. In particular, a large area holographic diffusion plate is manufactured by recording a diffusion pattern in a polymer layer in the form of a diffraction grating through split exposure. It is about how to.

감광성 물질층, 즉 빛에 의하여 단량체(monomer)가 중합체(polimer)로 변화하는 물질층에 빛을 조사하여 회절 격자의 형태로 확산 패턴을 기록하여 이를 확산판이나 반사판으로 사용하려는 시도가 1994년에 있었다. 반사판의 경우에는 실제 제품에 응용된 바도 있으나 확산판으로서는 실제 적용된 예가 없다.In 1994, an attempt was made to record a diffusion pattern in the form of a diffraction grating by irradiating light onto a photosensitive material layer, that is, a material layer in which a monomer is changed into a polymer by light, and to use it as a diffuser or reflector. there was. In the case of the reflector plate has been applied to the actual product, there is no practical application as a diffuser plate.

홀로그래픽 확산판의 제조 방법에 대한 이론적 해석은 다음과 같다.Theoretical interpretation of the manufacturing method of the holographic diffusion plate is as follows.

감광성 물질에 확산 패턴 광과 참조광을 함께 조사하여 확산 패턴을 기록해 두면, 여기에 참조광을 조사할 때 확산 패턴이 재생되는 성질을 이용하는 것이다.If the photosensitive material is irradiated with the diffusion pattern light and the reference light together to record the diffusion pattern, the property of reproducing the diffusion pattern is used when the reference light is irradiated thereto.

도 1은 홀로그래픽 확산판의 제조 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of an apparatus for manufacturing a holographic diffuser plate.

레이저 발진 장치(Ar-laser: 아르곤 레이저를 예로 제시함)로부터 나오는 레이저 빔을 빔 스플리터(beam splitter)가 두 방향으로 분할한다. 분할된 빔 중 하나는 거울(mirror)에 반사되어 다시 방향을 바꾼 후, 유리 확산판(glass diffuser)을 지나면서 확산 패턴 광(나)으로 변화되어 기록 물질(photoploymer: 감광 중합 물질)에 조사된다. 분할된 빔 중 다른 하나는 빔 확대기(beam expander)를 통과하면서 빔의 단면적이 확대되어 참조광(가)으로써 기록 물질에 조사된다. 이와 같이, 갈라진 두 빔이 기록 물질면에서 다시 만나면 빔간의 경로차에 의하여 간섭 무늬가 생성되고, 간섭 무늬의 세기 패턴이 감광성 기록 물질에 기록된다. 이렇게 기록된 후에는 디스플레이에 장착되고 참조광(가) 방향으로 백라이트가 조사될 때 확산 패턴을 가지는 확산광(다) 방향으로 출력된다.A beam splitter splits the laser beam from the laser oscillator (Ar-laser) as an example. One of the split beams is reflected by a mirror and redirected again, then changes to diffuse pattern light (b) through a glass diffuser and is irradiated onto a photoploymer (photopolymerizer). . The other one of the divided beams passes through a beam expander, and the cross-sectional area of the beam is enlarged to irradiate the recording material with reference light. In this way, when the two split beams meet again on the recording material plane, an interference fringe is generated by the path difference between the beams, and the intensity pattern of the interference fringe is recorded on the photosensitive recording material. After this is recorded, it is mounted on the display and is output in the diffuse light (multi) direction having a diffusion pattern when the backlight is irradiated in the reference light direction.

그런데 레이저 빔의 세기와 광학계의 크기 제한으로 인하여 이러한 방법을 사용하여 제조할 수 있는 확산판의 크기는 한정되어 있다.However, due to the intensity of the laser beam and the size limitation of the optical system, the size of the diffusion plate that can be manufactured using this method is limited.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 대면적의 홀로그래픽 확산판을 제조하는 방법을 제시하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to propose a method for manufacturing a large area holographic diffuser.

도 1은 홀로그래픽 확산판의 제조 장치의 구성도이고,1 is a configuration diagram of an apparatus for manufacturing a holographic diffuser plate,

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따라 대면적 홀로그래픽 확산판을 제조하는 방법을 나타내는 개념도이고,2 is a conceptual diagram illustrating a method of manufacturing a large area holographic diffuser plate according to a first embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따라 대면적 홀로그래픽 확산판을 제조하기 위하여 부분 노광을 하는 경우에 그 과정을 나타내는 순서도이고,3 is a flowchart illustrating a process when partial exposure is performed to manufacture a large area holographic diffuser plate according to the first embodiment of the present invention.

도 4는 도 3에 나타낸 과정을 통하여 형성된 확산판의 노광 경계에서의 회절 특성을 나타내는 그래프이고,4 is a graph illustrating diffraction characteristics at an exposure boundary of a diffusion plate formed through the process illustrated in FIG. 3;

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따라 대면적 홀로그래픽 확산판을 제조하는 공정을 나타내는 순서도이고,5 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a large area holographic diffuser plate according to a second embodiment of the present invention;

도 6은 도 5에 나타낸 과정을 통하여 형성된 확산판의 노광 경계에서의 회절 특성을 나타내는 그래프이고,FIG. 6 is a graph showing diffraction characteristics at an exposure boundary of a diffusion plate formed through the process illustrated in FIG. 5;

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따라 대면적 홀로그래픽 확산판을 제조하는 공정을 나타내는 개념도이다.7 is a conceptual diagram illustrating a process of manufacturing a large area holographic diffuser plate according to a second embodiment of the present invention.

이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 대면적의 영역을 다수의 영역으로 분할하여 노광하고, 각 노광 영역간의 경계 부분에 조사하는 광의 에너지를 다른 영역과 다르게 조절한다.In order to solve this problem, in the present invention, a large area is divided into a plurality of areas and exposed, and the energy of light irradiated to the boundary portion between each exposure area is adjusted differently from other areas.

구체적으로는, 대면적의 영역을 다수의 노광 영역으로 분할하여 순차 노광하는 분할 노광 방법에 있어서, 접하고 있는 노광 영역보다 먼저 노광하는 선 노광 영역의 경계 부분(B)은 상기 선 노광 영역의 다른 부분(A)보다 더 적은 양의 광 에너지로 노광하고, 접하고 있는 노광 영역보다 나중에 노광하는 후 노광 영역의 경계 부분(C)은 상기 후 노광 영역의 다른 부분(A)보다 더 많은 양의 광 에너지로 노광하는 분할 노광 방법을 사용하여 홀로그래픽 확산판을 제조한다.Specifically, in the divided exposure method in which a large area is divided into a plurality of exposure areas and sequentially exposed, the boundary portion B of the line exposure area exposed before the contacting exposure area is another part of the line exposure area. The boundary portion C of the post exposure area exposed with less light energy than (A) and exposed later than the contacting exposure area is with a greater amount of light energy than the other part A of the post exposure area. The holographic diffuser plate is manufactured using the divided exposure method to expose.

이 때, 상기 A, B, C 영역에 노광을 통하여 가해지는 광 에너지의 차이는 조사하는 광의 세기를 달리함으로써 발생하거나, 또는 노광 시간을 달리함으로써 발생한다.At this time, the difference in the light energy applied to the A, B, C region through exposure is generated by changing the intensity of the irradiated light or by changing the exposure time.

그러면 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 확산판의 제조 방법을 설명한다.Next, a method of manufacturing a holographic diffuser plate according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따라 대면적 홀로그래픽 확산판을 제조하는 방법을 나타내는 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating a method of manufacturing a large area holographic diffuser plate according to a first embodiment of the present invention.

대면적의 홀로그래픽 확산판을 제조하기 위하여 본 발명에서는 기록 물질이 도포되어 있는 기판의 넓은 면적을 여러 개로 나누어 순차적으로 노광한다. 여기서 노광이라 함은 도 1의 제조 장치를 이용하여 확산 패턴 광과 참조광을 기록 물질에 조사하는 것을 말한다. 도 2에서 (1), (2), (3), (4), (5)는 각각 1회의 노광시에 빛에 노출되는 영역을 나타내며, 번호 순서대로 순차적으로 노광이 진행된다. 이 때, 노광 순서는 도 2와 달리 오른쪽에서 왼쪽으로 진행하거나 위에서 아래로 또는 아래에서 위로 진행하여도 무방하다. 즉, 순차적인 노광을 진행함에 있어서 노광 장치에 대한 기록 물질이 도포되어 있는 기판의 상대적 이동 거리가 작은 것이 유리하므로 이웃하는 노광 영역이 연속적으로 노광될 수 있도록 노광 순서를 정하는 것이다.In order to manufacture a large area holographic diffusion plate, the present invention divides a large area of a substrate on which a recording material is applied into several pieces and exposes them sequentially. Here, exposure means irradiating a recording material with a diffuse pattern light and a reference light using the manufacturing apparatus of FIG. In Fig. 2, (1), (2), (3), (4), and (5) represent areas exposed to light during one exposure, respectively, and exposure is sequentially performed in numerical order. At this time, the exposure sequence may proceed from right to left, or from top to bottom or from top to bottom, unlike in FIG. 2. That is, it is advantageous that the relative movement distance of the substrate on which the recording material is applied to the exposure apparatus is small in the sequential exposure, so that the exposure order is determined so that neighboring exposure areas can be continuously exposed.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따라 대면적 홀로그래픽 확산판을 제조하기 위하여 부분 노광을 하는 경우에 그 과정을 나타내는 순서도이다.3 is a flowchart showing the process when partial exposure is performed to manufacture a large area holographic diffuser plate according to a first embodiment of the present invention.

먼저, (가) 영역만을 노광한다. 이 때, 노광되는 영역(가)을 제외한 모든 영역(도 3에서는 노광 영역을 둘로 나눈 경우를 고려하고 있으므로 (나) 영역)에는 빛이 조사되지 않는다. 이렇게 하면, 노광된 (가) 영역에 확산 패턴이 기록된다.First, only the area (a) is exposed. At this time, light is not irradiated to all the regions except for the region to be exposed (the region of (B) in FIG. 3 considering the case where the exposure region is divided into two). In this way, a diffusion pattern is recorded in the exposed (i) area.

다음, (나)영역만을 노광한다. 이 때, 노광되는 영역(나)을 제외한 모든 영역(도 3에서는 (가) 영역)에는 빛이 조사되지 않는다. 이렇게 하면, 노광된 (나) 영역에 확산 패턴이 기록된다.Next, only the region (b) is exposed. At this time, no light is irradiated to all the regions ((a) in FIG. 3) except for the exposed region (b). In this way, the diffusion pattern is recorded in the exposed (b) region.

이어서, (가) 및 (나) 영역을 현상하면 기록된 확산 패턴이 나타난다.Subsequently, developing areas (A) and (B) results in a recorded diffusion pattern.

도 4는 도 3에 나타낸 과정을 통하여 형성된 확산판의 노광 영역 경계에서의 회절 특성을 나타내는 그래프이다.FIG. 4 is a graph showing diffraction characteristics at an exposure area boundary of a diffusion plate formed through the process illustrated in FIG. 3.

도 3에 나타낸 과정을 통하여 제조된 확산판의 노광 영역 경계 부근에서 회절 특성을 측정한 결과 도 4에 보인 바와 같이 회절이 불균일하게 나타났다. 그 이유는 다음과 같다. (가) 영역을 노광할 때, (가) 영역과 인접한 부분에 위치하는 (나) 영역의 기록 물질의 일부가 끌려와 함께 광 중합된다. 따라서, (나) 영역을 노광할 때는 (가) 영역 노광시 광 중합되고 남은 나머지 기록 물질만이 광 중합에 기여하게 되므로 (가) 영역과 (나) 영역의 경계에서 확산 패턴이 불균일하게 기록된다. 따라서 노광 영역 경계에서는 회절 특성이 불균일하게 나타난다.As a result of measuring diffraction characteristics near the exposure region boundary of the diffusion plate manufactured through the process illustrated in FIG. 3, the diffraction was uneven as shown in FIG. 4. The reason for this is as follows. When exposing the (A) area, a part of the recording material of the (B) area located in a portion adjacent to the (A) area is attracted and photopolymerized. Therefore, when exposing the region (b), only the remaining recording material which is photopolymerized during the (a) region exposure contributes to the photopolymerization, so that the diffusion pattern is unevenly recorded at the boundary between the region (a) and the region (b). . Therefore, the diffraction characteristics appear nonuniform at the exposure area boundary.

노광 영역 경계에서의 불균일한 회절 특성을 개선할 수 있는 방법을 제2 실시예로 제시한다.A method that can improve non-uniform diffraction characteristics at the exposure area boundary is shown as the second embodiment.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따라 대면적 홀로그래픽 확산판을 제조하는 공정을 나타내는 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a large area holographic diffuser plate according to a second embodiment of the present invention.

먼저, (가) 영역을 노광한다. (가) 영역을 노광할 때 (가) 영역을 다시 A 영역과 B 영역으로 나누어 노광하는 광의 세기를 달리한다. B 영역에 조사하는 광은 A 영역에 조사하는 광보다 그 세기가 약하다. 여기서 B 영역은 노광되지 않는(나) 영역과의 경계선 부근의 일정 영역으로서 광 중합시 (나) 영역에 영향을 미칠 수 있는 영역이다. B 영역의 폭은 노광하는 광의 세기와 시간 등에 의존하여 변화한다.First, (a) area is exposed. When the (a) area is exposed, the (a) area is divided into the A area and the B area to vary the intensity of light to be exposed. The light irradiated to the area B has a lower intensity than the light irradiated to the area A. Here, the B region is a constant region near the boundary line with the unexposed (b) region and may affect the (b) region during photopolymerization. The width of the B region changes depending on the intensity and time of light to be exposed.

다음, (가) 영역과 인접한 (나) 영역을 노광한다. (나) 영역을 노광할 때 (나) 영역을 다시 A 영역과 C 영역으로 나누어 노광하는 광의 세기를 달리한다. C 영역에 조사하는 광은 A 영역에 조사하는 광보다 그 세기가 강하다. 여기서 C 영역은 앞서 노광된 (가) 영역과의 경계선 부근의 일정 영역으로서 (가) 영역의 광 중합시 영향을 받았을 영역이다. C 영역의 폭은 노광하는 광의 세기와 시간 등에 의존하여 변화한다.Next, the (b) area adjacent to the (a) area is exposed. When the (b) area is exposed, the (b) area is divided into the A area and the C area to vary the intensity of light to be exposed. The light irradiated to the C region is stronger than the light irradiated to the A region. Herein, the C region is a constant region near the boundary line with the (a) region previously exposed, and is a region which may be affected during photopolymerization of the (a) region. The width of the C region changes depending on the intensity and time of light to be exposed.

이어서, (가) 및 (나) 영역을 현상하면 광 중합에 의하여 기록된 확산 패턴이 나타난다.Subsequently, developing areas (A) and (B) produces a diffusion pattern recorded by photopolymerization.

도 6은 도 5에 나타낸 과정을 통하여 형성된 확산판의 노광 영역 경계에서의 회절 특성을 나타내는 그래프이다.FIG. 6 is a graph illustrating diffraction characteristics at an exposure area boundary of a diffusion plate formed through the process illustrated in FIG. 5.

도 4에 비하여 도 6이 그래프가 변동폭이 적음을 알 수 있다. 이는, 노광 영역 경계에서의 회절 특성이 제1 실시예에 비하여 더 균일하게 되었음을 의미한다.It can be seen that the graph of FIG. 6 has less variation than that of FIG. 4. This means that the diffraction characteristic at the exposure area boundary becomes more uniform than in the first embodiment.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따라 대면적 홀로그래픽 확산판을 제조하는 공정을 나타내는 개념도이다.7 is a conceptual diagram illustrating a process of manufacturing a large area holographic diffuser plate according to a second embodiment of the present invention.

도 7은 도 5에 나타낸 제조 방법을 노광 영역을 2 ×2 이상으로 분할해야 하는 대면적 홀로그래픽 확산판의 제조에 적용하는 경우이다. 도 7에 있어서 노광원칙은 다음과 같다. 접하고 있는 노광 영역보다 먼저 노광하는 경계 부분(B)은 다른 부분(A)보다 더 약한 광에 노광하고, 접하고 있는 노광 영역보다 나중에 노광하는 경계 부분(C)은 다른 부분(A)보다 더 강한 광에 노광한다. 따라서, 영역 (1)은 A 영역과 B 영역만으로 분할되고, 최후에 노광되는 영역은 A 영역과 C 영역만으로 분할되나, (2), (3), (4), (5)를 비롯한 나머지 영역은 A, B 및 C 영역으로 분할된다.FIG. 7 is a case where the manufacturing method shown in FIG. 5 is applied to the production of a large area holographic diffuser plate in which the exposure area should be divided into 2 × 2 or more. In Fig. 7, the exposure principle is as follows. The boundary portion B exposing earlier than the exposed exposure area is exposed to light weaker than the other portion A, and the boundary portion C exposing later than the exposed exposure area is stronger than the other portion A. It exposes to. Therefore, the region 1 is divided into only the A region and the B region, and the region exposed at the end is divided into only the A region and the C region, but the remaining region including (2), (3), (4), and (5). Is divided into A, B and C regions.

이상에서 설명한 제2 실시예에서는 광의 세기를 A, B, C 영역에서 달리하여 회절 특성을 개선하고 있으나, 감광 중합 물질인 기록 물질의 중합 정도는 조사된 광 에너지에 의존하므로 노광 시간을 A, B, C 영역에서 달리함으로써도 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉, 조사되는 총 광 에너지의 양을 조절할 수 있는 방법이면 어느 것이라도 가능하다.In the second embodiment described above, the diffraction characteristics are improved by varying the light intensity in areas A, B, and C. However, since the degree of polymerization of the recording material as the photopolymerization material depends on the irradiated light energy, the exposure time is A, B. The same effect can be obtained by changing in the C region. That is, any method can be used as long as it is possible to adjust the amount of total light energy to be irradiated.

이상과 같이, 분할 노광을 이용하여 대면적의 홀로그래픽 확산판을 제조할 수 있고, 분할 노광시 노광 영역간의 경계 부근에서의 노광시 광의 세기를 다른 부분에 비하여 강하거나 약하게 조절함으로써, 또는 노광 시간을 더 길게 또는 짧게 조절함으로써 회절 특성을 균일하게 할 수 있다.As described above, a large-area holographic diffuser plate can be manufactured using divided exposure, and the intensity of light at the time of exposure in the vicinity of the boundary between exposure areas during the divided exposure is stronger or weaker than other portions, or the exposure time By adjusting longer or shorter, the diffraction characteristics can be made uniform.

Claims (4)

대면적의 영역을 다수의 노광 영역으로 분할하여 순차 노광하는 분할 노광 방법에 있어서,In the divided exposure method of dividing a large area into a plurality of exposure areas and sequentially exposing the light, 접하고 있는 노광 영역보다 먼저 노광하는 선 노광 영역의 경계 부분(B)은 상기 선 노광 영역의 다른 부분(A)보다 더 적은 양의 광 에너지로 노광하고, 접하고 있는 노광 영역보다 나중에 노광하는 후 노광 영역의 경계 부분(C)은 상기 후 노광 영역의 다른 부분(A)보다 더 많은 양의 광 에너지로 노광하는 분할 노광 방법.The boundary portion B of the line exposure area that is exposed before the exposed exposure area is exposed with a lower amount of light energy than the other portion A of the line exposure area, and is exposed after the exposure area that is later exposed. And the boundary portion (C) of is exposed with a greater amount of light energy than the other portion (A) of the post exposure area. 제1항의 분할 노광 방법을 사용하는 홀로그래픽 확산판의 제조 방법.A method of manufacturing a holographic diffuser plate using the split exposure method of claim 1. 제2항에서,In claim 2, 상기 A, B, C 영역에 노광을 통하여 가해지는 광 에너지의 차이는 조사하는 광의 세기를 달리함으로써 발생하는 홀로그래픽 확산판의 제조 방법.A method of manufacturing a holographic diffuser plate, wherein the difference in light energy applied through exposure to the A, B, and C regions is generated by varying the intensity of irradiated light. 제2항에서,In claim 2, 상기 A, B, C 영역에 노광을 통하여 가해지는 광 에너지의 차이는 노광 시간을 달리함으로써 발생하는 홀로그래픽 확산판의 제조 방법.The method of manufacturing a holographic diffuser plate, wherein the difference in light energy applied to the A, B, and C regions through exposure is generated by varying the exposure time.
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