KR20060080927A - 발산 반사의 방향성을 가진 반사 구조와 이를 구비한 장치 - Google Patents

발산 반사의 방향성을 가진 반사 구조와 이를 구비한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 발산된 반사광이 더욱 신뢰가능하게 원하는 방향성을 가지도록 할 수 있는 반사 구조와 이를 구비한 장치를 제공하는 것이다. 광 발산 반사 구조(1)는 광 반사층(20)을 가지며, 그 반사층의 표면은 울퉁불퉁하고 반사층은 기본층(10)에 의해 지지된다. 광 반사층(20)은 그물 형태로 배열된 그물 부분(2h)을 포함하고 각각은 일 형태의 하강부와 상승부를 가지며 네트 부분(2M)은 네트 형태로 이들 그물 부분(2h) 주변으로 연속해서 연장하며 다른 형태의 하강부와 상승부를 가진다. 상기 네트 부분(2M)은 평면도에서 미리 결정된 제 1 방향(#1)과 거의 직각으로 제 1 방향(#1)과 교차하는 제 2 방향(#2)으로 연장하는 제 1 연장 요소(Po') 및 제 1 및 제 2 방향(#1,#2)에 대해 실질적으로 45°로 연장되는 제 2 연장 요소(Ps')로 분류된다. 제 1 및 제 2 연장 요소(Po' 및 Ps')는 각각 실질적으로 일정한 폭을 가지며 제 1 연장 요소(Po')의 폭은 유닛 연장 길이당 더 큰 효과적인 반사 표면 영역을 가지기 위해 제 2 연장 요소(Ps')의 폭보다 더 크다.

Description

발산 반사의 방향성을 가진 반사 구조와 이를 구비한 장치{REFLECTIVE STRUCTURE HAVING A DIRECTIVITY OF DIFFUSE REFLECTION AND APPARATUS WITH IT}
본 발명은 입사광을 발산하고 반사하는 반사 구조에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 발산된 반사광이 방향성을 갖도록 할 수 있는 반사 구조에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 반사 구조가 제공된 장치, 그리고 특히 반사형, 반투과형 등의 LCD 디바이스에 관한 것이다.
높은 반사율(42%)과 높은 콘트라스트비(80:1)를 가지며, 수직으로 배향된(VA) 액정을 사용한, 반사형 컬러 TFT-LCD의 개발에 관한 리포트가 있다(비-특허 문서 1). 이러한 비-특허 문서는 또한 다중-도메인 수직 배향(MVA: Multi-domain Vertical Alignment) 액정이 VA 액정으로 채용되었고 높은 디스플레이 성능을 가진 저비용 반사형 컬러 TFT-LCD가 새로 개발된 포토마스크-리스 프로세스(photomask-less process)를 통해 주름 발산 반사 전극을 사용하여 성공적으로 구현되었다는 것을 보고하고 있다.
이러한 주름 발산 반사 전극은 다음과 같이 형성된다. 감광성 수지층은 TFT 기판에 형성되고, 광에 대한 노출은 접촉 홀을 형성하기 위한 포토마스크를 사용하여 수행되며, 감광성 수지층은 접촉 홀을 형성하기 위해 조성된다. 다음으로, 잔여 수지는 포토마스크없이 UV 광을 이용해 조명된다. 이러한 경우, 수축률 분포가 하부층의 수축률을 상부층의 수축률보다 더 크게 만들기 위해 UV 강도와 스펙트럼의 특성을 조정함으로써 단일 감광성 수지층에 형성된다. 이후, 굽기 과정은 두께 방향으로 수축률 분포를 가지는 수지를 수축시키도록 그리고, 표면에 주름-모양의 돌출부와 함몰부를 형성하도록 수행되며, 마지막으로 A1(알루미늄)과 같은 높은 광 반사율을 가진 금속층이 돌출부 및 함몰부와 유사한 주름-모양의 표면을 가진 발산 반사 전극을 제조하기 위해 이들 주름-모양의 돌출부와 함몰부 상에 형성된다.
이러한 비-특허 문서는 또한 주름-모양의 돌출부와 함몰부 방향으로의 반사 특성의 제어에 관해 언급한다. 이것은 주름-모양의 돌출부와 함몰부의 방향을 제어함으로써 입사광이 특정 방향으로만 반사되도록 할 수 있다는 사실을 언급한다. 더 구체적으로, 주름-모양의 돌출부와 함몰부의 방향은 수직 및 수평 방향으로 높은 반사율을 가진 방향성 반사 특성을 얻기 위해 감광성 수지층과 기판 사이의 인터페이스의 상태를 변경함으로써 제어된다.
그러나, 이러한 형태의 주름-모양의 돌출부와 함몰부는 감광성 수지의 두께와 UV 조명 에너지뿐만 아니라 다른 다양한 제조 파라미터에 크게 의존하며, 따라서 원하는 형태를 신뢰가능하게 제조하는 것이 간단하지 않다는 것이 추측된다. 게다가, 최적 파라미터가 발견되고 제품이 이들 파라미터에 따라 제조된다고 해도, 파라미터의 예상치 못한 변동이 실제 제조 과정에서 발생하는 사례가 빈번하며, 이에 따라 원하는 형태가 안정적으로 형성될 수 없으며, 특히 제품 중에 변형예가 발생하기 쉽다.
[비-특허 문서 1]
Norio Sugiura 등, 'MVA 기술을 사용한 반사형 컬러 TFT-LCD', 액정(EKISHO) 제 6권, 제 4호, 2002년, 일본 액정 협회, 2002년 10월 25일 발행, p.383-389
(목적)
본 발명은 전술한 상황의 관점에서 구현되었고 그 목적은 발산된 반사광이 더욱 신뢰할만 하게 원하는 방향성을 갖도록 하는 반사 구조와 이를 구비한 장치를 제공하고, 이들을 위한 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 단순하고 안정적인 형태를 가지며 더욱 균일한 품질의 제품을 제공할 수 있는 반사 구조와 이를 구비한 장치, 및 임의의 복잡한 제조 방법에 의존하지 않고, 이들을 위한 제조 방법을 제공하는 것이다.
(구성)
이들 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 양상에 따른 반사 구조는 표면이 울퉁불퉁한 광 반사층을 가진 광 발산 반사 구조이며, 여기서: 광 반사층은 그물 형태로 배열된 그물 부분을 포함하고 각각은 일 형태의 하강부(cave)과 상승부(rise)를 가지며 네트 부분은 네트 형태의 그물 부분 주변으로 계속해서 연장하며 다른 형태의 하강부와 상승부를 가지며; 네트 부분은 평면도에서, 미리 결정된 제 1 방향과 미리 결정된 각도에서 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 연장하는 제 1 연장 요소와 제 1 및 제 2 방향 사이의 중간 방향으로 연장하는 제 2 연장 요소로 분류되고; 제 1 및 제 2 연장 요소는 각각 실질적으로 일정한 폭을 가지며; 적어도 하나의 제 1 및 제 2 방향으로 연장하는 제 1 요소의 요소는 제 2 연장 요소보다 유닛 연장 길이당 효과적인 반사 표면 영역이 더 크다.
이러한 구조를 채택함으로써, 주로 제 1 및 제 2 연장 요소의 효과적인 반사 표면 영역의 값들 사이의 상대성(relativity)만을 가진 발산 반사의 다양한 방향성을 만들 수 있으며, 따라서 원하는 발산 반사 방향성을 믿을 수 있게 실현할 수 있다. 게다가, 이러한 반사 구조의 그물 부분과 네트 부분은 전술한 종래 기술의 경우에서와 같이 예상치 않은 주름-형태의 패턴에 의존하지 않고 모든 제품에 대해 동일한 형태와 레이아웃 패턴을 가질 수 있으며, 이에 따라 이 반사 구조로 인해 제품마다 품질이 변하는 것을 방지할 수 있다.
이 양상에서, 제 1 방향으로 연장하는 제 1 연장 요소의 요소는 제 2 방향으로 연장하는 제 1 연장 요소의 요소와 유닛 연장 길이당 효과적인 반사 평면 영역이 다를 수 있다. 이것은 또한 반사된 광 분포가 제 1 방향과 제 2 방향 사이에서 다르게 할 수 있다.
게다가, 중간 방향은 제 1 방향과 제 2 방향으로 둘러싸인 각도를 양분하는 각도 방향이 될 수 있다. 이것은 중간 방향의 반사된 광 분포가 제 1 및 제 2 방향에서의 그것에 비해 열등하나 균형잡힌 형태가 되도록 할 수 있다.
여기에서, 미리 결정된 각은 90° 또는 90° 이외의 각일 수 있다. 이들 중 한 경우, 한편으로 제 2 연장 요소의 반사로의 기여도를 감소시키고, 다른 한 편으로 제 1 연장 요소의 반사에 대한 기여도를 증가시키는 것이 가능하다. 얻어진 방향성은 직교성 교차형, 타원형, 비-직교성 교차형 또는 이들 형태의 혼합이 될 수 있다.
전술한 제 1 내지 제 4 실시예에서, 효과적인 반사 표면 영역은 연장 요소의 폭에 의해 한정될 수 있으며, 이에 따라 효과적인 반사 표면 영역은 쉽게 설정될 수 있다.
게다가, 이 실시예에서, 제 1 및 제 2 방향은 반사 구조의 주요 표면의 정면도에서 수평 방향 및 수직 방향에 대응할 수 있다. 이것은 반사 구조의 주요 표면을 보는 시청자가 시청 지점이 수평 및 수직 방향으로 이동된다고 해도 비교적 높은 강도를 가진 반사된 광을 볼 수 있게 한다. 이러한 응용의 범위는 넓을 것으로 예상되고, 그러므로 이 모드는 유용하다.
게다가, 그물 부분이 실질적으로 평면도에서 다각형인 경우, 패턴 설계 관점에서 유리한 특성이 존재할 수 있으며, 광 반사층 하에서 광 반사층의 울퉁불퉁한 표면의 형태를 한정하기 위한 불균등한 하부층이 제공된 경우, 다중층의 반사 구조를 제공하는 것이 가능하다.
게다가, 반사 구조는 또한 제 1 및 제 2 연장 요소가 반사 표면을 가진 연장 요소로 구성되도록 적응될 수 있으며, 이러한 반사 표면 상에서 법선은 각각 θ1+180°'n±α 및 θ2+180°'n±β(n=0,1)의 범위 내의 임의의 방향각을 나타낼 수 있으며, 여기서 θ1 및 θ2는 각각 제 1 및 제 2 방향에 대응하는 방향각이며, α와 β는 각각 0°보다 큰 미리 결정된 각이다. 이것은 원하는 반사광 분포가 임의의 제 1 및 제 2 방향에 대해 제공되는 것을 보장한다. 즉, 다양한 방향으로 연장되는 개별의 또는 다양한 연장 요소를 관련된 범위의 표현에 기초해서 제 1 연장 요소 및 제 2 연장 요소로서 식별하고 각 요소에 대해 적당히 효과적인 반사 표면 영역을 설정할 수 있다. α> β일 때, 제 1 방향의 반사된 광의 분포는 제 2 방향의 반사된 광의 분포보다 더 현저해지고, α< β일 때, 제 2 방향의 반사된 광의 분포는 제 1 방향의 반사된 광의 분포보다 더 현저해진다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 양상에 따른 반사 구조를 사용한 장치는 전술한 양상의 반사 구조를 가진다. 이러한 방식으로, 변화가 더 적은 원하는 반사 방향성을 가진 반사 구조가 적용되며, 이것은 장치의 산출시의 개선에 기여한다.
이러한 양상에서, 광 반사층은 전극으로 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 반사 구조는 반사형 또는 반투과형의 LCD 디바이스, 특히 능동 매트릭스 유형 또는 이와 유사한 디스플레이 디바이스에 적용가능한 것이 바람직하다.
본 명세서 및 청구항에서, '그물 부분'은 반사 구조의 주요 표면에 분리되어 분산되어 있는, 광 반사층(또는 기타 상응하는 관련 층)의 볼록하거나 오목한 섬 영역(island area)을 말하며, '네트 부분'은 이들 모든 섬 여역을 실질적으로 둘러싸거나 그 범위를 정하는 소위 경계 부분(fringe portion)이며, 광 반사층(또는 기타 상응하는 관련층)의 볼록하거나 오목한 연속하는 둘러싼 영역을 말한다는 것이 주목되어야 한다. 이 지점은 이후 설명에서 더욱 명확해 질 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광 발산 반사 구조의 주요 하위층(underlayer)의 평면 구조를 도시하는 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 구조에 기초한 광 반사 구조의 II-II선을 따라 취해진 구조의 단면도.
도 3은 반사층의 네트 부분의 연장부의 폭이 같을 때 일련의 기준 도면(model figure)을 도시한 도면.
도 4는 반사층의 제 1 연장 요소의 폭이 반사층의 제 2 연장 요소의 폭보다 클 때 일련의 기준 도면을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 교차-형태의 발산 반사 방향성을 설명하는 개략적인 사시도.
도 6은 제 1 및 제 2 연장 요소의 유닛 연장 길이당 효과적인 반사 표면영역을 설명하는 개략적인 도면.
도 7은 하나의 그물 부분과 이를 둘러싸는 네트 부분에만 대응하는 기본 패턴을 도시하는 개략도.
도 8은 네트 부분의 연장 요소의 연장각이 속하는지를 미리 결정된 각 범위의 어느 부분에 결정하는 방법을 설명하는 도면.
도 9는 도 7의 기본 패턴으로부터 연장 요소의 폭을 변경함으로써 얻어지는 패턴을 도시하는 개략도.
도 10은 본 발명에 따른 반사 구조를 사용한 응용예를 도시한 개요도.
도 11은 본 발명에 따른 반사 구조의 다른 응용예에서의 LCD 디바이스의 부분적인 구성을 도시하는 개략적인 단면도.
도 12는 실시예에 따른 반사 구조의 기본층의 평면 패턴을 도시하는 평면도.
도 13은 비교예에 따른 반사 구조의 기본층의 평면 패턴을 도시하는 평면도.
도 14는 실시예에 따른 반사 구조의 광 반사층의 방향성을 나타내는 그래프.
도 15는 반사 구조의 방향각을 설명하는 개략적인 도면.
도 16은 역 패턴을 가지는 제 2 실시예에 따른 광 발산 반사 구조의 주요 하위층의 평면 구조를 도시하는 평면도.
도 17은 도 16에 도시된 구조에 기초한 광 반사 구조의 XVI-XVI 선을 따라 취해진 구조의 단면도.
도 18은 본 발명에 따른 반사 구조를 사용하여 추가 응용예를 도시하는 개요도.
도 19는 하나의 변형에 따른 반사 구조의 반사 표면의 방향각의 주파수의 분포 형태를 설명하는 도면.
도 20은 다른 변형에 따른 반사 구조의 반사 표면의 방향각의 주파수의 분포 형태를 설명하는 도면.
도 21은 추가 변형에 따른 반사 구조의 반사 표면의 방향각의 주파수의 분포 형태를 설명하는 도면.
도 22는 본 발명에 따른 반사 구조를 사용한 추가 응용예를 도시한 개략적인 도면.
이제 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명을 수행하는 방법이 이하의 실시예를 통해 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광 발산 반사 구조의 주요 하위층의 평면 구조를 도시하며 도 2는 도 1에 도시된 구조에 기초한 광 발산 반사 구조의 II-II 선을 따라 취해진 구조의 단면도를 도시한다.
이러한 광 발산 반사 구조(1)는 예를 들어, 알루미늄과 같은 금속 물질로 만들어진 광 반사층(20)을 가지는데, 이 층은, 기본층으로서의 기판(10)에 의해 지지되며, 이 반사층의 표면은 울퉁불퉁하고, 이 반사층은 광 반사성을 가지며 반사 전극에 적합한 전기 전도성을 선택적으로 가지는데 반사 전극은 추가적으로 추후에 설명될 것이다. 본 실시예에 따라, 광반사층(20)의 표면을 울퉁불퉁하게 하기 위해, 즉, 그 표면을 균등하지 않게 형성하기 위해, 반사 구조(1)는 그 하위층 내의 광 반사층(20)의 돌출부와 함몰부를 형성하는 하위층(30)을 가지는 형태를 더 취한다. 하위층(30)은 여기서 불균등한 표면을 비교적 부드럽게 하기 위해 기초층(31)을 덮는 보호막층(40)과 돌출부 및 함몰부를 위한 기초를 형성하는 기초층(31)을 포함한다. 이들 기초층과 보호막층은 패턴화에 적합한 물질로 이루어져 있으며, 예를 들어, 광-감응 수지와 같은 전기적인 절연 속성을 가지며, 이들은 잘 알려진 포토리소그래피에 기초한 과정을 통해 패턴화된다.
기초층(31)은 각각이 하강부를 가지며 그물 형태로 배열된 그물 부분(3h)과 네트 형태로 이들 그물 부분(3h) 주변에 연속적으로 연장되고 상승부의 형태를 가지는 네트 부분(3M)으로 구성된다. 기초층(31)의 그물 부분(3h)은 이 예에서 완전히 제거된 기초층 물질을 가진 개구부이나(도 2 참조), 일정 두께의 잔여 물질을 가진 오목한 홀의 형태를 취할 수 있다. 이 경우, 보호막층(40)은 생략될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기초층(31)의 네트 부분(3M)은 미리 결정된 제 1 방향(#1)과 (제 1 방향과 실질적으로 직각으로 교차하는) 제 2 방향(#1)으로 연장되는 제 1 연장 요소(Po)와, 미리 결정된 제 3 및 제 4 방향(#3,#4), 즉, 제 1 및 제 2 방향에 대해 실질적으로 45°의 각을 형성하는 방향으로 연장되는 제 2 연장 요소(Ps)로 평면도에서 분류된다. 각각의 제 1 연장 요소(Po)는 실질적으로 일정한 폭으로 제 1 또는 제 2 방향으로 연장하고 각각의 제 2 연장 요소(Ps)는 또한 실질적으로 일정한 폭으로 제 3 또는 제 4 방향으로 연장한다.
본 발명의 또 다른 주요 특성은 네트 부분(3M)의 제 1 연장 요소(Po)의 폭이 제 2 연장 요소(Ps)의 폭보다 크다는 것이다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 방향(#1)을 따라 연장된 제 1 연장 요소(Po)의 폭(Wo1)과 제 2 방향(#2)을 따라 연장된 제 1 연장 요소의 폭(Wo2)은 제 3 방향(#3)을 따라 연장된 제 2 연장 요소의 폭(Ws3)과 제 4 방향(#4)을 따라 연장된 폭(Ws4) 보다 크다.
이 실시예에서, 이러한 연장 요소의 폭의 조건을 충족시키는 한편, 각 연장 요소의 폭이 제조 시의 허용가능한 범위 내에서 임의의 값을 갖도록 설계되지만, 또한 제 1 연장 요소(Po) 및 제 2 연장 요소(Ps) 각각에 대한 폭을 통일된 지정값으로 설정하는 것이 가능하다.
보호막층(40)은 이러한 방법으로 형성된 기초층(31)의 전체 상부 표면에 걸쳐 적층되며, 광반사층(20)은 그 위에 더 적층된다. 그러므로, 광반사층(20)이 일반적으로 기초층(31)과 보호막층(40)의 평면 패턴과 유사한 평면 패턴을 가지는 반면, 광 반사층(20)의 표면은 기초층(31)의 네트 부분(3M)과 그물 부분(3h)에 기초 하여 돌출부와 함몰부(표면의 울퉁불퉁함)에 따라 울퉁불퉁하지만, 보호막층(40)에 의해 일정 정도로 감소된다.
따라서, 광반사층(20)은 그물 형태로 배열되고 하강부 형태를 갖는 그물 부분(2h)과, 네트 형태로 이들 그물 부분(2h) 주변으로 연속해서 연장하고 상승부 형태를 갖는 네트 부분(2M)을 가지며, 전술한 그물 부분(3h)과 네트 부분(3M) 각각에 대응하는 형태를 취한다. 광반사층(20)의 네트 부분(2M)은 평면도에서, 제 1 및 제 2 방향(#1 및 #2)으로 연장하는 제 1 연장 요소(Po')와 제 1 및 제 2 방향에 대해 실질적으로 45°의 각을 형성하는 방향으로 연장하는 제 2 연장 요소(Ps')로 분류되며, 또한 전술한 제 1 및 제 2 연장 요소(Po,Ps)에 대응하는 형태를 취한다. 도 1은 점선을 이용해서 광 반사층의 네트 부분(2M)과 그물 부분(2h) 사이의 경계를 도시한다.
게다가, 광반사층(20)의 네트 부분(2M)의 제 1 및 제 2 연장 요소(Po',Ps')는 또한 실질적으로 각각 일정한 폭을 가지는데, 그 이유는 기초층(31)의 제 1 및 제 2 연장 요소(Po 및 Ps)가 실질적으로 일정한 폭을 가지기 때문이다. 게다가, 광반사층(20)의 네트 부분(2M)의 제 1 연장 요소(Po')의 폭은 광반사층(20)의 네트 부분(2M)의 제 2 연장 요소(Ps')의 폭보다 큰데, 그 이유는 기초층(31)의 네트 부분(3M)의 제 1 연장 요소(Po)의 폭이 제 2 연장 요소(Ps)의 폭보다 크기 때문이다.
이 실시예에 따라 이러한 구조를 가지는 반사 구조(1)는 교차-형태의 방향성을 가지는 발산 반사 특성을 제공하며, 이때 반사 구조의 주요 표면은 이하에서 설명되는 바와 같이 정면에서 보여진다.
도 3과 도 4는 이러한 교차-형태의 방향성을 설명하는 반사층(20)의 표면 모델을 도시한다.
도 3은 기초층(31){반사층(20)}의 네트 부분(3M)(2M)의 연장폭이 같을 때의 일련의 모델을 도시하며 도 3의 왼쪽의 도(a)는 제 3 및 제 4 방향(#3,#4)을 따라 반사층(20)의 네트 부분(2M)의 제 2 연장 요소(Ps')의 일부를 대표적인 예로서 개략적으로 도시한다. 병렬 광선이 예를 들어, 도 3의 (a)의 제 2 연장 요소(Ps') 상의 정면으로부터 입사될 때, 연장 요소로부터 반사된 광은 연장 요소의 중심축(A)에 대해 대칭적인 강도 분포를 가진다. 그러므로, 제 2 연장 요소(Ps')의 반사된 광 분포는 도 3의 (a)의 아래 부분의 그래프에 개략적으로 도시된 것과 같이 제 3 방향(#3)에서의 분포 특성(점선)과 제 4 방향(#4)에서의 분포 특성(실선)의합성이다. 이 그래프는 가상 평면 내의 시야각 (이 가상 평면은 각 방향으로 연장되며 수평축 상의 기판(10)의 주요 표면과 직각을 이룸)과 수직축 상의 반사광의 강도를 도시한다. 여기서, 오직 제 2 연장 요소(Ps')만이 도시되지만, 실제로는 제 1 연장 요소(Po')에 의한 광 반사 또한 고려되어야 한다. 제 1 연장 요소(Po')가 제 3 및 제 4 방향(#3,#4)에 대해 45°로 연장되므로, 도 3의 (a)에 도시된 2개의 분포 곡선과 이들 곡선을 수직축에 대해 대략 45°로 회전함으로써 얻어진 2개의 분포 곡선의 합계에 대응하는 특성은 실질적으로 제 1 및 제 2 연장 요소(Po',Ps')의 전체의 반사 광 분포 특성으로 간주될 수 있다.
이들 고려에 기초하여, 제 1 및 제 2 연장 요소(Po',Ps')의 연장 폭이 같을 때, 광 반사층(20)은 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 원뿔대와 같은 몸체 형태(또 는 정점이 구면인 원뿔)의 광반사 돌출체로서 광을 발산 및 반사하도록 간주될 수 있다. 광은 도 3의 (c)에 도시된 평면도에서 화살표로 상징적으로 표현된 것과 같이 모든 방향으로 균일하게 이 돌출체로부터 반사된다.
대조적으로, 도 4는 반사층(20)의 네트 부분(2M)의 제 1 연장 요소(Po')의 폭이 네트 부분의 제 2 연장 요소(Ps')의 폭보다 클 때의 일련의 모델을 도시한다. 도 4의 (a)는 대표예로서 제 1 및 제 2 방향(#1,#2)을 따른 반사층(20)의 제 1 연장 요소(Po')의 일부를 개략적으로 도시한다. 병렬 광선이 또한 도 3의 경우와 같이, 도 4의 (a)에서 제 1 연장 요소(Po')에 입사할 때, 제 2 연장 요소(Ps')를 포함하는 모든 연장 요소 내의 반사 광 분포를 고려하여 얻어진 반사광 분포를 고려하는 것이 가능하지만, 여기서 제 1 연장 요소(Po')의 폭은 큰 값으로 설정된다는 것이 주목되어야 한다.
즉, 제 1 연장 요소(Po')의 폭이 더 크기 때문에, 입사광을 반사하는 제 1 연장 요소(Po')의 표면 영역이 또한 증가하며 모든 입사광으로부터의 제 1 연장 요소(Po') 상에 반사된 광의 비율이 제 2 연장 요소(Ps')의 그것에 비해 증가한다. 다시 말해, 반사 구조(1)의 전체 영역 내의 발산과 반사가 고려될 때, 제 1 연장 요소(Po')에 의한 발산과 반사는 제 2 연장 요소(Ps')에 의한 발산과 반사 보다 더욱 우세하게 된다.
그러므로, 제 1 연장 요소(Po')의 폭이 이 실시예의 경우에서와 같이 제 2 연장 요소(Ps')의 폭보다 클 때, 광반사층(20)은 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 변형된 돌출체(팔각형 피라미드 같은 몸체)를 통해 광을 발산하고 반사하도록 고려 되며, 이 돌출체는 도 3의 (b)의 원뿔대 형태의 광 반사 돌출체를 제 1 방향(#1)과 평행이며 원뿔대의 모선에 평행인 직선을 포함하는 2개의 마주보는 평면(B)을 이용해 절단하고, 상기 돌출체를 제 2 방향(#2)과 평행하고 원뿔대의 모선에 평행한 직선을 포함하는 2개의 마주보는 평면(C)을 이용해 절단함으로써 획득된다. 광은 도 4의 (c)에 도시된 평면도의 화살표로 상징적으로 표현된 것과 같이 제 1 및 제 2 방향(#1,#2) 쪽으로 광이 기울어지는 방식으로 이 변형된 돌출체로부터 반사된다. 즉, 이 변형된 돌출체는 제 1 및 제 2 방향(#1,#2)으로 더 많은 광을 반사하고 제 3 및 제 4 방향(#3,#4)으로 더 적은 광을 반사한다. 이 변형된 돌출체의 절단면(B,C)은 제 3 및 제 4 방향(#3,#4)으로 반사된 광에 비해 제 1 및 제 2 방향(#1,#2)으로 반사된 광을 상대적으로 증가시킨다고 해석될 수 있다.
이러한 방법으로, 상대적으로 높은 강도를 가진 반사된 광의 방향성 분포는 도 4의 (c)의 점선(D)에 의해 도시된 바와 같이 교차 형태로 형성된다.
광반사층(20)은 또한 그물 부분(2h)으로 광을 발산하고 반사하지만, 이들 그물 부분(2h)은 또한 네트 부분(2M)의 연장 요소의 곡면과 유사한 곡면을 기본적으로 갖도록 고려될 수 있어서, 그물 부분(2h)이 또한 높은 강도의 반사된 광의 교차-형태의 방향 분포에 기여하도록 한다. 중요한 것은 네트 부분과 그물 부분 사이의 경계선 주변의 곡면이며, 제 1 연장 요소의 폭을 증가시키면 경계 주변의 곡면의 효과적인 반사 표면 영역을 또한 증가시키고, 제 1 연장 요소의 연장 방향과 직교하는 방향으로 반사된 광의 양을 증가시킬 수 있다.
따라서, 제 2 연장 요소(Ps')의 폭에 대해 제 1 연장 요소(Po')의 폭을 증가 시키는 것은 전술한 부분(B,C)을 형성하는 것에 상응하며, 폭이 상대적으로 증가함에 따라, 이 부분의 영역이 증가하고 제 1 연장 요소(Po') 상에 반사된 광의 양이 증가한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 반사 구조(1)의 주요 표면이 2개의 직교 평면(1p,2p)을 따른 임의의 시야의 선(lines of sight)을 따라 보여지며, 이 직교 평면이 반사 구조(1)의 주요 표면 상에 수직으로 나타나며 제 1 방향과 제 2 방향(#1,#2) 각각에 대해 평행일 때, 이 실시예는 다른 방향에서 보았을 때보다 더 강한 반사된 광을 얻도록 의도된다. 그러므로, 다른 연장 요소들의 폭에 비해 제 1 및 제 2 방향(#1,#2)을 따라 연장된 제 1 연장 요소(Po')의 폭을 증가시킴으로써, 원하는 반사 방향으로 반사 표면{도 4의 (b)에 도시된 모델의 절단 표면(B,C)}의 영역이 증가되어 이에 따라 직교 평면(1p,2p)에 대해 평행인 시야의 선을 따라 발산된 반사된 광을 증가시킨다. 이러한 방법으로 얻어진 반사된 광의 분포는 평면도에서 교차 형태를 가지며, 따라서 이러한 분포는 본 명세서에서 '교차형 방향성'이라고 한다.
전술한 폭(Wo1,Wo2,Ws3,Ws4)은 네트 부분(3M)의 하부의 폭이 될 수 있으며, 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 그 폭은 또한 네트 부분(3M)의 하부로부터 떨어진 미리 결정된 거리(d)의 위치에서 기판(10)의 주요 표면에 대해 평행한 가상 표면을 이용해 네트 부분을 절단함으로써 얻어진 평면 내의 폭(Wo1')이 될 수 있다. 후자의 경우에서의 네트 부분의 폭의 한정에 따라, 네트 부분(3M)의 정점의 높이가 기판의 표면이 평평하지 않다는 이유로 균일하지 않더라도, 네트 부분(3M)의 폭을 적 절히 설정하는 것이 가능하다.
이전 설명이 일 실시예에 대해 이루어졌으며, 이 실시예에서 광반사층(20)의 네트 부분(2M)의 연장 요소의 형태와 폭은 기초층(31)의 네트 부분(3M)의 연장 요소의 형태와 폭에 기초하여 한정되지만, 기초층(31)의 보호막층(40)의 2층 구조 대신에, 단층으로서 구조된 불균등한 하위층을 제공하도록 의도된 일 실시예 또는 하위층 자체가 없이 광반사층의 표면에서 원하는 돌출부와 함몰부를 형성하도록 의도된 일 실시예를 채용하는 것이 또한 가능하다. 이러한 대안에서, 대응 네트 부분의 폭은 거리(d)를 사용하여 설명된 것과 같은 의미로 한정될 수 있다. 즉, 반사층의 네트 부분이 결과적으로 본 발명에 특정된 특성을 구현하기 위해 한정될 수 있는 경우, 폭이 한정될 반사층의 네트 부분의 정점으로부터 d만큼 떨어진 위치에서 기판의 주요 표면과 평행한 가상 평면을 이용해 네트 부분을 절단함으로써 얻어진 평면의 폭으로 폭을 한정하는 것이 가능하다.
게다가, 제 1 연장 요소와 제 2 연장 요소 간의 관계 및 그 연장 형태는 폭의 값을 사용하여 한정되지만, 적절하게 상기 폭 대신에 연장 요소의 다른 형태의 파라미터를 채용하는 것 또한 가능하다. 다른 형태의 파라미터가 사용된 경우라도, 이들이 결과적으로 본 발명에 특정된 특징을 갖는 값에 대응한다면, 이들 파라미터를 가진 이러한 구조는 본 발명의 기술적 개념을 가진 것으로 이해되어야 한다. 연장 요소의 폭과 그 밖의 파라미터를 사용한 한정의 본질은 다음과 같이 요약될 수 있다.
예를 들어, 연장 요소의 폭을 변경시키는 것은 이 요소의 효과적인 반사 표 면 영역의 비율을 변경하는 것을 의미한다. 좀 더 구체적으로, 제 1 연장 요소(Po')와 제 2 연장 요소(Ps')가 배향될 때, 폭(W1)을 가진 제 1 연장 요소(Po')의 유닛 연장 길이(Lo)당 표면 영역은 도 6에 도시된 것과 같이 더 작은 폭(W2)을 가진 제 2 연장 요소(Po)의 표면 영역보다 크다. 입사광의 반사가 큰 표면 영역을 가진 위치에서 우세하게 되므로, 반사의 비율은 제 2 연장 요소(Ps')보다 제 1 연장 요소(Ps')에서 더 크다. 결과적으로, 원하는 방향(도시된 예에서 #1)으로 반사된 광을 치우치게 하려면, 원하는 방향에 대해 수직 방향(도시된 예에서 #2)으로 연장하는 연장 요소의 유닛 연장 길이당 효과적인 반사 표면 영역은 증가되어야 한다. 원하는 방향이 이 실시예에서 제 1 및 제 2 방향(#1,#2)이므로, 이들 방향으로 연장하는 각각의 제 1 연장 요소(Po')의 유닛 연장 길이당 효과적인 반사 표면 영역은 증가된다. 이와 대조적으로, 반사된 광이 제 1 및 제 2 방향(#1,#2) 중 한 방향으로만 치우친 경우, 대응하는 한 방향으로 연장하는 연장 요소만을 위한 유닛 연장 길이당 효과적인 반사 표면 영역은 증가될 수 있다.
지금까지, 네트 부분이 2가지 유형으로 분류되는 사례를 설명했다; 이 유형은 수직 또는 수평 방향으로 연장하는 제 1 연장 요소(Po,Po') 및 대각 방향으로 연장하는 제 2 연장 요소(Ps,Ps')이며, 전자는 후자에 비해 더 큰 폭을 가진다. 그러나, 특히 그물 부분의 크기 및 형태 등이 무작위로 설정된 경우, 실제로는 그물 부분의 다양한 연장 방향이 존재하여, 네트 부분의 연장 방향이 제 1 내지 제 4 방향(#1 내지 #4)에 정확히 대응하지 않을 수 있게 된다.
이러한 이유로 인해, 이 실시예에서, 다음 방식은 네트 부분과 그물 부분의 패턴을 설계하는데 채용된다.
도 7은 하나의 그물 부분(3h)과 그물 부분(3h)을 둘러싸는 네트 부분(3M)에 대응하는 원래 패턴 요소(3h'3M')를 도시한다. 이러한 원래 패턴은 동일한 폭의 네트 부분(3M')으로 둘러싸인 하나의 그물 부분(3h')의 형태를 취한다. 여기에는 그물 부분(3h')이 7각형이며 네트 부분(3M')은 7개의 교점(node)을 가지는 하나의 예로서의 형태를 도시한다. 네트 부분(3M')의 교점 사이의 요소의 연장 방향, 즉, 네트 부분 구간이 예컨대, 제 2 방향의 한 배향과 같은, 미리 결정된 방향(x)을 참조로서 사용하여 결정된다. 도 7은 처음에 결정될 네트 부분 구간과 다음에 결정될 네트 부분 구간의 연장 방향의 결정 방법을 도시하며, 처음 및 다음 구간은 미리 결정된 방향(x)에 대해 각각 57° 및 108°에서 연장된다고 결정된다. 다른 네트 부분 구간에 대해서, 미리 결정된 방향(x)에 대한 이들 각(이하 '연장각'이라 함)도 같은 마찬가지로 결정된다.
모든 네트 부분 구간의 연장각이 일단 결정되면, 미리 한정된 각의 범위 중 어느 부분에 이들 연장각이 속하는지가 결정된다. 도 8은 이러한 각의 범위를 도시하는데, 각도는 2가지 유형으로 분류된다: (90°x n)±A[n=0,1,2,3], 즉 하위 범위는 0°±A, 90°±A, 180°±A, 270°±A; 그리고 45°+(90°x n)±B[n=0,1,2,3], 즉 하위 범위는 45°±B, 135°±B, 225°±B, 315°±B이며, 여기서 B=45°-A이다. A값으로서, 45°의 절반인 22.5°를 사용하여 양호한 결과를 얻지만, 임의의 다른 값도 역시 사용될 수 있다.
제 1 유형(o)에 속하는 4개의 하위 범위는 제 1 및 제 2 방향(#1,#2)에 대응 하는 0°, 90°, 180°, 270°를 중심각으로 하는 원주각의 범위이다. 이들 하위 범위에 해당하는 연장각을 가지는 네트 부분 구간은 수평 방향 또는 수직 방향으로 연장되는 것으로 간주된다. 반면, 제 2 유형(s)에 속하는 4개의 하위 범위는 제 3 및 제 4 방향(#3,#4)에 대응하는 45°, 135°, 225°, 315°를 중심각으로 하는 원주각의 범위이다. 이들 범위에 해당하는 연장각을 가지는 네트 부분 구간은 대각 방향으로 연장되는 것으로 간주된다.
이러한 방법으로, 연장각이 어떤 유형의 하위 범위에 속하는지를 결정한 결과에 기초하여, 연장각을 가지는 네트 부분 구간의 폭이 결정된다. 좀 더 구체적으로, 유형(o)에 속하는 임의의 네트 부분 구간은 일반적으로 제 1 및 제 2 방향(#1,#2)에 대해 평행하게, 즉, 수직으로 그리고 수평으로 연장되도록 결정되며, 그 폭은 상대적으로 증가되는 반면, 유형(s)에 속하는 임의의 네트 부분 구간은 일반적으로 제 3 및 제 4 방향(#3,#4)에 대해 평행하게, 즉, 대각으로 연장되도록 결정되며 그 폭은 상대적으로 감소된다. 이러한 결과로서, 도 7의 원래 패턴으로부터 유도된 패턴은 도 9에 도시된 패턴이 된다.
도 7과 도 9에서 분명히 드러나듯, 108°의 연장각을 가지며 유형(o)에 속하는 네트 부분 구간의 폭은 57°의 연장각을 가지며 유형(s)에 속하는 네트 부분 구간의 폭보다 크다. 이 예에서, 원래 패턴의 네트 부분(3M')의 폭은 최소폭으로 간주되고 유형(o)에 속하는 네트 부분 구간의 폭은 원래값으로 유지되며, 유형(s)에 속하는 네트 부분 구간의 폭만이 감소되거나, 좀 더 구체적으로, 폭은 최대폭의 대략 절반으로 감소된다. 그러나, 폭의 비율은 4:3, 5:4와 같은 다른 감소 방식으로 존재할 수 있으며, 이 방식은 결과값을 도출한다.
따라서, 결정을 수행함으로써 그리고 다양한 연장각을 가진 네트 요소가 제 1 방향 내지 제 4 방향(#1 내지 #4)중 대략 어느 방향에 속하는지 분류함으로써, 폭이 증가되어야 하는 네트 부분의 요소 또는 폭이 감소되어야 하는 네트 부분의 요소를 결정하는 것이 가능하다.
이러한 반사 구조를 사용한 산출물로서의 광 발산 반사기 판(100)에서, 도 10에 도시된 제 1 내지 제 4 방향(#1 내지 #4)을 설정하는 것이 가능하다. 도 10에 도시된 예는 하나의 시스템을 구성하며, 이 시스템에서는 그림, 광고 등을 포함하며 스테인드 글래스와 같은 투명도와 채색을 가지는 장식(200)이 광 발산 반사기 판(100) 앞에 배치되며 장식적 특징은 시청자(300)에게 디스플레이된다. 이러한 시스템에서, 외부 광이 장식(200)을 통과한 후, 광 발산 반사기 판(100)에 도달하고 발산된/반사된 광이 장식(200)을 다시 통과하며 외부로 유도된다.
도 10을 통해 분명해진 바와 같이, 제 1 및 제 2 방향(#1,#2)은 장식(200;ornament)을 정면에서 볼 때 수직 및 수평 방향에 대응한다. 이러한 방법으로, 시청자(300)가 장식(200)에 대해 수직 또는 수평으로 시야각을 변경하기 위해 수직 또는 수평 방향으로 이동한 경우라도, 시청자(300)는 밝은 장식(decoration)을 볼 수 있다.
시청자(300)가 수직 방향으로 이동하고 장식(200)을 보는 상황은 예를 들어, 시청자가 유리판을 통해 밖을 바라볼 수 있도록 하기 위해 엘리베이터 상자의 벽에 투명 유리판이 제공되는 유형의 엘리베이터 시스템이다. 즉, 도 10에 도시된 것과 같이 발산 반사기판(100)이 뒤에 부착된 장식(200)이 룸(room)의 내부벽에 부착되며 이 룸(room)은 공간을 형성해서 이를 통해 엘리베이터 상자가 이동하고, 엘리베이터의 승객은 유리판을 통해 이 장식(200)을 볼 수 있다. 이러한 경우, 광 발산 반사기 판(100)이 전술한 바와 같이 수직 방향으로 높은 반사 강도 분포를 가지므로, 승객들은 상승/하강 작동 중에도 밝고 눈에 띄는 장식을 볼 수 있다.
도 11은 전술한 광학 발산 반사 구조의 다른 응용예를 도시하며 광 발산 반사 구조는 LCD 디바이스에 응용된다.
도 11은 주로 전술한 반사 구조와 픽셀 구동 요소로서 LCD 디바이스에 내장된 TFT(박막 트랜지스터) 간의 관계를 도시한다.
도 11에서, TFT(102)는 기판(8)에 형성된 소스 전극 및 드레인 전극(71 및 72)과, 이들 전극에 접촉하고 확장하기 위해 형성된 반도체 층(73)을 포함한다. 소스 전극(71)은 투명 전도성 막(7t)과 그 위에 적층된 금속막(7m)으로 구성된다. 반도체층(73)은 게이트 절연막(74)으로 덮여있고 게이트 전극(75)은 그 위에 적층된다.
게이트 절연막(74)은 드레인 전극(72)의 연결을 위한 접촉 홀(72h)을 형성한다. TFT(102)가 형성된 후, 전술한 하위층(30)이 형성된다. 좀 더 구체적으로, 기초층(31)은 네트 부분(3M)만 남겨두고 LCD 디바이스의 거의 모든 디스플레이 영역에 형성되며, 보호막층(40)은 기초층(31)에 증착된다. 기초층(31)과 보호막층(40)은 드레인 전극(72)의 접촉 홀(72h)을 제외시키도록 패턴화된다. 이후, 광 반사층(20)은 이러한 방법으로 생성된 하위층(30) 위에 형성된다. 여기에서, 광 반사층 (20)은 드레인 전극(72)과 전기적 연결이 되도록 하기 위해 광반사 특성 뿐만 아니라 전도성도 가지는 물질로 형성된다.
이러한 방법으로, 울퉁불퉁해진 광반사층(20)이 TFT(102)에 연결된 픽셀 전극으로서 형성된다. 이 실시예에 따라, 광반사층(20)은 대향 기판(91)과 액정층(92)을 통해 도입된 광을 발산하고 반사하며 액정층(92) 또는 픽셀 영역의 디스플레이 단위 영역 부분에 전위를 제공하기 위한 수단인 픽셀 전극으로서 작용할 수 있다.
도 11은 구조의 일부만을 도시하지만, 이 구조는 LCD 디바이스의 전체 디스플레이 영역 위에 반복해서 형성된다.
여기에서, 광 발산 속성을 제공하기 위해 픽셀 전극을 울퉁불퉁하게 하는 것과 반사형 또는 반투과형의 액정 디바이스를 실현하는 것은 알려진 기술이므로, 자세한 내용은 더 이상 설명되지 않을 것이다. 더욱이, 기판(91)과 액정층(92)뿐만 아니라 다양한 층과 막들도 일반적으로 사용되지만, 이들 물질의 사용은 다양한 공개적으로 알려진 문서를 통한 설명을 위해 제외되었으며 본 명세서에서는 생략한다.
도 12는 도 11에 도시된 바와 같이 LCD 디바이스에 사용된 이 실시예에 따른 반사 구조(1)의 기초층(31)의 평면 패턴을 도시한다. 도 13은 네트 부분(3M)의 연장의 모든 폭이 동일하고 일정하게 설정된 예를 도시한다. 도 12와 도 13 간의 비교는 이 실시예의 특성을 시각적으로 쉽게 이해할 수 있도록 한다. 도 12와 도 13에서 점선으로 도시된 영역은 픽셀 전극으로 점유된 영역에 해당하며, 이들은 픽셀 전극 영역의 크기와 패턴의 개별적인 그물의 크기 간의 비교를 용이하게 하기 위해서만 도시되었으며, 픽셀 전극에 특정된 패턴 형태를 표시하지 않는다.
도 14는 이 실시예에 따른 반사 구조(1)의 광 반사층(20)의 방향성을 도시하며, 직각으로 서로 교차하는 x축과 y 축은 이들의 양단이 0°, 90°, 180°, 270°인 방향각을 뜻한다. 도 15에 도시된 바와 같이, 광 반사층의 표면 형태가 반구로 표현되는 경우 이 반구의 원형 교차 구획이 기판의 주요 표면에 대해 평행인 하부를 구성함), 여기에서 언급된 방향각은 밑면과 기준 방향(이 예에서 x의 오른쪽 단부)에 평행한 표면에 대해, 반구의 임의의 구면상에 수직으로 나타나는 법선(N)을 투사함으로써 얻어진 직선에 의해 한정된 각(θ)을 의미한다.
도 14는 오직 제 1 사분면만을 자세히 도시하지만, 방향성 값은 모든 360° 방향각에 대해 15°씩 증분해서 측정되었다. 도 14의 실선 곡선(사례 1)은 이 실시예에 따른 반사 구조의 특성을 도시하며 점선(사례 2)은 도 13에 도시된 네트 부분의 연장 요소의 폭이 같을 때 반사 구조의 특성을 도시한다.
이러한 방향성 값과 같이, 반사 구조(1)의 광 반사층(20)의 모든 불균등한 표면은 다수의 작은 정사각형으로 나뉘며, 모든 정사각형의 표면의 배향을 요약하는 데이터에 기초한 값이 채용된다. 좀 더 구체적으로, 이 값은 전체 정사각형(S) 중에 얼마나 많은 정사각형이 동일한 방향각(θ)을 가지는지에 대해 얻어진다. 동일한 방향각(θ)을 가지는 정사각형의 수가 S1일 때, 비율에 대응하는 S1/S의 값이 사용되며, 즉 이 비율은 방향각(θ)을 가진 반사 표면이 광 반사 층의 전체 불균등한 표면에 존재하는 주파수(반사 표면의 방향각 주파수)이다. 도 14의 그래프는 극 좌표 체계를 취하는데, 여기에서 반사 표면의 방향각 주파수의 값은 모든 방향각에서 원점으로부터의 거리에 비례하여 증가한다.
도 14에서 분명히 나타난 것처럼, 이 실시예의 반사 구조는 0°, 90°, 180°, 및 270°의 방향각에서 다른 방향각보다 훨씬 더 큰 반사 표면의 주파수를 구비하는 교차 형태의 분포를 갖는다. 반면, 균일한 네트 부분의 연장 요소를 가진 반사 구조(점선)는 모든 방향각에 대해 반사 구조의 균일한 분포를 가지는 것이 관찰된다.
반사 표면의 이러한 교차-형태의 분포는 광이 0°, 90°, 180°, 및 270°의 방향각을 향해 치우쳐 반사 구조의 표면으로부터 반사되는 것을 의미한다.
사례 1에서, 기초층(31)의 네트 부분(3M)의 제 1 및 제 2 연장 요소(Po,Ps)의 폭은 각각 대략 4㎛, 2㎛로 설정되었고, 사례 2에서, 네트 부분의 모든 연장 요소의 폭은 대략 4㎛로 설정되었다. 게다가, 양자의 경우, 그물 부분의 중앙 사이의 피치는 대략 12㎛이며, 보호막층과 광반사층은 일정한 막 두께를 가진다.
전술한 실시예는 그물 부분과 네트 부분에 대해 하강부와 상승부를 가지는 패턴을 가지나, 상승부와 하강부를 가지는 반대 패턴이 그물 부분과 네트 부분 각각에 사용되는 반대의 방법이 사용될 수 있다.
도 16은 반대 패턴을 가지는 제 2 실시예에 따른 광 발산 반사 구조(1')의 주요 하위층의 평면 구조를 도시하며, 도 17은 도 16에 도시된 구조에 기초한 광 반사 구조의 XVI-XVI 선을 따라 취한 단면을 도시한다.
이 실시예에서, 기초층(31')의 네트 부분(3M')은 오목하고 그물 부분(3h')은 볼록하므로, 따라서 광 반사층(20)의 네트 부분(2M')과 그물 부분(2h') 또한 각각 오목하고 볼록하게, 3M',3h'의 이들 형태를 반영하는 형태를 취한다. 여기에서, 네트 부분(3M')의 제 1 연장 요소(Po)의 폭은 제 2 연장 요소(Ps)의 폭보다 크지만, 이들 폭은 이 실시예에서 기초층(31')의 돌출체 사이의 거리로 한정된다.
또한 이러한 형태의 반사 구조에서, 광 자체를 반사하는 곡면은 도 3과 도 4를 참조하여 설명된 모델과 함께 설명될 수 있으며, 따라서 전술한 효과와 이점이 마찬가지로 예상될 수 있다. 게다가, 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명된 바와 같은 네트 부분의 연장 요소의 폭을 설정하기 위한 기술도 역시 마찬가지로 적용가능하다.
도 1과 도 16에 도시된 것과 같은 평면도에서 실질적으로 다각형을 취하는 전술한 그물 부분(3h,3h')은 패턴 설계에서 일부 이점을 가지지만, 그물 부분이 항상 다각형일 필요는 없다.
전술한 실시예는 하나의 모드에 관해 설명되었는데, 이 모드에서 연장 요소의 효과적인 반사 표면 영역은 폭의 하나의 구조적 파라미터에 의해 한정되지만, 그 외에, 평면도에 나타나는 그리고 이하에서 설명하는 바와 같이 높이 및/또는 깊이에 의해 효과적인 반사 표면 영역을 한정하는 연장 요소의 영역에 의해 효과적인 반사 표면 영역을 한정하는 방법이 또한 존재한다.
즉, 도 1에 도시된 것과 같이 네트 부분이 볼록한 몸체를 형성할 때, 폭 대신에 네트 부분의 연장 요소의 높이에 의해 효과적인 반사 표면 영역을 변경하는 것 또한 가능하다. 이러한 경우, 이웃하는 그물 부분의 가장 낮은 지점(또는 주변 그물 부분의 각각의 가장 낮은 지점을 연결하는 선을 포함하는 평면)에 대한 연장 요소의 개별 높이를 한정하는 것이 바람직하다. 이러한 높이를 한정할 때, 임의의 적절한 목표 층{기초층(31), 보호막층(40) 및 반사층(20) 중 어느 한 층}은 전술한 폭의 한정의 사례에서와 같이 본 발명에 특정된 특성을 구현하기 위해 반사층의 네트 부분을 한정하도록 한정된다.
네트 부분이 도 16과 도 17에 도시된 것과 같이 오목한 몸체를 형성할 때, 폭 대신에 네트 부분의 연장 요소의 깊이를 기초로 한 효과적인 반사 표면 영역을 변경하는 것이 가능하다. 이러한 경우, 이웃하는 그물 부분의 첨단부(peak)(또는 주변의 그물 부분의 각 첨단부를 연결하는 선을 포함한 평면)에 대해 연장 요소의 개별 깊이를 한정하는 것이 바람직하다. 이러한 깊이를 한정할 때, 임의의 목표층{기초층(31'), 보호막층(40) 및 반사층(20) 중 어느 한 층}의 깊이가 적절하게 한정된다.
전술한 실시예들은 소위 직교 교차-형태의 발산 반사 방향성과, 높은 강도의 반사된 광의 4개 방향으로의 동등한 반사된 광 분포를 가지는 도시예들에 대해 설명되었다. 이러한 방향성은 도 18에 도시된 것과 같은 사례에서 바람직하며, 이 경우 디지털 카메라를 구비한 셀룰러폰과 같은 휴대용 전자 디바이스의 LCD 패널은 회전가능한 메커니즘을 가진다. 이 예에서, 디바이스는 도 11에 설명되는 바과 같이 본 발명에 따른 반사형 또는 반투과형의 LCD 패널을 포함한다. 제 1 및 제 2 방향(#1,#2)은 도 18(a)에 도시된 바와 같이 정상 동작 중에 사용하기 위한 스크린의 수직 및 수평 방향에 대응하는 반면, 이미지가 디지털 카메라로 찍혔을 때, 디스플 레이 패널은 모니터 스크린으로 사용될 수평 및 수직 방향에 대응하는 제 1 및 제 2 방향(#1,#2)을 이용해 도 18(b)에 도시된 것과 같이 90°로 회전된다. 전술한 것처럼, 높은 강도의 반사된 광은 제 1 및 제 2 방향(#1,#2)에서 얻어지고, 그러므로 사용자는 정상 동작 중에 그리고 디스플레이 패널이 90°로 회전된 후 이미지가 찍혔을 때 모두 밝고 높은 품질의 디스플레이 이미지를 볼 수 있다.
여기에서, 서로 90°만큼 다른 제 1 및 제 2 방향(#1,#2)을 따라 반사 방향성을 만들면 도 18(a) 및 도 18(b)의 사용 모드 중 어느 하나에서 특정한 효과가 있다. 즉, 이러한 디바이스를 사용하여, 사용자는 종종 세로 방향과 가로 방향에 따른 시야각으로 스크린을 보며, 대각선 방향으로 스크린을 보는 일은 거의 없으므로, 따라서 제 1 및 제 2 방향(#1,#2)으로 반사된 광을 치우치게 하는 것이 실제로 매우 유용하지만, 제 3 및 제 4 방향(#3,#4) 방향으로 반사된 광은 희생된다.
한편, 본 발명에 따라, 이러한 방향성 외의 다양한 모드를 도입하는 것이 또한 가능하다.
이후, 지금까지 설명된 직교 교차-형태의 방향성 이외의 방향성을 실현하기 위한 변형예가 도 19, 도 20 및 도 21을 참조하여 설명될 것이다. 이들 도면은 도 14 및 도 15를 뒤따르며, 여기서 기준 방향(x)을 나타내는 한 축과 방향(x)에 대해 90°를 형성하는 다른 기준 방향(y)을 나타내는 다른 한 축이 사용된다.
도 19는 직교 교차-형태의 방향성을 도시하며 이것의 제 1 방향(#1) 및 제 2 방향(#2)은 반사 표면 주파수의 다른 분포 형태를 가진다. 더욱이, 이 방향성에서, 반사된 광이 치우쳐야 하는 제 1 및 제 2 방향(#1,#2)은 미리 결정된 각(θ1,θ2) 각각에 의해 기준 방향으로부터 이탈한다.
도 19에서 명백히 나타나는 바와 같이, 제 1 방향(#1)에서의 반사 표면 주파수는 제 2 방향(#2)에서의 주파수보다 높고 제 1 방향(#1)으로 반사된 광은 제 2 방향(#2)으로 반사된 광보다 더 높은 강도를 가진다. 더욱이, 이것은 도 14에서 실선으로 도시된 것에서 45°만큼 회전될 의도로서 교차-형태의 분포를 도시한다.
다른 연장 요소의 효과적인 반사 표면 영역보다 더 큰 유닛 연장 길이당 효과적인 반사 표면 영역을 갖기 위해 θ1+180°x n ±α[n=0,1]의 제 1 범위(p) 및 θ2+180°x n ±β[n=0,1]의 제 2 범위(q) 내에 해당되는 방향각을 가지는 법선(도 15 참조)을 가질 수 있는 반사 표면을 주로 가지는 네트 부분의 연장 요소를 발생시킴으로써 이러한 방향성을 얻는 것이 가능하다. 이 예에서, 0 < θ1 < 90°, 90°< θ2 < 180°, θ2 - θ1= 90°, α> β라고 가정된다. α는 θ1의 방향에 중심각이 있는 제 1 방향(#1)에 속하는 방향각의 법선을 가지는 것이 가능한 반사 표면을 구비하는 연장 요소(이하, ' θ1 연장 요소'라 함)의 범위를 결정하기 위한 법선의 방향각에 대응하고, β는 θ2의 방향에 중심각이 있는 제 2 방향(#2)에 속하는 방향각의 법선을 가지는 것이 가능한 반사 표면을 구비하는 연장 요소(이하, ' θ2 연장 요소'라 함)의 범위를 결정하기 위한 법선의 방향각에 대응한다.
α> β은 제 1 방향(#1)의 방향 표면의 방향각 주파수를 제 2 방향(#2)의 그것보다 더 높게 설정하기 위한 하나의 조건이다. 다른 조건은 제 1 범위(p)에 속하는 θ1 연장 요소의 효과적인 반사 표면을 제 2 범위(q)에 속하는 θ2 연장 요소의 그것보다 더 크게 설정함으로써 달성된다. 이들 조건은 결합하여 실현될 수 있다.
이 예에서, θ1 연장 요소는 일반적으로 제 2 방향(#2)으로 연장하는 연장 요소가 되고 θ2는 일반적으로 제 1 방향(#1)으로 연장하는 연장 요소가 된다. 도 19의 하부는 이것을 명백하게 보여주는데, 여기서 반원주형 몸은 연장 요소를 나타내며, 각각 도 3의 모델에 따른 것이다. 제 2 방향(#2)으로 연장되는 연장 요소(pθ1)의 반사 표면에 나타나는 임의의 법선은 (점선으로 표시되고 제 1 방향(#1)에 대해 평행하는) 수직 평면 내에 존재하며, 제 1 방향(#1)으로 연장하는 연장 요소(pθ2)의 반사 표면에 나타나는 임의의 법선은 (점선으로 표시되고 제 2 방향(#2)에 대해 평행하는) 수직 평면 내에 존재한다. 그러므로, 제 1 및 제 2 범위(p,q)에 속하는 각 연장 요소는 연장 방향이 각각 각도 ±α 및 ±β만큼 도 19의 하부로부터 편항되는 연장 요소를 포함한다.
전술한 것에서 명확히 드러나는 것처럼, 이 실시예는 목표 연장 요소가 주로 제 1 및 제 2 범위(p,q) 내에 속하는 방향각을 가지는 법선을 가질 수 있는 반사 표면을 가질 수 있는지 여부에 기초하여 효과적인 반사 표면 영역을 결정하도록 의도된다. 이것은 도 7 내지 도 9를 참조하여 이전에 설명된 실시예의 일반화에 대응하며, 상기 도면에서 연장 요소의 폭은 연장 요소의 연장 방향에 기초하여 결정된다.
제 1 방향(#1)에 대한 반사 표면 주파수가 제 2 방향(#2)에 대한 반사 표면 주파수와 일치하도록, α=β로 설정된다. α와 β는 모두 대략 45°/2=22.5°의 값을 가지는 것이 바람직하며, 특히, 예를 들어, 10° 내지 35°의 범위 내에 설정될 수 있다. α=β=22.5°인 이 예는 도 14에 도시된 모드에 대응하며, 제 1 방향(#1)에 속하는 연장요소와 제 2 방향(#2)에 속하는 연장 요소는 모두 동일한 효과적인 반사 표면 영역을 가져서(동일한 폭을 가져서), 양 방향의 반사 표면의 방향각의 주파수 분포가 동일하게 된다.
도 20은 반사 표면의 방향각 주파수의 분포에서 우월성과 열등성이 제 1 방향(#1)과 제 2 방향(#2) 간에 뒤바뀌고 분포 범위가 45°로 회전된 방향성(실선)과, 제 2 방향(#2)의 반사 표면의 반사각의 주파수만이 증가된 방향성(점과 선으로 이어진 선) 및 도 14의 것과 동일한 형태의 방향성(점선)을 도시한다.
실선으로 표시된 방향성을 얻으려면, 상기 식에서 θ1 및 θ2는 각각 0°와 90°로 설정되며 β>α로 설정된다. β>α로 설정하는 대신 또는 이것뿐만 아니라, θ1 연장 요소의 효과적인 반사 표면 영역보다 더 큰 θ2 연장 요소의 효과적인 반사 표면 영역을 설정하는 것도 가능하다.
일점쇄선으로 표시된 방향성을 얻으려면, 전술한 식에서 θ1 및 θ2는 각각 0°와 90°로 설정되며 β>>α로 설정되는데, 즉, β는 α보다 훨씬 큰 값으로 설정된다. β>>α로 설정하는 대신 또는 이에 추가하여, θ1 연장 요소의 효과적인 반사 표면 영역보다 훨씬 더 큰 θ2 연장 요소의 효과적인 반사 표면 영역을 설정하는 것도 가능하다. 지금까지 설명된 2개의 방향에 관한 방향성과 다르게, 이 방향성은 단일 방향에 대해서만 높은 반사 표면 주파수의 분포를 가진다. 이러한 방향성은 예를 들어 스크린의 수직 방향에서만 또는 스크린의 수평 방향에서만 강한 반사광을 필요로하는 장치에 사용되는 것이 바람직하다.
도 21은 제 1 방향(#1)이 직각으로 제 2 방향(#2)과 교차하지 않는 사례를 도시하며, 반사 표면의 주파수의 분포는 이들 양방향에서 동일하다.
이러한 방향성을 얻으려면, 전술한 식에서 θ2 - θ1> 90°와, α= β가 설정된다. 여기서, θ1 연장 요소의 효과적인 반사 표면 영역은 θ2 연장 요소의 그것과 같다. 제 1 방향(#1)의 반사 표면의 주파수의 분포가 제 2 방향(#2)의 그것과 다르게 하려면, α
Figure 112006017085652-PCT00001
β로 설정되어야 하며, 또는 동등한 효과를 만들기 위해, 효과적인 반사 표면 영역이 적절하게 설정될 수 있다.
여기서, 도 21에 도시된 방향성은 도 22에 도시된 응용에 사용되는 것이 바람직하다. 도 22는 방향성을 갖기 위해 구성된 본 발명에 따른 반사 구조가 제공된 도 11에 도시된 반사형 또는 반투과형 LCD 디바이스의 사용 모드를 도시한다. 이 디스플레이 디바이스에서, 제 1 및 제 2 방향(#1,#2)은 스크린의 대각선 방향으로 설정되고, 사용자의 위치는 사용자가 일반적으로 이들 방향에서 스크린 상에 디스플레이된 이미지를 보는 위치에 반-고정된다. 이들의 더욱 구체적인 예는 이 디스플레이 디바이스가 자동차 내의 중앙에 위치된 시스템이다. 이러한 사용 방법에서, 사용자의 시선은 스크린에 대해 서로 직각으로 교차하지 않으며 일부 비교적 좁은 범위 내에서 실질적으로 고정되어 있으며, 이것은 스크린의 대각선 방향으로 밝고 양호한 이미지를 디스플레이할 수 있으므로 편리하다.
지금까지 본 발명의 여러 일반적인 실시예를 설명하였으나, 당업자는 청구항에 한정된 본 발명의 정신을 이탈하지 않고 요구되는 바와 같이 다양한 방법으로 이들 실시예를 변형할 수 있다.
본 발명은 광 발산적인 반사 기능을 가지는 반사 구조 및 이를 사용하는 장치에 응용가능하다.

Claims (12)

  1. 표면이 울퉁불퉁한 광 반사 층을 가지는 광 발산 반사 구조로서,
    상기 광 반사층은 그물 형태로 배열된 그물 부분을 포함하고 각각은 일 형태의 하강부와 상승부를 가지며 네트 부분은 네트 형태로 이들 그물 부분 주변으로 연속해서 연장되며 다른 형태의 하강부와 상승부를 가지며;
    상기 네트 부분은 평면도에서 미리 결정된 제 1 방향과 미리 결정된 각의 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 연장되는 제 1 연장 요소 및 제 1 및 제 2 방향 사이의 중간 방향으로 연장되는 제 2 연장 요소로 분류되며;
    상기 제 1 및 제 2 연장 요소는 각각 실질적으로 일정한 폭을 가지며; 그리고
    제 1 및 제 2 방향 중 적어도 한 방향으로 연장되는 제 1 요소의 요소는 제 2 연장 요소보다 유닛 연장 길이당 효과적인 반사 표면 영역이 더 큰, 광 반사 층을 가지는 광 발산 반사 구조.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 방향으로 연장되는 제 1 연장 요소의 요소는 제 2 방향으로 연장되는 제 1 연장 요소의 요소와, 유닛 연장 길이당 효과적인 반사 표면 영역이 다른, 광 반사 층을 가지는 광 발산 반사 구조.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 중간 방향은 제 1 방향과 제 2 방향으로 둘러싸인 각을 양분하는 각 방향인, 광 반사 층을 가지는 광 발산 반사 구조.
  4. 제 1항, 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 미리 결정된 각이 90°인, 광 반사 층을 가지는 광 발산 반사 구조.
  5. 제 1항, 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 미리 결정된 각이 90°가 아닌, 광 반사 층을 가지는 광 발산 반사 구조.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 효과적인 반사 표면 영역이 상기 연장 요소의 폭에 의해 한정되는, 광 반사 층을 가지는 광 발산 반사 구조.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 방향은 상기 반사 구조의 주요 표면의 정면에서 수평 방향과 수직 방향에 대응하는, 광 반사 층을 가지는 광 발산 반사 구조.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그물 부분은 평면도에서 실질적으로 다각형인, 광 반사 층을 가지는 광 발산 반사 구조.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 반사층 아래의 광 반 사층의 울퉁불퉁한 표면의 형태를 한정하기 위한 평평하지 않은 하부층이 제공된, 광 반사 층을 가지는 광 발산 반사 구조.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 연장 요소는 반사 표면을 가지는 연장 요소로 구성되고 상기 표면 상에 상기 법선이 θ1+180°'n±α 및 θ2+180°'n±β(n=0,1) 각각의 범위 내의 임의의 방향각에 있을 수 있으며, 이 때 θ1와 θ2는 제 1 및 제 2 방향 각각에 대응하는 방향각이며, α와 β는 각각, 0°보다 큰 미리 결정된 각인, 광 반사 층을 가지는 광 발산 반사 구조.
  11. 반사 구조를 포함하는 장치로서,
    제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 한정된 반사 구조를 포함하는 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 광 반사층이 전극으로 사용된, 장치.
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