KR20060106415A - 마이크로렌즈를 구비한 광 시트，이의 제조방법 및 이를이용한 반 투과형 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반 투과형 액정표시 장치용 광 시트 제조 방법에 관한 것으로써, 마이크로렌즈 배열이 성형된 광학 시트 기판 또는 필름 면의 이면에 음성 감광막을 형성하는 단계; 상기 마이크로렌즈 배열이 형성된 시트 기판 또는 필름 면의 방향으로부터 빛을 조사하여 개별 마이크로렌즈를 투과하는 단계; 상기 집속된 광 배열이 음성 감광막에 상기 개별 렌즈에 해당하는 출사구를 형성하도록 광 투과 영역을 사진 묘화 공정으로 정의하는 단계; 및 상기 광 투과 영역 이외의 부분에 반사막을 형성하는 단계를 포함한다. 상기와 같은 반 투과형 액정표시 장치용 광 시트 제조 방법은, 광 투과 영역의 개구율을 조정함으로써 반사 모드와 투과 모드의 광 효율 비율을 조정하는 것이 가능하여 각 응용 제품에 따라 적절한 반투과 특성을 가지는 광 시트의 제작을 용이하게 하는 효과가 있다.

액정표시장치, 광투과, 개구율, 광 시트

Description

마이크로렌즈를 구비한 광 시트，이의 제조방법 및 이를 이용한 반 투과형 액정표시장치{MicroLens Sheet, Manufacturing Method and Liquid Crystal Display using thereof}

도 1은 기존 반 투과형 액정표시 장치의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 효율이 향상된 반 투과형 액정표시 장치의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반 투과형 액정표시 장치의 단면도이다.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 반 투과형 액정표시 장치용 광 시트의 제작 공정도이다.

도 5a 및 도 5b는 반 투과형 액정표시 장치의 동작 모드를 설명한 것이다.

{도면의 주요부분에 대한 부호의 설명}

1 : 반사판 2 : 도광판

3 : 확산판 4 : 제 1프리즘 시트

5 : 제 2프리즘 시트 6 : 반투과막

7 : 액정 패널 8 : 광원

21 : 마이크로렌즈 배열 기판 22 : 광 투과 영역

23 : 반사막 41 : 감광성 수지층

본 발명은 광 시트, 이의 제조방법 및 이를 이용한 반 투과형 액정표시장치에 관한 것으로써, 특히 마이크로렌즈 배열 및 소정의 개구율을 가지는 반사막 구조를 가지는 반투과 막(또는 미반사 막)을 포함하여 휘도를 향상시키는 것을 특징으로 하는 반 투과형 액정표시 장치용 광 시트의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조되는 하는 반 투과형 액정표시 장치용 광 시트에 관한 것이다.

액정 표시(Liquid Crystal Display : LCD) 장치의 종류는 반사형(Reflective) LCD, 투과형(Transmissive) LCD, 반 투과형(Transflective) LCD 등이 있다.

반사형 LCD는 별도의 광원이 없으며, 외부에서 액정으로 입사하는 빛을 반사하여 표시하는 방식으로 저전력 및 저가의 디스플레이를 구성할 수 있는 장점이 있으나 외광이 없는 장소에서는 사용이 불가능한 것이 단점이다.

투과형 LCD는 내부 광원이 존재하며, 광원에서 출사되는 빛이 Red, Green, Blue 컬러 필터를 통과하여 표시하는 방식이다. 투과형 LCD는 내부 광원이 존재하 여 외광이 없는 장소에서도 사용할 수 있으나 반사형 LCD에 비하여 소비전력이 크고 일광 시간에 야외에서 사용하면 오히려 가독률이 떨어지는 것이 단점이다.

반 투과형 LCD는 반사형 LCD와 투과형 LCD의 단점을 절충하는 디스플레이 방식이다. 반사형 LCD의 단점인 외광이 없는 장소에서 사용이 불가능한 점과 투과형 LCD의 단점인 소비전력이 크고, 야외에서의 가독률이 떨어지는 점을 개선하기 위하여 액정 패널 하부에 반투과 막을 추가한다. 반투과 막은 입사하는 빛의 일부는 반사하고, 일부는 투과하는 기능을 한다. 상기 기능을 수행하기 위한 반투과 막의 구조는 Cr, Al 등의 금속 박막을 수nm의 두께로 증착하여 사용하는 하프 미러(half mirror) 구조와 금속 반사판에 미세 개구부가 그물 구조로 구비된 구조가 있다. 그러나 상기의 구조를 가지는 반투과 막의 광 손실로 인하여 액정 표시 장치의 광 효율이 저하되는 단점은 여전히 존재하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로써, 새로운 반투과 특성을 가지는 광 시트 및 상기 광 시트의 제작 방법을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 반 투과형 액정표시 장치용 광 시트는 광원에서 반사되어 입사되는 빛을 집광하는 마이크로렌즈 배열 기판; 및 상기 마이크로렌즈 배열 기판 상부에 적층되고, 외부에서 액정표시장치 내부로 입사되는 외광을 반사시키거나, 상기 광원에서 반사되어 입사되는 빛을 반사시키며 빛이 투과되는 광 투과 영역이 구비되는 반사막을 포함한다.

본 발명은 마이크로렌즈 배열이 성형된 광학 시트 기판 또는 필름 면의 이면에 음성 감광막을 형성하는 단계; 상기 마이크로렌즈 배열이 형성된 시트 기판 또는 필름 면의 방향으로부터 빛을 조사하여 개별 마이크로렌즈를 투과하는 단계; 상기 집속된 광 배열이 음성 감광막에 상기 개별 렌즈에 해당하는 출사구를 형성하도록 광 투과 영역을 사진 묘화 공정으로 정의하는 단계; 및 상기 광 투과 영역 이외의 부분에 반사막을 형성하는 단계를 포함하는 반 투과형 액정표시 장치용 광 시트 제조 방법을 제공한다.

본 발명에서 상기 광 투과 영역의 개구율은 물리 화학적 연마(Chemical Mechanical Polishing, 'CMP') 공정을 이용하여 조절되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 광 투과 영역의 개구율은 상기 마이크로렌즈의 초점거리 및 음성 감광막의 두께를 조절함으로써 결정되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 반사모드와 투과모드의 광 효율비는 상기 광 투과 영역의 개구율을 조절함으로써 결정되는 것이 바람직하다.

본 발명은 광원에서 반사되어 입사되는 빛을 집광하는 마이크로렌즈 배열 기판; 및 상기 마이크로렌즈 배열 기판 상부에 적층되고, 외부에서 액정표시장치 내부로 입사되는 외광을 반사시키거나, 상기 광원에서 반사되어 입사되는 빛을 반사시키며 빛이 투과되는 광 투과 영역이 구비되는 반사막을 포함하는 광 시트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반 투과형 액정표시 장치를 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 기존 반 투과형 액정표시 장치의 단면도이다. 일반적으로 반 투과형 액정표시 장치는 반사 모드와 투과 모드에서 동작한다.

반사 모드는 외광을 광원으로 사용하는 것으로서, 외부에서 입사하는 빛은 액정 패널(7)을 통과하여 반투과 막(6)에 도달한다. 반투과 막은 입사하는 빛에 대하여 일정 광량은 반사하며 일정 광량은 투과하는 특성이 있으므로 반투과 막(6)에 도달한 빛의 일정 광량은 반사되어 액정 패널(7)을 통과하여 외부로 출사된다.

투과 모드는 디스플레이 시스템의 자체 광원을 사용하는 것으로서 내부 광원(8)에서 나온 빛은 도광판(2)을 통과하여 액정 패널 방향으로 광경로가 변경되고 확산판(3), 제 1프리즘 시트(4), 제 2프리즘 시트(5), 반투과막(6), 액정 패널(7)을 통과하여 외부로 출사된다. 확산판(3), 제 1프리즘 시트(4) 및 제 2프리즘 시트(5)는 도광판(2)을 통과한 빛의 휘도를 균일하게 하는 역할을 한다. 반투과막(6)에 도달한 빛의 일정 광량은 제 2프리즘 시트(5) 방향으로 반사되어 소실되고 일정 광량은 통과하여 액정 패널(7)을 지나 외부로 출사한다.

상기와 같이 기존의 반 투과형 액정 표시 장치는 반투과막의 특성상 반사 모드와 투과 모드의 광량의 합이 100% 이상이 될 수 없는 단점이 존재하게 된다. 이는 반투과막으로 입사하는 빛이 반사 및 투과 과정 중 일정량 소실되므로 광 효율은 100% 이하로 결정되기 때문이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 효율이 향상된 반 투과형 액정표시 장치의 단면도이다. 반 투과형 액정표시 장치의 기본 구조는 도 1에서 설명된 구조와 동일하며, 기존의 반투과 막을 대신하여 마이크로렌즈 배열 기판(21), 광 투과 영역(22) 및 반사판(23)이 구비된 광 시트를 이용하여 휘도를 향상시키는 것이 특징이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반 투과형 액정표시 장치의 단면도이다. 광 경로를 변경해주는 반사판(1), 도광판(2)의 상부에 확산판(3) 및 반투과막과 프리즘 시트의 기능을 가지는 마이크로렌즈 배열 기판(21), 광 투과 영역(22), 반사판(23)으로 구성된 광 시트를 포함한다. 상기 구조는 반투과막 및 프리즘 시트를 동시에 대치가 가능하므로 휴대용 액정표시 장치에 적용하는 경우 경박단소화의 효과가 있다.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 반 투과형 액정표시 장치용 광 시트의 제작 공정도이다. 반 투과형 액정표시 장치용 광 시트는 마이크로렌즈 배열 기판(21), 광 투과 영역(22), 반사막(23)을 포함한다.

도 4(a)는 광 투과 영역(22)을 형성하는 과정으로, 마이크로렌즈 배열 기판(21)에 음성 감광막(41)을 적층한 후 UV 광(24)을 조사하면, 상기 UV 광(24)은 마 이크로렌즈 배열에 의해 집광되며 자기 정렬된 채로, 음성 감광막(23) 내에 상기 집광된 빛이 투과되는 광 투과 영역(22)이 정의된다.

도 4(b)는 상기 음성 감광막(23)에 형성된 광 투과 영역(22)을 제외한 나머지 부분을 제거하는 과정으로 현상 공정을 이용하여 노광된 이외의 부분을 제거한다.

도 4(c)는 반사막(23)을 형성하는 과정으로, 현상 공정으로 상기 광 투과 영역(22) 이외의 부분은 제거되며, 제거된 영역에 광 반사도가 우수한 물질을 채운다.

도 4(d)는 광 투과 영역(22)의 개구율을 조정하는 과정으로, 상기 반사막(23) 방향으로 물리 화학적 연마(Chemical Mechanical Polishing : CMP) 공정을 실시하여 소정의 개구율을 가지는 광 투과 영역(22)을 형성한다. 상기 광 투과 영역(22)의 개구율은 디스플레이 시스템의 광학 성능을 고려하여 선정하는 것이 바람직하다.

도 5는 반 투과형 액정표시 장치의 동작 모드를 설명한다. 반 투과형 액정표시 장치의 동작 모드는 반사 모드와 투과 모드로 구분된다.

도 5(a)는 반 투과형 액정표시 장치의 반사 모드를 설명한다. 반사 모드인 경우에는 외부에서 액정표시 장치 내부로 입사하는 외광을 광원으로 이용한다. 외부로부터 입사하는 광(51)은 액정 패널(7)을 통과하여 광 투과 영역(22) 또는 반사막(23)에 도달한다. 투과광(51)은 광 투과 영역(22)을 통과하여 내부에서 소실되며, 반사광(52)은 반사막(23)에 의해 반사되고 액정 패널(7)을 통과하여 외부로 출 사된다.

도 5(b)는 반 투과형 액정표시 장치의 투과 모드를 설명한다. 투과 모드인 경우에는 액정표시 장치 내부의 광원(8)을 이용한다. 도광판(2) 및 반사판(1)은 광원(8)에서 나온 입사광의 광 경로를 상부로 변경시킨다. 확산판(3) 및 제 1프리즘 시트(4), 제 2프리즘 시트(5)를 통과한 빛은 마이크로렌즈 배열 기판(21)에 의해 집광되어 대부분은 광 투과 영역(22) 및 액정 패널을 통과하여 외부로 출사되며, 일부는 반사막(23)에 의해 내부로 반사되어 소실된다.

도 5는 반투과막과 프리즘 시트가 별도로 구비된 액정표시 장치에 대한 설명이나 상기 반투과막과 프리즘 시트의 기능을 동시에 포함하는 광 시트로 대치하는 경우에도 동일하게 적용된다.

기존의 반투과 막을 이용한 액정표시 장치는 반투과 막의 광 손실에 의해 반사 모드와 투과 모드의 광 효율의 합이 100%를 넘을 수 없었으나, 상기 발명에 의하면 투과 모드에서의 광 효율 증가로 인하여 100% 이상의 광 효율을 얻을 수 있다. 또한, 광 투과 영역(22)의 개구율을 조정함으로써 반사 모드와 투과 모드의 비율을 조정하는 것이 가능하다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 광 투과 영역의 개구율을 조정함으로써 반사 모드와 투과 모드의 광 효율 비율을 조정하는 것이 가능하여 각 응용 제품에 따라 적절한 반투과 특성을 가지는 광 시트의 제작을 용이하게 하는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 광원에서 반사되어 입사되는 빛을 집광하는 마이크로렌즈 배열 기판; 및 상기 마이크로렌즈 배열 기판 상부에 적층되고, 외부에서 액정표시장치 내부로 입사되는 외광을 반사시키거나, 상기 광원에서 반사되어 입사되는 빛을 반사시키며 빛이 투과되는 광 투과 영역이 구비되는 반사막을 포함하는 반 투과형 액정표시 장치용 광 시트.
2. 마이크로렌즈 배열이 성형된 광학 시트 기판 또는 필름 면의 이면에 음성 감광막을 형성하는 단계; 상기 마이크로렌즈 배열이 형성된 시트 기판 또는 필름 면의 방향으로부터 빛을 조사하여 개별 마이크로렌즈를 투과하는 단계; 상기 집속된 광 배열이 음성 감광막에 상기 개별 렌즈에 해당하는 출사구를 형성하도록 광 투과 영역을 사진 묘화 공정으로 정의하는 단계; 및 상기 광 투과 영역 이외의 부분에 반사막을 형성하는 단계를 포함하는 반 투과형 액정표시 장치용 광 시트 제조 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 광 투과 영역의 개구율은 물리 화학적 연마(Chemical Mechanical Polishing, 'CMP') 공정을 이용하여 조절되는 것을 특징으로 하는 반 투과형 액정표시 장치용 광 시트 제조 방법.
4. 제 2항에 있어서, 상기 광 투과 영역의 개구율은 상기 마이크로렌즈의 초점거리 및 음성 감광막의 두께를 조절함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 반 투과형 액정표시 장치용 광 시트 제조 방법.
5. 제 2항에 있어서, 반사모드와 투과모드의 광 효율비는 상기 광 투과 영역의 개구율을 조절함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 반 투과형 액정표시 장치용 광 시트 제조 방법.
6. 반투과막을 포함하는 반 투과형 액정 표시장치에 있어서, 상기 반투과막은 광원에서 반사되어 입사되는 빛을 집광하는 마이크로렌즈 배열 기판; 및 상기 마이크로렌즈 배열 기판 상부에 적층되고, 외부에서 액정표시장치 내부로 입사되는 외광을 반사시키거나, 상기 광원에서 반사되어 입사되는 빛을 반사시키며 빛이 투과되는 광 투과 영역이 구비되는 반사막을 포함하는 광 시트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반 투과형 액정표시 장치.
7. 반투과막 및 프리즘 시트 층을 포함하는 반 투과형 액정 표시장치에 있어서, 상기 반투과막 및 프리즘 시트층은 광원에서 반사되어 입사되는 빛을 집광하는 마이크로렌즈 배열 기판; 및 상기 마이크로렌즈 배열 기판 상부에 적층되고, 외부에서 액정표시장치 내부로 입사되는 외광을 반사시키거나, 상기 광원에서 반사되어 입사되는 빛을 반사시키며 빛이 투과되는 광 투과 영역이 구비되는 반사막을 포함 하는 광 시트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반 투과형 액정표시 장치.

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