KR20080106395A - 빔 방향 제어 소자 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

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코지 미무라
켄 스미요시
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엔이씨 엘씨디 테크놀로지스, 엘티디.
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Abstract

빔 방향 제어 소자는 기판의 표면 상에 교대로 배치된 투명 영역 및 광흡수 영역을 갖고, 여기서 광흡수 영역은 광의 빔의 방향을 제어하기 위한 루버로서 기능한다. 빔 방향 제어 소자는 제 1 투명 기판 상에 광학적으로 투명한 재료를 배치하여 투명 영역을 구성하는 투명 리지(ridge)를 형성하고, 상기 투명 리지 사이의 갭 내에 경화가능한 광-흡수성 액체를 충전시키고, 이후 이 액체를 경화하여 광흡수 영역을 형성하는 것에 의해 제조된다.
빔 방향 제어 소자

Description

빔 방향 제어 소자 및 이를 제조하는 방법{BEAM DIRECTION CONTROL ELEMENT AND METHOD OF MANUFACTURING SAME}
본발명은 방출광, 즉, 루버(louver)의 방향성을 제어하기 위한 빔 방향 제어 소자, 이를 제조하는 방법, 및 그러한 빔 방향 제어 소자를 사용하는 다양한 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(LCDs)는 얇은 형상, 가벼운 중량 및 낮은 전력 소모에 의해 특징지워지고, 따라서 박형 텔레비전 세트, 휴대단말기(PDA), 노트북형 퍼스널 컴퓨터 등과 같은 다양한 장치에서 디스플레이 단위로서 널리 사용된다. 종래의 LCD는 표시 정세도(display definition)에서 시야각에 크게 의존하고, 이는 스크린을 보는 각도에 따라서 반전 이미지 또는 불가시(invisible) 이미지와 같은 문제를 유발한다. 그렇지만, 근년, 시야각 의존성을 극복하기 위한 보상 필름 및 수평 전기장을 사용한 평면내 스위칭(IPS) 방식, 수직 배열을 이용한 수직 배열(VA) 방식, 등과 같은 디스플레이 방식의 개발이 진전됨에 따라, 어떠한 시야각에서도 시야각 의존성을 없애고, 심지어 음극관(CRT)에 필적하는 넓은 범위의 시야각을 갖도록 LCD가 실현되어 왔다. 그러한 LCD는 점차 인기가 있다.
휴대성이 우수한 휴대용 단말기는 회의, 또는 휴대용 단말기 상에 디스플레이된 스크린이 다수의 사람에 의해 공유될 때와 같은 상황 등에서 사용될 수 있다. 그밖에, 휴대용 단말기는, 열차, 비행기 등의 내와 같은 공공 장소에서 정보를 입력하는 상황에서 다양한 환경 하에서 사용된다. 따라서, 첫번째로 기술된 바와 같이, 휴대용 단말기가 공유되는 환경 하에서, 휴대용 단말기는 디스플레이된 스크린이 다수의 사람에 의해 동시에 보여지도록, 스크린의 가능한 가장 넓은 범위의 시야각을 바람직하게는 제공한다. 한편, 두 번째로 기술된 바와 같이, 공공 장소에서 휴대용 단말기가 사용될 때, 과도하게 넓은 범위의 시야각은 다른 사람들이 스크린을 보는 것을 허용하여, 정보를 비밀로 유지하고 사생활을 보호하는 것이 어렵다. 따라서, 그러한 사용 환경에서, 시야각의 범위는 사용자만이 스크린을 볼 수 있는 정도까지 제한되는 것이 바람직하다.
시야각의 범위에 대한 그러한 요구조건에 응답하기 위해, 마이크로 루버 필름은 광원 또는 디스플레이 장치로부터 빔이 방출된 후 확산하는 것을 제한한다. 마이크로 루버 필름은 동일한 간격으로 필름 표면 상에 배치된 광흡수 슬랫(slat)를 포함한다. 이 슬랫은 필름 표면에 대해 수직인 방향에 대해 특정의 높이를 가져서, 슬랫의 배향에 실질적으로 평행인 입사 빔, 즉, 필름 표면에 대해 실질적으로 수직으로 부딪히는 빔은 마이크로-루버 필름을 통과할 수 있는 반면에, 슬랫의 배향에 대해 큰 각도로 필름 표면에 부딪히는 광, 즉, 필름 표면에 비스듬하게 부딪히는 광은 슬랫에 의해 흡수되고 따라서 마이크로-루버 필름을 투과할 수 없다. 그러한 마이크로-루버 필름을 제조하는 방법은 예를 들면, JP-A-50-092751, WO92/11549, JP-A-6-305066, JP-A-6-294903 및 WO02/41048에 개시되어 있다.
JP-A-50-092751 및 WO92/11549 각각은 투명 필름 및 얇은 광흡수 필름을 교대로 적층하고, 얻어진 적층물을 용융 및 압축하여 소정의 두께의 블록을 형성하고, 이 블록으로부터 적층 평면에 수직인 방향으로 마이크로-루버 필름을 슬라이싱함으로써 마이크로-루버 필름을 제조하는 방법을 개시한다.
JP-A-6-305066에 개시된 마이크로-루버 필름은 도 1에 나타낸 구조를 갖는데, 여기서 투명 베이스 필름(1)과 보호 투명 필름(4) 사이에, 이온화 방사선-경화 수지(2), 이온화 방사선-경화 수지(2'), 및 광흡수 재료(3)가 필름의 평면내 방향으로 동일한 간격으로 배치된다. 여기서, 보호 투명 필름(4)은 생략될 수 있다. 다음 기술은 그러한 마이크로-루버 필름을 제조하는 공정에 집중된다.
일단, 이 공정은 저면 상에 소정의 피치에서 소정의 폭의 선형 돌출부와 함몰부로 형성된 몰드를 제공하는 것으로 시작한다. 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 함몰부로부터 상승하는 수직 벽의 표면만을 제외하고 몰드의 표면 상에 코팅시킨다. 다음, 광-흡수 조성물을 전착(electrodeposition)에 의해 수직 벽 상에 코팅시킨다. 이후, 이온화 방사선-경화 수지(2)를 몰드의 함몰부 내에 충전시키고, 투명 베이스 필름(1)을 이온화 방사선-경화 수지(2) 상에 배치시켜 결합시킨다. 다음, 자외선(UV)을 조사하여 이온화 방사선-경화 수지(2)를 경화시켜 광-흡수 재료를 갖는 이온화 방사선-경화 수지의 몰딩을 형성하여 이후 몰드로부터 제거되는 라미네이트 필름을 형성한다. 이온화 방사선-경화 수지(2')를 라미네이트 필름의 함몰부 내에 다시 충전하고 경화시키고, 이후 얻어진 라미네이트 필름의 표면을 평활 화한다. 결과로서, 도 1에 나타낸 바와 같이 마이크로-루버 필름이 얻어진다. 도 1에서 상기에 기술한 공정에 의해 제조된 라미네이트 필름은 보호 투명 필름(4)이 제공되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 보호 투명 필름(4)이 부가될 때, 이온화 방사선-경화 수지(2') 및 라미네이트 필름은 이온화 방사선-경화 수지(2')으로 충전된 후 투명 필름(4)으로 덮히고, 연이어 이온화 방사선-경화 수지(2')가 경화될 수 있다.
JP-A-294903에 기술된 마이크로-루버 필름은 도 2에 나타내 바와 같은 구조를 갖고, 여기서 투명 베이스(75) 및 보호 투명 필름(78) 사이에, 소망의 패턴의 광흡수재(76) 및 광학적으로 투명한 수지(77)가 필름의 평면내 방향으로 교대로 배치된다. 이 마이크로-루버 필름을 제조하는 방법은 아래에서 기술될 것이다. 일단, 광흡수재를 형성하는 재료를 투명 베이스(75)의 전체 표면에 걸쳐 코팅하고, 모래 분사용 레지스트를 미리 결정된 두께로 이 재료 상에 코팅하고, 수직으로 상승하는 광흡수재(76)의 패턴을 형성하도록 노출시키고 전개시킨다. 이 공정에서, 모래분사 마스크를 소망의 패턴에 따라 광 흡수재 형성 재료 상에서 형성시킨다. 이후, 얻어진 라미네이트 필름을 마스크를 통해 모래분사시키고, 이후 리무버를 사용하여 마스킹 레지스트를 벗겨낸다. 이 공정에서, 광흡수재(76)를 투명 베이스(75) 상에 수직으로 상승하도록 형성시킨다. 연이어, UV-경화 아크릴 수지를 광흡수재(76)들 사이의 갭을 충전하도록 코팅시키고, 과도한 수지는 버린다. 얻어진 라미네이트를 이후 UV선으로 조사시킨다. 연이어, 라미네이트의 표면을 보호시키기 위해 보호 투명 필름(78)을 접착제로 라미네이트에 결합시킨다. 결과적으로, 마이크로-루버 필름을 도 2에 나타낸 바와 같이 제조한다. JP-A-294903에 기술된 마이크로-루버 필름은 높은 종횡비(aspect ratio)를 이룰수 있는 이방성 프로세싱인 모래분사를 사용하여, 광흡수층을 높은 종횡비로 패턴화할 수 있어, JP-A-294903에 따르면, 빔이 확산되는 각도의 범위의 제어를 용이하게 한다.
한편, 마이크로-루버(83), 즉, WO02/41048에 기술된 광 제어 소자는 도 3에 나타낸 바와 같은 구조를 갖는데, 여기서 광흡수 영역(81A)을 갖는 광학적으로 투명한 필름(80A)은 광흡수 영역(81B)을 갖는 광학적으로 투명한 필름(80B) 상에 배치된다. 이 마이크로-루버를 제조하는 방법은 아래에 기술된다. 일단, 각각의 광학적으로 투명한 필름(80A, 80B)를 몰딩, 주조 및 압출, 및/또는 직접적인 기계적 처리에 의해 그루브 또는 원주형 함몰부와 함께 형성시킨다. 이후, 광흡수 재료를 그루브 또는 원주형 함몰부 내에 충전하거나 그 위에 코팅시켜 상기 광흡수 영역(80A, 80B)을 형성시킨다. 이후, 광흡수 영역(80A, 80B)을 갖는 두 개의 광학적으로 투명한 필름(81A, 81B)을 각각 광학적으로 투명한 접착제 등에 의해 서로 겹합시켜, 광흡수 영역(80A, 80B)이 서로 정렬되고, 이에 의해 마이크로-루버(83)를 완성시킨다.
그렇지만, 상기에서 기술된 종래의 마이크로-루버 필름에는 해결되지 않은 문제들이 여전히 남아 있다.
첫 번째 문제는 많은 수의 제조 공정 및 제조에 수반되는 복잡한 공정들로 인해 낮은 비용으로 넓은 면적의 마이크로-루버 필름을 제공하기가 어렵다는 것에 있다.
예를 들면, JP-A-50-092751 및 WO92/11549에서, 투명 필름 및 얇은 광흡수 필름은 여러번 교대로 적층되어 블록을 형성하는데, 여기서 균일한 두께를 갖는 큰 필름, 특히 얇은 광흡수 필름을 형성하는데 있어서 어려움을 경험한다. 또한, 마이크로-루버 필름의 면적이 증가함에 따라, 다수의 필름을 적층함으로써 블록을 형성하여야만 하고, 따라서 제조에 필요한 비용이 높아지고 시간이 길어지는 것을 유발한다. 또한, 적층된 필름으로부터 만든 블록으로부터, 균일한 두께를 갖는 가능한 가장 크고, 가능한 가장 긴 박막을 절단하는데 있어서도 어려움을 경험한다. 그러한 크고 긴 필름이 블록으로부터 절단될 수 있을 지라도, 필름은 광학적으로 까칠까칠한 표면을 갖게 되고 따라서 평활화(smoothing) 공정이 필요하고, 이 공정은 가열 및 압축을 수반할 수 있어, 예를 들면, 추가적인 비용 증가를 유발한다.
JP-A-6-305066에 기술된 제조방법은 몰드 내의 함몰부의 측면 상에 광흡수재를 형성하고, 광흡수제를 이온화 방사선-경화 화합물 또는 수지와 결합하여 몰딩을 형성하고, 몰드로부터 몰딩을 제거하는 단계를 수반한다. 따라서, 마이크로-루버 필름이 커짐에 따라서, 광흡수재의 두께를 정확히 제어하는데에 더 큰 어려움을 격는다. 결과로서, 광흡수재는 두께가 다양하여, 베이스 필름의 표면 상에서 광의 확산을 제어하는데 편차가 유발되어 마이크로-루버 필름의 수율을 감소시킨다. 또한, 이 제조방법은 복잡한 공정 및 어쩔 수 없이 많은 수의 단계들을 수반하는데, 이온 조사-경화 화합물은 다시 충전되고 경화되고, 이후 라미네이트 필름이 몰드로부터 제거된 후 표면을 평활화하도록 처리되어야하기 때문이다.
JP-A-6-294903에 기술된 제조방법은 투명 베이스 상에 소정의 패턴으로 광흡 수재를 형성하기 위해, 광흡수재 형성 재료에 대한 모래분사에 부가하여, 모래분사 마스킹 레지스트의 코팅, 노출, 전개 및 필오프의 단계들을 요한다. 이는 제조공정의 수 증가 및 값비싼 제품을 유발한다. 또한, 모래분사는 마이크로-루버 필름의 제조에 사용되기 때문에, 투명 베이스는 표면 상에서 거칠게 될 수 있고, 마모제가 표면에 잔존하여 더 낮은 수율을 유발할 수 있다.
WO02/41048에 기술된 마이크로-루버에서, 광학적으로 투명한 필름은 몰딩, 주조 및 압출, 및/또는 직접 기계가공을 거쳐 그루브 또는 원주형 함몰부를 형성한다. 이 제조방법은 형성된 그루브 또는 원주형 함몰부의 측벽에 대해 큰 측벽 각도를 요구하여, 광흡수 소자의 더 큰 종횡비에 대한 방해를 유발한다. 또한, 제조의 관점으로부터, 루버의 기능을 완전히 구현할 수 있는 높은 종횡비를 갖는 광흡수 소자를 갖는 구조의 단일 필름을 제공하는 것이 본질적으로 어렵다. 이런 이유로, WO02/41048에 기술된 마이크로-루버는 서로 인접한 각각의 광흡수 영역을 갖는 두 개의 광학적으로 투명한 필름을 제공함으로써 더 높은 종횡비를 이룰 수 있다. 그렇지만, 두 개의 광학적으로 투명한 필름의 각각 내에 그루브 또는 함몰부를 형성하는 단계, 그루브 또는 함몰부 내에 광흡수 재료를 충전하거나 또는 그 위에 코팅하는 단계, 및 두 개의 광학적으로 투명한 필름을 서로 접착시키는 단계를 요하기 때문에, WO02/41048는 제조공정의 수 증가 및 더 높은 비용의 어려움이 있다.
관련 기술에 따른 마이크로-루버에서의 두 번째 문제는 확대광이 제한되는 방향에서의 제한에 있다.
JP-A-50-092751 및 WO92/11549에서, 투명 필름 및 얇은 광흡수 필름이 상기 에 기술한 바와 같이 적층되어 블록을 형성하기 때문에, 이에 의해 제조된 마이크로-루버는 도 4에 나타낸 바와 같이, 기판의 표면 상에 투명 영역(7) 및 광흡수 영역(5)을 교대로 포함한다. 다시 말하면, 광흡수 영역은 기판의 표면 상에 임의의 패턴을 갖도록 형성될 수 없다. 결과로서, 얻어진 마이크로-루버는 투명 영역(7)이 광흡수 영역(5)와 교대하는 방향(6)으로만 광이 확산하는 것을 제한할 수 있다. 단지 하나의 방향으로만 광확산을 제어하는 능력의 문제를 극복하는 방법에서, 두 개의 마이크로-루버 필름을, 위에서 보았을 때, 격자 패턴으로 광흡수 영역이 배열되도록 적층시킨다. 그렇지만, 이 방법은 최소한 두 개의 마이크로-루버 필름을 사용하여, 전체적인 필름 두께의 증가 및 마이크로-루버의 비용 증가를 유발한다.
관련 기술에 따른 마이크로-루버에서의 세 번째 문제는 높은 광선투과율, 및 빔이 확산할 수 있는 각도의 범위의 제한을 동시에 이루는데 있어서의 어려움에 있다.
예를 들면, 높은 종횡비로 광흡수층을 패턴화할 수 있는 JP-A-6-294903에서, 하나의 실시예에서 나타난 마이크로-루버 필름은 각각 40μm의 폭을 갖고, 120μm의 피치로 배치된 광흡수재를 포함한다. 이들 치수로부터, 인터페이스 등 상에서의 반사에 의한 손실로 인한 기여를 제외하고 투과율은 66.67%(=(120μm-40μm)/120μm)로 계산된다. 한편, 상업적으로 이용가능한 어떤 마이크로-루버 필름은 인터페이스 등 상에서의 반사에 의한 손실을 포함하여 대략 65%의 투과율을 나타낸다. 다시 말하면, JP-A-6-294903에 나타낸 마이크로-루버 필름은, 비록 높은 종횡비를 갖도록 패턴화될 수 있는 광흡수층을 갖지만, 인터페이스 상의 반사로 인한 손실을 고 려하여, 현재 시장에서 이용가능한 것보다 심지어 더 낮은 투과율을 나타낸다. 또한, 이 마이크로-루버 필름은, 모래분사로 인해 투명 베이스의 거칠어진 표면, 및 마모제를 완전히 제거하는데 있어서 어려움을 격기 때문에, 마이크로-루버 필름은 투과된 광을 분산시켜 투과율을 더욱 감소시킬 것이다. 베이스의 거칠어진 표면 및 잔존한 마모제는 광경화 수지를 균일하게 충전하는데 방해가 된다. 또한, 모래분사는 흡수재의 저면 (즉 베이스와 접촉하는 표면) 상에서 더 넓게 전개하는 경향이 있어서 테이퍼링된 함몰부를 유발한다. 이는, 개구비(aperture ratio), 즉 피치에 대한 투명 영역의 비를 감소시켜 광선 투과율을 더욱 감소시키는 것을 유발한다.
광흡수재는 광선 투과율을 향상시키기 위해 폭이 감소될 수 있다. JP-A-294904는 모래분사 마스크가 수 마이크로미터의 라인 폭을 갖도록 형성될 수 있음을 기술하고 있지만, 광흡수재 자체가 이 피치에서 처리될 수 있다는 것을 기술하지는 않는다. 현재의 모래분사 기술로는, 처리된 광흡수재는 대략 20μm의 하한을 갖는 라인 폭을 갖고, 따라서 투과율을 향상시키는데 있어서 어려움이 있다.
일반적으로, 광학적으로 투명한 수지는 광선 투과율을 향상시키기 위해 폭이 증가될 수 있다. 그렇지만, 광학적으로 투명한 수지의 폭이 더 넓어짐에 따라, 광학적으로 투명한 수지의 폭에 대한 광흡수재의 높이의 비가 낮아지는 것을 유발하고, 빔은 더 넓은 범위의 입사각에 걸쳐 루버를 투과할 수 있기 때문에, 마이크로-루버 필름의 성능을 떨어뜨린다.
상기한 기재로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래 기술은 높은 광선투과율, 및 빔이 마이크로-루버 필름 상에 입사할 수 있는 각도의 범위의 제한을 동시에 이루 는데 있어서의 어려움에 있다.
발명의 요약:
본발명의 목적은 고도로 직선적으로 통과하는 투과 광을 허용하도록 높은 지향성을 유지하면서 높은 광선 투과율을 이루는 빔 방향 제어 소자를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본발명의 또다른 목적은 고도로 직선적으로 통과하는 투과 광을 허용하도록 높은 지향성을 유지하면서 높은 광선 투과율을 이루는 빔 방향 제어 소자를 제공하는 것이다.
본발명의 또다른 목적은 고도로 직선적으로 통과하는 투과 광을 허용하도록 높은 지향성을 유지하면서 높은 광선 투과율을 이루는 빔 방향 제어 소자를 이용하는, 광원, 디스플레이 장치 등과 같은 다양한 장치를 제공하는 것이다.
본발명의 목적은 기판의 표면에 교대로 배치된 투명 영역 및 광흡수 영역을 갖는 빔 방향 제어 소자를 제조하는 방법으로서, 여기서 광흡수 영역은 광의 빔의 방향을 제어하기 위한 루버로서 기능하는 방법에 의해 달성된다. 이 방법은 제 1 투명 기판 상에 광학적으로 투명한 재료를 배치하여 투명 영역을 구성하는 투명 리지(ridge)를 형성하기 위한 투명 패턴 형성 단계, 상기 투명 리지 사이의 갭 내에 경화가능한 광-흡수성 액체를 충전시키기 위한 액체 충전 단계, 및 이 액체를 경화하여 광흡수 영역을 형성하기 위한 액체 경화 단계를 포함한다.
본발명의 제조방법에서, 빔 방향 제어 소자에서 광흡수 영역의 두께는 투명 리지의 두께에 의해 지배되기 때문에, 광흡수 영역의 두께는 광흡수 영역의 종횡비를 증가시키도록 쉽게 제어될 수 있고, 빔이 확대되는 특정 범위의 각도를 유지하면서 빔 방향 제어 소자의 투과율을 향상시킨다.
상기에서 기술된 특성을 갖는 본발명에서, 투명 리지는 포토리소그래피 공정에 기초하여 패터닝에 의해 바람직하게는 형성된다. 투명 리지가 포토리소그래피 공정에 의해 형성될 때, 빔 방향 제어 소자는, 모래분사에서 수반되는, 기판의 거칠어진 표면 및 잔류한 마모재로 인해 유발될 수 있는 투과율 감소를 방지할 수 있어서, 이전보다 더 높은 투과율을 나타내는 것을 가능하게 한다. 스태퍼 노출에 기초한 포토리소그래피 공정의 사용으로, 동일한 투명한 리지가 전체 기판에 걸쳐 반복적으로 노출될 수 있어서 더 큰 면적을 갖는 빔 방향 제어 소자를 쉽게 제공한다.
충분한 종횡비를 갖는 투명 리지의 형성은 포토리소그래피 공정에 의존하여 어렵다고 종래부터 생각되어 왔지만, 이후에 기술된 바와 같이, 본발명은 예를 들면 비스페놀 A 노볼락의 글리시딜에테르 유도체를 포함하고, 촉매로서 광-경화 개시제로부터 발생된 산의 도움으로 진행하는 중합을 통해 경화하는 음성 포토레지스터를 사용함으로써, 빔 방향 제어 소자, 즉, 마이크로-루버에 대해 필요한 적절한 종횡비를 갖는 투명한 리지의 형성을 가능하게 한다.
그러한 빔 방향 제어 소자를 말단 장치의 디스플레이 스크린 내로 합체시킴으로써, 말단 장치가 공공 장소 또는 공공 교통 시설에서 사용될 때 정보가 비밀로 유지되고, 사생활이 보호될 수 있다.
따라서, 본발명의 제조방법은 투과광이 방출되는 적은 범위의 각도를 가지면서 높은 광선 투과율을 달성하는 빔 방향 제어 소자를 제조할 수 있다. 또한, 본발명은 그러한 빔 방향 제어 소자에서 기판의 표면 상에 임의의 형태로 광흡수 영역의 패턴을 형성할 수 있고, 낮은 비용에서 더 큰 면적의 빔 방향 제어 소자를 제조할 수 있다. 또한, 본발명은 그러한 빔 방향 제어 소자를 사용하는 광원 및 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
바람직한 실시예의 상세한 설명:
도 5 및 6은 기판(11)의 표면 상에서 교대하는, 광-경화 물질로 만들어진 광흡수 영역(12) 및 투명 영역(13)을 포함하는 본발명의 제 1 실시예에 다른 빔 방향 제어 소자(즉, 마이크로-루버)(55)를 나타낸다. 도 5의 단면도에서 나타낸 구조에서 알 수 있는 바와 같이, 빔 방향 제어 소자(55)는 두 개의 투명 기판(11, 14) 사이에서 규칙적인 간격으로 배치되는 투명 영역(13), 및 이들 투명 기판(13) 사이의 갭 내에 충전되는 광흡수 영역(12)을 갖는다. 빔 방향 제어 소자(55)는 이런 식으로 투명 영역(13)에 인접하여 배치된 광흡수 영역(12)을 포함하기 때문에, 작은 각도에서 기판(11 또는 14)을 통해 투명 영역(13) 상에 입사하는 광, 즉 기판의 표면에 실질적으로 수직인 광은 투명 영역(13)을 통과하고, 반면 큰 각도로 입사하는 입사광은 광흡수 영역(12)에 의해 흡수된다. 여기서, 광흡수 영역(12)은, 빔 방향 제어 소자(55)를 통해 입사광을 통과시킴으로써 특정 범위의 각도로 입사광을 제한할 수 있도록, 빔 방향을 제어하기 위한 루버로서 작용한다.
도 6의 평면도에서 나타낸 바와 같이, 광 투명 영역(13)은 빔 방향 제어 소자(55)에서 어떠한 기판의 표면으로부터 보았을 때, 전체로서 투명한 패턴을 형성한다. 특히, 광흡수 영역(12)은 각 광흡수 영역(12)이 연속적인 싸인 곡선 형태로 나타나도록 반복 패턴으로 형성된다. 그러한 형상을 가지면서, 광흡수 영역(12)은 입사광으로부터 보았을 때, 기판의 표면 상에서 어떠한 방향으로 존재하여, 입사광이 기판의 표면 상에서 어떠한 방향으로 특정 범위의 각도로 제한될 수 있다.
이 실시예의 빔 방향 제어 소자에서 광흡수 영역(12)은 도 6에 나타낸 바와 같이, 기판의 표면 상에서 규칙적인 간격으로 배치된 싸인곡선형 형태 및 레이아웃에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 7A에 나타낸 바와 같이, 균일한 폭을 갖는 다수의 싸인곡선형 광흡수 영역(12)은, 교대 패턴으로 결합하는 광흡수 영역(12) 사이의 폭이 다양하도록, 기판(11)의 표면 상에 배치될 수 있다. 이 실시예에서, 광흡수 영역(12)이 x-방향으로 규칙적인 간격으로 반복되지 않는 반면, 결과의 빔 방향 제어 소자는 상기한 것과 유사한 장점들을 제공한다. 택일적으로, y-방향으로 연장하는 다수의 싸인곡선 광흡수 영역(12)은 도 7B에 나타낸 바와 같이, x-방향으로 인접한 각각의 광흡수 영역 사이에서 상(phase)에 있어서 180도만큼 시프트될 수 있고, 이 경우 얻어진 빔 방향 제어 소자는 상기한 것과 유사한 장점들을 여전히 제공한다.
광흡수 영역(12)은 나타낸 바와 같이 y-방향으로 연장하는 주기적 곡선 형상을 갖도록 정의되고, x-방향 및 y-방향은 편의의 목적으로 여기서 간단히 정의되고, 주기적 곡선의 방향은 상기에서 정의될 필요가 없다. 또한, 광흡수 영역(12)은 주기적 곡선에 제한되지 않고, 다수의 곡선화 영역을 가지는 한 어떠한 곡선으로 형성될 수 있다.
상기에서 기술된 바와 같이, 이 실시예의 빔 방향 제어 소자에서, 광흡수 영역은 광흡수 영역이 어떠한 방향으로 일정 범위의 각도로 광을 제한하도록, 기판의 표면에 대해 수직인 방향으로부터 보았을 때, 다각선 형태, 곡선 형태, 격자 형태, 및 그물 형태의 어느 것을 가지도록 형성될 수 있다. 그러한 형태의 광흡수 영역은 광흡수 필름 및 투명 필름을 교대로 적층하고, 얻어진 라미네이트를 용융 및 압축하여 소정의 두께의 블록을 형성하고, 이 블록으로부터 적층 평면에 수직인 방향으로 마이크로-루버 필름을 슬라이싱하는 것을 포함하는 종래의 방법에 의해 형성될 없다. 그러한 형태의 광흡수 영역은 본발명의 방법에 의해서만이 형성될 수 있음이 강조된다. 물론, 본발명의 방법은 예를 들면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 기판 상에서 규칙적 간격으로 또는 다양한 피치로 배치되는 선형 광흡수 영역(12)을 갖는 빔 방향 제어 소자도 용이하게 제조할 수 있다.
상기에서 기술한 바와 같이, 이 실시예의 빔 방향 제어 소자(55)는 도 7C 또는 7D에 나타낸 바와 같이 다각선 형태로, 또는 도 7E 또는 7F에 나타낸 바와 같이 사각 형태 또는 격자 형태로 다수 개의 광흡수 영역(12)을 가지고 형성될 수 있다. 광흡수 영역(12)이 다각선 형태, 그물 형태, 또는 격자 형태로 형성될 때에도, 본 실시예의 빔 방향 제어 소자는 상기한 것과 유사한 장점들을 제공할 수 있다.
이 실시예의 빔 방향 제어 소자(55)은 광흡수 영역(12)의 종횡비가, 종래의 빔 방향 제어 소자와 비교하여 증가될 수 있어서, 광-경화 재료를 사용하는 포토리 소그래피 공정에서 빔 방향 제어 소자(55)를 제조함으로써, 빔이 입사하는 특정 범위의 각도를 유지하면서 광선 투과율을 증가시키는 것을 특징으로 한다. 본명세서에서 사용된 종횡비는 이미 언급된 바와 같이, 라인 폭에 대한 높이의 비를 말한다.
이 타입의 빔 방향 제어 소자(즉, 마이크로-루버)에서, 입사광은 광 투명 영역(13)을 형성하는 재료의 굴절율 및 투명 리지의 종횡비에 의해 지배되는 범위의 각도로 제한된다. 광 투명 영역(13)은 포토리소그래피 공정에 의해 리지 형상으로 형성되기 때문에, 광 투명 영역(13)의 각 패턴화된 부분은 또한 투명 리지로서도 언급된다. 예를 들면, 각각의 투명 영역(13)이 1.5의 굴절율, 50μm의 폭, 60μm의 피치 및 100μm의 높이를 갖는다고 가정하여, 결과의 투명 리지는 2의 종횡비를 가져서, 42.13도 이상 만큼 기판의 표면 상에 정상 각도로부터 벗어난 입사각을 빔 방향 제어 소자가 제한하는 것을 허용한다. 입사공에 대한 각도의 범위를 더욱 엄격히 제한하기 위해, 종횡비는 원칙적으로 증가될 수 있다. 여기서, 투명 영역(13)의 피치는 투명 영역(13)이 주기적으로 배치되는 주기를 말한다. 본명세서에서 나타낸 예시에서, 광흡수 영역(12)은 10μm의 라인폭을 갖는데, 피치가 60μm이고 리지 폭이 50μm이기 때문이다.
투명 영역 및 광흡수 영역의 라인폭이 각각의 가시 광선의 파장 이하가 되도록 선택될 때, 입사광은 편광하는데, 광흡수 영역은 광흡수 영역의 폭 방향으로 진동하는 입사광을 흡수하기 때문이다. 그러한 빔 방향 제어 소자는 마이크로-루버와 같은 구조를 가지고 있더라도, 와이어 그리드 타입(wire grid type) 편광기로서 사 용될 수 있다. 이 타입의 편광기는 고도로 지향성인 광을 방출하는 것에 의해 또한 특징지워진다.
본발명의 제조방법은 투과광이 방출되는 적은 범위의 각도를 가지면서 높은 광선 투과율을 달성하는 빔 방향 제어 소자를 제조할 수 있다. 또한, 본발명은 그러한 빔 방향 제어 소자에서 기판의 표면 상에 임의의 형태로 광흡수 영역을 형성할 수 있고, 낮은 비용에서 더 큰 면적의 빔 방향 제어 소자를 제조할 수 있다. 또한, 본발명은 그러한 빔 방향 제어 소자를 사용하는 광원 및 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
다음, 제 1 실시예에 따른 빔 방향 제어 소자를 제조하는 방법을 도 8A 내지 8E를 참조하여 기술한다.
일단, 제 1 투명 기판 상에 광학적으로 투명한 재료를 배치하여 광 투명 영역을 구성하는 투명 리지를 형성하기 위한 투명 리지 형성 공정이 실행된다. 도 8A에 나타낸 바와 같이, 투명 리지 형성 공정에서 제 1 단계는 투명 리지에 따르는 두께로 투명 기판(11)을 광-경화 재료로 코팅하여 투명층(39)을 형성하는 것을 수반하는 투명층 형성 공정이다. 광-경화 재료는 가시광선에서 투명하다. 기판(11)은 365 nm 이상의 파창에서 최소한 광을 투과시키는 투명 기판인 한 유리 기판 또는 필름 기판일 수 있다. 이 경우, 광-경화 재료를 코팅하는 방법은, 예를들면, 광-경화 재료의 점도 및 생산성의 관점으로부터 적절하게 선택될 수 있다. 코팅 방법은, 예를 들면, 스핀-코팅 방법, 바 코팅 방법, 스크린 프린팅 방법, 잉크젯 방법, 슬릿 다이 코터 방법 등을 포함할 수 있다. 택일적으로, 건조 필름이 기판 상으로 이전될 수 있다. 이 경우, 건조 필름이 소정의 두께보다 더 얇을 때, 건조 필름은 소정의 두께에 도달할 때까지 다시 라미네이트될 수 있다. 또한, 건조 필름의 지지 베이스는 이 실시예에서 기판(11)으로서 사용될 수 있다. 기판(11)이 광-경화성 재료로 코팅된 후, 기판(11)은 전기 화로 또는 핫 플레이트를 사용하여 미리 베이킹될 수 있다.
여기서, 투명층(39)에 사용되는 광-경화 재료는 Kayaku MicroChem Cororation 및 기타 배급자로부터 이용가능한 화학적으로 증폭된 포토레지스트(상표명: SU-8)였다. 이 광-경화 재료는 프로톤산을 촉매로서 사용하여 경화가능한 단량체를 중합시키는 에폭시계 음성-레지스트이고, 프로톤산은 365nm의 파장에서 UV선으로 광-경화 재료를 조사함으로써 광-경화 개시제로부터 발생된다. 더욱 상세하게는, 광-경화 재료는 비스페놀 A 노볼락의 글리시딜에테르의 음성-레지스트이다. 또한, 이 광-경화 재료는 가시광선 영역에서 높은 투명성을 특징적으로 나타낸다. 이 광-경화 물질에 함유된 경화가능한 단량체는 강화 이전에 상대적으로 작은 분자량을 가지고 따라서, 시클로펜타논, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PEGMEA), γ-부틸 락톤(GBL), 이소부틸 케톤(MIBK) 등과 같은 용매 내로 고도로 가용성이어서, 두꺼운 필름의 형성에 적합하다. 또한, UV 영역 근처에서의 파장에서 높은 광 투명성을 가지고, 광-경화 재료로 만들어진 두꺼운 필름조차도 UV선을 투과시킨다.
이 광-경화 재료는 상기에서 언급된 바와 같은 특성으로 인해 5 이상의 높은 종횡비의 패턴을 형성할 수 있다. 경화성 단량체는 다수의 관능기의 포함하기 때문에, 경화 후 경화가능한 단량체는 매우 조밀하게 가교-결합되어 열적으로 뿐만 아니라 화학적으로도 매우 안정하게 되고, 패턴의 형성 이후 가공을 용이하게 한다. 이 광-경화 재료(상표명: SU-8)의 화학적 구조는 예를 들면, J.M. Shaw, J.D. Gelorme, N.C. LaBianca, W.E. Conley and S.J. Holmes, "광학적 리소그래피에 대한 음성 포토레지스트(Negative photoresists for optical lithography)", IBM J. Res. Develop. Vol.41, No.1/2, pp.81-94(1997)에 개시되어 있다. 물론, 본발명에 사용되기 위한 광-경화 재료는 여기서 소개된 것(상표명: SU-8)에 제한되지 않고, 유사한 특성을 갖는 한 어떠한 광-경화 재료도 사용될 수 있다.
다음, 제 1 기판 상에 경화된 광-경화 재료로 만들어진 투명 리지를 형성하기 위해, 투명 리지에 상응하는 포토마스크를 사용하여 포토리소그래피에 의해 투명층을 패턴화하기 위한 패터닝 공정이 수행된다. 이 패터닝 공정에서, 도 8B에서 나타낸 바와 같이, 기판(11) 상에 형성된 투명층(39)은 미리 결정된 투명 패턴을 갖는 포토마스크(41)을 통해 UV선(42)에 노출된다. 투명층(39)은 기판(11)의 표면에 대해 수직인 방향으로부터 UV선(42)으로 조사된다. 이런 식으로, UV선(42)으로 조사된 투명층(39) 부분은 광학적으로 경화되고, 반면 포토마스크(41)로 덮혀진 투명층(39)의 부분은 미경화된 채 남아 있다. 뒤이어, 투명층(39)은 필요에 따라 추후 베이킹될 수 있다.
다음, 도 8C에 나타낸 바와 같이, 투명층(39)은 광학적으로 투명한 재료의 미경화된 부분을 제거하기 위해 전용 현상제를 사용하여 현상된다. 이런 식으로, 높은 종횡비를 갖는 투명 리지(40)는 포토리소그래피 공정을 사용하여 기판(11) 상에 형성되어, 빔 방향 제어 소자(55)의 투명 영역(13)을 완성한다.
다음, 도 8D에 나타낸 기판 라미네이션 공정에서, 또다른 투명 기판(14)은 기판(11) 상에서 투명 리지(40)의 돌출부와 가깝게 접촉되고 UV선으로 조사되거나 가열된다. 이 공정에서, 투명 리지(40)는 완전히 경화되고 다른 기판(14)과 가깝게 접촉된다. 기판(14)과 투명 리지(40)의 가까운 접촉이 불충분할 때, 투명 리지(40)가 접촉되어야할 다른 기판(14)의 표면 상에 접착층을 배치할 수 있다. 기판(14)의 표면에 대해 이용가능한 접착층은 재료가 투명한 한 광-경화 특성 또는 열경화 특성을 갖는 재료로 만들어질 수 있다. 택일적으로, 경화가능한 실링 재료를 두 기판(11, 14) 모두를 서로 가깝게 접촉하도록 기판의 주변을 따라 코팅할 수 있다. 실링 재료를 코팅할 때, 기판(11)의 주변 상에서의 실링 재료는 이후에 수행될 충전 단계를 허용하도록 부분적으로 오픈될 수 있다. 이 기판 적층 공정으로, 두 기판(11, 14)은 투명 리지(40)를 통해 가깝게 접촉되고, 기판(14)은 기판(11) 상에 투명 리지(40) 상에 적층되어, 갭의 형성을 유발하는데, 이 갭의 크기는 투명 리지(40)의 두께와 같다.
이 실시예에서, 기판(11) 상의 투명 리지(40)와 가깝게 접촉하는 기판(14)은 투명 기판에 제한되지 않지만, 디스플레이 장치에 사용되는 칼러 필터 기판 또는 활성 매트릭스 기판이거나, 또는 택일적으로 편광 필름과 같은 반투명 기판일 수 있다. 활성 매트릭스 기판은, 예를 들면, 박막 트랜지스터(TFT) 기판 또는 박막 다 이오드(MIM; 금속-절연체-금속) 기판 등이다.
다음, 도 8E에 나타낸 바와 같은 액체 충전 공정에서, 광흡수 액체(58)는 모세관 작용을 이용하여, 투명 영역(40) 사이의 갭 내로 충전되거나 주입된다. 광흡수 액체(58)는 공정 도중 액체이고, 열, 빛 등에 의해 경화되는 특성을 갖는다. 액체 충전 공정 이후, 액체(58)는 액체 경화 공정에서, 예를 들면, UV선 또는 열에 의해 경화된다. 이들 공정으로, 광흡수 영역(12)이 이 실시예의 빔 방향 제어 소자(55) 내에 형성된다. 액체(58)가 충분히 경화되지 않을 때, 액체(58)는 UV선 또는 열로 다시 경화될 수 있다. 이 실시예에서, 액체(58)는 수율을 향상시키기 위해, 모세관 작용을 이용하여 투명 리지(40) 사이의 갭에 충전될 수 있다. 이 목적으로, 액체 충전 공정은 진공 내 또는 감압 하에서 바람직하게는 수행된다.
여기서, 광흡수 액체(58) 또는 충전제는 탄소 입자를 함유하고 열 또는 UV선 또는 열과 함께 UV선을 사용하여 경화될 수 있는 아크릴 수지, 카본 블랙 또는 블랙 안료를 함유하고 UV선 등을 사용하여 경화되는 에폭시 수지, 등일 수 있다. 그렇지만, 액체(58) 또는 충전제를 구성하는 재료는 상기한 재료에 한정되지 않고, 경화가능하고 경화된 후 최소한 광-흡수 특성을 갖는 한, 어떠한 액체도 사용될 수 있다. 또한, 광흡수 액체(58)가 친수성일 때, 액체(58)는 투명 영역(40)의 표면 처리에 의해 투명 영역(40)의 표면을 미리 친수성으로 만듦으로써 투명 영역(40) 사이의 갭 내에 부드럽게 충전될 수 있다. 투명 영역(40)의 표면이 소수성일 때, 소수성을 갖는 액체(58)가 또한 선택될 수 있다.
상기한 바와 같이, 이 실시예에서 제조 방법은 두 기판(11, 14) 사이에 형성 된 투명 리지(40) 사이의 갭 내에 광-흡수성을 갖는 경화가능한 액체(58)를 충전하고, 액체(58)를 경화시켜 빔 방향 제어 소자(55)를 형성하여, 향상된 수율을 유도한다. 또한, 종래 방법과 비교하여, 표면 평활화 처리에 대한 필요성을 제거함으로써, 이 실시예의 방법은 제조 공정 수를 감소시키고 더 낮은 비용으로 빔 방향 제어 소자를 제조할 수 있다.
이 제조방법은 높은 종횡비를 갖는 리지를 형성할 수 있는 광-경화 재료를 사용하여 포토리소그래피 공정에 의해 투명 리지(40)를 형성하기 때문에, 종횡비, 즉, 광흡수 영역의 교차부에서 폭에 대한 높이의 비는 광흡수 영역에서 증가될 수 있고, 따라서 큰 면적의 빔 방향 제어 소자를 또한 제조하는 것이 가능하다. 따라서, 이 방법은 빔이 입사될 수 있는 각의 범위에 제어능력을 유지하면서 광선 투과율을 증가시킬 수 있다. 특히, 이 방법은 포토마스크(41)의 디자인에서의 변화를 통해 소정의 입사각에 대한 각도의 범위에 대한 제한을 유리하게 변경할 수 있다. 또한, 이 방법은 기판의 표면 내에서 임의의 형태로 정확한 패턴을 형성하는 것을 가능하게 하기 때문에, 빔 방향 제어 소자는 다양한 응용 용도에 적응하도록 제조될 수 있다. 예를 들면, 투명 영역 및 광흡수 영역의 라인폭을 가시광선의 파장 이하로 선택할 때, 빔 방향 제어 소자는 광흡수 영역의 폭 방향으로 진동하는 입사광을 흡수하여, 빔 방향 제어 소자는 편광기로서 사용될 수 있다.
이 실시예에서, 모세관 효과의 작용에 의해 기판(11) 상에 형성된 투명 리지(40) 사이의 갭 내에 액체(58)가 충전될 수 있다면, 기판(14)이 항상 필요하지는 않다는 점에 주목해야한다. 기판(14)이 생략될 때, 빔 방향 제어 소자는 기판(14) 의 비용에 의해 감소된 더 낮은 비용에서 제조될 수 있다.
본발명의 제 2 실시예를 기술한다.
상기에서 기술된 제 1 실시예의 빔 방향 제어 소자와 유사하지만, 제 2 실시예의 빔 방향 제어 소자는 기판(14)에 대해 치환된 투명 보호층(91) 및 빔 방향 제어 소자를 제조하는 방법에서 제 1 실시예와 다르다. 도 9A 내지 9D는 제 2 실시예에 따라 빔 방향 제어 소자를 제조하는 방법을 기술하는 도면이다. 제 2 실시예에서의 제조 방법은, 기판 적층 공정이 경화가능한 광-흡수성 액체를 충전하기 위한 공정 이후에 수행된다는 점에서 제 1 실시예에서의 제조 공정과는 다르다.
제 1 실시예와 유사하게, 광-경화 재료로 만들어진 투명 리지(40)는 포토리소그래피 공정을 사용하여 기판(11) 상에 형성된다. 이후, 도 9A에 나타낸 바와 같이, 액체(58)를 투명 리지(40)의 말단측에 적용하고, 액체(58)를 스퀴지(squeegee, 90)를 사용하여 반대측 상의 말단측으로 확산 또는 스캐닝하여 투명 리지(40) 사이의 갭 내에 액체(58)를 충전시킨다. 여기서 사용된 액체(58)는 제 1 실시예에서와 같이, 경화가능한 광-흡수성 액체일 수 있다. 스퀴지와 투명 리지(40)의 표면 사이의 클리어란스를 제거하도록 확산 또는 스캐닝이 수행되어야 한다. 이런 식으로, 액체(58)를 액체(58)가 스퀴지(90)에 의해 확산 또는 스캐닝한 후 투명 리지(40)의 상단 표면 상에 액체(58)는 거의 남아 있지 않는다. 여기서, 상단 표면은 나중에 보호층(91)과 접촉될 투명 리지(40)의 표면을 말한다. 액체가 어떠한 투명 리지(40)의 상단 표면 상에 남아있을 때, 잔류하는 액체(58)를 닦아낼 수 있고, 또는 투명 리지(40)의 표면을 액체(58)가 경화된 이후 광학적으로 연마할 수 있고, 이에 의해 어떠한 흡수성 소자가 어떠한 투명 리지(40)의 상단 표면 상에 잔존하지 않도록, 투명 리지(40)의 상단 표면을 청소한다. 충전 공정은 틈, 이물질 등이 투명 리지(40) 사이의 갭 내로 도입되는 것을 수반하는 불완전한 충전을 감소시키기 위해 진공 내에서 바람직하게는 수행된다.
다음, 도 9B에 나타낸 바와 같이, UV선(42)을 액체(58)을 경화시키기 위해 기판(11) 반대편으로부터 조사시킨다. 이 공정에 의해, 광흡수 영역(13)이 도 9C에 나타낸 바와 같이 형성되어 빔 방향 제어 소자를 완성한다. 연이어, 보호층(91)은 도 9D에 나타낸 바와 같이, 빔 방향 제어 소자의 표면 상에 배치된다. 여기서 사용된 보호층(91)은 제 1 실시예에서의 기판(14), 하드코팅층, 제거가능한 접착층, 항-반사층, 또는 이들 층의 라미네이트일 수 있다. 택일적으로, 보호층(91)은 생략될 수 있다.
제 2 실시예는 투명 리지 사이의 갭 내에 경화가능한 광-흡수성 액체를 충전하고 경화시키기 위해 제 1 실시예에서와는 다른 어프로치를 사용하지만, 제 2 실시예에 따른 빔 방향 제어 소자는 제 1 실시예에 따른 빔 방향 제어 소자와 유사한 장점을 제공한다.
본발명의 제 3 실시예를 기술한다.
제 1 및 제 2 실시예의 빔 방향 제어 소자와 유사하게, 제 3 실시예의 빔 방향 제어 소자는, 제 3 실시예의 빔 방향 제어 소자가 각각이 투명 리지로 형성된 두 개의 기판을 사용하여 제조된다는 점에서 제 1 및 제 2 실시예의 그것과는 다르다. 도 10A 내지 10C는 제 3 실시예의 빔 방향 제어 소자를 제조하는 방법을 기술 하기 위한 도면이다.
우선, 도 10A에 나타낸 바와 같이, 광-경화 재료로 만들어진 투명 리지(40)는 포토리소그래피 공정에 의해 각각의 기판(11, 14) 상에 형성된다. 투명 리지(40)를 구성하는 광-경화 재료는 제 1 및 제 2 실시예에서 사용된 것과 유사할 수 있다. 여기서, 기판(11, 14) 상에 형성된 투명 리지는 제 1 및 제 2 실시예에서와 유사한 높은 종횡비를 갖는 투명 리지, 또는 제 1 및 제 2 실시예에서의 투명 리지의 종횡비의 대략 절반인 종횡비를 갖는 투명 리지일 수 있다.
다음, 두 기판(11, 14) 상의 투명 리지(40)의 돌출부는 돌출부를 서로 접촉시키기 위해 매칭 마커 등을 사용하여 서로 정렬된다. 이 경우, 투명 접착층은 어느 기판 상의 투명 리지의 돌출부의 피크 표면 상에 형성될 수 있고, 이후 두 기판(11, 14) 상의 투명 리지(40)는 서로 접촉시킬 수 있다. 돌출부의 피크 표면 상에만 투명 접착층을 형성하기 위해, 투명 리지의 돌출부는 스탬프에 잉크가 적용되도록 스탬프를 잉크패드를 향해 압착시키는 것과 같이, 투명 리지의 돌출부를 균일한 투명 접착부로 미리 코팅시킨 평평한 표면과 접촉시킬 수 있다. 그렇지만, 투명 접착층이 배치되는 방식은 상기한 것에 제한되지 않고, 투명 접착층이 투명 리지의 돌출부의 피크 표면 상에서 형성될 수 있는 한 어떠한 방법도 사용될 수 있다.
다음, 두 기판(11, 14) 모두 상에 투명 리지(40)의 돌출부가 서로 긴밀하게 접촉되어 남아 있으면서, 두 기판(11, 14) 모두 상의 투명 리지(40)는 라미네이트를 UV선으로 조사함으로써, 또는 라미네이트에 열을 가함으로써, 또는 UV선 및 열을 모두 사용함으로써, 서로 밀착된다. 이런 식으로, 투명 리지(40)는 그 인터페이 스에서 결합되고, 이에 의해 연이은 충전 공정에서 인터페이스 내로 액체가 도입되는 것을 방지하는 것이 가능하다. 이후, 도 10C에서 나타낸 바와 같이, 액체(58)는 두 기판(11, 14) 모두에 의해 샌드위치된 투명 리지(40) 사이의 갭 내에 충전되고, 액체(58)는 UV선 또는 열에 의해 경화되어 제 3 실시예의 빔 방향 제어 소자를 형성한다. 여기서 사용되는 액체(58)는 제 1 및 제 2 실시예에서 사용된 것과 유사하게 경화가능한 광흡수 액체일 수 있다.
제 3 실시예에 따라서, 제 1 및 제 2 실시예에서와 유사한 종횡비를 각각 갖는 투명 리지(40)가 두 기판(11, 14) 상에 형성되어, 종횡비는 제 1 및 제 2 실시예의 두 배 만큼 실질적으로 증가되어, 더 좁은 범위로 투과광을 제한한다. 택일적으로, 제 1 및 제 2 실시예의 1/2 종횡비를 각각 갖는 투명 리지(40)는 두 기판(11, 14) 상에 형성되어 긴밀하게 접촉하여 제 1 및 제 2 실시예에서와 실질적으로 동일한 종횡비를 유발할 수 있다. 또한 택일적으로, 하나의 기판(11) 상의 투명 리지(40)의 종횡비 및 다른 기판(14) 상의 투명 리지(40)의 종횡비는 소정의 종횡비가 전체적으로 달성되도록 임의로 설정될 수 있다.
상기에서 기술된 바와 같이, 제 3 실시예에 따르면, 단지 하나의 기판 상에 형성된 투명 기판을 갖는 빔 방향 제어 소자와 비교하여, 더 높은 종횡비를 갖도록 빔 방향 제어 소자를 쉽게 제조할 수 있다. 다른 면들에 대해서는, 제 3 실시예는 제 1 및 제 2 실시예와 유사한 장점을 제공한다.
본발명의 제 4 실시예를 기술한다.
제 1 실시예의 빔 방향 제어 소자와 유사하지만, 제 4 실시예의 빔 방향 제 어 소자는 다른 방법에 의해 제조된다. 도 11A 내지 11C는 제 4 실시예에 따른 빔 방향 제어 소자를 제조하는 방법을 기술하기 위한 도면이다.
먼저, 투명 리지(49)를 제 1 내지 제 3 실시예와 유사한 절차로 기판(11) 상에서 생성하고, 이후, 광-흡수 경화가능 액체 재료(51)를, 도 11A에 나타낸 바와 같이 투명 리지(49)가 그 위에 형성되어 있는 기판(11) 상에 코팅시킨다. 여기서 사용된 경화가능 액체 재료(51)는 UV선 등을 조사할 때 광-흡수성 및 경화가능인 특성을 갖는 액체 물질, 즉, 광-경화 액체 재료이지만, 이에 제한되지 않고, 열경화성 재료 등이 대신 사용될 수 있다. 경화가능 액체 재료(51)는 블랙을 포함하는 착색 재료로 바람직하게는 형성된다. 연이어, 도 11B에 나타낸 바와 같은 경화가능 액체 확산 공정에서, 투명 기판(50)의 한 말단을 경화가능 액체 재료(51) 상에 배치시키고, 기판(50)을 기판(11)에 접착시키면서, 경화가능 액체 재료(51)를 한 말단측으로부터 다른 말단측으로 기판(50) 상에서 스캐닝 또는 프래싱 롤러(52) 등에 의해 확산시킨다.
다음, 도 11C에 나타낸 바와 같이, 서로 접착된 두 개의 기판(11, 50)을 이 두 기판(11, 50)의 하나의 상부로부터 UV선(42)으로 조사시켜 경화가능 액체 재료(51)를 경화시킨다. 열경화성 액체 재료가 경화가능 액체 재료(51) 용으로 사용될 때, UV선 조사 대신 열을 기판(11, 50)에 적용시킨다. 이런 식으로, 제 4 실시예의 빔 방향 제어 소자가 완성된다.
상기에서 기술된 제 4 실시예에서, 기판(11, 50)이 서로 접착된 채 경화가능 액체 재료(51)를 투명 리지의 갭 내에 충전시키기 때문에, 생산성이 더욱 향상된 다. 따라서, 빔 방향 제어 소자를 더 낮은 비용에서 제조할 수 있다. 또한, 제 4 실시예는 단일 시트 공정(즉, 배치(batch) 공정)과 비교하여 생산성을 상당히 향상시키는데, 롤-대-롤(roll-to-roll) 기술을 사용하여 투명 리지를 형성하고 경화가능 재료를 충전 및 경화하는 것에 의해 기판에 대한 롤링된 필름을 사용하여 빔 방향 제어 소자를 제조할 수 있기 때문이다.
본발명의 제 5 실시예를 기술한다.
제 5 실시예의 빔 방향 제어 소자는 각각의 기판이 제 3 실시예와 유사한 방법으로 투명 리지로 형성된, 두 개의 기판을 사용하여 제조되지만, 제 5 실시예의 빔 방향 제어 소자는, 두 기판 모두 상의 투명 리지가 엇갈린 형태로 배치, 즉, 하나의 기판 상의 투명 리지의 돌출부가 다른 기판 상의 투명 리지의 돌출부에 매칭되지 않고 다른 기판과 긴밀하게 접촉하도록 배치된다는 점에서 제 3 실시예와는 다르다. 도 12A 내지 12C는 제 5 실시예의 빔 방향 제어 소자를 제조하는 방법을 기술하기 위한 도면이다.
일단, 도 12A에 나타낸 바와 같이, 투명 리지(62)를 갖는 기판(63) 및 투명 리지(69)을 갖는 기판(67)을 제 1 내지 제 4 실시예에서의 절차와 유사한 절차로 생성시킨다. 이후, 도 12B에 나타낸 바와 같이, 기판(63, 67)을, 투명 리지(62, 69)가 서로 매치되지 않고, 기판(63, 67)이 투명 리지(62, 69)를 통해 서로 긴밀하게 접촉하도록 서로 정렬시킨다. 연이어, 도 12C에 나타낸 바와 같이, 액체(68)를 기판(63, 67) 사이의 갭 내에 충전시키고, 경화시켜 빔 방향 제어 소자를 완성한다. 여기서 사용된 액체(68)는 제 1 내지 제 3 실시예에서 사용된 액체일 수 있다.
제 5 실시예는 투명 리지(62, 69)를 갖는 두 기판(63, 67)을 상기한 방법으로 결합시킴으로써, 단지 하나의 기판 상에 형성된 투명 리지를 갖는 빔 방향 제어 소자와 비교하여, 광흡수 영역의 종횡비를 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 도 13A에 나타낸 바와 같이 각각 100μm의 폭(65) 및 100μm의 두께(64)를 갖는 돌출 영역이 220μm의 피치(66)로 배치되는 투명 돌출부/함몰부 패턴으로 형성된 기판으로 빔 방향 제어 소자가 제조될 때, 광흡수 영역의 종횡비는 단지 하나의 기판 상에 투명 리지(62)를 갖는 빔 방향 제어 소자에서는 5/6인 반면(도 13B 참조), 광흡수 영역의 종횡비는 투명 리지(62, 69)를 각각 갖는 두 기판(63, 67)이 도 12C에 나타낸 바와 같이 서로 결합된 제 5 실시예의 빔 방향 제어 소자에서는 10과 같이 높다.
제 5 실시예는 단지 하나의 기판 상에 형성된 투명 리지를 갖는 빔 방향 제어 소자와 비교하여, 높은 종횡비를 갖는 광흡수 영역을 포함하는 빔 방향 제어 소자의 제조를 용이하게 한다. 다른 면들에 대해서는, 제 5 실시예는 제 1 실시예와 유사한 장점을 제공한다.
본발명의 제 6 실시예를 기술한다.
제 1 실시예의 빔 방향 제어 소자와 유사하긴 하지만, 제 6 실시예의 빔 방향 제어 소자는, 광-경화 재료를 UV선에 노출시켜 투명 리지를 형성하도록 패턴화시킬 때 기판의 표면에 대해 비스듬한 방향으로 UV선을 조사시킨다는 점에서 제 1 실시예와는 다르다. 도 14A 내지 14C는 그러한 제 6 실시예의 빔 방향 제어 소자를 제조하는 방법을 기술하기 위한 도면이다.
도 14A에 나타낸 바와 같이, 포토마스크(14)를 기판(11) 상의 투명층(39) 상 에 배치시킨 후, 기울이거나, UV선 광원을 기울임으로써 노출을 위한 기판(11)에 대해 비스듬한 방향으로 UV선(42)을 조사시킨다. 택일적으로, 도 14B에 나타낸 바와 같이, 빔 각도 변경 소자, 예를 들면, 마이크로-프리즘 어레이(45)는 포토마스크(41) 위에 배치될 수 있고, UV선(42)은 위쪽으로부터 빔 각도 변경 소자로 향할 수 있다. 이와 같이 비스듬한 방향으로부터 투명층(39)을 노출시킴으로써, 얻어진 투명 리지(40)를 기판(11)에 대해 기울인다. 연이어, 광흡수 액체(58)를 충전하고 경화시켜 비대칭 구성으로 기판(11)의 표면에 대해 수직인 방향으로 광흡수 영역을 갖는 빔 방향 제어 소자를 완성한다. 이 빔 방향 제어 소자는 각의 비대칭 범위 내에 입사광을 제한할 수 있다.
본발명에 따른 빔 방향 제어 소자를 사용하여 표면 광원인 본발명의 제 7 실시예에 대한 설명이 주어진다. 도 15는 제 7 실시예의 표면 광원을 나타내는 단면도이다.
예시된 표면 광원은 광원(10) 상에 배치된 본발명에 따른 빔 방향 제어 소자(55)를 포함하고 지향성 광을 방출할 수 있다. 여기서 사용된 광원(10)은 광원으로서 백색 광선 방출 다이오드(백색 LED) 또는 냉음극관을 사용하는 측광 타입 배면 광 또는 직접-하방 타입 배면 광, 무기 전계발광(EL) 소자, 유기 EL 소자 등일 수 있다. 여기서 사용된 빔 방향 제어 소자(55)는 제 1 내지 제 6 실시예에서와 유사한 빔 방향 제어 소자일 수 있다. 이 표면 광원은 형태 및 배치에서 빔 방향 제어 소자(55)에서 광흡수 영역을 설계함으로써 특정 응용에 따라 광원(10)으로부터 방출되는 광의 범위를 제한하는 장점을 갖는다.
또한, 도 16에 나타낸 바와 같이, 빔 방향 제어 소자(55)는 반사된 광이 광원으로서 다시 사용될 수 있어 광원(10)의 사용 효율을 높이도록, 광흡수 영역(12)에 부딪혀서 흡수되는 광을 광원(10)으로부터 반사시키기 위해 광원에 더욱 인접한 광흡수 영역(12)의 표면 상에 알루미늄 등으로 만들어진 반사 필름(61)을 추가로 구비할 수 있다. 그러한 빔 방향 제어 소자는 다음 방법으로 제조될 수 있다. 알루미늄 필름을 투명층이 기판(11)상에 형성되기 이전에 기판(11) 상에 도포시킨다. 반사 필름(61)이 형성된 위치(즉, 광흡수 영역(12)이 형성된 위치)에서만 알루미늄 필름이 남아 있도록, 알루미늄 필름을 반사 필름(61) 내로 패턴화시킨다. 연이어, 상기에서 기술된 투명층 형성 공정으로부터 각 공정들을 수행한다.
도 17에 나타낸 바와 같이, 디스플레이 장치는 도 15에 나타낸 표면 광원 상에 배치된 LCD 패널(57)을 포함할 수 있다. 예시된 다스플레이 장치는 디스플레이된 스크린이 보이는 시야각의 범위를 제한할 수 있다. 따라서, 이 디스플레이 장치는 스크린을 들여다 보고자하는 외부인으로부터 정보를 비밀로 유지하고 사생활을 보호할 수 있다. 또한, 빔 방향 제어 소자는 빔 방향 제어 소자가 다양한 형태 변경이 풍부하다는 사실로부터 어떠한 특정 디스플레이 장치에 함께 사용하기 위해 이 장치에 일치시켜 제조될 수 있다. 디스플레이 장치의 추가적 장점은 파문(moire)를 감소시키는 것이다.
본발명에 따른 빔 방향 제어 소자를 사용하는 또다른 디스플레이 장치인 본발명의 제 8 실시예에 대한 기술이 주어진다. 도 18은 제 8 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 단면도이다.
예시된 디스플레이 장치는 LCD 패널(57) 및 배면 광로서 작용하는 광원(10) 상에 배치된 빔 방향 제어 소자(55)를 포함한다. 빔 방향 제어 소자(55)는 제 1 내지 제 6 실시예에서의 빔 방향 제어 소자와 유사할 수 있다. 여기서 사용된 LCD 패널(57)은 예시된 디스플레이 장치 내에서 투과성 LCD 패널일 수 있다.
디스플레이 장치는 사용자에 대해 반대측인, 즉, LCD 패널(57)의 디스플레이 스크린인 정면측 상에 배치된 빔 방향 제어 소자(55)를 포함하기 때문에, 디스플레이 장치는 LCD 패널(57)에 대한 시야각의 범위를 제한할 수 있어서, LCD 패널(57) 바로 앞에 있는 사용자만이 LCD 패널(57) 상에 표시된 내용을 볼 수 있는 것을 가능하게 한다. 따라서, 디스플레이 장치는 정보를 비밀로 유지하고 사생활을 보호할 수 있다. 스크린을 표시하기 위한 투과성 LCD 패널(57)을 사용하는 디스플레이 장치와 관련하여 상기의 기술이 행해지면서, 제 8 실시예는 투과성 LCD 패널 대신에 반투과성 LCD 패널을 사용할 수 있다. 또한, 광원(10) 및 투과성 LCD 패널(57)의 조합 대신, 디스플레이 스크린은 반사성 LCD, 유기 EL 디스플레이 장치, 플라즈마 디스플레이 장치 등을 구비할 수 있다. 다시 말하면, 본발명에 따른 빔 방향 제어 소자는, 어떠한 타입의 디스플레이 장치에서 사용될 때, 디스플레이 장치 상에 표시된 스크린에 대한 시야각의 범위를 제한할 수 있다. 특히, 본발명의 빔 방향 제어 소자가 유기 EL 디스플레이 장치, 플라즈마 디스플레이 장치 등과 같은 자기-방출 디스플레이 장치에 적용될 때, 빔 방향 제어 소자는 이들 디스플레이 장치에 대한 시야각의 범위를 만족스럽게 제어할 수 있다.
형태 다양성의 풍부함으로 인해, 본발명의 빔 방향 제어 소자는 빔 방향 제 어 소자가 사용되는 디스플레이 장치 및 디스플레이 스크린의 특정 명세사항에 일치하게, 또는 디스플레이 장치가 사용되는 어떠한 특정 상황에 일치하게 제조될 수 있고, 디스플레이 장치가 빔 방향 제어 소자와 조합될 때 발생하는 경향이 있는 파문을 감소시키는 장점을 제공할 수 있다.
본발명의 9번째 실시예는 본발명에 따른 빔 방향 제어 소자를 사용하는 지향성 스위칭 광원과 관련하여 설명될 것이다. 도 19는 제 9 실시예에 따른 지향성 스위칭 광원을 나타내는 단면도이다.
예시된 지향성 스위칭 광원(56)은 빔 방향 제어 소자(55), 및 투명 상태 및 분산 상태를 전기적으로 스위칭할 수 있는 투과/분산 소자(36)를 포함한다. 빔 방향 제어 소자(55) 및 투과/분산 소자(36)는 표면 광원(20) 상에 이 순서로 적층된다. 여기서 사용된 빔 방향 제어 소자(55)는 제 1 내지 제 6 실시예의 빔 방향 제어 소자와 유사할 수 있다.
측광 타입 배면 광원인 표면 광원(20)은 광 안내판(20c), 광 안내판(20c)의 한 말단면에 인접하게 배치된 광원(20a), 및 광 안내판(20c)의 배면측, 즉, 광 방출 표면이 아닌 표면을 따라 배치된 반사기(20b)를 포함한다.
투과/분산 소자(36)는 한 쌍의 기판(23, 27) 사이에서 밀봉된 폴리머 분산 액정층(25)을 포함한다. 전극(24, 26)은 폴리머 분산 액정층(25)과 접촉하는 기판(23, 27) 각각의 표면 상에 형성된다. 폴리머 분산 액정층(25)은 폴리머 필름(25a) 내에 분산된 액정 분자(25b)를 포함하고, 전극(24, 26)에 인가된 전압에 응답하여 액정 분자(25b)의 굴절율을 변화시키도록 설계된다. 전기 구조로써, 액정 분자(25b)의 굴절율이 폴리머 필름(25a)의 굴절율과 실질적으로 일치할 때, 폴리머 분산 액정층(25)은 입사하는 빔을 직접 통과시킨다. 다시 말하면, 투과/분산 소자(36)는 투명하게 된다. 한편, 액정 분자(25b)의 굴절율이 폴리머 필름(25a)의 굴절율과 일치하지 않을 때, 폴리머 분산 액정층(25)에 입사하는 빔은 다양한 방향으로 분산되고 방출된다. 다시 말하면, 투과/분산 소자(36)는 분산성이 된다. 따라서, 투과/분산 소자(36)는 전극(24, 26)에 인가된 전압을 변경시킴으로써 투명 상태 및 분산 상태 사이에서 스위치될 수 있다.
제 9 실시예의 지향성 스위칭 광원은 투명 상태 및 분산 상태 사이에서 투과/분산 소자(36)를 전기적으로 스위칭함으로써 표면 광원(20)의 지향성, 즉, 그로부터 방출되는 광의 확산을 스위치할 수 있다. 특히, 표면 광원(20)으로부터 방출되는 광은 투과/분산 소자(36)가 투명 상태에 있을 때 실질적으로 평행하고, 반면 분산 상태에 있을 때는 방출되는 광이 주위로 확산한다. 이런 식으로, 본발명은 방출된 광이 확산할 수 있는 각도의 범위를 스위칭할 수 있는 지향성 스위칭 광원을 제공할 수 있다.
본발명의 제 10 실시예는 본발명에 따른 빔 방향 제어 소자를 사용하는 디스플레이 장치의 또다른 예시와 관련하여 기술된다. 도 20은 제 10 실시예의 디스플레이 장치를 나타내는 단면도이다.
예시된 디스플레이 장치는 제 9 실시예의 지향성 스위칭 광원(56) 상에 적층되는 LCD 패널(35)을 포함한다. 따라서, 이 디스플레이 장치는 빔 방향 제어 소자(55), 투과/분산 소자(36), 및 LCD 패널(35)를 포함하고, 이들은 이 순서로 표면 광원(20) 상에 적층된다. 여기서 사용된 빔 방향 제어 소자(55)는 제 1 내지 제 6 실시예의 빔 방향 제어 소자와 유사할 수 있다. 여기서 사용된 표면 광원(20) 및 투과/분산 소자(36)는 제 9 실시예에서와 유사할 수 있다.
이 디스플레이 장치는 투명 상태 및 분산 상태 사이에서 투과/분산 소자(36)를 스위칭함으로써 LCD 패널(35)에 입사하는 광의 확산을 다양화하기 위해 빔 방향 제어 소자(55)를 통해 표면 광원(20)으로부터 방출된 광의 확산을 제어할 수 있다. 따라서, 투명 상태 및 분산 상태 사이에서 투과/분산 소자(36)를 스위치하기 위해 투과/분산 소자(36)에 인가되는 전압을 제어함으로써 시야각의 범위를 디스플레이 장치에 대해 스위칭할 수 있다. 투과/분산 소자(36)를 분산 상태로 스위칭할 때, 이 디스플레이 장치는 더 넓은 범위의 시야각을 갖고, 따라서, 다수의 사람 사이에서 정보를 공유하기 위해 넓은 필드 디스플레이 모드로 사용될 수 있다. 반면,투과/분산 소자(36)를 투명 상태로 스위칭할 때, 이 디스플레이 장치는 더 좁은 범위의 시야각을 갖고, 따라서, 사요자가 다른 사람들로부터 정보를 비밀로 유지하고 사생활을 보호하기를 원할 때 좁은 필드 디스플레이 모드로 사용될 수 있다. 이런 식으로, 제 10 실시예에 따른 디스플레이 장치는 사용되는 특정 환경에 따른 사용에 대해 넓은 필드 디스플레이 모드와 좁은 필드 디스플레이 모드사이에서 스위치될 수 있다. 예를 들면, 그러한 디스플레이 장치를 구비한 단말기는 사용 상황에 따라 디스플레이된 이미지에 대해 적절한 모드를 선택할 수 있다.
또한, 이 디스플레이 장치는 디스플레이 장치의 명세사항에 따라 빔 방향 제어 소자(55)에서 광흡수 영역의 형태 및 레이아웃을 설정하는 능력 때문에, 디스플 레이 정의에서 열화를 제한하기 위해 파문을 감소시킬 수 있다.
도 1은 관련 기술의 예시적 마이크로-루버(louver) 필름의 구조를 나타내는 단면도이다;
도 2은 관련 기술의 또다른 예시적 마이크로-루버 필름의 구조를 나타내는 단면도이다;
도 3은 관련 기술의 예시적 마이크로-루버의 구조를 나타내는 단면도이다;
도 4은 관련 기술의 마이크로-루버 필름의 일반적 구조를 나타내는 평면도이다;
도 5는 본발명의 제 1 실시예에 따른 빔 방향 제어 소자의 구조를 나타내는 단면도이다;
도 6은 도 5에서 나타낸 빔 방향 제어 소자에서 광흡수 영역의 레이아웃 패턴을 나타내는 평면도이다;
도 7A 내지 7F는 도 5에서 나타낸 빔 방향 제어 소자에서 광흡수 영역의 레이아웃 패턴의 다른 예시를 나타내는 평면도이다;
도 8A 내지 8E는 도 5에서 나타낸 빔 방향 제어 소자를 제조하는 방법을 순서대로 나타내는 단면도이다;
도 9A 내지 9D는 본발명의 제 2 실시예에 따른 빔 방향 제어 소자를 제조하는 방법을 순서대로 나타내는 단면도이다;
도 10A 내지 10C는 본발명의 제 3 실시예에 따른 빔 방향 제어 소자를 제조하는 방법을 순서대로 나타내는 단면도이다;
도 11A 내지 11C는 본발명의 제 4 실시예에 따른 빔 방향 제어 소자를 제조하는 방법을 순서대로 나타내는 단면도이다;
도 12A 내지 12C는 본발명의 제 5 실시예에 따른 빔 방향 제어 소자를 제조하는 방법을 순서대로 나타내는 단면도이다;
도 13A 및 13B는 단지 하나의 기판 상에 형성된 투명한 리지로 제조된 빔 방향 제어 소자를 나타내는 단면도이다;
도 14A 내지 14C는 본발명의 제 6 실시예에 따른 빔 방향 제어 소자를 제조하는 방법을 순서대로 나타내는 단면도이다;
도 15는 본발명의 제 7 실시예에서 표면 광원을 나타내는 단면도이다;
도 16은 도 15에 나타낸 표면 광원에서 사용된 빔 방향 제어 소자를 나타내는 단면도이다;
도 17은 도 15에 나타낸 표면 광원 상에 배치되는 LCD 패널을 포함하는 디스플레이 장치를 나타내는 단면도이다;
도 18는 본발명의 제 8 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 단면도이다;
도 19는 본발명의 제 9 실시예에 따른 지향성 스위칭 광원의 구성을 나타내는 단면도이다;
도 20는 본발명의 제 10 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.

Claims (13)

  1. 기판의 표면에 교대로 배치된 투명 영역 및 광흡수 영역을 갖는 빔 방향 제어 소자를 제조하는 방법으로서, 여기서 광흡수 영역은 광의 빔의 방향을 제어하기 위한 루버로서 기능하고, 이 방법은:
    제 1 투명 기판 상에 광학적으로 투명한 재료를 배치하여 투명 영역을 구성하는 투명 리지(ridge)를 형성하는 것;
    상기 투명 리지 사이의 갭 내에 경화가능한 광-흡수성 액체를 충전하는 것; 및
    이 액체를 경화하여 광흡수 영역을 형성하는 것
    을 포함하고, 여기서 투명 리지의 형성은:
    상기 투명 리지에 따른 두께로 상기 제 1 기판 상에 광학적으로 투명하고 광-경화성인 재료를 코팅하여 투명층을 형성하는 것; 및
    상기 투명 리지에 상응하는 포토마스크를 사용하여 포토리소그래피 공정에 의해 상기 투명층을 패턴화하여 상기 제 1 기판 상에 경화된 광-경화 재료로 만들어진 투명 리지를 형성하는 것을 포함하고,
    여기서 투명 영역의 피치에 대한 광흡수 영역의 비가 10/110 내지 10/60의 범위 내인 방법.
  2. 기판의 표면에 교대로 배치된 투명 영역 및 광흡수 영역을 갖는 빔 방향 제 어 소자를 제조하는 방법으로서, 여기서 광흡수 영역은 광의 빔의 방향을 제어하기 위한 루버로서 기능하고, 이 방법은:
    제 1 투명 기판 상에 광학적으로 투명한 재료를 배치하여 투명 영역을 구성하는 투명 리지(ridge)를 형성하는 것;
    상기 투명 리지 사이의 갭 내에 경화가능한 광-흡수성 액체를 충전하는 것; 및
    이 액체를 경화하여 광흡수 영역을 형성하는 것
    을 포함하고, 여기서 투명 리지의 형성은:
    상기 투명 리지에 따른 두께로 상기 제 1 기판 상에 광학적으로 투명하고 광-경화성인 재료를 코팅하여 투명층을 형성하는 것; 및
    상기 투명 리지에 상응하는 포토마스크를 사용하여 포토리소그래피 공정에 의해 상기 투명층을 패턴화하여 상기 제 1 기판 상에 경화된 광-경화 재료로 만들어진 투명 리지를 형성하는 것을 포함하고,
    여기서 광흡수 영역의 종횡비는 10 내지 20의 범위 내인 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 투명 리지의 돌출부들과 긴밀하게 접촉하는 상기 제 1 기판 상의 상기 투명 리지 상에 제 2 투명 기판을 적층하는 것을 추가로 포함하고,
    여기서 상기 액체의 충전은 상기 제 1 기판, 상기 제 2 기판, 및 상기 투명 리지에 의해 둘러싸인 공간 내에 액체를 충전하는 것을 포함하는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 투명 리지의 돌출부들과 긴밀하게 접촉하는 상기 제 1 기판 상의 상기 투명 리지 상에 제 2 투명 기판을 적층하는 것을 추가로 포함하고,
    여기서 상기 액체의 충전은 상기 제 1 기판, 상기 제 2 기판, 및 상기 투명 리지에 의해 둘러싸인 공간 내에 액체를 충전하는 것을 포함하는 방법.
  5. 기판 상에 교대로 배치된 투명 영역 및 광흡수 영역을 갖는 빔 방향 제어 소자로서, 여기서 광흡수 영역은 광의 빔의 방향을 제어하기 위한 루버로서 기능하고,
    여기서 상기 광흡수 영역은 상기 기판의 표면에 대해 수직인 방향으로부터 보았을 때, 다각선 형태, 곡선 형태, 격자 형태, 및 그물 형태의 어느 것을 가지고,
    여기서 상기 광흡수 영역은 모세관 작용을 사용함으로써 형성되는 것인 빔 방향 제어 소자.
  6. 광원; 및
    상기 광원 상에 배치된 제 5항에 따른 빔 방향 제어 소자를 포함하는 표면 광원.
  7. 제 6 항에 따른 표면 광원; 및
    상기 광원 상에 배치되고, 직선으로 지향된 방출과 분산 방출 사이에서 입사광을 전기적으로 스위칭할 수 있는 투과/분산 소자를 포함하는 지향성 스위칭 광원.
  8. 제 6 항에 따른 표면 광원; 및
    상기 광원 상에 배치된 액정 디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 장치.
  9. 제 7 항에 따른 지향성 스위칭 광원; 및
    상기 지향성 스위칭 광원 상에 배치된 액정 디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 장치.
  10. 디스플레이 스크린; 및
    상기 디스플레이 스크린 상에 배치된 제 5 항에 따른 빔 방향 제어 소자를 포함하는 디스플레이 장치.
  11. 제 8 항에 따른 디스플레이 장치를 구비한 말단 장치.
  12. 제 9 항에 따른 디스플레이 장치를 구비한 말단 장치.
  13. 제 10 항에 따른 디스플레이 장치를 구비한 말단 장치.
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