KR20010059869A

KR20010059869A - method for fabricating optical diffuser

Info

Publication number: KR20010059869A
Application number: KR1019990067406A
Authority: KR
Inventors: 김선경
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2001-07-06

Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a light diffusion plate is to maintain a polarizing state while freely controlling diffused light, thereby enhancing optical performance of the light diffusion plate. CONSTITUTION: A photoreactive material(8) is formed on a transparent substrate(7) such as a glass substrate. A mask having a predetermined pattern is aligned over the photoreaction material. The photoreaction material is exposed to a light(9) and is then developed through the mask such that the predetermined pattern of the mask is transferred onto the photoreaction material. The patterned photoreaction material is heated up to a temperature. The temperature is higher than a softening temperature of the transparent substrate but is lower than a hardening temperature. The photoreactive material is of photopolymer.

Description

Method for fabricating optical diffuser

본 발명은 액정 디스플레이(LCD)의 백 라이트(back light)로부터 발생하는 광을 확산시켜주는 광 확산판 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light diffusion plate manufacturing method for diffusing light generated from a back light of a liquid crystal display (LCD).

일반적으로, 광 확산판은 입사되는 광이 확산판의 표면에서 스캐터링(scattering)되어 퍼지도록 만드는 광학 부품이다.In general, a light diffuser plate is an optical component that allows incident light to scatter and spread on the surface of the diffuser plate.

도 1에 도시된 바와 같이, 광 확산판은 유리 기판(2)의 상부 면에 확산판(1)이 형성된 구조로 이루어지는데, 이 확산판(1)에 입사광(3)이 입사되면 입사광(3)은 확산판(1)의 표면에서 스캐터링되어 퍼져나가는 발산광(4)이 된다.As shown in FIG. 1, the light diffusion plate has a structure in which a diffusion plate 1 is formed on an upper surface of the glass substrate 2, and when incident light 3 is incident on the diffusion plate 1, the incident light 3 is formed. ) Becomes a diverging light 4 that is scattered and spreads on the surface of the diffusion plate 1.

특히, 액정 디스플레이의 백 라이트 시스템(back light system)에는 정밀하고 광을 자유로이 제어하여야 하는 광 확산판이 필요하지만, 현재는 광을 자유로이 제어할 수 있는 광 확산판이 없는 실정이다.In particular, the back light system of the liquid crystal display requires a light diffuser plate that requires precise and free light control, but currently there is no light diffuser plate capable of freely controlling light.

그리고, 액정 디스플레이의 내부에도 광 확산판이 있어야 될 필요성이 대두되고 있지만 현재에는 그러한 조건을 만족할 만한 광 확산판이 없는 상태이다.In addition, there is a need for a light diffusion plate to be present inside the liquid crystal display, but at present, there is no light diffusion plate that satisfies such a condition.

종래의 광 확산판은 유리에 모래를 이용하여 제작되는 광 확산판과, 필름(film)이나 유리에 다양한 크기의 PC(polycarbonate) 볼(ball)을 접착하여 제작하는 광 확산판이 있다.Conventional light diffusing plates include light diffusing plates produced by using sand on glass, and light diffusing plates produced by attaching various sizes of polycarbonate (PC) balls to a film or glass.

모래를 이용하여 제작되는 광 확산판은 유리에 모래를 강하게 투사시켜 유리에 흠집을 만들어서 제작한다.A light diffuser plate made of sand is produced by scratching a glass by strongly projecting sand onto the glass.

도 2a에 도시된 바와 같이, 모래를 이용하여 제작되는 광 확산판의 엘리먼트(element) 모양은 삼각형 모양으로서, 광이 입사되면 광 확산판의 내부에서는 난반사가 일어나 편광(polarization)이 깨지게 된다.As shown in FIG. 2A, the element shape of the light diffuser plate manufactured using sand is triangular, and when light is incident, diffuse reflection occurs inside the light diffuser plate, thereby causing polarization to be broken.

또한, 이러한 방법으로 제작되는 확산판은 확산판의 엘리먼트 크기를 조정할 수 없기 때문에 확산판을 투과하여 나가는 광을 자유로이 제어할 수 없는 문제점이 있다.In addition, the diffusion plate manufactured by this method has a problem in that it is not possible to freely control the light passing through the diffusion plate because the element size of the diffusion plate cannot be adjusted.

그리고, 필름이나 유리에 다양한 크기의 PC 볼을 접착하여 제작되는 광 확산판은 필름이나 유리에 PC 볼(5)을 UV 경화제(6)와 같은 접착제로 접착하여 만드는데, 도 2b에 도시된 바와 같이 확산판의 엘리먼트 모양은 둥근 모양이므로 편광이 깨지지 않는 장점이 있다.In addition, the light diffuser plate produced by adhering PC balls of various sizes to a film or glass is made by adhering the PC balls 5 to the film or glass with an adhesive such as a UV curing agent 6, as shown in FIG. 2B. Since the element shape of the diffusion plate is round, the polarization is not broken.

그러나, 이것 역시 광 확산판을 통과하는 광을 자유로이 제어할 수 없는 문제점이 있다.However, this also has a problem that can not freely control the light passing through the light diffusion plate.

본 발명의 목적은 액정 디스플레이의 확산판에서 편광상태를 유지하면서도 확산되는 광을 자유롭게 제어할 수 있는 광 확산판 제조방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a light diffusion plate manufacturing method capable of freely controlling the light diffused while maintaining the polarization state in the diffusion plate of the liquid crystal display.

도 1은 일반적인 광 확산판을 보여주는 구조단면도1 is a structural cross-sectional view showing a general light diffuser plate

도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 따른 광 확산기의 표면 모양을 보여주는 도면2A and 2B show the surface shape of a light diffuser according to the prior art;

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 광 확산판 제조공정을 보여주는 공정 단면도3A to 3E are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a light diffusion plate according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 패턴 크기와 방사각과의 관계를 보여주는 그래프4 is a graph showing the relationship between the pattern size and the radiation angle according to the present invention

도 5는 마스크의 패턴 모양에 따른 확산판에서 출사된 빛의 모양을 보여주는 도면5 is a view showing the shape of the light emitted from the diffusion plate according to the pattern shape of the mask

도 6은 마스크에 형성된 작은 패턴과 큰 패턴의 분포를 보여주는 도면6 is a diagram showing the distribution of small and large patterns formed on a mask;

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

7 : 유리 기판 8 : 광 반응 물질7: glass substrate 8: photoreactive material

9 : UV 10 : 노광된 부분9: UV 10: exposed part

11 : 모듈레이션 12 : 마스크 패턴11: modulation 12: mask pattern

13 : 확산판에서 출사된 광13: light emitted from the diffuser plate

본 발명에 따른 광 확산판 제조방법은 투명 기판 위에 광 반응 물질을 형성하는 단계와, 광 반응 물질을 소정 형상으로 패터닝하는 단계와, 패터닝된 광 반응 물질을 가열하는 단계로 이루어진다.The method of manufacturing a light diffuser plate according to the present invention includes forming a photoreactive material on a transparent substrate, patterning the photoreactive material into a predetermined shape, and heating the patterned photoreactive material.

여기서, 투명 기판은 유리이고, 광 반응 물질은 포토폴리머(photopolymer)로 이루어진다.Here, the transparent substrate is glass, and the photoreactive material is made of photopolymer.

그리고, 광 반응 물질 패턴의 형상 및 모듈레이션은 가열 온도 및 가열 시간에 따라 조절되며, 가열 온도는 투명 기판의 연화점보다 높고 경화점보다 낮은 온도로 한다.The shape and modulation of the photoreactive material pattern are adjusted according to the heating temperature and the heating time, and the heating temperature is higher than the softening point of the transparent substrate and lower than the curing point.

이와 같이, 제작되는 본 발명은 제조공정이 간단하고, 마스크의 패턴을 바꾸어줌으로써 원하는 방사각이 나오도록 자유로이 제어할 수 있으며, 편광을 유지할 수 있는 장점이 있다.As described above, the present invention manufactured is simple in the manufacturing process, and can be freely controlled so that a desired radiation angle is obtained by changing the pattern of the mask, and there is an advantage of maintaining polarization.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention having the features as described above are as follows.

본 발명은 기존의 제작 방법과는 달리 포토 마스크를 사용하여 패터닝 및 열 처리 공정으로 편광(polarization)을 유지하고 확산되는 빛을 자유로이 제어할 수 있다.According to the present invention, unlike the conventional fabrication method, the photomask can be used to maintain polarization and freely control the diffused light through patterning and heat treatment processes.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 광 확산판 제조공정을 보여주는 공정 단면도로서, 도 3a에 도시된 바와 같이 유리 기판(7) 위에 포토폴리머(photopolymer)와 같이 광에 반응하는 물질(8)을 스핀 코터(spin coater)를 사용하여 코팅한다.3A to 3E are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a light diffuser plate according to the present invention. As shown in FIG. Coating is performed using a spin coater.

이어, 광 반응 물질(8) 상부에 소정 형상의 패턴이 인쇄된 마스크를 올려 놓는 다음, 유브이(UV)(9) 또는 레이저로 광 반응 물질(8)을 노광한다.Subsequently, a mask on which the pattern of a predetermined shape is printed is placed on the photoreactive material 8, and then the photoreactive material 8 is exposed by a UV 9 or a laser.

노광된 광 반응 물질(8)은 도 3b에 도시된 바와 같이 마스크로 가려지지 않은 부분(10)만 성질이 변하게 된다.The exposed photoreactive material 8 will only change its properties, as shown in FIG. 3B, where the portion 10 is not covered by the mask.

그리고, 광 반응 물질(8)을 현상(developing)하면, 도 3c에 도시된 바와 같이 노광된 부분만 제거된다.When the photoreactive material 8 is developed, only the exposed portion is removed as shown in FIG. 3C.

이어, 도 3d에 도시된 바와 같이 광 반응 물질(8) 패턴이 형성된 유리 기판(7)을 유리의 연화점보다 높고 경화점보다 낮은 온도에서 소정 시간만큼 가열하면 광 반응 물질(8)의 패턴은 둥근 모양으로 변한다.Subsequently, when the glass substrate 7 on which the photoreactive material 8 pattern is formed is heated for a predetermined time at a temperature higher than the softening point of the glass and lower than the curing point, as shown in FIG. 3D, the pattern of the photoreactive material 8 is rounded. Turns into a shape.

만일, 가열 온도가 너무 높거나 가열 시간이 너무 길면 도 3e에 도시된 바와 같이 모듈레이션(modulation)(11) 정도가 낮아지게 된다.If the heating temperature is too high or the heating time is too long, the degree of modulation 11 is lowered as shown in FIG. 3E.

이와 같은 방법으로 가열 온도 및 가열 시간을 조정하면, 확산판의 엘리먼트(element)들의 형상 및 모듈레이션(11)을 조절할 수 있다.By adjusting the heating temperature and the heating time in this way, the shape and modulation 11 of the elements of the diffuser plate can be adjusted.

이러한 모듈레이션(11)은 그 크기가 클수록 확산판의 효율을 향상시켜 준다.This modulation 11 improves the efficiency of the diffusion plate as the size thereof is larger.

하지만, 모듈레이션(11)이 너무 커지면 확산판을 통과하여 나가는 광의 방사각이 커지게 되기 때문에 원하는 방사각에 맞는 모듈레이션(11)이 되도록 가열 온도 및 가열 시간을 조절 해야 한다.However, if the modulation 11 is too large, the radiation angle of the light passing through the diffusion plate becomes large, and thus the heating temperature and the heating time should be adjusted to be the modulation 11 suitable for the desired radiation angle.

여기서, 마스크의 패턴은 약 수 ㎛에서 수 십 ㎛ 정도이며, 패턴의 크기와 방사각과의 관계는 도 4에 도시된 바와 같다.Here, the pattern of the mask is about several micrometers to several tens of micrometers, and the relationship between the size and the radiation angle of the pattern is as shown in FIG.

패턴의 크기와 방사각의 관계식은 회절 이론(diffraction theory)를 이용하면, 방사각은 Sin^-1(2π/kD)이 된다.The relationship between the size of the pattern and the radiation angle is obtained using diffraction theory, and the radiation angle is Sin ⁻¹ (2π / kD).

여기서, k는 파장 수이고, D는 패턴의 크기이다.Where k is the number of wavelengths and D is the size of the pattern.

또한, k = 2π/λ이므로 방사각은 Sin^-1(λ/D)이 된다.In addition, since k = 2π / λ, the radiation angle is Sin ⁻¹ (λ / D).

만일, 마스크 패턴이 지름이 D인 원 모양이라면, 확산판은 상기 수식에 맞는 방사각을 갖는 원추 모양의 빛이 출사된다.If the mask pattern is a circle having a diameter D, the diffuser plate emits cone-shaped light having a radiation angle that meets the above formula.

그리고, 마스크 패턴이 타원이라면, 확산판은 상기 수식에 맞는 방사각을 갖는 타원 모양의 빛이 출사된다.And, if the mask pattern is an ellipse, the diffuser plate emits an ellipse-shaped light having a radiation angle that meets the above formula.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이 마스크의 패턴이 타원(12)일 경우에는 확산판에서 출사되는 빛은 90도 회전된 모양의 타원(13)이 된다.That is, as shown in FIG. 5, when the pattern of the mask is an ellipse 12, the light emitted from the diffusion plate becomes an ellipse 13 that is rotated by 90 degrees.

이와 같이, 마스크의 패턴을 바꿈으로써, 원하는 모양을 갖는 빛이 출사된다.In this manner, by changing the pattern of the mask, light having a desired shape is emitted.

그러나, 마스크의 패턴이 똑같으면 회절에 의한 색 분리(color separation)가 생기므로 원하는 방사각을 가질 수 있는 패턴의 크기를 정한 후, 그 패턴의 지름을 D라 했을 때, 0.5D ∼ 1.5D를 갖는 패턴을 랜덤(random)하게 배치해야 한다.However, if the pattern of the mask is the same, color separation occurs due to diffraction, so the size of the pattern that can have the desired emission angle is determined, and when the diameter of the pattern is D, 0.5D to 1.5D The patterns you have should be placed randomly.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이 작은 패턴과 큰 패턴의 분포는 지름 D를 중심으로 정규 분포를 이루도록 배열하여야 하며, 정규 분포의 표준 편차는 0.15D ∼ 0.5D 정도가 적당하다.That is, as shown in FIG. 6, the distribution of the small pattern and the large pattern should be arranged to have a normal distribution centering on the diameter D, and a standard deviation of the normal distribution is about 0.15D to 0.5D.

본 발명에 따른 광 확산판 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.In the manufacturing method of the light diffusion plate according to the present invention has the following effects.

본 발명은 기존의 광 확산판의 단점인 편광이 깨지고 빛을 자유로이 제어할 수 없는 점을 개선하여 편광을 유지하고 빛을 자유로이 제어할 수 있다.The present invention can maintain the polarization and freely control the light by improving the point that the polarization that is a disadvantage of the conventional light diffusion plate is broken and the light cannot be freely controlled.

또한, 본 발명은 액정 디스플레이 백 라이트 시스템(LCD backlight system)의 확산기 및 액정 디스플레이의 시야각 확산판 등과 같은 분야에 적용할 수 있고, 프로젝션(projection) TV의 스크린 등에도 적용하며, 프로젝션 TV의 시야각 개선 분야에도 사용할 수 있다.In addition, the present invention can be applied to fields such as a diffuser of a LCD backlight system and a viewing angle diffuser of a liquid crystal display, and also to a screen of a projection TV, and to improve a viewing angle of a projection TV. Can also be used in the field.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the embodiments, but should be defined by the claims.

Claims

Forming a photoreactive material on the transparent substrate;

A second step of patterning the photoreactive material into a predetermined shape; And,

And a third step of heating the patterned photoreactive material.

The method of claim 1, wherein the transparent substrate is glass and the photoreactive material is a photopolymer.

The method of claim 1, wherein the second step

Placing a mask patterned in a predetermined shape on the photoreactive material;

Exposing and developing the photoreactive material such that the pattern of the mask is transferred to the photoreactive material;

Removing the mask further comprises the step of manufacturing a light diffuser plate.

The method of claim 1, wherein in the third step,

The shape and modulation of the photoreactive material pattern is controlled according to the heating temperature and the heating time.

The method of claim 1, wherein in the third step,

And the heating temperature is a temperature higher than the softening point and lower than the hardening point of the transparent substrate.