KR101426287B1

KR101426287B1 - 확산판과 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101426287B1
Application number: KR1020070026318A
Authority: KR
Inventors: 홍형기
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2007-03-16
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2014-08-06
Also published as: KR20080084490A

Abstract

본 발명은 확산판과 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르는 확산판은, 제1전극층을 포함하는 제1기판과; 제1전극층과 대향하는 제2전극층을 포함하는 제2기판과; 제1전극층과 제2전극층 사이에 위치하는 액정층을 포함하며, 제1전극층에는 제1크기를 갖는 적어도 하나의 제1개구부와, 제1크기와 서로 다른 제2크기를 갖는 적어도 하나의 제2개구부를 포함하는 제1전극층 개구패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 액정층(Liquid Crystal Layer)의 위치별 굴절율을 제어하여 선택적으로 확산기능을 부여할 수 있다.

Description

확산판과 이의 제조방법{DIFFUSION PLATE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

도 1은 종래의 확산판의 구조를 설명하기 위한 도면,

도2는 본 발명의 제1실시예에 따르는 확산판의 구조를 설명하기 위한 도면,

도3은 본 발명의 제1실시예에 따르는 제1전극층을 설명하기 위한 도면,

도4는 본 발명의 제1실시예에 따르는 확산판이 확산기능을 하는 원리를 설명하기 위한 도면,

도5a 및 도5b는 본 발명의 제1실시예에 따르는 확산판에 확산기능이 선택적으로 부여되는 원리를 설명하기 위한 도면,

도6 및 도7은 본 발명에 따르는 확산판의 효과를 설명하기 위한 도면,

도8a 및 도8b는 본 발명의 제2실시예에 따르는 확산판을 설명하기 위한 도면,

도9는 본 발명에 따르는 확산판의 제조방법을 순차적으로 설명하기 위한 흐름도이다.

* 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 *

10 : 확산판 100 : 제1기판

110 : 제1절연기판 120 : 제1전극층

121 : 제1전극층 개구패턴 121-1 : 제1개구부

121-2 : 제2개구부 121-3 : 제3개구부

121-4 : 제4개구부 121-n : 제n개구부

130 : 제1배향막 200 : 제2기판

210 : 제2절연기판 220 : 제2전극층

230 : 제2배향막 300 : 액정층

310 : 액정분자

본 발명은 확산판과 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는, 액정층(Liquid Crystal Layer)의 위치별 굴절율을 제어하여 선택적으로 확산기능을 부여할 수 있는 확산판과 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 확산판은 입사되는 광이 확산판 표면에서 스캐터링(scattering)되어 퍼지도록 만드는 광학부품이다.

이러한 확산판(1)은 일반적으로, 도1에 도시된 바와 같이, 투명기판(2)의 상부면에 확산층(3)이 형성되어 있는 구조이다. 확산층(3)은 투명한 바인더 수지(3a)에 입자상의 확산제(3b)가 분산되어 있다. 확산층(2)은 바인더 수지(3a)와 확산제(3b)의 굴절률 차이를 이용하여 입사되는 광을 확산시킨다.

이러한 확산판(1)은 다양한 산업분야에서 사용되고 있다. 예를 들어, 확산판(1)은 노트북, 텔레비전 등과 같은 액정표시장치의 백라이트 유닛을 구성하는 하 나의 광학부품으로 사용된다. 또는, 확산판(1)은 보안용 창문과 같이 외부로부터 입사되는 광의 양을 감소시킬 필요가 있는 장소에도 사용될 수 있다.

그러나, 이러한 확산판(1)은 항상 확산기능을 수행하도록 마련되어 있기 때문에, 사용자의 선택 또는 주변환경에 따라 확산기능을 제거할 필요가 생긴 경우에는 적용된 확산판(1)을 제거하여야 하는 불편이 있다. 그리고, 확산기능이 필요한 경우에는 다시 확산판(1)을 적용하여야 하는 번거로움이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 확산기능을 선택적으로 부여할 수 있는 확산판을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 확산기능을 선택적으로 부여할 수 있는 확산판의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 확산판은 제1전극층을 포함하는 제1기판과; 상기 제1전극층과 대향하는 제2전극층을 포함하는 제2기판과; 상기 제1전극층과 상기 제2전극층 사이에 위치하는 액정층과; 상기 제1전극층에 형성되며, 서로 다른 크기로 불규칙하게 분포된 복수의 개구부를 포함하는 제1전극층 개구패턴으로 구성된다.

여기서, 개구부는 원 및 타원 중 적어도 하나의 형상으로 마련될 수 있다.

그리고, 제1전극층 및 제2전극층은 ITO(Indium Tin Oxide) 및 IZO(Indium Zinc Oxide) 중 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 제1전극층과 제2전극층 사이에 전압차가 발생한 경우, 제1전극층과 제2전극층 사이에 형성된 전계는 제1전극층 개구패턴에 의하여 왜곡되어 제1전극층과 제2전극층 사이의 위치에 따라 서로 다른 등전위 분포를 이룰 수 있다.

여기서, 제2전극층에는 제1크기 내지 제n크기 중 적어도 어느 하나의 크기를 갖는 적어도 하나의 개구부를 포함하는 제2전극층 개구패턴이 마련되어 있을 수 있다.

그리고, 제1전극층 개구패턴과 제2전극층 개구패턴은 서로 다른 것이 바람직하다.

또한, 제2전극층 개구패턴에 마련된 개구부는 원 및 타원 중 적어도 하나의 형상으로 마련될 수 있다.

여기서, 제1전극층과 상기 제2전극층 사이에 전압차가 발생한 경우, 제1전극층과 제2전극층 사이에 형성된 전계는 제1전극층 개구패턴 및 제2전극층 개구패턴에 의하여 왜곡되어 제1전극층 개구패턴과 제2전극층 개구패턴 사이의 위치에 따라 서로 다른 등전위 분포를 이룰 수 있다.

그리고, 액정층을 이루는 액정분자는 제1전극층과 제2전극층 사이의 위치에 따라 서로 다른 배열형태를 이루고 있을 수 있다.

또한, 액정층은 액정분자의 배열형태에 따라 서로 다른 광축분포를 가질 수 있다.

그리고, 액정층으로 입사되는 광은 액정층을 이루는 액정분자의 배열형태에 따라 서로 다른 굴절율을 가지며 액정층을 통과할 수 있다.

또한, 액정층으로 입사되는 광은 액정층을 이루는 액정분자의 배열형태에 따라 서로 다른 진행경로를 가질 수 있다.

그리고, 액정층으로 입사되는 광은 액정층을 이루는 액정분자의 배열형태에 따라 서로 다른 위상을 가질 수 있다.

여기서, 액정층은 TN(Twisted Nematic)모드, IPS(In Plain Switching)모드, ECB(Electrically Controlled birefringence)모드 및 VA(Vertical Alignment)모드 중 어느 하나일 수 있다.

그리고, 제1전극층과 제2전극층에 전원이 차단된 경우, 액정층을 이루는 액전분자는 전체적으로 균일한 배열형태를 이룰 수 있다.

여기서, 액정층으로 입사된 광은 제1전극층과 제2전극층에 전원이 차단된 경우와 비교하여 제1전극층과 제2전극층에 전원이 인가된 경우에 투과율이 낮을 수 있다.

그리고, 제1절연기판 및 제2절연기판 중 어느 하나의 외부면에는 편광판이 더 부착되어 있을 수 있다.

또한, 편광판은 제1절연기판 및 제2절연기판 중 광의 출사방향에 위치하는 곳에 부착되어 있을 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 관점에 따른 확산판은 제1전극층을 포함하는 제1기판과; 제1전극층과 대향하는 제2전극층을 포함하는 제2기판과; 제1전극층과 제2전극층 사이에 위치하는 제1액정층과; 제1전극층과 제2전극층 상에 각각 형성되어 있는 제1배향막 및 제2배향막과; 제1기판의 외부면에 부착되어 있으며, 제3전극층을 포함하는 제3기판과; 제3전극층과 대향하는 제4전극층을 포함하는 제4기판과; 제3전극층과 제4전극층 사이에 위차하는 제2액정층과; 제3전극층 및 제4전극층 상에 각각 형성되어 있는 제3배향막 및 제4배향막을 포함하며, 제1액정층과 제2액정층이 VA(Vertical Alignment)모드, IPS(In Plain Switching)모드, ECB(Electrically Controlled birefringence)모드 중 어느 하나인 경우, 제1배향막 및 제2배향막의 러빙방향은 제3배향막 및 제4배향막의 러빙방향과 실질적으로 수직을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 확산판에 의하여 달성된다.

삭제

그리고, 본 발명에 따른 확산판 제조방법은 제1절연기판 상에 제1전극층을 형성하는 단계와; 상기 제1전극층에 서로 다른 크기를 갖는 개구부를 불규칙하게 형성하여 제1전극층 개구패턴을 형성하는 단계와; 제2전극층이 형성된 제2절연기판을 상기 제1절연기판과 대향 부착시키는 단계와; 상기 제1전극층과 상기 제2전극층 사이에 액정을 주입하여 액정층을 형성하는 단계로 구성된다.

삭제

또한, 액정층은 TN(Twisted Nematic)모드, IPS(In Plain Switching)모드, ECB(Electrically Controlled birefringence)모드 및 VA(Vertical Alignment)모드 중 어느 하나일 수 있다.

삭제

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 확산판(10)에 대하여 설명한다. 도2는 본 발명의 제1실시예에 따르는 확산판(10)의 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도3은 제1전극층(120)에 형성된 제1전극층 개구패턴(121)을 설명하기 위한 도면이며, 도4 내지 도7은 본 발명의 제1실시예에 따르는 확산판(10)이 확산기능을 수행하는 원리 및 효과를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 제1실시예에 따르는 확산판(10)은, 도2에 도시된 바와 같이, 제1기판(100)과, 상기 제1기판(100)과 대향 배치되어 있는 제2기판(200) 및 양 기판(100, 200) 사이에 위치하는 액정층(300)을 포함한다.

우선, 제1기판(100)에 대하여 설명한다. 제1기판(100)은 제1절연기판(110) 상에 제1전극층(120)과 제1배향막(130)이 차례로 형성되어 있다.

제1절연기판(110)으로는 유리, 석영, 세라믹 또는 플라스틱 등의 절연성 재질을 포함하여 만들어진 기판이 사용될 수 있다.

제1전극층(120)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)등의 투명한 도전물질로 이루어진다. 제1전극층(120)에는, 도2에 도시된 바와 같이, 서 로 다른 크기를 갖는 복수의 개구부(121-1, ..., 121-n)가 규칙성이 없이 형성되어 있다. 구체적으로, 제1전극층(120)에는, 도3에 도시된 바와 같이, 제1크기(d1)를 갖는 적어도 하나의 제1개구부(121-1)와, 제1크기(d1)와 다른 제2크기(d2)를 갖는 적어도 하나의 제2개구부(121-2)를 포함하는 제1전극층 개구패턴(121)이 형성되어 있다. 그리고, 제1전극층 개구패턴(121)은 제1크기(d1) 및 제2크기(d2)와 다른 제3크기(d3)를 갖는 제3개구부(121-3)와, 상기 제1 내지 제3개구부(121-1, 121-2, 121-3)와 다른 제4크기(d4)를 갖는 제4개구부(121-4)를 더 포함할 수 있다. 즉, 제1전극층(120)에는 제1크기(d1) 내지 제n크기(121-n) 중 어느 하나의 크기를 갖는 복수의 개구부(121-1, 121-2, 121-3, 121-4, ..., 121-n)로 이루어진 제1전극층 개구패턴(121)이 형성되어 있다.

예를 들어 본 발명에 따르는 복수의 개구부(121-1, 121-2, 121-3, 121-4, ..., 121-n)는, 도3에 도시된 바와 같이, 중첩되지 않은 위치에 각각 형성되어 있다. 그리고, 동일한 제1크기(d1)를 갖는 개구부(121-1)가 인접하여 마련될 수도 있고, 동일한 제4크기(d4)를 갖는 개구부(121-4)가 이격되도록 마련될 수도 있다. 즉, 복수의 개구부(121-1, 121-2, 121-3, 121-4, ..., 121-n)의 위치, 배열형태, 크기는 정해지지 않고 무작위적이다.

또한, 복수의 개구부(121-1, 121-2, 121-3, 121-4, ..., 121-n)는 원 및 타원 중 적어도 하나의 형상으로 마련되어 있다. 이와 같이, 복수의 개구부(121-1, 121-2, 121-3, 121-4, ..., 121-n)를 실질적으로 타원 또는 원과 같은 형상으로 마련하는 이유는 액정층(300)이 제1전극층(120)과 제2전극층(220) 사이의 위치에 따 라 서로 다른 굴절율 분포를 갖도록 하여 확산판(10)의 확산기능을 증대하기 위함이다. 즉, 복수의 개구부(121-1, 121-2, 121-3, 121-4, ..., 121-n)가 사각 또는 삼각 등과 같은 형상으로 마련되는 경우에 개구부(121-1, 121-2, 121-3, 121-4, ..., 121-n)의 일측은 직선으로 형성된다. 이 경우 개구부(121-1, 121-2, 121-3, 121-4, ..., 121-n)의 일측을 따르는 방향으로의 액정층(300)의 굴절율 분포는 상대적으로 일정하게 나타난다. 그러나, 복수의 개구부(121-1, 121-2, 121-3, 121-4, ..., 121-n)가 원 또는 타원의 형상으로 마련되는 경우에는 개구부(121-1, 121-2, 121-3, 121-4, ..., 121-n)의 일측이 곡선으로 마련된다. 이 경우 개구부(121-1, 121-2, 121-3, 121-4, ..., 121-n)의 일측을 따르는 방향으로의 액정층(300)의 굴절율 분포는 서로 다르게 나타난다. 즉, 원 또는 타원 또는 이에 가까운 형상으로 마련된 개구부(121-1, 121-2, 121-3, 121-4, ..., 121-n)는 액정층(300)의 굴절율 분포를 상대적으로 더욱 다르게 형성할 수 있어, 확산판(10)의 확산기능이 상대적으로 향상된다.

본 발명의 제1실예에서는, 원 또는 타원 형상의 복수의 개구부(121-1, 121-2, 121-3, 121-4, ..., 121-n)로 이루어진 제1전극층 개구패턴(121)에 대하여만 개시하였으나, 본 발명에 따르는 제1전극층 개구패턴(121)은 이에 한정되지 않고 다각형(삼각형, 사각형 등), 원형, 타원형 및 이들에 가까운 형상의 개구부(121-1, 121-2, 121-3, 121-4, ..., 121-n)가 혼재하는 경우도 포함한다.

한편, 상술한 제1크기(d1) 내지 제n크기(dn)는 개구부(121-1, 121-2, 121-3, 121-4, ..., 121-n)의 장축의 길이로 정의된다. 즉, 원형의 개구부(121-1, 121- 2, 121-3, 121-4, ..., 121-n)의 경우에는 지름이 개구부(121-1, 121-2, 121-3, 121-4, ..., 121-n)의 제1크기(d1) 내지 제n크기(dn)가 된다. 그리고, 타원형의 개구부(121-1, 121-2, 121-3, 121-4, ..., 121-n)의 경우에는 타원의 장지름이 개구부(121-1, 121-2, 121-3, 121-4, ..., 121-n)의 제1크기(d1) 내지 제n크기(dn)가 된다. 다각형의 개구부(121-1, 121-2, 121-3, 121-4, ..., 121-n)는 어느 지점에서 다른 지점으로 연장한 선이 가장 긴 거리를 지칭한다.

상술한 개구부(121-1, 121-2, 121-3, 121-4, ..., 121-n) 상에는 제1배향막(130)이 형성되어 있다. 제1배향막(130)은 일방향으로 러빙(rubbing)되어 일정한 액정층(300)을 이루는 복수의 액정분자(310, 도5a참조)를 배향시키기 위한 배향각이 형성되어 있다.

다음, 제2기판(200)에 대하여 설명한다. 제2기판(200)은 제1기판(100)과 같이 제2절연기판(210) 상에 제2전극층(220)과 제2배향막(230)이 차례로 형성되어 있다. 제2절연기판(210)과 제2배향막(230)은 상술한 제1절연기판(110)과 제1배향막(130)과 유사하다.

그러나, 제2전극층(220)에는 제1전극층(120)과 달리 복수의 개구부로 이루어진 개구패턴이 형성되어 있지 않는다.

액정층(300)은 제1전극층(120)과 제2전극층(220) 사이에 위치한다. 본 발명에 따르는 액정층(300)은 TN(Twisted Nematic)모드, IPS(In Plain Switching)모드, ECB(Electrically Controlled birefringence)모드 및 VA(Vertical Alignment)모드 중 어느 하나일 수 있다. TN(Twisted Nematic)모드는 제1배향막(130)과 제2배향 막(230)의 러빙방향이 수직을 이루고 있는 경우이고, IPS(In Plain Switching)모드, ECB(Electrically Controlled birefringence)모드 및 VA(Vertical Alignment)모드는 제1배향막(130)과 제2배향막(230)의 러빙방향이 일치하는 경우이다. TN(Twisted Nematic)모드일 경우, 입사된 광은 액정분자의 배열방향을 따라 꼬이면서 출사된다. 이에 따라, 광의 2가지 편광성분 모두의 진행경로(광경로)가 변경된다. 한편, IPS(In Plain Switching)모드, ECB(Electrically Controlled birefringence)모드 및 VA(Vertical Alignment)모드의 경우, 2가지 편광성분 중 어느 하나의 편광성분의 광에 대한 진행경로(광경로)가 변경된다.

한편, 구체적으로 도시되지 않았으나, 제1절연기판(110) 및 제2절연기판(210) 중 어느 하나의 외부면에는 편광판(미도시)이 더 부착될 수 있다. 여기서, 편광판(미도시)은 제1절연기판(110) 및 제2절연기판(210) 중 광의 출사방향에 위치하는 곳에 부착된다. 이는 액정층(300)에서 광경로가 변경되지 않은 편광성분을 차단함으로써 확산기능을 증대하기 위함이다. 즉, IPS(In Plain Switching)모드, ECB(Electrically Controlled birefringence)모드 및 VA(Vertical Alignment)모드와 같이 어느 하나의 편광성분의 광에 대한 광경로가 변경된 경우, 광경로가 변경되지 않은 광의 편광성분을 차단한다. 그러나, TN(Twisted Nematic)모드의 경우에도 편광판이 적용되어, 편광성분 중 일부 광경로가 변경되지 않은 편광성분을 차단할 수도 있다.

이하에서는 도4 내지 도7을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따르는 확산판(10)의 확산원리 및 효과에 대하여 설명한다.

도4는 본 발명의 제1실시예에 따르는 확산판(10)의 요부 단면도로, 확산판(10)의 확산원리를 설명하기 위한 도면이다.

도4에 도시된 바와 같이, 광이 제2절연기판(210)으로부터 제1절연기판(110) 방향으로 통과하는 경우, 확산판(10)으로 입사된 광은 서로 다른 굴절율 분포를 갖는 액정층(300)을 통과함에 따라 광경로(광의 진행경로) 및 위상이 변경된다. 이에 따라, 입사되는 광의 영상정보를 없애는 확산기능을 하게 된다.

이하, 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저, 제1전극층(120)과 제2전극층(220)에 서로 다른 크기의 전압이 인가되면, 전압차이가 발생하여 제1전극층(120)과 제2전극층(220) 사이에 전계(electric field)가 형성된다. 여기서, 형성된 전계는 개구부(121-1)에 의하여, 도4와 같이, 왜곡되게 된다. 이러한 왜곡된 전계에 의하여 형성된 등전위선의 분포는 도4에 도시된 바와 같이 형성된다. 즉, 형성된 등전위선의 분포는 개구부(121-1)의 위치 및 크기에 따라 다르게 형성되게 된다. 제1전극층(120)과 제2전극층(220) 사이의 위치에 따라 서로 다른 등전위 분포가 형성됨에 의하여, 액정층(300)을 이루는 액정분자(310, 도5b참조)는 제1전극층(120)과 제2전극층(220) 사이의 위치에 따라 서로 다른 배열형태를 이루게 된다. 이에 따라, 액정층(300)은 액정분자(310, 도5b참조)의 배열형태에 따라 서로 다른 굴절율 및 광축분포를 가지게 된다. 이에 의하여, 액정층(300)을 통과하는 광은 액정분자(310, 도5b참조)의 배열 형태에 따라 서로 다른 진행경로 및 위상을 가지면서 액정층(300)을 통과하게 되는 것이다. 서로 다른 진행경로 및 위상을 가지면서 액정층(300)을 통과하는 광은 확산판(10) 표면에서 스캐터링(scattering)되어 퍼지 게 됨에 따라, 영상정보가 제거된다.

이하, 도5a 내지 도5b를 참조하여 본 발명에 따르는 확산판(10)이 선택적으로 확산기능을 갖는 원리에 대하여 설명한다. 도5a는 본 발명의 제1실시예에 따르는 확산판(10)이 확산기능을 하지 않는 경우를 도시한 것이다. 즉, 제1전극층(120)과 제2전극층(220)에 전압이 인가되지 않은 경우, 제1전극층(120)과 제2전극층(220) 사이에 전계가 형성되지 않아, 액정층(300)을 이루는 액정분자(310)는 전체적으로 균일한 배열형태를 이루게 된다. 즉, 액정층(300)은 위치에 따라 굴절율 및 광축분포가 실질적으로 동일하게 나타난다. 이에 따라, 액정층(300)을 통과하는 광은 위치에 따라 실질적으로 동일한 진행경로 및 위상을 가지고 확산판(10)을 통과하게 된다. 그러므로, 액정층(300)을 통과한 광은 영상정보를 잃지 않게 되고, 관찰자는 영상을 볼 수 있다. 즉, 확산기능이 제거되어 확산판(10)을 통과한 광의 영상정보가 관찰자에게 그대로 전달되게 된다.

이에 반하여, 도5b에 도시된 바와 같이, 제1전극층(120)과 제2전극층(220)에 전압이 인가되어, 제1전극층(120)과 제2전극층(220) 사이에 전계가 형성된 경우에 액정층(300)을 이루는 액정분자(310)는 위치에 따라 서로 다른 배열형태를 이루게 된다. 즉, 도4를 설명하는 단락에서 설명한 바와 같이, 액정층(300)은 위치에 따라 서로 다른 굴절율 및 광축분포를 가지게 되므로, 광경로는 개구부(121-1)의 위치 및 크기에 따라 규칙성 없이 상하좌우 방향으로 무작위적으로 변경된다. 이에 의하여, 확산판(10)을 통과한 광은 확산판(10)에 흡수되지 않으나 광이 확산판 표면에서 스캐터링(scattering)되어 퍼지게 된다. 이에 따라, 확산판(10)을 통과한 광은 관찰자에게 뿌옇게 보일 뿐, 영상정보가 전달되지 않는다.

그리고, 액정층(300)으로 입사된 광은 제1전극층(120)과 제2전극층(220) 사이에 전원이 차단된 경우와 비교하여 전원이 인가된 경우에 투과율이 더 낮게 나타난다. 이는 확산판(10)에 확산기능이 부여되었기 때문이다.

이에 따라, 도6에 도시된 바와 같이, 확산판(10)을 통과한 광은 각 개구부(121-1, 121-2, ..., 121-n)에 따라 서로 다른 위상 및 진행경로를 가지게 되고, 각 개구부(121-1, 121-2, ..., 121-n) 내에서도 서로 다른 위상 및 진행경로를 가지게 된다. 그리고, 확산판(10)을 통과한 광은, 도6에 도시된 바와 같이, 개구부(121-1, 121-2, ..., 121-n)의 크기(X)에 따라 서로 다른 초점을 가지며 진행하게 된다. 예를 들어 다른 조건이 동일한 경우, 개구부(121-1, 121-2, ..., 121-n)의 크기가 작으면 개구부(121-1, 121-2, ..., 121-n)를 통과한 광의 초점거리가 짧아지고, 개구부(121-1, 121-2, ..., 121-n)의 크기가 크면 개구부(121-1, 121-2, ..., 121-n)를 통과한 광의 초점거리가 길어진다. 즉, 도7에 도시된 바와 같이, 액정층(300)을 통과한 광은 X² = f×2d×n(x)의 관계식이 성립하게 된다. 여기서, f는 액정층(300)을 통과한 광의 초점거리, X는 개구부(121-1, 121-2, ..., 121-n)의 크기(개구부의 장지름 길이), n(x)는 x방향으로의 액정층의 굴절율, d는 액정층(300)의 셀갭이다. 여기서, 굴절율, 셀갭은 재료의 선택 등에 따라 정해진 값이고, 개구부(121-1, 121-2, ..., 121-n)의 크기는 공정조건에 따라 제어할 수 있는 값이다. 이러한 관계식을 이용하여 작업자는 제1전극층 개구패턴(121)의 형상 또는 패턴을 계산 또는 디자인 할 수 있다. f가 0초과 내지 1mm 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 이는 초점거리(f)가 너무 길면 확산기능이 저하되기 때문이다. 한편, 구매자가 요구하는 사양이 있는 경우, X는 1μm 내지 100 μm이고, d는 1 μm 내지 100μm의 범위로 적절히 조절하여 제품의 사양을 조절할 수 있다.

이와 같이, 선택적으로 확산기능을 부여할 수 있는 확산판(10)은 액정표시장치의 백라이트 유닛을 이루는 하나의 구성요소로 적용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따르는 확산판(10)은 액정표시장치의 후면에 부착되어 주변광을 입사 또는 차단시키는 구성요소로 사용될 수 있다. 구체적으로. 주변광이 강한 주중에는 확산판(10)에 전원을 차단하여 주변광이 액정표시장치로 입사될 수 있도록 하고, 주병광이 약한 저녁에는 확산판(10)에 전원을 인가하여 주변광이 액정표시장치로 입사될 수 없도록 할 수 있다.

다른 적용예로, 본 발명에 따르는 확산판(10)은 보안창문으로 적용될 수 있다. 즉, 확산판(10)의 양 전극층(120, 220)에 전원이 인가되지 않으면 광이 확산판(10)을 투과하여 영상정보가 관찰자에게 도달됨에 따라 통상의 유리창과 같은 기능을 가지게 된다. 한편, 확산판(10)의 양 전극층(120, 220)에 전원이 인가되면 확산판(10)에 확산기능이 부여되어 관찰자는 확산판(10)의 반대쪽을 볼 수 없게 된다.

상술한 실시예 이외에도 선택적으로 확산기능을 부여할 필요가 있는 곳에는 본 발명에 따르는 확산판(10)이 적용될 수 있다.

이하, 도8a 및 도8b를 참조하여 본 발명에 따르는 확산판의 제2실시예에 대 하여 설명한다. 제2실시예에서는 제1실시예와 구별되는 특징적인 부분만 발췌하여 설명하도록 하며, 설명이 생략되거나 요약된 부분은 제1실시예에 따른다. 그리고, 설명의 편의를 위하여 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 도면번호를 부여하여 설명하도록 한다.

이하, 도2, 도8a 및 도8b를 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따르는 확산판(10)에 대하여 설명한다. 제2실시예에 따르는 확산판(10)은 제1실시예와 달리 제2전극층(220)에 제2전극층 개구패턴(221)이 더 형성되어 있다. 즉, 제2실시예에 따르는 확산판(10)은 제1전극층(120)에 제1전극층 개구패턴(121)이 형성되어 있고, 제2전극층(220)에는 제2전극층 개구패턴(221)이 형성되어 있다. 제2전극층 개구패턴(221)은 제1크기(L1)를 갖는 제1개구부(221-1)와, 제1크기(L1)와 다른 제2크기(L2)를 갖는 제2개구부(221-2), 제1크기 및 제2크기(L1, L2)와 다른 제3크기(L3)를 갖는 제3개구부(221-3) 및 상기 개구부(221-1, 221-2, 221-3)들과 다른 제4크기(L4)를 갖는 제4개구부(221-4) 등을 포함한다. 즉, 제2전극층 개구패턴(221)은 제1크기 내지 제n크기(L1, L2, L3, L4, ..., Ln) 중 적어도 어느 하나의 크기를 갖는 적어도 하나의 개구부(221-1. 221-2, 221-3, 221-4, ..., 221-n)를 포함한다. 제2전극층 개구패턴(221)에 형성된 개구부(221-1. 221-2, 221-3, 221-4, ..., 221-n)의 크기(L1, L2, L3, L4, ..., Ln)는 제1전극층 개구패턴(121)에 형성된 개구부(121-1, 121-2, 121-3, 121-4, ..., 121-n)의 크기(d1, d2, d3, d4, ..., dn)와 전부 동일하거나, 일부만 동일 할 수도 있고, 전부 다르게 마련될 수도 있다. 제2전극층 개구패턴(221)에 형성된 개구부(221-1. 221-2, 221-3, 221-4, ..., 221-n) 도 원, 타원 및 이에 가까운 형상 등으로 마련된다.

여기서, 제1전극층 개구패턴(121)과 제2전극층 개구패턴(221)은 서로 다르게 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 제1기판(100)과 제2기판(200)의 합착시 제1전극층 개구패턴(121)과 제2전극층 개구패턴(221)의 형상은 서로 중첩되거나 일치하지 않는 것이 바람직하다. 그러나, 부분적으로 중첩되거나 일치될 수는 있다. 이와 같이 제1전극층 개구패턴(121)과 제2전극층 개구패턴(221)은 서로 다르게 마련하는 이유는 확산판(10)의 확산기능을 증대시키기 위한 것이다. 즉, 제1실시예에서 설명한 바와 같이, 제1전극층(120)과 제2전극층(220) 사이에 형성되는 전계는 제1전극층 개구패턴(121)과 제2전극층 개구패턴(221)에 의하여 왜곡된다. 여기서, 제1전극층 개구패턴(121)과 제2전극층 개구패턴(221)이 서로 다르게 형성되면 동일한 경우와 비교하여 상대적으로 전계의 왜곡이 더 많이 되게 된다. 즉, 제1전극층 개구패턴(121)과 제2전극층 개구패턴(221)이 서로 다른 경우에 제1전극층 개구패턴(121)과 제2전극층 개구패턴(221) 사이의 위치에 따른 등전위 분포의 차이가 커지게 된다. 이에 따라, 제1전극층 개구패턴(121)과 제2전극층 개구패턴(221)이 서로 다른 경우에, 액정층(300)의 굴절율이 위치에 따라 서로 더욱 다르게 되어 확산기능이 향상된다.

이하, 상기 제1실시예 및 제2실시예의 변형 실시예에 대하여 설명한다. 본 발명에 따르는 변형실시예는, 도면에 구체적으로 도시되지 않았으나, 제1실시예 또는 제2실실시예 따른 확산판 2개가 부착되어 있는 형태로, 2가지의 편광성분의 광경로를 변경하도록 제안된 실시예이다.

구체적으로, 변형실시예에 따르는 확산판은, 구체적으로 도시되지 않았으나, 제1전극층을 포함하는 제1기판과, 제1전극층과 대향하는 제2전극층을 포함하는 제2기판과, 제1전극층과 제2전극층 사이에 위치하는 제1액정층과, 제1전극층과 제2전극층 상에 각각 형성되어 있는 제1배향막 및 제2배향막으로 이루어진 제1확산판과; 제1기판의 외부면에 부착되어 있으며, 제3전극층을 포함하는 제3기판과, 제3전극층과 대향하는 제4전극층을 포함하는 제4기판과, 제3전극층과 제4전극층 사이에 위치하는 제2액정층과, 제3전극층 및 제4전극층 상에 각각 형성되어 있는 제3배향막 및 제4배향막으로 이루어진 제2확산판을 포함한다. 그리고, 제1액정층과 제2액정층이 VA(Vertical Alignment)모드 또는 IPS(In Plain Switching)모드 및 ECB(Electrically Controlled Birefringence)모드 중 어느 하나인 경우, 제1배향막 및 제2배향막의 러빙방향은 제3배향막 및 제4배향막의 러빙방향과 실질적으로 수직을 이루고 있다.

즉, 어느 하나의 확산판의 러빙방향은 다른 하나의 확산판의 러빙방향과 실질적으로 수직을 이루도록 마련되어 있다. 이에 따라, 2가지 편광성분 중 어느 하나의 편광성분은 제1 및 제2확산판 중 어느 하나에 의하여 광경로가 변경되게 되고, 다른 하나의 편광성분은 제1 및 제2확산판 중 다른 하나에 의하여 광경로가 변경되게 된다. 이에 따라, 2가지의 편광성분의 광경로를 변경할 수 있다.

이하, 도1, 도8 및 도9를 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따르는 확산판의 제조방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 제1실시예에 따르는 확산판의 제조방법은, 제1기판(100)을 준비 하는 단계(S100)와, 제2기판(200)을 준비하는 단계(S200), 제1기판(100)과 제2기판(200)을 상호 합착시키는 단계(S300) 및 제1기판(100)과 제2기판(200) 사이에 액정층(300)을 주입하는 단계(S400)를 포함한다.

여기서, 제1기판(100)을 준비하는 단계(S100)와, 제2기판(200)을 준비하는 단계(S200)는 동시에 또는 별도의 절차를 통하여 이루어진다.

그리고, 제1기판(100)과 제2기판(200)을 준비하는 단계(S100, S200)의 세부공정은 유사하다. 이하, 제1기판(100)과 제2기판(200)을 준비하는 단계(S100, S200)에 대하여 구체적으로 설명한다.

우선, 제1절연기판(110) 또는 제2절연기판(210)을 준비한다(S110, S210). 여기서, 제1절연기판(110) 또는 제2절연기판(210)는 유리, 석영, 세라믹 또는 플라스틱 등의 절연성 재질을 포함하여 만들어진 기판이다.

다음, 제1절연기판(110) 또는 제2절연기판(S210) 상에 제1전극층(120) 또는 제2전극층(220)을 형성한다(S120, S220). 제1전극층(120) 또는 제2전극층(220)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)등의 투명한 도전물질을 스퍼터링(sputtering) 방법 등을 통하여 제1절연기판(110) 또는 제2절연기판(S210) 상에 증착하여 형성된다.

이어, 제1전극층(120) 또는 제2전극층(220)을 패터닝하여 제1전극층 개구패턴(121) 또는 제2전극층 개구패턴(221)을 형성한다(S130, S230). 제1전극층(120) 또는 제2전극층(220)을 패터닝은 사진식각공정 또는 에칭공정을 이용할 수 있다. 제1전극층(120) 또는 제2전극층(220)의 패터닝 공정에 의하여, 제1전극층(120)에는 제1크기 내지 제n크기(d1, d2, d3, d4, ..., dn) 중 어느 하나의 크기를 갖는 복수의 개구부(121-1, 121-2, 121-3, 121-4, ..., 121-n)로 이루어진 제1전극층 개구패턴(121)이 형성되고, 제2전극층(220)에는 제1크기 내지 제n크기(L1, L2, L3, L4, ..., Ln) 중 어느 하나의 크기를 갖는 복수의 개구부(221-1, 221-2, 221-3, 221-4, ..., 221-n)로 이루어진 제2전극층 개구패턴(221)이 형성된다. 제1전극층(120)과 제2전극층(220)에 형성된 개구부들(121-1, 121-2, 121-3, 121-4, ..., 121-n , 221-1, 221-2, 221-3, 221-4, ..., 221-n)은 원, 타원, 이들에 가까운 형상 및 다각형 중 적어도 하나의 형상으로 마련되도록 패터닝된다. 그리고, 제1전극층 개구패턴(121)과 제2전극층 개구패턴(221)이 서로 다르도록 제1전극층(120)과 제2전극층(220)을 패터닝한다. 이는, 상술한 바와 같이 확산기능을 향상시키기 위한 것이다.

한편, 제2전극층(220)에 제2전극층 개구패턴(221)을 형성하는 단계(S230)를 생략하면 상술한 제1실시예에 따른 확산판(10)을 제조하는 공정이 된다.

다음, 제1전극층(120)과 제2전극층(220) 상에 제1배향막(130)과 제2배향막(230)을 각각 형성한다(S140, S240).

이에 의하여, 제1기판(100)과 제2기판(200)이 완성된다(S150, S250).

이와 같이 제1기판(100)과 제2기판(200)이 완성되면, 실런트 등의 접착부재를 이용하여 제1기판(100)과 제2기판(200)을 상호 합착시킨다(S300). 여기서, 실런트는 양 기판(100, 200)의 가장자리를 따라 형성되어 있다.

그 후, 제1기판(100)과 제2기판(200) 사이에 액정주입공정을 통하여 액정 층(300)을 주입한다(S400). 주입되는 액정층(300)은 TN(Twisted Nematic)모드, IPS(In Plain Switching)모드, ECB(Electrically Controlled birefringence)모드 및 VA(Vertical Alignment)모드 중 어느 하나일 수 있다.

이에 의하여, 확산기능을 선택적으로 부여할 수 있는 확산판(10)이 제조된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 확산기능을 선택적으로 부여할 수 있는 확산판이 제공된다.

또한, 확산기능을 선택적으로 부여할 수 있는 확산판의 제조방법이 제공된다.

Claims

제1전극층을 포함하는 제1기판과;

상기 제1전극층과 대향하는 제2전극층을 포함하는 제2기판과;

상기 제1전극층과 상기 제2전극층 사이에 위치하는 액정층과;

상기 제1전극층에 형성되며, 서로 다른 크기로 불규칙하게 분포된 복수의 개구부를 포함하는 제1전극층 개구패턴으로 구성되어 입사되는 광을 확산시키는 확산판.
제 1 항에 있어서,

상기 개구부는 원 및 타원 중 적어도 하나의 형상으로 마련된 것을 특징으로 하는 확산판.
제 1항에 있어서,

상기 제1전극층 및 상기 제2전극층은 ITO(Indium Tin Oxide) 및 IZO(Indium Zinc Oxide) 중 어느 하나를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 확산판.
제 1 항에 있어서,

상기 제1전극층과 상기 제2전극층 사이에 전압차가 발생한 경우,

상기 제1전극층과 상기 제2전극층 사이에 형성된 전계는 상기 제1전극층 개 구패턴에 의하여 왜곡되어 상기 제1전극층과 상기 제2전극층 사이의 위치에 따라 서로 다른 등전위 분포를 이루는 것을 특징으로 하는 확산판.
제 1항에 있어서,

상기 제2전극층에는 제1크기 내지 제n크기 중 적어도 어느 하나의 크기를 갖는 적어도 하나의 개구부를 포함하는 제2전극층 개구패턴이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 확산판.
제 5 항에 있어서,

상기 제1전극층 개구패턴과 상기 제2전극층 개구패턴은 서로 다른 것을 특징으로 하는 확산판.
제 5 항에 있어서,

상기 제2전극층 개구패턴에 형성된 상기 개구부는 원 및 타원 중 적어도 하나의 형상으로 마련된 것을 특징으로 하는 확산판.
제 5 항에 있어서,

상기 제1전극층과 상기 제2전극층 사이에 전압차가 발생한 경우,

상기 제1전극층과 상기 제2전극층 사이에 형성된 전계는 상기 제1전극층 개구패턴 및 상기 제2전극층 개구패턴에 의하여 왜곡되어 상기 제1전극층 개구패턴과 상기 제2전극층 개구패턴 사이의 위치에 따라 서로 다른 등전위 분포를 이루는 것을 특징으로 하는 확산판.
제 4 항 또는 제8항에 있어서,

상기 액정층을 이루는 액정분자는 상기 제1전극층과 상기 제2전극층 사이의 위치에 따라 서로 다른 배열형태를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 확산판.
제 9 항에 있어서,

상기 액정층은 상기 액정분자의 배열형태에 따라 서로 다른 광축분포를 갖는 것을 특징으로 하는 확산판.
제 9항에 있어서,

상기 액정층으로 입사되는 광은 상기 액정층을 이루는 액정분자의 배열형태에 따라 서로 다른 굴절율을 가지며 상기 액정층을 통과하는 것을 특징으로 하는 확산판.
제 9항에 있어서,

상기 액정층으로 입사되는 광은 상기 액정층을 이루는 액정분자의 배열형태에 따라 서로 다른 진행경로를 갖는 것을 특징으로 하는 확산판.
제 9 항에 있어서,

상기 액정층으로 입사되는 광은 상기 액정층을 이루는 액정분자의 배열형태에 따라 서로 다른 위상을 갖는 것을 특징으로 하는 확산판.
제 1 항에 있어서,

상기 액정층은 TN(Twisted Nematic)모드, IPS(In Plain Switching)모드, ECB(Electrically Controlled birefringence)모드 및 VA(Vertical Alignment)모드 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 확산판.
제 1 항에 있어서,

상기 제1전극층과 상기 제2전극층에 전원이 차단된 경우,

상기 액정층을 이루는 액정분자는 전체적으로 균일한 배열형태를 이루는 것을 특징으로 하는 확산판.
제1항에 있어서,

상기 액정층으로 입사된 광은 상기 제1전극층과 상기 제2전극층에 전원이 차단된 경우와 비교하여 상기 제1전극층과 상기 제2전극층에 전원이 인가된 경우에 투과율이 낮은 것을 특징으로 하는 확산판.
제 1항에 있어서,

상기 제1기판 및 상기 제2기판 중 어느 하나의 외부면에는 편광판이 더 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 확산판.
제 17항에 있어서,

상기 편광판은 상기 제1기판 및 상기 제2기판 중 광의 출사방향에 위치하는 곳에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 확산판.
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제1전극층을 포함하는 제1기판과; 상기 제1전극층과 대향하는 제2전극층을 포함하는 제2기판과;

상기 제1전극층과 상기 제2전극층 사이에 위치하는 제1액정층과;

상기 제1전극층과 상기 제2전극층 상에 각각 형성되어 있는 제1배향막 및 제2배향막과;

상기 제1기판의 외부면에 부착되어 있으며, 제3전극층을 포함하는 제3기판과;

상기 제3전극층과 대향하는 제4전극층을 포함하는 제4기판과;

상기 제3전극층과 상기 제4전극층 사이에 위치하는 제2액정층과;

상기 제3전극층 및 상기 제4전극층 상에 각각 형성되어 있는 제3배향막 및 제4배향막을 포함하며,

상기 제1액정층과 상기 제2액정층이 VA(Vertical Alignment)모드, IPS(In Plain Switching)모드, ECB(Electrically Controlled birefringence)모드 중 어느 하나인 경우, 상기 제1배향막 및 상기 제2배향막의 러빙방향은 상기 제3배향막 및 상기 제4배향막의 러빙방향과 실질적으로 수직을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 확산판.
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제1절연기판 상에 제1전극층을 형성하는 단계와;

상기 제1전극층에 서로 다른 크기를 갖는 개구부를 불규칙하게 형성하여 제1전극층 개구패턴을 형성하는 단계와;

제2전극층이 형성된 제2절연기판을 상기 제1절연기판과 대향 부착시키는 단계와;

상기 제1전극층과 상기 제2전극층 사이에 액정을 주입하여 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 확산판의 제조방법.
제 29항에 있어서,

상기 제2전극층에 서로 다른 크기를 갖는 복수의 개구부로 이루어진 제2전극층 개구패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확산판의 제조방법.