The dual-sided display can be easily found in surrounding of us. The needs of making the dual-sided display in one device occurred in the industry of folder-type cell phone. By reducing occupied space by dis-play device in the cell phone, integrating more devices into the cell phone was very important issue. For this, the research of dual-sided display was progressed. Additionally, dual-sided display can inform more infor-mation to more people at once, so, it is very suitable to use public space, such as airports, stations, and roads as public information displays. In the future, it is expected to use in various mobile devices.
Conventionally, the dual-sided display is implemented by using two LCD modules. But this is very in-efficient way to make dual-sided display in the view of space and cost efficiency. In this research, a novel microstructure is proposed which can be used in single-sheet, edge-lit type light guide plate (LGP) in backlight units. This micropatterned LGP can be split the light to two way, and two LC modules which sharing the LGP can display. Because of using only one BLU in this device, it is cost and space effective. Proposed mi-crostructure, so-called ‘incised-microstructrue’, is based on ‘inverse-trapezoidal structure’. The LGP, which is patterned inverse-trapezoidal structure, is suitable to the single-sided display as single-sheet BLU. But it did not have the ability of split the white light into two ways for dual-sided display. Contrast to inverse-trapezoidal structure, there are optical paths to go backside plane in incised-microstructure.
The advantages of the proposed microstructure are that single-sheet and single-sided patterned BLU for dual-sided display can be implemented. The prism structure, conventional structure for the display devic-es, has very critical optical loss and two-sided patterning issues. But in the proposed structure, these problems are solved. It will be helpful to mass-production and cost reduction because of these merits.
The proposed structure is computer simulated by using optical simulation, LigthTools7.0 (ORA??) to design the optimized dimensions. And 2inch BLU film sample is also simulated to prove the optical properties of the patterned film. In the optimized pattern, the ratio of luminance of front-side and back-side was 0.987, nearly 1. It means that nearly same quantity of light is going out to both side of the BLU.
To fabricate real sample, Self-aligned diffuser lithography is used. Based on the self-aligned diffuser lithography technique, truncated conical microstructures are made. After that, hollow Ni microshell was fabri-cated. It is used as a mold in PDMS casting process.
Casted PDMS sample was measured to the optical properties. The results of the measurements were very similar to the simulated results. The luminance of back-side was 1.07 times larger than front-side of which. It shows that the proposed patterned film can be used for BLU in dual-sided display.
양방향 디스플레이는 미래지향적인 형태의 디스플레이로서 이미 생활 주변에서 쉽게 찾아볼 수 있다. 가장 먼저 본격적으로 양면 디스플레이의 필요성이 제기된 것은 폴더형 핸드폰 산업이었다. 좁은 공간에 많은 소자를 집적해야 하는 핸드폰의 경우, 디스플레이가 차지하는 공간을 최대한 줄임으로써 기기의 크기를 줄임과 동시에 보다 많은 기능을 추가할 필요가 있었다. 이를 위해 하나의 디스플레이 소자를 이용해 양방향으로 동시에 화면을 나타내는 소자에 대한 연구가 진행 되었다. 이 외에도 양면 디스플레이는 동시에 많은 정보를 많은 사람에게 전달할 수 있기 때문에 지하철, 기차역 등과 같은 공공장소에서 정보전달을 목적으로 사용되고 있다. 뿐만 아니라, 다양한 종류의 모바일 기기가 보금됨에 따라 향후 더욱 다양한 방법으로의 응용이 기대된다.
초기 양면 디스플레이는 단순히 두 개의 디스플레이 기기를 서로 등지게 붙여 구현하였으나, 이는 생산성 및 공간 효율 측면에서 매우 비효율적인 방식이었다. 본 논문에서는 이러한 양면 디스플레이를 위해 하나의 도광판을 이용하여 Edge-lit 타입의 광원에서 나온 빛을 양 면의 액정으로 분산시킬 수 있는 새로운 마이크로 구조체를 제안하였다. 하나의 도광판을 두 개의 액정이 공유함으로써 생산성을 향상시키고, 기기의 두께를 얇게 할 수 있는 장점을 가질 수 있다. 제안된 구조는, 이른바 ‘칼집구조’라고 명명되었으며 기존에 발표된 ‘역사다리꼴 구조’를 기반으로 발전된 형태이다. 기존의 역사다리꼴 구조의 경우, 한쪽 면으로의 출광에 최적화 되어 있는 구조이므로 양면 디스플레이에 사용하는데 있어 적합하지 않은데 반해, 칼집구조의 경우 후면으로의 전반사 경로가 존재하여 양방향 디스플레이에 적합한 도광판을 구현하였다.
제안된 구조의 큰 특징은 추가적인 시트가 필요 없이 단일 시트만을 이용하여 양면 디스플레이에 적용 가능하다는 것이었다. 뿐만 아니라, 기존의 프리즘 구조를 가지는 도광판의 경우 큰 광손실과 양 면에 마이크로 구조물을 패터닝 하거나 혹은 추가적인 광학 필름이 필요하게 되는 문제를 동시에 해결하였다. 즉, 광손실이 발생할 수 있는 Optical path를 최소화 하였고, 또한 한쪽 면만을 패터닝 함으로써 이에 따른 추가적인 광학 필름 없이도 광을 분배하는 기능을 충분히 수행할 수 있다는 점이다. 이러한 특징은 생산단가의 절감과 이에 따른 생산성 향상, 그리고 보다 얇은 두께로 디스플레이 장치를 제작할 수 있게 하는 원동력이 될 것으로 기대된다.
칼집구조 마이크로 구조체는 광학 시뮬레이터(LightTools)를 이용해 최적화된 모양을 디자인 하였다. 또한 칼집구조 마이크로 구조체를 배열 형태로 2인치 평면에 제작하였을 때, 양면 출광 가능성을 시뮬레이터를 이용해 검증하였다. 그 결과, 광학 성능의 균일도를 위해 최적화된 배열에서 전/후면 방향으로의 휘도 비율은 약 0.987로서, 거의 동일한 양의 빛이 전/후면으로 나오는 것을 확인 할 수 있었다.
실제 구현을 위해서 자기정렬 3차원 디퓨저 리소그래피 공법을 응용하여 원뿔대 모양의 마이크로 구조체를 제작하였다. 이를 바탕으로 칼집구조의 역상인 니켈 마이크로 쉘 구조를 제작하였고, 이를 몰드로 하여 PDMS를 캐스팅 함으로써 측정용 샘플을 제작하였다.
제작된 샘플을 이용하여 광학 측정을 시행하였으며, 그 결과 전/후면 휘도값은 전면 대비 약 1.07배의 후면 휘로값을 가지는 것을 확인하였다. 이 결과는 광학 시뮬레이션 결과와도 비슷한 결과로서 의도한 바와 같이 칼집구조 마이크로구조체를 이용한 광가이드 플레이트가 양면 디스플레이에 적용 가능한 것을 시사한다. 향후 발전된 공정법을 도입한다면 대면적의 제품을 산업화 또한 가능할 것으로 기대된다.
