KR100451951B1 - 위상판 제조방법 및 그 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위상판 제조방법 및 그 제조장치에 관한 것으로, 본 발명의 위상판 제조방법은, 원통형상의 회전드럼을 둘러싸서 위상차 필름을 장착하고, 상기 위상차 필름이 장착된 회전드럼을 균일한 속도로 회전시키면서 상기 회전드럼의 길이방향으로 선형 이송시키며, 상기 회전드럼의 위상차 필름에 레이저(CO₂레이저, 또는 엑시머 레이저) 빔을 조사하여 조사부분의 분자구조를 변화시키거나(CO₂레이저 사용), 그 부분을 일정 깊이로 제거(엑시머 레이저 사용)하여 격자 구조의 위상판을 제조하는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명의 위상판 제조장치는 위상차 필름이 둘러싸여 장착되는 원통형상의 드럼과; 상기 드럼을 일정 속도로 회전시키는 회동수단과; 상기 드럼의 길이방향으로 상기 드럼을 선형적으로 이송하는 이송수단과; 상기 드럼과 일정 간격을 두고 고정 설치되어 상기 드럼에 장착된 위상차 필름에 수직하게 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

위상판 제조방법 및 그 제조장치 {A phase retardation plate manufacturing method and An manufacturing apparatus of the same}

본 발명은 위상판 제조방법 및 그 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 위상차 필름을 회전드럼에 장착하고 회전드럼을 회전시킴과 동시에 수평 이동시키면서 레이저 빔으로 상기 위상차 필름을 조사하여 레이저 빔의 열에 의하여 상기 위상차 필름의 분자구조를 변화시켜서 위상지연의 성질을 소멸시키거나, 그 부분을 일정 깊이로 제거하여 격자 구조의 위상판을 제조하는 방법 및 그 제조장치에 관한것이다.

종래 폴리카보네이트(polycarbonate)와 같은 재질은 가열됨에 따라 분자 배열이 파괴되어 위상 지연의 특성이 소멸된다. 이러한 현상을 이용하여 위상지연의 성질을 가진 폴리카보네이트 필름에 CO₂레이저를 조사하여 조사된 영역은 위상지연의 특성이 없어지게 되고 CO₂레이저가 조사되지 않은 영역은 위상지연을 가진 상태를 유지하도록 함으로써 위상판을 제조하는 방법이 공지되어 있다.

상기한 위상판 제조방법에서는 도 1에 도시한 바와 같이, 투명기판(1)상에 위상지연을 가진 폴리카보네이트와 같은 위상차 필름(2)을 접착부재로 접착한 상태에서, 제어수단(60)의 제어하에 레이저 구동수단(30)이 구동됨에 따라 예를 들면 적외선 레이저 광원(10)에서 생성된 레이저(12)를 평행광 렌즈(22)와 직각 반사경(24) 및 집광렌즈(26) 등으로 이루어진 광학수단(20)을 통해서 상기 위상차 필름(2)에 조사한다. 이때, 제어수단(60)의 제어하에 X축 이송수단(50)에 의하여 광학수단(20)을 X축 방향으로 선형적으로 이송하면서 위상차 필름(2)에 레이저 빔을 조사한다. 그 후, 제어수단(60)의 제어하에 레이저 구동수단(30)에 의하여 레이저 광원(10)을 오프(off)한 상태에서 Y축 이송수단(40)에 의하여 광학수단(20)을 Y축 방향으로 일정 간격만큼 이동시킨다. 이어, 제어수단(60)의 제어하에 레이저 구동수단(30)에 의하여 레이저 광원(10)을 온(on)한 상태에서 X축 이송수단(50)에 의하여 광학수단(20)을 X축 방향으로 선형적으로 이송하면서 위상차 필름(2)에 레이저 빔을 조사한다. 이와 같이 하여 레이저 빔이 조사된 영역(2a)은 위상지연이없어지게 되고 레이저 빔이 조사되지 않은 영역(2b)은 위상지연을 가진 상태를 유지하게 된다. 따라서, 상기한 방법에 의하여 제조된 위상판은 도 2에 도시한 바와 같이 된다.

그런데, 상기한 방식에서는 Y축방향으로의 이송시에 레이저 광원을 오프(off)하고 일정 간격을 이송한 다음에 다시 레이저 광원을 온(on)한 상태에서 레이저를 X축 방향으로 조사함에 따라 전체 위상판에 레이저 빔을 조사하는 시간이 오래 걸린다는 문제가 있다. 또, X축 방향 이송 후에 Y축 방향의 이송이 번갈아 이루어짐에 따라 레이저 빔 조사 라인들 사이의 피치를 정확하게 맞추는 것이 힘들다는 문제가 있다. 또한, X축 방향으로의 이송거리가 길기 때문에 광학 수단(20)의 X축 방향 이송시에 레이저 광축이 변동함에 따라 레이저 조사광의 세기가 변동될 수 있어, 조사되는 레이저 빔에 의하여 위상차 필름의 균일한 속성 변화를 기대할 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 위상차 필름을 회전드럼에 장착하고 회전드럼을 회전시킴과 동시에 수평이동시키면서 레이저에 의하여 연속적으로 상기 위상차 필름을 조사하여 상기 위상차 필름에 분자 배열을 변화시켜 위상지연이 없는 영역을 균일한 간격으로 형성함으로써 양산성을 향상시킬 수 있도록 된 위상판 제조방법 및 그 제조장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 위상판 제조방법은, 원통형상의 회전드럼을 둘러싸서 위상차 필름을 장착하고, 상기 위상차 필름이 장착된 회전드럼을 균일한 속도로 회전시키면서 상기 회전드럼의 길이방향으로 선형 이송시키며, 상기 회전드럼의 위상차 필름에 레이저 빔을 조사하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 위상판 제조장치는, 위상차 필름이 둘러싸여 장착되는 원통형상의 드럼과; 상기 드럼을 일정 속도로 회전시키는 회동수단과; 상기 드럼의 길이방향으로 상기 드럼을 선형적으로 이송하는 이송수단과; 상기 드럼과 일정 간격을 두고 고정 설치되어 상기 드럼에 장착된 위상차 필름에 수직하게 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 위상판 제조장치를 개념적으로 설명하기 위한 개략도,

도 2는 종래 위상판 제조장치에 의하여 제조된 위상판을 도시한 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 제조장치를 개념적으로 설명하기 위한 개략도,

도 4는 도 3의 제조장치에서 제조된 위상차 필름의 상태를 설명하기 위한 개략 도면,

도 5는 도 3의 제조장치에 의하여 제조된 위상차 필름을 사용하여 제조한 위상판의 사시도.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조방법에 의하여 제조된 위상차 필름을 사용하여 제조한 위상판의 사시도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 11 : 투명기판 2, 21 : 위상차 필름

3 : 접착부재 10 : 레이저 발진기

12 : 레이저 빔 20 : 광학수단

22 : 콜리메이터 렌즈 24 : 반사 미러

26 : 집광렌즈 30 : 레이저 구동수단

40 : Y축 이송수단 50 : X축 구동수단

60 : 제어수단 101 : 회전드럼

102 : 위상차 필름 104 : 투명기판

106 : 접착부재 110 : 레이저 발진기

112 : 레이저 빔 120 : 광학수단

122 : 콜리메이터 렌즈 124 : 반사 미러

126 : 집광렌즈 130 : 레이저 구동수단

140 : 수평 이송수단 150 : 회동수단

160 : 제어수단

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 위상판 제조방법 및 그 제조장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 위상판 제조장치를 개념적으로 설명하기 위한 개략도이다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 원통형상의 회전드럼(101)의 둘레에는 위상지연을 가진 위상차 필름(102)이 고정 장착되어 있고, 레이저 발진기(110)에서 생성된 레이저(112)를 상기 위상차 필름(102)에 조사하기 위한 콜리메이터 렌즈(122)와 직각 반사경(124) 및 집광렌즈(126) 등으로 이루어진 광학수단(120)이 상기 회전드럼(101)의 일측 하부에 고정 설치되어 있다. 여기서, 상기 위상차 필름(102)은 1/2파장판으로서 예를 들면 위상지연을 가진 폴리카보네이트나 OPP(Oriented PolyPropylene) 또는 PVA필름을 사용한다. 그리고 상기 위상차 필름(102)은 상기 폴리카보네이트와 OPP를 접착한 접착 구성 또는 폴리카보네이트와 PVA필름을 접착한 접착구성을 사용하여도 된다.

그리고, 상기 회전드럼(101)을 일정 속도로 회전시키기 위한 회동수단(150)과, 상기 회전드럼(101)을 그 길이 방향으로 수평 이송시키기 위한 이송수단(140)과, 상기 레이저 발진기(110)을 구동하기 위한 레이저 구동수단(130)과, 상기 회동수단(150)과 상기 이송수단(140) 및 레이저구동수단(130)을 제어하기 위한 제어수단(160)이 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 위상판 제조장치에서는 회전드럼(101)에 위상차 필름(102)을 장착한 다음에 회전드럼(101)을 초기 위치[도면에서 회전드럼(101)에 장착된 위상차 필름(101)의 오른쪽 단부측에 광학수단(120)에 의하여 레이저 빔이 조사되는 위치]에 위치시킨 상태에서, 제어수단(160)의 제어하에 회동수단(150)을 구동하여 회전드럼(101)을 예를 들면 도면에서와 같은 회동 방향으로 균일한 속도로 회전시키면서, 이송수단(140)을 구동하여 상기 회전하는 회전드럼(101)을 도면에서 오른쪽으로 선형적으로 이송시킨다. 이와 동시에, 상기 제어수단(160)의 제어하에 상기 레이저 구동수단(130)을 제어하여 레이저 발진기(110)을 온(on)상태로 하여 레이저(112)가 광학수단(120)을 통해서 상기 회전드럼(101)에 장착된 위상차 필름(101)에 조사되도록 한다. 이와 같은 동작을 지속하면 상기 회전드럼(101)에감겨진 위상차 필름(102)에는 균일한 간격을 두고서 레이저 빔이 연속적으로 조사됨에 따라, 레이저 빔이 조사된 영역(102a)은 위상지연이 없어지게 되고 레이저 빔이 조사되지 않은 영역(102b)은 위상지연을 가진 상태를 유지하게 된다. 그 후, 상기 회전드럼(101)의 길이방향 이송이 완료되는 시점[즉, 도면에서 회전드럼(101)에 장착된 위상차 필름(101)의 왼쪽 단부측에 광학수단(120)에 의하여 레이저 빔이 조사되는 시점]은 미도시한 리미트 스위치 등에 의하여 검출되어 제어수단(160)에 입력됨에 따라 회동수단(150)에 의한 회전드럼(101)의 회동과 이송수단(140)에 의한 회전드럼의 이송이 정지함과 동시에 상기 레이저 구동수단(130)에 의하여 레이저 발진기(110)도 오프(off)상태로 된다.

상기와 같이 위상차 필름(102) 전체적으로 레이저 빔이 조사된 상태에서, 상기 회전드럼(101)에서 위상차 필름(102)을 떼어내어 펼치면 도 4에 도시한 바와 같이 레이저 빔이 조사된 영역(102a)은 상기 회전드럼(101)의 이송방향과는 반대방향으로 도면에서 D만큼 기울어진 상태로 되며, 그 간격은 매우 균일하게 된다(동 도면에서는 설명의 편의만을 위해서 그 기울어짐이 과장되어 있으며 실질적으로는 매우 미세하게 기울어진다).

상기 위상차 필름(102)을, 레이저 빔이 조사된 영역(102a)이 위상차 필름(102)의 테두리에 대하여 수직하게 되도록 재단한 후에, 도 5에 도시한 바와 같이 예를 들면 글라스와 같은 투명기판(104)상에 투명 접착부재(106)를 통해서 접착하면 위상판이 완성된다. 여기서, 상기 투명 접착부재(106)로서는 불포화 폴리에스테르 수지(polyester resin)계열의 접착제, 폴리우레탄 수지 계열의 접착제, 에폭시 수지계열 접착제, 투명성 양면 테이프, 아크릴 수지를 주제로 한 스프레이식 접착제, 스티렌 부타디엔 접착제 등을 사용할 수 있다.

도 5에 도시한 바와 같이 위상차 필름(102)이 CO₂레이저 빔에 의하여 조사되어 위상지연이 0으로 된 영역(102a)과 CO₂레이저 빔에 의하여 조사되지 않아 위상지연 특성을 갖는 영역(102b)이 일정 간격으로 번갈아 배열됨에 따라, CO₂레이저 빔이 조사된 영역(102a)은 가시광 파장영역의 빛의 진동방향을 직선 편광상태로 회전할 수 있는 성질(위상차기능)이 없으므로, CO₂레이저 빔이 조사되지 않은 영역(102b)의 투과광과 CO₂레이저 빔이 조사된 영역(102a)의 투과광 사이의 위상이 180°어긋나게 된다. 액정표시부재와 같은 표시부재에서 상기한 위상판을 픽셀의 피치에 정합되게 한 후, 표시부재에서 우안용 영상과 좌안용 영상이 인터리브된 3차원 영상이 표시되도록 하면, 도 5에서 예를 들면 CO₂레이저 빔이 조사되지 않은 영역(102b)에서는 우안용 영상이 투과되고 CO₂레이저 빔이 조사된 영역(102a)에서는 좌안용 영상이 투과되게 된다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상판 제조방법에 의해 제조된 위상판으로 설명하면 다음과 같다. 상기의 내용에서 CO₂레이저로 가공된 것을 언급했는데, 상기와 똑같은 드럼을 사용하고, 레이저를 엑시머 레이저로 바꾸고, 0.3 ~ 0.5mm 폴리카보네이트 필름(21)을 장착한 후 엑시머 레이저를 조사하면 엑시머 레이저의 세기에 따라서 조사된 부분이 식각되는데, 이 식각 깊이를 위상차가 180도로 차이가 나게 조절(두께 차이는 필름의 종류에 따라 다름)하여 식각을 한 후 투명기판(11)에 부착하면 바람직한 위상판이 된다. 이 방법에는 0.3 ~ 0.5mm 폴리카보네이트 필름위에 15 ~ 30미크론의 OPP 필름을 부착한 후 일정 패턴 형태로 OPP 필름만을 제거하여 위상판으로 사용할 수도 있다.

한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예들에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 위상차 필름을 회전드럼에 장착하고 회전드럼을 균일한 회전속도로 회전시킴과 동시에 균일한 이송속도로 수평 이동시키면서 레이저 빔에 의하여 끊김없이 연속적으로 상기 위상차 필름을 조사함에 따라 전체 위상차 필름에 레이저 빔을 조사하는 시간을 현저히 단축시킬 수 있어 양산성을 현저히 향상시킬 수 있게 된다.

또, 위상차 필름이 장착된 회전드럼을 균일한 회전속도로 회전시킴과 동시에 균일한 이송속도로 수평 이동시킴에 따라 레이저 빔 조사 라인들 사이의 피치를 정확하게 맞출 수 있어서 균일한 특성의 위상판을 제조할 수 있게 된다.

또한, 레이저 광원으로부터의 레이저 빔을 위상차 필름에 조사하기 위한 광학수단이 고정되어 있으므로 레이저 출력이 항상 균일하게 유지되어 레이저 특성도 일정하게 될 수 있어, 조사되는 레이저 빔에 의하여 전체 위상차 필름에서 균일한 속성 변화를 기대할 수 있어, 균일한 특성의 위상판을 제조할 수 있게 된다.

Claims (13)

1. 원통형상의 회전드럼을 둘러싸서 위상차 필름을 장착하고, 상기 위상차 필름이 장착된 회전드럼을 균일한 속도로 회전시키면서 상기 회전드럼의 길이방향으로 선형 이송시키며, 상기 회전드럼의 위상차 필름에 레이저 빔을 조사하여 조사부분을 일정 깊이로 제거하여 격자 구조의 위상판을 제조하는 것을 특징으로 하는 위상판 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 레이저 빔이 조사된 위상차 필름을 상기 회전드럼에서 떼어낸 다음, 상기 위상차 필름을 투명기판 상에 투명 접착부재로 접착하는 것을 특징으로 하는 위상판 제조방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 레이저 빔이 조사된 위상차 필름을, 레이저 빔이 조사된 영역이 위상차 필름의 테두리에 대하여 수직하게 되도록 재단한 후에 상기 투명기판에 접착하는 것을 특징으로 하는 위상판 제조방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 접착부재는 불포화 폴리에스테르 수지(polyester resin)계열의 접착제,폴리우레탄 수지 계열의 접착제, 에폭시 수지계열 접착제, 투명성 양면 테이프, 아크릴 수지를 주제로 한 스프레이식 접착제, 스티렌 부타디엔 접착제 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 위상판 제조방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 레이저는 엑시머 레이저인 것을 특징으로 하는 위상판 제조방법.
6. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 위상차 필름은 폴리카보네이트와 OPP(Oriented PolyPropylene), PVA필름, 폴리카보네이트와 OPP의 접착구성, 폴리카보네이트와 PVA필름의 접착구성 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 위상판 제조방법.
7. 원통형상의 회전드럼을 둘러싸서 위상차 필름을 장착하고, 상기 위상차 필름이 장착된 회전드럼을 균일한 속도로 회전시키면서 상기 회전드럼의 길이방향으로 선형 이송시키며, 상기 회전드럼의 위상차 필름에 레이저 빔을 조사하여 조사부분의 분자구조를 변화시켜 위상판을 제조하는 것을 특징으로 하는 위상판 제조방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 레이저 빔이 조사된 위상차 필름을 상기 회전드럼에서 떼어낸 다음, 상기 위상차 필름을 투명기판 상에 투명 접착부재로 접착하는 것을 특징으로 하는 위상판 제조방법.
9. 제 7항에 있어서,

   상기 레이저 빔이 조사된 위상차 필름을, 레이저 빔이 조사된 영역이 위상차 필름의 테두리에 대하여 수직하게 되도록 재단한 후에 상기 투명기판에 접착하는 것을 특징으로 하는 위상판 제조방법.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 접착부재는 불포화 폴리에스테르 수지(polyester resin)계열의 접착제, 폴리우레탄 수지 계열의 접착제, 에폭시 수지계열 접착제, 투명성 양면 테이프, 아크릴 수지를 주제로 한 스프레이식 접착제, 스티렌 부타디엔 접착제 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 위상판 제조방법.
11. 제 7항에 있어서,

    상기 레이저는 CO₂레이저인 것을 특징으로 하는 위상판 제조방법.
12. 제 7항 내지 제 11항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 위상차 필름은 폴리카보네이트와 OPP(Oriented PolyPropylene), PVA필름, 폴리카보네이트와 OPP의 접착 구성, 폴리카보네이트와 PVA필름의 접착구성 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 위상판 제조방법.
13. 위상차 필름이 둘러싸여 장착되는 원통형상의 드럼과;

    상기 드럼을 일정 속도로 회전시키는 회동수단과;

    상기 드럼의 길이방향으로 상기 드럼을 선형적으로 이송하는 이송수단과;

    상기 드럼과 일정 간격을 두고 고정 설치되어 상기 드럼에 장착된 위상차 필름에 수직하게 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 위상판 제조장치.