KR100451952B1 - 위상판 제조방법 및 이에 의하여 제조된 위상판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원 영상을 나타내도록 하기 위한 3차원 영상장치에 사용되는 위상판 제조방법 및 이 방법에 의하여 제조된 위상판에 관한 것이다. 본 발명에 따른 위상판 제조방법은, 투명기판상에 포토레지스트를 도포하고 노광,현상하여 포토레지스트를 특정 패턴으로 패터닝하는 제 1단계와; 상기 패터닝된 포토레지스트를 포함하는 전체 표면상에 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막을 순차적으로 반복 적층, 진공증착하는 제 2단계와; 상기 적층, 진공증착구조의 전체 표면에 고압세척법에 의하여 상기 투명기판상에서 포토레지스트와 그 포토레지스트 위에 적층, 진공증착된 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 적층, 진공증착구조만이 박리하는 제 3단계를 포함하여 이루어진다.

Description

위상판 제조방법 및 이에 의하여 제조된 위상판 {A phase retardation plate manufacturing method and a phase retardation plate manufactured by the method}

본 발명은 3차원 영상을 나타내도록 하기 위한 3차원 영상장치에 사용되는 위상판 제조방법 및 이 방법에 의하여 제조된 위상판에 관한 것이다.

종래 3차원 영상을 나타내도록 하는 3차원 영상장치로서는 도 10에 도시한 바와 같이 액정부재와 같은 표시부재(1)의 표면에 우안(右眼)용 표시부(2a)와 좌안(左眼)용 표시부(2b)가 번갈아 배열된 위상판 필름(2)을 부착한 것이 사용되고 있다. 상기 표시부재(1)에서 우안용 영상과 좌안용 영상이 인터리브된 3차원 영상이 표시되는 경우, 관찰자가 편광안경을 착용하고 볼 때, 상기 우안용 표시부(2a)에서는 우안용 영상이 투과되고 상기 좌안용 표시부(2b)에서는 좌안용 영상이 투과되도록 되어 있다. 상기 우안용 표시부(2a)에서의 우안용 영상을 구성하는 편광 방향은 좌안용 표시부(2b)에서의 좌안용 영상을 구성하는 편광 방향에 대하여 90°각도를 갖는 편광이 되도록 구성되어 있기 때문에, 우안용 영상만을 투과하는 편광판 부착 우안용 렌즈와 좌안용 영상만을 투과하는 편광판 부착 좌안용 렌즈로 이루어지는 편광안경으로 해당 영상을 보면, 3차원 입체 영상을 감상할 수 있다.

이러한 위상판 필름은 미국특허 5,327,285호에 개시된 바와 같이 TAC 필름과 연신 PVA 필름을 적층한 편광 필름에 포토레지스트를 도포하고 소정부분을 노광한 후, 수산화칼슘 용액으로 처리하여 연신 PVA필름이 갖는 특정한 파장영역의 빛의위상을 지연시킬 수 있는 성질(즉, 위상차 기능)을 소실시키는 방법으로 제조하고 있다. 또한, 상기 위상차 필름을 제조하는 다른 방법으로서는 대한민국특허출원 제2001-2052호에 개시된 바와 같이 투명한 지지재 상에 접착제를 통해 TAC필름과 위상차 기능을 하는 위상차 필름(1/2 파장판)으로서의 연신 PVA필름을 사용한 위상차필름을 설치하고, 상기 연신 PVA필름 상의 소정 위치에 레지스트부재를 설치한 후, 80℃~100℃의 온수에 침지시켜 위상차 필름의 레지스트부재가 존재하지 않는 부분에 온수가 침투하고 해당 부분이 변질되게 함으로써, 해당 부분만 특정한 파장영역의 빛의 위상을 지연시킬 수 있는 성질(위상차 기능)이 소실되도록 하고, 레지스트부재가 존재하는 부분과 레지스트부재가 존재하지 않는 부분으로 투과광의 위상이 180°차이가 나게 하는 방법이 있다.

그러나, 상기한 수산화칼슘용액이나 온수를 이용하는 방법은 그 조건이 까다로와 연신 PVA필름에서 포토레지스트가 위치하지 않은 부분에서의 변질이 제대로 되지 않는 경우가 있고, 또한 연신 PVA필름에서 포토레지스트가 위치하지 않은 부분까지 수산화칼슘용액이나 온수가 침투하게 되어 바람직하지 않는 연신 PVA필름 영역까지 변질되는 경우가 발생하여, 양산에 곤란성이 있다는 문제가 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 종래와 같이 위상차 필름의 변질이 제대로 되지 않거나 바람직하지 않은 부분까지 변질되는 것을 방지할 수 있으면서, 진공증착방법으로 양산성이 우수한 위상판 제조방법 및 이 방법에 의하여 제조된 위상판을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 위상판 제조방법은, 투명기판상에 포토레지스트를 도포하고 노광,현상하여 포토레지스트를 특정 패턴으로 패터닝하는 제 1단계와; 상기 패터닝된 포토레지스트를 포함하는 전체 표면상에 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막을 순차적으로 반복 적층, 진공증착하는 제 2단계와; 상기 적층, 진공증착구조의 전체 표면에 고압세척법에 의하여 상기 투명기판상에서 포토레지스트와 그 포토레지스트 위에 적층, 진공증착된 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 적층, 진공증착구조만이 박리하는 제 3단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제 2단계는 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막을 순차적으로 반복 적층, 진공증착하면서 그 위상차를 측정하고, 상기 포토레지스트가 존재하지 않는 부분의 상기 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 적층, 진공증착구조가 위상차 기능을 갖는 1/2 파장판이 되도록 한다. 그리고, 상기 고압세척은 전체 표면에 가성소다액을 2~5Kg/cm₂의 압력으로 분사하여 실시하는 것이 바람직하다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상판 제조방법은, 투명기판 상에 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막을 순차적으로 반복 적층, 진공증착하는 제 1단계와; 상기 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 적층, 진공증착구조에서 엑시머 레이저를 정밀 조사하여 조사된 부분만이 에칭,제거되게 하는 제 2단계로 이루어진 방법이 있다.

여기서, 상기 제 1단계는 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막을 순차적으로 반복 적층, 진공증착하면서 그 위상차를 측정하고, 상기 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 적층, 진공증착구조가 위상차 기능을 갖는 1/2 파장판이 되도록 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 위상판은, 상기한 제조방법에 의하여 제조된 것을 특징으로 한다.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 위상판 제조방법의 공정 단면도,

도 6은 본 발명의 방법에 의하여 제조된 위상판의 상면도,

도 7은 본 발명의 방법에 의하여 제조된 위상판의 사시도,

도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상판 제조방법의 공정 단면도,

도 10은 종래 3차원 영상장치를 설명하기 위한 사시도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 투명기판 20 : 포토레지스트

30 : Si0₂-TiO₂적층, 진공증착구조 30a_1,30a_2 : SiO₂박막

30b_1,30b_2 : TiO₂박막

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상판 제조방법 및 이에 의하여 제조된 위상판에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 위상판 제조방법에 대하여 설명한다. 이들 도면에서는 설명의 편이와 이해를 돕기 위하여 각 층의 두께 및 폭 등은 확대 표시되어 있으며, 도면에 표시된 층의 두께 및 폭 등의 치수는 상호 비례관계에 있지 않음에 유의하여야 한다.

먼저, 도 1에 도시한 바와 같이 투명기판(10)상에 에칭 업계에서 많이 사용하고 있는 드라이 필름 타입의 포토레지스트(20)를 전체 표면에 접착한다. 여기서, 상기 투명기판은 복굴절성이 없는 재질로서, 유리, 아크릴, 무연신 폴리카보네이트(PC) 후판인 것이 바람직하다.

그후, 상기 포토레지스트(20)상에 미도시한 마스터 필름을 올려놓고 노광한 후 현상하면, 도 2에 도시한 바와 같이 포토레지스트를 패터닝할 수 있다.. 여기서, 잔존하는 포토레지스트의 폭과 그들 사이의 간격은 적용하고자 하는 LCD 또는PDP 패널의 픽셀 피치에 따라 다르지만, 대략 0.2 ~ 3mm인 것이 바람직하다.

이어, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 잔존하는 포토레지스트(20)를 포함하는 전체 표면상에 통상의 진공 증착법 또는 스퍼터링법 등에 의하여 산화실리콘(SiO₂) 박막(30a_1)을 소정 두께로 증착한 후, 상기 산화실리콘(SiO₂) 박막(30a_1)상에 통상의 진공 증착법 또는 스퍼터링법 등에 의하여 산화티타늄 박막(30b_1)을 소정 두께로 증착한다. 이어, 마찬가지의 방법으로 산화실리콘 박막(30a_2) 및 산화티타늄 박막(30b_2)을 적층, 진공증착한다. 여기서, 상기한 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 적층, 진공증착구조에서 각각의 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 두께, 그 적층, 진공증착 횟수 및 그 적층, 진공증착구조의 총두께에 대한 조건 등은 캐나다에서 간행된 Optical Interference Coating Topical Meeting이라는 간행물에 게재된 "林浪津、賀方涓、李維中、吳銘興、黃承揚"의 "Design and fabrication of a thin film broadband half-wave phase retarder"에 개시된 바와 같이 행하면 된다. 상기 문헌에는 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 적층, 진공증착구조에 의하여 위상차 기능을 갖는 1/2 파장판을 형성하는 방법이 개시되어 있다.

여기서, 상기 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 적층, 진공증착구조를 형성하는 공정에서는 진공증착기 또는 스퍼터링장치의 내부 온도가 60~70℃ 이하의 조건에서 저온 코팅을 하는 것이 바람직하다. 이는 고온에서의 상기 적층, 진공증착 구조를 형성할 경우 포토레지스트(20)가 반응하여 코팅장치를 오염시킬 우려가있기 때문이다.

또, 상기 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 적층, 진공증착구조를 형성하는 공정에서는 진공증착기 또는 스퍼터링장치의 내부에는 1/2파장 위상차 특성을 체크하면서 상기 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막을 적층, 진공증착하기 위하여 적층, 진공증착구조의 위상차를 측정하는 측정장치를 장착되어 있는 것이 바람직하다.

한편, 도 4에 도시한 바와 같이 a와 b는 거의 동일한 치수가 되도록 하는 것이 바람직하며, 이를 위하여 상기한 도 2의 포토레지스트 패터닝 공정에서는 상기 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 적층, 진공증착구조를 고려하여 포토레지스트의 폭과 그들 사이의 간격을 설정하는 것이 바람직하다.

그 후, 도 3 및 도 4에 도시한 구조의 전체 표면에 가성소다액을 2~5Kg/cm₂의 압력으로 분사하여 투명기판(10)상에서 포토레지스트(20)와 그 포토레지스트 위에 적층, 진공증착된 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 적층, 진공증착구조만이 박리되도록 고압세척을 실시한다. 여기서, 고압세척에 의하여 포토레지스트(20)와 투명기판(10)사이의 견고하지 않은 결합이 떨어짐에 따라 포토레지스트(20)와 그 포토레지스트 위에 적층, 진공증착된 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 적층, 진공증착구조만이 박리되어, 도 5에 도시한 바와 같이 투명기판(10)상에서 포토레지스트가 존재하지 않은 영역 상에만 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 적층, 진공증착구조가 잔존하게 된다.

이와 같이 하여 완성된 본 발명에 따른 위상판은 도 5에 도시한 바와 같이 잔존하는 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 적층, 진공증착구조에 의하여 위상차 기능을 갖는 1/2 파장판 부분이 일정한 간격으로 배열된 단면을 가지게 된다. 이를 상면에서 보면 도 6과 같은 구조가 되고 사시도로 나타내면 도 7과 같은 구조가 되어, 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 적층, 진공증착구조(위상차 적층, 진공증착구조)(30)와 그 적층, 진공증착구조가 제거된 투명기판부분(10)이 번갈아 일정간격으로 배열되어 있다.

도 6에 도시한 바와 같이 위상차 적층, 진공증착구조(30)가 잔존하는 부분과 위상차 적층, 진공증착구조가 제거된 투명기판부분(10)이 일정 간격으로 번갈아 배열됨에 따라, 위상차 적층, 진공증착구조가 제거된 투명기판부분(10)은 특정한 파장영역의 빛의 진동방향을 직선 편광상태로 회전할 수 있는 성질(위상차 기능)이 없으므로, 위상차 적층, 진공증착구조(30)가 잔존하는 부분의 투과광과 위상차 적층, 진공증착구조가 제거된 투명기판부분(10)의 투과광 사이의 위상이 180°차이가 나게 된다. 액정표시부재와 같은 표시부재에서 상기한 위상판을 픽셀의 피치에 정합되게 한 후, 표시부재에서 우안용 영상과 좌안용 영상이 인터리브된 3차원 영상이 표시되도록 하면, 도 6에서 예를 들면 위상차 적층, 진공증착구조(30)가 잔존하는 부분에서는 우안용 영상이 투과되고 위상차 적층, 진공증착구조가 제거된 투명기판부분(10)에서는 좌안용 영상이 투과되게 된다.

다음으로, 도 8 및 도 9도를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상판제조방법에 대하여 설명한다.

도 8에 도시한 바와 같이 투명기판(10)상에 통상의 화학적 진공 증착법 또는 스퍼터링법 등에 의하여 산화실리콘(SiO₂) 박막(30a_1)을 소정 두께로 도포한 후, 상기 산화실리콘(SiO₂) 박막(30a_1)상에 통상의 화학적 진공 증착법 또는 스퍼터링법 등에 의하여 산화티타늄 박막(30b_1)을 소정 두께로 도포한다. 이어, 마찬가지의 방법으로 산화실리콘 박막(30a_2) 및 산화티타늄 박막(30b_2)을 적층, 진공증착 형성한다. 여기서, 상기한 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 적층, 진공증착구조에서 각각의 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 두께, 그 적층, 진공증착 횟수 및 그 적층, 진공증착구조의 총두께에 대한 조건 등은 캐나다에서 간행된 Optical Interference Coating Topical Meeting이라는 간행물에 게재된 "林浪津、賀方涓、李維中、吳銘興、黃承揚"의 "Design and fabrication of a thin film broadband half-wave phase retarder"에 개시된 바와 같이 행하면 된다.

여기서, 상기 투명기판은 복굴절성이 없는 재질로서, 유리, 아크릴, 무연신 폴리카보네이트(PC) 후판인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 적층, 진공증착구조를 형성하는 공정에서는 진공증착기 또는 스퍼터링장치의 내부에는 1/2파장 위상차 특성을 체크하면서 상기 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막을 적층, 진공증착하기 위하여 적층, 진공증착구조의 위상차를 측정하는 측정장치를 장착되어 있는 것이 바람직하다.

그 후, 도 8의 적층, 진공증착된 판재를 정밀 XY 테이블이 구비된 엑시머 레이저(광출력 : 400mJ 정도) 가공장치에 고정하고 격자 구조의 패턴을 입력한 후, 테이블의 이송속도를 20~50Cm/sec 정도로 한 후 레이저 빔을 조사하면 조사된 부분만이 에칭,제거되어 도 9와 같은 구조의 위상판을 완성할 수 있다.

이와 같이 하여 완성된 본 발명에 따른 위상판은 도 9에 도시한 바와 같이 잔존하는 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 적층, 진공증착구조에 의하여 위상차 기능을 갖는 1/2 파장판 부분이 일정한 간격으로 배열된 단면을 가지게 된다. 이를 상면에서 보면 도 6과 같은 구조가 되고 사시도로 나타내면 도 7과 같은 구조가 되어, 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 적층, 진공증착구조(위상차 적층, 진공증착구조)(30)와 그 적층, 진공증착구조가 제거된 투명기판부분(10)이 번갈아 일정간격으로 배열되어 있다.

도 6에 도시한 바와 같이 위상차 적층, 진공증착구조(30)가 잔존하는 부분과 위상차 적층, 진공증착구조가 제거된 투명기판부분(10)이 일정 간격으로 번갈아 배열됨에 따라, 위상차 적층, 진공증착구조가 제거된 투명기판부분(10)은 가시광 파장영역의 빛의 편광을 직선 편광상태로 회전할 수 있는 성질(위상차 기능)이 없으므로, 위상차 적층, 진공증착구조(30)가 잔존하는 부분의 투과광과 위상차 적층, 진공증착구조가 제거된 투명기판부분(10)의 투과광 사이의 위상이 180°차이가 나게 된다. 액정표시부재와 같은 표시부재에서 상기한 위상판을 픽셀의 피치에 정합되게 한 후, 표시부재에서 우안용 영상과 좌안용 영상이 인터리브된 3차원 영상이 표시되도록 하면, 도 6에서 예를 들면 위상차 적층, 진공증착구조(30)가 잔존하는 부분에서는 우안용 영상이 투과되고 위상차 적층, 진공증착구조가 제거된 투명기판부분(10)에서는 좌안용 영상이 투과되게 된다.

한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 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, 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 적층, 진공증착구조에 의하여 위상차 기능을 갖는 1/2 파장판 부분이 일정한 간격으로 배열되도록 정밀하게 패터닝할 수 있으므로, 종래와 같이 위상차 필름의 변질이 제대로 되지 않거나 바람직하지 않은 부분까지 변질되는 것에 의한 수율저하를 방지할 수 있으면서 양산성 및 품질을 향상시킬 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims (10)

1. 투명기판상에 포토레지스트를 도포하고 노광,현상하여 포토레지스트를 특정 패턴으로 패터닝하는 제 1단계와;

   상기 패터닝된 포토레지스트를 포함하는 전체 표면상에 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막을 순차적으로 반복 적층, 진공증착하는 제 2단계와;

   상기 적층, 진공증착구조의 전체 표면에 고압세척법에 의하여 상기 투명기판상에서 포토레지스트와 그 포토레지스트 위에 적층, 진공증착된 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 적층, 진공증착구조만이 박리하는 제 3단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 위상판 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 투명기판은 복굴절성이 없는 재질로서, 유리, 아크릴, 무연신 폴리카보네이트(PC) 후판인 것을 특징으로 하는 위상판 제조방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2단계는 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막을 순차적으로 반복 적층, 진공증착하면서 그 위상차를 측정하는 것을 특징으로 하는 위상판 제조방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2단계는 상기 포토레지스트가 존재하지 않는 부분의 상기 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 적층, 진공증착구조가 위상차 기능을 갖는 1/2 파장판이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 위상판 제조방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 고압세척은 전체 표면에 가성소다액을 2~5Kg/cm₂의 압력으로 분사하여 실시하는 것을 특징으로 하는 위상판 제조방법.
6. 투명기판 상에 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막을 순차적으로 반복 적층, 진공증착하는 제 1단계와;

   상기 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 적층, 진공증착구조에서 엑시머 레이저를 정밀 조사하여 조사된 부분만이 에칭,제거되게 하는 제 2단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 위상판 제조방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 투명기판은 복굴절성이 없는 재질로서, 유리, 아크릴, 무연신 폴리카보네이트(PC) 후판인 것을 특징으로 하는 위상판 제조방법.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 제 1단계는 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막을 순차적으로 반복 적층, 진공증착하면서 그 위상차를 측정하는 것을 특징으로 하는 위상판 제조방법.
9. 제 6항에 있어서,

   상기 제 1단계는 상기 산화실리콘 박막과 산화티타늄 박막의 적층구조가 위상차 기능을 갖는 1/2 파장판이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 위상판 제조방법.
10. 제 1항 내지 제 10항에 규정된 제조방법에 의하여 제조된 위상판.