KR100600037B1 - 편광판의 제조방법 - Google Patents

편광판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 편광판 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 편광판 제조방법은 투명기판 위에 알루미늄 박막을 균일한 두께로 증착하는 단계와, 상기 알루미늄 박막위에 감광막을 도포하는 단계와, X선, E-Beam, 극자외선등을 사용하여 노광하는 단계 등, 정밀 리소그래피(Lithography) 방법으로 편광방향이 90도인 제 1편광영역과 편광방향이 0도인 제 2편광영역이 교번하여 일정한 피치로 정렬하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 2차원 영상과 3차원 입체 영상을 볼 수 있는 광학적 구조를 동시에 구비할 수 있으므로 2차원 영상과 3차원 입체영상을 별도의 부품을 추가하지 않고도 쉽게 관찰할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 편광판이 액정 소자에 매우 가깝게 위치하는 광학 구조이기 때문에 시청각도나 시청거리에 무관하게 여러 사람들이 동시에 입체영상을 감상할 수 있는 장점이 있다.
편광판, 나노물질 박막, 알루미늄 박막, 액정표시장치,

Description

편광판의 제조방법{The Method of Manufacturing Polarizers }
도 1은 본 발명의 액정표시장치의 구조도.
도 2는 도 1의 단면도.
도 3은 본 발명의 편광영역 및 배향 방향 상세도.
도 4는 본 발명의 나노물질 제 2편광영역의 제조공정 도면.
도 5는 본 발명의 나노물질 제 2편광영역의 제조 완료 후 도면.
도 6은 본 발명의 나노물질 제 1편광영역의 제조공정 도면.
도 7은 본 발명의 나노물질 제 2, 제 1편광영역제조 완료 후의 도면.
도 8은 본 발명의 알루미늄 박막의 사시도.
도 9는 본 발명의 알루미늄 박막형 편광판 제조공정 도면.
도 10은 본 발명에 이용되는 알루미늄 박막형 편광판 제조 완료후의 도면.
< 도면의 주요구성에 대한 부호의 설명 >
9 : 컬러 필터 10 : 액정층
11 : 제 1투명기판 12 : 제 1편광판(0도)
30 : 제 1편광영역(90도) 31 : 제 2편광영역(0도)
32 : 제 1절연층 33 : 제 2절연층
34 : 제 3편광영역(0도) 35 : 제 4편광영역(90도)
42 : 나노물질 박막(TCF) 43 : 슬롯다이(Slot die)
본 발명은 편광판의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 2차원 영상과 3차원 입체영상을 표시할 수 있는 액정표시장치에 적용될 수 있는 편광판 제조방법에 관한 것이다.
본 발명과 관련되는 선행기술인 대한민국 공개특허공보 제 2002-41382호(공개일: 2002.6.1) "입체영상 디스플레이장치에서의 액정셔터"에 의하면, 패러랙스 배리어(parallax barrier)방식으로 입체영상을 구현하는 디스플레이장치에서 무아레 현상을 제거하는 기술을 공개하고 있다. 또한, 편광성 나노물질 박막에 관련되는 기술은 미국 옵티바사(Optiva, Ltd.)의 미국특허 제 6174394호에 의하여 제조된 공지의 편광성 나노물질(TCF)을 공개되어 있다. 이와 유사한 기술로 미국 목스텍사(Moxtex, Inc.)의 미국특허 제 6,122,103호가 있다.
종래의 2차원 영상과 3차원(이를 "Three Dimension" 이라 한다. 이하 "3D" 라 함)영상을 표시할 수 있는 액정표시장치가 있다. 일반적으로 종래의 3D 시야각은 16도 이하이기 때문에 입체 영상을 편안하고 명료하게 볼 수 없었다.
따라서, 2차원 영상과 3차원 영상을 표시할 수 있으면서 그 구조가 간단한 2 차원 영상 및 3차원 영상표시장치에서 편광판의 개발이 요망되고 있다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 3차원 표시구성과 편광판과 위상차판을 단일화하여 그 구조를 간단화한 2차원 영상과 3차원 입체영상을 표시할 수 있는 액정표시장치에 적용되는 편광판의 제조방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 편광성 나노물질(TCF)을 균일하게 도포하여 편광성 나노물질 박막을 형성하는 방법과 알루미늄 박막형의 편광판의 제조방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 백라이트 유닛이 2투명기판의 표면에 일체로 형성되고, 제 2배향막과 제 1배향막사이에 액정이 충진된 액정층을 배치하는 단계, 상기 제 1배향막의 전면에 TFT가 연결된 제 1투명전극과 컬러필터를 배치하는 단계, 상기 제 2투명기판의 표면에 편광방향이 0도인 제 3편광영역과 편광방향이 90도 인 제 4편광영역을 서로 엇갈리게 하고, 상기 제 3편광영역과 제 4편광영역의 전면에는 제 2절연층을 차례로 적층하는 단계, 상기 제 2절연층 전 면에 제 2투명전극 및 제 2배향막을 배치하고, 상기 컬러필터에 제 1절연층을 배치하는 단계, 그 전면에는 제 3편광영역과 제 4편광영역과는 편광방향이 90도 교차하는 구조로 제 1편광영역과 제 2편광영역이 일체로 형성된 제 1투명기판을 배치하고, 맨 앞쪽 면은 무반사 코팅층을 배치하는 단계를 포함하는 통상의 액정표시장치 제조방법에 있어서,
일정한 간격의 균일한 피치를 가진 마스크를 제 1투명기판 위에 올려놓는 단계; 편광성 나노물질을 투명기판의 X축 방향으로 1차 도포하는 단계; 편광성 나노물질이 도포되지 않은 부분에는 2차로 Y축 방향으로 도포하고, 각각 잔존하는 편광성 나노물질 박막이 교번하는 단계; 상기 편광성 나노물질을 슬롯다이에 넣은 후, 미세한 틈새를 통해서 편광성 나노물질을 토출하면서 특정한 방향성을 가지고 균일하게 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 편광판의 제조방법에 대하여 첨 부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 액정표시장치의 구조도이고, 도 2는 도 1의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 편광영역 및 배향 방향 상세도이고, 도 4는 본 발명의 나노물질 제 2편광영역의 제조공정 도면이며, 도 5는 본 발명의 나노물질 제 2편광영역의 제조 완료 후 도면이다. 도 6은 본 발명의 나노물질 제 1편광영역의 제조공정 도면이고, 도 7은 본 발명의 나노물질 제 2, 제 1편광영역제조 완료 후의 도면이며, 도 8은 본 발명의 알루미늄 박막의 사시도이다. 도 9는 본 발명의 알루미늄 박막형 편광판 제조공정 도면이고, 도 10은 본 발명에 이용되는 알루미늄 박막형 편광판 제조 완료후의 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 2차원 영상과 3차원 영상을 표시할 수 있는 액정표시장치는 백라이트 유닛(2)의 전면에 제 2투명기판(4)의 표면에 일체로 형성된 편광방향이 0도인 제 3편광영역(34)과 편광방향이 90도인 제 4편광영역(35)이 서로 엇갈리는 구조로 위치한다. 상기 제 3편광영역(34)과 제 4편광영역(35)의 전면에는 제 2절연층(33)이 있고, 또 전면에는 제 2투명전극(5) 및 제 2배향막(6)이 있으며, 제 2배향막(6)과 제 1배향막(7)사이에 액정이 충진된 액정층(10)이 있다. 상기의 제 2배향막(6)과 제 1배향막(7)의 배향 방향은 사용되는 액정의 종류에 따라서 달라질 수도 있는데, 도 3에 도시한 바와 같이, 제 3편광영역(34)과 제 4편광영역(35)에 대응한 부분에서의 배향막(6)과 배향막(7)의 c와 d의 배향 방향은 서로 직각을 이루고 있는 구조가 바람직하다. 상기 액정층(10)은 전계가 가해지게 되면 액정의 특징에 따라서 움직이기 때문에 투과광을 단속할 수가 있다. 그 다음으로 제 1배향막(7)의 전면에 TFT가 연결된 제 1투명전극(8)과 컬러필터(9), 제 1절연층(32)이 배치되어 있으며, 그 다음의 전면에는 제 3편광영역(34)과 제 4편광영역(35)과는 편광방향이 90도 교차하는 구조로 제 1편광영역(30)과 제 2편광영역(31)이 일체로 형성된 투명기판(11)이 배치되며, 맨 앞쪽 면은 무반사 코팅층(24)이 배치된다.
본 발명은 상기와 같은 액정표시장치를 제조하는 방법으로
일정한 간격의 균일한 피치를 가진 마스크(44)를 상기 제 1투명기판(11) 위에 올려놓는 단계; 공지의 편광성 나노물질을 상기 제1투명기판(11)의 X축 방향으로 균일하게 1차 도포하는 단계; 편광성 나노물질이 도포되지 않은 부분에는 2차로 Y축 방향으로 도포하고, 각각 잔존하는 편광성 나노물질 박막(42)이 교번하는 단계; 편광성 나노물질을 슬롯다이에 넣은 후, 미세한 틈새를 통해서 편광성 나노물질을 토출하면서 특정한 방향성을 가지고 균일하게 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
기존의 액정패널에서는 액정층 전후의 편광판이 각각 전면 전체가 같은 방향의 편광방향을 가지고 있는 구조로 서로 90도의 편광 방향이 차이가 나는 구조이나, 본 발명에서는 한 평면에서 편광 방향이 90도 다른 미세한 줄의 형태로 서로 엇갈리게 가공되어 있다. 즉, 제 3편광영역(34)과 제 4편광영역(35)이 투명기판 2(4)의 전면에 존재하고, 제 1투명기판(11)의 후면에 일체로 형성된 제 1편광영역(30)과 제 2편광영역(31)이 있으며, 그 사이에 액정층(10)을 배치된 새로운 구조이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제 2 투명기판(4)의 내측면에 제 3편광영역(34)과 제 4편광영역(35)을 번갈아 형성하고, 제 1투명기판(11)의 내측면에 제 1편광영역(30)과 제 2편광영역(31)을 번갈아 형성한다. 상기 제 2투명기판(4)과 제 1투명기판(11)의 상호 대응하는 위치에 있는 편광영역은 서로 다른 편광방향을 갖도록 배열되어 있다. 여기서, 제 3편광영역(34)은 편광방향이 0도이고 상기 제 1편광영역(30)은 편광방향이 90도로서 이들 제 3편광영역(34)과 제 1편광영역(30)사이에서는 편광방향이 90도 교차하며, 마찬가지로 제 4편광영역(35)과 제 2편광영역(31)사이 에서도 편광방향이 90도 교차한다.
본 발명에서 도면 부호 30, 31, 34, 35에 대해서 "편광영역"이라는 명칭을 사용하는 것은 도 3에 도시한 바와 같이, 한 평면상에 편광방향이 서로 90도 교차하는 줄모양의 구조로 서로 엇갈려 있으므로 편광판과 구분하기 위해서이다.
상기와 같이 본 발명의 액정표시장치의 작용을 설명한다. 먼저 빛이 백라이트 유닛(2)으로부터의 제 2투명기판(4)의 표면에 형성된 제 3편광영역(34)을 통과하면 0도로 편광된 직선편광 상태로 되고, 액정층(10)을 통과하면서 다시 90도 편광된 직선편광 상태로 되기 때문에 90도의 편광방향을 가진 제 1편광영역(30)을 통과하여 관찰자가 그림을 볼 수 있게 된다. 그리고, 백라이트 유닛(2)으로부터의 빛은 제 2투명기판(2)의 표면에 형성된 제 4편광영역(35)을 통과하면 90도 편광된 직선편광 상태로 되고, 액정층(10)을 통과하면서 다시 90도 편광된 직선편광 상태로 되기 때문에 0도의 편광방향을 가진 제 2편광영역(31)을 통과하여 관찰자가 그림을 볼 수 있게 된다.
따라서, 상기와 같이 액정패널에서 상기한 제 3편광영역(34)과 제 1편광영역(30)을 픽셀의 피치에 정합되게 하고, 또한 제 4편광영역(35)과 제 2편광영역(31)을 픽셀의 피치에 정합되게 한 후, 액정패널에서 우안용 영상은 홀수 열에 표시하고, 좌안용 영상은 짝수 열에 나타나게 하면, 제 2편광영역(31)에서는 우안용 영상이 투과되고 제 1편광영역(30)에서는 좌안용 영상이 투과되게 된다. 따라서, 편광안경(25)을 통하여 관찰자는 3차원 영상을 감상할 수 있게 된다.
도 4 내지 도 7를 참조하여 본 발명에 따른 편광판 제조방법 제 1실시예에 대하여 설명한다.
도 4에 도시한 바와 같이 제 1투명기판(11)상에 마스크(44)를 올려놓은 후, 편광성 나노물질 박막(42)을 60um ~ 300um정도 범위의 균일한 두께로 표면에 도포한다. 여기서, 상기 제 1투명기판(11)은 복굴절성이 없는 재질로서, 유리, 아크릴, 무연신 폴리카보네이트(PC) 후판인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 편광성 나노물질 박막(42)은 옵티바사에 의하여 제조된 공지의 편광성 나노물질(TCF)을 사용하는 것이 바람직하다. 이 편광성 나노물질을 슬롯다이(43)에 넣은 후, 좁은 틈새를 통해서 편광성 나노물질을 토출하면서 특정한 방향성을 가지고 도포한다. 즉, 도 4에 도시한 바와 같이 좌측방향(0도 방향)으로 인쇄하면 도 4의 A부분을 확대하여 나타낸 모양과 같이 편광성 나노물질의 구성분자는 인쇄방향에 따라 균일한 방향성을 가지면서 배열되고, 도 5와 같이 일정한 피치를 가지고 편광방향이 0도인 편광 라인이 다수 배열된 형태의 반제품을 얻을 수 있다.
그 다음 공정은 도 6과 같이 마스크(44)를 도 4의 위치에 비해서 전후 방향으로 1/2피치를 옮긴 후, 슬롯다이(43)를 통해서 도 6에 도시된 방향으로 편광성 나노물질 박막(42)을 도포하면 도 4에서 도포되지 않았던 공간이 도포되면서 인접 부분과는 90도의 편광방향이 차이가 나는 형태로 도 7과 같이 본 발명에 사용될 수 있는 새로운 형태의 편광판 완성품이 얻어지게 된다.
다음으로, 도 8 내지 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 편광판 제조방법 제 2실시예에 대하여 설명한다.
먼저, 도 8에 도시한 바와 같이, 제 1투명기판(11)상에 알루미늄 박막(45)을 공지된 화학적 기상증착법(CVD) 또는 스퍼터링법 등에 의하여 100nm~200nm정도 범위의 균일한 두께로 전체 표면에 증착한다. 여기서, 상기 제 1투명기판(11)은 복굴절성이 없는 재질로서, 유리, 아크릴, 무연신 폴리카보네이트(PC) 후판인 것이 바람직하다.
도 9에 도시한 바와 같이, 상기 제 1투명기판(11)상에 증착된 알루미늄 박막(45)위에 감광막(46)을 형성시킨 후, 제 2마스크(47)를 올려놓은 후, X선(또는, E-Beam, 극자외선)등을 사용한 정밀 리소그래피(lithography) 과정을 거치면 55nm~75nm(가장 바람직하게는 65nm) 정도의 폭으로 알루미늄박막이 노출되는 복수라인을 형성한다. 그리고 이들 복수 라인간의 피치는 124nm~164nm(가장 바람직하게는 144nm)정도인 것이 바람직하다.
이와 같이 알루미늄 박막을 X선(또는, E-Beam, 극자외선)등에 의한 정밀 리소그래피(lithography) 과정에 의하여 처리된 알루미늄 박막에서 편광특성이 나타난다는 것은 목스텍사에 의하여 규명되었고, 이러한 X선 처리된 알루미늄 박막을 목스텍사에서는 프로플럭스(Proflux)로 지칭하고 있다.
본 발명은 상기의 방법으로 제작된 편광판은 도 110에서와 같이 제 1투명기판(11)의 표면에 편광방향이 90도인 제 1편광영역(30)과 편광방향이 0도인 제 2편광영역(31)이 교번하여 일정한 피치로 정렬되어 있다. 서로 편광 방향이 90도 차이가 나고 각각의 편광 부분의 폭은 적용하고자 하는 LCD 또는 PDP, OLED 패널의 픽 셀 피치에 따라 다르지만, 대략 0.05㎜ ~ 3mm인 것이 바람직하다.
본 발명의 액정표시장치는 상기한 편광판 구조로 제조된 모든 편광판을 이용하여 구성할 수 있지만, 동일의 평면상에 편광 방향이 90도 차이가 나는 구조로 제작되어야만 본 발명에 사용될 수 있기 때문에, 상기의 편광판 제조방법 제 1실시예 와 제 2실시예의 방법에 의하여 제조된 편광판을 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상술한 바람직한 실시예들에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술 분야에 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 간주한다.
본 발명에 의하면, 2차원 영상과 3차원 입체 영상을 볼 수 있는 광학적 구조를 동시에 구비할 수 있으므로 2차원 영상과 3차원 입체영상을 별도의 부품을 추가하지 않고도 쉽게 관찰할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 편광판이 액정 소자에 매우 가깝게 위치하는 광학 구조이기 때문에 기존의 입체영상 장치의 제일 큰 문제인 상하방향 시야각 제한이나 전후방향의 시청거리의 제한에서 벗어날 수 있어서 시청각도나 시청거리에 무관하게 여러 사람 들이 동시에 입체영상을 감상할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 2차원 및 3차원 겸용 액정표시장치를 저렴한 생산가로 제조할 수 있다.

Claims (6)

  1. 백라이트 유닛(2)의 전면에 제 2투명기판(4)의 표면에 일체로 형성되고, 제 2배향막(6)과 제 1배향막(7)사이에 액정이 충진된 액정층(10)을 배치하는 단계, 상기 제 1배향막(7)의 전면에 TFT가 연결된 제 1투명전극(8)과 컬러필터(9)을 배치하는 단계, 상기 제 2투명기판(4)의 표면에 편광방향이 0도인 제 3편광영역(34)과 편광방향이 90도인 제 4편광영역(35)을 서로 엇갈리게 하고, 상기 제 3편광영역(34)과 제 4편광영역(35)의 전면에는 제 2절연층(33)을 차례로 적층하는 단계, 상기 제 2절연층(33)전면에 제 2투명전극(5) 및 제 2배향막(6)을 배치하고, 상기 컬러 필터(9)에 제 1절연층(32)을 배치하는 단계, 그 전면에는 제 3편광영역(34)과 제 4편광영역(35)과는 편광방향이 90도 교차하는 구조로 제 1편광영역(30)과 제 2편광영역(31)이 일체로 형성된 제 1투명기판(11)을 배치하고, 맨 앞쪽 면은 무반사 코팅층(24)을 배치하는 단계를 포함하는 액정표시장치 제조방법에 있어서,
    일정한 간격의 균일한 피치를 가진 마스크(44)를 상기 제 1투명기판(11) 위에 올려놓는 단계; 공지의 편광성 나노물질을 상기 제1투명기판(11)의 X축 방향으로 균일하게 1차 도포하는 단계; 편광성 나노물질이 도포되지 않은 부분에는 2차로 Y축 방향으로 도포하고, 각각 잔존하는 편광성 나노물질 박막(42)이 교번하는 단계; 편광성 나노물질을 슬롯다이에 넣은 후, 미세한 틈새를 통해서 편광성 나노물질을 토출하면서 특정한 방향성을 가지고 균일하게 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 편광판 제조방법.
  2. 제 1항 있어서, 상기 편광성 나노물질을 투명기판의 X축 방향으로 1차 도포하는 단계에서 상기 편광성 나노물질의 도포 두께는 60um ~ 300um범위인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 편광판 제조방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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