KR101030760B1 - 입체 영상 표시 장치용 광학 필터, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 입체 영상 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입체 영상 표시 장치용 광학 필터의 제조 방법에 관한 것으로, 투명 기판의 일면에 인덱스 패턴을 형성하는 단계; 상기 투명 기판의 인덱스 패턴이 형성된 면 상에 상기 λ/4 위상지연층 및 λ/2 위상지연층을 적층하는 단계; 및 상기 λ/2 위상지연층을 선택적으로 제거하는 단계를 포함하는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 입체 영상 표시 장치용 광학 필터 제조 방법은 종래의 방법에 비해 치수 안정성이 우수하고, 얼라인이 용이하다는 장점이 있다.

입체영상표시장치

Description

입체 영상 표시 장치용 광학 필터, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 입체 영상 표시 장치{OPTICAL FILTER FOR STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME AND STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY COMPRISING THE SAME}

본 발명은 입체 영상 표시 장치용 광학 필터, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 입체 영상 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제조 방법이 단순하고, 치수 안정성 및 얼라인(align)이 우수한 입체 영상 표시 장치용 광학 필터, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다.

3차원 입체 영상은 기존의 2차원 평면 영상과는 달리 사람이 보고 느끼는 실제 영상과 유사하여 시각 정보의 질적 수준을 몇 차원 향상시키는 새로운 개념의 영상이다. 일반적으로 인간이 3차원의 입체감을 느끼는 원인은 오른쪽 눈과 왼쪽 눈이 시차를 두고 사물을 인지하기 때문인 것으로 알려져 있다. 즉, 인간의 두 눈은 약 65mm의 간격을 두고 떨어져 위치하기 때문에, 서로 약간 다른 방향의 영상을 보게 되며, 이때 발생한 양안 시차에 의해 입체감을 인식하게 되는 것이다. 따라서, 관찰자의 양쪽 눈에 시차가 있는 영상을 입력시키는 방법으로 입체 영상을 구 현할 수 있다.

종래의 입체 영상 표시 장치는 크게 편광 안경을 사용하는 방식과, 편광 안경을 사용하지 않는 방법으로 나눌 수 있는데, 이 중에서 편광 안경 방식의 입체 영상 표시 장치는 서로 다른 편광 특성을 갖는 좌안용 영상과 우안용 영상을 배출하고, 편광 안경에 편광판 등을 부착하여 좌안 렌즈에는 좌안용 영상만 투시되도록 하고, 우안용 렌즈에는 우안용 영상만 투시되도록 함으로써 입체감을 느끼게 하는 방식이다. 이러한 편광 안경 방식은 안경을 착용해야 한다는 단점이 있으나, 상대적으로 시야각 제약이 적고, 제작이 용이하는 장점을 가지고 있다.

종래의 편광 안경 방식의 입체 영상 표시 장치는 일반적으로, 좌안용 영상을 생성하는 좌안용 영상 표시부과 우안용 영상을 생성하는 우안용 영상 표시부가 교대로 배치된 영상 표시부와, 상기 영상 표시부에서 생성된 좌안용 영상과 우안용 영상의 편광 상태를 변화시키는 편광부로 이루어진다.

이때 상기 편광부는 편광판 자체가 좌안용 영상 표시부와 우안용 영상 표시부에 대응되도록 패터닝하거나, 또는 편광판에 좌안용 영상 표시부와 우안용 영상 표시부에 대응되도록 패터닝된 위상차판을 부착함으로써 제조된다.

한편, 상기와 같은 패터닝된 편광판 또는 위상차판은 미국특허 제5,327,285호에 개시된 바와 같이, TAC(Tri Acetyl Cellulose) 필름과 요오드 처리한 연신 PVA(Poly Vinyl Alcohol)필름을 적층한 편광 필름에 포토 레지스트를 피복하고, 소정의 부분을 노광한 후에, 수산화칼륨 용액으로 처리하여 일정한 부분에 위상차 지연 기능을 소실시키는 방법으로 제조될 수 있다. 그러나, 이러한 종래의 방법은 화 학적 에칭에 따르는 복잡한 제조 단계를 거쳐야 하고, 그 결과 생산 비용이 높고, 생산성이 낮다는 문제점이 있었다. 또한, 패터닝 후에 편광판 또는 위상차판의 패턴과 상기 표시부들의 화소에 정확하게 대응되도록 얼라인하는 것이 쉽지 않다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제조 공정이 단순하고, 얼라인이 용이하며, 치수 안정성이 우수한 입체 영상 표시 장치용 광학 필터 및 그 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 광학 필터를 포함하는 입체 영상 표시 장치를 제공한다.

본 발명은 일 측면에서 투명 기판의 일면에 인덱스 패턴을 형성하는 단계; 상기 투명 기판의 인덱스 패턴이 형성된 면 상에 상기 λ/4 위상지연층 및 λ/2 위상지연층을 적층하는 단계; 및 상기 λ/2 위상지연층을 선택적으로 제거하는 단계를 포함하는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터의 제조 방법을 제공한다.

이때 상기 인덱스 패턴은 상기 입체 영상 표시 장치의 우안용 영상 생성 영역과 좌안용 영상 생성 영역의 경계에 대응되는 위치에 형성되는 것이 바람직하며, 인쇄법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 λ/4 위상지연층 및 λ/2 위상지연층을 적층하는 단계는 λ/4 위상지연층 및 λ/2 위상지연층의 적층체를 마련하는 단계; 및 상기 λ/4 위상지연층 및 λ/2 위상지연층의 적층체를 상기 투명 기판의 인덱스 패턴이 형성된 면 상에 부착하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

이때, 상기 λ/4 위상지연층 및 λ/2 위상지연층의 적층체를 마련하는 단계는 투명 기재의 양면에 각각 배향막을 형성하는 단계 및 상기 각각의 배향막 위에 액정을 도포하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있으며, 이때, 상기 λ/4 위상지연층과 λ/2 위상지연층의 액정 배향 방향은 서로 수직이다.

한편, 상기 λ/4 위상지연층 및 λ/2 위상지연층의 적층체를 마련하는 단계는 투명 기재의 일면에 배향막을 형성하고, 상기 배향막 위에 액정을 도포하여 λ/2 위상지연층을 형성하는 단계; 및 투명 기재의 타면에 필름 형태의 λ/4 위상지연판을 부착하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기 λ/2 위상지연층을 선택적으로 제거하는 단계는 레이저 식각을 통해 수행되는 것이 바람직하며, 상기 레이저 식각 시에는 상기 인덱스 패턴을 기준선으로 식각을 수행하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 레이저는 상기 λ/2 위상지연층에는 흡수되고, 상기 λ/2 위상지연층이 형성되는 기재에는 흡수되지 않는 파장을 갖는 레이저인 것이 바람직하다.

다른 측면에서 본 발명은 우안용 영상광을 생성시키는 우안 영상 생성 영역 및 좌안용 영상광을 생성시키는 좌안 영상 생성 영역을 포함하는 입체 영상 표시 장치에 사용되는 광학 필터로, 투명 기판; 상기 투명 기판의 일면에 위치하며, 상기 입체 영상 표시 장치의 우안 영상 생성 영역 및 좌안 영상 생성 영역의 경계에 대응되는 영역에 형성되는 인덱스 패턴; 상기 투명 기판의 인덱스 패턴이 형성된 면 상에 형성되는 λ/4 위상지연층; 및 상기 λ/4 위상지연층 상부에 위치하며, 상기 우안 영상 생성 영역 또는 좌안 영상 생성 영역 중 하나에 대응되는 영역에 선택적으로 형성되는 λ/2 위상지연층을 포함하는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터를 제공한다.

이때 상기 투명 기판은 유리 기판인 것이 바람직하며, 상기 인덱스 패턴은 그 높이가 선폭 대비 1 내지 20%인 것이 바람직하다.

또한, 상기 λ/4 위상지연층은 반응성 액정 또는 연신 처리 또는 굴절율 제어 처리된 고분자 필름으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 λ/2 위상지연층은 반응성 액정으로 이루어질 수 있다.

또 다른 측면에서, 본 발명은 광원; 우안용 영상광을 생성하는 우안 영상 생성 영역 및 좌안용 영상광을 생성하는 좌안 영상 생성 영역을 포함하는 영상 생성부;

상기 영상 생성부와 광원 사이에 배치되는 제1편광판; 상기 영상 생성부의 광 출사면 측에 배치되는 제2편광판; 및 상기 제2편광판 측에 배치되는 광학 필터를 포함하며, 상기 광학 필터는 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 위치하며, 상기 우안 영상 생성 영역 및 좌안 영상 생성 영역의 경계에 대응되는 영역에 형성되는 인덱스 패턴; 상기 투명 기판의 인덱스 패턴이 형성된 면 상에 형성되는 λ/4 위상지연층; 및 상기 λ/4 위상지연층 상부에 위치하며, 상기 우안 생성 영역 또는 좌안 영상 생성 영역 중 하나에 대응되는 영역에 선택적으로 형성되는 λ/2 위상지연층을 포함하는 입체 영상 표시 장치를 제공한다.

본 발명의 입체 영상 표시 장치용 광학 필터 제조방법은 포토 리소그라피법 대신 레이저 식각을 이용하여 패턴을 형성하기 때문에, 제조 공정이 단순하고 생산 비용이 저렴하다.

또한, 본 발명의 입체 영상 표시 장치용 광학 필터는 평탄도가 우수한 투명 기판 위에 위상 지연층을 부착시켜, 위상 지연층 식각 시에 치수 안정성이 우수할 뿐 아니라, 투명 기판 상에 형성된 인덱스 패턴이 각 화소 영역의 경계를 표시해주기 때문에, 얼라인이 용이하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.

도 1에는 본 발명의 입체 영상 표시 장치가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 입체 영상 표시 장치는, 광원(300), 영상 생성부(220), 제1편광판(240), 제2편광판(260) 및 광학 필터(100)를 포함한다.

광원(300)은 영상 표시부에 광을 공급하기 위한 것으로, 관찰자로부터 보아 입체 영상 표시 장치의 가장 안쪽에 배치된다. 본 발명에서 사용되는 광원은 특별히 제한되지는 않으며, 당해 기술 분야에서 사용되는 다양한 광원들을 사용할 수 있다.

한편, 상기 영상 생성부(220)는 입체 영상을 구현할 수 있는 영상광을 생성하기 위한 것으로, 좌안용 영상광을 생성하는 좌안 영상 생성 영역(L)과 우안용 영상광을 생성하는 우안 영상 생성 영역(R)을 갖는다. 이들 좌안 영상 생성 영역(L)과 우안 영상 생성 영역(R)은 도 1에 도시된 바와 같이, 번갈아서 배치된다.

상기 영상 생성부의 양쪽에는 두 개의 편광판(240, 260)이 배치되는데, 편의상 광원 측에 위치하는 편광판을 제1편광판(240), 광 출사면 측에 위치하는 편광판을 제2편광판(260)이라 한다. 이때 상기 제1편광판(240)과 제2편광판(260)은 투과축이 서로 수직하도록 배치된다.

광원(300)에서 출사한 빛들은 제1편광판(240)을 거쳐 특정 편광 방향을 갖는 직선 편광으로 변환된 후 영상 생성부의 우안 영상 생성 영역(R)과 좌안 영상 생성 영역(L)을 투과하게 된다. 한편, 상기 영상 생성부(220)는 예를 들면, 수평 방향 또는 수직 방향으로 이차원적으로 배치된 LCD 셀 등으로 구성될 수 있으며, 이 LCD 셀을 전기적으로 구동함으로써 각 셀을 통과하는 빛들의 편광축을 90도 회전시키게 된다. 이에 따라, 영상 생성부(220)를 통과한 빛들은 제1편광판의 투과축과 수직인 편광축을 갖게 되고, 그 결과 제1편광판과 투과축이 수직인 제2편광판을 통과할 수 있게 된다.

상기와 같은 과정을 통해 제2편광판(260)를 통과한 빛은 광학 필터(100)에 도달하게 된다. 본 발명의 광학 필터(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, λ/2 위상지연층(140), λ/4 위상차층(130), 인덱스 패턴(120) 및 투명 기판(110)으로 이루어진다.

상기 λ/2 위상지연층(140)은 우안 영상 생성 영역에서 생성된 우안 영상광과 좌안 영상 생성 영역에서 생성된 좌안 영상광이 서로 다른 편광 상태를 갖도록 하기 위한 것으로, 우안 영상 생성 영역 또는 좌안 영상 생성 영역 중 하나에 대응되는 영역에만 선택적으로 형성된다. 예를 들어, 우안 영상 생성 영역(R)에 대응되는 영역에 λ/2 위상지연층(140)이 형성된 경우, 영상 생성부(220)의 우안 영상 생성 영역에서 생성된 우안 영상광은 λ/2 위상지연층(140)을 통과하면서 편광축이 90도 회전되게 된다. 그러나 좌안 영상 생성 영역에 대응되는 영역에는 λ/2 위상 지연층이 존재하지 않기 때문에, 좌안 영상광은 λ/2 위상지연층을 투과하지 않으며, 편광축 회전도 일어나지 않는다. 따라서, λ/2 위상지연층(140) 영역을 통과한 후에, 우안 영상광과 좌안 영상광은 서로 수직한 편광축을 갖게 된다.

한편, 상기 λ/2 위상 지연층은 반응성 액정, 예를 들면, 네마틱 액정으로 이루어질 수 있다. 반응성 액정은 광 또는 열에 의해 액정 모노머가 중합되어 액정 폴리머을 형성하는 것으로, 이러한 반응성 액정 모노머의 중합 반응을 일으키게 하는 반응기로서 아크릴레이트기가 부착된 것들 중에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.

반응성 액정 모노머의 대표적인 예로는, 이로써 한정되는 것은 아니나, 머크사의 RM(Reactive Mesogen)이나, BASF사의 LC242(상품명) 등을 들 수 있다.

상기 λ/2 위상 지연층은 당해 기술 분야에 잘 알려진 방법에 따라 형성될 수 있으며, 예를 들면, 기재의 일면에 배향막을 형성하고, 상기 배향막 위에 액정을 코팅한 후 가교시키는 방법으로 형성될 수 있다. 이때 상기 기재는 광학적으로 투명하고, 위상차를 갖지 않는 기재라면 제한없이 사용될 수 있으며, 이로써 한정하는 것은 아니지만, 위상차가 없는 트리아세틸 셀룰로오스, 노보르넨 유도체 등의 사이클로 올레핀 폴리머 등을 사용할 수 있다. 상기와 같은 방법으로 λ/2 위상 지연층을 형성한 후에 식각 등을 통해 상기 λ/2 위상 지연층을 선택적으로 제거함으로써, 우안 영상 생성 영역 또는 좌안 영상 생성 영역 중 하나에 대응하는 영역에만 λ/2 위상 지연층이 존재하도록 할 수 있다. λ/2 위상 지연층을 형성하고 선택 적 제거하는 구체적인 방법은 후술하기로 한다.

다음으로, λ/4 위상 지연층(130)은 직선 편광을 원 편광으로 변환시키기 위한 것으로, 우안 영상 생성 영역 및 좌안 영상 생성 영역을 모두 커버할 수 있도록 광학 필터의 전면적에 걸쳐 형성된다.

본 발명에서 λ/4 위상 지연층(130)을 형성하는 이유는 상하 방향의 시야각을 향상시키기 위함이다. 우안 영상 생성 영역과 좌안 영상 생성 영역이 서로 수직한 선 편광만을 가지고 있는 경우에도 양쪽 눈에 서로 다른 영상이 들어가면서 입체감을 느낄 수 있다. 그러나, 수직 혹은 수평인 선편광만을 사용할 경우, 좌우 시야각을 거의 180도에 가깝게 확보할 수 있으므로, 다수 시청용으로 적합하다고 할 수 있으나, 상하 시야각은 대략 10도 정도로 떨어지는 단점이 있다. 즉, 고개를 약간만 젖혀도 양 눈의 높이 차이 때문에 화상이 깨져 보이는 일이 생긴다. 따라서 본 발명에서는 λ/2 위상 지연층 다음에 λ/4 위상 지연층을 형성함으로써, 선편광을 원편광으로 변환시킴으로써, 상기와 같은 문제점을 해결하였다.

좌안 영상광과 우안 영상광은 λ/4 위상 지연층(130)을 통과하면서 원 편광으로 변환되게 된다. 이때 상기한 바와 같이, 좌안 영상광과 우안 영상광은 λ/2 위상 지연층을 통과하면서 서로 수직한 편광축을 가지게 되므로, λ/4 위상 지연층을 통과한 후에, 서로 역 방향의 회전 방향을 갖게 된다. 즉, 우안 영상광의 우원 편광이라면, 좌안 영상광은 좌원편광 상태가 된다.

한편, 본 발명의 광학 필터(100)는 우안 영상 생성 영역(R) 및 좌안 영상 생성 영역(L)의 경계에 대응되는 부분에 인덱스 패턴(120)이 형성된 투명 기판(110)을 포함한다. 상기 인덱스 패턴(120)은 λ/2 위상 지연층의 선택적 제거에 있어서, 기준성 역할을 하는 것으로, 본 발명과 같이 우안 영상 생성 영역과 좌안 영상 생성 영역의 경계에 대응되는 영역에 인덱스 패턴(120)을 형성하면, 후술할 λ/2 위상 지연층의 선택적 제거 공정에서 인덱스 패턴을 확인하면서, 레이저 식각 등의 간단한 방법으로 λ/2 위상 지연층을 제거할 수 있다. 따라서 포토 공정과 같은 복잡한 단계를 거치지 않고도, 원하는 위치에만 λ/2 위상 지연층을 선택적으로 형성할 수 있을 뿐 아니라, 인덱스 패턴을 눈으로 확인하면서 식각을 수행할 수 있기 때문에 정밀한 얼라인먼트를 얻을 수 있다.

상기 인덱스 패턴은 흑색 안료 및 바인더가 용제에 분산되어 있는 잉크 등을 사용하여 기판 상에 패턴을 인쇄하는 방법으로 형성될 수 있으며, 이때 연속 작업성을 위해서는 고비점 용제를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 흑색 안료를 이용하여 인덱스 패턴을 형성할 경우, 시인성이 뛰어날 뿐 아니라, 인덱스 패턴이 우안 영상 생성 영역(R) 및 좌안 영상 생성 영역(L)의 경계 영역에서 차광 표과를 수행하게 되어, 우안용 영상과 좌안용 영상이 크로스 토크(crosstalk)되는 것을 방지하는 부가적인 효과도 얻을 수 있다.

또한, 미세한 선폭을 구현하기 위해서는 흑색 안료의 입자가 작을 수록 좋으며, 바람직하게는 흑색 안료의 입자 직경이 5㎛ 이하인 것이 좋다.

또한, 상기 인덱스 패턴의 높이는 선폭 대비 1~20% 정도인 것이 바람직하다. 인덱스 패턴의 높이가 선폭 대비 1% 미만인 경우에는 흑색 안료의 함량이 적어 시인성 및 차광 효과가 좋지 못하고, 인쇄 높이가 20%를 초과할 경우에는 다른 필름과의 부착 시에 요철에 의한 기포 발생 위험이 있다.

한편, 상기 투명 기판(110)은 광학 필터 전체를 지지하여 식각 공정 수행시에 변형이 일어나는 것을 방지함으로써, 치수 안정성을 향상시키기 위한 것으로, 평탄도가 우수하고, 광학적으로 투명한 기판, 예를 들면 유리 기판 등이 사용될 수 있다.

도 3에는 본 발명의 광학 필터의 제조 방법이 단계별로 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광학 필터 제조 방법은 (1) 투명 기판 상에 인덱스 패턴을 형성하는 단계, (2) 상기 인덱스 패턴이 형성된 투명 기판 상에 λ/4 위상 지연층 및 λ/2 위상 지연층 적층체를 형성하는 단계 및 (3)λ/2 위상 지연층을 선택적으로 제거하는 단계로 이루어진다.

이하, 본 발명의 광학 필터 제조 방법을 각 단계 별로 보다 구체적으로 살펴본다.

(1) 인덱스 패턴 형성 단계

먼저, 투명 기판의 일면에 인덱스 패턴을 형성한다. 투명 기판으로는 상기한 바와 같이, 평탄도가 우수한 기판, 예를 들면, 유리 기판 등을 사용할 수 있으며, 인덱스 패턴은 영상 표시부의 우안 영상 생성부 및 좌안 영상 생성부의 경계에 대응되는 위치에 형성된다.

상기 인덱스 패턴은 흑색 안료 및 바인더가 용제에 분산되어 있는 잉크 등을 예를 들면, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 그라비아 인쇄, 플렉소 인쇄 등과 같은 인쇄법으로 인쇄하는 방법으로 형성될 수 있다.

사용가능한 흑색 안료로는, 이로써 제한되는 것은 아니나, 카본 블랙, 흑연, 산화철 등의 무기 안료 또는 아조계나 프탈로시아닌계의 다양한 색상을 가진 유기안료 등이 있으며, 바인더로는, 일반적으로 사용되는 바인더 수지, 예를 들면 폴리에스터계, 폴리스티렌계, 폴리우레탄계, 아크릴계, 에폭시계 수지 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. 또한, 용제로는, 이로써 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, Terpineol, BCA(Butyl Carbitol Acetate), BC(Butyl Cellosolve) 등을 사용할 수 있다.

이때 상기 인덱스 패턴의 선폭이 200㎛ 정도로 비교적 넓은 경우에는 스크린 인쇄법을 사용하는 것이 경제적인 면에서 바람직하고, 100㎛ 이하의 미세 선폭이 요구되는 경우나 선의 직진도가 중요한 경우에는 정밀한 오프셋 인쇄를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 미세 선폭을 구현하기 위해서는 흑색 안료의 입자가 작을 수록 좋으며, 바람직하게는 5㎛ 이하인 것이 좋다.

또한, 인쇄 패턴의 높이는 선폭 대비 1~20% 정도인 것이 바람직하다. 인쇄 높이가 선폭 대비 1% 미만인 경우에는 흑색 안료의 함량이 적어 시인성 및 차광 효과가 좋지 못하고, 인쇄 높이가 20%를 초과할 경우에는 다른 필름과의 부착 시에 요철에 의한 기포 발생 위험이 있다.

(2) λ/4 위상 지연층 및 λ/2 위상 지연층 형성 단계

다음으로, 상기 인덱스 패턴이 형성된 기판 상에 λ/4 위상 지연층 및 λ/2 위상 지연층을 적층한다. 이때, 상기 적층은 인덱스 패턴이 형성된 면 상에서 이루어진다.

상기 적층은 인덱스 패턴이 형성된 투명 기판 상에 점착층을 형성한 다음, λ /4 위상 지연층과 λ /2 위상 지연층을 순차적으로 적층하는 방법으로 이루어질 수도 있고, 먼저 λ /4 위상 지연층과 λ/2위상 지연층의 적층체를 마련한 다음, 상기 적층체를 투명 기판 상에 부착시키는 방법으로 이루어질 수도 있다.

상기 λ/4 위상 지연층 및 λ/2 위상 지연층의 적층체는 예를 들면, 기재(160)의 일면에 λ/2 지연층을 형성하고, 다른 면에 λ/4 위상 지연층을 형성하는 방법으로 제조될 수 있다. 이때 상기 기재(160)는 광학적으로 투명하며, 위상차가 없는 것이 바람직하다. 상기 위상차가 없는 기재는 면 방향이나 두께 방향의 굴절율이 실질적으로 차이가 없는 등방성 물질로 이루어지며, 레이저 등에 의해 식각되더라도 위상차가 변하지 않는 기재를 말한다. 이와 같이 위상차가 없는 기재를 사용하는 이유는 λ/2 위상 지연층의 선택적 제거 과정에서 기재에 손상이 발생할 수 있는데, 기재가 위상차를 가질 경우, 이러한 손상에 의하여 원하는 위상차 값을 얻을 수 없게 되기 때문이다.

보다 구체적으로는, 상기 λ/2 위상 지연층은 투명 기재(160)의 일면에 배향막을 형성하고, 상기 배향막 상에 반응성 액정, 예를 들면 네마틱 액정을 도포한 후, 가교시키는 방법으로 형성할 수 있다. 이때 상기 반응성 액정은 광 또는 열에 의해 액정 모노머들이 서로 중합되면서 액정 폴리머로 형성되는 것으로, 이러한 반응성 액정 모노머의 중합 반응을 일으키게 하는 반응기로서 아크릴레이트기가 부착된 것들 중에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 이와 같은 반응성 액정 모노머의 대표적인 예로는 머크사의 RM(Reactive Mesogen)이나, BASF사의 LC242(상품명) 등을 들 수 있다.

한편, λ/4 위상 지연층은 상기 λ/2 위상 지연층과 같이 반응성 액정으로 형성할 수도 있고, 연신 처리된 폴리머 필름 또는 두께 방향의 굴절율이 제어된 폴리머 필름 등으로 형성할 수도 있다.

반응성 액정을 이용하여 λ/4 위상 지연층을 형성할 경우에는, 상기 λ/2 위상 지연층이 형성된 투명 기재의, λ/2 위상 지연층이 형성되지 않은 다른 일면에 배향막을 형성하고, 상기 배향막 상에 액정을 도포한 후, 가교시킴으로써 λ/2 위상 지연층 및 λ/4 위상 지연층의 적층체를 제조할 수 있다. 이때 λ/2 위상 지연층과 λ/4 위상 지연층은 서로 수직한 배향 방향을 갖는 것이 바람직하다.

한편, 폴리머 필름을 이용하여 λ/4 위상 지연층을 형성할 경우에는 상기 λ/2 위상 지연층의 형성된 투명 기재의 λ/2 위상 지연층이 형성되지 않은 다른 일면에 폴리머 필름을 부착하는 방법으로 λ/4 위상 지연층 및 λ/2 위상 지연층의 적층체를 제조할 수 있다.

다음으로, 상기와 같은 방법으로 마련된 λ/4 위상 지연층 및 λ/2 위상 지연층 적층체를 기판 상에 부착시킨다. 이때 상기 부착은 인덱스 패턴이 형성된 면 상에서 이루어지며, 점착제 등을 이용해 수행될 수 있다.

보다 구체적으로는, 본 단계는 상기 적층체의 하부, 즉 λ/4 위상 지연층의 하부에 점착성 수지 등을 도포하여 점착층(150)을 형성한 후, 인덱스 패턴이 형성된 투명 기판을 부착하거나, 투명 기판 상의 인덱스 패턴이 형성된 면에 점착성 수지 등을 도포하여 점착층을 형성한 후, 그 위에 상기 적층체를 부착하는 방법으로 수행될 수 있다.

이때 상기 점착성 수지로는 당해 기술 분야에서 통상 사용되는 점착성 수지, 즉, 통상의 점착 시트, 점착 필름 등에 사용되는 점착성 수지를 사용할 수 있으며, 빛의 투과를 제한하지 않는 것이면 되고, 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들면, 상기 점착성 수지로는 아크릴계, 우레탄계, 폴리이소부틸렌계, SBR(Styrene-butadiene rubber)계, 고무계, 폴리비닐에테르계, 에폭시계, 멜라민계, 폴리에스테르계, 페놀계 또는 실리콘계 수지 또는 이들의 공중합체 등이 사용될 수 있으며, 특히 아크릴계 점착성 수지가 바람직하다.

본 발명은 상기한 바와 같이, 투명 기판 상에 위상 지연층들을 부착함으로써, 후술할 λ/2 위상 지연층의 선택적 제거 시에 치수 안정성을 확보할 수 있다. 위상 지연층들의 기재 필름으로는 일반적으로 폴리머 필름이 사용되나, 폴리머 필름은 치수 안정성이 나쁘기 때문에 일정한 패턴을 형성하기 어렵다. 그러나 본 발명과 같이, 위상 지연층 적층체 하부에 평탄성이 우수한 기판(예를 들면, 유리 기판)을 합착할 경우, 치수 안정성이 향상될 뿐 아니라, 유리 기판 상에 형성된 인덱스 패턴을 기준선으로 활용하여, 인덱스 패턴의 위치를 확인하면서 패턴을 형성할 수 있기 때문에 얼라인(align)이 용이하다.

(3) λ/2 위상 지연층을 선택적으로 제거하는 단계

다음으로, λ/2 위상 지연층이 좌안 영상 생성 영역 또는 우안 영상 생성 영역 중 하나에 대응되는 영역에만 존재하도록 λ/2 위상 지연층을 선택적으로 제거한다.

본 단계는 적절한 에너지원을 이용하여 λ/2 위상 지연층을 식각하는 방법으로 수행될 수 있으며, 마스크와 같은 차광 수단을 필요로 하지 않는다. 즉, 예를 들면, 본 발명의 λ/2 위상 지연층의 선택적 제거 단계는 마스크 없이 레이저빔과 같은 에너지원을 λ/2 위상 지연층에 직접 조사하는 방법으로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 에너지원은 λ/2 위상 지연층에는 흡수되나, λ/2 위상 지연층 하부의 투명 기재에는 흡수되지 않는 파장을 갖는 에너지원을 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, λ/2 위상 지연층에 조사된 에너지는 λ/2 위상 지연층에 흡수되면서 열을 발생하고, 발생된 열에 의해 λ/2 위상 지연층이 열분해되면서 제거되게 된다. 그러나, λ/2 위상 지연층 하부의 기재는 조사된 에너지의 파장을 투과시키기 때문에 열분해되지 않으며, 그 결과 λ/2 위상 지연층만 선택적으로 제거되게 된다.

이를 들어, λ/2 위상 지연층의 기재로 사이클로 올레핀계 고분자(COP) 필름을 사용하고, 아크릴계 액정을 이용하여 λ/2 위상 지연층을 형성한 경우, 10600nm 파장의 CO₂ 레이저를 사용함으로써, λ/2 위상 지연층만을 선택적으로 제거할 수 있다. 10600nm 파장의 CO₂ 레이저는 COP에는 흡수되지 않으나, 아크릴계 액정 필름에 는 흡수되기 때문이다.

상기와 같이, λ/2 위상 지연층의 선택적 제거를 위해 레이저 등의 에너지원을 조사할 때, 투명 기판에 형성된 인덱스 패턴의 위치를 확인하면서, 레이저 등을 조사함으로써, 원하는 위치에 λ/2 위상 지연층을 형성할 수 있다. 상기한 바와 같이, 인덱스 패턴은 우안 영상 생성 영역 및 좌안 영상 생성 영역의 경계부에 형성된다. 따라서, 인덱스 패턴의 위치를 통해 우안 영상 생성 영역 및 좌안 영상 생성 영역에 대응되는 위치를 알 수 있고, 이 인덱스 패턴을 따라 레이저 식각 등을 수행하면 원하는 위치에 정확하게 λ/2 위상 지연층 패턴을 형성할 수 있다.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명의 광학 필터 제조 방법을 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

[실시예]

두께 1.3mm인 유리 기판 상에 스크린 인쇄법을 이용하여 선폭 500㎛, 간격 500㎛, 높이 40㎛인 인덱스 패턴을 인쇄하였다. 인쇄 잉크는 세이코(Seiko)사의 1300Black을 사용하였다.

이와는 별개로, 두께 65마이크론의 위상차가 없는 사이클로 올레핀 폴리머 기판 상에, 폴리 시나메이트 고분자막을 건조 후 두께가 1000Å되도록 롤 코팅 방법으로 형성하였다. 그 후 80℃ 오븐에서 2분간 가열하여 코팅막 내부의 용매를 제 거하여 코팅막을 형성하였다. 그 후 폴리 시나메이트 고분자막 상부에 세기가 300mW/cm²인 UV 편광을 조사함으로써, 진행방향에 대해 45도 배향된 배향막을 형성하였다.

이후, 시아노 비페닐 아크릴레이트 25중량%를 톨루엔 80%에 용해시킨 액정 용액을 상기 고분자 기재의 표면에 롤 코팅 방식으로 코팅하였다. 코팅 시 건조 후 액정층의 두께를 2 마이크로미터 정도로 제어하였다. 코팅된 등방성 액정층을 50℃의 온도에서 2분 동안 건조 오븐 내에서 건조하여 45도 방향으로 배향된 액정층을 고정시켰다. 상기 고정된 액정층은 이후 UV 경화 과정에 의해 경화되어 견고한 λ/2 위상 지연층을 형성하였다.

이후 상기 λ/2 위상 지연층이 형성된 반대면에 동일하게 폴리 시나메이트 고분자 막을 롤 코팅 방법으로 형성하고, 80℃오븐에서 2분간 건조하여 고분자막을 형성하였다. 이후 상기 고분자막에 편광 UV를 조사하여 λ/2 위상 지연층과 배향 각도가 90도 차이나는 배향막을 형성하였다. 상기 배향막 상부에 상기 λ/2 파장 위상 지연층과 동일한 조건으로 두께 1.0마이크로미터의 λ/4 위상 지연층을 형성하였다.

상기 과정을 통하여 λ/2 파장 위상 지연층 및 λ/4 위상 지연층이 적층된 위상차 필름 적층체를 얻을 수 있었다. 이후 점착제를 λ/4 위상 지연층에 도포하 고 상기에서 제조된 인덱스 패턴이 형성된 유리 기판 위에 적층하였다.

그런 다음, 10.6㎛(마이크로미터) 파장의 CO₂ 레이저를 이용하여, λ/2 파장 위상 지연층을 선택적으로 제거하여, 500㎛(마이크로미터)의 간격으로 500㎛(마이크로미터) 두께의 선 모양의 패턴을 형성하였다. 노광되는 레이저의 에너지 및 스캔 속도 조절하여 레이저 조사된 부분의 λ/2 파장 위상 지연층이 완전히 제거되도록 하였다. 노광에 사용된 레이저 조건은 25kHz 주파수에 1.4W로 노광하였으며, 초당 4.0 ~4.5cm의 속도로 가공하였다.

도 1은 본 발명의 입체 영상 표시 장치의 구성을 보여주는 도면이다.

도 2는 본 발병의 광학 필터의 구조를 보여주는 도면이다.

도 3은 본 발명의 광학필터의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

Claims (19)

1. 투명 기판의 일면에 인덱스 패턴을 형성하는 단계;

   상기 투명 기판의 인덱스 패턴이 형성된 면 상에 λ/4 위상지연층 및 λ/2 위상지연층을 형성하는 단계; 및

   상기 λ/2 위상지연층을 선택적으로 제거하는 단계를 포함하고, 상기 인덱스 패턴은 상기 λ/2 위상지연층을 선택적으로 제거하는 단계에서 외부에서 확인될 수 있으며, 또한 상기 λ/2 위상지연층의 선택적 제거의 기준선의 역할을 하는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 인덱스 패턴은 상기 입체 영상 표시 장치의 우안용 영상 생성 영역과 좌안용 영상 생성 영역의 경계에 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터의 제조 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 인덱스 패턴은 인쇄법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터의 제조 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 λ/4 위상지연층 및 λ/2 위상지연층을 형성하는 단계는

   λ/4 위상지연층 및 λ/2 위상지연층의 적층체를 마련하는 단계; 및

   상기 λ/4 위상지연층 및 λ/2 위상지연층의 적층체를 상기 투명 기판의 인덱스 패턴이 형성된 면 상에 부착하는 단계를 포함하는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터의 제조 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 λ/4 위상지연층 및 λ/2 위상지연층의 적층체를 마련하는 단계는 투명 기재의 상면 및 하면에 각각 배향막을 형성하는 단계 및 상기 각각의 배향막 위에 액정을 도포하는 단계를 포함하는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터의 제조 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 λ/4 위상지연층과 λ/2 위상지연층의 액정 배향 방향은 서로 수직인 입체 영상 표시 장치용 광학 필터의 제조 방법.
7. 제4항에 있어서,

   상기 λ/4 위상지연층 및 λ/2 위상지연층의 적층체를 마련하는 단계는

   투명 기재의 일면에 배향막을 형성하고, 상기 배향막 위에 액정을 도포하여 λ/2 위상지연층을 형성하는 단계; 및

   투명 기재의 타면에 필름 형태의 λ/4 위상지연판을 부착하는 단계를 포함하는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터의 제조 방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 λ/2 위상지연층을 선택적으로 제거하는 단계는 레이저 식각을 통해 수행되는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터의 제조 방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 레이저 식각 시에 상기 인덱스 패턴을 기준선으로 식각을 수행하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터의 제조 방법.
10. 제8항에 있어서,

    상기 레이저는 상기 λ/2 위상지연층에는 흡수되고, 상기 λ/2 위상지연층이 형성되는 기재에는 흡수되지 않는 파장을 갖는 레이저인 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터의 제조 방법.
11. 우안용 영상광을 생성시키는 우안 영상 생성 영역 및 좌안용 영상광을 생성시키는 좌안 영상 생성 영역을 포함하는 입체 영상 표시 장치에 사용되는 광학 필터로,

    제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 제조 방법으로 제조되고,

    투명 기판;

    상기 투명 기판의 일면에 위치하며, 상기 입체 영상 표시 장치의 우안 영상 생성 영역 및 좌안 영상 생성 영역의 경계에 대응되는 영역에 형성되는 인덱스 패턴;

    상기 투명 기판의 인덱스 패턴이 형성되는 면 상에 형성되는 λ/4 위상지연층; 및

    상기 λ/4 위상지연층 상부에 위치하며, 상기 우안 영상 생성 영역 또는 좌안 영상 생성 영역 중 하나에 대응되는 영역에 선택적으로 형성되는 λ/2 위상지연층을 포함하는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터.
12. 제11항에 있어서,

    상기 투명 기판은 유리 기판인 입체 영상 표시 장치용 광학 필터.
13. 제11항에 있어서,

    상기 인덱스 패턴은 그 높이가 선폭 대비 1 내지 20%인 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터.
14. 제11항에 있어서,

    상기 λ/4 위상지연층은 반응성 액정으로 이루어지는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터.
15. 제11항에 있어서,

    상기 λ/4 위상지연층은 연신 처리 또는 굴절율 제어 처리된 고분자 필름으로 이루어지는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터.
16. 제11항에 있어서,

    상기 λ/2 위상지연층은 반응성 액정으로 이루어지는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터.
17. 광원;

    우안용 영상광을 생성하는 우안 영상 생성 영역 및 좌안용 영상광을 생성하는 좌안 영상 생성 영역을 포함하는 영상 생성부;

    상기 영상 생성부와 광원 사이에 배치되는 제1편광판;

    상기 영상 생성부의 광 출사면 측에 배치되는 제2편광판; 및

    상기 제2편광판 측에 배치되는 제 11 항에 따른 광학 필터를 포함하는 입체 영상 표시 장치.
18. 제 8 항에 있어서, 상기 레이저 식각은 레이저를 인덱스 패턴을 향하여 조사하여 수행하는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터의 제조 방법.
19. 제 1 항에 있어서, 인덱스 패턴은 흑색 안료 및 바인더를 포함하는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터의 제조 방법.

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