KR101054384B1 - 편광변환장치 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PBS 면을 포함하고 동일한 크기의 제1단위블록과 제2단위블록이 교대로 형성되는 PBS 어레이를 준비하는 단계와, 판상의 위상지연필름을 준비하고 상기 PBS 어레이의 각 PBS 단위블록에 대응하는 간격으로 반복되는 홈을 형성하는 단계와, 상기 위상지연필름의 홈이 상기 PBS 단위블록 사이의 경계에 일치하도록 하여 상기 위상지연필름을 상기 PBS 어레이에 부착하는 단계 및 상기 위상지연필름을 PBS 어레이의 제1단위블록 또는 제2단위블록에만 대응되도록 선택적으로 제거하는 단계를 포함하여 소형 PBS 어레이에 위상지연필름의 정렬(align)이 용이한 편광변환장치 제조방법을 제공한다.

Description

편광변환장치 제조방법{Method for manufacturing Polarization converting device}

본 발명은 편광변환장치 제조방법에 관한 것으로서 더욱 자세하게는 피코 프로젝터와 같은 소형 편광변환장치의 위상지연필름을 용이하게 정렬(align)하여 부착할 수 있는 편광변환장치 제조방법에 관한 것이다.

최근 액정표시 패널(LCD panel)에서 액정층 양편에 배치되는 흡수형 편광판은 기본적으로 입사하는 비편광 광의 50%를 흡수하기 때문에 이를 대체하거나 혹은 편광판에 입사하는 대부분의 광을 편광판의 투과축과 평행한 편광으로 변환시켜 결과적으로 광이용 효율을 증가시키려는 연구가 활발히 진행되고 있다.

그러한 연구 중의 하나로 편광 빔 스플리터(Polarizing Beam Splitter)(이하 'PBS'라 함) 등으로 입사하는 비편광빔을 서로 직교하는 두 개의 선편광으로 분리하고, 하나의 선편광 경로상에 선택적으로 위상지연필름을 구비하여 편광을 90도 회전시켜, 결과적으로 액정표시 패널에 입사하는 모든 광의 편광을 특정 상태의 선편광으로 변환함으로써, 흡수형 편광판에서의 광흡수 등을 제거하여 광이용 효율을 증가시키려는 시도들이 있다.

이와 같이, 모든 광의 편광을 특정 상태의 선편광으로 변환시키도록 편광빔스프리터와 위상지연필름 등을 구비하는 장치를 편광 변환장치라 한다.

그런데, 종래의 편광변환장치(10)는 도 1과 같이 PBS 면(12)에 대응되게 위상지연필름(13)을 각각 제작하여 부착하여야 하므로, PBS 어레이의 피치(12)와 위상지연필름(13) 사이에 오정렬이 발생할 수 있으며, 이에 의해 편광변환 효율이 저하된다.

이러한 문제는 기술의 발전에 따라 편광변환장치의 소형화가 요구되면서 위상지연필름을 더욱 얇게 제작되어 정확하게 부착하여야 하므로 더욱 많은 문제가 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 피코(pico) 프로젝터와 같은 소형 편광변환장치의 위상지연필름을 용이하게 정렬(align)하여 부착할 수 있는 편광변환장치 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 PBS 면을 포함하고 동일한 크기의 제1단위블록과 제2단위블록이 교대로 형성되는 PBS 어레이를 준비하는 단계와, 판상의 위상지연필름을 준비하고 상기 PBS 어레이의 각 PBS 단위블록에 대응하는 간격으로 반복되는 홈을 형성하는 단계와, 상기 위상지연필름의 홈이 상기 PBS 단위블록 사이의 경계에 일치하도록 하여 상기 위상지연필름을 상기 PBS 어레이에 부착하는 단계 및 상기 위상지연필름을 PBS 어레이의 제1단위블록 또는 제2단위블록에만 대응되도록 선택적으로 제거하는 단계를 포함한다.

또한 또 다른 편광변환장치의 제조방법으로 PBS 면을 포함하고 동일한 크기의 제1단위블록과 제2단위블록이 교대로 형성되는 PBS 어레이를 준비하는 단계와, 상기 PBS 어레이의 크기에 대응하는 위상지연필름을 기판에 부착하여 위상지연판을 형성하는 단계와,상기 PBS 어레이의 각 PBS 단위 블록에 대응하는 간격으로 상기 위상지연필름에 길이방향으로 컷팅 형성하는 단계와, 상기 PBS 어레이의 제1단위블록 또는 제2단위블록에만 대응되도록 선택적으로 위상지연필름을 제거하는 단계 및 상기 위상지연필름이 상기 PBS 어레이의 제1단위블록 또는 제2단위블록에만 대응되도록 상기 위상지연판을 상기 PBS 어레이에 부착하는 단계를 포함한다.

상기와 같은 구성에 의하여 PBS 어레이가 소형인 경우에도 위상지연필름의 부착이 용이하며, 특히 위상지연필름과 PBS 어레이의 정렬(align)이 용이해지는 장점이 있다.

도 1은 종래 편광변환장치의 단면도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 편광변환장치의 제조공정 흐름도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 PBS 어레이의 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 위상지연필름이 금형 코어에 의하여 홈이 형성되는 과정을 보여주는 단면도,
도 5는 홈이 형성된 위상지연필름이 PBS 어레이에 부착된 상태를 보여주는 단면도,
도 6은 PBS 어레이에 부착된 위상지연필름이 일정한 간격으로 제거된 상태를 보여주는 단면도,
도 7은 위상지연필름이 부착된 PBS 어레이에 플라이아이렌즈가 부착되는 결합 사시도,
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 위상지연필름에 홈을 형성하는 단면도,
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따라 위상지연필름을 선택적으로 제거한 단면도,
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따라 위상지연판을 PBS 어레이에 부착한 단면도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한 본 출원에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.

이제 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 2를 참고할 때 본 발명의 편광변환장치 제조방법은 최초 PBS 어레이 준비하고, 위상지연필름에 홈을 형성하는 단계(S10)와, 위상지연필름과 PBS 어레이 부착하는 단계(S20)와, 위상지연필름을 선택적으로 제거하는 단계(S30) 및 플라이 아이 렌즈를 부착하는 단계(S40)를 포함한다. 이하 각 단계별로 도면을 참고하여 살펴본다.

먼저 PBS 어레이(100)를 준비한다. 도 3을 참고할 때 상기 PBS 어레이(100)는 비편광된 빛이 입사되어 편광된 빛으로 방출될 수 있도록 편광 방향에 따라 빛을 분리하는 개념의 소자로서 빛을 분할하는 PBS면(103)이 연속적으로 형성되어 있다.

상기 PBS면(103)은 하나 이상의 물질의 다층 코팅으로 형성되어 비편광된 빛이 입사될 때 제1편광은 그대로 투과하게 되고 제2편광은 반사하도록 구성된다.

여기서 제1편광은 빛이 입사하는 면의 수직벡터와 빛의 진행방향의 벡터가 만드는 평면에 존재하는 편광인 P파로 정의하며 제2편광은 P파와 수직하는 편광인 S파로 정의한다.

이러한 PBS면(103)은 빛의 편광방향에 45°기울어져 있으며 이러한 대각선 피치를 갖는 PBS면(103)을 하나의 단위블록으로 구분하여 생각할 수 있다.

이하에서는 설명의 편의상 어느 하나의 단위블록을 제1단위블록(101)이라고 정의하고 그 이웃한 단위블록을 제2단위블록(102)으로 정의하여 PBS 어레이(100)는 제1단위블록(101)과 제2단위블록(102)이 교대로 배열된 것으로 설명한다.

도 4를 참고할 때 위상지연필름을 컷팅하는 단계(S10)는 먼저 위상지연필름(210)을 준비하고 위상지연필름(210)의 상측에 금형 코어(400)를 위치한다.

상기 위상지연필름(210)은 PBS 어레이(100)의 상면에 형성되어 입사되는 빛의 위상을 1/2 파장만큼 변화시켜 P파를 S파로 또는 S파를 P파로 변환하는 역할을 수행한다.

상기 위상지연필름(210)은 PBS 어레이(100)의 크기보다 더 크게 제작될 수 있으며 상기 금형 코어(400)에 프레스(Press)된다.

상기 금형 코어(400)는 하면에 일정한 간격(d)으로 복수 개의 돌출부(401)가 길이방향으로 연장되어 형성되며, 상기 돌출부(401)의 간격(d)은 PBS 어레이(100)의 단위블록(101)(102)의 폭과 동일하게 제작되고 돌출부(401)의 높이(l)는 상기 위상지연필름(210)의 두께보다 높게 제작된다.

또한, 상기 돌출부(401)는 컷팅날과 같이 날카롭게 형성되어 금형 코어(400)가 상기 위상지연필름(210)에 프레스(Press)될 때 상기 돌출부(401)에 의하여 위상지연필름(210)이 컷팅되도록 구성된다.

그러나 금형 코어(400)의 크기는 상기 PBS 어레이(100)의 크기와 대응되게 구성되므로 상기 위상지연필름(210)의 가장자리 부분(S)은 컷팅되지 않는다. 따라서 위상지연필름(210)이 금형 코어(400)에 의하여 일정한 간격으로 컷팅되어도 가장자리 부분(S)이 서로 붙어있게 되어 인위적으로 위상지연필름(210)을 떼어내지 않는 한 위상지연필름(210)은 쉽게 분리되지 않는다.(이하에서는 위상지연필름이 컷팅되었으나 분리되지 않은 상태를 '홈'이라 정의한다.)

이러한 구성에 의하여 위상지연필름(210)이 컷팅된 간격이 좁아지거나 또는 두께가 얇아져도 컷팅후 위상지연필름(210)을 용이하게 운반할 수 있게 된다.

그리고 상기 위상지연필름(210)의 하면에는 접착층(220)이 형성되어 있으므로 상기 금형 코어(400)에 의하여 컷팅되어도 점성에 의하여 서로 붙어 있는 형태가 될 수 있다.

상기 위상지연필름(210)에 홈(211)을 형성하는 방법은 분리되지 않는 범위에서 홈(211)을 형성하는 다양한 방법으로 변형될 수 있다. 예를 들면 금형 코어(400)에 의하여 돌출부(401)를 길이방향으로 불연속적으로 형성하여 금형 코어(401)에 의하여 위상지연필름(210)이 부분적으로 컷팅되어 쉽게 떼어낼 수 있도록 구성할 수도 있다.

이 경우 위상지연필름(210)이 연속적으로 컷팅된 것이 아니므로 별도로 위상지연필름(210)을 크게 제작하지 않아도 무방하다.

도 5를 참조할 때 PBS 어레이 부착단계(S20)는 위상지연필름(210)에 형성된 홈(211)이 상기 PBS 어레이(100)의 단위블록(101)(102) 간의 경계에 일치되도록 현미경 등을 이용하여 위상지연필름(210)을 PBS 어레이(100)에 부착한다.

이때 상기 위상지연필름(210)은 앞서 설명한 바와 같이 가장자리(S)가 붙어있어 위상지연필름(210)을 옮겨 PBS 어레이(100)에 부착할 때 컷팅된 부분이 분리되지 않는다.

그리고 상기 위상지연필름(210)은 상기 PBS 어레이(100) 크기보다 크게 형성되어 있으므로 위상지연필름(210)은 가장자리가 돌출된 상태로 PBS 어레이(100)에 부착된다.

이후 도 6과 같이 위상지연필름(210)을 원하는 광이 방출될 수 있도록 선택적으로 제거하게 된다. 이때 상기 PBS 어레이(100)의 제1단위블록(101) 또는 제2단위블록(102)에만 위상지연필름(210)이 대응되도록 선택적으로 핀셋(미도시) 등에 의하여 위상지연필름(B)을 제거할 수 있다. 이때 위상지연필름(210)의 가장자리 부분(S)도 제거된다.

이러한 과정에 의하여 종래 각각의 위상지연필름 제작하여 대응되는 단위블록에 부착하는 방법에 비하여 더욱 용이하게 위상지연필름과 단위블록을 정렬(align)하여 부착할 수 있으며, 단위블록의 폭이 작은 경우에도 정렬(align)이 용이하게 된다.

상기 위상지연필름(210)은 상기 단위블록(101)(102)의 폭과 동일한 간격으로 컷팅되어 상기 단위블록(101)(102)의 폭에 대응되게 부착되었으므로 선택적으로 위상지연필름(210)을 제거하면 제1단위블록(101) 또는 제2단위블록(102) 중 어느 하나에만 위상지연필름(210)이 형성된다.

이때 상기 PBS 어레이(100)의 상,하면에 반사방지코팅(Anti Reflection coating)을 할 수 있다.

이후, 도 7과 같이 상기 PBS 어레이(100)의 후면(위상지연필름이 형성된 반대면)에 플라이 아이 렌즈(600)를 부착하여 편광변환장치의 제조공정을 종료하게 된다.

본 발명의 제2실시예에 따른 편광변환장치의 제조방법은 PBS 어레이 준비단계와, 위상지연판 형성단계와, 위상지연필름 가공단계, 및 PBS 어레이 부착단계를 포함한다. 상기 제1실시예와 동일한 부분은 중복을 피하기 위하여 더 이상의 자세한 설명을 생략하고 특징적인 부분만을 설명한다.

도 8을 참고할 때 상기 위상지연판(300)은 위상지연필름(210)을 기판(230)에 부착하여 이루어지게 되는데 상기 기판(230)은 유리 기판 또는 PET 필름이 사용될 수 있다.

이후 상기 위상지연판(300)은 페네트 휠(Penett Wheel)(500)에 의하여 일정한 간격으로 절단하게 된다.

상기 페네트 휠(500)은 톱니바퀴 모양의 절삭기로 2 이상의 페네트 휠(500)이 연결되어 위상지연판(300)을 절단하게 된다. 이때 상기 페네트 휠(500) 사이의 간격은 앞서 설명한 바와 동일하게 PBS 어레이(100)의 단위블록(101)(102)의 폭과 동일한 간격을 갖도록 구성된다.

이와 동일하게 페네트 휠(500)이 단수로 구성된 경우도 상기 단위블록(101)(102)의 폭과 동일한 간격으로 위상지연필름(210)을 컷팅할 수 있다.

상기 페네트 휠(500)에 의하여 위상지연판(300)이 일정한 간격으로 컷팅되어도 접착층(220)에 의하여 기판(230)에 부착된 상태이므로 분리되지 않는다.

이때 상기 페네트 휠(500) 이외에도 위상지연필름(210)을 컷팅하는 구성이면 제한 없이 사용 가능하다. 예를 들면 레이저를 이용하여 상기 위상지연필름(210)을 컷팅할 수도 있는 것이다.

이후 도 9와 같이 PBS 어레이(100)의 제1단위블록(101) 또는 제2블록(102)에만 대응되도록 선택적으로 핀셋 등에 의하여 위상지연필름(210)을 제거하게 된다.

위상지연필름(210)은 상기 단위블록(101)(102)의 폭과 동일한 간격으로 컷팅되어 상기 단위블록(101)(102)의 폭에 대응되게 부착되었으므로 선택적으로 위상지연필름(210)을 제거하면 제1단위블록(101) 또는 제2단위블록(102) 중 어느 하나에만 대응되는 위상지연필름(A)이 형성되게 된다.

도 10을 참조할 때 상기 일부 영역에만 위상지연필름(210)이 형성된 위상지연판(300)을 PBS 어레이(100)에 부착하게 된다. 이때 상기 위상지연필름(210)이 PBS 어레이(100)의 단위블록(101)(102)에 대응되도록 현미경 등을 이용하여 정렬(align)하여 부착한다.

또한, 상기 위상지연판(300)과 PBS 어레이(100)를 부착하기 전에 상기 위상지연판(300)의 상,하면 및 PBS 어레이(100)의 상,하면에 반사방지코팅(Anti Reflection coating)을 할 수 있다.

이후, 상기 PBS 어레이(100)의 후면에 플라이 아이 렌즈(미도시)를 형성하여 편광변환장치의 제조공정을 종료하게 된다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: PBS 어레이 101: 제1단위블록
102: 제2단위블록 103: PBS면
210: 위상지연필름 211: 홈
220: 접착층 230: 기판
300: 위상지연판 400: 금형 코어
401: 돌출부 500: 페네트 휠
600: 플라이 아이 렌즈

Claims (12)

1. PBS면을 포함하고 동일한 크기의 제1단위블록과 제2단위블록이 교대로 형성되는 PBS 어레이를 준비하는 단계;
   판상의 위상지연필름을 준비하고 상기 PBS 어레이의 각 단위블록에 대응하는 간격으로 반복되는 홈을 형성하는 단계;
   상기 위상지연필름의 홈이 상기 단위블록 사이의 경계에 일치하도록 하여 상기 위상지연필름을 상기 PBS 어레이에 부착하는 단계; 및
   상기 위상지연필름을 PBS 어레이의 제1단위블록 또는 제2단위블록에만 대응되도록 선택적으로 제거하는 단계를 포함하는 편광변환장치 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 위상지연필름에 홈을 형성하는 단계에서 판상의 위상지연필름은 상기 PBS 어레이보다 크게 형성되는 편광변환장치 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 위상지연필름에 홈을 형성하는 단계에서 상기 위상지연필름의 하부에는 접착층이 형성되어 있는 편광변환장치 제조방법.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 위상지연필름은 상기 PBS 어레이의 크기에 대응되는 금형 코어에 프레스되어 홈이 형성되는 편광변환장치 제조방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 금형 코어는 상기 PBS 어레이의 단위블록의 폭에 대응되는 복수 개의 돌출부가 연장되어 형성된 편광변환장치 제조방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 위상지연필름 제거단계는 PBS 어레이의 제1단위블록 또는 제2단위블록에만 대응되도록 선택적으로 핀셋 등에 의하여 제거되는 편광변환장치 제조방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 PBS 어레이의 후면에는 플라이 아이 렌즈를 부착하는 단계를 더 포함하는 편광변환장치 제조방법.
8. PBS면을 포함하고 동일한 크기의 제1단위블록과 제2단위블록이 교대로 형성되는 PBS 어레이를 준비하는 단계;
   상기 PBS 어레이의 크기에 대응하는 위상지연필름을 기판에 부착하여 위상지연판을 형성하는 단계;
   상기 PBS 어레이의 각 PBS 단위 블록에 대응하는 간격으로 상기 위상지연필름을 컷팅하는 단계;
   상기 PBS 어레이의 제1단위블록 또는 제2단위블록에만 대응되도록 선택적으로 위상지연필름을 제거하는 단계; 및
   상기 위상지연필름이 상기 PBS 어레이의 제1단위블록 또는 제2단위블록에만 대응되도록 상기 위상지연판을 상기 PBS 어레이에 부착하는 단계;를 포함하는 편광변환장치 제조방법.
9. 제8항에 있어서
   상기 위상지연필름 컷팅단계는 페네트 휠(Penett Wheel) 또는 레이저에 의하여 컷팅하는 편광변환장치 제조방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 페네트 휠(Penett Wheel)은 상기 PBS 어레이의 각 단위블록에 대응되는 간격으로 복수 개 형성되는 편광변환장치 제조방법.
11. 제8항에 있어서,
    상기 위상지연판을 상기 PBS 어레이에 부착하기 전에 상기 위상지연판과 PBS 어레이의 상면과 하면에 반사방지코팅하는 단계를 더 포함하는 편광변환장치 제조방법.
12. 제8항에 있어서,
    상기 PBS 어레이의 후면에 플라이 아이 렌즈를 부착하는 단계를 더 포함하는 편광변환장치 제조방법.

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