KR101309484B1 - 스위치어블 광학 시트의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광경로 변경 기능의 정확한 절환을 가능하게 하는 스위치어블 광학 시트의 제조 방법에 관한 것이다.

스위치어블 광학 시트의 제조 방법은 제1 전극이 형성된 제1 기판 및 제2 전극이 형성된 제2 기판을 마련하는 단계; 제1 기판의 제1 전극 상에 가장자리가 노출되게 골들을 포함하는 렌즈층을 형성하는 단계; 상기 렌즈층의 표면에 제1 배향막을 형성하는 단계; 상기 제2 기판의 제2 전극 상에 가장자리가 노출되게 제2 배향막을 형성하는 단계; 상기 제1 배향막을 비접촉 방식으로 러빙하는 단계; 봉지물 상기 제1 및 제2 기판중 어느 한쪽에 형성하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 전극이 대향되게 상기 제1 및 제2 기판을 합착하는 단계를 포함한다.

러빙, 배향막, 선편광, 자외선, 비접촉, 입체 영상

Description

스위치어블 광학 시트의 제조 방법{Method of Manufacturing Switchable Optical Sheet}

본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면에 대한 보다 충분한 이해를 돕기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.

도 1 은 베이러 방식 입체 화상 표시 장치를 개략적으로 설명하는 도면이다.

도 2 는 렌티큘러 렌즈 방식의 입체 화상 표시 장치를 개략적으로 설명하는 도면이다.

도 3 는 스위치어블 광학 시트의 구조를 설명하는 단면도이다.

도 4a 내지 도 4c 본 발명의 실시 예에 따른 스위치어블 광학 시트의 제조 방법을 단계별로 설명하는 단면도들이다.

《도면의 주요부분에 대한 부호의 설명》

100 : 상부 기판 102 : 제1 전극층

104 : 오목판 106 : 제1 배향막

110 : 하부 기판 112 : 제2 전극층

114 : 제2 배향막 130 : 편광판

132 : 러빙 포 롤러 140 : 봉지재

150 : 액정 물질

본 발명은 입체 화상을 표시하는 장치에 관한 것으로, 특히 렌즈 기능이 선택적으로 수행되게 하는 스위치어블 광학 시트를 제조하는 방법에 관한 것이다.

3차원 입체 영상 (이하 3D Picture)은 좌우 양안에 시차(binocular disparity) 를 두고 광이 입사되게 하는 방법이 구현되고 있다. 즉, 왼쪽 눈에 해당하는 카메라로 찍은 영상과 오른쪽 눈에 해당하는 카메라로 찍은 영상이 같은 표시 패널에 표시되게 하고, 이들 각각의 영상이 시청자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 들어가게 한다. 이때, 좌안 영상과 우완 영상은 베리어에 의하여 나누어지거나 또는 실린드리컬 렌즈(Cylindrical Lens)의 일종인 렌티큘러 렌즈(Lenticular Lens)에 의하여 나우어져서 시청자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 각각 비추어질 수 있다.

실제로 도 1에서와 같은 베리어 방식의 입체 화상 표시 장치는 도 1에서와 같이 표시 패널(10)과 시청자의 사이에 베리어(12)가 설치되게 한다. 베리어(12)는 표시 패널(10) 상에 표시된 좌안용 영상과 우안용 영상을 교대로 시청자의 눈에 교대로 투사되게 한다. 다시 말하여, 베리어(12)는 좌안용 영상과 우안용 영상을 교대로 차단한다. 이렇게 베리어(12)에 의하여 영상의 일부가 차단됨으로 인하여, 베리어 방식의 입체 화상 표시 장치에서는 휘도가 떨어질 수밖에 없다.

이와는 달리, 렌티귤러 렌즈 방식의 입체 화상 표시 장치는 도 2에서와 같이 표시 패널(20)과 시청자 사이에 위치 렌티큘러 렌즈(22)를 포함한다. 렌티큘러 렌즈(22)는 표시 패널(20) 상에 표시된 우안용 영상과 좌안용 영상의 경로(즉, 광경로)를 변경시켜 우안용 영상과 좌안용 영상이 시청자의 우안 및 좌안에 각각 투사되게 한다. 이렇게 우안용 영상 및 좌안용 영상의 경로를 변경에 의하여 입체 화상이 구현되기 때문에, 렌티큘러 렌즈 방식에서는 입체 영상의 휘도가 떨어지지 않는다.

높은 휘도의 입체 화상을 제공할 수 있는 렌티큘러 렌즈 방식의 입체 화상 표시 장치에서는, 렌티큘러 렌즈(22)에 의하여 광경로가 변경되기 때문에 정상적인 2차원 영상의 구현이 곤란하다. 이는 렌티큘러 렌즈(22)의 광경로 변경 기능을 선택적으로 턴-오프 될 수 없는 것에 기인한다.

이러한 렌티큘러 렌즈(22)의 단점을 해결하기 위한 방안으로, 광경로 변경 기능을 선택적으로 수행할 수 있는 스위치어블 광학 시트가 제안되었다. 이 스위치어블 광학 시트는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 기판들(30,32) 사이에 위치한오목한 골들을 포함하는 오목판(34) 및 액정 물질(36)을 포함한다. 액정 물질(36)은 상관선 굴절율(Ordinary Refractive Index, no)과 이상광선 굴절율(Extra-ordinary Refractive Index, ne)를 가진다. 보통의 경우, 액정 물질(36)에서의 이상광선 굴절율(ne)가 상광선 굴절율(ne) 보다 크다. 이러한 액정 물질(36)의 두 가지 굴절율은 상부 기판(30) 상의 상부 전극(38)과 하부 기판(32) 상의 하부 전극 사이에 인가되는 적절한 전압이 인가되어 있는가에 따라 절환된다.

상부 전극(38) 및 하부 전극(40) 사이에 적절한 전압이 인가되면, 액정 물질(36)은 액정 분자들이 모두 수직 방향으로 배향되어 상광선 굴절률(no)에 해당하는 수직 방향 굴절율을 가짐으로써 오목판의 수직 방향 굴절률과 같아진다. 스위치어블 광학 시트는 광경로 변경 기능을 수행할 수 없어 정상적인 2차원 화상이 표시되게 한다. 이와는 달리, 상부 전극(38) 및 하부 전극(40) 사이에 전압이 인가되지 않으면, 액정 분자들이 모두 수평 방향으로 배향되기 때문에 액정 물질(36)은 이상광성 굴절률(ne)에 해당하는 수직 방향 굴절률을 가진다. 액정 물질(36)이 오목판(34) 보다 큰 수직 방향 굴절률을 가지기 때문에, 액정 물질(36)은 볼록 렌즈의 역활을 한다. 스위치어블 광학 시트는 광경로 변경시켜 휘도의 저하 없는 3차원 화상이 표시되게 한다.

이와 같은 구조의 스위치어블 광학 시트에서 광경로 변경 기능이 정확하게 절환되기 위해서는, 액정 물질(36)을 사이에 두고 대면되는 배향막들(42,44)이 충분한 액정 배향력을 가지게 형성되어야 한다. 오목판(34)의 표면을 따라 형성되는 상부 배향막(42)는 오목판(34)의 단차로 인하여 충분한 배향력을 가지게 형성되기 곤란하다. 상부 배향막(42)의 불충분한 배향력은 액정 분자의 수평 배향도를 떨어뜨려 액정 물질(36)이 상광선 굴절률(no)과 이상광선 굴절률(ne)의 중간값을 가지게 한다. 이로 인하여, 스위치어블 광학 시트는 광경로 변경 기능을 정확하게 절환하기 없었다. 나아가, 2차원 화상과 3차원 화상도 정확하게 재현하기 곤란하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 광경로 변경 기능의 정확한 절환을 가능하게 하는 스위치어블 광학 시트의 제조 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 2차원 화상 표시와 입체 화상 표시의 정확한 절환을 가능하게 하는 스위치어블 광학 시트의 제조 방법을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면의 실시 예에 따른 스위치어블 광학 시트의 제조 방법은 제1 전극이 형성된 제1 기판 및 제2 전극이 형성된 제2 기판을 마련하는 단계; 제1 기판의 제1 전극 상에 가장자리가 노출되게 골들을 포함하는 렌즈층을 형성하는 단계; 상기 렌즈층의 표면에 제1 배향막을 형성하는 단계; 상기 제2 기판의 제2 전극 상에 가장자리가 노출되게 제2 배향막을 형성하는 단계; 상기 제1 배향막을 비접촉 방식으로 러빙하는 단계; 봉지물 상기 제1 및 제2 기판중 어느 한쪽에 형성하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 전극이 대향되게 상기 제1 및 제2 기판을 합착하는 단계를 포함한다.

이상과 같은 구성에 의하여, 본 발명에 따른 스위치어블 광학 시트 제조 방법에서는, 오목판 상의 제1 배향막이 오목판의 단차의 영향을 받지 않는 비접촉 방식으로 균일하게 러빙되어 액정 물질 내의 액정 분자들 모두가 수평 방향으로 배향시키기에 충분한 크기의 배향력을 가진다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 제조 방법에 의하여 제조된 스위치어블 광학 시트는 전압이 인가 여부에 따라 광경 로 변경 동작이 정확하게 절환(즉, 턴-온 또는 턴-오프)되게 한다. 이 결과, 2차원 화상 표시 동작와 입체 화상 표시 동작이 정확하게 절환되게 된다. 이에 더하여, 배향막의 러빙이 비접촉 방식으로 진행되는 만큼 스위치어블 광학 시트의 제작 시간도 단축될 수 있다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적들, 다른 장점들 및 다른 특징들은 첨부된 도면과 결부된 발명의 상세한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 본 발명의 실시 예가 첨부된 도면과 결부되어 상세하게 설명될 것이다.

도 4a 내지 도 4c은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스위치어블 광학 시트의 제조 방법을 단계별로 설명하는 단면도들이다.

도 4a를 참조하면, 자신의 밑면에 제1 전극층(102), 오목판(104) 및 제1 배향막(106)이 순차적으로 형성된 상부 기판(100)이 마련된다. 아울러, 자신의 표면에 제2 전극층(112) 및 제2 배향막(114)에 적층된 하부 기판(110)도 준비된다. 제1 및 제2 기판(100,110)은 광 투과율이 좋은 수지, 플라스틱 및 유리로 제작될 수 있으나, 바람직하게는 경도까지도 양호한 유리로 만들어지는 것이 좋다. 제1 전극층(102)은 상부 기판(100)의 하부 표면에 투명 도전 물질이 일정한 두께로 증착됨에 의하여 형성된다. 이와 비슷하게, 제2 전극층(112)도 하부 기판(110)의 표면에 투명 도전 물질이 일정한 두께로 증착됨에 의하여 형성된다. 투명 도전 물질로는 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide)가 사용된다. 투명 금속 물질의 증착은 스퍼터링 장치에 의하여 수행된다. 상부 기판(100)의 밑면에 형성된 제1 전극층(102) 의 표면에는 오목한 골들을 가지는 오목판(104)은 제1 전극층(102)의 가장자리가 노출될 수 있게 상부 기판(100)의 면적보다 작은 면적의 크기를 가진다. 이 오목판(104)은 상부 기판(100)과는 별도로 제작되어 제1 전극층(102)에 설치될 수 있다. 다른 방법으로, 오목판(104)은 투명한 수지물 또는 플라스틱을 균일한 두께로 제1 전극층(102)에 형성한 다음 그 수지물 층 또는 플라스틱 층에 대하여 표면 처리 및 패터닝 공정을 실시함에 의하여 제1 전극층(102)의 가장자리가 노출되게 함과 아울러 표면에 오목한 골들이 나타나게 형성된다. 이어서, 오목판(104)의 표면과 노출된 제1 전극층(102)의 가장자리에 배향 물질이 코팅되고 그 코팅된 배향 물질막이 패터닝되어 오목판(104)의 표면에만 위치하는 제1 배향막(106)이 형성된다. 배향물질로는 폴리이미드와 같은 고분자 물질이 사용된다. 배향 물질의 코팅은 스핀 코팅 방법에 의해 수행된다. 비슷하게, 제2 배향막(114)도 제2 전극층(112) 상에 폴리이미드와 같은 배향 물질이 균일한 두께로 코팅된 후 그 코팅된 배향 물질막이 패터닝됨에 의하여 제2 전극층(112)의 가장자리가 드러나게 형성된다.

오목판(104) 상에 형성된 제1 배향막(106)은, 도 4b에서와 같이, 편광판(130)을 경유하여 입사되는 자외선 광에 일정 시간 노출됨에 의하여 비접촉 방식으로 러빙된다. 편광판(130)은 자외선 광 중에서 수직 또는 수평 선편광 중 어느 한 성분의 광들이 제1 배향막(106)에 조사되게 하여 제1 배향막(106)이 한 방향으로 작용하는 배향력을 가지게 한다. 다시 말하여, 제1 배향막(106)은 편광판(130)을 경유하여 조사되는 수직 또는 수평 선편광의 자외선 광에 의하여 액정 분자들이 수평 방향으로 배향되게 하는 배향력을 가지게 러빙된다. 이러한 비접촉 방식의 러빙은 오목판(102)의 단차의 영향을 받지 않게 제1 배향막(106)이 충분한 배향력을 가지게 한다. 한편, 제2 전극층(112) 상의 제2 배향막(114)는 러빙 포가 감겨진 러빙 포 롤러(132)에 의하여 러빙된다. 이 러빙 포 롤러에 의한 러빙에 의하여, 제2 배향막9114)Z되어 액정 분자들을 수평 방향으로 배향시키려는 배향력을 가지게 된다. 다른 방법으로, 제2 배향막(114)은 제1 배향막(106)과 마찬가지로 편광판(130)을 경유하는 선편광의 자외선 광에 의하여 비접촉 방식으로 러빙될 수도 있다.

다음으로, 상부 기판(100)은, 도 4c에서와 같이, 자신의 밑면에 순차적으로 형성된 제1 전극층(102), 오목판(104) 및 제1 배향막(106)이 제2 배향막(114)와 대면되는 형태로 하부 기판(110)과 합착된다. 상부 기판(100)과 하부 기판(110)과의 합착되기 전에, 상부 기판(100) 및 하부 기판(110) 중 어느 한쪽의 가장자리에는 봉지물(140)이 형성된다. 합착된 상부 기판(100)과 하부 기판(110)간의 사이에는 액정 물질(150)이 주입되고 액정 물질이 주입되던 주입구(도시하지 않음)가 봉지물(140)에 의하여 봉지됨으로써, 스위치어블 광학 시트가 완성된다.

이와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 제조 방법은 오목판(104) 상의 제1 배향막(106)이 오목판(104)의 단차의 영향을 받지 않는 비접촉 방식으로 균일하게 러빙되게 한다. 오목판(104) 상의 제1 배향막(106)이 평판형의 제2 전극층(112) 상의 제2 배향막(114)와 마찬가지로 액정 물질(150) 내의 액정 분자들 모두가 수평 방향으로 배향시키기에 충분한 크기의 배향력을 가진다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 제조 방법에 의하여 제조된 스위치어블 광학 시트는 제1 및 제2 전극 층(102,112) 사이에 전압이 인가되고 있는가의 여부에 따라 광경로 변경 동작이 정확하게 절환(즉, 턴-온 또는 턴-오프)되게 한다. 이 결과, 2차원 화상 표시 동작와 입체 화상 표시 동작이 정확하게 절환되게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스위치어블 광학 시트 제조 방법에서는, 오목판 상의 제1 배향막이 오목판의 단차의 영향을 받지 않는 비접촉 방식으로 균일하게 러빙되어 액정 물질 내의 액정 분자들 모두가 수평 방향으로 배향시키기에 충분한 크기의 배향력을 가진다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 제조 방법에 의하여 제조된 스위치어블 광학 시트는 전압이 인가 여부에 따라 광경로 변경 동작이 정확하게 절환(즉, 턴-온 또는 턴-오프)되게 한다. 이 결과, 2차원 화상 표시 동작와 입체 화상 표시 동작이 정확하게 절환되게 된다. 이에 더하여, 배향막의 러빙이 비접촉 방식으로 진행되는 만큼 스위치어블 광학 시트의 제작 시간도 단축될 수 있다.

이상과 같이, 본 발명이 도면에 도시된 실시 예를 참고하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위를 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명이 보호되어야 할 권리 범위는 첨부된 특허청구의 범위에 의하여 정해져야만 할 것이다.

Claims (3)

1. 제1 전극이 형성된 제1 기판 및 제2 전극이 형성된 제2 기판을 마련하는 단계;

   제1 기판의 제1 전극 상에 가장자리가 노출되게 골들을 포함하는 렌즈층을 형성하는 단계;

   상기 렌즈층의 표면에 제1 배향막을 형성하는 단계;

   상기 제2 기판의 제2 전극 상에 가장자리가 노출되게 제2 배향막을 형성하는 단계;

   상기 제1 배향막을 비접촉 방식으로 러빙하는 단계;

   봉지물을 상기 제1 및 제2 기판중 어느 한쪽에 형성하는 단계; 및

   상기 제1 및 제2 전극이 대향되게 상기 제1 및 제2 기판을 합착하는 단계를 포함하는 입체 영상용 스위치어블 광학 시트 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 비접촉 방식의 러빙 단계는

   상기 제1 배향막이 자외선에 노출되게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상용 스위치어블 광학 시트 제조 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 자외선이 선편광 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 입체 영상용 스위치어블 광학 시트 제조 방법.

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