KR101747718B1 - 액정 전계 렌즈 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 필름을 부착하여 칼럼 스페이서를 형성하여 높은 셀갭을 갖는 액정 전계 렌즈 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 액정 전계 렌즈의 제조 방법은 제 1 기판 상에 일방향의 종축을 갖고 서로 평행한 제 1 전극을 형성하는 단계;와, 제 2 기판 전면에 제 2 전극을 형성하는 단계;와, 상기 제 1 전극을 포함한 제 1 기판 또는 상기 제 2 전극 상에 드라이 필름을 부착하는 단계;와, 상기 드라이 필름의 일부를 노광하여 칼럼 스페이서를 형성하는 단계;와, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 대향시켜 본딩하고, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것에 그 특징이 있다.

Description

액정 전계 렌즈 및 이의 제조 방법 {electrically driven liquid crystal lens and Method for Manufacturing the Same}
본 발명은 액정 전계 렌즈에 관한 것으로 특히, 필름을 부착하여 칼럼 스페이서를 형성하여 높은 셀갭을 갖는 액정 전계 렌즈 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
오늘날 초고속 정보 통신망을 근간으로 구축될 정보의 고속화를 위해 실현될 서비스들은 현재의 전화와 같이 단순히「듣고 말하는」서비스로부터 문자, 음성, 영상을 고속 처리하는 디지털 단말을 중심으로 한「보고 듣는」멀티 미디어형 서비스로 발전하고, 궁극적으로는「시·공간을 초월하여 실감 있고 입체적으로 보고 느끼고 즐기는」초공간형 실감 3차원 입체 정보통신 서비스로 발전할 것으로 예상된다.
일반적으로 3차원을 표현하는 입체화상은 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의하여 이루어지게 되는데 두 눈의 시차 즉, 두 눈이 약 65mm 정도 떨어져서 존재하기 때문에, 두 눈의 위치의 차이로 왼쪽과 오른쪽 눈은 서로 약간 다른 영상을 보게 된다. 이와 같이, 두 눈의 위치 차이에 의한 영상의 차이점을 양안 시차(binocular disparity)라고 한다. 그리고, 3차원 입체 표시 장치는 이러한 양안 시차를 이용하여 왼쪽 눈은 왼쪽 눈에 대한 영상만 보게 하고 오른쪽 눈은 오른쪽 눈 영상만을 볼 수 있게 한다.
즉, 좌/우의 눈은 각각 서로 다른 2차원 화상을 보게 되고, 이 두 화상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 정확히 서로 융합하여 본래 3차원 영상의 깊이감과 실제감을 재생하는 것이다. 이러한 능력을 통상 스테레오그라피(stereography)라 하며, 이를 표시 장치로 응용한 장치를 입체 표시 장치라 한다.
한편, 입체 표시 장치는 3D(3-dimension)을 구현하는 구성요소에 따라 구분될 수 있으며, 일 예로, 액정층을 이용하여 렌즈와 같은 광경로차를 갖게 하여 구동하는 방식을 액정 전계 렌즈 방식이라 한다.
일반적으로 액정 표시 장치는 마주보는 2개의 전극과 그 사이에 형성되는 액정층으로 구성되는데, 2개의 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장으로 액정층의 액정분자를 구동한다. 액정 분자는 분극 성질과 광학적 이방성(optical anisotropy)을 갖는다. 여기서, 분극 성질은 액정분자가 전기장 내에 놓일 경우 액정 분자내의 전하가 액정 분자의 양쪽으로 몰려서 전기장에 따라 분자 배열 방향이 변환되는 것을 말하며, 광학적 이방성은 액정분자의 가늘고 긴 구조와 앞서 말한 분자배열 방향에 기인하여 입사광의 입사 방향이나 편광 상태에 따라 출사광의 경로나 편광 상태를 달리 변화시키는 것을 말한다.
이에 따라 액정층은 2개의 전극에 인가되는 전압에 의하여 투과율의 차이를 나타내게 되고 그 차이를 화소별로 달리하여 영상을 표시할 수 있다.
최근에 이러한 액정분자의 특성을 이용하여 액정층이 렌즈 역할을 하게 하는 액정 전계 렌즈(electrically driven liquid crystal lens)가 제안되었다.
즉, 렌즈는 렌즈를 구성하는 물질과 공기와의 굴절율 차이를 이용하여 입사광의 경로를 위치별로 제어하는 것인데, 액정층에 전극의 위치별로 서로 다른 전압을 인가하여 전기장를 조성하여 액정층이 구동되도록 하면, 액정층에 입사하는 입사광은 위치별로 서로 다른 위상 변화를 느끼게 되고, 그 결과 액정층은 실제 렌즈와 같이 입사광의 경로를 제어할 수 있게 된다.
이와 같이 액정 전계 렌즈는 액정층을 이용하는 것으로, 액정층 셀갭 제어가 필요하다. 그러나, 액정 전계 렌즈의 셀갭은 실질적으로 액정 전계 렌즈의 높이 이상으로 가져야 하는 것으로, 그 셀갭 두께가 커 공정적으로 제어가 힘들다.
상기와 같은 종래의 액정 전계 렌즈는 다음과 같은 문제점이 있다.
종래의 액정 전계 렌즈는 물리적으로 포물면의 표면을 갖는 렌즈의 구비없이, 액정과 상기 액정을 사이에 두고 양 기판 상에 전극을 형성하고 이에 전압을 인가함에 의해 얻어질 수 있다.
그런데, 상기 종래의 액정 전계 렌즈는 양 기판 사이의 액정층의 셀 갭을 안정적으로 유지시키기 위해 볼 스페이서가 산포되어 배치되지만, 볼 스페이서가 위치한 부위에서는 액정이 거동되지 않아, 렌즈 효과를 얻을 수 없으며, 볼 스페이서에 의해 가리워져 표시가 이루어지지 않는다. 혹은, 상기 볼 스페이서가 빛 산란을 유발하여, 3D 표시에 있어서, 크로스토크로 작용할 수도 있다.
또한, 볼 스페이서가 위치한 부위에서 반사 등의 문제점이 발생할 수도 있고, 상기 볼 스페이서가 갖는 유동성 때문에, 액정 전계 렌즈 내에서 볼 스페이서가 이동하는 경우, 비내림 불량과 같은 불량이 발생할 수 있다.
그리고, 점차적으로 액정 전계 렌즈의 높이를 크게 설계하기 위해 상기 셀 갭의 두께를 높게 하는 경우, 상기 볼 스페이서의 직경 또한 크게 설계하여야 한다. 그러나, 볼 스페이서의 직경이 커지면, 볼 스페이서의 전체 체적이 늘어나는 것으로, 상하 뿐만 아니라 좌우 가려지는 면적도 크게 되어, 직경이 커진 만큼 액정층 내에 볼 스페이서로 가려지는 부분이 늘어나 개구율이 떨어지는 문제점이 발생한다. 그리고, 직경을 크게하는 볼 스페이서의 소재 개발도 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 필름을 부착하여 칼럼 스페이서를 형성하여 높은 셀갭을 갖는 액정 전계 렌즈 및 이의 제조 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 전계 렌즈의 제조 방법은 제 1 기판 상에 일방향의 종축을 갖고 서로 평행한 제 1 전극을 형성하는 단계;와, 제 2 기판 전면에 제 2 전극을 형성하는 단계;와, 상기 제 1 전극을 포함한 제 1 기판 또는 상기 제 2 전극 상에 드라이 필름을 부착하는 단계;와, 상기 드라이 필름의 일부를 노광하여 칼럼 스페이서를 형성하는 단계;와, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 대향시켜 본딩하고, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것에 그 특징이 있다.
상기 드라이 필름은, 감광성 수지층을 포함한다. 그리고, 상기 드라이 필름을 부착하는 단계는, 상기 감광성 수지층의 상하가 보호막 및 지지막에 의해 도포되어 적층된 필름 롤을 준비한 후, 상기 보호막 및 지지막을 벗김과 동시에 상기 감광성 수지층을 상기 제 1 전극을 포함한 제 1 기판 또는 상기 제 2 전극 상에 도포하여 이루어진다.
또한, 상기 감광성 수지층의 두께는 10~100㎛이다.
상기 지지막 및 보호막은 각각 폴리에스테르 및 폴리에틸렌으로 이루어진다.
또한, 상기 드라이 필름의 일부를 노광하여 칼럼 스페이서를 형성하는 단계는, 상기 칼럼 스페이서 형성 부위에 상당하여 개구부를 갖는 마스크를 이용하여 상기 드라이 필름을 노광하는 단계; 및 상기 드라이 필름의 노광되지 않는 부위를 현상하여 제거하는 단계를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 드라이 필름의 노광되지 않는 부위를 현상시, 현상액은 탄산나트륨 수용액이다.
경우에 따라, 상기 드라이 필름의 일부를 노광하여 칼럼 스페이서를 형성하는 단계는, 상기 칼럼 스페이서 형성 부위 이외의 부위에 상당하여 개구부를 갖는 마스크를 이용하여 상기 드라이 필름을 노광하는 단계; 및 상기 드라이 필름의 노광된 부위를 현상하여 제거하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 전계 렌즈는, 서로 대향된 제 1 기판 및 제 2 기판;과, 상기 제 1 기판 상에 일방향의 종축을 갖고 서로 평행한 제 1 전극;과, 상기 제 2 기판 전면에 형성된 제 2 전극;과, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에, 드라이 필름으로 형성된 칼럼 스페이서; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 이루어진 것에 또 다른 특징이 있다.
그리고, 상기 드라이 필름은, 감광성 수지층을 포함한다. 여기서, 상기 감광성 수지층의 두께는 10~100㎛이다.
상기와 같은 본 발명의 액정 전계 렌즈 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
액상이 아닌 고상의 드라이 필름을 이용하여 칼럼 스페이서를 패터닝하여 형성함으로써, 10㎛ 이상의 높은 높이의 칼럼 스페이서 구현이 가능하다.
이로써, 셀갭을 늘려 액정 전계 렌즈 높이를 늘릴 수 있고, 이는 결과적으로 시청 거리를 짧게 할 수 있어 모바일용 표시 장치에 이용되는 액정 전계 렌즈에서 시청자의 시감을 향상시킬 수 있다.
또한, 액정 전계 렌즈와 같이, Δnd 값을 높여야 하는 구조에 있어서, 패턴 형성의 용이성과 안정성 때문에, 수율 향상을 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 액정 전계 렌즈의 칼럼 스페이서를 나타낸 단면도
도 2a 및 도 2b는 제 1 실시예에 따른 본 발명의 액정 전계 렌즈의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도
도 3은 도 2a의 드라이 필름 부착 방법을 나타낸 공정 단면도
도 4a 및 도 4b는 제 2 실시예에 따른 본 발명의 액정 전계 렌즈의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도
도 5는 본 발명의 액정 전계 렌즈를 나타낸 단면도
도 6은 액정 전계 렌즈에 있어서, 셀갭과 시청 거리와의 관계
도 7은 본 발명의 액정 전계 렌즈를 적용한 입체 표시 장치를 나타낸 도면
도 8은 본 발명의 칼럼 스페이서를 다른 실시예에 적용한 스위처블 입체 전환 수단을 나타낸 단면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정 전계 렌즈 및 이의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 액정 전계 렌즈의 칼럼 스페이서를 나타낸 단면도이다.
도 1과 같이, 본 발명의 액정 전계 렌즈의 칼럼 스페이서(250)은 그 높이가 10㎛ 이상인 드라이 필름(dry film)으로 형성된 것으로, 제 1 기판(100) 상에 드라이 필름층을 부착한 후, 노광 및 현상 공정을 통해 형성된다.
도 1은, 상기 칼럼 스페이서(250)가 상기 제 1 기판(100) 상에 제 1 전극(110)을 형성한 후, 제 1 배향막(116)을 도포한 후, 그 상부에 패터닝한 상태를 나타내고 있다. 즉, 상기 칼럼 스페이서(250)는 제 1 기판(100) 상에 제 1 배향막(116)의 표면 상에 패터닝되어 형성된다.
여기서 제 1 전극(110)은 제 1 기판(100)에서 일 방향으로 길게 복수개로 평행하게 나뉘어 형성되며, 도 1에는, 그 중 일 전극만을 도시하여 나타냈다.
경우에 따라, 상기 칼럼 스페이서(250)는 전면에 제 2 전극(미도시)이 형성되는 제 2 기판 상에 형성될 수도 있다.
여기서, 드라이 필름은 일반적인 액정 패널 등의 셀갭을 유지하는 칼럼 스페이서를 패터닝시 이용되는 액상의 포토 레지스트와 달리, 고상으로 상기 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판에 부착되어 형성되는 것이다. 액상의 포토 레지스트는 스핀 코팅 등의 공정을 거쳐 기판 상에 도포되는데, 액상의 재료가 갖는 흐름성으로, 기판 상에 일정한 높이로 남아있지 않다. 따라서, 5㎛ 이상의 높은 높이로 유지가 힘들어, 액정 전계 렌즈와 같이, 작게는 10㎛, 크게는 100㎛ 의 셀갭을 요하는 셀에서 이용되는 칼럼 스페이서의 재료로 부적합하다.
본 발명의 칼럼 스페이서(250)은 고상으로, 높이 제어가 용이한 드라이 필름을 이용함으로써, 높은 높이의 셀갭을 안정적으로 설계할 수 있다.
이하에서는, 구체적으로 본 발명의 칼럼 스페이서를 이용한 액정 전계 렌즈의 제조 방법에 대해 살펴본다.
도 2a 및 도 2b는 제 1 실시예에 따른 본 발명의 액정 전계 렌즈의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이며, 도 3은 도 2a의 드라이 필름 부착 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 3과 같이, 드라이 필름은 그 주 성분이 감광성 수지층(250a)으로, 제조 공정 중에, 그 상하 표면을 보호 및 지지하기 위해 각각 상부에는 폴리에틸렌 보호막(261)과 하부에는 폴리에스테르 지지막(262)이 배치되어 적층된 필름 롤로 준비되어 있다.
여기서, 상기 감광성 수지층(250a)은 광중합 개시제, 다관능성 단량체, 바인더를 포함한 광중합형 감광 조성물을 포함하여 이루어져, 자외선 등과 같은 광이 쏘여지면, 반응하여 중합반응하는 성질을 갖는다.
그리고, 상기 필름 롤이 제 1 기판 또는 제 2 기판의 표면에 대응된 후에, 그 상부 및 하부의 폴리에틸렌 보호막(261) 및 폴리에스테르 지지막(262)을 벗기며, 감광성 수지층(250a)이 직접 제 1 기판 또는 제 2 기판 표면에 접하도록 하여, 부착 공정을 진행한다. 이 경우, 상기 감광성 수지층(250a)이 제 1 기판 또는 제 2 기판 표면 대응면에는 점착층을 더 구비하여, 부착 후 제 1 기판(100) 또는 제 2 기판으로부터 상기 감광성 수지층(250a)의 박리를 방지할 수 있다
도 2a와 같이, 상기 감광성 수지층(250a)을 제 1 전극(110) 및 제 1 배향막(116)이 형성된 제 1 기판(100) 상에 부착한 후, 칼럼 스페이서 형성 부위에 개구부(400a), 나머지 부위에 차광부(400b)를 갖는 마스크(400)를 상기 감광성 수지층(250a) 상부에 정렬시킨 후, 상기 감광성 수지층(250a)을 노광한다.
이어, 노광된 감광성 수지층(250a)에 탄산 나트륨 수용액 등과 같은 현상액을 이용하여, 감광성 수지층(250a)을 현상시킨다. 이 때, 감광성 수지층(250a)은 현상 후 노광된 부위는 광중합되어 남아있고, 노광되지 않은 부위는 상기 현상액에 의해 용해되어, 노광된 부위에 칼럼 스페이서(250)가 형성된다.
이와 같이, 광에 반응된 부위에 남아있어 패터닝되는 감광성 수지층(250a)은 네거티브 감광성을 갖는 재료이다.
도 4a 및 도 4b는 제 2 실시예에 따른 본 발명의 액정 전계 렌즈의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
경우에 따라, 감광성 수지층이 파지티브 감광성을 가질 수도 있다. 이 경우에는 도 4a와 같이, 상술한 마스크(400)와는 역상의 마스크(500)을 이용하여 패터닝을 할 수 있다.
즉, 제 2 실시예에 따른 본 발명의 액정 전계 렌즈의 제조 방법은, 도 4a와 같이, 상기 칼럼 스페이서 형성 부위 이외의 부위에 상당하여 개구부(500a)와, 상기 칼럼 스페이서 형성 부위에 차광부(500b)를 갖는 마스크(500)를 이용하여 감광성 수지층(250a)을 노광하여 도 4b와 같이, 상기 감광성 수지층(250a)의 노광된 부위를 현상하여 제거하는 이루어진다.
이 때, 이용되는 현상액은 광중합된 부위가 제거되어, 광반응하지 않은 부위가 남아있는 재료를 이용한다.
도 5는 본 발명의 액정 전계 렌즈를 나타낸 단면도이다.
상술한 액정 전계 렌즈의 제조 방법을 통해 형성된 액정 전계 렌즈는, 도 5와 같이, 서로 대향된 제 1 기판(100) 및 제 2 기판(200)과, 상기 제 1 기판(100) 상에 일방향의 종축을 갖고 서로 평행한 제 1 전극(110)과, 상기 제 2 기판(200) 전면에 형성된 제 2 전극(210)과, 상기 제 1 기판(100)과 상기 제 2 기판(200) 사이에, 감광성 수지층을 주 성분으로 하는 드라이 필름으로 형성된 칼럼 스페이서(250) 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 형성된 액정층(300)을 포함하여 이루어진다. 그리고, 제 1, 제 2 기판(100, 200)은 각각 도 5와 같은 단위 렌즈를 횡방향으로 반복하여 갖는다.
이 경우, 고상화된 드라이 필름으로 이루어지는 칼럼 스페이서(250)의 두께는 10~100㎛로 높은 높이로 구현이 가능하다. 즉, 드라이 필름이 직접 패터닝되어 기판 상에 남아 칼럼 스페이서로 이용되는 것으로, 액상의 재료의 흐름성으로 높은 높이의 유지가 힘든 점을 개선할 수 있다.
도시된 도면 상에서 제 1 전극(110)은 2층으로 나누어 형성한 것으로, 하부 제 1 전극(110a)은 제 1 기판(100) 상에 형성하고, 상부 제 1 전극(110b)은 상기 하부 제 1 전극(110a)을 덮는 절연막(115) 상에 형성한 것이다. 이러한 구성은, 렌즈 영역(액정 전계 렌즈의 제 1 전극 및 제 2 전극에 전압 인가시 구현되는 하나의 렌즈 영역)에서 미세하게 제 1 전극(110:110a, 110b)을 배치시키기 위한 것으로, 상부 제 1 전극(110b)은 상기 하부 제 1 전극(110a) 사이에 놓여지도록 배치된다.
이러한 2층 구성은 가능한 실시예로, 제 1 전극(110)의 배치는 반드시 이에 한정되지 않고, 일층으로 제 1 기판(100) 상에서만 형성될 수도 있고, 보다 복수의 층으로 나누어 형성할 수도 있다.
또한, 상기 제 1 전극(110)의 폭은 단위 렌즈에서, 렌즈 영역의 에지로 가며 점점 커지거나, 역으로 점점 줄어들게 할 수 있다. 경우에 따라, 렌즈 영역의 복수개의 제 1 전극(110)을 동일 폭으로 하여 형성할 수도 있다. 어느 경우이나 렌즈 영역의 중심에서 에지 영역으로 가며, 점점 커지는 전압이 인가되는 것이다.
상기 제 2 기판(200)은 전면 제 2 전극(210)이 형성되며, 그 상부에 제 2 배향막(212)이 더 형성될 수 있다.
이 때, 제 1 배향막(116)과 제 2 배향막(212)은 서로 안티패럴랠 또는 교차하는 방향으로 배향될 수 있다.
경우에 따라, 상기 제 1, 제 2 배향막(116, 212)은 생략될 수도 있다.
한편, 본 발명의 액정 전계 렌즈의 구동을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 액정 전계 렌즈는, 렌즈 영역별로 상기 복수개의 제 1 전극(110)에 중심으로부터 에지로 갈수록 점점 커지는 고전압을 인가하고, 상기 제 2 전극(210)을 접지시켜 영역별 광경로차를 일으켜 렌즈 효과를 갖는 것이다. 이러한 전압 조건에 의해 렌즈 영역의 에지에서, 가장 강한 전압을 인가하여 가장 강한 수직 전계가 형성되고, 상기 중심으로 갈수록 줄어드는 전압을 인가하여, 약한 수직 전계가 형성되도록 한다. 이에 따라, 액정층(300)을 이루는 액정 분자가 양의 유전율 이방성을 가질 때, 상기 액정 분자는 전계에 따라 배열되어, 렌즈 영역의 에지에서는 서있게 되고, 중심에서는 수평에 가깝게 기울어진 배열을 갖게 된다. 이에 따라 광경로차가 발생한다.
따라서, 광의 전달의 입장에서는 상기 렌즈 영역의 에지가 광경로가 짧게 되고, 상기 렌즈 영역의 중심으로 갈수록 광경로가 길어지게 되며, 이를 위상면으로 나타냈을 때, 표면이 포물면을 갖는 렌즈와 유사한 광 전달 효과를 갖게 된다.
여기서, 상기 제 1 전극(110) 및 제 2 전극(210)은 액정 전계의 거동을 유발하여, 전체적으로 빛이 느끼는 굴절율을 공간적으로 포물 함수가 되도록 유도한다. 여기서, 제 1 전극(110)은 일 방향으로 길게 복수개 형성되어, 렌즈 영역에서 형성되는 렌즈는 상기 제 1 전극(110)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 형성된다.
이 때, 제 2 전극(210)에는 접지 또는 상기 제 1 전극(110)들에 인가되는 전압 중 최소 전압과 같거나 작은 전압을 인가한다.
한편, 본 발명의 액정 전계 렌즈는 일종의 스위처블 입체 전환 수단으로, 제 1, 제 2 전극(110, 210)에 전압 인가시에는 렌즈로 기능하나, 전압 오프시에는 하부의 영상 패널의 영상이 그대로 출사되는 투광 수단으로 기능하여, 2D-3D 의 전환이 가능하게 한다.
도 6은 액정 전계 렌즈에 있어서, 셀갭과 시청 거리와의 관계이다.
도 6을 참조하면, 액정 전계 렌즈에서, 초점거리는 다음의 수학식 1 의 특징을 갖는다.
Figure 112010055032224-pat00001
여기서, d는 액정층(300)의 셀갭이며, Δn은 액정층의 ne-no임.
이 때, 액정층(300)의 셀갭 d에 관해 상기 수학식 1을 바꾸면,
Figure 112010055032224-pat00002
의 관계가 도출된다.
그리고, 도 6의 초점 거리 f와 시청 거리 D를 높이로 하여 그려지는 2개의 삼각형을 근거로 비례식을 세우면 다음 수학식 2의 관계가 형성된다.
여기서, Plens는 액정 전계 렌즈의 일 렌즈 영역의 피치를 의미하며, N은 뷰(veiw) 개수를 의미하고, E는 양안 간격, D는 최적 시청 거리를 나타낸다. 그리고, Plcd는 영상 패널에서, 3D 이미지 한 뷰를 나타내는 피치를 나타낸다.
Figure 112010055032224-pat00003
즉,
Figure 112010055032224-pat00004
의 관계가 성립된다.
다시, 일 렌즈 영역의 피치(Plens)에 관해 풀이하면, 다음의 수학식 3이 성립한다.
Figure 112010055032224-pat00005
최총적으로 수학식 3과 앞의 수학식 1을 근거로 액정층의 셀갭 d의 식을 도출하면, 다음 수학식 4가 성립된다.
Figure 112010055032224-pat00006
즉, 수학식 4를 통해 셀갭과 최적 시청거리는 서로 반비례 관계를 나타냄을 알 수 있다. 따라서, 모바일용 표시 장치와 같이, 시청거리가 짧은 제품에 액정 전계 렌즈를 적용할 경우에는, 셀갭을 크게하여야 함을 예상할 수 있다.
본 발명의 칼럼 스페이서를 이용한 액정 전계 렌즈는 드라이 필름으로 형성된 칼럼 스페이서를 이용하여, 높은 높이의 셀갭 구현이 가능하여, 모바일용 표시 장치와 같이, 최적 시청거리가 짧은 제품을 구현할 수 있는 것이다.
도 7은 본 발명의 액정 전계 렌즈를 적용한 입체 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 7과 같이, 본 발명의 액정 전계 렌즈를 적용한 입체 표시 장치는, 상술한 액정 전계 렌즈(1000) 하측에 영상 패널(350)을 배치시켜 구성한 것이다. 이 경우, 영상 패널(350)에서 좌안 및 우안 이미지 출사시 상기 액정 전계 렌즈(1000)를 통해 굴절되어 각각 최적 시청위치에 있는 시청자의 좌안과 우안에 좌안 영상과 우안 영상이 별개로 시인되어, 3D 시청이 가능하다.
도 8은 본 발명의 칼럼 스페이서를 다른 실시예에 적용한 스위처블 입체 전환 수단을 나타낸 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 칼럼 스페이서를 배리어 방식의 스위처블 입체 전환 수단에 적용한 것으로, 다른 실시예에 따른 스위처블 입체 전환 수단(500)은, 도 5에서 상술한 렌즈 영역에 상당한 일 피치 내에 일부 영역과 나머지 영역을 구분하여, 일부 영역(B)과 나머지 영역(W)에 위치한 상기 제 1 전극들(110)에 서로 다른 제 1 전압과 제 2 전압을 함께 인가하는 제 1 전압원(미도시)을 구비하여 이루어진다. 그리고, 제 1, 제 2 기판(100, 200)은 각각 도 8과 같은 단위 배리어를 횡방향으로 반복하여 갖는다.
이 경우, 단위 배리어에 상기 제 1 전압원을 통해 전압 인가시, 상기 스위처블 입체 전환 수단의 일 피치는 블랙 영역(B)과 화이트 영역(W)으로 구분되어진다.
즉, 상기 스위처블 입체 전환 수단이 노멀리 화이트(normally white) 모드라면, 상기 블랙 영역은 상대적으로 고전압을 제 1 전극(110)들에 인가하여 주고, 화이트 영역은 이보다 작은 저전압을 제 1 전극(110)들에 인가하여 주는 것이다. 이 경우, 상기 저전압에 해당하는 전압이 상기 제 2 전극(210)에 걸려져 있는 것으로, 블랙 영역만 수직 전계가 인가된 상태인 것이다.
이 경우, 전압 인가시에만, 일 피치 내에 일부만 블랙 영역(B)이 되도록 하며, 화이트 영역(W)으로 남아있는 부분을 마치 슬릿과 같이 이용하여, 양안 시차를 유도한다. 이 경우, 상기 블랙 영역(B)을 완전히 가려주도록, 전압 인가시 액정 배향 방향으로 흡수축을 갖는 편광판(260)을 상기 제 2 기판(200)의 배면측에 더 형성할 수 있다.
이러한 배리어 방식에 있어서도, 2차원 표시에서는, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극(110, 120)을 모두 오프 상태로 하여, 하부 영상 패널(350)의 영상이 그대로 출사되게 한다.
이와 같이, 본 발명의 액정 전계 렌즈 및 이의 제조 방법과 이를 이용한 입체 영상 표시 장치는, 칼럼 스페이서를 드라이 필름이라는 고상의 재료로 부착, 노광 및 현상 공정으로 형성하여, 액상의 흐름성이 없는 고상 재료를 이용하여 높은 높이의 칼럼 스페이서 구현이 가능하다.
또한, 공정상에서 현상 이후의 박리 공정이 없어 보다 칼럼 스페이서 형성 공정 시간을 줄일 수 있다. 따라서, 특히, 액정 전계 렌즈와 같이, Δnd 값을 높여야 하는 구조에 있어서, 패턴 형성의 용이성과 안정성 때문에, 수율 향상을 기대할 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100: 제 1 기판 110: 제 1 전극
115: 절연막 116: 배향막
200: 제 2 전극 210: 제 2 전극
250: 칼럼 스페이서 250a: 감광성 수지층
260: 편광판 261: 폴리에틸렌 보호막
262: 폴리에스테르 지지막 300: 액정층
350: 영상 패널 500: 스위처블 입체 전환 수단
1000: 액정 전계 렌즈 400, 500: 마스크
400a, 500a: 개구부 400b, 500b: 차광부

Claims (11)

  1. 횡방향으로 단위 렌즈를 반복하여 갖는 제 1 기판을 마련한 후, 각 단위 렌즈마다 상기 제 1 기판 상에 일방향의 종축을 갖고 서로 평행한 복수개의 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 기판에 대향되는 제 2 기판 전면에 제 2 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극들을 포함한 제 1 기판 또는 상기 제 2 전극의 전면(全面)에 10㎛ 초과 내지 100㎛ 미만의 두께이며, 고상(固相: solid phase)의 감광성 수지층을, 상기 제 1 전극들을 포함한 제 1 기판 또는 상기 제 2 전극과 대향하는 감광성 수지층의 표면에 점착층을 개재하여, 부착하는 단계;
    상기 감광성 수지층의 일부를 노광 및 현상하여, 상기 단위 렌즈의 에지에 칼럼 스페이서를 형성하는 단계; 및
    상기 제 1 기판과 제 2 기판을 대향시켜 본딩하고, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 전계 렌즈의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 감광성 수지층을 부착하는 단계는,
    상기 감광성 수지층의 상하가 보호막 및 지지막에 의해 도포되어 적층된 필름 롤을 준비한 후, 상기 보호막 및 지지막을 벗김과 동시에 상기 감광성 수지층을, 상기 감광성 수지층 표면 상의 점착층과 함께, 상기 제 1 전극들을 포함한 제 1 기판 또는 상기 제 2 전극 상에 도포하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 전계 렌즈의 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 지지막 및 보호막은 각각 폴리에스테르 및 폴리에틸렌으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 전계 렌즈의 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 감광성 수지층의 일부를 노광 및 현상하여 칼럼 스페이서를 형성하는 단계는,
    상기 칼럼 스페이서 형성 부위에 상당하여 개구부를 갖는 마스크를 이용하여 상기 감광성 수지층을 노광하는 단계; 및
    상기 감광성 수지층의 노광되지 않는 부위를 현상하여 제거하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 전계 렌즈의 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 감광성 수지층의 노광되지 않는 부위를 현상시, 현상액은 탄산나트륨 수용액인 것을 특징으로 하는 액정 전계 렌즈의 제조 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 감광성 수지층의 일부를 노광 및 현상하여 칼럼 스페이서를 형성하는 단계는,
    상기 칼럼 스페이서 형성 부위 이외의 부위에 상당하여 개구부를 갖는 마스크를 이용하여 상기 감광성 수지층을 노광하는 단계; 및
    상기 감광성 수지층의 노광된 부위를 현상하여 제거하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 전계 렌즈의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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