KR101866280B1

KR101866280B1 - 패턴화된 광위상 변조판 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101866280B1
Application number: KR1020110078232A
Authority: KR
Inventors: 허종욱; 이주원; 장인택; 주성민; 김기준; 배윤주; 이웅상
Original assignee: 미래나노텍(주)
Priority date: 2010-08-05
Filing date: 2011-08-05
Publication date: 2018-06-12
Also published as: WO2012018234A2; KR20120022617A; TW201239419A; WO2012018234A3; TWI444677B

Abstract

본 발명은 베이스 기재; 상기 베이스 기재 위에 코팅된 경화형 수지로 이루어지고, 서로 다른 깊이의 제1홈과 제2홈이 교대로 배열된 패턴을 가지는 경화형 수지 패턴층; 및 상기 경화형 수지 패턴층의 제1홈과 제2홈에 내재된 경화형 액정물질에 의해 각각 형성된 제1액정층과 제2액정층으로 이루어진 액정물질 패턴층;을 포함하는 패턴화된 광위상 변조판을 제공한다. 이때, 상기 제1액정층 및 제2액정층은 광의 위상을 각각 다르게 지연시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판은 액정층 표면에 형성된 패턴에 의해 광의 위상을 각각 다르게 지연시키는 구조의 종전의 패턴화된 광위상 변조판과 달리 경화형 수지 패턴층에 내재된 액정물질로 형성된 액정물질 패턴층에 의해 광의 위상을 각각 다르게 지연시키는 구조를 가지기 때문에 광 마스크의 사용을 최소화하고 별도의 에칭 공정 없이 제조가 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판은 롤투롤(Roll to Roll) 방식으로 제조될 수 있어서, 단순화된 공정으로 대량 생산이 가능하다. 아울러, 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판을 디스플레이 화면의 전면에 부착하는 경우 시청자에게 고품위의 3차원 입체 영상을 제공할 수 있다.

Description

패턴화된 광위상 변조판 및 이의 제조방법{Patterned retarder and manufacturing method of the same}

본 발명은 패턴화된 광위상 변조판 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내재된 액정물질에 의해 형성된 액정물질 패턴층을 포함하는 광위상 변조판 및 이의 제조방법에 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 입체 화상은 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의하여 이루어지게 되는데 두 눈의 시차 즉, 두 눈이 약 65㎜ 정도 떨어져서 존재하기 때문에 나타나게 되는 양안 시차가 입체감의 가장 중요한 요인이라 할 수 있다. 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 한다.

전술한 3차원 입체 영상을 표시하는 기술은 크게 양안 시차 방식(stereoscopic technique)과, 복합 시차 방식(autostereoscopic technique)으로 분류할 수 있소, 이 중 양안 시차 방식은 가장 입체효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하는 것으로서, 안경 방식과 무안경 방식이 있다. 안경 방식은 좌우 영상을 분리하는 것을 이용하는 것으로서, 공간분할 방식(또는 편광 방식)과 시간분할 방식으로 나누어지며, 공간분할 방식은 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)을 사용하고, 시간분할 방식은 셔터 안경(shutter glass)을 사용한다.

공간분할 방식(또는 편광 방식)은 편광 현상을 이용하는 것으로서, 디스플레이 화면의 전면에 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)이라는 필름을 붙여서 좌우 영상을 공간적으로 분리한다. 현재 널리 사용되는 것은 광위상 변조판(Patterned retarder)의 라인별로 좌우 영상을 배치하는 방식으로, 예를 들어 수직방향을 기준으로 홀수 라인에는 좌 영상을, 짝수 라인에는 우 영상을 배치한다. 이때 시청자는 편광 안경을 착용하고 디스플레이 화면에서 분리된 좌 영상과 우 영상을 분리 수용하여 입체 영상을 즐기게 된다.

도 1은 종래의 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder) 제조 공정을 나타낸 것이다. 도 1에서 보이는 바와 같이 종래의 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder) 제조 공정은 먼저 베이스 기재(10) 위에 광경화형 액정물질(20)을 도포하는 단계(S10); 도포된 광경화형 액정물질에 광을 조사하고 경화시켜 제1액정물질층(30)을 형성하는 단계(S20); 제1액정물질층위에 광경화형 액정물질(40)을 도포하는 단계(S30); 소정의 패턴을 갖는 광 마스크(45, photo mask)를 대고 광을 조사하고 마스크 되지 않은 광경화형 액정물질을 경화시키는 단계(S40); 및 경화되지 않은 액정물질을 유기용매로 에칭으로 제거하여 소정의 패턴을 가지는 제2액정물질층(50)을 형성하는 단계(S50);로 구성된다. 이때 제1액정물질층은 광의 위상을 λ/4 만큼 지연시키는 두께를 가지며, 제2액정물질층은 광의 위상을 λ/2 만큼 지연시키는 두께를 가진다. 결과적으로 제1액정물질층만을 통과하는 광은 λ/4 만큼 위상이 지연되고, 제1액정물질층과 제2액정물질층을 순차적으로 통과하는 광은 3λ/4 만큼 위상이 지연된다.

그러나 종래의 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder) 제조 공정은 액정물질의 패턴 형성을 위해 광 마스크를 사용하기 때문에, 정확한 패턴 형성을 위해서는 광 마스크의 정렬(photo mask align)이 높은 치수정밀도로 이루어져야 한다. 이 경우 정렬 공정에서 택타임(tact time)이 길어질 뿐만 아니라, 마스크 정렬 장치(mask aligner)와 같은 고가의 설비를 필요로 한다. 또한, 종래의 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder) 제조 공정은 위상 지연 차를 제어하기 위해 별도의 에칭 공정이 필요하고, 이 경우 공정이 복잡해져서 수율 및 양산성이 낮은 단점이 있다.

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은 광 마스크의 사용을 최소화하고 별도의 에칭 공정 없이 제조 가능한 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)을 제공하는데에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 광 마스크를 사용하지 않고, 별도의 에칭 공정 없이 단순화된 공정으로 대량 생산이 가능한 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조방법을 제공하는데에 있다.

본 발명의 일 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 베이스 기재; 상기 베이스 기재 위에 코팅된 경화형 수지로 이루어지고, 서로 다른 깊이의 제1홈과 제2홈이 교대로 배열된 패턴을 가지는 경화형 수지 패턴층; 및 상기 경화형 수지 패턴층의 제1홈과 제2홈에 내재된 경화형 액정물질에 의해 각각 형성된 제1액정층과 제2액정층으로 이루어진 액정물질 패턴층;을 포함하는 패턴화된 광위상 변조판을 제공한다. 이때, 상기 제1액정층 및 제2액정층은 광의 위상을 각각 다르게 지연시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베이스 기재는 바람직하게는 투명 기재인 것을 특징으로 하고, 구체적으로 투명 유리 기재가 있다. 또한, 상기 베이스 기재는 보다 바람직하게는 가요성 필름인 것을 특징으로 하며, 이 경우 패턴화된 광위상 변조판을 롤투롤(Roll to Roll) 방식으로 제조할 수 있다.

또한, 상기 경화형 수지는 열경화형 수지 또는 광경화형 수지에서 선택되고, 바람직하게는 자외선 경화형 수지인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 경화형 액정물질은 바람직하게는 광경화형 액정물질인 것을 특징으로 하고, 보다 바람직하게는 자외선 경화형 액정물질인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1액정층은 광의 위상을 (n-3/4)λ(n은 양의 정수) 만큼 지연시키고, 제2액정층은 광의 위상을 (n-1/4)λ 만큼 지연시키며, n은 양의 정수인 것이 바람직하고, 이때, 상기 제1액정층 및 제2액정층을 통과한 광의 하나는 좌원편광 특성을 가지고 다른 하나는 우원편광 특성을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 베이스 기재; 상기 베이스 기재 위에 코팅된 경화형 수지로 이루어지고, 소정 깊이의 다수의 홈이 소정 간격을 두고 배열된 패턴을 가지는 경화형 수지 패턴층; 및 상기 경화형 수지 패턴층 상에 도포된 액정물질에 의해 형성된 서로 다른 두께의 제1액정층과 제2액정층으로 이루어진 액정물질 패턴층; 을 포함하는 패턴화된 광위상 변조판을 제공한다. 그리고, 상기 제1액정층의 일부는 홈에 대응되고 제2액정층은 홈들의 간격 영역의 위에 대응되며, 상기 제1액정층 및 제2액정층은 광의 위상을 각각 다르게 지연시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 베이스 기재 위에 경화형 수지를 도포하는 단계; 상기 도포된 경화형 수지를 서로 다른 높이의 제1돌기와 제2돌기가 교대로 배열된 패턴이 일면에 성형된 임프린트용 마스터로 가압하고 경화시켜, 서로 다른 깊이의 제1홈과 제2홈이 교대로 배열된 패턴을 가지는 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계; 및 상기 경화형 수지 패턴층의 제1홈과 제2홈에 경화형 액정물질을 충전하고 경화시켜 제1액정층과 제2액정층으로 이루어진 액정물질 패턴층을 형성하는 단계;를 포함하는 패턴화된 광위상 변조판의 제조방법을 제공한다. 이때, 상기 제1액정층 및 제2액정층은 광의 위상을 각각 다르게 지연시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판의 제조방법은 상기 제1액정층 및 제2액정층의 미세한 두께 조절을 위해 바람직하게는 상기 액정물질 패턴층을 평탄화시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 베이스 기재는 디스플레이 화면에서 방출되는 광을 투과시킬 수 있는 것이라면, 그 재료나 형상이 크게 제한되지 않으며, 바람직하게는 투명 기재인 것을 특징으로 하고, 구체적으로 투명 유리 기재가 있다. 또한, 상기 베이스 기재는 보다 바람직하게는 가요성 필름인 것을 특징으로 하며, 이 경우 패턴화된 광위상 변조판을 롤투롤(Roll to Roll) 방식으로 제조할 수 있다.

또한, 상기 임프린트용 마스터는 통상적인 평판형 압축 방식에 사용되는 것일 수도 있으나, 바람직하게는 롤투롤(Roll to Roll) 방식에 적합한 것을 특징으로 하면, 구체적으로 후술하는 마스터 롤, 스탬퍼 롤, 필름 형상의 성형 몰드 등이 있다.

상기 베이스 기재가 가요성 필름인 경우 상기 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계는 롤투롤(Roll to Roll) 방식으로 구성될 수 있으며, 구체적으로 다음과 같은 3가지의 실시예를 들 수 있다.

상기 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계의 제1실시예는 (a1) 베이스 기재를 서로 다른 높이의 제1돌기와 제2돌기가 교대로 배열된 패턴이 표면에 형성된 임프린트용 마스터 롤에 이송시키는 단계; (a2) 상기 베이스 기재의 일면과 상기 임프린트용 마스터 롤의 표면에 형성된 패턴이 밀착되는 영역으로 경화형 수지를 주입하여 상기 베이스 수지의 일면과 상기 임프린트용 마스터 롤의 패턴 사이에 경화형 수지를 충전시키는 단계; (a3) 상기 베이스 기재의 일면과 상기 패턴이 형성된 임프린트용 마스터 롤의 표면을 밀착시키고 경화형 수지를 경화시켜, 서로 다른 깊이의 제1홈과 제2홈이 교대로 배열된 패턴을 가지는 경화형 수지 패턴층을 형성하고 베이스 기재의 일면에 부착시키는 단계; 및 (a4) 상기 경화형 수지 패턴층이 부착된 베이스 기재를 임프린트용 마스터 롤과 분리시키는 단계;로 구성된다. 이때, 상기 임프린트용 마스터 롤은 원통형의 금속 표면에 서로 다른 높이의 제1돌기와 제2돌기가 교대로 배열된 패턴 형상이 가공된 것을 특징으로 한다.

상기 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계의 제2실시예는 (b1) 베이스 기재를 서로 다른 높이의 제1돌기와 제2돌기가 교대로 배열된 패턴이 표면에 형성된 임프린트용 스탬퍼 롤에 이송시키는 단계; (b2) 상기 베이스 기재의 일면과 상기 임프린트용 스탬퍼 롤의 표면에 형성된 패턴이 밀착되는 영역으로 경화형 수지를 주입하여 상기 베이스 수지의 일면과 상기 임프린트용 스탬퍼 롤의 패턴 사이에 경화형 수지를 충전시키는 단계; (b3) 상기 베이스 기재의 일면과 상기 패턴이 형성된 임프린트용 스탬퍼 롤의 표면을 밀착시키고 경화형 수지를 경화시켜, 서로 다른 깊이의 제1홈과 제2홈이 교대로 배열된 패턴을 가지는 경화형 수지 패턴층을 형성하고 베이스 기재의 일면에 부착시키는 단계; 및 (b4) 상기 경화형 수지 패턴층이 부착된 베이스 기재를 임프린트용 스탬퍼 롤과 분리시키는 단계;로 구성된다. 이때, 상기 임프린트용 스탬퍼 롤은 원통형의 지지체 표면에 서로 다른 높이의 제1돌기와 제2돌기가 교대로 배열된 패턴을 가진 스탬퍼가 밀착 고정된 것을 특징으로 한다.

상기 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계의 제3실시예는 (c1) 베이스 기재를 가이드 롤을 통해 패턴 롤로 이송시키는 단계; (c2) 서로 다른 높이의 제1돌기와 제2돌기가 교대로 배열된 패턴이 일면에 형성된 필름 형상의 성형 몰드를 패턴 가이드 롤을 통해 패턴 롤로 이송시키는 단계; (c3) 상기 베이스 기재의 일면과 상기 성형 몰드의 일면에 형성된 패턴이 밀착되는 영역으로 경화형 수지를 주입하여 상기 베이스 수지의 일면과 상기 성형 몰드의 패턴 사이에 경화형 수지를 충전시키는 단계; (c4) 상기 베이스 기재의 일면과 상기 패턴이 형성된 성형 몰드의 일면을 밀착시키고 경화형 수지를 경화시켜, 서로 다른 깊이의 제1홈과 제2홈이 교대로 배열된 패턴을 가지는 경화형 수지 패턴층을 형성하고 베이스 기재의 일면에 부착시키는 단계; 및 (c5) 상기 경화형 수지 패턴층이 부착된 베이스 기재를 성형 몰드와 분리시키는 단계;로 구성된다. 이때, 상기 필름 형상의 성형 몰드는 필름 형상의 기재층; 및 상기 기재층의 일면에 형성되고, 서로 다른 높이의 제1돌기와 제2돌기가 교대로 배열된 패턴을 가진 패턴층;을 포함하고, 바람직하게는 상기 기재층의 다른 일면에 형성되고, 상기 롤의 표면과의 마찰력을 증가시키기 위한 마찰부;를 더 포함할 수 있다. 성형 몰드의 상기 기재층은 바람직하게는 PET 필름으로 이루어진 것을 특징으로 한다. 또한, 성형 몰드의 상기 패턴층은 고분자 수지로 이루어진 것을 특징으로 한다. 또한, 성형 몰드의 상기 마찰부는 다수의 미세한 요철로 이루어지거나, 탄성 재료로 형성된 박막 필름으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 베이스 기재 위에 경화형 수지를 도포하는 단계; 상기 도포된 경화형 수지를 소정 두께의 다수의 돌기가 소정 간격을 두고 배열된 패턴이 일면에 성형된 임프린트용 마스터로 가압하고 경화시켜, 소정 깊이의 다수의 홈이 소정 간격을 두고 배열된 패턴을 가지는 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계; 및 상기 경화형 수지 패턴층 상에 경화형 액정물질을 도포하고 경화시켜 서로 다른 두께의 제1액정층과 제2액정층으로 이루어진 액정물질 패턴층을 형성하는 단계; 를 포함하는 패턴화된 광위상 변조판의 제조방법을 제공한다. 그리고, 상기 제1액정층은 홈에 대응되고 제2액정층은 홈들의 간격에 대응되며, 상기 제1액정층 및 제2액정층은 광의 위상을 각각 다르게 지연시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판은 액정층 표면에 형성된 패턴에 의해 광의 위상을 각각 다르게 지연시키는 구조의 종전의 패턴화된 광위상 변조판과 달리 경화형 수지 패턴층에 내재된 액정물질로 형성된 액정물질 패턴층에 의해 광의 위상을 각각 다르게 지연시키는 구조를 가지기 때문에 광 마스크의 사용을 최소화하고 별도의 에칭 공정 없이 제조가 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판은 롤투롤(Roll to Roll) 방식으로 제조될 수 있어서, 단순화된 공정으로 대량 생산이 가능하다. 아울러, 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판을 디스플레이 화면의 전면에 부착하는 경우 시청자에게 고품위의 3차원 입체 영상을 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder) 제조 공정을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 분해 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 결합 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계를 구성하는 제1실시예를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계를 구성하는 제2실시예에 사용된 임프린트용 스탬퍼 롤의 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계를 구성하는 제3실시예를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계를 구성하는 또 다른 제3실시예를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계를 구성하는 제3실시예에 사용된 성형 몰드의 단면도이고, 도 11은 다른 성형 몰드의 단면도이고, 도 12는 또 다른 성형 몰드의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 바람직한 다른 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 사시도이고, 도 14는 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 분해 단면도이며, 도 15는 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 결합 단면도이다.
도 16은 본 발명의 바람직한 다른 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정을 나타낸 것이다.
도 17은 본 발명의 바람직한 다른 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계를 구성하는 제1실시예를 나타낸 것이다.
도 18은 본 발명의 바람직한 다른 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계를 구성하는 제2실시예에 사용된 임프린트용 스탬퍼 롤의 단면도이다.
도 19는 본 발명의 바람직한 다른 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계를 구성하는 제3실시예를 나타낸 것이다.
도 20은 본 발명의 바람직한 다른 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계를 구성하는 또 다른 제3실시예를 나타낸 것이다.
도 21은 본 발명의 바람직한 다른 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계를 구성하는 제3실시예에 사용된 성형 몰드의 단면도이고, 도 22는 다른 성형 몰드의 단면도이고, 도 23은 또 다른 성형 몰드의 단면도이다.
도 24는 본 발명의 또다른 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 결합 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.

먼저, 도 1 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판 및 패턴화된 광위상 변조판 제조방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 일 측면은 패턴화된 광위상 변조판에 관한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 분해 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 결합 단면도이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder, 100)은 베이스 기재(110), 경화형 수지 패턴층(120), 및 액정물질 패턴층(130)을 포함한다.

베이스 기재(110)는 광을 투과시킬 수 있는 것이라면, 그 재료나 형상이 크게 제한되지 않으며, 광의 원활한 투과를 위해 투명 기재인 것이 바람직하다. 투명 기재의 구체적인 예로 투명 유리 기재, 투명 플라스틱 기재가 있다. 또한, 베이스 기재는 보다 바람직하게는 가요성 필름인 것을 특징으로 하는데, 이 경우 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판을 롤투롤(Roll to Roll) 방식으로 제조할 수 있다.

경화형 수지 패턴층(120)은 상기 베이스 기재 위에 코팅된 경화형 수지로 이루어진다. 또한, 경화형 수지 패턴층은 그 표면에 서로 다른 깊이의 제1홈(121)과 제2홈(122)이 교대로 배열된 일련의 패턴을 가진다. 일 예로 제1홈의 깊이가 1㎛일때 제2홈의 깊이는 3㎛이며, 이 경우 후술하는 제1액정층의 두께는 1㎛이고, 제2액정층의 두께는 3㎛이다. 경화형 수지는 광을 투과시킬 수 있는 것이라면, 그 재료나 형상이 크게 제한되지 않으며, 열경화형 수지 또는 광경화형 수지 등 공지의 경화형 수지가 사용될 수 있고, 바람직하게는 광경화형 수지인 것을 특징으로 하며, 상업적인 측면에서 보다 바람직하게는 자외선 경화형 수지인 것을 특징으로 한다. 경화형 수지 패턴층의 표면에는 서로 다른 깊이의 제1홈(121)과 제2홈(122)이 교대로 배열된 일련의 패턴이 베이스 기재를 기준으로 세로 방향 또는 가로 방향으로 형성되는데,이때 패턴은 후술하는 임프린트(Imprint) 방식에 의해 형성된다. 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder, 100)은 후술하는 액정물질 패턴층을 구성하는 제1액정층과 제2액정층의 두께가 경화형 수지 패턴층의 제1홈 및 제2홈의 깊이에 의해 조절되는 것을 특징으로 한다.

액정물질 패턴층(130)은 서로 다른 두께를 가지고 교대로 배열된 일련의 제1액정층(131)과 제2액정층(132)으로 이루어진다. 또한, 제1액정층은 상기 경화형 수지 패턴층의 제1홈에 내재된 경화형 액정물질에 의해 형성되고, 제2액정층은 상기 경화형 수지 패턴층의 제2홈에 내재된 경화형 액정물질에 의해 형성되며, 제1액정층 및 제2액정층은 광의 위상을 각각 다르게 지연시키는 것을 특징으로 한다. 상기 경화형 액정물질은 소정의 두께에 따라 광위 위상을 다르게 지연시키고, 광의 편광 특성을 변화시킬 수 있는 것이라면, 그 재료나 형상이 크게 제한되지 않으며, 구체적인 예로 네마틱상(Nematic phase), 디스코틱상(Discotic phases), 및 콜레스테릭상[Cholesteric phase, 또는 카이럴 네마틱상(Chiral nematic phase)이라 부른다.] 으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 또한, 상기 경화형 액정물질은 바람직하게는 광경화형 액정물질인 것을 특징으로 하며, 상업적인 측면에서 보다 바람직하게는 자외선 경화형 액정물질인 것을 특징으로 한다. 광 경화형 액정물질은 자외선 등의 광을 조사하면 광가교 반응에 의해 경화되는 액정물질이다. 디스플레이 화면, 예를 들어 LCD, PDP, EL, FED 표면에 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder, 100)을 부착하는 경우 입체 영상 표시 장치를 구성할 수 있다. 보다 구체적으로 디스플레이 화면에서 방출된 출사광은 서로 다른 두께를 가지고 교대로 배열된 일련의 제1액정층(131)과 제2액정층(132)을 통과하면서 광의 위상이 서로 다르게 지연되고, 제1액정층(131)과 제2액정층(132)을 통과한 광은 서로 다른 편광 특성을 나타낸다. 시청자는 서로 다른 편광 특성에 대응되는 2개의 편광렌즈가 구비된 편광안경을 통하여 양안에서 각기 다른 특성의 광을 인식하게 되고 입체 영상을 느낄 수 있다. 이때, 액정층을 통과하는 광은 액정층의 두께, 및 액정물질의 굴절율 이방성에 의해 광위상 변조특성이 달라지게 되는데, 그 관계는 하기의 수학식 1과 같다.

[수학식 1]

광의 위상 지연값 = Δn × t

여기서, Δn은 액정물질의 굴절율 이방성(optical anisotropy)이고, t는 액정층의 두께이다.

본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder, 100)의 액정물질 패턴층을 구성하는 제1액정층은 광의 위상을 (n-3/4)λ(n은 양의 정수) 만큼 지연시키고, 제2액정층은 광의 위상을 (n-1/4)λ 만큼 지연시키며, n은 양의 정수인 것이 바람직한데, 이 경우 상기 제1액정층 및 제2액정층을 통과한 광의 하나는 좌원편광 특성을 가지고 다른 하나는 우원편광 특성을 가지게 된다. 좌원편광을 선택적으로 통과시키는 좌안렌즈와 우원편광을 선택적으로 통과시키는 우안렌즈를 구비한 편광안경을 통해 시청자는 고품위의 입체 영상을 느낄 수 있게 된다. 보다 구체적으로 사용된 액정물질의 굴절율 이방성인 Δn이 0.17일때, 제1액정층에 의해 광의 위상을 λ/4(여기서 λ는 광의 파장으로서, 예를 들어 λ/4는 137.5㎚이다.)만큼 지연시키고 제2액정층에 의해 광의 위상을 3λ/4(여기서 λ는 광의 파장으로서, 예를 들어 3λ/4는 412.5㎚이다.)만큼 지연시키기 위해서는 제1액정층 및 제2액정층의 두께가 각각 0.808㎛ 및 2.426㎛ 이어야 한다. 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder, 100)의 액정물질 패턴층을 구성하는 제1액정층 및 제2액정층의 두께는 마이크로 미터 또는 나노 미터와 같은 미세수준에서 제어될 필요가 있으며, 이러한 액정층 두께의 미세 제어는 임프린트에 의해 마이크로 미터 또는 나노 미터와 같은 미세수준의 패턴을 가지는 경화형 수지 패턴층에 의해 달성될 수 있다.

상기에서 본 발명의 일 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판에 대하여 설명함에 있어서 베이스 기재 위에 코팅된 경화형 수지층에 제1홈과 제2홈이 형성되고 제1홈과 제2홈 내에 제1액정층과 제2액정층이 형성된 것을 그 예로 하였지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 일 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판은 제1홈과 제2홈이 베이스 기재의 일면에 형성되고 베이스 기재의 제1홈과 제2홈 내에 제1액정층과 제2액정층이 형성되는 등, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 예가 가능하다.

본 발명의 다른 측면은 패턴화된 광위상 변조판의 제조방법에 관한 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정을 나타낸 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조방법은 베이스 기재(110) 위에 경화형 수지를 도포하는 단계(S100); 상기 도포된 경화형 수지를 서로 다른 높이의 제1돌기(116)와 제2돌기(117)가 교대로 배열된 패턴이 일면에 성형된 임프린트용 마스터(115)로 가압하고 경화시켜, 서로 다른 깊이의 제1홈(121)과 제2홈(121)이 교대로 배열된 패턴을 가지는 경화형 수지 패턴층(120)을 형성하는 단계(S200, S300); 및 상기 경화형 수지 패턴층의 제1홈과 제2홈에 경화형 액정물질을 충전하고 경화시켜 제1액정층과 제2액정층으로 이루어진 액정물질 패턴층(130)을 형성하는 단계(S400);를 포함한다. 이때, 상기 제1액정층 및 제2액정층은 광의 위상을 각각 다르게 지연시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판의 제조방법은 도 5에 도시되지는 않았지만 상기 제1액정층 및 제2액정층의 미세한 두께 조절을 위해 바람직하게는 상기 액정물질 패턴층을 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP) 장치 등을 이용하여 평탄화시키는 단계;를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조방법에서 액정물질은 스핀 코팅, 롤 코팅, 디스펜싱 코팅, 또는 그라비아 코팅 등의 방법에 의해 충전될 수 있으며, 이때 액정 물질은 고분자 용매에 희석되어 사용될 수 있다. 액정물질을 코팅하는 방법은 용매의 종류와 희석 비율에 의해 결정되는 것이 일반적이다. 또한, 충전된 액정물질 위에 자외선과 같은 광을 조사하고 광가교 반응시키면 액정층을 형성하는데, 액정층의 광위상 변조 특성은 액정층의 두께, 액정물질의 굴절율 이방성에 의해 달라지게 되며, 액정층의 두께는 크게 제한되지 않으나, 수 마이크로미터 이하의 두께를 가지는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판의 제조방법 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계는 임프린트 방법에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하며, 베이스 기재의 재료나 형태에 의해 평판 타입의 임프린트용 마스터를 사용하는 평판 압축 성형 방식을 이용할 수도 있고, 바람직하게는 롤 타입의 임프린트용 마스터를 사용하는 롤투롤(Roll to Roll) 방식을 이용할 수도 있다. 특히 롤투롤(Roll to Roll) 방식을 이용을 이용하는 경우 제조공정의 단순화, 생산성의 향상 및 대면적으로 미세형상의 경화형 수지 패턴층 성형이 가능하다. 보다 구체적으로 상기 베이스 기재가 가요성 필름인 경우 롤투롤(Roll to Roll) 방식으로 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판을 제조할 수 있으며, 이때, 상기 임프린트용 마스터는 후술하는 마스터 롤, 스탬퍼 롤, 필름 형상의 성형 몰드 등이 있다.

도 6은 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계를 구성하는 제1실시예를 나타낸 것이다. 도 6에서 보이는 바와 같이 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계를 구성하는 제1실시예는 임프린트용 마스터로 임프린트용 마스터 롤(240)을 사용하는데, 임프린트용 마스터 롤은 원통형의 금속 표면에 서로 다른 높이의 제1돌기(241)와 제2돌기(242)가 교대로 배열된 패턴 형상이 가공된 것으로서 제조장치에 직접 장착 후 사용된다. 임프린트용 마스터로 임프린트용 마스터 롤(240)을 사용하는 경화형 수지 패턴층 형성 장치는 필름 형태의 베이스 기재(210)가 감겨진 제1롤(220)과 경화형 수지 패턴층이 성형된 베이스 기재(212)가 감기는 제2롤(250)이 양측에 구비되어 베이스 기재(210)을 지지 구동시키고, 제1롤과 제2롤 사이에는 베이스 기재를 이송시키는 가이드 롤(230a 내지 230d)과 베이스 기재에 경화형 수지 패턴층을 성형하기 위한 임프린트용 마스터 롤(240)이 구비된다. 또한, 베이스 기재(210)가 임프린트용 마스터 롤(240)에 인입되는 지점에는 경화형 수지(262)을 공급하는 경화형 수지 주입수단(260)이 구비되고, 임프린트용 마스터 롤(240)의 주변으로는 베이스 기재에 도포된 경화형 수지를 경화시키기 위한 경화수단(270)이 구비된다. 베이스 기재(210)는 제1롤(220)에서 풀리면서 가이드 롤(230a 내지 230d)을 따라 이송되어 임프린트용 마스터 롤(240)과 접촉하게 된다. 이때, 베이스 기재가 임프린트용 마스터 롤(240)에 인입되는 지점으로 경화형 수지 주입수단(260)으로부터 경화형 수지(260)가 주입되고, 주입된 경화형 수지는 상기 베이스 기재의 일면과 상기 패턴이 형성된 임프린트용 마스터 롤 표면의 밀착에 의해 서로 다른 깊이의 제1홈과 제2홈이 교대로 배열된 패턴 모양으로 베이스 기재(210)에 도포되게 되며, 베이스 기재에 도포된 경화형 수지는 임프린트용 마스터 롤(240)의 주변에 설치된 경화수단(270)으로부터 발산되는 열 또는 자외선에 의해 경화된다. 이때, 베이스 기재(210)를 임프린트용 마스터 롤(240)에 인입시키는 가이드 롤(230b)은 베이스 기재에 성형되는 경화형 수지 패턴층의 갭을 조절하는 역할을 한다. 즉, 가이드 롤(230b)을 임프린트용 마스터 롤(240)에 밀착시키면 베이스 기재가 임프린트용 마스터 롤(240)에 밀착하게 되므로 성형되는 경화형 수지 패턴층의 두께가 얇아지고, 반대로 가이드 롤(230b)을 임프린트용 마스터 롤(240)과 거리를 두면 베이스 기재와 임프린트용 마스터 롤(240) 사이의 간격이 넓어져 경화형 수지가 많이 유입되므로 경화형 수지 패턴층의 두께가 두꺼워진다. 임프린트용 마스터 롤(240)을 거치면서 서로 다른 깊이의 제1홈(213)과 제2홈(214)이 교대로 배열된 패턴을 가지는 경화형 수지 패턴층이 성형된 베이스 기재(212)는 가이드 롤(230c)에 의해 이끌려 임프린트용 마스터 롤(240)과 분리되고, 이후 이송되어 제2롤(250)에 감기게 된다.

또한, 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계를 구성하는 제2실시예는 임프린트용 마스터로 제1실시예의 임프린트용 마스터 롤 대신 임프린트용 스탬퍼 롤을 사용한다. 도 7은 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계를 구성하는 제2실시예에 사용된 임프린트용 스탬퍼 롤의 단면도이다. 도 7에서 보이는 바와 같이 임프린트용 스탬퍼 롤(340)은 원통형의 지지체(344) 표면에 서로 다른 높이의 제1돌기(342)와 제2돌기(343)가 교대로 배열된 패턴을 가진 스탬퍼(341)가 밀착 고정된 것이다. 상기 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계의 제2실시예는 (b1) 베이스 기재를 서로 다른 높이의 제1돌기와 제2돌기가 교대로 배열된 패턴이 표면에 형성된 임프린트용 스탬퍼 롤에 이송시키는 단계; (b2) 상기 베이스 기재의 일면과 상기 임프린트용 스탬퍼 롤의 표면에 형성된 패턴이 밀착되는 영역으로 경화형 수지를 주입하여 상기 베이스 수지의 일면과 상기 임프린트용 스탬퍼 롤의 패턴 사이에 경화형 수지를 충전시키는 단계; (b3) 상기 베이스 기재의 일면과 상기 패턴이 형성된 임프린트용 스탬퍼 롤의 표면을 밀착시키고 경화형 수지를 경화시켜, 서로 다른 깊이의 제1홈과 제2홈이 교대로 배열된 패턴을 가지는 경화형 수지 패턴층을 형성하고 베이스 기재의 일면에 부착시키는 단계; 및 (b4) 상기 경화형 수지 패턴층이 부착된 베이스 기재를 임프린트용 스탬퍼 롤과 분리시키는 단계;로 구성된다.

본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계에서 임프린트용 마스터로 임프린트용 마스터 롤을 사용하는 제1실시예는 제품의 형성품질이 비교적 우수하다는 장점이 있는 반면, 생산성을 고려하면 패턴의 가공면적이 최소한 직경 500㎜ 이상의 대면적을 가공해야 하므로 패턴가공 비용이 기하급수적으로 증가하게 되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 중량과 부피가 커져서 취급이 어려울 뿐만 아니라, 제품생산시 작업불량으로 부분적인 오염이 발생할 수 있고, 스크래치 등으로 인한 유지보수와 마모에 의한 수명 문제로 제조 비용이 상승하는 문제가 발생할 수 있다. 한편, 임프린트용 마스터로 임프린트용 스탬퍼 롤을 사용하는 제2실시예는 스탬퍼 자체의 제조공정이 까다롭고, 대면적화할수록 제조에 소요되는 기간이 장기화되고 균일한 두께의 스탬퍼를 제작하기가 어려우며, 취급과정에서 접히거나 변형이 발생하면 복원이 불가능한 문제가 발생할 수 있다. 일반적으로 스탬퍼는 주로 소형, 평판 타입의 압축 성형에 사용된다. 롤투롤(Roll to Roll) 방식에서는 스탬퍼를 지지체에 장착하면서 양 끝단 간에 이음매(346a)가 발생하므로, 이음매 부분에서 패턴 불량이 발생할 뿐만 아니라 불량 위치의 주기가 짧아서 수율을 크게 저하시키는 문제가 발생할 수 있다. 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계에서 임프린트용 마스터로 임프린트용 마스터 롤 내지 임프린트용 스탬퍼 롤을 사용할 때 발생할 수 있는 문제점은 후술하는 임프린트용 마스터로 서로 다른 높이의 제1돌기와 제2돌기가 교대로 배열된 패턴이 일면에 형성된 필름 형상의 성형 몰드를 사용함으로써 극복할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계를 구성하는 제3실시예를 나타낸 것으로서, 임프린트용 마스터로 필름 형상의 성형 몰드를 사용한 것이다. 임프린트용 마스터로 제1돌기(443)와 제2돌기(444)가 교대로 배열된 패턴이 일면에 형성된 필름 형상의 성형 몰드(442)를 사용하는 경화형 수지 패턴층 형성 장치는 베이스 기재(410)가 감겨져 있는 제1롤(420)과 경화형 수지 패턴층이 성형된 베이스 기재(412)가 감기는 제2롤(450)이 양측에 구비되고, 베이스 기재 및 경화형 수지 패턴층이 성형된 베이스 기재를 이송시키는 가이드 롤(430a 내지 430e)이 제1롤(420)과 제2롤(450) 사이에 구비된다. 또한, 가이드 롤(430c)과 가이드 롤(430d) 사이에는 베이스 기재(410)에 경화형 수지 패턴층을 성형하기 위한 패턴 몰딩부(440)가 근접 배치된다. 패턴 몰딩부(440)는 패턴 형상이 구현된 필름 형상의 성형몰드(442), 주입되는 경화형 수지를 성형 몰드에 압착시킴으로써 성형 몰드에 구현된 패턴대로 경화형 수지를 패턴 성형하여 베이스 기재에 도포시키는 패턴 롤(445) 및 성형 몰드를 이송시키는 패턴 가이드 롤(446a, 446b)로 이루어진다. 상기의 성형 몰드(442)는 필름 형상의 기재층 위에 패턴이 구현된 패턴층이 도포된 것으로서 길쭉한 밸트 타입으로 형성된다. 도 8에서는 성형 몰드의 패턴층에 구현된 패턴을 일부만 도시한 것으로, 실제 실시상으로는 성형 몰드 전체에 걸쳐 패턴이 구현된다. 성형 몰드(442)를 장착함에 있어서, 패턴 롤(445)과 패턴 가이드 롤(446a, 446b)을 연결하는 연장선 상을 성형 몰드로 감싼 후 성형 몰드의 양 끝단을 연결하게 된다. 이때, 성형 몰드(442)의 양 끝단 연결로 인해 생기는 이음매는 스탬퍼 롤의 이음매보다 주기가 현저하게 길어지므로, 이음매 부분에서 발생하는 패턴 불량의 주기 또한 길어져 완성된 경화형 수지 패턴층이 성형된 베이스 기재(412)의 수율을 크게 개선할 수 있게 된다. 이음매의 주기를 보다 늘리기 위해서는 성형 몰드(442)를 보다 길게 형성하고 패턴 롤(445)과 패턴 가이드 롤(446a, 446b) 사이 간격을 보다 늘리면 될 것이다. 베이스 기재(410)가 패턴 몰딩부(440)에 인입되는 지점에는 경화형 수지를 주입하기 위한 경화형 수지 주입수단(460)이 구비되고, 베이스 기재와 성형 몰드(442)가 밀착 이동되는 지점에는 열 또는 자외선을 조사하여 경화형 수지를 경화시키기 위한 경화수단(470)이 구비된다. 한편, 도 8에서 가이드 롤(430a 내지 430e) 및 패턴 가이드 롤(446a, 446b)의 개수와 위치 등은 실시 상태에 따라 변경될 수 있음은 물론이다. 먼저, 제1롤(420)에 감긴 베이스 기재(410)는 가이드 롤(430a 내지 430c)에 의해 이송된다. 이때, 패턴 몰딩부(440)의 성형 몰드(442) 역시 패턴 롤(445)과 패턴 가이드 롤(446a, 446b)에 감긴채 이송/회전하는 상태가 된다. 이때, 패턴 롤(445)은 가이드 롤(430c 및 430d)에 맞물려 있으므로, 베이스 기재(410)는 가이드 롤(430c)에 이끌려 성형 몰드(442)에 맞물리게 된다. 여기서, 가이드 롤(430c)은 베이스 기재에 성형되는 경화형 수지 패턴층의 두께를 조절하는 갭 조절 기능을 수행하게 된다. 보다 구체적으로, 가이드 롤(430c)이 패턴 롤(445)에 밀착하면 경화형 수지 패턴층을 보다 얇게 형성할 수 있고, 반대로 가이드 롤(430c)을 패턴 롤과 좀더 떨어지게 할 경우 경화형 수지 패턴층을 보다 두껍게 형성할 수 있다. 이러한 경화형 수지 패턴층의 두께는, 가이드 롤(430c)과 패턴 롤(445) 사이의 간격 이외에도, 경화형 수지의 점도, 패터닝 속도 및 베이스 기재의 장력 등에 의해 조절 가능하다. 한편, 가이드 롤(430c)과 패턴 롤(445)이 맞물린 지점으로는 경화형 수지 주입수단(460)에 의해 경화형 수지가 주입되어 베이스 기재(410)와 성형 몰드(442)의 패턴 사이로 밀려 들어가 충전되고, 가이드 롤(430c)과 패턴 롤(445) 사이의 압력에 의해 균일하게 분포되어 패턴 성형된다. 베이스 기재(410)와 성형 몰드(442)의 패턴 사이에 분포된 경화형 수지는 경화수단(470)으로부터 방출되는 열 또는 자외선에 의해 경화된다. 경화형 수지 패턴층이 성형된 베이스 기재는 가이드 롤(430d)에 이끌려 나오면서 성형 몰드(442)와 분리되고, 완성된 경화형 수지 패턴층이 성형된 베이스 기재(412)는 가이드 롤(430e)에 의해 이송되어 제2롤(450)에 감기게 된다. 여기서, 가이드 롤(430d)은 경화형 수지 패턴층이 형성된 베이스 기재(412)를 성형 몰드(442)와 분리시키는 박리 기능을 수행하게 된다. 또한, 도 8에서는 경화형 수지 패턴층이 형성된 베이스 기재(412)의 일부만을 도시한 것으로, 실제로는 제2롤(450)에도 경화형 수지 패턴층이 형성된 베이스 기재(412)가 감긴 상태로 존재한다.

도 9는 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계를 구성하는 또 다른 제3실시예를 나타낸 것이다. 도 9에 도시된 또 다른 제3실시예는 도 8에 도시된 패턴 몰딩부(440)의 구성을 변형한 실시예로서, 구체적으로 제1돌기(543)와 제2돌기(544)가 교대로 배열된 패턴이 일면에 형성된 필름 형상의 성형 몰드(542)를 베이스 기재(510)의 길이만큼 길게 롤 타입으로 형성함으로써 완성된 경화형 수지 패턴층이 성형된 베이스 기재(512)에 이음매가 없도록 한 실시예이다. 도 9에 의하면 또 다른 제3실시예를 수행하기 위한 경화형 수지 패턴층 형성 장치는 베이스 기재(510)가 감겨져 있는 제1롤(520)과 경화형 수지 패턴층이 성형된 베이스 기재(512)가 감기는 제2롤(550)이 양측에 구비되고, 베이스 기재 및 경화형 수지 패턴층이 성형된 베이스 기재를 이송시키는 가이드 롤(530a 내지 530f)이 제1롤(520)과 제2롤(550) 사이에 구비된다. 또한, 가이드 롤(530c)과 가이드 롤(530d) 사이에는 베이스 기재(510)에 경화형 수지 패턴층을 성형하기 위하여 패턴 몰딩부(540)의 패턴 롤(546)이 밀착된다. 여기서 가이드 롤(530a 내지 530f)의 개수와 위치 등은 실시 상태에 따라 변경 가능함은 물론이다. 패턴 몰딩부(540)는 패턴이 구현된 필름 형상의 성형 몰드(542), 성형 몰드가 감겨져 있는 제3롤(545), 주입되는 경화형 수지를 성형 몰드에 압착시켜 성형 몰드의 패턴대로 경화형 수지를 패턴성형하고 이를 베이스 기재(510)에 도포시키는 패턴 롤(546), 성형 몰드를 이송시키는 패턴 가이드 롤(547a 내지 547d) 및 이송된 성형 몰드가 감기는 제4롤(548)로 이루어진다. 패턴 가이드 롤(547a 내지 547d)의 개수와 위치 등은 실시 상태에 따라 변경할 수 있음은 물론이다. 상기의 성형 몰드(542)는, 도 8의 실시예와 달리 제3롤(545)에 감긴 채 패턴 롤(546) 및 패턴 가이드 롤(547a 내지 547d)에 의해 이송되면서 베이스 기재(510)에 경화형 수지로 이루어진 패턴층을 성형한 후 제4롤(548)에 감기게 된다. 이때, 성형 몰드(542)는 베이스 기재(510)과 동일한 길이로 형성하는 것이 바람직하며, 이를 통해 경화형 수지 패턴층이 성형된 베이스 기재(512)에 이음매로 인한 패턴 불량이나 패턴의 끊김이 없이 전 영역에 걸쳐 패턴이 고르게 형성되게 된다. 도 9에서는 성형 몰드의 패턴층에 구현된 패턴을 일부만 도시하였으나, 실제 실시상으로는 성형 몰드 전체에 걸쳐 패턴이 구현된다. 베이스 기재(510)가 패턴 몰딩부(540)에 인입되는 지점, 즉 가이드 롤(530c)과 패턴 롤(546)이 밀착되는 지점에는 경화형 수지를 주입하기 위한 경화형 수지 주입수단(560)이 구비되고, 베이스 기재와 성형 몰드(542)가 밀착 이동하는 지점에는 열 또는 자외선을 조사하여 경화형 수지를 경화시키기 위한 경화수단(570)이 구비된다. 먼저, 제1롤(520)에 감긴 베이스 기재(510)는 가이드 롤(530a 내지 530c)에 의해 이송되어 가이드 롤(530c)과 패턴 롤(546)이 맞물리는 지점으로 인입된다. 이때, 패턴 몰딩부(540)의 성형 몰드(542) 역시 제3롤(545)로부터 풀려 패턴 가이드 롤(547a)에 의해 이송되어 패턴 롤(546)과 가이드 롤(530c) 사이로 인입되어 베이스 기재(510)과 밀착하게 된다. 여기서, 가이드 롤 (530c)은 베이스 기재의 일면에 형성되는 경화형 수지 패턴층의 두께를 조절하는 갭 조절 기능을 수행하게 된다. 한편, 베이스 기재(510)가 인입되는 가이드 롤(530c)과 패턴 롤(546) 사이 지점에는 경화형 수지 주입수단(560)에 의해 경화형 수지가 주입되므로, 경화형 수지는 베이스 기재의 일면과 성형 몰드(542)의 패턴 사이로 밀려 들어가 충전되고 가이드 롤(530c)과 패턴 롤(546) 간의 압력에 의해 균일하게 분포된 후 경화수단(570)으로부터 방출되는 열 또는 자외선에 의해 경화된다. 따라서, 경화형 수지는 패턴이 형성된 상태로 베이스 기재(510)에 도포 된다. 경화형 수지 패턴층이 형성된 베이스 기재는 가이드 롤(530d) 및 가이드 롤 (530e)에 의해 이송되고, 성형 몰드(542) 역시 가이드 롤(530d) 및 패턴 가이드 롤(547b)에 의해 이송된다. 따라서, 가이드 롤(530d)과 가이드 롤 (530e) 사이 또는 가이드 롤(530d)과 패턴 가이드 롤(547b) 사이 구간에는 경화형 수지 패턴층이 형성된 베이스 기재와 성형 몰드(542)가 밀착된 상태로 함께 이송되게 된다. 이후에, 경화형 수지 패턴층이 형성된 베이스 기재(512)는 가이드 롤(530f)에 의해 이끌려 이송된 후 제2롤(550)에 감기게 된다. 또한, 성형 몰드(542)는 패턴 가이드 롤(547c와 547d)에 이끌려 이송된 후 제4롤(548)에 감기게 된다. 여기서 가이드 롤(530e)과 패턴 가이드 롤(547b)은 각기 경화형 수지 패턴층이 형성된 베이스 기재(512)와 성형 몰드(542)를 분리시키는 박리기능을 하게 된다. 한편, 상기한 바와 같이, 성형 몰드(542)의 길이와 베이스 기재(510)의 길이를 동일하게 구성할 경우, 성형 몰드가 제3롤(545)에서 풀려 나와 제4롤(548)에 다시 감길 때까지 베이스 기재의 전면에 걸쳐 경화형 수지 패턴층을 성형시킬 수 있으며, 이때 경화형 수지 패턴층이 형성된 베이스 기재에는 이음매로 인한 패턴 불량이 발생하지 않는다. 또한, 도 9에서는 경화형 수지 패턴층이 형성된 베이스 기재(512)의 일부만을 도시한 것으로, 실제로는 제2롤(550)에도 경화형 수지 패턴층이 형성된 베이스 기재(512)가 감긴 상태로 존재한다.

도 10은 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계를 구성하는 제3실시예에 사용된 성형 몰드의 단면도이고, 도 11은 다른 성형 몰드의 단면도이고, 도 12는 또 다른 성형 몰드의 단면도이다. 도 8 내지 도 9에서 사용된 필름 형상의 성형 몰드는 경화형 수지 주입수단에 의해 주입되는 경화형 수지에 패턴을 성형하기 위한 것으로서, 고분자로 구성된 수지에 패턴 형상이 구현된 유연성이 있는 필름 형상으로 이루어진다. 구체적으로는 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이 성형 몰드(442, 642, 742)는 비교적 균일한 두께의 연속적인 평탄면을 갖는 기재층(442a, 642a, 742a)과 상기 기재층의 일면에 형성되고, 서로 다른 높이의 제1돌기와 제2돌기가 교대로 배열된 패턴을 가진 패턴층(442b, 642b, 742b)으로 구성되는 2층 구조를 갖는다. 또한, 성형 몰드는 바람직하게는 도 11 내지 도 12에 도시된 바와 같이 상기 기재층의 다른 일면에 형성되고, 상기 롤의 표면과의 마찰력을 증가시키기 위한 마찰부(642c, 742c)를 더 포함할 수 있다. 성형 몰드의 기재층의 재질로는 투명하고 유연성이 있으며 소정의 인장 강도 및 내구성이 있는 필름을 사용하도록 하며, PET 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 패턴층을 구성하는 수지 재료로는 올리고머(Oligomer) 또는 경화개시제 등 고분자 재료를 배합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 성형 몰드의 제조방법의 일례를 들면 다음과 같다. 먼저, 금속 또는 박막형태를 갖는 마스터를 고정시키고 마스터 위에 몰드용 고분자 레진(resin, 수지)을 도포한다. 다음으로, 고분자 수지가 도포된 마스터 위에 성형 몰드용 기재필름을 덮은 후 그 위로 원통형의 롤러를 이동시킴으로써 소정의 압력을 골고루 가한다. 이때, 도포된 고분자 수지가 마스터의 패턴 사이로 밀려 들어가 충전되고 롤러의 압력에 의해 소정의 두께로 균일하게 분포되게 된다. 이후에 수지의 특성에 따라 마스터와 기재필름 사이에 수지가 충전된 접촉 상태에서 열 또는 자외선을 조사하여 경화시킨 후 기재필름을 마스터로부터 분리하면 된다. 여기서, 기재필름으로는 필요에 따라 몰드용 고분자 수지와 부착력을 갖도록 표면 처리된 것을 사용할 수 있다. 성형 몰드는 상기의 제조방법 이외에도 다양한 방법으로 제조 가능하다. 한편, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이 패턴 롤과 패턴 가이드 롤에 성형 몰드를 장착함에 있어서, 패턴 롤 또는 패턴 가이드 롤의 표면과 성형 몰드 사이에 기포나 이물질이 없도록 밀착 고정시키는 것이 중요하다. 이때, 작업성을 좋게 하기 위해서는 패턴 롤과 패턴 가이드 롤의 표면에 일정 간격으로 미세 홀을 형성하여 기포가 자연적으로 소멸되도록 할 수 있다. 또한, 경화형 수지 패턴층 성형 장치를 구동시킴에 있어서 완성된 경화형 수지 패턴층이 형성된 베이스 기재의 패턴 불량 등을 줄이고 품질을 향상시키기 위하여, 패턴 롤 및 패턴 가이드 롤의 표면과 성형 몰드 사이에 미끌림이 발생하는 것을 방지하여야 하는데, 이를 위해 도 11 내지 도 12에 도시된 바와 같이 성형 몰드의 기재층의 다른 일면에 마찰부를 형성하는 것이 바람직하다. 도 11에 도시된 성형 몰드(642)는 기재층(642a)의 저면에 형성된 수 마이크로미터 크기의 요철(642c)을 다수 개 구비한다. 패턴 롤 또는 패턴 가이드 롤의 표면과 성형 몰드의 요철 사이에 생기는 높은 마찰력은 성형 몰드가 미끄러지는 것을 방지한다. 이때, 요철(642c)은 고무나 실리콘 등 탄성 재질을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 도 12에 도시된 성형 몰드(742)는 기재층(742a)의 저면에 형성된 박막필름(742c)을 구비하여 패턴 롤 또는 패턴 가이드 롤의 표면과의 마찰력을 높이도록 한다. 이때, 박막필름(742c) 역시 고무나 실리콘 등 탄성 재질을 사용하도록 한다. 한편, 상기에서 제시한 것 이외에도 성형 몰드의 미끌림 방지를 위한 다양한 변형/실시가 가능함은 물론이다.

상기에서 본 발명의 일 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판 제조방법에 대하여 설명함에 있어서 베이스 기재 위에 도포된 경화형 수지를 서로 다른 높이의 제1돌기와 제2돌기가 교대로 배열된 패턴이 일면에 성형된 임프린트용 마스터로 가압하고 경화시켜, 서로 다른 깊이의 제1홈과 제2홈이 교대로 배열된 패턴을 가지는 경화형 수지 패턴층을 형성하는 것을 그 예로 하였지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 일 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판 제조방법은 베이스 기재에 열을 가한 후에, 상기 베이스 기재를 서로 다른 높이의 제1돌기와 제2돌기가 교대로 배열된 패턴이 일면에 성형된 몰드로 가압하여, 베이스 기재에 서로 다른 깊이의 제1홈과 제2홈이 교대로 배열된 패턴을 형성하거나, 또는 서로 다른 높이의 제1돌기와 제2돌기가 교대로 배열된 패턴이 일면에 성형된 몰드에 열을 가한 후에 베이스 기재를 몰드로 가압하여, 베이스 기재에 서로 다른 깊이의 제1홈과 제2홈이 교대로 배열된 패턴을 형성하는 등, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 예가 가능하다.

이하에서는, 도 13 내지 도 23을 참조하여 본 발명의 바람직한 다른 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판 및 패턴화된 광위상 변조판의 제조방법에 대하여 설명한다.

먼저, 본 발명의 바람직한 다른 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 13은 본 발명의 다른 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 사시도이고, 도 14는 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 분해 단면도이며, 도 15는 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 결합 단면도이다.

도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder, 800)은 베이스 기재(810), 경화형 수지 패턴층(820), 및 액정물질 패턴층(830)을 포함한다.

베이스 기재(810)는 광을 투과시킬 수 있는 것이라면, 그 재료나 형상이 크게 제한되지 않으며, 광의 원활한 투과를 위해 투명 기재인 것이 바람직하다. 투명 기재의 구체적인 예로 투명 유리 기재, 투명 플라스틱 기재가 있다. 또한, 베이스 기재는 보다 바람직하게는 가요성 필름인 것을 특징으로 하는데, 이 경우 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판을 롤투롤(Roll to Roll) 방식으로 제조할 수 있다.

경화형 수지 패턴층(820)은 상기 베이스 기재 위에 코팅된 경화형 수지로 이루어진다. 또한, 경화형 수지 패턴층(820)은 그 표면에 소정 깊이의 다수의 홈(822)이 소정 간격을 두고 배열된 일련의 패턴을 가진다. 경화형 수지는 광을 투과시킬 수 있는 것이라면, 그 재료나 형상이 크게 제한되지 않으며, 열경화형 수지 또는 광경화형 수지 등 공지의 경화형 수지가 사용될 수 있고, 바람직하게는 광경화형 수지인 것을 특징으로 하며, 상업적인 측면에서 보다 바람직하게는 자외선 경화형 수지인 것을 특징으로 한다. 경화형 수지 패턴층(820)의 표면에는 소정 깊이의 다수의 홈(822)이 소정 간격을 두고 배열된 일련의 패턴이 베이스 기재를 기준으로 세로 방향 또는 가로 방향으로 형성되는데, 이때 패턴은 후술하는 임프린트(Imprint) 방식에 의해 형성된다.

액정물질 패턴층(830)은 서로 다른 두께를 가지고 교대로 배열된 일련의 제1액정층(832)과 제2액정층(831)으로 이루어진다. 또한, 제1액정층(832)은 상기 경화형 수지 패턴층(820)의 홈(822)의 내부 영역과 홈(822)의 내부 영역의 위에 도포된 경화형 액정물질에 의해 형성되고, 제2액정층(831)은 상기 경화형 수지 패턴층(820)의 홈(822)들의 간격 영역의 위에 도포된 경화형 액정물질에 의해 형성되며, 제1액정층(832) 및 제2액정층(831)은 광의 위상을 각각 다르게 지연시키는 것을 특징으로 한다. 상기 경화형 액정물질은 소정의 두께에 따라 광위 위상을 다르게 지연시키고, 광의 편광 특성을 변화시킬 수 있는 것이라면, 그 재료나 형상이 크게 제한되지 않으며, 구체적인 예로 네마틱상(Nematic phase), 디스코틱상(Discotic phases), 및 콜레스테릭상[Cholesteric phase, 또는 카이럴 네마틱상(Chiral nematic phase)이라 부른다.] 으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 또한, 상기 경화형 액정물질은 바람직하게는 광경화형 액정물질인 것을 특징으로 하며, 상업적인 측면에서 보다 바람직하게는 자외선 경화형 액정물질인 것을 특징으로 한다. 광 경화형 액정물질은 자외선 등의 광을 조사하면 광가교 반응에 의해 경화되는 액정물질이다. 디스플레이 화면, 예를 들어 LCD, PDP, EL, FED 표면에 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder, 800)을 부착하는 경우 입체 영상 표시 장치를 구성할 수 있다. 보다 구체적으로 디스플레이 화면에서 방출된 출사광은 서로 다른 두께를 가지고 교대로 배열된 일련의 제1액정층(832)과 제2액정층(831)을 통과하면서 광의 위상이 서로 다르게 지연되고, 제1액정층(832)과 제2액정층(831)을 통과한 광은 서로 다른 편광 특성을 나타낸다. 시청자는 서로 다른 편광 특성에 대응되는 2개의 편광렌즈가 구비된 편광안경을 통하여 양안에서 각기 다른 특성의 광을 인식하게 되고 입체 영상을 느낄 수 있다. 이때, 액정층을 통과하는 광은 액정층의 두께, 및 액정물질의 굴절율 이방성에 의해 광위상 변조특성이 달라지게 되는데, 그 관계는 상기 수학식 1과 같다.

본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder, 800)의 액정물질 패턴층(830)을 구성하는 제1액정층(832)은 광의 위상을 (n-3/4)λ(n은 양의 정수) 만큼 지연시키고, 제2액정층(831)은 광의 위상을 (n-1/4)λ 만큼 지연시키며, n은 양의 정수인 것이 바람직한데, 이 경우 상기 제1액정층(832) 및 제2액정층(831)을 통과한 광의 하나는 좌원편광 특성을 가지고 다른 하나는 우원편광 특성을 가지게 된다. 좌원편광을 선택적으로 통과시키는 좌안렌즈와 우원편광을 선택적으로 통과시키는 우안렌즈를 구비한 편광안경을 통해 시청자는 고품위의 입체 영상을 느낄 수 있게 된다. 보다 구체적으로 사용된 액정물질의 굴절율 이방성인 Δn이 0.17일때, 제1액정층(832)에 의해 광의 위상을 λ/4(여기서 λ는 광의 파장으로서, 예를 들어 λ/4는 137.5㎚이다.)만큼 지연시키고 제2액정층(831)에 의해 광의 위상을 3λ/4(여기서 λ는 광의 파장으로서, 예를 들어 3λ/4는 412.5㎚이다.)만큼 지연시키기 위해서는 제1액정층(832) 및 제2액정층(831)의 두께가 각각 0.808㎛ 및 2.426㎛ 이어야 한다. 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder, 800)의 액정물질 패턴층(830)을 구성하는 제1액정층(832) 및 제2액정층(831)의 두께는 마이크로 미터 또는 나노 미터와 같은 미세수준에서 제어될 필요가 있으며, 이러한 액정층 두께의 미세 제어는 임프린트에 의해 마이크로 미터 또는 나노 미터와 같은 미세수준의 패턴을 가지는 경화형 수지 패턴층에 의해 달성될 수 있다.

상기에서 본 발명의 바람직한 다른 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판에 대하여 설명함에 있어서 베이스 기재 상에 형성된 경화형 수지층에 다수의 홈이 형성되고 상기 홈에 일부가 대응되는 제1액정층과 상기 홈들의 간격 영역의 위에 대응되는 제2액정층이 형성된 것을 그 예로 하였지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 바람직한 다른 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판은 도 24에 도시한 바와 같이 다수의 홈이 베이스 기재(1610)의 일면에 형성되고 상기 베이스 기재(1610)의 홈에 일부가 대응되는 제1액정층(1632)과 상기 베이스 기재(1610)의 홈들의 간격 영역의 위에 대응되는 제2액정층(1631)이 형성되는 등, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 예가 가능하다.

이하, 본 발명의 바람직한 다른 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판의 제조방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 16은 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정을 나타낸 것이다.

도 16에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조방법은 베이스 기재(810) 위에 경화형 수지를 도포하는 단계(S1000); 상기 도포된 경화형 수지를 소정 두께의 다수의 돌기(817)가 소정 간격을 두고 배열된 패턴이 일면에 성형된 임프린트용 마스터(815)로 가압하고 경화시켜, 소정 깊이의 다수의 홈(822)이 소정 간격을 두고 배열된 패턴을 가지는 경화형 수지 패턴층(820)을 형성하는 단계(S2000, S3000); 및 상기 경화형 수지 패턴층(820) 상에 경화형 액정물질을 도포하고 경화시켜 서로 다른 두께의 제1액정층(832)과 제2액정층(831)으로 이루어진 액정물질 패턴층(830)을 형성하는 단계(S4000);를 포함한다. 이때, 상기 제1액정층(832) 및 제2액정층(831)은 광의 위상을 각각 다르게 지연시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판의 제조방법은 도 16에 도시되지는 않았지만 상기 제1액정층(832) 및 제2액정층(831)의 미세한 두께 조절을 위해 바람직하게는 상기 액정물질 패턴층(830)을 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP) 장치 등을 이용하여 평탄화시키는 단계;를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조방법에서 액정물질은 스핀 코팅, 롤 코팅, 디스펜싱 코팅, 또는 그라비아 코팅 등의 방법에 의해 충전될 수 있으며, 이때 액정 물질은 고분자 용매에 희석되어 사용될 수 있다. 액정물질을 코팅하는 방법은 용매의 종류와 희석 비율에 의해 결정되는 것이 일반적이다. 또한, 충전된 액정물질 위에 자외선과 같은 광을 조사하고 광가교 반응시키면 액정층을 형성하는데, 액정층의 광위상 변조 특성은 액정층의 두께, 액정물질의 굴절율 이방성에 의해 달라지게 되며, 액정층의 두께는 크게 제한되지 않으나, 수 마이크로미터 이하의 두께를 가지는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 바람직한 다른 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판의 제조방법 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계는 임프린트 방법에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하며, 베이스 기재의 재료나 형태에 의해 평판 타입의 임프린트용 마스터를 사용하는 평판 압축 성형 방식을 이용할 수도 있고, 바람직하게는 롤 타입의 임프린트용 마스터를 사용하는 롤투롤(Roll to Roll) 방식을 이용할 수도 있다. 특히 롤투롤(Roll to Roll) 방식을 이용을 이용하는 경우 제조공정의 단순화, 생산성의 향상 및 대면적으로 미세형상의 경화형 수지 패턴층 성형이 가능하다. 보다 구체적으로 상기 베이스 기재가 가요성 필름인 경우 롤투롤(Roll to Roll) 방식으로 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판을 제조할 수 있으며, 이때, 상기 임프린트용 마스터는 후술하는 마스터 롤, 스탬퍼 롤, 필름 형상의 성형 몰드 등이 있다.

도 17은 본 발명의 바람직한 다른 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계를 구성하는 제1실시예를 나타낸 것이다. 도 17에서 보이는 바와 같이 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계를 구성하는 제1실시예는 임프린트용 마스터로 임프린트용 마스터 롤(940)을 사용하는데, 임프린트용 마스터 롤(940)은 원통형의 금속 표면에 소정 높이의 다수의 돌기(942)가 소정 간격을 두고 배열된 패턴 형상이 가공된 것으로서 제조장치에 직접 장착 후 사용된다. 임프린트용 마스터로 임프린트용 마스터 롤(940)을 사용하는 경화형 수지 패턴층 형성 장치는 필름 형태의 베이스 기재(910)가 감겨진 제1롤(920)과 경화형 수지 패턴층이 성형된 베이스 기재(912)가 감기는 제2롤(950)이 양측에 구비되어 베이스 기재(910)을 지지 구동시키고, 제1롤(920)과 제2롤(950) 사이에는 베이스 기재(910)를 이송시키는 가이드 롤(930a 내지 930d)과 베이스 기재(910)에 경화형 수지 패턴층을 성형하기 위한 임프린트용 마스터 롤(940)이 구비된다. 또한, 베이스 기재(910)가 임프린트용 마스터 롤(940)에 인입되는 지점에는 경화형 수지(962)을 공급하는 경화형 수지 주입수단(960)이 구비되고, 임프린트용 마스터 롤(940)의 주변으로는 베이스 기재(910)에 도포된 경화형 수지를 경화시키기 위한 경화수단(970)이 구비된다. 베이스 기재(910)는 제1롤(920)에서 풀리면서 가이드 롤(930a 내지 930d)을 따라 이송되어 임프린트용 마스터 롤(940)과 접촉하게 된다. 이때, 베이스 기재(910)가 임프린트용 마스터 롤(940)에 인입되는 지점으로 경화형 수지 주입수단(960)으로부터 경화형 수지(960)가 주입되고, 주입된 경화형 수지는 상기 베이스 기재(910)의 일면과 상기 패턴이 형성된 임프린트용 마스터 롤(940) 표면의 밀착에 의해 소정 깊이의 다수의 홈(913)이 소정 간격을 두고 배열된 패턴 모양으로 베이스 기재(910)에 도포되게 되며, 베이스 기재(910)에 도포된 경화형 수지는 임프린트용 마스터 롤(940)의 주변에 설치된 경화수단(970)으로부터 발산되는 열 또는 자외선에 의해 경화된다. 이때, 베이스 기재(910)를 임프린트용 마스터 롤(940)에 인입시키는 가이드 롤(930b)은 베이스 기재(910)에 성형되는 경화형 수지 패턴층의 갭을 조절하는 역할을 한다. 즉, 가이드 롤(930b)을 임프린트용 마스터 롤(940)에 밀착시키면 베이스 기재(910)가 임프린트용 마스터 롤(940)에 밀착하게 되므로 성형되는 경화형 수지 패턴층의 두께가 얇아지고, 반대로 가이드 롤(930b)을 임프린트용 마스터 롤(940)과 거리를 두면 베이스 기재(910)와 임프린트용 마스터 롤(940) 사이의 간격이 넓어져 경화형 수지가 많이 유입되므로 경화형 수지 패턴층의 두께가 두꺼워진다. 임프린트용 마스터 롤(940)을 거치면서 소정 깊이의 홈(813)이 소정 간격을 두고 배열된 패턴을 가지는 경화형 수지 패턴층이 성형된 베이스 기재(912)는 가이드 롤(930c)에 의해 이끌려 임프린트용 마스터 롤(940)과 분리되고, 이후 이송되어 제2롤(950)에 감기게 된다.

또한, 본 발명의 바람직한 다른 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계를 구성하는 제2실시예는 임프린트용 마스터로 제1실시예의 임프린트용 마스터 롤 대신 임프린트용 스탬퍼 롤을 사용한다. 도 18은 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계를 구성하는 제2실시예에 사용된 임프린트용 스탬퍼 롤의 단면도이다. 도 18에서 보이는 바와 같이 임프린트용 스탬퍼 롤(1040)은 원통형의 지지체(1044) 표면에 소정 높이의 다수의 돌기(1042)가 소정 간격을 두고 배열된 패턴을 가진 스탬퍼(1041)가 밀착 고정된 것이다. 상기 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계의 제2실시예는, 베이스 기재를 소정 높이의 다수의 돌기(1043)가 소정 간격을 두고 배열된 패턴이 표면에 형성된 임프린트용 스탬퍼 롤(1044)에 이송시키는 단계; 상기 베이스 기재의 일면과 상기 임프린트용 스탬퍼 롤(344)의 표면에 형성된 패턴이 밀착되는 영역으로 경화형 수지를 주입하여 상기 베이스 수지의 일면과 상기 임프린트용 스탬퍼 롤(344)의 패턴 사이에 경화형 수지를 충전시키는 단계; 상기 베이스 기재의 일면과 상기 패턴이 형성된 임프린트용 스탬퍼 롤(344)의 표면을 밀착시키고 경화형 수지를 경화시켜, 소정 깊이의 다수의 홈이 소정 간격을 두고 배열된 패턴을 가지는 경화형 수지 패턴층을 형성하고 베이스 기재의 일면에 부착시키는 단계; 및 상기 경화형 수지 패턴층이 부착된 베이스 기재를 임프린트용 스탬퍼 롤(1044)과 분리시키는 단계;로 구성된다.

본 발명의 바람직한 다른 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계에서 임프린트용 마스터로 임프린트용 마스터 롤을 사용하는 제1실시예는 제품의 형성품질이 비교적 우수하다는 장점이 있는 반면, 생산성을 고려하면 패턴의 가공면적이 최소한 직경 500㎜ 이상의 대면적을 가공해야 하므로 패턴가공 비용이 기하급수적으로 증가하게 되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 중량과 부피가 커져서 취급이 어려울 뿐만 아니라, 제품생산시 작업불량으로 부분적인 오염이 발생할 수 있고, 스크래치 등으로 인한 유지보수와 마모에 의한 수명 문제로 제조 비용이 상승하는 문제가 발생할 수 있다. 한편, 임프린트용 마스터로 임프린트용 스탬퍼 롤을 사용하는 제2실시예는 스탬퍼 자체의 제조공정이 까다롭고, 대면적화할수록 제조에 소요되는 기간이 장기화되고 균일한 두께의 스탬퍼를 제작하기가 어려우며, 취급과정에서 접히거나 변형이 발생하면 복원이 불가능한 문제가 발생할 수 있다. 일반적으로 스탬퍼는 주로 소형, 평판 타입의 압축 성형에 사용된다. 롤투롤(Roll to Roll) 방식에서는 스탬퍼를 지지체에 장착하면서 양 끝단 간에 이음매(1046a)가 발생하므로, 이음매 부분에서 패턴 불량이 발생할 뿐만 아니라 불량 위치의 주기가 짧아서 수율을 크게 저하시키는 문제가 발생할 수 있다. 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계에서 임프린트용 마스터로 임프린트용 마스터 롤 내지 임프린트용 스탬퍼 롤을 사용할 때 발생할 수 있는 문제점은 후술하는 임프린트용 마스터로 소정 높이의 다수의 돌기ㅏ 소정 간격을 두고 배열된 패턴이 일면에 형성된 필름 형상의 성형 몰드를 사용함으로써 극복할 수 있다.

도 19는 본 발명에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계를 구성하는 제3실시예를 나타낸 것으로서, 임프린트용 마스터로 필름 형상의 성형 몰드를 사용한 것이다. 임프린트용 마스터로 소정 높이의 다수의 돌기(1144)가 소정 간격을 두고 배열된 패턴이 일면에 형성된 필름 형상의 성형 몰드(1142)를 사용하는 경화형 수지 패턴층 형성 장치는 베이스 기재(1110)가 감겨져 있는 제1롤(1120)과 경화형 수지 패턴층이 성형된 베이스 기재(1112)가 감기는 제2롤(1150)이 양측에 구비되고, 베이스 기재 및 경화형 수지 패턴층이 성형된 베이스 기재를 이송시키는 가이드 롤(1130a 내지 1130e)이 제1롤(1120)과 제2롤(1150) 사이에 구비된다. 또한, 가이드 롤(1130c)과 가이드 롤(1130d) 사이에는 베이스 기재(1110)에 경화형 수지 패턴층을 성형하기 위한 패턴 몰딩부(1140)가 근접 배치된다. 패턴 몰딩부(440)는 패턴 형상이 구현된 필름 형상의 성형몰드(1142), 주입되는 경화형 수지를 성형 몰드에 압착시킴으로써 성형 몰드에 구현된 패턴대로 경화형 수지를 패턴 성형하여 베이스 기재에 도포시키는 패턴 롤(1145) 및 성형 몰드를 이송시키는 패턴 가이드 롤(1146a, 1146b)로 이루어진다. 상기의 성형 몰드(1142)는 필름 형상의 기재층 위에 패턴이 구현된 패턴층이 도포된 것으로서 길쭉한 밸트 타입으로 형성된다. 도 19에서는 성형 몰드의 패턴층에 구현된 패턴을 일부만 도시한 것으로, 실제 실시상으로는 성형 몰드 전체에 걸쳐 패턴이 구현된다. 성형 몰드(1142)를 장착함에 있어서, 패턴 롤(1145)과 패턴 가이드 롤(1146a, 1146b)을 연결하는 연장선 상을 성형 몰드로 감싼 후 성형 몰드의 양 끝단을 연결하게 된다. 이때, 성형 몰드(1142)의 양 끝단 연결로 인해 생기는 이음매는 스탬퍼 롤의 이음매보다 주기가 현저하게 길어지므로, 이음매 부분에서 발생하는 패턴 불량의 주기 또한 길어져 완성된 경화형 수지 패턴층이 성형된 베이스 기재(1112)의 수율을 크게 개선할 수 있게 된다. 이음매의 주기를 보다 늘리기 위해서는 성형 몰드(1142)를 보다 길게 형성하고 패턴 롤(1145)과 패턴 가이드 롤(1146a, 1146b) 사이 간격을 보다 늘리면 될 것이다. 베이스 기재(1110)가 패턴 몰딩부(1140)에 인입되는 지점에는 경화형 수지를 주입하기 위한 경화형 수지 주입수단(1160)이 구비되고, 베이스 기재(1110)와 성형 몰드(1142)가 밀착 이동되는 지점에는 열 또는 자외선을 조사하여 경화형 수지를 경화시키기 위한 경화수단(1170)이 구비된다. 한편, 도 19에서 가이드 롤(1130a 내지 1130e) 및 패턴 가이드 롤(1146a, 1146b)의 개수와 위치 등은 실시 상태에 따라 변경될 수 있음은 물론이다. 먼저, 제1롤(1120)에 감긴 베이스 기재(1110)는 가이드 롤(1130a 내지 1130c)에 의해 이송된다. 이때, 패턴 몰딩부(1140)의 성형 몰드(1142) 역시 패턴 롤(1145)과 패턴 가이드 롤(1146a, 1146b)에 감긴채 이송/회전하는 상태가 된다. 이때, 패턴 롤(1145)은 가이드 롤(1130c 및 1130d)에 맞물려 있으므로, 베이스 기재(1110)는 가이드 롤(1130c)에 이끌려 성형 몰드(1142)에 맞물리게 된다. 여기서, 가이드 롤(1130c)은 베이스 기재에 성형되는 경화형 수지 패턴층의 두께를 조절하는 갭 조절 기능을 수행하게 된다. 보다 구체적으로, 가이드 롤(1130c)이 패턴 롤(1145)에 밀착하면 경화형 수지 패턴층을 보다 얇게 형성할 수 있고, 반대로 가이드 롤(1130c)을 패턴 롤과 좀더 떨어지게 할 경우 경화형 수지 패턴층을 보다 두껍게 형성할 수 있다. 이러한 경화형 수지 패턴층의 두께는, 가이드 롤(1130c)과 패턴 롤(1145) 사이의 간격 이외에도, 경화형 수지의 점도, 패터닝 속도 및 베이스 기재의 장력 등에 의해 조절 가능하다. 한편, 가이드 롤(1130c)과 패턴 롤(1145)이 맞물린 지점으로는 경화형 수지 주입수단(1160)에 의해 경화형 수지가 주입되어 베이스 기재(1110)와 성형 몰드(1142)의 패턴 사이로 밀려 들어가 충전되고, 가이드 롤(1130c)과 패턴 롤(1145) 사이의 압력에 의해 균일하게 분포되어 패턴 성형된다. 베이스 기재(1110)와 성형 몰드(1142)의 패턴 사이에 분포된 경화형 수지는 경화수단(1170)으로부터 방출되는 열 또는 자외선에 의해 경화된다. 경화형 수지 패턴층이 성형된 베이스 기재는 가이드 롤(1130d)에 이끌려 나오면서 성형 몰드(1142)와 분리되고, 완성된 경화형 수지 패턴층이 성형된 베이스 기재(1112)는 가이드 롤(1130e)에 의해 이송되어 제2롤(1150)에 감기게 된다. 여기서, 가이드 롤(1130d)은 경화형 수지 패턴층이 형성된 베이스 기재(1112)를 성형 몰드(1142)와 분리시키는 박리 기능을 수행하게 된다. 또한, 도 19에서는 경화형 수지 패턴층이 형성된 베이스 기재(1112)의 일부만을 도시한 것으로, 실제로는 제2롤(1150)에도 경화형 수지 패턴층이 형성된 베이스 기재(1112)가 감긴 상태로 존재한다.

도 20은 본 발명의 다른에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계를 구성하는 또 다른 제3실시예를 나타낸 것이다. 도 20에 도시된 또 다른 제3실시예는 도 8에 도시된 패턴 몰딩부(1240)의 구성을 변형한 실시예로서, 구체적으로 소정 높이의 다수의 돌기(1244)가 소정 간격을 두고 배열된 패턴이 일면에 형성된 필름 형상의 성형 몰드(1242)를 베이스 기재(1210)의 길이만큼 길게 롤 타입으로 형성함으로써 완성된 경화형 수지 패턴층이 성형된 베이스 기재(1212)에 이음매가 없도록 한 실시예이다. 도 20에 의하면 또 다른 제3실시예를 수행하기 위한 경화형 수지 패턴층 형성 장치는 베이스 기재(1210)가 감겨져 있는 제1롤(1220)과 경화형 수지 패턴층이 성형된 베이스 기재(1212)가 감기는 제2롤(1250)이 양측에 구비되고, 베이스 기재 및 경화형 수지 패턴층이 성형된 베이스 기재를 이송시키는 가이드 롤(1230a 내지 1230f)이 제1롤(1220)과 제2롤(1250) 사이에 구비된다. 또한, 가이드 롤(1230c)과 가이드 롤(1230d) 사이에는 베이스 기재(1210)에 경화형 수지 패턴층을 성형하기 위하여 패턴 몰딩부(1240)의 패턴 롤(1246)이 밀착된다. 여기서 가이드 롤(1230a 내지 1230f)의 개수와 위치 등은 실시 상태에 따라 변경 가능함은 물론이다. 패턴 몰딩부(1240)는 패턴이 구현된 필름 형상의 성형 몰드(1242), 성형 몰드가 감겨져 있는 제3롤(1245), 주입되는 경화형 수지를 성형 몰드에 압착시켜 성형 몰드의 패턴대로 경화형 수지를 패턴성형하고 이를 베이스 기재(1210)에 도포시키는 패턴 롤(1246), 성형 몰드를 이송시키는 패턴 가이드 롤(1247a 내지 1247d) 및 이송된 성형 몰드가 감기는 제4롤(1248)로 이루어진다. 패턴 가이드 롤(1247a 내지 1247d)의 개수와 위치 등은 실시 상태에 따라 변경할 수 있음은 물론이다. 상기의 성형 몰드(1242)는, 도 19의 실시예와 달리 제3롤(1245)에 감긴 채 패턴 롤(1246) 및 패턴 가이드 롤(1247a 내지 1247d)에 의해 이송되면서 베이스 기재(1210)에 경화형 수지로 이루어진 패턴층을 성형한 후 제4롤(1248)에 감기게 된다. 이때, 성형 몰드(1242)는 베이스 기재(1210)과 동일한 길이로 형성하는 것이 바람직하며, 이를 통해 경화형 수지 패턴층이 성형된 베이스 기재(1212)에 이음매로 인한 패턴 불량이나 패턴의 끊김이 없이 전 영역에 걸쳐 패턴이 고르게 형성되게 된다. 도 20에서는 성형 몰드의 패턴층에 구현된 패턴을 일부만 도시하였으나, 실제 실시상으로는 성형 몰드 전체에 걸쳐 패턴이 구현된다. 베이스 기재(1210)가 패턴 몰딩부(1240)에 인입되는 지점, 즉 가이드 롤(1230c)과 패턴 롤(1246)이 밀착되는 지점에는 경화형 수지를 주입하기 위한 경화형 수지 주입수단(1260)이 구비되고, 베이스 기재와 성형 몰드(1242)가 밀착 이동하는 지점에는 열 또는 자외선을 조사하여 경화형 수지를 경화시키기 위한 경화수단(1270)이 구비된다. 먼저, 제1롤(520)에 감긴 베이스 기재(1210)는 가이드 롤(1230a 내지 1230c)에 의해 이송되어 가이드 롤(1230c)과 패턴 롤(1246)이 맞물리는 지점으로 인입된다. 이때, 패턴 몰딩부(1240)의 성형 몰드(1242) 역시 제3롤(1245)로부터 풀려 패턴 가이드 롤(1247a)에 의해 이송되어 패턴 롤(1246)과 가이드 롤(1230c) 사이로 인입되어 베이스 기재(1210)과 밀착하게 된다. 여기서, 가이드 롤 (1230c)은 베이스 기재(1210)의 일면에 형성되는 경화형 수지 패턴층의 두께를 조절하는 갭 조절 기능을 수행하게 된다. 한편, 베이스 기재(1210)가 인입되는 가이드 롤(1230c)과 패턴 롤(1246) 사이 지점에는 경화형 수지 주입수단(1260)에 의해 경화형 수지가 주입되므로, 경화형 수지는 베이스 기재의 일면과 성형 몰드(1242)의 패턴 사이로 밀려 들어가 충전되고 가이드 롤(1230c)과 패턴 롤(1246) 간의 압력에 의해 균일하게 분포된 후 경화수단(1270)으로부터 방출되는 열 또는 자외선에 의해 경화된다. 따라서, 경화형 수지는 패턴이 형성된 상태로 베이스 기재(1210)에 도포 된다. 경화형 수지 패턴층이 형성된 베이스 기재는 가이드 롤(1230d) 및 가이드 롤 (1230e)에 의해 이송되고, 성형 몰드(1242) 역시 가이드 롤(1230d) 및 패턴 가이드 롤(1247b)에 의해 이송된다. 따라서, 가이드 롤(1230d)과 가이드 롤 (1230e) 사이 또는 가이드 롤(1230d)과 패턴 가이드 롤(1247b) 사이 구간에는 경화형 수지 패턴층이 형성된 베이스 기재와 성형 몰드(1242)가 밀착된 상태로 함께 이송되게 된다. 이후에, 경화형 수지 패턴층이 형성된 베이스 기재(1212)는 가이드 롤(1230f)에 의해 이끌려 이송된 후 제2롤(1250)에 감기게 된다. 또한, 성형 몰드(1242)는 패턴 가이드 롤(1247c와 1247d)에 이끌려 이송된 후 제4롤(1248)에 감기게 된다. 여기서 가이드 롤(1230e)과 패턴 가이드 롤(1247b)은 각기 경화형 수지 패턴층이 형성된 베이스 기재(1212)와 성형 몰드(1242)를 분리시키는 박리기능을 하게 된다. 한편, 상기한 바와 같이, 성형 몰드(1242)의 길이와 베이스 기재(1210)의 길이를 동일하게 구성할 경우, 성형 몰드가 제3롤(1245)에서 풀려 나와 제4롤(1248)에 다시 감길 때까지 베이스 기재(1210)의 전면에 걸쳐 경화형 수지 패턴층을 성형시킬 수 있으며, 이때 경화형 수지 패턴층이 형성된 베이스 기재(1212)에는 이음매로 인한 패턴 불량이 발생하지 않는다. 또한, 도 9에서는 경화형 수지 패턴층이 형성된 베이스 기재(1212)의 일부만을 도시한 것으로, 실제로는 제2롤(1250)에도 경화형 수지 패턴층이 형성된 베이스 기재(1212)가 감긴 상태로 존재한다.

도 21은 본 발명의 바람직한 다른 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판(Patterned retarder)의 제조 공정 중 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계를 구성하는 제3실시예에 사용된 성형 몰드의 단면도이고, 도 22는 다른 성형 몰드의 단면도이고, 도 23은 또 다른 성형 몰드의 단면도이다. 도 19 내지 도 20에서 사용된 필름 형상의 성형 몰드는 경화형 수지 주입수단에 의해 주입되는 경화형 수지에 패턴을 성형하기 위한 것으로서, 고분자로 구성된 수지에 패턴 형상이 구현된 유연성이 있는 필름 형상으로 이루어진다. 구체적으로는 도 21 내지 도 23에 도시된 바와 같이 성형 몰드(1342, 1442, 1542)는 비교적 균일한 두께의 연속적인 평탄면을 갖는 기재층(1342a, 1442a, 1542a)과 상기 기재층의 일면에 형성되고, 소정 높이의 다수의 돌기가 소정 간격을 두고 배열된 패턴을 가진 패턴층(1342b, 1442b, 1542b)으로 구성되는 2층 구조를 갖는다. 또한, 성형 몰드는 바람직하게는 도 22 내지 도 23에 도시된 바와 같이 상기 기재층의 다른 일면에 형성되고, 상기 롤의 표면과의 마찰력을 증가시키기 위한 마찰부(1442c, 1542c)를 더 포함할 수 있다. 성형 몰드의 기재층의 재질로는 투명하고 유연성이 있으며 소정의 인장 강도 및 내구성이 있는 필름을 사용하도록 하며, PET 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 패턴층을 구성하는 수지 재료로는 올리고머(Oligomer) 또는 경화개시제 등 고분자 재료를 배합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 성형 몰드의 제조방법의 일례를 들면 다음과 같다. 먼저, 금속 또는 박막형태를 갖는 마스터를 고정시키고 마스터 위에 몰드용 고분자 레진(resin, 수지)을 도포한다. 다음으로, 고분자 수지가 도포된 마스터 위에 성형 몰드용 기재필름을 덮은 후 그 위로 원통형의 롤러를 이동시킴으로써 소정의 압력을 골고루 가한다. 이때, 도포된 고분자 수지가 마스터의 패턴 사이로 밀려 들어가 충전되고 롤러의 압력에 의해 소정의 두께로 균일하게 분포되게 된다. 이후에 수지의 특성에 따라 마스터와 기재필름 사이에 수지가 충전된 접촉 상태에서 열 또는 자외선을 조사하여 경화시킨 후 기재필름을 마스터로부터 분리하면 된다. 여기서, 기재필름으로는 필요에 따라 몰드용 고분자 수지와 부착력을 갖도록 표면 처리된 것을 사용할 수 있다. 성형 몰드는 상기의 제조방법 이외에도 다양한 방법으로 제조 가능하다. 한편, 도 19 및 도 20에 도시한 바와 같이 패턴 롤과 패턴 가이드 롤에 성형 몰드를 장착함에 있어서, 패턴 롤 또는 패턴 가이드 롤의 표면과 성형 몰드 사이에 기포나 이물질이 없도록 밀착 고정시키는 것이 중요하다. 이때, 작업성을 좋게 하기 위해서는 패턴 롤과 패턴 가이드 롤의 표면에 일정 간격으로 미세 홀을 형성하여 기포가 자연적으로 소멸되도록 할 수 있다. 또한, 경화형 수지 패턴층 성형 장치를 구동시킴에 있어서 완성된 경화형 수지 패턴층이 형성된 베이스 기재의 패턴 불량 등을 줄이고 품질을 향상시키기 위하여, 패턴 롤 및 패턴 가이드 롤의 표면과 성형 몰드 사이에 미끌림이 발생하는 것을 방지하여야 하는데, 이를 위해 도 22 내지 도 23에 도시된 바와 같이 성형 몰드의 기재층의 다른 일면에 마찰부를 형성하는 것이 바람직하다. 도 22에 도시된 성형 몰드(1442)는 기재층(1442a)의 저면에 형성된 수 마이크로미터 크기의 요철(1442c)을 다수 개 구비한다. 패턴 롤 또는 패턴 가이드 롤의 표면과 성형 몰드의 요철 사이에 생기는 높은 마찰력은 성형 몰드가 미끄러지는 것을 방지한다. 이때, 요철(1442c)은 고무나 실리콘 등 탄성 재질을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 도 23에 도시된 성형 몰드(1542)는 기재층(1542a)의 저면에 형성된 박막필름(1542c)을 구비하여 패턴 롤 또는 패턴 가이드 롤의 표면과의 마찰력을 높이도록 한다. 이때, 박막필름(1542c) 역시 고무나 실리콘 등 탄성 재질을 사용하도록 한다. 한편, 상기에서 제시한 것 이외에도 성형 몰드의 미끌림 방지를 위한 다양한 변형/실시가 가능함은 물론이다.

상기에서 본 발명의 바람직한 다른 예에 따른 패턴화된 광위상 변조판의 제조방법에 대하여 설명함에 있어서 베이스 기재 위에 도포된 경화형 수지를 소정 두께의 다수의 돌기가 소정 간격을 두고 배열된 패턴이 일면에 성형된 임프린트용 마스터로 가압하고 경화시켜, 소정 깊이의 다수의 홈이 소정 간격을 두고 배열된 패턴을 가지는 경화형 수지 패턴층을 형성하는 것을 그 예로 하였지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 열을 가한 베이스 기재를 소정 두께의 다수의 돌기가 소정 간격을 두고 배열된 패턴이 일면에 성형된 몰드로 가압하여, 베이스 기재에 소정 깊이의 다수의 홈이 소정 간격을 두고 배열된 패턴을 형성하거나, 또는 소정 두께의 다수의 돌기가 소정 간격을 두고 배열된 패턴이 일면에 성형된 몰드에 열을 가한 후에 상기 베이스 기재를 몰드로 가압하여, 베이스 기재에 소정 깊이의 다수의 홈이 소정 간격을 두고 배열된 패턴을 형성하는 등, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 예가 가능하다.

이제까지 본 발명을 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점들은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

베이스 기재;
상기 베이스 기재 위에 코팅된 경화형 수지로 이루어지고, 서로 다른 깊이의 제1홈과 제2홈이 교대로 배열된 패턴을 가지는 경화형 수지 패턴층; 및
상기 경화형 수지 패턴층의 제1홈과 제2홈에 내재된 경화형 액정물질에 의해 각각 형성된 제1액정층과 제2액정층으로 이루어진 액정물질 패턴층;을 포함하고,
상기 제1액정층 및 제2액정층은 광의 위상을 각각 다르게 지연시키는 것을 특징으로 하는 패턴화된 광위상 변조판.
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제 1항에 있어서, 상기 베이스 기재는 투명 기재인 것을 특징으로 하는 패턴화된 광위상 변조판.
제 4항에 있어서, 상기 투명 기재는 유리 기재인 것을 특징으로 하는 패턴화된 광위상 변조판.
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제 1항에 있어서, 상기 경화형 액정물질은 광경화형 액정물질인 것을 특징으로 하는 패턴화된 광위상 변조판.
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제 1항에 있어서, 상기 제1액정층은 광의 위상을 (n-3/4)λ 만큼 지연시키고, 제2액정층은 광의 위상을 (n-1/4)λ 만큼 지연시키며, n은 양의 정수인 것을 특징으로 하는 패턴화된 광위상 변조판.
제 11항에 있어서, 상기 제1액정층 및 제2액정층을 통과한 광의 하나는 좌원편광 특성을 가지고 다른 하나는 우원편광 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 패턴화된 광위상 변조판.
베이스 기재 위에 경화형 수지를 도포하는 단계;
상기 도포된 경화형 수지를 서로 다른 높이의 제1돌기와 제2돌기가 교대로 배열된 패턴이 일면에 성형된 임프린트용 마스터로 가압하고 경화시켜, 서로 다른 깊이의 제1홈과 제2홈이 교대로 배열된 패턴을 가지는 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계; 및
상기 경화형 수지 패턴층의 제1홈과 제2홈에 경화형 액정물질을 충전하고 경화시켜 제1액정층과 제2액정층으로 이루어진 액정물질 패턴층을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 제1액정층 및 제2액정층은 광의 위상을 각각 다르게 지연시키는 것을 특징으로 하는 패턴화된 광위상 변조판의 제조방법.
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제 13항에 있어서, 상기 베이스 기재는 가요성 필름이며,
상기 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계는,
베이스 기재를 서로 다른 높이의 제1돌기와 제2돌기가 교대로 배열된 패턴이 표면에 형성된 임프린트용 마스터 롤에 이송시키는 단계;
상기 베이스 기재의 일면과 상기 임프린트용 마스터 롤의 표면에 형성된 패턴이 밀착되는 영역으로 경화형 수지를 주입하여 상기 베이스 기재의 일면과 상기 임프린트용 마스터 롤의 패턴 사이에 경화형 수지를 충전시키는 단계;
상기 베이스 기재의 일면과 상기 패턴이 형성된 임프린트용 마스터 롤의 표면을 밀착시키고 경화형 수지를 경화시켜, 서로 다른 깊이의 제1홈과 제2홈이 교대로 배열된 패턴을 가지는 경화형 수지 패턴층을 형성하고 베이스 기재의 일면에 부착시키는 단계; 및
상기 경화형 수지 패턴층이 부착된 베이스 기재를 임프린트용 마스터 롤과 분리시키는 단계;로 구성되고,
상기 임프린트용 마스터 롤은 원통형의 금속 표면에 서로 다른 높이의 제1돌기와 제2돌기가 교대로 배열된 패턴 형상이 가공된 것을 특징으로 하는 패턴화된 광위상 변조판의 제조방법.
제 13항에 있어서, 상기 베이스 기재는 가요성 필름이며,
상기 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계는,
베이스 기재를 서로 다른 높이의 제1돌기와 제2돌기가 교대로 배열된 패턴이 표면에 형성된 임프린트용 스탬퍼 롤에 이송시키는 단계;
상기 베이스 기재의 일면과 상기 임프린트용 스탬퍼 롤의 표면에 형성된 패턴이 밀착되는 영역으로 경화형 수지를 주입하여 상기 베이스 기재의 일면과 상기 임프린트용 스탬퍼 롤의 패턴 사이에 경화형 수지를 충전시키는 단계;
상기 베이스 기재의 일면과 상기 패턴이 형성된 임프린트용 스탬퍼 롤의 표면을 밀착시키고 경화형 수지를 경화시켜, 서로 다른 깊이의 제1홈과 제2홈이 교대로 배열된 패턴을 가지는 경화형 수지 패턴층을 형성하고 베이스 기재의 일면에 부착시키는 단계; 및
상기 경화형 수지 패턴층이 부착된 베이스 기재를 임프린트용 스탬퍼 롤과 분리시키는 단계;로 구성되고,
상기 임프린트용 스탬퍼 롤은 원통형의 지지체 표면에 서로 다른 높이의 제1돌기와 제2돌기가 교대로 배열된 패턴을 가진 스탬퍼가 밀착 고정된 것을 특징으로 하는 패턴화된 광위상 변조판의 제조방법.
제 13항에 있어서, 상기 베이스 기재는 가요성 필름이며,
상기 경화형 수지를 도포하는 단계 및 경화형 수지 패턴층을 형성하는 단계는,
베이스 기재를 가이드 롤을 통해 패턴 롤로 이송시키는 단계;
서로 다른 높이의 제1돌기와 제2돌기가 교대로 배열된 패턴이 일면에 형성된 필름 형상의 성형 몰드를 패턴 가이드 롤을 통해 패턴 롤로 이송시키는 단계;
상기 베이스 기재의 일면과 상기 성형 몰드의 일면에 형성된 패턴이 밀착되는 영역으로 경화형 수지를 주입하여 상기 베이스 기재의 일면과 상기 성형 몰드의 패턴 사이에 경화형 수지를 충전시키는 단계;
상기 베이스 기재의 일면과 상기 패턴이 형성된 성형 몰드의 일면을 밀착시키고 경화형 수지를 경화시켜, 서로 다른 깊이의 제1홈과 제2홈이 교대로 배열된 패턴을 가지는 경화형 수지 패턴층을 형성하고 베이스 기재의 일면에 부착시키는 단계; 및
상기 경화형 수지 패턴층이 부착된 베이스 기재를 성형 몰드와 분리시키는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 패턴화된 광위상 변조판의 제조방법.
제 20항에 있어서, 상기 필름 형상의 성형 몰드는,
필름 형상의 기재층; 및
상기 기재층의 일면에 형성되고, 서로 다른 높이의 제1돌기와 제2돌기가 교대로 배열된 패턴을 가진 패턴층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴화된 광위상 변조판의 제조방법.
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제 13항에 있어서,
상기 제1액정층은 광의 위상을 (n-3/4)λ 만큼 지연시키고, 제2액정층은 광의 위상을 (n-1/4)λ 만큼 지연시키며, n은 양의 정수인 것을 특징으로 하는 패턴화된 광위상 변조판의 제조방법.
제 41항에 있어서,
상기 제1액정층 및 제2액정층을 통과한 광의 하나는 좌원편광 특성을 가지고 다른 하나는 우원편광 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 패턴화된 광위상 변조판의 제조방법.
서로 다른 깊이의 제1홈과 제2홈이 교대로 배열된 패턴을 가지는 베이스 기재; 및
상기 베이스 기재의 제1홈과 제2홈에 내재된 경화형 액정물질에 의해 각각 형성된 제1액정층과 제2액정층으로 이루어진 액정물질 패턴층;
을 포함하고, 상기 제1액정층 및 제2액정층은 광의 위상을 각각 다르게 지연시키는 것을 특징으로 하는 패턴화된 광위상 변조판.
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제 43항에 있어서, 상기 제1액정층은 광의 위상을 (n-3/4)λ 만큼 지연시키고, 제2액정층은 광의 위상을 (n-1/4)λ 만큼 지연시키며, n은 양의 정수인 것을 특징으로 하는 패턴화된 광위상 변조판.
베이스 기재에 열을 가하는 단계;
상기 베이스 기재를 서로 다른 높이의 제1돌기와 제2돌기가 교대로 배열된 패턴이 일면에 성형된 몰드로 가압하여, 베이스 기재에 서로 다른 깊이의 제1홈과 제2홈이 교대로 배열된 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 제1홈과 제2홈에 경화형 액정물질을 충전하고 경화시켜 제1액정층과 제2액정층으로 이루어진 액정물질 패턴층을 형성하는 단계; 를 포함하고,
상기 제1액정층 및 제2액정층은 광의 위상을 각각 다르게 지연시키는 것을 특징으로 하는 패턴화된 광위상 변조판의 제조방법.
베이스 기재를 준비하는 단계;
서로 다른 높이의 제1돌기와 제2돌기가 교대로 배열된 패턴이 일면에 성형된 몰드를 준비하는 단계;
상기 몰드에 열을 가한 후에 상기 베이스 기재를 몰드로 가압하여, 베이스 기재에 서로 다른 깊이의 제1홈과 제2홈이 교대로 배열된 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 제1홈과 제2홈에 경화형 액정물질을 충전하고 경화시켜 제1액정층과 제2액정층으로 이루어진 액정물질 패턴층을 형성하는 단계;
를 포함하고, 상기 제1액정층 및 제2액정층은 광의 위상을 각각 다르게 지연시키는 것을 특징으로 하는 패턴화된 광위상 변조판의 제조방법.
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