KR20120017664A - 패턴화된 마스크와 이를 이용한 패턴화 리타더의 제조방법 - Google Patents

패턴화된 마스크와 이를 이용한 패턴화 리타더의 제조방법 Download PDF

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KR20120017664A
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최봉진
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Abstract

본 발명은 패턴화된 마스크와 이를 이용한 패턴화 리타더의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 UV 편광자 상에 패턴화된 λ/2 필터가 형성되며 상기 패턴화된 λ/2 필터는 배향방향이 상기 편광자의 투과축과 평행한 영역과 배향방향이 상기 편광자의 투과축과 45° 또는 135°인 영역이 반복되어 이루어짐으로써, 이를 이용하면 종래에 비해 제조 장치 및 제조 공정이 감소되고 제조시간을 단축할 수 있으며, 균일하고 미세한 패턴을 갖는 패턴화 리타더를 연속적으로 대량 생산할 수 있는 패턴화된 마스크와 이를 이용한 패턴화 리타더의 제조방법에 관한 것이다.

Description

패턴화된 마스크와 이를 이용한 패턴화 리타더의 제조방법 {PATTERNED MASK AND METHOD OF MANUFACTURING THE PATTERNED RETARDER USING THE SAME}
본 발명은 편광 안경 방식을 이용하는 입체화상표시장치에 적용될 수 있는 패턴화 리타더 제조용 패턴화된 마스크 및 이를 이용한 패턴화 리타더의 제조방법에 관한 것이다.
패턴화 리타더(Patterned retarder, 복굴절 매질 또는 위상차 필름이라고도 함)는 편광 안경 방식의 입체화상표시장치에 적용되어 입체 영상을 구현하는데 이용된다.
도 1a 및 1b는 화상표시패널(103)의 일면에 기재(편광판)(105), 배향막(107) 및 액정 코팅층(109)을 포함하는 패턴화 리타더(101)를 포함하는 입체화상표시장치이다. 여기서 좌원 편광부(L, Left Circularly Polarized Light Part)와 우원 편광부(R, Right Circularly Polarized Light part)는 스트라이프(stripe) 형상을 이루며 교대로 반복하여 배치되는 구조를 가지고 있다. 좌원 편광부(L)를 통과한 빛은 사용자의 편광 안경에서 좌안의 편광 필름을 통과하고, 우원 편광부(R)를 통과한 빛은 사용자의 편광 안경에서 우안의 편광 필름을 통과하여 양안(兩眼)에 서로 다른 이미지를 맺히게 함으로써 입체 영상을 구현할 수 있다.
패턴화 리타더를 제조하는 방법은 일본 특허공개 제2003-337226호와 같이 낱장의 기판 위에 배향막 형성용 조성물을 도포하여 배향막을 형성한다. 배향막 상에 마스크를 덮어 놓고 편광 광조사하여 A영역을 패턴화하고, 마스크를 이동한 후 편광 광조사하여 B영역을 패턴화한다. 패턴화된 배향막 상에 액정 코팅층 형성용 조성물을 도포한 후 자외선 조사하여 패턴화 리타더를 제조한다.
이러한 방법은 배향막에 패턴화된 배향영역을 형성하기 위해 반드시 편광 노광기가 요구된다. 편광 노광기는 노광기에서 조사되는 빛을 편광시키는 것으로 편광을 위한 소자로 상당히 고가인 쿼츠(석영)가 사용되어야 하는 단점이 있다. 또한 공정을 단축시키기 위해 각 패턴 영역 형성 시 별도의 편광 노광기를 구비해야 하며, 2회의 마스크 작업과 각 패턴 영역을 얼라인 시키기 위한 얼라인 장치 및 얼라인 작업이 요구된다.
또한, 일본 특허공개 제2004-144884호는 배향막 상에 와이어 그리드 편광자 덮어놓고 단일 파장의 광원을 조사하는 노광 방법을 제시하고 있다.
이러한 방법은 편광 노광기는 요구되지 않으나, 여전히 2회 이상의 마스크 작업과 얼라인 장치 및 작업은 요구된다.
본 발명은 2회 이상의 마스크 작업을 수행하지 않고, 고가의 편광 노광기와 각 패턴영역을 얼라인하기 위한 별도의 장치가 필요하지 않은 패턴화된 마스크를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 제조 공정이 간소화되고, 단시간의 대량생산에 적합한 공정을 채용하여 생산성을 향상시킬 수 있는 패턴화 리타더의 제조방법을 제공하는데 있다.
1. UV 편광자 상에 패턴화된 λ/2 필터가 형성되며, 상기 패턴화된 λ/2 필터는 배향방향이 상기 편광자의 투과축과 평행한 영역과 배향방향이 상기 편광자의 투과축과 45° 또는 135°인 영역이 반복되어 이루어진 것인 패턴화된 마스크.
2. 위 1에 있어서, UV 편광자는 흡수형 편광자, 반사형 편광자 또는 산란형 편광자인 패턴화된 마스크.
3. 위 2에 있어서, UV 편광자는 요오드계 흡수형 편광자 또는 와이어 그리드 편광자인 패턴화된 마스크.
4. 위 3에 있어서, UV 편광자는 적어도 한 면에 편광자 보호필름이 적층된 패턴화된 마스크.
5. 광 배향이 가능한 막 상에, 상기 청구항 1 내지 4중 어느 한 항의 패턴화된 마스크를 덮고 광을 조사하는 단계를 포함하는 패턴화 리타더의 제조방법.
6. 위 5에 있어서, 광 배향이 가능한 막은 그 막 상에 액정층을 형성시키기 위한 배향막인 패턴화 리타더의 제조방법.
7. 위 6에 있어서, 액정층은 λ/4 위상 지연층인 패턴화 리타더의 제조방법.
8. 위 5에 있어서, 광 배향이 가능한 막은 액정 화합물 및 광 변조가 가능한 카이럴성 물질을 포함하는 것인 패턴화 리타더의 제조방법.
9. 위 5에 있어서, 광 배향이 가능한 막은 λ/4 위상 지연막인 패턴화 리타더의 제조방법.
10. 위 5에 있어서, 광은 비편광된 것인 패턴화 리타더의 제조방법.
본 발명은 제조장치(노광장치, 얼라인 장치 등) 및 제조공정(2회의 마스크 작업 등)이 감소되어 비용을 절감할 수 있고, 공정시간을 단축할 수 있다.
또한, 본 발명은 패턴영역의 얼라인 시 발생되는 문제가 현저히 감소되어 패턴화 리타더의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 연속적인 공정으로 패턴화 리타더를 제조할 수 있어 대량생산 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1a 및 1b는 일반적인 패턴화 리타더의 구조이고,
도 2는 본 발명의 패턴화 마스크의 측면에서 본 구조이고(화살표는 상측에서 보았을 때의 축의 방향),
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 일례의 패턴화 리타더의 제조 방법이고,
도 5는 본 발명에 따라 제조된 패턴화 리타더의 구조이다.
본 발명은 UV 편광자 상에 패턴화된 λ/2 필터가 형성되며 상기 패턴화된 λ/2 필터는 배향방향이 상기 편광자의 투과축과 평행한 영역과 배향방향이 상기 편광자의 투과축과 45° 또는 135°인 영역이 반복되어 이루어짐으로써, 이를 이용하면 종래에 비해 제조 장치 및 제조 공정이 감소되고 제조시간을 단축할 수 있으며, 균일하고 미세한 패턴을 갖는 패턴화 리타더를 연속적으로 대량 생산할 수 있는 패턴화된 마스크와 이를 이용한 패턴화 리타더의 제조방법에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 패턴화된 마스크는 도 2와 같이 UV 편광자(10) 상에 패턴화된 λ/2 필터(40)가 형성된다. 패턴화된 λ/2 필터(40)는 배향방향(21)이 상기 편광자의 투과축(11)과 평행한 영역(20)(이하, 제1영역이라 함)과 배향방향(31)이 상기 편광자의 투과축(11)과 45° 또는 135°인 영역(30)(이하, 제2영역이라 함)이 반복되어 이루어진다.
본 발명에서 수직 및 평행은 직선과 직선, 직선과 평면, 평면과 평면이 이루는 각이 직각 및 이들을 아무리 늘려도 만나지 않는 상태를 의미할 뿐만 아니라 상기 수직 및 수평과 유사한 효과를 얻을 수 있는 범위까지 확장한다.
본 발명의 UV 편광자는 UV영역의 입사광으로부터 상기 편광자를 통해 특정하게 배향된 선편광을 유발하고 이외의 다른 편광들은 흡수, 반사 또는 산란시킨다.
이러한 UV 편광자는 구체적으로 요오드계 또는 이색성 염료계 등의 흡수형 편광자; 와이어 그리드 등의 반사형 편광자; 또는 산란형 편광자들이 사용될 수 있다. 바람직하기로는 가시성이 우수한 흡수형 편광자를 사용하는 것이 좋으며, 보다 바람직하기로는 편광도 및 투과율이 우수한 요오드계 흡수형 편광자를 사용하는 것이 좋다.
또한, 상기 UV 편광자는 적어도 한 면에 편광자 보호필름이 적층될 수 있다.
보호필름은 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등에서 우수한 필름이 사용될 수 있다. 구체적인 예로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알콜계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지 등과 같은 열가소성 수지로 구성된 필름을 들 수 있으며, 상기 열가소성 수지의 블렌드물로 구성된 필름도 사용할 수 있다. 또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 된 필름을 이용할 수도 있다.
보호필름 중의 상기 열가소성 수지의 함량은 50 내지 100중량%, 바람직하게는 50 내지 99중량%, 보다 바람직하게는 60 내지 98중량%, 가장 바람직하게는 70 내지 97중량%인 것이 좋다. 그 함량이 50중량% 미만인 경우에는 열가소성 수지가 가지고 있는 본래의 고투명성을 충분히 발현하지 못할 수 있다.
이러한 보호필름은 적절한 1종 이상의 첨가제가 함유된 것일 수도 있다. 첨가제로는, 예를 들어 자외선흡수제, 산화방지제, 윤활제, 가소제, 이형제, 착색방지제, 난연제, 핵제, 대전방지제, 안료, 착색제 등을 들 수 있다.
패턴화된 λ/2 필터는 상기 UV 편광자를 통과한 빛에 의해 광 배향이 가능한 막 상의 인접한 영역이 서로 수직인 배향방향을 갖도록 패턴화시키는 역할을 한다.
패턴화된 λ/2 필터는 입사광(λ)에 대한 1/2 파장만큼 위상을 지연시킨다. 또한 배향방향이 상기 편광자의 투과축과 평행한 영역과 배향방향이 상기 편광자의 투과축과 45° 또는 135°인 영역이 반복되어 이루어진다.
패턴화된 λ/2 필터의 재료는 특별히 한정하지는 않으나, 구체적으로 고유 복굴절치가 양, 음 또는 이들의 혼합 재료를 사용하여 제조될 수 있다.
본 발명에 있어서 「고유 복굴절치가 양인 재료」라는 것은, 분자가 일축성의 질서를 가지고 배향된 경우에, 광학적으로 양의 일축성을 나타내는 특성을 보유하는 재료를 말한다. 예를 들어 양의 재료가 수지인 경우에는 분자가 일축성의 배향을 가지고 형성된 층에 빛이 입사될 때 상기 배향 방향의 빛의 굴절율이 상기 배향 방향에 직교하는 방향의 빛의 굴절율 보다도 크게 되는 수지를 말한다.
또한, 본 발명에 있어서 「고유 복굴절치가 음인 재료」라는 것은 분자가 일축성의 질서를 가지고 배향된 경우에 광학적으로 음의 일축성을 나타내는 특성을 보유하는 재료를 말한다. 예를 들어 음의 재료가 수지인 경우 분자가 일축성의 배향을 가지고 형성된 층에 빛이 입사될 때, 상기 배향 방향의 빛의 굴절율이 상기 배향 방향에 직교하는 방향의 빛의 굴절율 보다도 작아지는 수지를 말한다.
양 또는 음인 재료는 수지인 것이 바람직하다.
양의 수지로는 구체적으로 올레핀계 중합체(예컨대, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 노르보넨계 중합체, 시클로올레핀계 중합체 등), 폴리에스테르계 중합체(예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등), 폴리아릴렌술파이드계 중합체(예컨대, 폴리페닐렌술파이드 등), 폴리비닐알콜계 중합체, 폴리카보네이트계 중합체, 폴리알릴레이트계 중합체, 셀룰로오스에스테르계 중합체(상기 고유 복굴절치가 음인 것도 있음), 폴리에테르술폰계 중합체, 폴리술폰계 중합체, 폴리알릴술폰계 중합체, 폴리염화비닐계 중합체, 또는 이들의 다원(이원, 삼원 등) 공중합 중합체 등이 있다. 이들은 1종의 단독 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.
음의 수지로는 구체적으로 폴리스티렌, 폴리스티렌계 중합체(스티렌 또는 스티렌 유도체와 기타 단량체와의 공중합체), 폴리아크릴로니트릴계 중합체, 폴리메틸메타크릴레이트계 중합체, 셀룰로오스에스테르계 중합체(상기 고유 복굴절치가 양인 것도 있음), 또는 이들의 다원(이원, 삼원 등)공중합체 중합체 등이 있다. 이들은 1종을 단독으로 사용하여도 좋지만, 2종 이상을 병용하여도 좋다.
상기 폴리스티렌계 중합체로는 스티렌 또는 스티렌 유도체와, 아크릴로니트릴, 무수말레인산, 메틸메타크릴레이트 및 부타디엔으로부터 선택되는 1종 이상과의 공중합체가 바람직하다. 본 발명은 폴리스티렌, 폴리스티렌계 중합체, 폴리아크릴로니트릴계 중합체 및 폴리메틸메타크릴레이트계 중합체 중에서 선택되는 1종 이상이 바람직하며, 이 중에서도 복굴절치 발현성이 높다는 측면에서 폴리스티렌 및 폴리스티렌계 중합체가 보다 바람직하며, 내열성이 높다는 측면에서 스티렌 및/또는 스티렌 유도체와 무수말레인산과의 공중합체가 특히 바람직하다.
패턴화된 λ/2 필터는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 패턴화 리타더의 제조와 동일한 방법으로 수행할 수 있다. 일례로 배향방향이 상이한 영역의 필름을 접합하는 방법, 기재필름에 배향막을 형성한 후 액정층을 코팅하는 방법 등이 사용될 수 있다.
또한 본 발명은 상기 패턴화된 마스크를 이용하여 패턴화 리타더를 제조한다. 상기 패턴화 리타더의 제조방법은 광 배향이 가능한 막 상에 상기의 패턴화된 마스크를 덮고 광을 조사하는 단계를 포함한다.
광 배향이 가능한 막이 그 막 상에 액정층을 형성시키기 위한 배향막인 경우의 패턴화 리타더의 제조방법은 하기와 같다.
기재를 이송하는 단계; 상기 이송된 기재상에 배향막을 형성하는 단계; 상기 형성된 배향막 상에 패턴화된 마스크를 덮고 광 조사하여 패턴화된 배향막을 제조하는 단계; 및 상기 패턴화된 배향막 상에 액정 코팅층 형성용 조성물을 도포하고 광 조사하여 패턴화 리타더를 형성(S5)하는 단계를 포함한다.
도 3을 이용하여 구체적으로 살펴보면, 기재를 이송부(11)에 의하여 이송한다(S1). 이때, 기재가 롤 형상인 경우는 통상의 롤 투 롤(roll to roll) 방식으로 이동되는 것이 바람직하다. 또한, 장력유지 및 안정적인 기재의 이송을 위한 가이드 롤 및 공정에 따라 기재의 이송량을 제어하는 어큐물레이터(Accumulator)를 사용하는 것이 바람직하다.
기재상에 배향막을 형성한다(S3). 배향막 형성은 배향막 도포장치에 의해 실시되고 필요에 따라 건조장치에 의해 건조가 수행된다. 또한 별도의 배향막 형성 공정을 통하여 배향막이 기재 상에 형성되는 경우는 본 공정이 생략될 수도 있다.
상기 배향막은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 유기 배향막을 사용하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하기로는 국제특허 제2005/096041호, 일본특허공개 평10-123461호, 일본특허공개 평10-227998호에 기재된 것을 사용하는 것이 좋다.
유기 배향막은 아크릴레이트계, 폴리이미드계 또는 폴리아믹산이 함유된 배향막 형성용 조성물을 사용할 수 있다. 폴리아믹산은 디아민(di-amine)과 이무수물(dianhydride)을 반응시켜 얻어지는 폴리머이고 폴리이미드는 폴리아믹산을 이미드화하여 얻어지는 것으로 이들의 구조는 특별히 제한되지 않는다.
배향막 형성용 조성물은 적절한 점도를 유지하는 것이 중요하다. 점도가 지나치게 높으면 압력을 가해도 쉽게 유동하지 않아 균일한 두께의 배향막 형성이 어려우며, 점도가 지나치게 낮으면 퍼짐성은 좋으나 배향막의 두께 조절이 어렵다. 일례로 25℃에서 1cP 내지 13cP인 것이 바람직하다.
또한 배향막 형성용 조성물은 표면 장력, 고형분의 함량 및 용제의 휘발성 등을 고려하는 것이 좋다. 특히 고형분의 함량은 점도나 표면장력에 영향을 미치므로 배향막의 두께나 경화 특성 등을 동시에 고려하여 조절하는 것이 좋다. 고형분의 함량이 지나치게 높으면 점도가 높아 배향막의 두께가 두꺼워지며, 지나치게 낮을 경우에는 용매의 비율이 높아 용액의 건조 후 얼룩이 생기는 문제점이 있다. 일례로 고형분의 함량이 0.1 내지 30중량%인 것이 바람직하다.
배향막 형성용 조성물은 아크릴레이트계, 폴리이미드계 또는 폴리아믹산 등의 고형분이 용매에 용해된 용액상인 것이 좋다. 용매는 고형분을 용해시킬 수 있는 것으로 특별히 한정하지 않으며, 구체적으로 부틸셀로솔브, 감마-부티로락톤, N-메틸-2-피롤리돈 및 디프로필렌글리콜모노메틸에테르 등이 사용될 수 있다.
이러한 용매는 용해도, 점도, 표면장력 등을 고려하여 균일한 배향막을 형성할 수 있도록 적절히 혼합하여 사용한다.
이외에 배향막 조성물은 효과적인 배향막 형성을 위하여 가교제 및 커플링제 등이 추가로 혼합될 수 있다.
상기 형성된 배향막 상에 패턴화된 마스크를 덮고 광 조사하여 패턴화된 배향막을 제조한다(S5). 광배향부에서 배향막 상에 패턴화된 마스크를 배치하고, 편광자의 상부에서 광을 조사하면 패턴화된 마스크를 통과한 편광된 빛에 의해 배향막의 배향방향이 패턴화된다.
광은 비편광된 것을 사용하며, 전자빔 또는 전자파 등을 사용할 수 있다. 전자파는 공정성이 뛰어난 자외선을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 패턴화된 배향막이 경화된 후에 액정 코팅층을 형성한다(S7). 액정 코팅층을 형성하는 단계(S7)는 배향된 배향막 상에 액정 코팅층 형성용 조성물을 도포한다(S9). 그리고 도포된 액정 코팅층 형성용 조성물을 건조시켜 코팅층을 형성한다(S11). 상기 코팅층을 광경화시킨다(S13).
이러한 과정을 거치면, 배향막의 배향 방향에 따라 액정 코팅층이 배향된 패턴화 리타더가 제조된다. 상기 액정층은 λ/4 위상 지연층이다.
상기 액정 코팅층 형성용 조성물은 액정 화합물과 용매가 포함될 수 있으며, 액정 화합물은 일례로 반응성 액정 화합물(RM)이 포함될 수 있다. 반응성 액정 화합물(RM)의 예로서는 인포메이션디스플레이 10권 1호(반응성 액정 단량체의 최신 연구 동향)에 기재된 것을 들 수 있다.
반응성 액정 화합물은 액정성을 발현할 수 있는 메조겐(mesogen)과 중합이 가능한 말단기를 포함하여 액정상을 갖게 되는 단량체 분자를 말한다. 반응성 액정 화합물을 중합하게 되면 액정의 배열된 상을 유지하면서 가교된 고분자 네트워크를 얻을 수 있게 된다. 반응성 액정 화합물 분자는 투명점(clearing point)으로부터 냉각하게 되면 같은 구조의 액정 고분자를 사용하는 경우보다 액정상에서 상대적으로 낮은 점도에서 보다 잘 배향된 구조를 갖는 대면적의 도메인을 얻을 수 있다.
이와 같이 형성된 액정 코팅층은 액정이 가지는 광학 이방성이나 유전율 등의 특성을 그대로 유지하면서도 고체상의 박막 형태를 가지고 있기 때문에 기계적이나 열적으로 안정하다.
상기 반응성 액정 화합물(RM)은 코팅 공정의 효율성 및 코팅층의 균일성을 확보하기 위하여 용매에 희석시켜 액정 코팅층 형성용 조성물로 사용할 수 있다. 바람직하기로는 액정 화합물을 용해시킬 수 있는 용매에 용해되어 균일함을 갖는 것이 좋다.
일례로 반응성 액정 화합물은 이를 용해시킬 수 있는 용매 구체적으로 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 메틸에틸케톤(MEK), 이소프로필알콜(IPA), 자일렌 및 클로로포름 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합 용매를 사용하여 액정 코팅층 형성용 조성물을 제조할 수 있다.
또한, 반응성 액정 화합물은 이를 중합 및 가교시키기 위한 개시제를 포함하여 코팅층 형성 조성물을 제조한다. 개시제는 공지의 광중합 개시제 또는 열중합 개시제를 사용할 수 있으며, 광중합 개시제가 반응시간 및 제어가 용이하여 바람직하다. 개시제는 반응성 액정 화합물 전체 고형분에 대해서 10중량% 이하, 바람직하게는 0.01 내지 5중량%이다.
반응성 액정 화합물은 첨가제를 추가로 포함하여 액정 코팅층 형성용 조성물을 제조한다. 첨가제는 일례로 분산제, 결합제(예컨대, 유리 라디칼 중합성 및 양이온성 중합성 결합성분), 방부제(예컨대, 글루타르디알데히드, 테트라메틸올아세틸렌우레아), 실란커플링제, 레벨링제, 가교제, 산화방지제, 탈기제, 소포제, 점도조절제, 유동 개선제, 침강방지제, 광택개선제, 윤활제, 접착 촉진제, 항피부제, 메팅제, 유화제, 안정제, 소수성 제제, 광안정화 첨가제, 처리 개선제 및 대전방지제 등이 사용될 수 있다.
액정 코팅층 형성용 조성물 내의 반응성 액정 화합물의 함량은 5 내지 30중량%를 유지하도록 한다. 함량이 5중량% 미만으로 낮으면 위상차 구현이 불가능하고, 30중량%를 초과하는 경우에는 반응성 액정 화합물이 석출되어 균일한 액정 코팅층 형성이 어려운 문제가 있다.
또한 광 배향이 가능한 막이 액정 화합물 및 광 변조가 가능한 카이럴성 물질을 포함하는 경우의 패턴화 리타더의 제조방법은 하기와 같다.
기재를 이송하는 단계; 상기 이송된 기재상에 광 변조가 가능한 카이럴성 물질이 포함된 액정 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 형성된 액정 코팅층 상에 패턴화된 마스크를 덮고 광 조사하여 패턴화 리타더를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 액정 코팅층은 광 배향이 가능한 막이며, λ/4 위상 지연막이다.
도 4를 이용하여 구체적으로 살펴보면 롤 투 롤 방식으로 기재를 이송(S1)하고, 기재 상에 광 변조가 가능한 카이럴성 물질이 포함된 액정 코팅층을 형성(S3)한 후에, 액정 코팅층 상에 패턴화된 마스크를 덮고 광 조사하여 경화한다(S5).
이 방법은 배향막 없이 광 변조가 가능한 카이럴성 물질을 포함하는 액정 코팅층상에 직접 패턴화된 마스크를 덮고 광조사하여 패턴화 리타더를 제조한다.
상기 액정 코팅층은 액정 코팅층 형성용 조성물에 일본국 특개평 10-153707에 개시된 광이성화 물질 또는 한국 특허등록 10-0603455에 기재된 광 변조가 가능한 카이럴성 물질을 함유하여 형성될 수 있다. 광 변조가 가능한 카이럴성 물질이 함유된 액정 코팅층 형성용 조성물은 배향막 없이, 액정 코팅층을 도포한 후 편광된 빛을 조사하면 액정이 배향방향을 가지게 된다.
본 발명은 광 변조가 가능한 카이럴성 물질이 함유된 액정 코팅층을 도포한 후 패턴화된 마스크를 덮고 광을 조사하는 방법으로 손쉽게 패턴화 리타더를 제조한다.
이외에 구체적인 사항은 상기와 동일하다.
도 5는 본 발명에 따른 패턴화 리타더의 구조이다. 패턴화 리타더는 기재(105), 배향막(107) 및 상기 배향막의 상부에 서로 다른 방향으로 배향이 이루어지고 스트라이프 형상을 가지며 교대로 배치되는 배향 영역(a, b) 및 이 배향 영역(a, b)의 상부에 배치되는 액정 코팅층(109)을 포함한다. 이때, 상기 배향영역의 방향은 서로 수직이다.
본 발명의 기재는 유리기판, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀계 필름, 트리아세틸셀룰로오스, 폴리카보네이트 필름 등의 공지의 광학필름, 바람직하기로는 편광판을 사용하는 것이 좋다. 또한, 기재가 롤(roll) 형상인 경우, 롤 형상의 패턴화 리타더를 제조할 수 있어, 이를 화상표시장치에 적용 시에 제조공정 간소화 및 공정마진이 향상되어서 유리하다.
통상 패턴화 리타더를 사용한 입체화상표시장치는 좌원 편광과 우원 편광을 형성하기 위하여 편광판에 패턴화 리타더를 접착제 등을 통하여 적층하는 공정이 요구된다. 그러나 기재로 편광판을 사용하면 이러한 적층 공정이 생략되므로 공정단축뿐만 아니라 제조 비용도 절감할 수 있다.
상기 편광판은 편광자와 이 편광자의 적어도 한 면에 적층되는 편광자 보호필름을 포함한다.
편광자는 폴리비닐알콜계 수지로 된 필름에 이색성 색소가 흡착 배향된 것을 사용할 수 있다. 상기 편광자를 구성하는 폴리비닐알콜계 수지로는 아세트산 비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산비닐과, 아세트산 비닐과 이와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 사용할 수 있다. 여기서 아세트산 비닐과 공중합 가능한 다른 단량체로는 불포화 카르복시산류, 불포화 술폰산류, 올레핀류, 비닐에테르류 및 암모늄기를 갖는 아크릴아미드류 등을 사용할 수 있다. 편광자의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 당 분야에서 사용되는 통상적인 두께로 제조할 수 있다.
편광자 보호필름은 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등이 우수한 것이 바람직하며, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 필름; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 필름; 폴리카보네이트 필름; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 필름; 폴리스티렌 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 필름; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀계 필름, 에틸렌프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 필름; 폴리이미드계 필름; 폴리에테르술폰계 필름; 술폰계 필름 등을 사용할 수 있으며, 이들의 두께 또한 특별히 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 액정 코팅층은 패턴을 형성하여 인접한 패턴의 지상축 방향이 편광판의 흡수축(연신축) 방향과 독립적으로 각각 45° 및 135°를 유지함으로써 우원 편광부 및 좌원 편광부를 형성한다.
이러한 패턴화 리타더는 연속적으로 길이를 길게 생산할 수 있어 대량 생산에 용이하여 생산성이 증대된다. 또한 본 발명의 실시예의 패턴화 리타더는 기재가 유연한(Flexible) 형태를 나타낼 수 있는 필름으로 이루어져 다양한 조건을 가지는 이미지 패널에 부착이 가능하다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1 : 패턴화된 마스크 제조
요오드계 흡수형 UV 편광자상에 상기 편광자의 투과축과 평행한 영역(제1배향 영역)과 배향방향이 상기 편광자의 투과축과 45°인 영역(제2배향 영역)이 반복되어 이루어진 패턴화된 λ/2 필터를 접합하여 패턴화된 마스크를 제조하였다.
상기 패턴화된 λ/2 필터는 시클로올레핀계 기재필름 일면에 아크릴레이트계 배향액을 코팅하고 40℃에서 120초간 열풍 건조하여 1,000Å 두께의 배향막을 형성하였다. 배향막 상에 14mW 노광 램프로 자외선을 조사하여 광배향된 배향막을 제조하였다. 광 배향된 배향막은 제1 배향 영역과 제2 배향 영역이 반복되도록 2회의 광배향을 수행하였다.
이후에 반응성 액정 화합물을 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA)에 용해시켜 제조된 25중량%(고형분 함량)의 액정 코팅층 형성용 조성물을 상기 배향막 상에 도포하여 λ/2의 위상을 가지도록 제조하였다.
실시예 2 : 패턴화 리타더 제조
권출된 75㎛ 두께의 편광판 상에 아크릴레이트계 배향액을 코팅하고 40℃에서 120초간 열풍 건조하여 1,000Å 두께의 배향막을 형성하였다. 편광판은 PVA 편광자의 한 면에 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 보호필름이 접합되고, 배향막이 코팅되는 다른 면에 시클로올레핀계 보호필름이 접합된 것을 사용하였다.
이송되는 편광판의 배향막 상에 실시예 1의 패턴화된 마스크를 배치시켜서 14mW 노광 램프로 자외선을 조사하여 광배향된 배향막을 제조하였다.
반응성 액정 화합물을 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 (PGMEA)에 용해시켜 제조된 25중량%(고형분 함량)의 액정 코팅층 형성용 조성물을 상기 배향막 상에 도포하였다.
80℃에서 20초간 예비 건조한 후 110℃에서 5초간 건조하여 1.5㎛ 두께의 액정 코팅층을 형성하였다. 이후에 14mW 노광 램프로 500초간 자외선으로 광경화하여 액정 코팅층을 통과한 빛의 위상차 지연이 -λ/4만큼 되는 영역과 λ/4만큼 되는 영역이 교대로 존재하는 패턴화 리타더를 제조하였다.
실시예 3
권출된 75㎛ 두께의 편광판(실시예 2와 동일) 상에 광 변조가 가능한 카이럴성 물질과 반응성 액정 화합물을 클로로포름에 용해시켜 제조된 20중량%(고형분 함량)의 액정 코팅층 형성용 조성물을 코팅하고 40℃에서 120초간 열풍 건조하여 1.5㎛ 두께의 액정 코팅층을 형성하였다.
이후에 이송되는 액정 코팅층 상에 실시예 1의 패턴화된 마스크를 배치시켜서 14mW 노광 램프로 500초간 자외선을 조사하여 액정 코팅층을 통과한 빛의 위상차 지연이 -λ/4만큼 되는 영역과 λ/4만큼 되는 영역이 교대로 존재하는 패턴화 리타더를 제조하였다.
10 : UV 편광자 11 : UV 편광자의 투과축
20 : 제1배향 영역 21 : 제1배향 영역의 배향방향
30 : 제2배향 영역 31 : 제2배향 영역의 배향방향
40 : 패턴화된 λ/2 필터
101 : 패턴화 리타더 103 : 화상표시패널
105 : 기재 107 : 배향막
109 : 액정 코팅층

Claims (10)

  1. UV 편광자 상에 패턴화된 λ/2 필터가 형성되며,
    상기 패턴화된 λ/2 필터는 배향방향이 상기 편광자의 투과축과 평행한 영역과 배향방향이 상기 편광자의 투과축과 45° 또는 135°인 영역이 반복되어 이루어진 것인 패턴화된 마스크.
  2. 청구항 1에 있어서, UV 편광자는 흡수형 편광자, 반사형 편광자 또는 산란형 편광자인 패턴화된 마스크.
  3. 청구항 2에 있어서, UV 편광자는 요오드계 흡수형 편광자 또는 와이어 그리드 편광자인 패턴화된 마스크.
  4. 청구항 3에 있어서, UV 편광자는 적어도 한 면에 편광자 보호필름이 적층된 패턴화된 마스크.
  5. 광 배향이 가능한 막 상에, 상기 청구항 1 내지 4중 어느 한 항의 패턴화된 마스크를 덮고 광을 조사하는 단계를 포함하는 패턴화 리타더의 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 광 배향이 가능한 막은 그 막 상에 액정층을 형성시키기 위한 배향막인 패턴화 리타더의 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 액정층은 λ/4 위상 지연층인 패턴화 리타더의 제조방법.
  8. 청구항 5에 있어서, 광 배향이 가능한 막은 액정 화합물 및 광 변조가 가능한 카이럴성 물질을 포함하는 것인 패턴화 리타더의 제조방법.
  9. 청구항 5에 있어서, 광 배향이 가능한 막은 λ/4 위상 지연막인 패턴화 리타더의 제조방법.
  10. 청구항 5에 있어서, 광은 비편광된 것인 패턴화 리타더의 제조방법.
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