KR20120055889A - 패턴드 리타더 제조 방법 - Google Patents

패턴드 리타더 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3차원 영상 장치에 사용하는 패턴드 리타더(Patterned Retarder)를 배향하여 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 패턴드 리타더 제조 방법은, 패턴드 리타더에 제1 리타더 영역과 제2 리타더 영역을 정의하는 단계; 제1 노광 에너지를 갖는 부분 노광으로 상기 제1 리타더 영역에 제1 편광 패턴을 형성하는 단계; 그리고, 제2 노광 에너지를 갖는 전체 노광으로 상기 제2 리타더 영역에 제2 편광 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명은 패턴드 리타더를 제조함에 있어서, 부분 노광을 먼저 실시한 후, 전체 노광을 나중에 실시함으로써 적은 노광 에너지로 패턴드 리타더를 제조할 수 있음으로 하여, 전체 제조 시간을 단축 시킬 수 있고, 생산 수율을 높이며, 생산 비용이 절감되는 효과를 얻을 수 있다.

Description

패턴드 리타더 제조 방법{Method For Manufacturing A Patterned Retarder}
본 발명은 3차원 영상 장치에 사용하는 패턴드 리타더(Patterned Retarder)를 배향하여 제조하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 3차원 영상을 구현하기 위한 평판 표시장치의 표면에 부착하는 패턴드 리타더에 서로 다른 편광축을 갖는 두 개의 영역을 형성하는 방법에 관한 것이다.
최근, 다양한 비디오 콘텐츠의 개발에 힘입어 2D 영상과 3D 영상을 선택적으로 구현할 수 있는 표시장치가 대두되고 있다. 3D 영상 구현을 위해, 표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique) 또는 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)을 이용한다.
양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌/우 눈의 시차 영상을 이용하며, 안경방식과 무안경방식이 있고 두 방식 모두 실용화되고 있다. 안경방식은 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상의 편광 방향을 바꿔서 또는 시분할 방식으로 표시하고, 편광 안경 또는 액정셔터 안경을 사용하여 입체 영상을 구현한다 무안경 방식은 일반적으로 좌우 시차 영상의 광축을 분리하기 위한 패럴렉스 베리어 등의 광학판을 표시 화면의 앞에 또는 뒤에 설치하는 방식이다.
안경방식의 일 예로서, 표시패널 상에 패턴드 리타더(Patterned Retarder)를 배치한 3차원 영상 표시장치가 있다. 이 3차원 영상 표시장치는 패턴드 리타더의 편광 특성과, 사용자가 착용한 편광 안경의 편광특성을 이용하여 3D 영상을 구현하여 다른 입체 영상 구현 방법에 비하여, 3D 영상에서 좌안과 우안의 크로스토크가 작고 휘도가 뛰어나 화질이 우수하다는 장점이 있다.
3차원 영상 표시장치는 선택적으로 2D 영상과 3D 영상을 구현할 수 있는 표시장치이다. 패턴드 리타더를 배치한 3차원 영상 표시장치의 경우, 2D 및 3D 영상을 선택적으로 구현할 수 있는 표시장치의 겉 표면에 패턴드 리타더를 부착하여 구성한다. 따라서, 패턴드 리타더를 제조하는 방법을 개선하여, 양질의 제품을 짧은 시간 내에, 적은 비용으로 제조하는 방법을 개발하는 것이 필요하다.
본 발명의 목적은 패턴드 리타더를 형성하기 위한 노광 에너지 효율을 증대시킨 제조 방법을 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은 제조 시간을 단축시킨 패턴드 리타더 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 패턴드 리타더 제조 방법은, 패턴드 리타더에 제1 리타더 영역과 제2 리타더 영역을 정의하는 단계; 제1 노광 에너지를 갖는 부분 노광으로 상기 제1 리타더 영역에 제1 편광 패턴을 형성하는 단계; 그리고, 제2 노광 에너지를 갖는 전체 노광으로 상기 제2 리타더 영역에 제2 편광 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 부분 노광은, 상기 제1 리타더 영역에는 제1 편광 패턴을 갖고 제2 리타더 영역에는 블랙 패턴을 갖는 마스크를 이용하여 상기 제1 노광 에너지를 갖는 자외선으로 노광하고; 상기 전체 노광은, 상기 제1 리타더 영역 및 상기 제2 리타더 영역 모두에 제2 편광 패턴을 갖는 마스크를 이용하여 상기 제2 노광 에너지를 갖는 자외선으로 노광하는 것을 특징으로 한다.
상기 부분 노광은, 상기 제1 리타더 영역에는 제1 편광 패턴을 갖고 제2 리타더 영역에는 블랙 패턴을 갖는 마스크를 이용하여 상기 제1 노광 에너지를 갖는 자외선으로 노광하고; 상기 전체 노광은, 상기 제1 리타더 영역 및 상기 제2 리타더 영역 모두에 제2 편광 패턴을 갖는 마스크를 이용하여 상기 제2 노광 에너지를 갖는 자외선으로 노광하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 노광 에너지는 상기 제1 노광 에너지의 60% 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 제1 노광 에너지는 1 ~ 50mJ/㎠ 중 어느 한 값을 갖고; 상기 제2 노광 에너지는 1 ~ 30mJ/㎠ 중 어느 한 값을 갖되, 상기 제1 노광 에너지보다 작은 값을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 패턴드 리타더를 제조함에 있어서, 부분 노광을 먼저 실시한 후, 전체 노광을 나중에 실시함으로써 적은 노광 에너지로 패턴드 리타더를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 적은 노광 에너지로 패턴드 리타더를 제조할 수 있음으로 하여, 전체 제조 시간을 단축 시킬 수 있어, 생산 수율을 높이고, 생산 비용이 절감되는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 패턴드 리타더를 배치한 표시장치의 구조를 나타내는 개략도.
도 2는 본 발명에 의한 패턴드 리타더의 구조를 나타내는 단면도.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 실시 예 1에 의한 패턴드 리타더를 제조하는 과정을 나타내는 평면도들.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 실시 예 2에 의한 패턴드 리타더를 제조하는 과정을 나타내는 평면도들.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 패턴드 리타더를 배치한 3차원 영상 표시장치를 보여준다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 영상표시장치는, 2D 혹은 3D 영상을 구현하는 표시패널(DP), 표시패널(DP)의 앞 표면에 부착된 패턴드 리타더(PR), 그리고 편광 안경(PG) 등을 구비한다.
표시패널(DP)은 액정표시패널, 전계방출 표시패널(Field Emission Display), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 및 무기 전계발광소자와 유기발광다이오드소자(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 포함한 전계발광표시패널 (Electroluminescence Device, EL) 등의 평판 표시장치로 구현될 수 있다. 이하에서는 표시패널(DP)이 액정표시패널로 구현되는 경우를 예로 하여 설명한다. 패턴드 리타더(PR) 및 편광 안경(PG)은 3D 구동소자로서 좌안 이미지와 우안 이미지를 분리하여 양안 시차를 구현한다.
표시패널(DP)은 두 장의 유리기판 사이에 액정층(LC)이 형성된다. 표시패널(DP)은 데이터 배선들과 게이트 배선들의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치된 액정셀들을 포함한다. 표시패널(DP)의 하부 유리기판(SL)에는 데이터 배선들, 게이트 배선들, TFT, 화소전극, 및 스토리지 커패시터(Storage Capacitor)를 포함한 화소 어레이가 형성된다. 액정셀들은 TFT에 접속된 화소전극들과, 공통전극 사이의 전계에 의해 구동된다. 표시패널(DP)의 상부 유리기판(SU) 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극이 형성된다. 표시패널(DP)의 상부 유리기판(SU)과 하부 유리기판(SL) 각각의 내부에는 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시패널(DP)의 상부 유리기판(SU)과 하부 유리기판(SL) 각각의 외부에는 상부 편광필름(PU) 및 하부 편광필름(PL)이 부착된다. 공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판(SU) 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극과 함께 하부 유리기판(SL) 상에 형성된다. 유리기판들 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성될 수 있다.
표시패널(DP)은 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드뿐 아니라 어떠한 액정모드로도 구현될 수 있다. 본 발명의 액정표시소자는 투과형 표시소자, 반투과형 표시소자, 반사형 표시소자 등 어떠한 형태로도 구현될 수 있다. 투과형 표시소자와 반투과형 표시소자에서는 백 라이트 유닛이 필요하다. 백 라이트 유닛은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는, 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다.
패턴드 리타더(PR)는 표시패널(DP)의 상부 편광필름(PU) 외측에 부착된다. 패턴드 리타더(PR)는 표시패널(DP)의 가로 방향으로 배열된 1줄의 화소들을 기본 단위로 하는 각 라인에 대응하는 단위 리타더들이 배열되어 있다. 예를 들어, 어느 한 게이트 배선별에 공통으로 연결된 화소들의 영역에 상응하여 한 단위 리타더가 할당된다. 특히, 패턴드 리타더(PR)의 기수 라인들에는 제1 리타더(RT1)가 할당되어 형성되고, 패턴드 리타더(PR)의 우수 라인들에는 제2 리타더(RT2)가 할당되도록 형성된다. 제1 리타더(RT1)의 광 투과축과 제2 리타더(RT2)의 광 투과축은 서로 직교한다. 제1 리타더(RT1)는 화소 어레이로부터 입사되는 빛의 제1 편광(원편광 또는 선편광)을 투과시킨다. 제2 리타더(RT2)는 화소 어레이로부터 입사되는 빛의 제2 편광(원편광 또는 선편광)을 투과시킨다. 패턴드 리타더(PR)의 제1 리타더(RT1)는 좌원편광을 투과하는 편광필터로 구현될 수 있고, 패턴드 리타더(PR)의 제2 리타더(RT2)는 우원편광을 투과하는 편광필터로 구현될 수 있다.
편광 안경(PG)은 제1 편광필터(P1)를 갖는 좌안경창(LG)과, 제2 편광필터(P2)를 갖는 우안경창(RG)을 구비한다. 제1 편광필터(P1)는 패턴 리타더(PR)의 제1 리타더(RT1)와 동일한 광 투과축을 가진다. 제2 편광필터(P2)는 패턴 리타더(PR)의 제2 리타더(RT2)와 동일한 광 투과축을 가진다. 예들 들면, 편광 안경(PG)의 제1 편광필터(P1)는 좌원 편광필터로 선택될 수 있고, 편광 안경(PG)의 제2 편광필터(P2)는 우원 편광필터로 선택될 수 있다.
이와 같은 구조에서, 제1 리타더(RT1)에 해당하는 화소들에서는 좌안 영상을, 제2 리타더(RT2)에 해당하는 화소들에서는 우안 영상을 표시함으로써, 3차원 영상을 구현할 수 있다. 예를 들어, 제1 리타더(RT1)가 좌원 편광필터와 동일한 패턴을 갖으면, 좌안 영상은 좌원 편광된 상태로 출사되고, 편광 안경(PG)의 제1 편광필터(P1)에 의해서만 사용자의 좌안으로 인식된다. 이와 동시에, 제2 리타더(RT2)가 우원 편광필터와 동일한 패턴을 갖으면, 우안 영상은 우원 편광된 상태로 출사되고, 편광 안경(PG)의 제2 편광필터(P2)에 의해서만 사용자의 우안으로 인식된다.
이하, 도 2 내지 4c를 참조하여, 본 발명에 의한 패턴드 리타더(PR) 및 그 제조 방법을 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 의한 패턴드 리타더의 구조를 나타내는 단면도이다. 도 3a 내지 3c는 본 발명의 실시 예 1에 의한 패턴드 리타더를 제조하는 과정을 나타내는 평면도들이다. 도 4a 내지 4c는 본 발명의 실시 예 2에 의한 패턴드 리타더를 제조하는 과정을 나타내는 평면도들이다.
먼저, 도 2를 참조하여, 패턴드 리타더의 구조를 간략하게 설명한다. 패턴드 리타더(PR)는 PET 혹은 유리와 같은 베이스 기판(SUB) 그리고 기판(SUB) 위에 도포된 감광성 배향막(ALG)을 포함한다. 감광성 배향막(ALG)은 자외선에 의해 경화되는 성질을 갖고 있다. 특히, 특정 패턴을 마스크로 하여 자외선을 조사할 경우, 그 특정 패턴대로 모양이 형성된다. 예를 들어, 좌원 편광패턴을 갖도록 패턴할 경우, 패턴드 리타더를 통과한 빛은 좌원 편광을 띠게 된다.
본 발명에 의한 패턴드 리타더(PR)는 가로 방향으로 형성된 제1 리타더(RT1)과 제2 리타더(RT2)가 세로 방향을 따라 교대로 배열된 구조를 갖는다. 제1 리타더(RT1)는 좌원 편광패턴을 갖고, 제2 리타더(RT2)는 우원 편광패턴을 갖는다. 제1 리타더(RT1)는 좌안 영상을 표시하는 화소 영역과 일치하고, 제2 리타더(RT2)는 우안 영상을 표시하는 화소 영역과 일치하도록 배치된다. 그러면, 좌안 영상은 좌원 편광된 빛으로, 우안 영상은 우원 편광된 빛으로 출사된다.
이하, 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 본 발명의 실시 예 1에 의한 패턴드 리타더를 제조하는 방법을 설명한다.
패턴드 리타더(PR)의 감광성 배향막(ALG) 중 제1 리타더(RT1) 부분에는 자외선이 투과되지 않는 마스크(MA)를 덮는다. 그리고, 우원 편광된 자외선(RUV)을 조사한다. 특히, 노광 에너지를 50mJ/㎠ 이하로 설정하여 조사한다. 그러면, 마스크(MA)가 가리지 않는 제2 리타더(RT2)의 감광성 배향막(ALG)은 우원 편광 패턴을 갖도록 배향된다. (도 3a)
이제 마스크(MA)를 제거하고, 패턴드 리타더(PR) 전체 표면에 좌원 편광된 자외선(LUV)을 조사한다. 그러면, 제1 리타더(RT1)의 감광성 배향막(ALG)은 좌원 편광 패턴을 갖도록 배향된다. 이 때, 우원 편광 패턴을 갖고 있는 제2 리타더(RT2)의 감광성 배향막(ALG)은 아무런 변화를 갖지 않을 수도 있고, 또는 좌원 편광 패턴으로 변경될 수도 있다. 본 발명에서는 이미 우원 편광 패턴을 갖고 있는 제2 리타더(RT2)의 감광성 배향막(ALG)은 우원 편광 패턴을 그대로 갖고 있도록 하여야 한다. 이를 위해서는 적어도 좌원 편광된 자외선을 조사하는 노광 에너지를 앞에서 실시한 우원 편광된 자외선을 조사하는 노광 에너지보다 낮은 에너지를 갖도록 설정하는 것이 중요하다. 예를 들면, 좌원 편광된 자외선의 노광 에너지는 앞에서 실시한 우원 편광된 자외선의 노광 에너지의 60% 이하의 에너지를 갖도록 설정하는 것이 바람직하다. 만일, 좌원 편광된 자외선의 노광 에너지가 50mJ/㎠로 설정하여 수행하였다면, 우원 편광된 자외선의 노광 에너지는 30mJ/㎠ 이하인 것이 바람직하다. (도 3b)
그 결과, 제1 리타더(RT1)에는 좌원 편광 패턴이 형성되고, 제2 리타더(RT2)에는 우원 편광 패턴이 형성된 패턴드 리타더(PR)가 완성된다. (도 3c)
이하, 도 4a 내지 4c를 참조하여 본 발명의 실시 예2에 의한 패턴드 리타더를 제조하는 방법을 설명한다.
패턴드 리타더(PR)의 감광성 배향막(ALG) 중 제1 리타더(RT1) 부분에는 자외선이 투과되지 않는 블랙 패턴(BP)을 갖고, 제2 리타더(RT2) 부분에는 우원 편광 패턴(RP)을 갖는 마스크(MA)를 덮는다. 그리고, 자외선을 조사한다. 특히, 노광 에너지를 50mJ/㎠ 이하로 설정하여 조사한다. 그러면, 우원 편광 패턴(RP)이 덮고 있는 제2 리타더(RT2)의 감광성 배향막(ALG)은 우원 편광 패턴을 갖도록 배향된다. (도 4a)
이제 감광성 배향막(ALG) 전체에 좌원 편광 패턴(LP)을 갖는 마스크(MA)를 덮고, 패턴드 리타더(PR) 전체 표면에 자외선을 조사한다. 그러면, 제1 리타더(RT1)의 감광성 배향막(ALG)은 좌원 편광 패턴을 갖도록 배향된다. 이 때, 우원 편광 패턴을 갖고 있는 제2 리타더(RT2)의 감광성 배향막(ALG)에 아무런 변화를 주지 않기 위해서는, 제1 실시 예의 경우와 마찬가지로 자외선 노광 에너지를 도 4a에서 실시한 노광 에너지의 60% 이하의 에너지를 갖도록 설정하는 것이 바람직하다. 만일, 좌원 편광된 자외선의 노광 에너지가 50mJ/㎠로 설정하여 수행하였다면, 우원 편광된 자외선의 노광 에너지는 30mJ/㎠ 이하인 것이 바람직하다. (도 4b)
그 결과, 제1 리타더(RT1)에는 좌원 편광 패턴이 형성되고, 제2 리타더(RT2)에는 우원 편광 패턴이 형성된 패턴드 리타더(PR)가 완성된다. (도 4c)
본 발명의 실시 예 1 및 2에서와 같이, 처음에는 어느 한 부분에만 국한적으로 자외선을 노광하는 단계를 실시하고, 그 후에 전체적으로 자외선을 노광하는 단계를 실시 함으로써, 나중에 실시하는 노광 단계에서는 처음의 노광 단계에서보다 낮은 노광 에너지를 사용할 수 있다는 장점이 있다. 이는 나중의 노광 단계에서 처음의 노광 단계보다 더 높은 노광 에너지를 필요로 하는 방법과 비교했을 때, 노광 에너지 효율면에서 상당히 유리하다. 또한, 낮은 노광 에너지로 패턴드 리타더를 완성할 수 있으므로, 제조 공정 시간이 또한 단축된다. 따라서, 생산 비용이 절감되는 효과도 얻을 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
DP: 표시패널 SL: 하부 유리기판
SU: 상부 유리기판 PL: 하부 편광필름
PU: 상부 편광필름 PG: 편광안경
P1: 제1 편광필터 P2: 제2 편광필터
RG: 우안경창 LG: 좌경창
PR: 패턴드 리타더 RT1: 제1 리타더
RT2: 제2 리타더 ALG: 감광성 배향막
MA: 마스크 BP: 블랙 패턴
LP: 좌원 편광패턴 RP: 우원 편광패턴

Claims (5)

  1. 패턴드 리타더에 제1 리타더 영역과 제2 리타더 영역을 정의하는 단계;
    제1 노광 에너지를 갖는 부분 노광으로 상기 제1 리타더 영역에 제1 편광 패턴을 형성하는 단계; 그리고
    제2 노광 에너지를 갖는 전체 노광으로 상기 제2 리타더 영역에 제2 편광 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴드 리타더 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부분 노광은, 상기 제2 리타더 영역은 가리고 상기 제1 리타더 영역은 노출하는 마스크를 이용하여 상기 제1 리타더 영역에 상기 제1 노광 에너지를 갖는제1 편광원으로 노광하고;
    상기 전체 노광은, 상기 제1 리타더 영역과 상기 제2 리타더 영역 모두에 상기 제2 노광 에너지를 갖는 제2 편광원으로 노광하는 것을 특징으로 하는 패턴드 리타더 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 부분 노광은, 상기 제1 리타더 영역에는 제1 편광 패턴을 갖고 제2 리타더 영역에는 블랙 패턴을 갖는 마스크를 이용하여 상기 제1 노광 에너지를 갖는 자외선으로 노광하고;
    상기 전체 노광은, 상기 제1 리타더 영역 및 상기 제2 리타더 영역 모두에 제2 편광 패턴을 갖는 마스크를 이용하여 상기 제2 노광 에너지를 갖는 자외선으로 노광하는 것을 특징으로 하는 패턴드 리타더 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 노광 에너지는 상기 제1 노광 에너지의 60% 이하인 것을 특징으로 하는 패턴드 리타더 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 노광 에너지는 1 ~ 50mJ/㎠ 중 어느 한 값을 갖고;
    상기 제2 노광 에너지는 1 ~ 30mJ/㎠ 중 어느 한 값을 갖되, 상기 제1 노광 에너지보다 작은 값을 갖는 것을 특징으로 하는 패턴드 리타더 제조 방법.
KR1020100117330A 2010-11-24 2010-11-24 패턴드 리타더 제조 방법 KR101354296B1 (ko)

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