KR20120063360A

KR20120063360A - 패턴드 리타더의 제조방법

Info

Publication number: KR20120063360A
Application number: KR1020100124490A
Authority: KR
Inventors: 윤민성
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2012-06-15

Abstract

본 발명은, 기판 상에 UV광에 의해 경화되는 배향막을 형성하는 단계와; 상기 배향막 상에, 순차 교대하는 제 1, 2, 3 영역이 정의된 투명한 베이스 기판 상의 다수의 각 제 1 영역에 제 1 방향으로 장축을 가지며 일정간격 이격하는 다수의 제 1 댐 패턴과 다수의 각 제 2 영역에 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 장축을 가지며 일정간격 이격하는 다수의 제 2 댐 패턴이 구비되며 상기 제 3 영역은 상기 베이스 기판이 노출된 구성을 갖는 제 1 몰드를 위치시키는 단계와; 상기 제 1 몰드를 가압하여 상기 다수의 제 1 및 제 2 댐 패턴의 각 끝단이 상기 기판 내측면과 접촉하도록 하는 단계와; 상기 제 1 몰드의 베이스 기판의 외측면을 향해 UV광을 조사하여 상기 배향막을 경화시키는 단계와; 상기 제 1 몰드를 상기 기판상의 배향막으로부터 분리함으로써 상기 배향막 내부에 제 4 영역에 제 1 방향으로 일정한 간격으로 이격된 다수의 제 1 배향 댐 패턴을 형성하고, 상기 제 4 영역과 이격하는 제 5 영역에 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 일정한 간격으로 이격된 다수의 제 2 배향 댐 패턴을 형성하는 단계와; 상기 다수의 제 1 및 제 2 배향 댐 패턴 위로 전면에 액정물질을 도포하여 상기 다수의 제 1 배향 댐 패턴 상부에 제 1 방향으로 액정분자가 배열되며, 상기 다수의 제 2 배향 댐 패턴 상부에 제 2 방향으로 액정분자가 배열되는 액정층을 형성하는 단계와; 상기 액정층에 비편광된 UV광을 조사하여 상기 액정층을 경화하는 단계를 포함하는 패턴드 리타더 제조 방법과 이러한 패턴드 리타더를 제조하기 위해 사용되는 마스터 몰드 및 제 1 몰드의 제조 방벙을 제공한다.

Description

패턴드 리타더의 제조방법{Method of fabricating patterned retarder}

본 발명은 3D 디스플레이를 구성하는 구성요소인 패턴드 리타더에 관한 것으로, 특히 제조 공정 단순화를 구현한 패턴드 리타더의 제조 방법에 관한 것이다.

최근에는 입체성을 가져 더욱 실감있는 영상을 표현하기 위한 즉, 3D 영상 구현이 가능한 표시장치에 대한 사용자들의 요구가 증대됨으로써 이에 부응하여 3D 영상 표현이 가능한 표시장치가 개발되고 있다.

일반적으로 3D를 표현하는 입체화상은 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의하여 이루어지게 되며, 두 눈의 시차 즉, 두 눈이 약 65㎜정도 떨어져서 존재하기 때문에 나타나게 되는 양안시차(binocular disparity)를 이용하여 입체감 있는 영상을 보여줄 수 있는 3D 영상 구현 표시장치가 제안되었다.

일반적인 3D 영상 구현 표시장치는 크게 화상을 표시하는 표시장치 일례로 액정표시장치와, 상기 액정표시장치의 외측면에 부착된 패턴드 리타더와, 상기 액정표시장치부터 상기 패턴드 리타더를 통과하여 나오는 화상을 선택적으로 투과시키는 것을 특징으로 하는 안경으로 구성되고 있다.

이때, 상기 패턴드 리타더는 액정표시장치로부터 나오는 2D 화상 중 좌안용 화상과 우안용 화상에 대해 서로 다른 위상 값을 갖도록 즉, 일례로 좌안용 화상에 대해서는 좌원편광 되도록 우안용 화상에 대해서는 우원편광 되도록 하는 역할을 하며, 이렇게 좌안용 화상과 우안용 화상에 대해 위상 값을 달리하도록 하기 위해서는 복잡한 제조 과정이 필요로 되고 있다.

도 1a 내지 도 1f는 종래의 패턴드 리타더의 제조 단계별 공정 단면도이다.

우선, 도 1a에 도시한 바와 같이, 투명한 기판(10) 상에 블랙 레진을 도포하고 이에 대해 노광 마스크(미도시)를 이용한 노광 및 현상을 진행함으로써 추후 형성될 제 1 위상 패턴(도 1f의 44)과 이와 이웃하는 제 2 위상 패턴(도 1f의 46)의 경계에 대응하여 빛의 투과를 차단하는 차광패턴(15)을 형성한다.

다음, 도 1b에 도시한 바와 같이, 상기 차광패턴(15)이 형성된 기판(10) 상에 고분자 물질 예를들면 UV광에 반응하여 고분자 측쇄(미도시)가 일방향으로 배열되는 특성을 갖는 물질을 도포하고 경화시킴으로서 무질서한 다수의 고분자 측쇄를 갖는 광배향막(20)을 전면에 형성한다.

이후, 도 1c에 도시한 바와 같이, 상기 광배향막(20) 위로 빛의 투과영역(TA)과 차단영역(BA)을 갖는 제 1 노광 마스크(70)를 위치시키고, 상기 제 1 노광 마스크(70) 상부에서 상기 기판(10) 전면에 수직하게 제 1 편광된 UV광을 조사함으로써 상기 제 1 편광된 UV광이 조사된 부분이 선택적으로 제 1 방향으로 광 배향된 상태를 갖는 제 1 배향영역(21)을 이루도록 한다. 즉, 좌안용 영상열 또는 우안용 영상열 중 어느 하나의 영상열에 대해서는 제 1 편광된 UV광이 조사되도록 하여 고분자 측쇄(미도시)가 제 1 방향으로 배열되도록 하며, 제 1 편광된 UV광이 조사되지 않은 부분의 배향막(20) 부분은 상기 고분자 측쇄(미도시)들이 여전히 무질서하게 배열된 상태를 이루도록 한다.

이 경우, 제 1 편광된 UV광의 선택적인 조사에 의해 상기 광배향막(20)은 고분자 측쇄(미도시)가 제 1 방향으로 잘 정렬된 제 1 배향영역(21)과 상기 고분자 측쇄(미도시)가 무질서하게 배치된 비 배향영역을 이루게 된다.

다음, 도 1d에 도시한 바와 같이, 제 1 방향으로 배향된 제 1 배향영역(21)이 구비된 광배향막(20)에 대해 상기 제 1 배향영역(21)에 대해서는 차단영역(BA)을 가지며, 비배향영역에 대해서는 투과영역(TA)을 갖는 제 2 노광 마스크(72)를 위치시킨 후, 제 2 편광돤 UV광을 조사함으로써 상기 제 2 노광 마스크의 투과영역에 대응하는 광배향막 표면에 구비된 고분자 측쇄가 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 잘 정렬되도록 함으로써 제 2 배향영역(23)을 형성한다.

다음, 도 1e에 도시한 바와 같이, 제 1 방향으로 광배향된 제 1 배향영역(21) 및 제 2 방향으로 광배향된 제 2 배향영역(23)이 구비된 상기 광배향막(20) 상에 일정한 두께로 액정물질을 도포하여 액정층(40)을 형성한다.

이때, 상기 액정층(40)은, 그 하부에 위치하는 상기 제 1 및 제 2 방향으로 배향된 것을 특징으로 하는 상기 광배향막(20)의 영향으로 즉, 제 1 편광된 UV광이 조사된 제 1 배향영역(21)에 대해서는 고분자 측쇄(미도시)들이 상기 제 1 방향으로 배열된 상태가 되며, 제 2 편광된 UV광이 조사된 제 2 배향영역(23)에 대해서는 고분자 측쇄들이 상기 제 2 방향으로 배열된 상태를 이룸으로써 상기 액정층(40) 내의 액정분자(42)들은 상기 제 1 배향영역(21)에 대해서는 상기 제 1 방향으로 배열되어 제 1 위상 영역(44)을 이루게 되며, 상기 제 2 배향영역(23)에 대해서는 상기 제 2 방향으로 배열되어 제 2 위상 영역(46)을 이루게 된다.

다음, 도 1f에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 위상 영역(44, 46)을 갖는 상기 액정층(40)에 대해 전면에 비 편광된 UV광을 조사하여 상기 액정층(40)을 경화시킴으로써 액정분자(42)들이 제 1 방향으로 배열된 제 1 위상 패턴(50)과 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 배열된 제 2 위상 패턴(52)을 이루도록 함으로써 패턴드 리타더(1)를 완성하고 있다.

하지만, 전술한 바와 같이 액정표시장치로부터 나온 2D 영상을 사용자가 3D 영상으로 인식하도록 하기 위해 구비되는 패턴드 리타더는 그 광축이 서로 90도를 이루도록 교대하는 형태로 좌안 영상을 표시하기 위한 제 1 위상 패턴과 우원 영상을 표시하기 위한 제 2 위상 패턴 및 차광패턴을 형성해야 하므로 그 제조 공정이 복잡하다.

또한 이러한 구성을 갖는 패턴드 리타더는 베이스를 이루는 기판과, 블랙 레진, 광 배향 물질, 액정물질 등을 필요로 하므로 제조 비용이 증가됨으로써 최종적으로 3D 영상 구현 시스템의 원가를 향상시키는 요인이 되고 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 제조 공정을 단순화하고 동시에 제조비용을 저감시킬 수 있는 패턴드 리타더의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 패턴드 리타더의 제조 방법은, 기판 상에 UV광에 의해 경화되는 배향막을 형성하는 단계와; 상기 배향막 상에, 순차 교대하는 제 1, 2, 3 영역이 정의된 투명한 베이스 기판 상의 다수의 각 제 1 영역에 제 1 방향으로 장축을 가지며 일정간격 이격하는 다수의 제 1 댐 패턴과 다수의 각 제 2 영역에 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 장축을 가지며 일정간격 이격하는 다수의 제 2 댐 패턴이 구비되며 상기 제 3 영역은 상기 베이스 기판이 노출된 구성을 갖는 제 1 몰드를 위치시키는 단계와; 상기 제 1 몰드를 가압하여 상기 다수의 제 1 및 제 2 댐 패턴의 각 끝단이 상기 기판 내측면과 접촉하도록 하는 단계와; 상기 제 1 몰드의 베이스 기판의 외측면을 향해 UV광을 조사하여 상기 배향막을 경화시키는 단계와; 상기 제 1 몰드를 상기 기판상의 배향막으로부터 분리함으로써 상기 배향막 내부에 제 4 영역에 제 1 방향으로 일정한 간격으로 이격된 다수의 제 1 배향 댐 패턴을 형성하고, 상기 제 4 영역과 이격하는 제 5 영역에 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 일정한 간격으로 이격된 다수의 제 2 배향 댐 패턴을 형성하는 단계와; 상기 다수의 제 1 및 제 2 배향 댐 패턴 위로 전면에 액정물질을 도포하여 상기 다수의 제 1 배향 댐 패턴 상부에 제 1 방향으로 액정분자가 배열되며, 상기 다수의 제 2 배향 댐 패턴 상부에 제 2 방향으로 액정분자가 배열되는 액정층을 형성하는 단계와; 상기 액정층에 비편광된 UV광을 조사하여 상기 액정층을 경화하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 배향막은 polyvinyl, polysiloxane, polyimide, PMMA(PolyMethoy MethAcrylate) 중 어느 하나를 도포하여 형성하는 것이 바람직하며, 상기 액정물질은 리액티브 메소겐(reactive mesogen)인 것이 특징이다.

또한, 상기 제 4 영역과 제 5 영역이 교대하도록 형성하며, 상기 제 4 및 제 5 영역 사이에는 상기 배향막 내부에 제 1 및 제 2 배향 댐 패턴이 형성되지 않음으로 상기 액정층 내의 액정분자들이 랜덤하게 정렬됨으로써 비위상영역을 이루는 것이 특징이다.

본 발명에 따른 마스터 몰드의 제조 방법은, 제 1 항 기재의 패턴드 리타더 제조에 이용되는 제 1 몰드의 제조를 위해 사용되는 마스터 몰드의 제조 방법에 있어서, 투명한 제 1 기판 상에 폴리실리콘층을 형성하는 단계와; 상기 폴리실리콘층 위로 포토레지스트층을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트층에 다수의 제 1 투과영역과 제 1 차단영역을 갖는 제 1 마스크를 개재하여 제 1 각도를 가지며 직접 입사되는 제 1 레이저 빔과 거울에 의해 제 2 각도를 가지며 반사되어 입사되는 제 2 레이저 빔을 중첩하도록 1차 조사하는 단계와; 상기 투명한 제 1 기판을 90도 회전시킨 후, 상기 포토레지스트층에 다수의 제 2 투과영역과 제 2 차단영역을 갖는 제 2 마스크를 개재하여 제 1 각도를 가지며 직접 입사되는 제 1 레이저 빔과 거울에 의해 반사되어 제 2 각도를 가지며 입사되는 제 2 레이저 빔을 중첩하도록 2차 조사하는 단계와; 상기 1차 및 2차 레이저 빔이 조사된 상기 포토레지스트층을 현상함으로써 다수의 각 제 6 영역에 제 1 방향으로 일정한 간격으로 이격된 댐 형태의 다수의 제 1 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 다수의 각 제 6 영역과 이격하여 교대하는 다수의 각 제 7 영역에 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 일정한 간격으로 이격된 댐 형태의 다수의 제 2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 댐 형태의 다수의 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 상기 폴리실리콘층을 식각하여 제거함으로써 상기 다수의 각 제 6 영역에 상기 다수의 제 1 포토레지스트 패턴 하부로 제 1 방향으로 일정한 간격으로 이격된 댐 형태의 다수의 제 1 폴리실리콘 패턴을 형성하고, 상기 다수의 각 제 7 영역에 상기 다수의 제 2 포토레지스트 패턴 하부로 제 2 방향으로 일정한 간격으로 이격된 댐 형태의 다수의 제 2 폴리실리콘 패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 포토레지스트층 상에 제 1 투과영역과 제 1 차단영역을 갖는 제 1 마스크를 개재하여 제 1 각도를 가지며 직접 입사되는 제 1 레이저 빔과 거울에 의해 반사되어 제 2 각도를 가지며 입사되는 제 2 레이저 빔을 중첩하도록 1차 조사하는 단계는, 레이저 빔이 출사하는 건과, 스테이지와, 상기 거울로 구성된 레이저 조사장치의 상기 스테이지 상에 상기 투명한 제 1 기판을 안착시키는 단계와; 상기 투명한 제 1 기판 상에 상기 제 1 마스크를 위치시키는 단계와; 상기 스테이지 측면에 상기 거울을 배치하는 단계와; 상기 스테이지 및 거울로 상기 건으로부터 나온 상기 제 1 레이저 빔이 입사되도록 상기 스테이지를 배치시키는 단계와; 상기 건을 통해 상기 제 1 레이저 빔을 상기 투명한 제 1 기판 및 거울을 향해 1차 조사함으로써 상기 제 1 마스크의 제 1 투과영역에 대응되는 상기 포토레지스트층 표면에 상기 제 1 레이저 빔과 상기 거울에 의해 반사된 상기 제 2 레이저 빔이 중첩하여 조사되도록 하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 투명한 제 1 기판을 90도 회전시킨 후, 제 2 투과영역과 제 2 차단영역을 갖는 제 2 마스크를 개재하여 제 1 각도를 가지며 직접 입사되는 제 1 레이저 빔과 거울에 의해 제 2 각도를 가지며 반사되어 입사되는 제 2 레이저 빔을 중첩하도록 2차 조사하는 단계는, 상기 제 1 마스크를 제거하는 단계와; 상기 제 1 레이저 빔이 조사된 상기 포토레지스트층 위로 상기 제 2 마스크를 위치시키는 단계와; 상기 스테이지와 거울을 90도 회전시키는 단계와; 상기 건을 통해 상기 제 1 레이저 빔을 상기 투명한 기판 및 거울을 향해 2차 조사함으로써 상기 제 2 마스크의 제 2 투과영역에 대응되는 상기 포토레지스트층 표면에 상기 제 1 레이저 빔과 상기 거울에 의해 반사된 상기 제 2 레이저 빔이 중첩하여 조사되도록 하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 1차 및 2차 조사된 제 1 및 제 2 레이저 빔은 중첩함으로써 보강 및 상쇄 간섭이 발생하며, 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔의 파장을 λ, 상기 스테이지의 법선을 기준으로 상기 제 1 레이저 빔의 조사되는 각도를 θ라 할 때, 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔이 중첩됨으로써 상기 배향막에 입사되는 중첩된 레이저 빔의 보상 또는 상쇄 간섭이 발생되는 주기 p는

라 표현되며, 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔의 보상 간섭된 부분이 최대 세기를 갖는 것이 특징이다.

또한, 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔은 그 파장이 10nm 내지 1000nm인 것이 특징이다.

또한, 상기 제 1 각도와 제 2 각도는 상기 건과 스테이지 간의 각도와 상기 스테이지와 상기 거울간의 각도 조절을 통해 조절하는 것이 특징이다.]

본 발명에 따른 제 1 몰드의 제조 방법은, 제 5 항 기재의 마스터 몰드를 이용한 상기 제 1 몰드의 제조 방법에 있어서, 투명한 베이스 기판 상에 UV광에 노출 시 경화되는 레진을 도포하여 레진층을 형성하는 단계와; 상기 레진층 상부에 상기 마스터 몰드를 위치시키는 단계와; 상기 마스터 몰드를 가압하여 댐 형태를 갖는 상기 다수의 제 1 및 제 2 폴리실리콘 패턴의 각 끝단이 상기 투명한 베이스 기판 내측면과 접촉하도록 하는 단계와; 상기 마스터 몰드의 투명한 제 1 기판의 외측면을 향해 UV광을 조사하여 상기 레진층을 경화시키는 단계와; 상기 마스터 몰드를 상기 투명한 베이스 기판 상의 상기 레진층으로부터 분리함으로써 상기 투명한 베이스 상의 제 1 영역에 제 1 방향으로 일정한 간격으로 이격된 다수의 제 1 댐 패턴을 형성하고, 상기 제 1 영역과 이격하는 제 2 영역에 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 일정한 간격으로 이격된 다수의 제 2 댐 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 패턴드 리타더는 레이저 간섭 나노 패터닝 기술을 이용하여 배향막 표면에 서로 수직한 제 1 및 제 2 방향으로 수백 nm수준의 고균일도를 갖는 스트라이프 패턴이 다수 형성된 제 1 및 제 2 영역을 형성하고, 동시에 제 1 및 제 2 영역의 경계에 대해서는 현상 후 제거됨으로써 별도의 차광패턴을 형성할 필요가 없으므로 공정 단순화 및 재료비 절감의 효과가 있다.

배향막 표면 자체에 골과 마루 형태의 패턴이 형성됨으로써 액정분자의 배열 능력에 있어 종래의 편광된 UV광에 의한 고분자 측쇄 정렬에 의한 배향력을 갖는 배향막 대비 더욱 우수한 배향력을 갖는 장점이 있으며, 나아가 분할 배향을 필요로 하지 않으므로 3D 구현시 크로스토크 현상을 방지하는 효과가 있다.

패턴드 리타더의 제조에 있어서 별도의 노광 공정 없이 임프린팅 마스크를 이용하여 제조됨으로써 노광 공정을 진행할 필요가 없으므로 제조 공정시간을 단축할 수 있으며, 레이저 간섭 리소그라피 방식으로 마스터 몰드 제작의 대면적화가 가능한 장점이 있다.

도 1a 내지 도 1f는 종래의 실시예에 따른 패턴드 리타더의 제조 단계별 공정 단면도.
도 2는 3D 영상 구현 시스템을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 패턴드 리터더 제조 시 이용되는 마스터 몰드를 형성하는데 이용되는 레이저 빔 조사장치를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 패턴드 리타더 제조 시용되는 레이저 빔 조사장치를 이용한 간섭 리소그래피를 적용하여 기판 상의 포토레지스트층 표면에 댐 패턴을 형성한 예를 보여주는 사진.
도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 실시예에 따른 패턴드 리타더의 제조에 이용되는 마스터 몰드의 제조 단계별 공정 단면도 및 평면도.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 실시예에 따른 패턴드 리타더 제조 시 이용되는 2차 몰드의 제조 단계별 공정 단면도.
도 7a 내지 도 7g는 본 발명의 실시예에 따른 패턴드 리타더의 제조 단계별 공정 단면도.

이하 도면을 참조하며 본 발명에 따른 패턴드 리타더의 제조 방법과 이를 구비하여 3D 입체 영상 구현이 가능한 3D영상 구현 시스템에 대해 상세히 설명한다.

우선, 일반적인 액정표시장치를 이용한 3D 영상 구현 시스템에 대해 간단히 설명한다.

일반적으로 액정표시장치는 마주보는 제 1 및 제 2 전극과 그 사이에 개재되는 액정층을 포함하여 구성되며, 상기 제 1 및 제 2 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정층의 액정분자를 구동함으로써 화상을 표시한다.

액정분자는 분극성질과 광학적 이방성(optical anisotropy)을 갖는데, 분극성질은 액정분자가 전기장 내에 놓일 경우 액정분자내의 전하가 액정분자의 양쪽으로 몰려서 전기장에 따라 분자배열 방향이 변화되는 것을 말하고, 광학적 이방성은 액정분자의 가늘고 긴 구조와 앞서 말한 분자배열 방향에 기인하여 입사광의 입사방향이나 편광상태에 따라 출사광의 경로나 편광상태를 달리 변화시키는 것을 말한다.

이에 따라 액정층은 상기 제 1 및 제 2 전극에 인가되는 전압에 의하여 투과율의 차이를 나타내게 되고 그 차이를 화소별로 달리하여 2D 화상을 표시할 수 있다.

한편, 이렇게 2D의 화상을 표시하는 액정표시장치를 이용하여 3D 입체화상을 표시하기 위해 특수 안경에 의한 입체화상 디스플레이, 무안경식 입체화상 디스플레이 및 홀로그래픽(holographic) 디스플레이 방식이 제안되고 있으며, 이중 특수 안경에 의한 입체화상 디스플레이 방식이 가장 많이 이용되고 있다.

특수 안경에 의한 입체화상 디스플레이 방식은 편광의 진동방향 또는 회전방향을 이용한 편광 안경방식과, 좌우화상을 서로 전환시켜가면서 교대로 제시하는 시분할 안경방식 및 좌/우안에 서로 다른 밝기의 빛을 전달하는 방식인 농도차 방식으로 나눌 수 있다.

도 2는 일반적인 특수 안경을 이용한 3D 영상 구현 시스템을 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 특수 안경을 이용한 3D 영상 구현 시스템은 크게 2D 화상을 표시하는 액정표시장치(110)와, 상기 액정표시장치(110)의 외측면에 부착된 패턴드 리타더(140)와, 상기 액정표시장치(110)부터 상기 패턴드 리타더(140)를 통과하여 나오는 화상을 선택적으로 투과시키는 것을 특징으로 하는 안경(145)으로 구성되고 있다.

우선, 상기 액정표시장치(110)는 어레이 기판(115)과, 컬러필터 기판(120)과 이들 두 기판(115, 120) 사이에 개재된 액정층(미도시)과, 상기 두 기판(115, 120) 각각의 외측면에 부착된 제 1 및 제 2 편광판(125, 130)과 도면에 나타내지 않았지만, 상기 제 1 편광판(125)의 외측면에 백라이트 유닛(미도시)을 포함하여 구성되고 있다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 편광판(125, 130)은 그 투과축이 서로 수직 교차하도록 구성되고 있다.

한편, 상기 컬러필터 기판(120)의 외측면에 부착된 상기 제 2 편광판(130)의 외측면에 구비된 패턴드 리타더(140)는 가로방향으로 홀수번째 화소라인에 위치하는 화소영역(P)에 대응해서는 이들 화소영역(P)으로부터 상기 제 2 편광판(130)을 통해 나온 빛을 우원편광 상태가 되도록 하며, 짝수번째 화소라인에 위치하는 화소영역(P)에 대응해서는 좌원편광 상태가 되도록 하는 역할을 하도록 그 내부적으로 위상을 변경시키는 복굴절 물질이 화소영역(P) 라인별로 교대하여 서로 다른 방향성을 갖도록 패턴된 것이 특징이다. 이렇게 빛을 좌원편광 또는 우원편광 되도록 하는 상기 패턴드 리타더(140)는 일례로 λ/4 위상 차이를 발현시키는 것이 특징이다.

이렇게 λ/4의 위상차가 발생하도록 하는 패턴드 리타더(140)에 있어 그 광축은 상기 액정표시장치(110)에 구비된 제 2 편광판(130)의 투과축에 대해 각각 +45도와 -45도를 이루고 있다.

따라서, 3D 영상 구현 시스템(101)의 구성에 의해 상기 액정표시장치(110)는 상기 패턴드 리타더(140)를 통과한 후에는 홀수번째의 화소라인에 위치하는 화소영역으로부터는 우원편광 된 상태의 빛이 나오고, 짝수번째의 화소라인에 위치하는 화소영역(P)으로부터는 좌원편광된 상태의 빛이 나오게 된다. 이때, 상기 액정표시장치(110)에 있어 홀수번째 화소라인에 위치하는 화소영역(P)에 대해서는 사용자의 좌안으로 입사되는 좌안용 영상신호를, 짝수번째 화소라인에 위치하는 화소영역(P)에 대해서는 우안으로 입사되는 우안용 영상신호를 인가하도록 함으로써 3D 영상 구현이 가능하도록 하는 표시장치를 이루게 되는 것이다.

한편, 전술한 구성을 갖는 λ/4 패턴드 리타더(140)를 포함하는 액정표시장치(110)와 하나의 세트를 이루는 3D 영상 시청용 안경(145)은, 투명한 유리재질로 이루어진 통상적인 안경에 편광필름(150a, 150b) 및 λ/4 위상차 필름(미도시)이 부착된 것이 특징이다.

이때, 안경(145) 착용 시 사용자의 좌안에 대응되는 좌안용 렌즈(45a)에는 원편광된 빛을 직선편광으로 바꾸는 역할을 하는 λ/4 위상필름(미도시)과 제 1 편광필름(150a)이 부착되어 있고, 우안용 렌즈(145b)에는 원편광된 빛을 선택적으로 직선편광으로 바꾸는 역할을 하는 λ/4 위상필름(미도시)과 편광필름(150b)이 부착되고 있다.

따라서, 사용자가 이러한 구성을 갖는 3D 화상용 안경(145)을 착용하고, 라인별로 교대하여 좌안용 및 우안용 화상 데이터가 인가되고 서로 다른 원편광 상태를 갖는 화상을 표시하는 액정표시장치(110)를 통해 화상을 시청하는 경우, 좌안용 렌즈(145a)을 통해서는 좌안용 영상이, 우안용 렌즈(145b)을 통해서는 우안용 영상이 입사되므로 이들 두 화상의 합성에 의해 사용자는 3D 화상을 시청할 수 있게 된다.

이러한 구성을 갖는 3D 영상 구현 시스템(101)에 있어 3D 화상 구현이 가능하도록 하는 가장 중요한 구성요소 중 하나가 패턴드 리타더(140)가 되고 있으며, 이러한 패턴드 리타더(140)는 배경기술에서 설명한 바와 같이 매우 복잡한 제조과정을 거치게 됨으로써 3D 영상 구현 시스템의 가격 상승을 초래하는 요인이 되고 있으므로 제조 방법의 단순화 및 이를 통한 제조 비용 저감이 필요로 되고 있다.

따라서, 이후에는 공정을 단순화한 본 발명에 따른 패턴드 리타더의 제조 방법에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

우선, 본 발명에 따른 패턴드 리타더 제조 시 이용되는 레이저 빔 조사장치에 대해 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 패턴드 리터더 제조 시 이용되는 마스터 몰드를 형성하는데 이용되는 레이저 빔 조사장치를 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 패턴드 리터더 제조 시 이용되는 마스터 몰드를 형성하는데 이용되는 레이저 빔 조사장치(160)는, 레이저 빔(LB)이 출사되는 건(175)과, 기판(210)이 안착되는 스테이지(170)와, 레이저 빔(LB)을 반사시키는 거울(180)을 포함하여 구성되고 있다. 이때, 상기 레이저 빔 조사장치(160)는 상기 레이저 빔(LB)이 출사되는 건(175)과 스테이지(170)의 위치를 조절할 수 있도록 구성된 것이 특징이며, 상기 거울(180)은 상기 스테이지(170) 표면과 각도 조절이 가능하며 레이저 빔(LB)을 반사시키는 금속재질로 이루어진 것이 특징이다.

본 발명에 따른 패턴드 리터더 제조 시 이용되는 마스터 몰드를 형성하는데 이용되는 상기 레이저 빔 조사장치(160)는 전술한 바와같은 구성적 특징에 의해 상기 건(175)은 상기 스테이지(170)에 표면에 대해 소정의 각도를 가지며 배치되도록 함으로써 상기 건(175)으로부터 출사되는 레이저 빔(LB)은 상기 스테이지(170) 표면에 0도 보다는 크고 180도 보다는 작은 각도 범위에서 자유롭게 선택된 하나의 각도를 가지며 입사되도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 특징상 스테이지(170)의 측면에 거울(180)이 구비되고 있으며, 상기 거울(180) 또한 0도 내지 180도 범위에서 상기 스테이지(170) 표면과 자유롭게 변경시킬 수 있다.

따라서, 건(175)이 상기 스테이지(170) 표면과 45도의 각도를 갖도록 배치하고, 상기 거울(180)이 상기 스테이지(170) 표면과 수직하게 위치하도록 배치한 후, 상기 스테이지(170)와 상기 거울(180)을 향해 레이저 빔(LB)을 조사하면, 상기 스테이지(170) 상에 안착된 기판(210)면에 대해 45도의 각도를 가지며 레이저 빔(LB)이 직접 조사됨과 동시에 상기 거울(180)면으로 입사된 레이저 빔(LB) 또한 상기 거울(180)면에 의해 반사된 후 90도 꺾여 반사됨으로써 상기 기판(210) 면에 135도의 각도를 가지며 입사되게 된다.

이때, 상기 기판(210)면에는 레이저 빔 조사장치(160)의 건(175)으로부터 직접 입사되는 레이저 빔(LB1)과, 상기 거울(180)면에 의해 반사되어 입사되는 레이저 빔(LB2)이 중첩하게 되며, 이렇게 기판(210)면에 직접 조사된 레이저 빔(LB1)과 거울(180)에 의해 반사된 레이저 빔(LB2) 간의 중첩에 의해 보강 간섭 및 상쇄 간섭이 발생한다. 보강 간섭이 발생된 부분은 레이저 빔(LB)의 단위 면적당 에너지 밀도 즉, 레이저 빔(LB)의 세기가 증폭되며, 상쇄 간섭이 발생된 부분은 레이저 빔(LB)의 세기가 감소한다.

레이저 빔(LB)은 그 세기가 사인(sin)파 형태를 가지며, 레이저 빔(LB)의 파장을 λ, 스테이지(170) 표면에 수직한 방향에 대한 입사되는 레이저 빔(LB)의 각도를 θ라 할 때, 두 개의 최대 빔 세기 사이의 거리 즉, 주기 p는

의 식으로 표현된다.

상기 건(175)으로부터 출사되는 레이저 빔(LB)의 세기를 적절히 조절하고, 스테이지(170)와 거울(180) 및 건(175)의 배치를 적절히 조절함으로서 직접 조사된 레이저 빔(LB1)과 거울(180)면에 의해 반사되어 조사되는 레이저 빔(LB2)간의 중첩에 의한 보강 및 상쇄 간섭을 발생시키고, 이러한 보강 간섭과 상쇄 간섭을 이용하여 상기 기판(210) 상에 형성된 포토레지스트층(미도시)에 입사되는 레이저 빔(LB)의 세기 간격을 조절함으로써 추후 상기 포토레지스트층(미도시)을 현상하게 되면, 일 방향으로 배열되며 일정간격 이격하는 다수의 스트라이프 타입의 댐 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 레이저 빔의 중첩에 의한 주기적 세기를 갖도록 하는 것을 간섭 리소그래피라 하며, 도 4(본 발명에 따른 마스터 몰드 제조 시 이용되는 레이저 빔 조사장치를 이용한 간섭 리소그래피를 적용하여 기판 상의 포토레지스트층 표면에 댐 패턴을 형성한 예를 보여주는 사진)를 참조하면, 이러한 레이저 빔의 간섭 리소그래피를 이용함으로써 레이저 빔의 주기적인 세기 조절에 의해 댐 패턴을 형성할 수 있다.

일례로 400nm 파장을 갖는 레이저 빔(LB)을 상기 스테이지 및 거울면에 각각 45도의 각도(θ)를 가지며 조사할 경우, 보강 간섭이 발생하는 간격은 400nm/1.414 ≒283nm가 됨을 알 수 있다. 즉, 0.28㎛간격으로 보강간섭이 발생됨으로써 0.28㎛ 간격으로 증폭된 세기를 갖는 레이저 빔(LB1, LB2)이 기판(210)에 조사되며, 따라서 0.28㎛ 정도의 이격간격을 갖는 스트라이프 타입의 다수의 댐 패턴을 형성할 수 있는 것이다.

도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 실시예에 따른 패턴드 리타더의 제조에 이용되는 마스터 몰드의 제조 단계별 공정 단면도 및 평면도이다. 설명의 편의를 위해 단면도와 평면도를 동시에 나타내었으며, 각 도면에서 점선을 기준으로 상부에는 단면도를 하부에는 평면도를 도시하였다.

우선, 도 5a에 도시한 바와 같이, 투명한 기판(210) 예를들면 유리기판 상에 비정질 실리콘을 증착하여 비정질 실리콘층(미도시)을 형성한다. 이후, 상기 비정질 실리콘층(미도시)에 대해 결정화 공정을 진행함으로써 폴리실리콘층(212)으로 결정화시킨다.

이후, 도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 폴리실리콘층(212) 위로 전면에 포토레지스트를 도포함으로써 포토레지스트층(215)을 형성한다.

다음, 도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 포토레지스트층(215)이 형성된 기판(210)을 도 3에 도시된 구성을 갖는 레이저 빔 조사 장치(도 3의 160)의 스테이지(도 3의 170) 상에 위치시킨다.

이후, 상기 포토레지스트층(215)이 형성된 기판(210) 위로 스트라이프 형태로 제 1 폭을 갖는 투과영역(TA)과 이와 이격하여 스트라이프 형태로 상기 제 1 폭보다 큰 제 2 폭을 갖는 차단영역(BA)을 갖는 제 1 마스크(290)를 상기 기판(210)면과 나란하게 위치시키고, 상기 스테이지(도 3의 170) 측면에 위치하는 거울(도 3의 180)을 상기 기판(210)면과 수직한 상태를 이루도록 배치한다. 이때, 상기 레이저 빔이 출사되는 건(도 3의 175)을 상기 기판(210) 면과 상기 거울(도 3의 180)면에 대해 동시에 입사될 수 있도록 상기 기판(210)면의 법선 방향에 대해 소정의 각도를 갖도록 위치시킨다.

다음, 상기 레이저 빔 조사장치(도 3의 160)에 적정한 파워를 인가함으로써 10nm 내지 1000nm 파장대를 갖는 레이저 빔이 상기 건(도 3의 175)을 통해 출사되도록 함으로써 상기 기판(210) 상의 포토레지스트층(215)에 대해 상기 제 1 마스크(290)의 투과영역(TA)에 대응하여 상기 건(도 3의 175)을 통해 출사된 레이저 빔(LB1)과 상기 거울(도 3의 180)을 통해 반사된 레이저 빔(LB2)이 입사되도록 한다.

이 경우, 상기 포토레지스트층(215)에 있어 상기 제 1 마스크(290)의 투과영역(TA)에 대응하는 부분에 위치하는 제 1 영역(215a)에는 건(도 3의 175)을 통해 직접 조사되는 레이저 빔(LB1)과 거울(도 3의 180)을 통해 반사된 레이저 빔(LB2) 모두 입사되며, 상기 제 1 마스크(290)의 차단영역(BA)에 대응하는 부분에 위치하는 제 2 영역(215b)에는 건(도 3의 175)을 통해 직접 조사되는 레이저 빔(LB1)과 거울(도 3의 180)을 통해 반사된 레이저 빔(LB2) 모두 상기 제 1 마스크(290)의 차단영역(BA)에 의해 차단됨으로써 조사되지 않는다.

한편, 상기 제 1 마스크(290)의 투과영역(TA)에 대응하는 포토레지스트층(215)의 제 1 영역(215a)에는 건(도 3의 175)을 통해 출사된 레이저 빔(LB1)과 거울(도 3의 180)을 통해 반사된 레이저 빔(LB2)이 매우 짧은 시간차이를 가지며 서로 다른 입사각을 가지며 입사됨으로써 중첩되며, 이러한 레이저 빔(LB1, LB2)간의 중첩에 의해 보강 및 상쇄 간섭이 발생함으로써 일정한 간격으로 강한 세기를 갖는 레이저 빔이 조사된다.

다음, 도 5d에 도시한 바와 같이, 상기 기판(210) 상부에 위치하는 제 1 마스크(도 5c의 290)를 제거한 후, 제 1 폭을 갖는 스트라이프 타입의 투과영역(TA)과 상기 제 1 폭보다 큰 제 2 폭을 갖는 스트라이프 타입의 차단영역(BA)이 교대하는 구성을 갖는 제 2 마스크(292)를 상기 기판(210)에 형성된 포토레지스트층(215) 상부에 위치시킨다. 이때, 상기 제 2 마스크(292)는 상기 기판(210) 상에 1차 레이저 빔 조사 시 레이저 빔이 조사된 제 1 영역(215a)에 대응해서는 차단영역(BA)에 의해 완전히 가려지도록, 그리고 1차 레이저 빔 조사 시 레이저 빔이 조사되지 않은 부분 중 일부 즉, 1차 레이저 빔이 조사된 제 1 영역(215a)의 경계에서 상기 제 1 배향영역(215a)의 폭보다 작은 제 3 폭을 갖는 비조사영역(215c)을 제외한 제 2 영역(215b)에 대해서는 투과영역(TA)이 대응되도록 위치시킨다. 이때, 상기 포토레지스트층(215)의 비조사영역(215c) 또한 상기 제 2 마스크(292)의 차단영역(BA)에 의해 가려지는 것이 특징이다.

이후, 1차 레이저 빔이 조사된 기판(210)이 안착된 스테이지(도 3의 170)와 거울(도 3의 180)을 상기 건(도 3의 175)의 위치는 그대로 둔 상태에서 90도 회전시킨다. 이러한 스테이지(도 3의 170) 및 거울(도 3의 180)의 90도 회전에 의해 상기 스테이지(도 3의 170) 상에 안착된 기판(210)으로 입사되는 레이저 빔의 입사 방향 또한 바뀌게 되는 것이 특징이다.

즉, 1차 레이저 빔 조사 시는 건(도 3의 175)이 위치한 측에서 상기 스테이지(도 3의 170)를 바라볼 때, 기판(210)의 장축이 상하 방향으로 배치되며, 거울(도 3의 180) 또한 상측에 배치된 상태를 이루었지만, 상기 스테이지(도 3의 170)와 거울(도 3의 180)을 90도 회전시킴으로써 상기 기판(210)의 장축이 좌우 방향으로 배치되며, 거울(도 3의 180) 또한 좌측 또는 우측에 배치된 상태를 이루게 된다.

다음, 상기 건(도 3의 175)을 통해 상기 스테이지(도 3의 170)와 거울(도 3의 180)을 향해 2차 레이저 빔 조사를 실시한다.

이때, 2차 레이저 빔(LB3, LM4) 조사에 의해 상기 제 2 마스크(292)의 투과영역(TA)에 대응되는 상기 포토레지스트층(215)의 제 2 영역(215b)에는 상기 1차 레이저 빔(도 5c의 LB1, LB2)이 조사된 방향과 수직한 방향으로 각각 상기 건(도 3의 175)으로부터 출사된 레이저 빔(LB3)과 상기 거울(도 3의 180)에 반사된 레이저 빔(LB4)이 중첩되며 입사됨으로써 보강 및 상쇄 간섭이 발생되며, 따라서 사인(sin)파 형태의 세기 변화를 갖는 레이저 빔(LB3, LB4)이 입사된다.

한편, 서로 다른 폭을 갖는 투과영역(TA)과 차단영역(BA)의 형성 위치를 달리하는 제 1 마스크(도 5c의 290)와 제 2 마스크(292)를 개재하여 1차 레이저 빔(도 5c의 LB1, LB2) 및 2차 레이저 빔(LB3, LB4)을 조사함으로써 상기 제 1 마스크(도 5c의 190) 및 제 2 마스크(292)의 차단영역(BA)에 모두 대응된 상기 포토레지스트층(215)의 비조사영역(215c)에는 1차 레이저 빔(도 5c의 LB1, LB2) 및 2차 레이저 빔(LB3, LB4)의 조사가 전혀 이루어지지 않게 된다.

이때, 이러한 1차 레이저 빔(도 5c의 LB1, LB2) 및 2차 레이저 빔(LB3, LB4)의 조사가 이루어지지 않은 비조사영역(215c)은 1차 레이저 빔(도 5c의 LB1, LB2)의 조사가 이루어진 제 1 영역(215a)과 2차 레이저 빔(LB3, LB4)의 조사가 이루어진 제 2 영역(215b)의 경계에 상기 제 1 및 제 2 영역(215a, 215b)의 폭보다는 작은 폭을 갖도록 형성되는 것이 특징이다.

다음, 도 5e에 도시한 바와같이, 상기 1차 레이저 빔(도 5c의 LB1, LB2) 및 2차 레이저 빔(도 5d의 LB3, LB4) 조사가 이루어진 상기 포토레지스트층(도 5d의 215)을 현상액에 노출시킨다.

상기 포토레지스트층(도 5d의 215)은 이를 이루는 물질 특성 상 일정 세기 이상의 레이저 빔이 조사된 부분은 경화됨으로써 현상액에 노출되더라도 현상액과의 반응이 발생되지 않아 그 상태를 유지하며, 일정 세기보다 낮은 에너지 밀도를 갖는 레이저 빔에 노출된 부분은 현상액에 느린 속도를 가지며 녹게되며, 레이저 빔에 노출되지 않은 부분은 전혀 경화되지 않음으로써 현상액과 빠른 속도로 반응하여 기판(210) 상에서 제거된다.

따라서, 상기 현상액에 노출시키는 단계가 완료된 후에는 1차 레이저 빔(도 5c의 LB1, LB2) 조사가 이루어진 제 1 영역(215a)과 2차 레이저 빔(도 5d의 LB3, LB4)이 조사된 제 2 영역(215b)에 대응하는 포토레지스트층(도 5d의 215)은 남아있고, 1차 레이저 빔(도 5c의 LB1, LB2) 및 2차 레이저 빔(도 5d의 LB3, LB4) 조사 시 모두 제 1 및 제 2 마스크(도 5c의 290, 도 5d의 292)의 차단영역(도 5c 및 도 5d의 BA)에 대응된 비조사영역(도 5d의 215c)의 포토레지스트층(도 5d의 215)은 제거됨으로써 상기 폴리실리콘층(212)면을 노출시키게 된다.

한편, 상기 현상 단계를 진행한 후에는 상기 폴리실리콘층(212) 상부로 1차 레이저 빔(도 5c의 LB1, LB2)이 조사된 제 1 영역(도 5d의 215a)에는 제 1 방향으로 연장하며 스트라이프 타입의 다수의 제 1 댐 패턴(217)이 일정간격 이격하며 형성되며, 2차 레이저 빔(도 5d의 LB3, LB4)이 조사된 제 2 영역(도 5d의 215b)에는 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 연장하며 스트라이프 타입의 다수의 제 2 댐 패턴(218)이 일정간격 이격하며 형성된다.

다음, 도 5f에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 방향으로 배열된 다수의 제 1 댐 패턴(217)및 상기 제 2 방향으로 배열된 다수의 제 2 댐 패턴(218) 외부로 노출된 상기 폴리실리콘층(도 5e의 212)에 대해 건식식각을 진행하여 제거함으로써 상기 기판(210)을 노출시킨다.

이때, 상기 제 1 방향으로 배열된 다수의 제 1 댐 패턴(217) 및 상기 제 2 방향으로 배열된 다수의 제 2 댐 패턴(218)에 대응하는 폴리실리콘층(도 5e의 212)은 상기 다수의 제 1 및 제 2 댐 패턴(217, 218)에 의해 건식식각에 의해 영향을 받지 않으므로 여전히 상기 기판(210) 상에 남아있게 된다.

따라서, 전술한 바와같은 공정 진행에 의해 상기 기판(210) 상의 상기 다수의 제 1 댐 패턴(217) 하부에는 상기 제 1 댐 패턴(217)과 동일한 형태를 갖는 다수의 제 1 폴리실리콘 댐 패턴(231)이 형성된다. 또한, 상기 기판(210) 상의 상기 다수의 제 2 댐 패턴(218) 하부에는 상기 제 2 댐 패턴(218)과 동일한 형태를 갖는 다수의 제 2 폴리실리콘 댐 패턴(233)이 형성된다.

다음, 도 5g에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 폴리실리콘 댐 패턴(231, 233) 상부에 남아있는 포토레지스트 재질로 이루어진 다수의 제 1 및 제 2 댐 패턴(217, 218)을 스트립(strip)을 진행하여 제거함으로써 다수의 제 1 폴리실리콘 댐 패턴이 구비된 제 1 영역(A1)과 다수의 제 2 폴리실리콘 댐 패턴이 구비된 제 2 영역(A2)과 상기 제 1 및 제 2 영역(A1, A2) 사이의 기판에 아무런 구성요소가 없는 경계 영역(A3)을 갖는 본 발명에 따른 패턴드 리타더 제조용 마스터 몰드(240)를 완성한다. 이러한 마스터 몰드(240)는 실질적으로 패턴드 리타더 제조에 이용되는 2차 몰드를 제조하기 위한 것이다.

도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 실시예에 따른 패턴드 리타더 제조 시 이용되는 2차 몰드의 제조 단계별 공정 단면도이다.

다음, 도 6a에 도시한 바와같이, 투명한 기판(310) 일례로 유리기판 상에 UV광에 경화되는 특성을 갖는 감광성 레진을 도포함으로써 레진층(320)을 형성한다.

다음, 도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 레진층(320)이 형성된 기판(310)에 대응하여 전술한 도 5a 내지 도 5g를 통해 제시된 방법에 의해 완성된 마스터 몰드(240)를 상기 레진층(320)과 상기 다수의 제 1 및 제 2 폴리실리콘 댐 패턴(231, 233)이 마주하도록 위치시킨다.

이후, 도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 마스터 몰드(240)에 구비된 다수의 제 1 및 제 2 폴리실리콘 댐 패턴(231, 233)과 상기 레진층(320)의 서로 접촉되도록 한 상태에서 가압함으로써 상기 다수의 제 1 및 제 2 폴리실리콘 댐 패턴(231, 233)이 상기 기판(310)의 내측면과 접촉하도록 한다.

다음, 도 6d에 도시한 바와 같이, 상기 마스터 몰드(240)의 외측면에서 상기 레진층(320)을 향하여 UV광을 조사함으로써 상기 다수의 제 1 및 제 2 폴리실리콘의 댐 패턴(231, 233)이 삽입된 상태에서 상기 레진층(320)을 경화시킨다.

이러한 과정에 의해 상기 UV광 조사에 의해 경화된 레진층(320)에는 상기 마스터 몰드(240)의 다수의 제 1 폴리실리콘 패턴(231) 사이의 각 이격영역에 대해서는 댐 형태의 다수의 제 1 레진 댐(331) 패턴이 형성되며, 상기 마스터 몰드(240)의 다수의 제 2 폴리실리콘 패턴(233) 사이의 각 이격영역에 대해서는 댐 형태의 다수의 제 2 레진 댐 패턴(333)이 형성된다. 이때, 상기 다수의 제 1 레진 댐(331) 패턴과 다수의 제 2 레진 댐 패턴(333)은 90도의 각도를 갖는 것이 특징이다.

다음, 도 6e에 도시한 바와 같이, 상기 레진층(도 6e의 320)에 삽입된 상태의 상기 마스터 몰드(240)를 상기 레진층(도 6e의 320)이 구비된 상기 기판(310)으로부터 분리시킴으로써 제 1 영역(A1)에 대응하여 제 1 방향으로 장축을 갖는 다수의 제 1 레진 댐 패턴(331)이 구비되며, 제 2 영역(A2)에 대응하여 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 장축을 갖는 다수의 제 2 레진 댐 패턴(333)이 구비되며, 상기 제 1 영역과 제 2 영역(A1, A2) 사이에 경계영역(A3)을 갖는 것을 특징으로 한 본 발명에 따른 2차 몰드(340)를 완성한다.

이후에는 전술한 바와같이 제조된 2차 몰드를 이용하여 패턴드 리타더를 제조하는 방법에 대해 설명한다.

도 7a 내지 도 7g는 본 발명의 실시예에 따른 패턴드 리타더의 제조 단계별 공정 단면도이다.

우선, 도 7a에 도시한 바와 같이, 절연기판(410) 예를들면 유리기판 또는 플라스틱 기판 상에 UV광에 반응하여 경화되는 특성을 갖는 고분자 물질 예를들면 polyvinyl, polysiloxane, polyimide, PMMA(PolyMethoy MethAcrylate) 중 어느 하나를 도포하여 배향막(420)을 형성한다. 이때, 상기 배향막(420)은 800Å내지 1200Å 정도인 것이 특징이다.

다음, 도 7b에 도시한 바와 같이, 상기 배향막(420) 위로 도 6a 내지 도6e를 통해 설명한 방법에 의해 제조된 2차 몰드(340)를 다수의 제 1 레진 댐 패턴(331)과 제 2 레진 댐 패턴(33)이 상기 배향막(420)과 마주하도록 위치시킨다.

다음, 도 7c에 도시한 바와같이, 상기 2차 몰드(340)를 가압함으로써 상기 다수의 제 1 및 제 2 레진 댐 패턴(331, 333)이 상기 배향막(430)에 삽입되어 상기 제 1 및 제 2 레진 댐 패턴(331, 333)의 끝단이 상기 배향막(430) 하부에 위치한 기판(410) 내측면과 접촉하도록 한다.

이후, 도 7d에 도시한 바와같이, 상기 다수의 제 1 및 제 2 레진 댐 패턴(331, 333)이 상기 배향막(430)에 삽입되어 그 각각의 끝단이 상기 기판(410)과 접촉한 상태에서 상기 2차 몰드(340)의 외측면을 향해 UV광을 조사한다. 이때 상기 2차 몰드(340)의 베이스를 이루는 베이스 기판(310)은 투명한 유리재질로 이루어졌으므로 상기 UV광은 상기 2차 몰드(340)를 투과하여 상기 배향막(430)에 도달하게 되며, 상기 배향막(430)은 이를 이루는 물질 특성상 상기 UV광에 반응하여 경화된다.

다음, 도 7e에 도시한 바와 같이, UV광이 조사되어 경화된 상기 배향막(430)으로부터 상기 2차 몰드(340)를 분리시킨다. 이때, 상기 2차 몰드(340)가 상기 배향막(430)으로부터 분리됨으로써 상기 기판(410)상의 배향막(430)에는 상기 2차 몰드(340)에 구비된 제 1 레진 댐 패턴(331)의 이격간격에 대응하여 제 1 방향으로 장축을 갖는 다수의 제 1 배향 댐 패턴(431)이 형성되고, 제 2 레진 댐 패턴(333)의 이격간격에 대응하여 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 장축을 갖는 다수의 제 2 배향 댐 패턴(433)이 형성된다.

설명의 편의를 위해 다수의 상기 제 1 배향 댐 패턴(431)이 형성된 부분을 제 1 배향영역(B1), 다수의 상기 제 2 배향 댐 패턴(433)이 형성된 부분을 제 2 배향영역(B2) 그리고 상기 제 1 배향영역(B1)과 제 2 배향영역(B2) 사이의 이격영역을 비배향영역(B3)이라 정의한다.

다음, 도 7f에 도시한 바와같이, 다수의 제 1 및 제 2 배향 댐 패턴(431, 433) 상부로 일정한 두께로 액정물질 예를들면 리액티브 메소겐(reactive mesogen)을 도포하여 액정층(450)을 형성한다.

이때, 상기 액정층(450)은 그 하부에 위치하는 상기 제 1 및 제 2 방향으로 각각 일정간격 이격되며 형성된 제 1 및 제 2 배향 댐 패턴(431, 433)의 영향으로 상기 액정층(450) 내의 액정분자(452)들은 그 장축이 상기 제 1 배향영역(B1)에 대해서는 제 1 방향으로 배열되어 제 1 위상 영역(460a)을 이루며, 상기 제 2 배향영역(215b)에 대해서는 제 2 방향으로 배열되어 제 2 위상 영역(460b)을 이루게 된다.

한편, 상기 제 1 배향영역(B1)과 제 2 배향영역(B2) 사이에 위치하는 비배향영역(B3)에 대응하는 액정층 부분에는 액정분자(452)들이 방향성 없이 랜덤한 배열을 이루게 되는 것이 특징이다. 설명의 편의를 위해 액정분자(452)들이 방향성 없이 랜덤한 배열을 이루는 액정층(450) 부분을 비위상영역(460c)이라 정의한다.

다음, 도 7g에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 위상영역(460a, 460b)과 상기 비위상영역(460c)을 갖는 상기 액정층(450)에 대해 전면에 비편광된 UV광을 조사하여 상기 액정층(450)을 경화시킴으로써 본 발명에 따른 패턴드 리타더(480)를 완성한다.

이때, 비편광된 UV광이 조사됨으로써 경화된 상기 액정층(450) 내의 상기 제 1 위상영역(460a)의 액정분자(452)들은 제 1 방향으로 배열된 상태를 유지하며, 상기 제 2 위상영역(460b)의 액정분자(452)들은 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 배열된 상태를 유지하며, 상기 비위상영역(460c)의 액정분자(452)들은 랜덤 배열된 상태를 유지하게 된다.

한편, 상기 액정층(450)에 있어 제 1 위상영역(460a)은 직선편광된 빛을 좌원편광으로 바꾸는 역할을 하는 제 1 위상패턴을 이루며, 상기 제 2 위상영역(460b)은 직선 편광된 빛을 우원편광된 상태로 바꾸는 역할을 제 2 위상패턴을 이루며, 상기 비위상영역(460c)은 상기 제 1 및 제 2 위상패턴 사이에서 직선 편광된 빛을 차단하는 차단패턴의 역할을 하는 것이 특징이다.

전술한 바와같이 본 발명의 실시예에 따른 패턴드 리타더(480)의 제조 방법은 별도의 차광패턴을 형성하는 단계가 생략되며, 나아가 배향막에 대해 편광된 UV광을 2회에 걸쳐 조사하는 단계를 필요로 하지 않으므로 종래의 패턴드 리터더 제조방법 대비 제조 공정이 단순화됨으로써 이에 의해 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

또한, 배향막 표면에 댐 형태의 패턴 형성에 의해 액정분자의 일정한 배열을 유도하게 됨으로써 편광된 UV광 조사에 의해 고분자 측쇄의 배열에 의해 액정분자의 일정한 배열을 유도하는 종래의 패턴드 리타더 대비 더욱 강한 배향력을 가져 우수한 위상 변화 능력을 갖는 장점이 있다.

310 : 베이스 기판 331 : 제 1 레진 댐 패턴
333 : 제 3 레진 댐 패턴 340 : 2차 몰드
410 : 기판 420 : 배향막

Claims

기판 상에 UV광에 의해 경화되는 배향막을 형성하는 단계와;
상기 배향막 상에, 순차 교대하는 제 1, 2, 3 영역이 정의된 투명한 베이스 기판 상의 다수의 각 제 1 영역에 제 1 방향으로 장축을 가지며 일정간격 이격하는 다수의 제 1 댐 패턴과 다수의 각 제 2 영역에 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 장축을 가지며 일정간격 이격하는 다수의 제 2 댐 패턴이 구비되며 상기 제 3 영역은 상기 베이스 기판이 노출된 구성을 갖는 제 1 몰드를 위치시키는 단계와;
상기 제 1 몰드를 가압하여 상기 다수의 제 1 및 제 2 댐 패턴의 각 끝단이 상기 기판 내측면과 접촉하도록 하는 단계와;
상기 제 1 몰드의 베이스 기판의 외측면을 향해 UV광을 조사하여 상기 배향막을 경화시키는 단계와;
상기 제 1 몰드를 상기 기판상의 배향막으로부터 분리함으로써 상기 배향막 내부에 제 4 영역에 제 1 방향으로 일정한 간격으로 이격된 다수의 제 1 배향 댐 패턴을 형성하고, 상기 제 4 영역과 이격하는 제 5 영역에 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 일정한 간격으로 이격된 다수의 제 2 배향 댐 패턴을 형성하는 단계와;
상기 다수의 제 1 및 제 2 배향 댐 패턴 위로 전면에 액정물질을 도포하여 상기 다수의 제 1 배향 댐 패턴 상부에 제 1 방향으로 액정분자가 배열되며, 상기 다수의 제 2 배향 댐 패턴 상부에 제 2 방향으로 액정분자가 배열되는 액정층을 형성하는 단계와;
상기 액정층에 비편광된 UV광을 조사하여 상기 액정층을 경화하는 단계
를 포함하는 패턴드 리타더 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 배향막은 polyvinyl, polysiloxane, polyimide, PMMA(PolyMethoy MethAcrylate) 중 어느 하나를 도포하여 형성하는 것이 특징인 패턴드 리타더 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 액정물질은 리액티브 메소겐(reactive mesogen)인 것이 특징인 패턴드 리타더 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 4 영역과 제 5 영역이 교대하도록 형성하며, 상기 제 4 및 제 5 영역 사이에는 상기 배향막 내부에 제 1 및 제 2 배향 댐 패턴이 형성되지 않음으로 상기 액정층 내의 액정분자들이 랜덤하게 정렬됨으로써 비위상영역을 이루는 것이 특징인 패턴드 리타더 제조 방법.
제 1 항 기재의 패턴드 리타더 제조에 이용되는 제 1 몰드의 제조를 위해 사용되는 마스터 몰드의 제조 방법에 있어서,
투명한 제 1 기판 상에 폴리실리콘층을 형성하는 단계와;
상기 폴리실리콘층 위로 포토레지스트층을 형성하는 단계와;
상기 포토레지스트층에 다수의 제 1 투과영역과 제 1 차단영역을 갖는 제 1 마스크를 개재하여 제 1 각도를 가지며 직접 입사되는 제 1 레이저 빔과 거울에 의해 제 2 각도를 가지며 반사되어 입사되는 제 2 레이저 빔을 중첩하도록 1차 조사하는 단계와;
상기 투명한 제 1 기판을 90도 회전시킨 후, 상기 포토레지스트층에 다수의 제 2 투과영역과 제 2 차단영역을 갖는 제 2 마스크를 개재하여 제 1 각도를 가지며 직접 입사되는 제 1 레이저 빔과 거울에 의해 반사되어 제 2 각도를 가지며 입사되는 제 2 레이저 빔을 중첩하도록 2차 조사하는 단계와;
상기 1차 및 2차 레이저 빔이 조사된 상기 포토레지스트층을 현상함으로써 다수의 각 제 6 영역에 제 1 방향으로 일정한 간격으로 이격된 댐 형태의 다수의 제 1 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 다수의 각 제 6 영역과 이격하여 교대하는 다수의 각 제 7 영역에 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 일정한 간격으로 이격된 댐 형태의 다수의 제 2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와;
상기 댐 형태의 다수의 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 상기 폴리실리콘층을 식각하여 제거함으로써 상기 다수의 각 제 6 영역에 상기 다수의 제 1 포토레지스트 패턴 하부로 제 1 방향으로 일정한 간격으로 이격된 댐 형태의 다수의 제 1 폴리실리콘 패턴을 형성하고, 상기 다수의 각 제 7 영역에 상기 다수의 제 2 포토레지스트 패턴 하부로 제 2 방향으로 일정한 간격으로 이격된 댐 형태의 다수의 제 2 폴리실리콘 패턴을 형성하는 단계와;
상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계
를 포함하는 마스터 몰드의 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 포토레지스트층 상에 제 1 투과영역과 제 1 차단영역을 갖는 제 1 마스크를 개재하여 제 1 각도를 가지며 직접 입사되는 제 1 레이저 빔과 거울에 의해 반사되어 제 2 각도를 가지며 입사되는 제 2 레이저 빔을 중첩하도록 1차 조사하는 단계는,
레이저 빔이 출사하는 건과, 스테이지와, 상기 거울로 구성된 레이저 조사장치의 상기 스테이지 상에 상기 투명한 제 1 기판을 안착시키는 단계와;
상기 투명한 제 1 기판 상에 상기 제 1 마스크를 위치시키는 단계와;
상기 스테이지 측면에 상기 거울을 배치하는 단계와;
상기 스테이지 및 거울로 상기 건으로부터 나온 상기 제 1 레이저 빔이 입사되도록 상기 스테이지를 배치시키는 단계와;
상기 건을 통해 상기 제 1 레이저 빔을 상기 투명한 제 1 기판 및 거울을 향해 1차 조사함으로써 상기 제 1 마스크의 제 1 투과영역에 대응되는 상기 포토레지스트층 표면에 상기 제 1 레이저 빔과 상기 거울에 의해 반사된 상기 제 2 레이저 빔이 중첩하여 조사되도록 하는 단계
를 포함하는 마스터 몰드의 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 투명한 제 1 기판을 90도 회전시킨 후, 제 2 투과영역과 제 2 차단영역을 갖는 제 2 마스크를 개재하여 제 1 각도를 가지며 직접 입사되는 제 1 레이저 빔과 거울에 의해 제 2 각도를 가지며 반사되어 입사되는 제 2 레이저 빔을 중첩하도록 2차 조사하는 단계는,
상기 제 1 마스크를 제거하는 단계와;
상기 제 1 레이저 빔이 조사된 상기 포토레지스트층 위로 상기 제 2 마스크를 위치시키는 단계와;
상기 스테이지와 거울을 90도 회전시키는 단계와;
상기 건을 통해 상기 제 1 레이저 빔을 상기 투명한 기판 및 거울을 향해 2차 조사함으로써 상기 제 2 마스크의 제 2 투과영역에 대응되는 상기 포토레지스트층 표면에 상기 제 1 레이저 빔과 상기 거울에 의해 반사된 상기 제 2 레이저 빔이 중첩하여 조사되도록 하는 단계
를 포함하는 마스터 몰드의 제조 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 1차 및 2차 조사된 제 1 및 제 2 레이저 빔은 중첩함으로써 보강 및 상쇄 간섭이 발생하며,
상기 제 1 및 제 2 레이저 빔의 파장을 λ, 상기 스테이지의 법선을 기준으로 상기 제 1 레이저 빔의 조사되는 각도를 θ라 할 때,
상기 제 1 및 제 2 레이저 빔이 중첩됨으로써 상기 배향막에 입사되는 중첩된 레이저 빔의 보상 또는 상쇄 간섭이 발생되는 주기 p는

라 표현되며,
상기 제 1 및 제 2 레이저 빔의 보상 간섭된 부분이 최대 세기를 갖는 것이 특징인 패턴드 리타더 제조 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 레이저 빔은 그 파장이 10nm 내지 1000nm인 것이 특징인 마스터 몰드의 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 각도와 제 2 각도는 상기 건과 스테이지 간의 각도와 상기 스테이지와 상기 거울간의 각도 조절을 통해 조절하는 것이 특징인 마스터 몰드의 제조 방법.
제 5 항 기재의 마스터 몰드를 이용한 상기 제 1 몰드의 제조 방법에 있어서,
투명한 베이스 기판 상에 UV광에 노출 시 경화되는 레진을 도포하여 레진층을 형성하는 단계와;
상기 레진층 상부에 상기 마스터 몰드를 위치시키는 단계와;
상기 마스터 몰드를 가압하여 댐 형태를 갖는 상기 다수의 제 1 및 제 2 폴리실리콘 패턴의 각 끝단이 상기 투명한 베이스 기판 내측면과 접촉하도록 하는 단계와;
상기 마스터 몰드의 투명한 제 1 기판의 외측면을 향해 UV광을 조사하여 상기 레진층을 경화시키는 단계와;
상기 마스터 몰드를 상기 투명한 베이스 기판 상의 상기 레진층으로부터 분리함으로써 상기 투명한 베이스 상의 제 1 영역에 제 1 방향으로 일정한 간격으로 이격된 다수의 제 1 댐 패턴을 형성하고, 상기 제 1 영역과 이격하는 제 2 영역에 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 일정한 간격으로 이격된 다수의 제 2 댐 패턴을 형성하는 단계
를 포함하는 제 1 몰드의 제조 방법.