KR20130020978A - 패턴드 리타더 필름 - Google Patents

Abstract

-. 본 발명은 편광 안경식 입체영상 장치, 특히 LCD 3D TV에 핵심부품으로 사용되는 패턴드 리타더 필름에 관한 것으로서, 서로 다른 광축, 즉 이방성 특성을 갖는 λ/4 위상차 필름 및 3λ/4 위상차 필름을 띠(Stripe) 형태 또는 직사각형 형태로 다수 개를 준비한 다음 등방성 투명기재 상에 부착시킬 때, 인접한 위상차 필름들 각각은 λ/4 위상차 와 -λ/4 위상차 또는 λ/4 위상차 와 3λ/4 위상차 를 갖도록 번갈아 가면서 배치함으로써 직선 편광된 빛이 한 띠(Stripe) 형태 또는 직사각형 형태의 영역을 통과하면 우회전 원편광 빛을 만들고, 이웃하는 다른 띠(Stripe) 형태 또는 직사각형 형태의 영역을 통과할 때는 좌회전 원편광 빛을 만들어 냄으로써 편광안경 방식의 입체 영상을 구현할 수 있는 패턴드 리타더 필름 영상 장치에 관한 것이다. 그리고, 이와 유사한 방식으로 λ/4 위상차 필름을 기저층으로 하고 λ/2 위상차 필름을 띠(Stripe) 형태 또는 직사각형 형태로 준비하고 λ/2 위상차 필름의 폭만큼의 거리를 유지하면서 λ/2 위상차 필름을 기저층인 λ/4 위상차 필름상에 부착 또는 배치시켜 줌으로써 직선 편광된 빛이λ/4 위상차 필름과 λ/2 위상차 필름이 적층된 띠(Stripe) 형태 또는 직사각형 형태의 영역을 통과하면 특정한 원편광 빛을 만들고, λ/4 위상차 필름만으로 구성된 이웃하는 다른 띠(Stripe) 형태 또는 직사각형 형태의 영역을 통과할 때는 상기와 반대 방향의 원편광 빛을 만들어 냄으로써 편광안경 방식의 입체 영상을 구현할 수 있는 패턴드 리타더 필름에 관한 것이다.

Description

패턴드 리타더 필름 { Patterned Retarder Film}

본 발명은 편광 안경식 입체 영상 표시 장치에 입체 영상을 구현하기 위하여 좌원편광 빛과 우원편광 빛을 분리해 주는 방법으로서 λ/4 위상차 필름을 이용하여 제작된 패턴드 리타더 필름에 관한 것이다.

<도면 1.>에 기존 광배향막 방식의 패턴드 리타더 필름의 제조 공정에 대하여 나타내었다. 먼저 필름 등의 기판에 광배향막을 도포하고 일정 폭 만큼의 s스트라이프(Stripe) 형태로 45도 광배향이 되도록 마스크를 설치한 상태에서 45도 직선편광 특성을 갖는 자외선 광을 조사하면 그림과 같은 특정 영역상에 45도 방향의 고착화된 광배향막이 형성된다. 다음 바로 옆 영역측에 상기와 같은 방법으로 -45도 직선편광을 갖는 자외선과 광을 조사하면 그림과 같이 전체 기판상에 패턴드 광배향막이 형성된다. 다음 공정으로 액정을 도포하면 아래 형성된 광배향막의 패턴드 배향특성에 따라 배열된 액정층이 형성되고 여기에 자외선 등으로 광조사하면 액정층은 기판면 고착화되면서 최종 패턴드 리타더 필름 또는 기판이 만들어진다. 이 액정층은 배향막의 방향에 따라 직선 편광된 빛이 통과할 때 λ/4 위상차 판으로 작용하여 우원편광과 좌원편광된 빛을 선택적으로 만들어낸다. 이것을 디스플레이 장치 특히 LCD 영상 표시장치 전면에 부착하면 스트라이프(Stripe) 폭 만큼의 영역을 통하여 우원편광 및 좌원편광된 빛을 방출하게 되고, 이를 편광안경을 통하여 보면 입체영상을 볼 수 있게 된다.

상기에서 설명한 것처럼 기존 광배향막을 이용한 패턴드 리타더 필름은 여러 복잡한 공정을 통하여 제작됨을 알 수 있는데, 특히 각 공정들은 생산성 향상을 위하여 Roll to Roll Process 를 통하여 필름을 생산하게 됨에 따라 고가의 복잡한 장치들이 기존 필름을 제작하는데 필요로 한다. 또한 광배향막을 형성하기 위한 광배향액 및 액정 등 여러 가지 고가의 재료가 필요함에 따라 제조원가가 높아지는 문제점도 가지고 있다.

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 전면에 걸쳐 패턴화되어 있지 않은 λ/4 위상차 필름 또는 기재만을 이용하여 간단하게 편광 안경 방식 입체영상장치에서 입체영상을 구현해 주는 고품질의 패턴드 리타더 필름 및 관련 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기존의 광배향막 방식 패턴드 리타더 필름 을 제조할 때 발생하는 공정 중, 광배향막 형성공정 및 액정 고착화 공정에서 사용되는 강한 자외선 광 및 기타 열을 동반한 공정으로 인해 필름의 수축,팽창 현상이 발생하고 이로 인한 제품 수율 저하 등의 문제점을 현저히 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라 공정의 단순화, 공정 비용의 감소, 고가의 광배향액 및 액정 등 고가 재료를 사용하지 않음에 따른 제조원가 절감 및 높은 생산성 달성이 가능한 패턴드 리타더 필름 및 관련 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 AMOLED, PDP, LCD 타입의 모든 평판 디스플레이 장치에도 적용 가능하며 용이하게 입체 영상을 구현할 수 있는 고품질의 패턴드 리타더 필름 및 관련 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명은 입체영상 표시장치 중 특히 편광안경을 이용하여 입체영상을 구현하는 표시 장치의 전면에 설치하여 입체영상을 구현할 수 있게끔 한 패턴드 리타더 필름에 관한 것이다.

본 발명에 대한 상세한 설명에 앞서 본 발명의 주요 기재로 사용되는 λ/4 위상차 필름, -λ/4 위상차 필름 , λ/2 위상차 필름 및 3λ/4 위상차 필름에 대한 기술적 설명 및 구성 원리에 대한 사항을 기술하고자 한다. λ/4 위상차 필름은 광학적으로 이방성 특성을 갖는데, 즉 방향에 따라 다른 굴절율을 가짐으로써 굴절율이 작은 축, 즉 Fast Axis를 따라 진행하는 광의 전기장과 굴절율이 큰 축 , 즉 Slow Axis를 따라 진행하는 광의 전기장 사이에 위상차가 90도(π/2)가 되도록 위상차 필름을 제작할 수 있게 된다. <도면 5.>는 이렇게 제작된 λ/4 위상차 필름을 직선 편광된 빛이 통과할 때 원편광 광을 만들어 주는 원리도를 나타낸 것이다. 도면에서 보듯이 직선편광 광의 편광축이 λ/4 위상차 필름의 Fast Axis와 45도 각도를 이루면서 입사하면 원편광 광을 만들어 내며 45도와 다른 각도를 가지고 입사하게 되면 타원편광 광을 만들어 내게 된다. 이와 같은 λ/4 위상차 필름의 동작원리는 공지의 기술이기 때문에 이에 대한 보다 구체적 설명은 생략한다. <도면 6.>은 상기와 같은 특성을 갖는 λ/4 위상차 필름을 직선 편광광의 편광축을 기준으로 볼 때 뒤집어 배치하였을 때, 즉 -λ/4 위상차 필름 형태로 배치하였을 때 이 위상차 필름을 통과한 광의 원편광 특성을 나타낸 것이다. 본원편광의 방향이 반대로 바뀐 것을 알 수 있다. <도면 7.>은 λ/4 위상차 필름 세 장을 어떤 직선 편광이 통과할 때 각 위상차 필름에 대한 편광이 어떻게 변화하는지를 나타낸 것이다. 본 발명에서 언급하고 있는 λ/2 위상차 필름, 3λ/4 위상차 필름 들은 물리적으로 λ/4 위상차 필름을 적층한 것과 동일한 특성을 나타내며 따라서 각 위상차 필름을 통과할 때 광의 편광 특성이 어떻게 변하는 지를 용이하게 파악할 수 있다. <도면 8.>은 한 장의 λ/4 위상차 필름을 통한 광과 λ/4 위상차 필름+ λ/2 위상차 필름, 즉 3λ/4 위상차 필름을 통과한 광이 서로 반대 방향으로 회전하는 원편광 광을 만들어 냄을 알 수 있다.

본 발명은 빛의 편광특성에 대해서 등방성을 갖는 투명 기재위에 전면에 걸쳐 패턴화되어 있지 않은 λ/4 위상차 필름, - λ/4 위상차 필름 또는 3λ/4 위상차 필름을 띠 형태(Stripe형태) 또는 직사각형 형태로 부착 또는 배치시키는 방법을 사용한다. 띠 형태로 부착할 경우, 각 위상차 필름의 폭은 이 필름이 적용될 영상표시장치의 화소 크기와 동일한 크기가 되어야 한다. 영상표시장치의 한 화소는 보통 RGB 세개의 Pixel로 구성되어 있어 칼라영상을 구현할 경우 가장 작은 정보 단위가 된다. 위상차 필름을 투명한 기재위에 배치할 때 먼저 보통의 위상차 필름을 배치하는데 특정 방향으로 직선편광된 빛이 이 위상차 필름을 통과하게 되면 우원편광 또는 좌원편광된 빛으로 변환하게 된다. 다음 바로 좌우옆쪽 또는 상하쪽에 같은 형태의 위상차 필름을 배치하는데 이 위상차 필름은 근처에 접한 다른 위상차 필름과 반대되는 원편광 특성을 갖도록 하여 부착한다. 이와 같은 방법으로 임의의 크기로 본 발명의 패턴드 리타더 필름을 제작한 후 직선 편광된 빛이 나오는 영상표시장치에 부착하면 우원편광 빛과 좌원편광 으로 나뉘어진 입체영상을 편광안경을 통하여 시청할 수 있게 된다. <도면 2>에 본 발명에 의한 패턴드 리타더 필름 의 구성도를 나타내었다. 같은 방법으로 영상표시장치의 한 화소 크기로 위상차 필름을 직사각형 형태로 구성하는 방법도 있다. <도면 3>에 구성도를 나타내었다.

본 발명에 의하면, 기존의 광배향막 방식에 의한 패턴드 리타더 필름을 제작할 때 필요한 광배향막 형성공정,선별적 노광공정, 액정 도포 공정 및 고착화 공정 등 복잡한 공정이 불필요함에 따라 공정을 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 기존 방식에서 핵심소재로 사용되는 광배향액 및 액정 등이 불필요함에 따라 재료비도 대폭 절감할 수 있으며, 이미 상용화되어 있는 λ/4 위상차 필름, - λ/4 위상차 필름, λ/2 위상차 필름 또는 3λ/4 위상차 필름만을 가지고 절단가공 및 부착공정 등 만으로 용이하게 패턴드 리타더 필름 제작이 가능하다. 물론 기존 방식에는 존재하지 않는 필름 절단가공공정 및 부착공정이 필요하지만 이와 같은 공정 및 필요 공정장비들은 기존 대비 비교적 용이하게 개발이 가능하다.

특히, 기존 방법에서 커다란 문제점으로 부각되고 있는 되고 있는 자외선 광에 의한 필름의 수축,팽창 현상은 제품 수율을 저하시킬 뿐만 아니라 제조 공정시간도 길어짐에 따라 제조원가에 큰 영향을 미치고 있는 반면, 본 발명에 의한 패턴드 리타더 필름은 자외선 광이나 다른 열적인 영향을 전혀 받지 않음으로써 제품의 수율 및 공정시간 단축 등을 실현할 수 있는 장점이 있다.

<도면 1.>은 기존 광배향막 방식의 패턴드 리타더 필름의 제조 공정을 나타낸 것이다.
<도면 2>는 본 발명에 의한 패턴드 리타더 필름의 구성도를 나타낸 것이다.
<도면 3>은 영상표시장치의 한 화소 크기로 위상차 필름을 직사각형 형태로 구성한 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 것이다.
<도면 4>는 본 발명의 네번째 실시 예를 나타낸 것이다.
<도면 5.>는 λ/4 위상차 필름을 직선 편광된 빛이 통과할 때 원편광 광을 만들어 주는 원리도를 나타낸 것이다.
<도면 6.>은 λ/4 위상차 필름을 직선 편광광의 편광축을 기준으로 볼 때 뒤집어 배치하였을 때, 즉 -λ/4 위상차 필름 형태로 배치하였을 때 이 위상차 필름을 통과한 광의 원편광 특성을 나타낸 것이다.
<도면 7.>은 λ/4 위상차 필름 세 장을 어떤 직선 편광이 통과할 때 각 위상차 필름에 대한 편광이 어떻게 변화하는지를 나타낸 것이다
<도면 8.>은 λ/4 위상차 필름 1장과 λ/4 위상차 필름 세 장에 의해 만들어지는 원편광 광을 비교한 원리도이다.

본 발명의 첫 번째 실시 예로서 동일한 λ/4 위상차 필름을 일정 폭만큼 띠형태(Stripe 형태) 또는 직사각형 형태로 절단 가공한 후 이를 등방성 투명기재에 부착하는 방법에 있어서, 한 띠(Stripe) 또는 한 직사각형 형태의 λ/4 위상차 필름을 부착하고 바로 좌우 옆 및 상하 위치에 기 절단 가공한 위상차 필름을 전후면을 뒤집어 부착하여 패턴드 리타더 필름 입체영상 장치를 구성한다. 이 경우에는 한 종류의 λ/4 위상차 필름으로 본 발명의 패턴드 리타더 필름 구성이 가능하다.

본 발명의 두 번째 실시 예로서, λ/4 위상차 필름을 일정 폭만큼 띠 형태 또는 직사각형 형태로 절단가공하고, 이와는 다른 광축 방향을 갖는 -λ/4 위상차 필름을 동일한 폭만큼 띠 형태 또는 직사각형 형태로 절단가공하고 이 두 가지 위상차 필름을 번갈아 가면서 등방성 투명 기재 위에 부착하여 패턴드 리타더 필름 을 구성한다.

본 발명의 세 번째 실시 예로서, λ/4 위상차 필름을 일정 폭만큼 띠 형태 또는 직사각형 형태로 절단가공하고, 이와는 다른 광축 방향을 갖는 3λ/4 위상차 필름을 동일한 폭만큼 띠 형태 또는 직사각형 형태로 절단가공하고 이 두 가지 위상차 필름을 번갈아 가면서 등방성 투명 기재 위에 부착하여 패턴드 리타더 필름 을 구성한다.

본 발명의 네 번째 실시 예로서,λ/4 위상차 필름을 기저층으로 하고 일정 폭만큼 띠 형태 또는 직사각형 형태로 절단가공한 λ/2 위상차 필름을 필름 폭만큼 건너뛰면서 부착함으로써 상기 패턴드 리타더 필름 특성과 동일한 효과를 발휘할 수 있는 패턴드 리타더 필름을 구성한다. <도면 4>에 본 실시 예에 대한 구성도를 나타내었다.

본 발명의 다 섯번째 실시 예로서, 네 번째 실시 예와 유사한 구성을 갖는 구조이나 상기 구성 방법과는 달리 λ/4 위상차 필름을 기저층으로 하고 λ/2 위상차 필름을 λ/4 위상차 필름 전면에 걸쳐 부착시킨 상태에서 λ/2 위상차 필름만을 일정 폭만큼 띠 형태 또는 직사각형 형태로 절단 가공한 후 번갈아 가면서 상층의 λ/2 위상차 필름을 띠 형태 또는 직사각형 형태로 제거하게 되면 위 실시 예와 동일한 패턴드 리타더 필름을 구성할 수 있다. 이 경우에는 띠 형태로 절단 가공하는 방식을 사용할 경우 휠씬 간단한 제작이 가능하다.

① 등방성 투명기재
② 광배향막
②-1 입사하는 편광광 대비 45도 광축이 회전되어 고착화된 광배향막
②-2 입사하는 편광광 대비 -45도 광축이 회전되어 고착화된 광배향막
③ 액정층(상기 광배향막에 의해 직선편광광을 우원편광 또는 좌원편광으 로 변환)
④-1 띠(Stripe) 형태의 λ/4 위상차 필름
④- 2 띠(Stripe) 형태의 -λ/4 위상차 필름 또는 3λ/4 위상차 필름
⑤-1 사각형 형태의 λ/4 위상차 필름
⑤-2 사각형 형태의 -λ/4 위상차 필름 또는 3λ/4 위상차 필름
⑥ λ/4 위상차 필름 기재
⑦ 띠(Stripe) 형태의 λ/2 위상차 필름
⑧ 직선 편광광(수직 방향 또는 수평 방향)
⑨ 좌원편광된 광
⑩ 우원편광 된 광
⑪ λ/4 위상차 필름의 Fast Axis
⑫ λ/4 위상차 필름의 Slow Axis

Claims (8)

1. 두 개의 각기 다른 특정한 광축 방향을 갖는 λ/4 위상차 필름 또는 3λ/4 위상차 필름이 띠(Stripe) 형태 또는 직사각형 형태의 부재로 준비되고 상기 부재가 등방성 투명기재 상에 번갈아 가면서 부착 또는 배치되어서, 직선편광을 가진 빛이 입사할 때 한 띠(Stripe) 형태 또는 직사각형 형태의 필름영역에서는 우회전하는 원편광 빛을, 다른 띠(Stripe) 형태 또는 직사각형 형태의 필름 영역에서는 좌회전하는 원편광 빛을 만들어 줄 수 있게 구성된 패턴드 리타더 필름.
2. 제 1항에 있어서, 전면에 걸쳐 패턴화되어 있지 않은 λ/4 위상차 필름 또는 3λ/4 위상차 필름을 가지고 일정 폭만큼 절단 가공하여 띠(Stripe) 형태 또는 직사각형 형태의 부재를 준비하고, 상기 부재를 등방성 투명기재에 부착 또는 배치할 때 한 종류의 위상차 필름은 정상적으로 부착 또는 배치하고 다른 종류의 위상차 필름은 이미 부착 또는 배치된 위상차 필름에 인접하여 부착 또는 배치되어서, 직선편광을 가진 빛이 입사할때 정상 부착 또는 배치한 띠(Stripe) 형태 또는 직사각형 형태의 필름영역에서는 우회전하는 원편광 빛을, 다른 종류의 위상차 필름을 가지고 인접하여 부착 또는 배치한 띠(Stripe) 형태 또는 직사각형 형태의 필름 영역에서는 좌회전하는 원편광 빛을 만들어 줄 수 있게 구성된 패턴드 리타더 필름.
   
3. 제 1항에 있어서, 한 종류의 λ/4 위상차 필름 또는 3λ/4 위상차 필름을 가지고 일정 폭만큼 절단 가공하여 띠(Stripe) 형태 또는 직사각형 형태의 부재를 준비하고 상기 부재를 등방성 투명기재에 부착 또는 배치할 때 하나는 정상적으로 부착 또는 배치하고 다른 하나는 전후면을 뒤집어서 부착 또는 배치되어서, 직선편광을 가진 빛이 입사할때 정상 부착 또는 배치한 띠(Stripe) 형태 또는 직사각형 형태의 필름영역에서는 우회전하는 원편광 빛을, 전후면을 뒤집어 부착 또는 배치한 다른 띠(Stripe) 형태 또는 직사각형 형태의 필름 영역에서는 좌회전하는 원편광 빛을 만들어 줄 수 있게 구성된 패턴드 리타더 필름.
   
4. 일정한 광축 방향을 갖는 λ/4 위상차 필름 부재를 기저층으로 하고 상기 기저층의 일정한 영역위에 띠(Stripe) 형태 또는 직사각형 형태로 가공된 λ/2 위상차 필름 부재를 부착 또는 배치함으로써, 전체적으로 두개의 다른 영역으로 분리 구성하고, 직선편광을 가진 빛이 입사할때 한 영역에서는 우회전하는 원편광 빛을, 다른 영역에서는 좌회전하는 원편광 빛을 만들어 줄 수 있게 구성된 패턴드 리타더 필름.
   
5. 일정한 광축 방향을 갖는 λ/4 위상차 필름 부재를 기저층으로 하고 상기 기저층 전면에 걸쳐 λ/2 위상차 필름 부재를 부착한 후 일정한 간격으로 띠 (Stripe) 형태 또는 직사각형 형태로 λ/2 위상차 필름 부재 만를 절단 가공하고 가공된 Stripe 형태 또는 직사각형 형태의 λ/2 위상차 필름 부재를 번갈아 가면서 제거함으로써, 전체적으로 두개의 다른 영역으로 분리 구성하고, 직선편광을 가진 빛이 입사할때 한 영역에서는 우회전하는 원편광 빛을, 다른 영역에서는 좌회전하는 원편광 빛을 만들어 줄 수 있게 구성된 패턴드 리타더 필름.
   
6. 청구항 제 1항, 2항, 3항, 4항 및 5항에 있어서, 연신하는 방법으로 제작,가공된 λ/4 위상차 필름 또는 3λ/4 위상차 필름을 가지고 구성된 패턴드 리타더 필름.
   
7. 제 1항, 2항, 3항, 4항 및 5항에 있어서, 등방성의 투명 기재 상에 액정 등의 이방성 물질을 도포하는 방법으로 제작,가공된 λ/4 위상차 필름 또는 3λ/4 위상차 필름을 가지고 구성된 패턴드 리타더 필름.
   
8. 상기와 같이 구성된 패턴드 리타더 필름을 영상 표시 소자 전면에 설치하여 입체 영상을 구현한 입체 영상 표시 장치.
   

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