KR20140136623A - 디스플레이용 패턴드 리타더 - Google Patents

디스플레이용 패턴드 리타더 Download PDF

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황현하
김헌규
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Abstract

본 발명의 패턴드 리타더 제조 공정은 횡 전계 전극을 형성 후 액정캡슐층을 부착하고 횡 전계 전극에 구동신호를 인가하고 동시에 UV 광을 조사한다. 횡 전계 전극 패턴은 +45도인, -45도로 디스플레이 수평 해상도 만큼 반복된 구조이다. 액정캡슐층은 반응형액정 또는 반응형액정과 일반액정이 섞인 액정을 적용한 액정 캡슐과 바이더가 혼합하여 기판에 코팅한 구조이다. 그리고 본 발명에서는 횡 전계 구동 시 극을 Even, Odd로 분할 구동하여 횡 전계 전극 상위 면에서 전계 형성이 가능하도록 한다.
종래의 패턴드 리타더 제조 공정에서는 반응형액정을 배향하기 위해서 광배향막 형성 공정 즉 UV광에 반응하는 고분자물질 코팅 후 경화 하고 각각의 MASK를 이용하여 제1편광(+/4), 제2편광(-/4)된 UV광을 조사하는 공정이 필요하지만, 본 발명에서는 횡 전계형 전극 구동에 의해서 +45도, -45도 방향의 전기장이 형성되고 이 전기장에 의해서 액정이 배양되는 특징을 이용하기 때문에 광배향막 형성 공정이 필요 없다.

Description

디스플레이용 패턴드 리타더{Patterned Retarder for display Devices}
본 발명은 3차원 입체영상 표시 장치용 패턴드 리타더 제조 방법에 관한 것이다.
최근 3D 영상 구현이 가능한 표시장치에 대한 사용자의 요구가 증대되고 있다. 이에 여러 형태의 3D 영상 표현이 가능한 기술이 개발되고 있다. 관련 기술을 크게 안경방식과 무안경 방식으로 구분할 수 있다. 안경방식에는 셔터안경 방식과 편광분할 방식으로 나눌 수 있는데, 편광분할 방식은 셔터안경 방식에 비해 플리커(Flicker) 현상이 없기 때문에 눈에 대한 피로도가 적은 장점이 있으나 하나의 화면을 좌영상, 우영상으로 분할하기 때문에 해상도가 반으로 줄어드는 문제가 발생한다. 최근 고해상도 디스플레이 기술 개발로 편광분할 방식의 해상도 반감 문제는 크게 영향을 받지 않는다. 종래의 편광방식에서 패턴드 리타더가 대표적이다. 패턴드 리타더에서는 Film Type Patterned Retarder(FRP)와 Glass Type Patterned Retarder(GPR)로 나누어진다. GPR 방식보다 FPR 방식이 가볍고, 비용절감, 대형화가 가능하다.
패턴드 리타더 제조 방법은 고분자 물질인 광 배양소재를 투명한 기재(Base Film)에 인쇄하고 패턴별로 선편광 자외선을 조사함으로써 편광방향에 대한 일정한 방향으로 이방성을 가지게 한다. 그리고 반응형 액정을 적절할 두께(Retardation 고려)로 인쇄하고 비 편광 자외선을 조사함으로서 광 변조 특성을 패턴별로 변화시킬 수 있다.
광 배양소재에 선편광 자외선 조사시 고분자 분자사슬이 편광 방향에 따라 일정 방향과 각도로 배열되는 특성이 있으며 반응형 액정과의 상호작용에 의해 액정배향 제어가 가능하다. 반응형액정의 인쇄 두께는 원편광으로써 변조가 되도록 위상차가 1/4 파장이 되도록 한다.
도 1은 종래의 패턴드 리타더 구조를 나타내고 있다. 자세히 설명하면 도 1의 16 투명기판에 노광공정을 이용하여 차광패턴인 15 블랙패턴을 형성하고 UV광에 반응하는 14 광반응 고분자물질을 인쇄 후 경화 한다. 그리고 제1편광(+/4)된 UV광을 조사하여 제1방향으로 광배향된 상태를 만들고 제1편광과 수직인 제2편광(-/4)된 UV광을 조사하여 제1방향과 수직인 제2방향으로 광배향된 상태로 만든다. 제1편광, 제2편광 UV광 조사 시 각각 마스크를 이용하여 블랙패턴을 경계로 제1방향과 제2방향으로 광배향된 영역을 구분하여 조사한다. 그리고 13 리타더 물질층 도포 후 비 편광된 UV 광으로 경화한다. 마지막으로 12 점착층이 형성된 11 보호필름을 라미네이션 방법을 이용하여 리타더 물질층에 부착한다.
13 리타더 물질층에 사용되는 것은 일반적으로 반응성 액정 단량체 형성하는 반응성액정을 사용한다. 이것은 광반응성 중합(Photopolymerization)이 가능한 말단기(Reactive group)를 포함하는 액정물질로서 기본적으로 액정성의 발현을 위한 메조건(Mesogen)구조와 고분자화를 위한 중합가능 말단기를 동시에 갖는 화학구조를 갖는다. 액정성이 발현을 위해 메조건으로서는 네마틱(Nematic) 액정상을 발현하는 막대형(Calamitic) 메조건이나 디스코틱(Discotic) 액정상을 발현할 수 있는 접시 형태의 디스코틱 메조건이 사용될 수 있다. 중합 가능한 말단기로는 일반적으로 라디칼 중합이 쉬운 아크릴기나 메타크릴기가 많이 사용되고 있고 그 밖에도 중합이 가능한 어떠한 작용기라도 사용될 수 있다.
종래의 다른 패턴드 리타더 제조 기술인 공개특허 10-2012-0063429에서는 UV광에 반응하는 일방향 배열 고분자물질을 사용하지 않고 리타더 물질층에 편광된 UV조사 2회 후 열처리하는 방법이 있다.
특허문헌 1: 한국공개특허 10-2012-0063429 (공개일자: 2012년 6월 15일) 특허문헌 2: 한국공개특허 10-2012-0063360 (공개일자: 2012년 6월 15일) 특허문헌 3: 한국등록특허 10-1001362 (등록일자: 2010년 12월 8일)
본 발명에서는 종래의 패턴드 리타더 구조에서 UV광에 반응하는 광반응 고분자 물질 인쇄 후 편광된 제1편광(+/4), 제2편광(-/4) UV광을 조사하는 공정 없는 제조공정이 간단한 패턴드 리타더 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서는 횡전계 전극이 형성된 기판에 반응형액정캡슐층을 인쇄하고 횡전계 전극 구동과 동시에 UV광 조사 후 경화하는 방법을 이용하여 패턴드 리타더를 제조한다.
본 발명에서는 패턴드 리타더 구현을 위한 UV광반응 고분자물질이 필요없다. 그리고 제조 공정에서 마스크가 2회를 이용하여 편광된 제1편광(+/4), 제2편광(-/4) UV광을 조사 공정이 필요 없다. 이에 재료비 절감 및 제조시간이 단축되고, 간단한 제조 공정이 기능하다.
도 1은 종래의 패턴드 리타더 구성도.
도 2는 본 발명의 패턴드 리타더 구성도.
도 3A 내지 도 3D는 본 발명의 패턴드 리타더 제조 공정.
도 4A 및 도 4B는 본 발명에 따른 횡전계 전극 구조 및 전기장 형성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 액정배향 방향을 도시한 도면.
도 6는 횡 전계 전극 상위 부분의 액정배향을 도시한 도면.
도 7은 횡 전계 전극 Even, Odd 분할 구동을 도시한 도면.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예, 장점 및 특징에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 패턴드 리타더는 도 2와 도시된 같이 종래의 UV광에 반응하는 고분자물질이 필요 없이 16 투명기판에 70 반응형액정캡슐층이 코팅되어 있고 12 점착층이 형성된 11 보호필름이 반응형액정캡슐층에 부착된 형태이다.
본 발명의 제조 공정은 도 3A 도 3D에서 설명한다. 먼저 도 3A와 같이 82 기판에 81 횡 전계 전극을 형성한다. 횡 전계 전극 배선사양은 전극의 폭이 1um 5um, 전극과 전극사이 간격이 2um 20um 적용한다. 그리고 횡 전계 전극 구조는 도 4A와 같이 기판을 상부에서 볼 경우(정면도) 전극 패턴은 +45도인 A영역, -45도인 B영역이 반복 된 구조이다. A영역, B영역 합한 것이 디스플레이의 수평 방향의 한 라인으로 수평 해상도 개 수 만큼 각각 A, B 영역이 있다. 그리고 A, B 영역은 각각 디스플레이 라인의 좌안영상, 우안영상을 나타낸다. 기판은 유리 같은 투명기판 및 불투명기판 모두 가능하다. 도 3B에서 기판에 70 반응형액정캡슐층을 부착한다. 반응형액정캡슐층 제작은 한국등록특허 10-1001362을 참조로 반응형액정 또는 반응형액정과 일반액정이 혼합된 액정캡슐과 바이더를 혼합하여 기판에 인쇄한 구조이다. 여기서 기판은 위상차에 영향 주지 않는 TAC 필름등을 적용해야 한다. 반응형 액정으로서는 RMS03-001, RMS03-011, RMS03-013, RMS03-015, RMM-28B 사용가능하고 일반액정은 콜레스테릭, 네마틱, 스메틱, 이색성 염료 첨가액정, 블루페이즈, VA액정, IPS액정, 및 강유전성액정(FLC) 적용이 가능하다. 반응형액정캡슐층을 캡슐화 하지 않은 반응형액정만 적용할 경우 전계를 인가하여도 기판 표면에 무질서한 배양이 존재하는 문제가 발생한다. 도 3C에서 횡 전계 전극에 구동신호를 인가하고 동시에 UV 광을 조사한다. 이 경우 도 4B와 같이 전기장방향이 83, 84 방향으로 전기장이 형성되고 전기장 방향에 따라 캡슐내부의 액정이 도 5와 같은 방향으로 배양된다. 마지막으로 도 3D에서 기판을 탈착하고 점착층이 형성된 11 보호필름을 액정캡슐층 상부, 하부에 부착한다. 탈착한 기판은 재활용이 가능하다.
본 발명에서 도 6과 같이 73 횡 전계 전극 상위 면에서는 횡전계가 형성되지 않는 영역이 발생하고 이것 때문에 화질저하 문제를 발생할 수 있다. 이 문제점을 개선하기 위해서 도 7과 같이 전극을 +Even, +Odd, -Even, -Odd 으로 나누어서 UV 광 조사 시 +Even, -Even 전극에 전압을 인가하여 전계를 형성하고 그리고 +Odd, -Odd 전극에 전압을 인가하여 전계를 형성하는 방법을 번갈아서 진행할 경우 횡 전계 전극 상위 면에서 전계 형성이 가능하다.
종래의 패턴드 리타더 제조 공정에서는 반응형액정을 배향하기 위해서 광배향막 형성 공정 즉 UV광에 반응하는 고분자물질 인쇄 후 경화 하고 각각의 마스크를 이용하여 제1편광(+/4), 제2편광(-/4)된 UV광을 조사하는 공정이 필요하지만, 본 발명에서는 횡 전계형 전극 구동에 의해서 +45도, -45도 방향의 전기장이 형성되고 이 전기장에 의해서 액정이 배양되는 특징을 이용하기 때문에 광배향막 형성 공정이 필요 없다.
11: 보호필름 12: 점착층
13:리타더 물질층 14: UV 광반응 고분자물질
15: 블랙패턴 16: 투명 기판
70: 반응형액정캡슐층 71: 제1방향 액정배향
72: 제2방향 액정배향 73: 횡전계 전극 상위면 액정 배양
81: 횡 전계 전극 패턴 82: 기판
83: 제1방향 액정배향 전기장 84: 제2방향 액정배향 전기장

Claims (7)

  1. 투명기판 일면에 바인더와 혼합하여 인쇄 형성되는 액정캡슐층과;
    횡 전계 전극이 형성된 기판과;
    상기 액정캡슐층과 횡 전계 전극 형성 기판을 부착 후 횡 전계 전극 구동과 동시에 비 편광된 UV광을 조사하는 단계와;
    UV광 조사 후 횡 전계 전극 기판을 탈착하고 액정캡슐층 상부, 하부 면에 점착층 형성 보호필름을 부착하는 단계를 포함하는 패턴드 리타더 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 횡 전계 전극 구조는 전극의 폭이 1um 5um, 전극과 전극사이 간격이 2um 20um 적용하고, 전극 구동 시 두 개의 전극에 교류 또는 직류 신호를 인가하거나 네 개의 전극으로 분할하여 홀수 전극, 짝수 전극으로 번갈아 교류 또는 직류 신호를 인가해서 구동하는 것을 특징으로 하는 패턴드 리타더.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 액정캡슐층의 액정물질은 리액티브 메소겐(Reactive mesogen)인 것이 특징인 패턴드 리타더.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 액정캡슐층의 액정은 리액티브 메소겐(Reactive mesogen)과 콜레스테릭, 네마틱, 스메틱, 이색성 염료 첨가액정, 블루페이즈, VA액정, IPS액정, 및 강유전성액정(FLC) 중에서 선택된 하나를 혼합한 것을 특징으로 하는 패턴드 리타더.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 액정캡슐층의 투명기판은 유리기판, 필름기판 중 어느 하나이며 필름기판인 경우 TAC(tri acetate cellulose), COP(cyclo olephine polymer), PC(poly carbonate), PMMA(poly methyl methacrylate), PET(polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate), PES(polyethersulfone), PS(polystyrene), PI(poly imide)중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 패턴드 리타더.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 액정캡슐층은 두께 조절이 가능하도록 인쇄되는 것을 특징으로 하는 패턴드 리타더.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 바인더는 폴리비닐 알코올, 폴리비닐피롤리돈, 카복시메칠셀룰로우스, 하이드록시에틸셀룰로우스, 메틸셀룰로우스, 폴리아크릴산, 젤라틴, 스타치, 검아라비아, 폴리비닐 부티랄, 멜라민 포름알데히드, 및 우레아 포름알데히드 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 패턴드 리타더.
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