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WO2013051789A1 - 패턴 리타더의 제조 방법 - Google Patents

패턴 리타더의 제조 방법 Download PDF

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Publication number
WO2013051789A1
WO2013051789A1 PCT/KR2012/007127 KR2012007127W WO2013051789A1 WO 2013051789 A1 WO2013051789 A1 WO 2013051789A1 KR 2012007127 W KR2012007127 W KR 2012007127W WO 2013051789 A1 WO2013051789 A1 WO 2013051789A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pattern
film
pattern region
light
mask
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2012/007127
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
최봉진
김용환
하경수
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongwoo Fine Chem Co Ltd
Original Assignee
Dongwoo Fine Chem Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongwoo Fine Chem Co Ltd filed Critical Dongwoo Fine Chem Co Ltd
Priority to CN201280049520.0A priority Critical patent/CN103858047A/zh
Publication of WO2013051789A1 publication Critical patent/WO2013051789A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3083—Birefringent or phase retarding elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/22—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type
    • G02B30/25—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type using polarisation techniques

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a pattern retarder for implementing a stereoscopic image.
  • a patterned retarder (also called a birefringent medium or a retardation film) is applied to a stereoscopic image display device of polarized glasses and used to realize a stereoscopic image.
  • the pattern retarder is provided on one surface of a transflective LCD, and functions as a compensation film for optimizing the optical characteristics of the reflecting and transmitting portions, respectively, so as to obtain good identification of the LCD image regardless of whether the external light is bright or dark. It can also be used to
  • the process of forming a polarizing pattern by irradiating light after forming an oriented film in the part which was unwound while the film rolled up by a roll by the exposure system continuously unwinds and drying is included.
  • the mask may be misaligned or misaligned, or the film may meander and flicker when the film is unwound and moved, which causes irregular widths and boundaries of the polarization patterns formed on the film. Acts as.
  • Korean Patent Laid-Open No. 2010-89782 after forming a polymer film on a substrate, a pattern mask in which light transmission regions and light blocking regions are alternately alternated vertically and horizontally so that different polarized light passes selectively over the polymer membrane. And a polarizing plate having two distinct regions each transmitting different polarizations on top of the pattern mask, and irradiating ultraviolet rays from the top of the polarizing plate to the polymer film to form alignment films having different alignment directions in the micro-regions of the polymer film. And the manufacturing method of the pattern retarder which forms a phase retardation layer on this alignment film is disclosed.
  • this method is designed to use two masks or a mask having two or more patterns in one mask, so that the pattern depends on the diffusion of light, the mismatch of masks between patterns, the meandering of the film, and the difference in reactivity of the alignment film material.
  • the problem is that the width does not match or the pattern boundary is not uniform.
  • the frequency of use of the mask increases, there is a problem that continuous manufacture of the pattern retarder is inefficient.
  • Patent Document 1 Korean Unexamined Patent Publication No. 2010-89782 (published Aug. 12, 2010)
  • Another object of the present invention is to provide a method that can minimize the shaking and meandering of the film in manufacturing the pattern retarder as described above.
  • a method for producing a pattern retarder comprising a second step of orienting in a direction different from the orientation direction of.
  • the second step is performed by placing a pattern forming portion including a mask for transmitting light to at least a portion of the first pattern region and a portion corresponding to the second pattern region of the alignment layer on the alignment layer Manufacturing method.
  • the first and second step is a pattern exposure unit for transmitting light to a portion corresponding to the first pattern region; And a mask including a front exposure part through which light is transmitted to portions corresponding to the first and second pattern regions.
  • the film conveying unit is a circular roller; Elliptical roller; Or a belt bent in curvature of a circle, ellipse or part thereof.
  • the pattern forming unit further comprises a polarizer.
  • the pattern forming unit further comprises an internal pressure control chamber to allow the mask or mask and the polarizer is configured to be curved in the curvature of the circle, ellipse or a part thereof.
  • R1 is polycinnamate, polyalkoxycinnamate (alkoxy group has 1-20 carbon atoms) or polyallyloyloxycinnamate
  • R2 is polyfluorinated cinnamate, polychlorinated cinnamate or polydycinnamate
  • Molecular weight of the polymer is 10,000 to 50,000).
  • a pattern retarder having a uniform width and a distinct boundary surface can be produced.
  • the method of the present invention can prevent pattern damage due to the diffusion of light generated at the boundary of the light transmitting portion of the mask.
  • the method of the present invention can use the mask only once or at least so that the light transmission boundary of the mask is not located at the boundary of the patterns, thereby preventing pattern damage and crushing due to the position mismatch of the two masks.
  • the method of the present invention is suitable for use in the continuous manufacturing process of the pattern retarder.
  • the method of the present invention allows for uniform exposure over a wide range of areas.
  • when bending the film to be in close contact with the ellipse or a part of the film to be in close contact with the film conveying portion can be exposed to a wider area.
  • the method of the present invention can minimize the shaking and meandering of the film during continuous pattern retarder manufacturing by allowing the conveyed film to be in close contact with the film conveying portion.
  • the curvature of the pattern forming portion and the film conveying portion is matched to make the distance between them uniform, so that light is uniformly incident on the contact surface of the film, and more uniform exposure and pattern formation are possible.
  • FIG. 1 illustrates a film, an alignment film, a first pattern region, a second pattern region, a boundary between a first pattern region and a second pattern region, and a liquid crystal coating layer of the present invention.
  • FIG 3 illustrates a mask for performing the method of the present invention.
  • FIG. 4 illustrates a manufacturing apparatus in which the method of the present invention is implemented.
  • FIG 5 illustrates an exposure system used in the method of the present invention.
  • FIG 6 shows embodiments of the film conveying part of the present invention.
  • FIG. 8 illustrates the structure of a pattern forming portion of the present invention.
  • the present invention provides a light emitting device comprising: a first step of irradiating light to a first pattern region of an alignment film formed on a film to align it in a predetermined direction; And irradiating light to at least a portion of the first pattern region oriented in a predetermined direction and a second pattern region of the alignment layer so that the second pattern region is changed to the first pattern region without affecting the alignment direction of at least a portion of the first pattern region.
  • the present invention relates to a method for manufacturing a pattern retarder capable of continuously producing a pattern retarder having a uniform width and a distinct boundary surface at a high speed by including a second step of aligning in a direction different from the orientation direction of a.
  • the film, the alignment film, the first pattern region, the second pattern region, the boundary between the first pattern region and the second pattern region, and the liquid crystal coating layer are as shown in FIG. 1.
  • the manufacturing method of the present invention includes a first step of irradiating light to the first pattern region of the alignment film formed on the film to orient the light in a predetermined direction.
  • the film serves as a base film for forming an alignment film as a transparent optical film.
  • the film of the present invention may be a polarizing plate, for example.
  • a step of bonding the pattern retarder to the polarizing plate with an adhesive or the like is additionally required, and the thickness of the polarizing plate becomes thicker. It is preferable to use it as a film.
  • the polarizer may include a polarizer and a polarizer protective film laminated on at least one side of the polarizer.
  • a polarizer the thing by which the dichroic dye was adsorption-oriented to the film which consists of polyvinyl alcohol-type resin can be used.
  • a polyvinyl alcohol-type resin which comprises a polarizer the copolymer of polyvinyl acetate which is a homopolymer of vinyl acetate, and vinyl acetate and the other monomer copolymerizable with this can be used.
  • the other monomer copolymerizable with vinyl acetate unsaturated carboxylic acids, unsaturated sulfonic acids, olefins, vinyl ethers and acrylamides having an ammonium group may be used.
  • the thickness of the polarizer is not particularly limited and may be prepared in the conventional thickness used in the art.
  • a polarizer protective film is excellent in transparency, mechanical strength, thermal stability, moisture shielding property, isotropy, etc.
  • polyester-based films such as polyethylene terephthalate, polyethylene isophthalate, polybutylene terephthalate; Cellulose films such as diacetyl cellulose and triacetyl cellulose; Polycarbonate film; Acrylic films such as polymethyl (meth) acrylate and polyethyl (meth) acrylate; Styrene-based films such as polystyrene acrylonitrile-styrene copolymer; Polyolefin-based films such as polyethylene, polypropylene, cyclo- or polyolefin-based films having a norbornene structure, and ethylene propylene copolymers; Polyimide film; Polyether sulfone-based film; A sulfone film etc. can be used, The thickness of these is also not specifically limited.
  • the alignment film is formed on the film above.
  • the alignment film is formed by forming a polymer film on the film and then irradiating polarized light to the polymer film to crosslink the light.
  • the first pattern region of the alignment film is oriented in the intended constant direction.
  • the orientation direction of the first pattern region may or may not coincide with the conveyance direction of the film.
  • the composition for forming the alignment film contains a polymer resin to which orientation is imparted by light irradiation.
  • the polymer resin may be at least one selected from the group consisting of polyamide, polyimide, polyvinyl alcohol, polyamic acid and polycinnamate, for example.
  • a polymer that exhibits photocrosslinking properties including a monomer including a cinnamate group capable of photoalignment of Formula 1 as a photoalignment agent, may be preferably used.
  • R1 is polycinnamate, polyalkoxycinnamate (alkoxy group has 1-20 carbon atoms) or polyallyloyloxycinnamate
  • R2 is polyfluorinated cinnamate, polychlorinated cinnamate or polydycinnamate
  • Molecular weight of the polymer is 10,000 to 50,000).
  • the first step may be performed by any method capable of photo-crosslinking the first pattern region of the alignment film in a certain direction and should not be performed by a specific method.
  • the mask may be irradiated with light after positioning a mask on which the light is transmitted through the first pattern region and not (blocked) to the second pattern region.
  • a method may be used in which the light source is regularly flashed as the film is transferred to form an exposure pattern.
  • the region oriented in a certain direction in this first step does not change the orientation direction even after light irradiation in the second step.
  • the method of the present invention irradiates light to at least a portion of the first pattern region oriented in a predetermined direction and to a second pattern region of the alignment layer so that the second pattern region is not affected without affecting the alignment direction of at least a portion of the first pattern region. And a second step of orienting in a direction different from that of the first pattern region.
  • the alignment layer portions exposed in the second step are at least a portion of the first pattern region and the second pattern region.
  • At least a portion of the first pattern region may include a portion of the first pattern region (eg, a first pattern region portion adjacent to the second pattern region, a first pattern region portion in contact with the boundary of the second pattern region, etc.) and the first pattern region. It covers the whole area.
  • the first pattern region is the entire first pattern region, it means that the entire alignment layer is exposed in the second step.
  • the orientation direction of at least part of the first pattern region is not changed, and only the second pattern region is oriented in a direction different from that of the first pattern region.
  • the orientation direction of the first pattern area may be fixed. Because there is.
  • the minimum integrated exposure amount for aligning the second pattern region in a direction different from that of the first pattern region is preferably irradiated. This is because the amount of light (energy) irradiated in the first step can be lowered.
  • the second pattern region must be oriented in a direction different from the alignment direction of the first pattern region to function as a pattern retarder for a stereoscopic image display device.
  • the pattern retarder exhibits different polarization characteristics between the first and second pattern regions so that the images transmitted to the left and right eyes are different.
  • the second step may be performed by any method capable of orienting the second pattern region in a direction different from that of the first pattern region without affecting the orientation direction of at least a portion of the first pattern region. It does not have to be done by the method.
  • a mask is disposed on the alignment layer in which light is transmitted to half of the first and second pattern regions adjacent to each other and no light is transmitted to the other half of the first pattern region. And then irradiated with light.
  • a mask for transmitting light to both the first and second pattern regions may be disposed on the alignment layer and then irradiated with light.
  • it may be performed by irradiating polarized light to the entire alignment layer including the first and second pattern regions without a mask.
  • the mask used in the present invention includes a conventional pattern mask in which a light transmitting region and a light blocking region are alternately formed so that different polarized light selectively passes.
  • Masks for the first and second stages may be present, respectively, but one mask may include both the configuration for performing the first and second stages.
  • a pattern exposure unit (a configuration for performing the first step) to allow light to pass through the first pattern region and a front surface exposure unit (to perform the second step) to allow light to be transmitted through the first and second pattern regions.
  • Configuration for may be provided in one mask.
  • the pattern exposure part may be formed in accordance with the pattern formation direction.
  • the method of the invention can be implemented, for example, in the retarder manufacturing apparatus of FIG. 4.
  • the manufacturing apparatus of FIG. 4 may include a light alignment unit 100 for aligning the first and second pattern regions and a retarder forming unit 200 for forming a liquid crystal coating layer on the aligned first and second pattern regions. .
  • the light alignment unit 100 continuously forms the first alignment unit 10 on which the first step of the present invention is performed, the second alignment unit 20 on which the second step of the present invention is performed, and the film 40 on which the alignment layer is formed. It may include a film transfer unit 30 to be transferred to.
  • the first alignment unit 10 includes a first light source 11 and a first mask 12 for aligning the first pattern region of the alignment layer on the film 40 in a predetermined direction
  • the second alignment unit 20 Includes a second light source 21 and a second mask 22 for aligning the second pattern region of the alignment layer on the film 40 in a direction different from that of the first pattern region. It is preferable that the orientation direction of a 2nd pattern area
  • the mask of FIG. 2A may be used as the first mask 12 and the mask of FIG. 2B may be used as the second mask 22.
  • the first mask 12 and the second mask 22 may not be physically separated.
  • the 1st light source 11 and the 2nd light source 21 can irradiate an electron beam or a polarized electromagnetic wave.
  • polarized electromagnetic waves ultraviolet rays are more preferable in terms of ease of handling.
  • the light sources can be selected according to the type of alignment film on the film 40 and any can be made as long as contactless orientation is possible.
  • the first light source 11 or the second light source 21 may be configured to be capable of irradiating an unpolarized electron beam or electromagnetic wave.
  • the polarizer may be included to add the polarization filter function to the first mask 12 or the second mask 22.
  • the film conveyance part 30 includes the 1st roll 31 which unwinds the film 40, and the 2nd roll 32 which the film 40 winds up.
  • the first roll 31 and the second roll 32 are independently connected to a drive source (not shown) such as a motor and a power transmission member (not shown) such as a belt or a chain to be rotated by receiving a driving force. Can be.
  • a guide roll (not shown) and a accumulator (not shown) for controlling the transfer amount of the film according to the process for maintaining the tension and the stable transfer of the film may be provided.
  • An alignment layer forming unit (not shown) for forming an alignment layer on the film 40 before the first alignment unit 10 is included.
  • it may be formed by a flow casting method, or a conventional apparatus such as an air knife, gravure, reverse roll, kiss roll, spray, or blade. The method can be used.
  • the alignment layer may be formed in the process immediately before the alignment by the alignment layer forming unit, or in some cases, through a separate alignment layer forming process.
  • a normal drying apparatus can be used as needed.
  • the retarder forming unit 200 includes a mixed solution applying unit 210, a mixed solution drying unit 220, and a curing unit 230.
  • the mixed solution coating part 210 is for uniformly applying a coating liquid containing a liquid crystal compound, a monomer and a solvent onto the alignment film.
  • conventional apparatuses such as air knife, gravure, reverse roll, kiss roll, spray, blade and the like can be used.
  • the mixed solution drying unit 220 is for drying the mixed solution applied by the mixed solution applying unit 210 to form a coating layer, which may also be a general drying apparatus.
  • the curing unit 230 is to harden by irradiating light to the formed coating layer using a third light source (not shown), a conventional device such as a light source for irradiating electromagnetic waves may be used.
  • 5 is a type of exposure system for forming a retarder pattern by irradiating light onto the polarizing film F for 3D display.
  • the exposure system includes a lamp 310, a reflector-1 320, a light collector 330, a reflector-2 340, a pattern forming unit 350, and a film transfer unit 360.
  • the lamp 310 generates light and outputs the light to the reflector- 1320.
  • the reflector-1320 reflects the light output from the lamp 310 toward the light collector 330.
  • the light collector 330 collects the light reflected from the reflector-1320 and transmits the light reflected to the reflector-2340.
  • the reflector-2 340 reflects the light received from the light collector 330 to the pattern forming unit 350.
  • the pattern forming unit 350 receives the light irradiated from the lamp 310 by the optical system including the reflector-1320, the light collector 330, and the reflector-2340.
  • the film transfer part 360 is a means for moving the film F in close contact with the arrow direction shown in FIG. 6 through a rotational motion.
  • the film F moves in close contact with the curved surface of the film transfer part 360 to prevent shaking and meandering generated during the transfer process.
  • the curved surface of the film conveying part 360 corresponds to the close contact surface where the film F is in close contact, and the film F is in close contact with the surface of the film conveying part 360 and moves while being curved at the curvature of a circle, an ellipse, or a part thereof. .
  • An adhesive layer or an anti-slip layer may be formed on the surface of the film conveying part if necessary to convey the film in close contact. If sufficient tension is applied to the film to be transported, a separate layer for adhesion may not be formed.
  • the film transfer part 360 is represented by an elliptical roller in FIG. 5, it may be embodied as a circular roller or may be implemented by using a plurality of circular rollers as shown in FIG. 6.
  • FIG. 6 (a) an endless track type formed by connecting two circular rollers with a belt is possible, and as shown in FIG. 6 (b), a plurality of circular rollers are arranged to be spaced apart by a trajectory having an ellipse or a portion thereof. As shown in Fig. 7 (c), a plurality of circular rollers may be arranged closely and closely adjacent to a locus having a curvature of an ellipse or a part thereof. 6 (d) and 6 (e), it is also possible to provide double or multiple support rolls in the lower part of the configuration of Figs. 6 (b) and 6 (c).
  • the pattern forming unit 350 is a film in which the light irradiated from the lamp 310 received through the reflector-1320, the collector 330, and the reflector-2340 is in close contact with the curved surface of the film transfer unit 360 ( F) to pass. Thereby, a polarization pattern is formed in a part of the film F in close contact with the curved surface of the film transfer part 360.
  • Light transmitted from the pattern forming unit 350 to the film F in close contact with the film transfer unit 360 may be directed toward the center of the elliptical roller of the film transfer unit 360. In this case, the light may be uniformly incident on the portion of the film F that is in close contact with the curved surface of the film transfer part 360.
  • the curved surface of the film transfer part 360 may be anti-reflective and scattering-free treatment.
  • the polarization pattern is uniformly formed on the portion of the film F that is in close contact with the curved surface of the film transfer part 360.
  • the detailed structure of the pattern forming unit 350 is, for example, as shown in FIG. 7.
  • the pattern forming unit 350 may include a chamber 351, a polarizer 353, a polarizer fixing part 355, a mask fixing part 357, and a mask 359.
  • the polarizing plate 353 may be composed of COP (cycloolefin polymer) / polarizer PVA (polyvinyl alcohol) / COP.
  • the PVA to be used may be a iodine stained, or may be used for other polarization means.
  • the polarizer fixing part 355 fixes both ends of the polarizer 353 to the pattern forming part 350.
  • only a polarizer may be used without a protective film such as COP (cycloolefin polymer) or TAC (triacetylcellulose).
  • the pattern forming unit 350 may be formed of only the mask 359 without the polarizer 353 or the polarizer as shown in FIG. 8A.
  • the mask 359 may be implemented with a film or quartz glass material capable of forming a polarization pattern.
  • the mask fixing part 357 fixes both ends of the mask 359 to the pattern forming part 350.
  • the mask 359 has a quadrangular shape having four sides, and a side facing the one side is fixedly connected to the mask fixing part 357 and another pair of two facing each other except these two sides. The side is not fixed to the mask fixing part 357.
  • the chamber 351 is a means for adjusting the internal air pressure so that the distance between the curved surface of the polarizing plate 353 and the mask 359 and the curved surface of the film transfer part 360 is constant.
  • the internal pressure of the chamber 351 is lowered to reduce the radius of curvature of the polarizing plate 353 and the mask 359 so that the distance between the curved surface of the polarizing plate 353 and the mask 359 and the curved surface of the film transfer part 360 is constant.
  • the distance between the curved surface of the polarizing plate 353 and the mask 359 and the curved surface of the film transfer part 360 is kept constant. This is to allow light to be uniformly incident on the portion of the film F that is in close contact with the curved surface of the film transfer part 360.
  • the internal air pressure is adjustable, but this is also merely an example for the description of the invention, other than the chamber 351 It is also possible to implement to adjust the curved surface of the polarizing plate 353 and the mask 359 using other means. For example, it is possible to control the means for applying external pressure to both ends of the polarizing plate 353 and the mask 359 to adjust the curved surfaces of the polarizing plate 353 and the mask 359.
  • the curved surface of the polarizing plate 353 and the mask 359 is variable above, but this is also merely an example for convenience of description. Accordingly, the curved surfaces of the polarizing plate 353 and the mask 359 may be maintained in a fixed state. In this case, the means for adjusting the curved surfaces of the polarizing plate 353 and the mask 359, such as the chamber 351, may be used. This is not necessary.
  • the film F is assumed to be the elliptical roller film transfer unit 360, but the elliptical roller is only an example of a means for moving to the curvature of the ellipse or a portion thereof in close contact with the film (F). It is possible to replace this with various means, including the circular roller or the examples of FIG. 6.
  • the polarizing plate 353 and the mask 359 are stacked in the order of the polarizing plate 353 and the mask 359 with respect to the surface of the film transfer part 360, but they are spaced apart within an appropriate range or the lamination order thereof is changed. You can do the same.
  • the polarizer 353 and the mask 359 are sequentially stacked on the top, the polarizer may also be lost when the light emitted from the light source is polarized light. In addition, only the polarizer of the polarizing plate 353 may be used.
  • the curved surface of the portion including the mask 359 is adjusted using the chamber 351 above, this is merely an example of a means for adjusting the curved surface, and thus the curved surface of the mask may be adjusted and the curved surface may be maintained. As long as the means capable of applying an external force, any one can replace the chamber 351.
  • the radius of curvature of the mask can be implemented to be adjusted by a fixing device that can adjust the distance between two sides of the mask fixed to the pattern forming portion.
  • the exposure system of FIG. 5 is a system for forming a polarization pattern on a polarizing film for 3D display.
  • the technical idea of the present invention is also applicable to the case of forming a pattern on a film other than the polarizing film for 3D display.
  • An orientation film was apply
  • the pattern exposure is performed so that the first pattern region is oriented at + 45 ° by irradiating with the A light quantity (energy, mJ / cm 2 ) shown in Table 1 below in the film advancing direction using a mask that irradiates light to the first pattern region. It was.
  • the entirety of the first and second pattern regions is irradiated with the B light quantity (energy) shown in Table 1 below without a mask, so that the orientation direction of the second pattern region is maintained while the alignment direction of + 45 ° is maintained. It confirmed that it became -45 degree with respect to the film advancing direction.
  • a liquid crystal was applied on the alignment film, dried at 60 ° C. for 1 minute, and then subjected to curing exposure to obtain a pattern retarder sample.
  • the obtained samples were evaluated according to the following criteria by measuring the angle of orientation with Axoscan.
  • the first pattern region exhibits an orientation direction of ⁇ 2 degrees at +45 degrees while the orientation direction of the second pattern region is -45 degrees with respect to the film advancing direction.
  • -Poor (X) The orientation direction of the second pattern region becomes -45 ° with respect to the film advancing direction while the orientation direction of the first pattern region is greater than + 47 ° or less than + 43 °.
  • first alignment portion 11 first light source
  • first mask 20 second alignment portion
  • mixed solution coating unit 220 mixed solution drying unit
  • polarizer 355 polarizer fixing portion

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

본 발명은 패턴 리타더의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 필름 상에 형성된 배향막의 제1 패턴 영역에 광을 조사하여 일정 방향으로 배향시키는 제1 단계; 및 일정 방향으로 배향된 제1 패턴 영역의 적어도 일부와 배향막의 제2 패턴 영역에 광을 조사하여 제1 패턴 영역의 적어도 일부의 배향 방향에는 영향을 주지 않으면서 제2 패턴 영역을 제1 패턴 영역의 배향 방향과 다른 방향으로 배향시키는 제 2단계를 포함함으로써 균일한 폭과 뚜렷한 경계 면을 갖는 패턴 리타더를 빠른 속도로 연속적으로 생산할 수 있는 패턴 리타더의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

패턴 리타더의 제조 방법
본 발명은 입체 영상 구현을 위한 패턴 리타더의 제조 방법에 관한 것이다.
패터 리타더 (Patterned retarder, 복굴절 매질 또는 위상차 필름이라고도 함)는 편광 안경 방식의 입체 화상표시장치에 적용되어 입체 영상을 구현하는데 이용된다. 또한, 패턴 리타더는 반투과형 LCD 등의 일면에 제공되어 반사부와 투과부의 광학 특성을 각각 최적화하는 보상 필름의 기능을 함으로써 외부의 빛이 밝거나 어두움에 상관없이 LCD 화상의 양호한 식별력을 얻도록 하는데 이용될 수도 있다.
패턴 리타더를 제조하는 방법에 있어서, 노광 시스템에 의해 롤에 말려져 있는 필름이 연속적으로 풀리면서 풀린 부분에 배향막을 형성하고 건조시킨 후 광을 조사하여 편광 패턴을 형성하는 공정이 포함된다.
이러한 공정에서 마스크를 여러 번 사용하거나 마스크의 정렬이 제대로 되지 않거나 필름을 풀어 이동시키는 과정에서 필름의 사행과 떨림이 발생될 수 있는데, 이는 필름에 형성되는 편광 패턴의 폭 및 경계를 불규칙하게 만드는 요인으로 작용한다.
편광 패턴이 불규칙적인 필름은 편광 성능이 떨어지며, 이를 부착한 3D 디스플레이의 성능을 역시 현저히 악화시키는 문제를 유발한다. 이에, 필름에 노광 패턴을 규칙적으로 형성하기 위한 여러 방안이 제안되어 왔다.
한국 공개특허 제2010-89782호에서는 기판 위에 고분자막을 형성한 후, 고분자막의 상부에는 서로 다른 편광된 빛이 선택적으로 통과되도록 광 투과 영역 및 광 차단 영역이 상하 및 좌우로 서로 엇갈려서 교대로 형성된 패턴 마스크를, 그리고 이 패턴 마스크 상부에는 각각 서로 다른 편광을 투과시키는 구별되는 두 영역을 갖는 편광판을 위치시키고, 편광판의 상부로부터 고분자막으로 자외선을 조사하여 고분자막의 미소 영역에서 서로 다른 배향 방향을 갖는 배향막을 형성하고, 이 배향막 위에 위상 지연층을 형성하는 패턴 리타더의 제조방법이 개시되어 있다.
그러나 이 방법은 2장의 마스크를 사용하거나 1장의 마스크에 2 가지 이상의 패턴이 구비된 마스크를 사용하도록 구성되어 있어 빛의 확산, 패턴 간 마스크의 불일치, 필름의 사행, 배향막 재료의 반응성 차이 등에 따라 패턴 폭이 일치하지 않거나 패턴 경계 면이 균일하지 않은 문제가 발생되었다. 또한, 마스크의 사용 빈도가 늘어남에 따라 패턴 리타더의 연속 제조가 비효율적인 문제도 있었다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 한국 공개특허 제2010-89782호 (2010. 8. 12. 공개)
본 발명은 균일한 폭과 뚜렷한 경계 면을 갖는 패턴 리타더의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 광범위한 영역에 대한 균일한 연속적 노광을 수행할 수 있는 패턴 리타더의 제조 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 위와 같은 패턴 리타더를 제조함에 있어서 필름의 떨림 및 사행을 최소화할 수 있는 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
1. 필름 상에 형성된 배향막의 제1 패턴 영역에 광을 조사하여 일정 방향으로 배향시키는 제1 단계; 및 일정 방향으로 배향된 제1 패턴 영역의 적어도 일부와 배향막의 제2 패턴 영역에 광을 조사하여 제1 패턴 영역의 적어도 일부의 배향 방향에는 영향을 주지 않으면서 제2 패턴 영역을 제1 패턴 영역의 배향 방향과 다른 방향으로 배향시키는 제 2단계를 포함하는 패턴 리타더의 제조 방법.
2. 위 1에 있어서, 제1 패턴 영역의 적어도 일부는 제1 패턴 영역과 제2 패턴 영역의 경계를 포함하는 제조 방법.
3. 위 1에 있어서, 제1 단계에서 제2 단계에 비해 단위 면적 당 1.5 배 이상의 광량을 조사하는 제조 방법.
4. 위 1에 있어서, 제1 패턴 영역은 필름의 이송 방향과 같거나 다른 방향으로 형성되는 제조 방법.
5. 위 1에 있어서, 제1 단계는 제1 패턴 영역에 대응되는 부분으로 광이 투과되는 마스크를 포함하는 패턴 형성부를 배향막 상에 위치시켜 수행되는 것인 제조 방법.
6. 위 1에 있어서, 제2 단계는 제1 패턴 영역의 적어도 일부와 배향막의 제2 패턴 영역에 대응되는 부분으로 광이 투과되는 마스크를 포함하는 패턴 형성부를 배향막 상에 위치시켜 수행되는 것인 제조 방법.
7. 위 1에 있어서, 제2 단계는 마스크 없이 배향막 전체에 광을 조사하여 수행되는 것인 제조 방법.
8. 위 1에 있어서, 제1 및 제2 단계는 제1 패턴 영역에 대응되는 부분으로 광이 투과되는 패턴 노광부; 및 제1 및 제2 패턴 영역에 대응되는 부분으로 광이 투과되는 전면 노광부를 포함하는 마스크를 포함하는 패턴 형성부에 의해 동시에 수행되는 제조 방법.
9. 위 1에 있어서, 필름은 원, 타원 또는 이들의 일부의 곡률로 휘어진 표면을 갖는 필름 이송부에 밀착되어 이송되는 것인 제조 방법.
10. 위 9에 있어서, 제1 및 제2 단계는 필름 이송부와 동일 곡률로 휘어진 마스크를 포함하는 패턴 형성부를 배향막 상에 위치시켜 수행되는 것인 제조 방법.
11. 위 1에 있어서, 필름 이송부는 원형 롤러; 타원형 롤러; 또는 원, 타원 또는 이들의 일부의 곡률로 휘어진 벨트인 제조 방법.
12. 위 5, 6, 8 또는 10에 있어서, 패턴 형성부는 편광자를 더 포함하는 제조 방법.
13. 위 12에 있어서, 패턴 형성부는 마스크 또는 마스크 및 편광자가 원, 타원 또는 이들의 일부의 곡률로 휘어져 구성되도록 하는 내부 기압 조절용 챔버를 더 포함하는 제조 방법.
14. 위 1에 있어서, 제1 단계에서 제2 단계에 비해 단위 면적 당 2 배 이상의 광량을 조사하는 제조 방법.
15. 위 1에 있어서, 제2 단계에서는 제2 패턴 영역을 제1 패턴 영역의 배향 방향과 다른 방향으로 배향시키기 위한 최소 적산 노광량이 조사되는 제조 방법.
16. 위 9에 있어서, 필름 이송부의 표면에는 점착층 또는 미끄럼 방지층이 구비되어 있는 제조 방법.
17. 위 10에 있어서, 필름 이송부와 패턴 형성부의 거리가 일정한 제조 방법.
18. 위 1에 있어서, 위 배향막은 광 가교 특성을 갖는 하기 화학식 1의 반복 단위로 이루어진 고분자로 형성된 것인 제조 방법:
[화학식 1]
Figure PCTKR2012007127-appb-I000001
(식 중, R1은 폴리신나메이트, 폴리알콕시신나메이트(알콕시기는 탄소수 1-20) 또는 폴리알릴로일옥시신나메이트이고, R2는 폴리불소화신나메이트, 폴리염소화신나메이트 또는 폴리디신나메이트이며, 상기 고분자의 분자량은 10,000 내지 50,000임).
본 발명의 방법에 따라 균일한 폭과 뚜렷한 경계 면을 갖는 패턴 리타더를 제조할 수 있다.
본 발명의 방법은 마스크의 광 투과부의 경계에서 발생되는 빛의 확산에 따른 패턴 손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 방법은 마스크를 1번만 사용하거나 적어도 패턴들의 경계에 마스크의 광투과부 경계가 위치하지 않도록 할 수 있어 2개의 마스크의 위치 불일치에 따른 패턴 손상 및 뭉개짐을 방지할 수 있다.
본 발명의 방법은 패턴 리타더의 연속 제조 공정에서 사용되기에 적합하다.
본 발명의 방법은 광범위한 영역에 대한 균일한 노광이 가능하다. 특히, 필름 이송부가 밀착되는 필름을 타원 또는 그 일부의 곡률로 구부려 이송시키는 경우 보다 광범위한 영역에 대한 노광이 가능하다.
본 발명의 방법은 이송되는 필름이 필름 이송부에 밀착되어 이송되게 함으로써 연속적인 패턴 리타더 제조시 필름의 떨림 및 사행을 최소화할 수 있다.
본 발명의 방법은 패턴 형성부와 필름 이송부의 곡률을 일치시켜 이들 간의 거리를 일정하게 함으로써 필름의 밀착 면에 광이 균일하게 입사되도록 할 수 있고 보다 균일한 노광 및 패턴 형성이 가능하다.
도 1은 본 발명의 필름, 배향막, 제1 패턴 영역, 제2 패턴 영역, 제1 패턴 영역과 제2 패턴 영역의 경계 및 액정코팅층을 설명하는 것이다.
도 2는 본 발명의 제1 및 제2 단계를 수행하는 방법을 예시한다.
도 3은 본 발명의 방법을 수행하기 위한 마스크를 예시한다.
도 4는 본 발명의 방법이 구현된 제조 장치를 예시한다.
도 5는 본 발명의 방법에 사용되는 노광 시스템을 예시한다.
도 6은 본 발명의 필름 이송부의 구현예들을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 패턴 형성부의 구조를 예시한다.
도 8은 본 발명의 패턴 형성부의 구조를 예시한다.
본 발명은 필름 상에 형성된 배향막의 제1 패턴 영역에 광을 조사하여 일정 방향으로 배향시키는 제1 단계; 및 일정 방향으로 배향된 제1 패턴 영역의 적어도 일부와 배향막의 제2 패턴 영역에 광을 조사하여 제1 패턴 영역의 적어도 일부의 배향 방향에는 영향을 주지 않으면서 제2 패턴 영역을 제1 패턴 영역의 배향 방향과 다른 방향으로 배향시키는 제 2단계를 포함함으로써 균일한 폭과 뚜렷한 경계 면을 갖는 패턴 리타더를 빠른 속도로 연속적으로 생산할 수 있는 패턴 리타더의 제조 방법에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서의 필름, 배향막, 제1 패턴 영역, 제2 패턴 영역, 제1 패턴 영역과 제2 패턴 영역의 경계 및 액정코팅층은 예컨대 도 1과 같다.
본 발명의 제조 방법은 필름 상에 형성된 배향막의 제1 패턴 영역에 광을 조사하여 일정 방향으로 배향시키는 제1 단계를 포함한다.
필름은 투명한 광학용 필름으로서 배향막 형성을 위한 기재 필름의 역할을 수행한다. 본 발명의 필름은 예컨대 편광판일 수 있다. 패턴 리타더를 편광판 이외의 별도의 기재 필름에 형성시킨 후 편광판에 접합할 경우에는 편광판에 패턴 리타더를 접착제 등으로 접합하는 공정이 추가로 필요할 뿐만 아니라 편광판의 두께가 두꺼워지므로 편광판을 본 발명의 필름으로 사용하는 것이 바람직하다.
편광판 등의 광학 필름은 LCD 제조 분야에서 공지의 것을 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 예컨대 편광판은 편광자와 이 편광자의 적어도 한면에 적층되는 편광자 보호 필름을 포함할 수 있다. 편광자로는 폴리비닐알콜계 수지로 된 필름에 이색성 염료가 흡착 배향된 것을 사용할 수 있다. 편광자를 구성하는 폴리비닐알콜계 수지로는 아세트산 비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산비닐과, 아세트산 비닐과 이와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체등을 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 보호 필름은 투명성, 기계적 강도, 열 안정성, 수분 차폐성, 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.
배향막은 위의 필름 상에 형성된다. 배향막은 필름 상에 고분자막을 형성한 후 고분자막에 편광된 빛을 조사하여 광 가교되도록 함으로써 형성된다. 본 제1 단계에 의해 배향막의 제1 패턴 영역이 의도된 일정 방향으로 배향된다. 제1 패턴 영역의 배향 방향은 필름의 이송 방향과 일치할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.
배향막을 형성하기 위한 조성물은 광 조사에 의해 배향이 부여되는 고분자 수지를 포함한다. 고분자 수지로는 예컨대 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리비닐알코올, 폴리아믹산 및 폴리신나메이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 것일 수 있다.
예컨대, 광배향제로 하기 화학식 1의 광배향이 가능한 신나메이트기를 포함하는 단량체를 포함하여 광 가교 특성을 나타내는 고분자가 바람직하게 사용될 수 있다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2012007127-appb-I000002
(식 중, R1은 폴리신나메이트, 폴리알콕시신나메이트(알콕시기는 탄소수 1-20) 또는 폴리알릴로일옥시신나메이트이고, R2는 폴리불소화신나메이트, 폴리염소화신나메이트 또는 폴리디신나메이트이며, 상기 고분자의 분자량은 10,000 내지 50,000임).
본 제1 단계는 배향막의 제1 패턴 영역을 광 가교시켜 일정 방향으로 배향시킬 수 있는 임의의 방법으로 수행될 수 있고 특정 방법에 의해 수행되어야 하는 것은 아니다. 예컨대, 도 2a와 같이, 제1 패턴 영역으로는 광이 투과되고 제2 패턴 영역으로는 광이 투과되지 않는(차단되는) 마스크를 배향막 상에 위치시킨 후 광을 조사함으로써 수행될 수 있다. 또는 예컨대 필름이 이송됨에 따라 광원이 규칙적으로 플래쉬되어 노광 패턴을 형성하는 방법을 사용할 수도 있다.
본 제1 단계에서 일정 방향으로 배향된 영역은 그 후 제2 단계에서 광 조사가 되더라도 배향 방향이 바뀌지 않는다. 이를 위해서는 제1 단계에서 후술하는 제2 단계에 비해 단위 면적 당 1.5 배 이상, 바람직하게는 2 배 이상의 광량(에너지)을 조사하는 것이 좋다.
본 발명의 방법은 일정 방향으로 배향된 제1 패턴 영역의 적어도 일부와 배향막의 제2 패턴 영역에 광을 조사하여 제1 패턴 영역의 적어도 일부의 배향 방향에는 영향을 주지 않으면서 제2 패턴 영역을 제1 패턴 영역의 배향 방향과 다른 방향으로 배향시키는 제 2단계를 포함한다.
제2 단계에서 노광되는 배향막 부분은 제1 패턴 영역의 적어도 일부와 제2 패턴 영역이다. 제1 패턴 영역의 적어도 일부는 제1 패턴 영역의 일부(예컨대, 제2 패턴 영역과 인접한 제1 패턴 영역 부분, 제2 패턴 영역의 경계와 맞닿아 있는 제1 패턴 영역 부분 등)와 제1 패턴 영역 전체를 포함한다. 제1 패턴 영역의 적어도 일부가 제1 패턴 영역 전체일 경우에는 제2 단계에서 배향막 전체에 대해 노광하는 것을 의미한다.
제2 단계에서의 노광에 의해 제1 패턴 영역의 적어도 일부의 배향 방향은 바뀌지 않고 제2 패턴 영역만 제1 패턴 영역의 배향 방향과 다른 방향으로 배향된다. 이는 광 가교 방식의 배향에 있어, 제1 단계에서 제2 단계에 비해 단위 면적 당 1.5 배 이상, 바람직하게는 2 배 이상의 광량(에너지)이 조사되는 경우 제1 패턴 영역의 배향 방향이 고정될 수 있기 때문이다.
제2 단계에서는 제2 패턴 영역을 제1 패턴 영역의 배향 방향과 다른 방향으로 배향시키기 위한 최소 적산 노광량이 조사되는 것이 바람직하다. 이 경우 제1 단계에서 조사되는 광량(에너지)을 낮출 수 있기 때문이다.
제2 패턴 영역이 제1 패턴 영역의 배향 방향과 다른 방향으로 배향되어야 입체 영상 표시 장치용 패턴 리타더로 기능할 수 있다. 패턴 리타더는 제1 및 제2 패턴 영역이 서로 다른 편광 특성을 나타내어 좌, 우안에 전달되는 화상이 상이하도록 한다.
본 제2 단계는 제1 패턴 영역의 적어도 일부의 배향 방향에는 영향을 주지 않으면서 제2 패턴 영역을 제1 패턴 영역의 배향 방향과 다른 방향으로 배향시킬 수 있는 임의의 방법으로 수행될 수 있고 특정 방법에 의해 수행되어야 하는 것은 아니다.
예컨대, 도 2b와 같이, 인접하는 양쪽 제1 패턴 영역의 절반 부분과 제2 패턴 영역으로는 광이 투과되고 위 제1 패턴 영역의 나머지 절반 부분으로는 광이 투과되지 않는 마스크를 배향막 상에 위치시킨 후 광을 조사함으로써 수행될 수 있다.
예컨대, 도 2c와 같이 제1 및 제2 패턴 영역 모두에 광을 투과시키는 마스크를 배향막 상에 위치시킨 후 광을 조사함으로써 수행될 수 있다.
예컨대 마스크 없이 제1 및 제2 패턴 영역을 포함하는 배향막 전체에 편광된 광을 조사하여 수행될 수도 있다.
본 발명에서 사용되는 마스크는 서로 다른 편광된 빛이 선택적으로 통과되도록 광 투과 영역 및 광 차단 영역이 교대로 형성된 통상적인 패턴 마스크를 포함한다. 제1 단계 및 제2 단계를 위한 마스크는 각각 존재할 수도 있지만 하나의 마스크에 제1 및 제2 단계 수행을 위한 구성이 모두 포함되어 있어도 무방하다.
예컨대 도 3과 같이, 제1 패턴 영역으로 광이 투과되도록 하는 패턴 노광부(제1 단계 수행을 위한 구성)와 제1 및 제2 패턴 영역으로 광이 투과되도록 하는 전면 노광부(제2 단계 수행을 위한 구성)가 하나의 마스크에 구비되어 있을 수 있다. 도 3a 및 도 3b와 같이, 패턴 노광부는 패턴 형성 방향에 맞추어 형성될 수 있다.
도 3의 마스크를 사용하는 경우에는 필름이 권출 및 이송되면서 연속적으로 패턴 리타더를 수행하는 공정에서 n번째 영역에 대한 제1 단계가 수행된 후 n번째 영역에 대한 제2 단계가 수행될 때, 그와 동시에 n+1번째 영역의 제1 단계를 수행하는데 편리하다.
본 발명의 방법은 예컨대 도 4의 리타더 제조 장치에서 구현될 수 있다. 도 4의 제조 장치는 제1 및 제2 패턴 영역을 배향시키는 광 배향부(100)와 배향된 제1 및 제2 패턴 영역에 액정 코팅층을 형성시키는 리타더 형성부(200)를 포함할 수 있다.
광 배향부(100)는 본 발명의 제1 단계가 수행되는 제1 배향부(10), 본 발명의 제2 단계가 수행되는 제2 배향부(20) 및 배향막이 형성된 필름(40)을 연속적으로 이송시키는 필름 이송부(30)를 포함할 수 있다.
제1 배향부(10)는 필름(40) 상부의 배향막의 제1 패턴 영역을 일정 방향으로 배향시키기 위한 제1 광원(11) 및 제1 마스크(12)를 포함하고, 제2 배향부(20)는 필름(40) 상부의 배향막의 제2 패턴 영역을 제1 패턴 영역의 배향 방향과 다른 방향으로 배향시키기 위한 제2 광원(21) 및 제2 마스크(22)를 포함한다. 제2 패턴 영역의 배향 방향은 제1 패턴 영역의 배향 방향과 수직 방향인 것이 바람직하다.
예컨대 도 2a의 마스크를 제1 마스크(12)로, 도 2b의 마스크를 제2 마스크(22)로 사용할 수 있다. 또한, 도 3a 및 도 3b의 마스크를 사용하는 경우에는 제1 마스크(12)와 제2 마스크(22)가 물리적으로 분리되지 않을 수 있다.
제1 광원(11) 및 제2 광원(21)은 일렉트론 빔 또는 편광된 전자파를 조사할 수 있는 것이 바람직하다. 편광된 전자파 중에서도 자외선이 취급 용이성의 면에서 더욱 바람직하다. 광원들은 필름(40) 상의 배향막의 종류에 따라 선택될 수 있으며 비접촉식 배향을 할 수 있으면 어느 것이나 가능하다.
제1 광원(11) 혹은 제2 광원(21)은 편광되지 않은 일렉트론 빔 또는 전자기파를 조사할 수 있는 것으로 구성될 수 있다. 이 경우에는 제1 마스크(12) 혹은 제2 마스크(22)에 편광필터 기능이 부가되도록 편광자를 포함시킬 수 있다.
필름 이송부(30)는 필름(40)을 권출하는 제1 롤(31)과 필름(40)이 권취되는 제2 롤(32)을 포함한다. 제1 롤(31) 및 제2 롤(32)은 독립적으로 모터 등의 구동원(미도시)과 벨트나 체인 등의 동력 전달 부재(미도시)로 연결되어 구동력을 전달받아 회전할 수 있도록 배치될 수 있다. 또한, 장력 유지 및 안정적인 필름의 이송을 위한 가이드 롤(미도시) 및 공정에 따라 필름의 이송량을 제어하는 어큐뮬레이터(미도시)를 다수 구비할 수 있다.
제1 배향부(10) 이전에 필름(40) 상에 배향막을 형성하는 배향막 형성부(미도시)가 포함된다. 배향막 형성시에는 유동 주조법, 및 에어 나이프(air knife), 그라비아(gravure), 리버스 롤(reverse roll), 키스 롤(kiss roll), 스프레이(spray) 또는 블레이드(blade) 등의 통상의 장치에 의한 방법이 사용될 수 있다.
배향막 형성은 배향막 형성부에 의하여 배향의 직전 과정에서 이루어질 수도 있고, 경우에 따라서 별도의 배향막 형성 공정을 통하여 이루어질 수도 있다. 또한, 필요에 따라 배향막 형성부에는 형성된 배향막을 경화시키기 위해서 통상의 건조 장치를 사용할 수 있다.
리타더 형성부(200)는 혼합 용액 도포부(210), 혼합 용액 건조부(220) 및 경화부(230)를 포함한다.
혼합 용액 도포부(210)는 액정 화합물, 모노머 및 용매를 포함한 코팅액을 배향막의 상에 균일하게 도포하기 위한 것이다. 도포시에는 에어 나이프(air knife), 그라비아(gravure), 리버스롤(reverse roll), 키스 롤(kiss roll), 스프레이(spray), 블레이드(blade) 등의 통상의 장치가 사용될 수 있다.
혼합 용액 건조부(220)는 혼합 용액 도포부(210)에서 도포된 혼합 용액을 건조하여 코팅층을 형성하기 위한 것으로 이 역시 통상의 건조 장치가 사용될 수 있다.
경화부(230)는 제3 광원(미도시)을 사용하여 상기 형성된 코팅층에 광을 조사하여 경화시키는 것으로, 전자파를 조사하는 광원 등의 통상적인 장치가 사용될 수 있다.
도 5는 3D 디스플레이용 편광 필름(F)에 광을 조사하여 리타더 패턴을 형성하기 위한 노광 시스템의 일종이다.
노광 시스템은 램프(310), 반사경-1(320), 집광기(330), 반사경-2(340), 패턴 형성부(350) 및 필름 이송부(360)를 구비한다.
램프(310)는 광을 발생시켜 출력하는 발광소자로 발생된 광은 반사경-1(320)으로 출력된다. 반사경-1(320)은 램프(310)에서 출력되는 광을 집광기(330)를 향해 반사시킨다.
집광기(330)는 반사경-1(320)에서 반사되는 광들을 집광하여 반사경-2(340)로 전달한다. 반사경-2(340)는 집광기(330)로부터 전달받은 광을 패턴 형성부(350)로 반사시킨다.
반사경-1(320), 집광기(330) 및 반사경-2(340)로 구성된 광학 시스템에 의해 패턴 형성부(350)는 램프(310)에서 조사된 광을 전달받게 된다.
필름 이송부(360)는 회전 운동을 통해 필름(F)을 도 6에 도시된 화살표 방향에 따라 밀착시켜 이동시키는 수단이다. 필름(F)은 필름 이송부(360)의 곡면에 밀착되어 이동하게 됨으로써 이송 과정 중 발생되는 떨림 및 사행이 방지된다. 필름 이송부(360)의 곡면은 필름(F)이 밀착되는 밀착면에 해당하고, 필름(F)은 필름 이송부(360)의 표면에 밀착되어 원, 타원 또는 이들의 일부의 곡률로 휘어진 채 이동한다.
필름 이송부의 표면에는 필름이 밀착되어 이송되기 위해 필요한 경우 점착층 또는 미끄럼 방지층이 형성되어 있을 수 있다. 이송되는 필름에 충분한 장력이 걸려 있는 경우에는 밀착을 위한 별도의 층이 형성되어 있지 않을 수 있다.
필름 이송부(360)는 도 5에서는 타원형 롤러로 표시되어 있으나 이를 원형 롤러로 구현할 수도 있고 도 6과 같이 원형 롤러를 다수 개 사용하여 구현할 수도 있다.
도 6(a)와 같이 원형 롤러 2개를 벨트로 연결하여 구성한 무한궤도 형식이 가능하고, 도 6(b)와 같이 복수 개의 원형 롤러를 타원 또는 그 일부의 곡률을 갖는 궤적으로 이격 배치시켜 구성하는 것도 가능하고, 도 7(c)와 같이 복수 개의 원형 롤러를 타원 또는 그 일부의 곡률을 갖는 궤적으로 인접하게 촘촘히 배치시켜 구성하는 것도 가능하다. 또한, 도 6(d) 및 6(e)와 같이 도 6(b) 및 도 6(c)의 구성 하부에 이중 또는 다중의 지지롤을 두는 것도 가능하다.
패턴 형성부(350)는 반사경-1(320), 집광기(330) 및 반사경-2(340)를 통해 전달받은 램프(310)에서 조사된 광을 필름 이송부(360)의 곡면에 밀착된 필름(F)으로 전달한다. 이에 의해, 필름 이송부(360)의 곡면에 밀착된 필름(F)의 일부분에 편광 패턴이 형성된다.
패턴 형성부(350)에서 필름 이송부(360)에 밀착된 필름(F)으로 전달되는 광은 필름 이송부(360)의 타원형 롤러의 중심을 향하도록 할 수 있다. 이와 같은 경우 필름 이송부(360)의 곡면에 밀착된 필름(F) 부분에 광들이 균일하게 입사되도록 하는 한 방법이 된다.
또한, 필름 이송부(360)의 곡면은 무반사 및 무산란 처리되어 있을 수 있다. 이에 의해 필름 이송부(360)의 곡면에서는 입사된 광이 반사되거나 산란하지 않으므로 필름 이송부(360)의 곡면에 밀착된 필름(F) 부분에 편광 패턴이 일정하게 형성된다.
패턴 형성부(350)의 상세 구조는 예컨대 도 7과 같다.
도 7a와 같이, 패턴 형성부(350)는 챔버(351), 편광판(353), 편광판 고정부(355), 마스크 고정부(357) 및 마스크(359)를 구비할 수 있다.
편광판(353)은 COP(시클로 올레핀 고분자)/편광자 PVA(폴리비닐알콜)/COP로 구성될 수 있다. 이때, 사용되는 PVA는 요오드 염색이 된 것을 이용하거나, 그 외 다른 편광을 시킬 수 있는 수단을 사용하여도 무방하다. 편광판 고정부(355)는 편광판(353)의 양단을 패턴 형성부(350)에 고정시킨다. 또한, 경우에 따라, COP(시클로 올레핀 고분자), TAC (트리아세틸셀룰로오스) 등의 보호필름 없이 편광자만을 사용할 수 있다.
광원에서 편광된 광을 조사하는 경우에는 패턴 형성부(350)는 도 8a와 같이 편광판(353) 또는 편광자 없이 마스크(359)만으로 구성될 수 있다.
마스크(359)는 편광 패턴 형성이 가능한 필름 또는 석영유리 재질로 구현할 수 있다. 마스크 고정부(357)는 마스크(359)의 양단을 패턴 형성부(350)에 고정시킨다.
구체적으로, 마스크(359)는 네 변을 가지는 사각면 형태이며, 그 일변과 마주보는 대변은 마스크 고정부(357)에 고정되어 연결되며, 이들 두 변을 제외한 서로 마주보는 또 다른 한 쌍의 두 변은 마스크 고정부(357)에 고정되지 않는다.
챔버(351)는 내부 기압을 조정하여, 편광판(353)와 마스크(359)의 곡면과 필름 이송부(360)의 곡면 간 거리가 일정해지도록 조정하기 위한 수단이다. 챔버(351)의 내부 기압을 낮추어 편광판(353)와 마스크(359)의 곡률 반경을 감소시켜, 편광판(353)와 마스크(359)의 곡면과 필름 이송부(360)의 곡면 간 거리가 일정해지도록 조정한 결과를 도 7b 및 도 8b에 도시하였다. 그리고, 도 5에도 패턴 형성부(350)에 구비된 마스크의 곡면과 필름 이송부(360)의 곡면 간 거리가 일정(AA'=BB'=CC')하게 되어 있음을 확인할 수 있다.
편광판(353)과 마스크(359)의 곡면과 필름 이송부(360)의 곡면 간 거리는 일정하게 유지되도록 함이 바람직하다. 필름 이송부(360)의 곡면에 밀착된 필름(F) 부분에 광들이 균일하게 입사되도록 하기 위함이다.
도 5에 도시된 형태의 광학 시스템과 다른 형태의 광학 시스템을 통해, 램프(310)로부터 패턴 형성부(350)로 광이 전달되도록 구현하는 것이 가능하다. 뿐만 아니라, 광학 시스템 없이 램프(310)로부터 패턴 형성부(350)로 광이 직접 전달되도록 구현하는 것도 가능함은 물론이다.
또한, 내부 기압이 조정가능한 챔버(351)를 이용하여 편광판(353)과 마스크(359)의 곡면을 조정하는 것으로 상정하였으나, 이 역시 발명의 설명을 위한 예시적인 것에 불과하므로, 챔버(351) 이외의 다른 수단을 이용하여 편광판(353)와 마스크(359)의 곡면을 조정하도록 구현하는 것도 가능하다. 예컨대 편광판(353)과 마스크(359)의 양단에 외압을 가하는 수단을 제어하여, 편광판(353)과 마스크(359)의 곡면을 조정하도록 구현하는 것이 가능하다.
한편, 위에서 편광판(353)과 마스크(359)의 곡면이 가변되는 것으로 상정하였으나, 이 역시 설명의 편의를 위한 예시에 불과하다. 따라서 편광판(353)와 마스크(359)의 곡면이 고정된 상태를 유지하도록 구현하는 것도 가능하며, 이 경우에는 챔버(351)와 같은 편광판(353)과 마스크(359)의 곡면을 조정하기 위한 수단이 필요하지 않다.
또한, 위 실시예에서는 필름(F)이 필름 이송부(360)가 타원형 롤러로 상정하였으나, 타원형 롤러는 필름(F)을 밀착시킨 상태로 타원 또는 그 일부의 곡률로 이동시키는 수단의 예시에 불과하므로 이를 원형 롤러 또는 도 6의 예들을 포함하는 다양한 수단으로 대체하는 것이 가능하다.
또한, 위에서는 편광판(353)과 마스크(359)가 필름 이송부(360) 면에 대하여 편광판(353), 마스크(359)의 순서로 적층되어 있으나 이들은 적절한 범위 내에서 이격되거나 혹은 그 적층 순서를 변경한다 할지라도 동일한 기능을 수행할 수 있다.
또한, 위에서는 편광판(353)과 마스크(359)가 순차적으로 적층되어 있으나 편광판 또한 광원에서 나오는 빛이 편광광일 경우에는 생락될 수 있다. 또한, 편광판(353) 중 편광자만 사용하여도 무방하다.
또한, 위에서는 챔버(351)를 이용하여 마스크(359)를 포함하는 부분의 곡면을 조절하였으나, 이는 곡면을 조절하는 수단의 예시에 불과하므로, 마스크의 곡면을 조절하는 동시에 이러한 곡면을 유지시킬 수 있는 외력을 가할 수 있는 수단이라면, 어떠한 것이라도 챔버(351)를 대체할 수 있다.
예컨대, 마스크의 곡률 반경은 패턴 형성부에 고정된 마스크의 두 변간의 거리를 조절할 수 있는 고정 장치에 의해 조절되도록 구현하는 것이 가능하다.
도 5의 노광 시스템은 3D 디스플레이용 편광 필름에 편광 패턴을 형성하기 위한 시스템이다. 하지만, 본 발명의 기술적 사상은 3D 디스플레이용 편광 필름 이외의 다른 필름에 패턴을 형성하는 경우에도 적용 가능함은 물론이다.
실시예
일본 후지사의 TAC 필름에 배향막을 도포하고 100℃에서 1 분간 건조를 실시하였다. 제1 패턴 영역에 광 조사가 되는 마스크를 사용하여 필름 진행 방향에 대해 하기 표 1의 A 광량(에너지, mJ/cm2)으로 조사하여 제1 패턴 영역이 +45°로 배향되도록 패턴 노광을 실시하였다.
그 후, 제1 및 제2 패턴 영역 전체에 대해 마스크 없이 하기 표 1의 B 광량(에너지)으로 조사하여 제1 패턴 영역은 +45°의 배향 방향이 그대로 유지되면서 제2 패턴 영역의 배향 방향이 필름 진행 방향에 대해 -45°가 되는지를 확인하였다.
배향막 상에 액정을 도포하고 60℃에서 1 분간 건조시킨 후 경화 노광하여 패턴 리타더 샘플을 수득하였다. 수득된 샘플은 Axoscan으로 배향 각도를 측정하여 다음과 같은 기준에 따라 평가하였다.
- 탁월(◎): 제1 패턴 영역은 +45°의 배향 방향이 그대로 유지되면서 제2 패턴 영역의 배향 방향이 필름 진행 방향에 대해 -45°가 됨.
- 양호(○): 제1 패턴 영역은 +45°에서 ± 2°의 배향 방향을 나타내면서 제2 패턴 영역의 배향 방향이 필름 진행 방향에 대해 -45°가 됨.
- 불량(X): 제1 패턴 영역의 배향 방향이 +47°를 초과하거나 +43°미만이면서 제2 패턴 영역의 배향 방향이 필름 진행 방향에 대해 -45°가 됨.
표 1
Figure PCTKR2012007127-appb-T000001
위 표 1과 같이, A 광량(mJ/cm2)이 B 광량(mJ/cm2)에 비해 1.5 배 이상인 경우 양호한 품질의 패턴 리타더 제조가 가능하고, A 광량(mJ/cm2)이 B 광량(mJ/cm2)에 비해 1.5 배 이상인 경우 탁월할 품질의 패턴 리타더 제조가 가능함이 확인되었다.
[부호의 설명]
10: 제1 배향부 11: 제1 광원
12: 제1 마스크 20: 제2 배향부
21: 제2 광원 22: 제2 마스크
30: 필름 이송부 31: 제1 롤
32: 제2 롤 40: 필름
100: 광 배향부 200: 리타더 형성부
210: 혼합 용액 도포부 220: 혼합 용액 건조부
230: 경화부
310: 램프 320: 반사경-1
330: 집광기 340: 반사경-2
350: 패턴 형성부 351: 챔버
353: 편광자 355: 편광판 고정부
357: 마스크 고정부 359: 마스크
360: 필름 이송부

Claims (18)

  1. 필름 상에 형성된 배향막의 제1 패턴 영역에 광을 조사하여 일정 방향으로 배향시키는 제1 단계; 및
    일정 방향으로 배향된 상기 제1 패턴 영역의 적어도 일부와 상기 배향막의 제2 패턴 영역에 광을 조사하여 상기 제1 패턴 영역의 적어도 일부의 배향 방향에는 영향을 주지 않으면서 상기 제2 패턴 영역을 상기 제1 패턴 영역의 배향 방향과 다른 방향으로 배향시키는 제 2단계;
    를 포함하는 패턴 리타더의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 패턴 영역의 적어도 일부는 상기 제1 패턴 영역과 상기 제2 패턴 영역의 경계를 포함하는 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 단계에서 상기 제2 단계에 비해 단위 면적 당 1.5 배 이상의 광량을 조사하는 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 패턴 영역은 상기 필름의 이송 방향과 같거나 다른 방향으로 형성되는 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 단계는 상기 제1 패턴 영역에 대응되는 부분으로 광이 투과되는 마스크를 포함하는 패턴 형성부를 상기 배향막 상에 위치시켜 수행되는 것인 제조 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 단계는 상기 제1 패턴 영역의 적어도 일부와 상기 배향막의 제2 패턴 영역에 대응되는 부분으로 광이 투과되는 마스크를 포함하는 패턴 형성부를 상기 배향막 상에 위치시켜 수행되는 것인 제조 방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 단계는 마스크 없이 상기 배향막 전체에 광을 조사하여 수행되는 것인 제조 방법.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 및 제2 단계는 제1 패턴 영역에 대응되는 부분으로 광이 투과되는 패턴 노광부; 및 제1 및 제2 패턴 영역에 대응되는 부분으로 광이 투과되는 전면 노광부를 포함하는 마스크를 포함하는 패턴 형성부에 의해 동시에 수행되는 제조 방법.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 필름은 원, 타원 또는 이들의 일부의 곡률로 휘어진 표면을 갖는 필름 이송부에 밀착되어 이송되는 것인 제조 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 제1 및 제2 단계는 상기 필름 이송부와 동일 곡률로 휘어진 마스크를 포함하는 패턴 형성부를 배향막 상에 위치시켜 수행되는 것인 제조 방법.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 필름 이송부는 원형 롤러; 타원형 롤러; 또는 원, 타원 또는 이들의 일부의 곡률로 휘어진 벨트인 제조 방법.
  12. 청구항 5, 6, 8 또는 10에 있어서, 상기 패턴 형성부는 편광자를 더 포함하는 제조 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 패턴 형성부는 마스크 또는 마스크 및 편광자가 원, 타원 또는 이들의 일부의 곡률로 휘어져 구성되도록 하는 내부 기압 조절용 챔버를 더 포함하는 제조 방법.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 단계에서 상기 제2 단계에 비해 단위 면적 당 2 배 이상의 광량을 조사하는 제조 방법.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 단계에서는 상기 제2 패턴 영역을 상기 제1 패턴 영역의 배향 방향과 다른 방향으로 배향시키기 위한 최소 적산 노광량이 조사되는 제조 방법.
  16. 청구항 9에 있어서, 상기 필름 이송부의 표면에는 점착층 또는 미끄럼 방지층이 구비되어 있는 제조 방법.
  17. 청구항 10에 있어서, 상기 필름 이송부와 상기 패턴 형성부의 거리가 일정한 제조 방법.
  18. 청구항 1에 있어서, 상기 배향막은 광 가교 특성을 갖는 하기 화학식 1의 반복 단위로 이루어진 고분자로 형성된 것인 제조 방법:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2012007127-appb-I000003
    (식 중, R1은 폴리신나메이트, 폴리알콕시신나메이트(알콕시기는 탄소수 1-20) 또는 폴리알릴로일옥시신나메이트이고, R2는 폴리불소화신나메이트, 폴리염소화신나메이트 또는 폴리디신나메이트이며, 상기 고분자의 분자량은 10,000 내지 50,000임).
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