KR20130046310A - 리타더 필터 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

실시예에 따른 리타더 필터는 제1 액정층; 상기 제1 액정층의 양면에 형성되는 제1 배향막; 상기 제1 배향막과 접하는 버퍼층; 상기 버퍼층과 접하도록 형성되는 제2 액정층; 및, 상기 제2 액정층과 접하도록 형성되는 제2 배향막;을 포함한다.

Description

리타더 필터 및 그의 제조방법{RETARDER FILTER AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}

본 발명은 리타더 필터 및 그의 제조방법 에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 광시야각을 구현할 수 있는 리타더 필터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

영상표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique) 또는 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)을 이용하여 입체 영상을 구현한다.

양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하며, 안경방식과 무안경방식이 있고 두 방식 모두 실용화되고 있다. 안경방식은 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상의 편광 방향을 바꿔서 또는 시분할 방식으로 표시하고, 편광 안경 또는 액정셔터 안경을 사용하여 입체 영상을 구현한다 무안경 방식은 일반적으로 좌우 시차 영상의 광축을 분리하기 위한 패럴렉스 베리어 등의 광학판을 표시 화면의 앞에 또는 뒤에 설치하는 방식이다.

안경방식은 도 1과 같이 표시패널(30) 위의 편광 안경(70)에 입사되는 빛의 편광특성을 절환하기 위한 패턴드 리타더(Patterned Retarder)(50)를 포함할 수 있다. 안경방식은 표시패널(30)에 좌안 이미지(L)와 우안 이미지(R)를 교대로 표시하고 패턴 리타더(50)를 통해 편광 안경(70)에 입사되는 편광특성을 절환한다. 이를 통해, 안경방식은 좌안 이미지(L)와 우안 이미지(R)를 공간적으로 분할하여 입체 영상을 구현할 수 있다. 도 1에서 도면부호 '10'은 표시패널(30)에 빛을 조사하는 백라이트 유닛을, 도면부호 '20' 및 '40'는 선편광을 선택하기 위해 표시패널(30)의 상하부면에 부착되는 편광판을 각각 나타낸다.

일반적으로 패턴드 리타더(50)는 네마틱(twisted-nematic : TN) 방식의 액정 표시 장치는 한 쌍의 투명 유리 기판과 유리 기판 사이의 비틀린 네마틱 액정, 그 액정을 구동시킬 수 있는 투명 전극, 유리 기판에 입사하는 빛을 편광시키는 기능을 하는 2장의 편광판으로 구성된다. 유리 기판 사이에 채워지는 액정 분자들은 가늘고 긴막대 모양을 가지며 일정한 피치(pitch)를 가지고 나선상으로 꼬여 있어 액정 분자의 장축의 배열 방위가 연속적으로 변화되는 뒤틀린 구조를 갖는다. 이러한 비틀린 네마틱 방식의 경우, 전기장이 인가되지 않으면 액정 분자의 장축이 기판 사이에서 90°비틀려 있기 때문에 수평 시야각은 약 90°범위에서 형성되며 수직 방향의 시야각은 그보다도 좁게 형성되므로 시야각은 개선의 여지가 있다.

본 발명은 디스코틱 액정으로 이루어진 액정 셀을 이용하여 광시야각으로 화상을 구현할 수 있는 리타더 필터 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

실시예에 따른 리타더 필터는 제1 액정층; 상기 제1 액정층의 양면에 형성되는 제1 배향막; 상기 제1 배향막과 접하는 버퍼층; 상기 버퍼층과 접하도록 형성되는 제2 액정층; 및, 상기 제2 액정층과 접하도록 형성되는 제2 배향막;을 포함한다.

본 발명에 따른 리타더 필터는 3D 디스플레이에 사용되는 액정의 시야각을 확장할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 안경방식의 영상표시장치를 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 발명의 실시예에 따른 네마틱 액정과 디스코틱 액정을 사용하여 방향에 따른 위상차 변화를 줄이는 방법도.
도 3은 발명의 일 실시예에 따른 리타더 필터의 구조도.
도 4는 발명의 다른 실시예에 따른 리타더 필터의 구조도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 2는 종래 기술에 따른 네마틱 액정과 디스코틱 액정을 사용하여 방향에 따른 위상차 변화를 줄이는 방법도이다.

네마틱 액정분자와 디스코틱액정(Discotic Liquid Crystal)이 도 2와 같이 광축(Optic axis)이 나란하게 배열하면, 빛의 진행방향(1)에 대한 위상차의 변화를 어느 정도 보상할 수 있다. 네마틱 액정(3)은 양성 단축매질(Positive uniaxial)로서 이상굴절률(extraordinary refractive index)이 정상 굴절률(ordinary refractiveindex) 보다 크고, 디스코틱액정(5)은 음성 단축매질(negative uniaxial)로서 이상굴절률이 정상굴절률 보다 작다. 편광판과 검광판을 NW(Normal White)로 붙이는 TN 액정층은 전압을 걸지 않았을 때에 액정층이 선광판과 같은 구실을 하여, 액정층에 직선편광이 들어와야 투과율이 높다. TN 액정층에 전압을 걸었을 때의 액정분자의 방향자를 러빙방향으로 일정한 경사각을 갖는 위아래와 수직인 가운데의 세 부분으로 나누어, 액정층 가운데 부분은 음성 위상을 갖는 필름, 밖의 두 부분은 경사지게 배열된 상하 디스코틱 액정으로 만든 필름이 위상을 보상한다.

도 3은 발명의 일 실시예에 따른 리타더 필터의 구조도이다. 발명의 일 실시예에 따른 리타더필터는 제1 액정층(120), 상기 제1 액정층(120)의 양면에 형성되는 제1 배향막(150a, 150b), 상기 제1 배향막(150a, 150b)과 접하는 버퍼층(140a, 140b), 상기 버퍼층(140a, 140b)과 제2 배향막(160a, 160b)의 사이에 형성되는 제2 액정층(100a, 100b), 상기 제2 배향막(160a, 160b)과 접하는 투명전극(170a, 170b), 상기 투명전극(170a, 170b)과 접하는 기판(180a, 180b)을 포함한다.

기판(180a, 180b)은 유리, 플라스틱 또는 수지로 만들 수 있는데, 유연성 있는 필름의 일면에 전극과 배향막을 형성하고 타면에 부착력 있는 물질을 코팅하여 접착식 필름의 형태로 제작하는 것이 바람직하다.

제 2 액정층(100a, 100b)은 디스코틱(discotic) 액정을 사용하여 형성할 수 있는데, 디스코틱 액정을 이용한 제 2 액정층(100a, 100b)은 원반 형태의 액정으로 전기장이 인가되지 않은 경우에는 입사광을 확산시키는 광시야각 특징을 갖는 반면, 전기장이 인가된 경우에는 디스코틱 액정이 전기장에 수평 혹은 수직으로 정렬하여 일반 액정의 특징인 협시야각의 특징을 갖는다.

제 2 액정층(100a, 100b)은 기판(180a, 180b) 상에 제2 배향막(160a, 160b)을 형성하고 제 2 액정층(100a, 100b)을 코팅, 열처리 및 자외선 처리하여 형성될 수 있다.

제 2 액정층(100a, 100b)은 제 1 액정층(130)의 광학 특성에 따라 수직, 수평, 하이브리드(hybrid), 경사, 트위스트(twist) 배향이 가능하며, 시야각 특성 및 휘도 특성을 조절할 필요에 따라 화소(pixel)별로 배향할 수도 있다.

도 3과 같이 디스코틱액정(70)이 경사지게 배열된 제 2 액정층(100a, 100b) 두 장을 각각 네마틱 액정의 광축과 디스코틱 액정(70)의 광축이 서로 수직(점선부분)을 이루게 붙여 시야각을 넓힌다.

수직배향(VA:Vertical Alignment) 모드 액정표시소자는 유전율 이방성이 음(-)인 네가티브형 액정과 수직배향막을 이용하는 것으로서, 전압이 인가되지 않은 상태에서는 액정 분자의 장축이 배향막 평면에 수직하게 배열하고, 기판에 부착되어 있는 편광판의 편광축을 상기 액정분자의 장축과 수직하게 배치하여 흑색바탕모드(Normally Black Mode)를 표시한다. 반면에 전압이 인가되면 네가티브형 액정 분자가 전계에 대해 비스듬하게 배향하는 성질에 의해 액정분자의 장축이 배향막 평면의 수직 방향에서 배향막 평면쪽으로 움직여 빛을 투과시킨다.

광시야각 수직정렬(VA) 모드가 되기 위해서는 다중영역 기술이 필요하다. 수직정렬(VA) 모드에서 다중영역은 화소전극을 부분적으로 식각한 슬릿 주위에 유도되는 측면전기장을 주로 이용한다. 그러나 슬릿 주위에 유도되는 측면전기장만으로는 안정성이 떨어지므로 슬릿과 다른 기술들이 결합하여 다중영역을 만든다.

또한, 제1 액정층(120)의 양면에 제1 배향막(150a, 150b)이 형성되어 있다. 상기 제1 배향막(150a, 150b) 사이에는 제1 액정층(120)이 삽입되어 있다. 제1 액정층(120)은 네마틱 액정 재료와 같은 액정 분자를 함유한다. 상기 제1 액정층(120)은 수지 등으로 된 밀봉체로 밀봉된다.

상기 제1 배향막(150a, 150b)은 서로 평행하도록 배향되며, 상기 제1 액정층(120) 내부 액정의 초기 배열상태는 제1 배향막(150a, 150b) 근처에서는 기판(180a, 180b)에 평행하게 배열되어 있고, 셀 중앙부 영역에서는 수직하게 배열되고, 그 사이 영역에서는 틸트배열을 이룬다. 상기 제1 배향막(150a, 150b)은 0.05μm 내지 0.1μm으로 형성될 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1 배향막(150a, 150b)은 두께가 얇게 형성되는 만큼 막 두께가 균일하게 형성되는 것이 바람직하다.

도시된 바와 같이, 제1 액정층(120)의 양면에 제1 배향막(150a, 150b)이 형성되고, 상기 제1 배향막(150a, 150b)을 기준으로 제1 액정층(120)의 반대편에 버퍼층(140a, 140b)이 형성된다. 상기 버퍼층(140a, 140b)은 제1 배향막(150a, 150b)과 접하도록 형성될 수 있다.

상기 버퍼층(140a, 140b)은 상기 제1 배향막(150a, 150b)으로 인해 제 2 액정층(100a, 100b)의 액정 배열이 변화되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 배향막은 액정 분자를 소정의 방향으로 배향하는 것을 목적으로 하는데, 액정분자와 접하여 액정분자를 균일한 방향으로 배열시킬 수 있다. 이를 위해 상기 제1 배향막(150a, 150b)의 러빙(Rubbing) 시에 디스코틱(discotic) 액정인 제 2 액정층(100a, 100b)의 성질 변화를 최대한 방지하기 위하여 굴절률의 방향성이 없는 버퍼층(140a, 140b)을 상기 제1 배향막(150a, 150b)과 제 2 액정층(100a, 100b) 사이에 배치하게 된다.

일반적으로 상기 버퍼층(140a, 140b)은 디스코틱 액정에 영향을 미치지 않는 막을 사용하고 예를 들어, SiN 또는 SiO₂를 포함하여 형성될 수 있다.

상기 구성에 의해 TN 패널의 시야각 특성이 개선될 수 있다.

도 4는 발명의 다른 실시예에 따른 TN 액정층에 붙는 리타더 필터의 구조도이다.

발명의 다른 실시예에 따른 리타더 필터는 제1 액정층(120), 상기 제1 액정층(120)의 양면에 형성되는 제1 배향막(150a, 150b), 상기 제1 배향막(150a, 150b)과 접하는 투명전극(170a, 170b), 상기 투명전극(170a, 170b)과 제2 배향막(160a, 160b)의 사이에 형성되는 제2 액정층(100a, 100b), 상기 제2 배향막(160a, 160b)과 접하는 기판(180a, 180b)를 포함한다.

상기와 같이 투명전극(170a, 170b)이 상기 제1 배향막(150a, 150b)과 접하도록 형성되므로 기판 상에 투명전극이 설치되는 경우보다 전극 사이의 거리가 감소하여 전체적으로 패널에 인가되는 전압이 감소할 수 있어, 생산성이 향상된다.

또한 투명전극(170a, 170b)이 버퍼층으로 동작할 수 있어 제2 액정층(100a, 100b)의 특성 변화를 최소화할 수 있다.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

1. 제1 액정층;
   상기 제1 액정층의 양면에 형성되는 제1 배향막;
   상기 제1 배향막과 접하는 버퍼층;
   상기 버퍼층과 접하도록 형성되는 제2 액정층; 및,
   상기 제2 액정층과 접하도록 형성되는 제2 배향막;을 포함하는 리타더 필터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 버퍼층은 SiN 또는 SiO₂를 포함하여 형성되는 리타더 필터.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2 배향막과 접하는 기판을 포함하는 리타더 필터.
4. 제1항에 있어서,
   제 2 및 3 액정층은 제1 액정층의 광학 특성에 따라 수직, 수평, 하이브리드(hybrid), 경사, 트위스트(twist) 배향 중 적어도 하나로 배향되는 리타더 필터.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 액정층은 밀봉체로 밀봉되는 리타더 필터.
6. 제1항에 있어서,
   상기 버퍼층은 투명전극인 리타더 필터.

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