(57)【要約】本発明は、液晶レンズ用配向フィルム、これを形成するための金型及びその製造方法に関するもので、内部に液晶がよく配向されている液晶レンズを効果的に製造することができる配向フィルムまたはこれを形成するための金型を提供することができる。特に、本発明によれば、レンズの形状を具現するために曲面のような非平面上の空間に充填された液晶が効果的に配向されて液晶レンズが形成されることができる。また、複合微細パターンを簡単な工程で製作することが可能であり、ロールツーロール工程のような連続工程にも適用が可能である。【選択図】図１
2016509966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つ以上の非平面上に形成されており、液晶配向能を示すことができる寸法を有する突起部を含む転写パターンを有することを特徴とする液晶配向フィルム形成用金型。
【請求項２】
非平面は、レンズ形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の金型。
【請求項３】
非平面は、レンズ形状が一方向に延長される形態を有することを特徴とする請求項２に記載の金型。
【請求項４】
レンズ形状は、凸レンズ形状、凹レンズ形状またはフレネルレンズ形状を示すことを特徴とする請求項２に記載の金型。
【請求項５】
突起部の幅は、０.０５μｍ〜１０μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の金型。
【請求項６】
突起部のピッチは、０.０５μｍ〜２０μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の金型。
【請求項７】
突起部の高さは、０.０１μｍ〜５μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の金型。
【請求項８】
非平面は、一方向に延長されるレンズ形状を有し、突起部は、前記レンズ形状の延長方向と０度〜９０度の範囲内のいずれか一つの角度を成す線形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の金型。
【請求項９】
非平面が外部に存在する状態のロール形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の金型。
【請求項１０】
一つ以上の非平面上に液晶配向能を示すことができる寸法の突起部を含む液晶配向パターンが形成されていることを特徴とする液晶配向フィルム。
【請求項１１】
非平面は、レンズ形状に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の液晶配向フィルム。
【請求項１２】
非平面は、レンズ形状が一方向に延長される形態を有することを特徴とする請求項１１に記載の液晶配向フィルム。
【請求項１３】
レンズ形状は、凸レンズ形状、凹レンズ形状またはフレネルレンズ形状を示すことを特徴とする請求項１１に記載の液晶配向フィルム。
【請求項１４】
突起部の幅は、０.０５μｍ〜１０μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１０に記載の液晶配向フィルム。
【請求項１５】
突起部のピッチは、０.０５μｍ〜２０μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１０に記載の液晶配向フィルム。
【請求項１６】
突起部の高さは、０.０１μｍ〜５μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１０に記載の液晶配向フィルム。
【請求項１７】
非平面は、一方向に延長されるレンズ形状を有し、突起部は、前記レンズ形状の延長方向と０度〜９０度の範囲内のいずれか一つの角度を成す線形状に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の液晶配向フィルム。
【請求項１８】
平面上の被転写層に液晶配向能を示すことができる寸法を有する突起部を含むパターンを形成し、前記パターンが形成されている被転写層の表面を非平面に形成する工程を含むことを特徴とする液晶配向フィルムの製造方法。
【請求項１９】
非平面で形成する前に、パターン上に支持層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の製造方法。
【請求項２０】
非平面で形成した後に支持層を除去する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２１】
請求項１に記載の金型の転写パターンを被転写体上に転写させる工程を含むことを特徴とする液晶配向フィルムの製造方法。
【請求項２２】
平面上の被転写層に液晶配向能を示すことができる寸法を有する突起部を含むパターンを形成し、前記パターンが形成されている被転写層の表面を非平面で形成した後に、前記非平面の形態を被転写体に転写させる工程を含むことを特徴とする金型の製造方法。
【請求項２３】
請求項１０に記載の配向フィルムの非平面上に液晶物質を注入して液晶層を形成する工程を含むことを特徴とする液晶フィルムの製造方法。
【請求項２４】
液晶層上に配向膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項２３に記載の液晶フィルムの製造方法。
【請求項２５】
配向膜は、微細線形パターン配向工程、光配向工程またはラビング配向工程で形成することを特徴とする請求項２４に記載の液晶フィルムの製造方法。
【請求項２６】
配向膜は、液晶配向能を示すことができ、前記配向膜の配向方向が下部の液晶層の突起部の整列方向と対応するように形成されていることを特徴とする請求項２４に記載の液晶フィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶レンズ用配向フィルム、これを形成するための金型及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶レンズは、多様な用途で使用することができ、例えば、３Ｄディスプレイ装置に使用することができる。液晶技術が持続的に発展することによって、液晶材料は多様な分野に幅広く応用されている。
【０００３】
例えば、伝統的な光学ズームレンズグループは、少なくとも二つ以上のレンズが互いに結合して移動するとズーム効果に到逹することができる。実在応用過程で、このような光学ズームレンズグループは、比較的厚くて重いだけではなく、体積が大きくて使用が非常に不便である。
【０００４】
ＬＣ Ｌｅｎｓ(Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｌｅｎｓ、液晶レンズ)は、液晶分子の複屈折特性及び電場の分布変化によって配列される特性を利用して光線(ｌｉｇｈｔ ｂｅａｍ)を集束(ｆｏｃｕｓｉｎｇ)するかまたは発散させる光学アセンブリーである。ＬＣ Ｌｅｎｓは、動作電圧(ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｖｏｌｔａｇｅ)を変化させて液晶分子の配列方向を変えることで、焦点距離を調節する効果を実現する。以外にも、特定方向に固定配向された液晶レンズと別途の電圧駆動方式の液晶セルを組み合わせる場合、液晶セルの駆動によって一つのディスプレイで２Ｄと３Ｄをスイッチングすることができるディスプレイの具現が容易である。一方、ＬＣ Ｌｅｎｓの軽くて薄い特性は大きい長所として、狭い空間内で効果的な光学ズーム効果に到逹することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、液晶レンズ用配向フィルム、これを形成するための金型及びその製造方法を提供することを目的とする。具体的に、本発明は、非平面、曲面または３次元形状の基材表面に微細パターンを簡単な工程を通じて手軽に形成することができる液晶レンズ用配向フィルム及びこれを形成するための金型を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、添付図面を参照して本発明の具現例をより具体的に説明する。なお、本発明の説明において、関連された公知の汎用的な機能または構成に対する詳細な説明は省略する。添付される図面は、本発明の理解を助けるための概略的なもので、本発明をより明確に説明するために説明と関係ない部分は省略した。
【０００７】
本発明は、液晶レンズ用配向フィルム及びこれを形成するための金型に関する。本明細書で用語「液晶レンズ用配向フィルムを形成するための金型」は、液晶レンズ用配向フィルム２００として注入された液晶がレンズ形態を維持するように形成されている一つ以上の非平面２０１；及び前記非平面２０１上に存在し、液晶配向能を示すことができる寸法の突起部２０２を含む液晶レンズ用配向フィルム２００を形成するようになっている金型１００を意味する。前記突起部２０２は、前記レンズ形態で維持された液晶を配向させることができるように液晶配向能を有する形態で形成されている。
【０００８】
このような液晶配向フィルム形成用金型は、例えば、一つ以上の非平面１０１(ｎｏｎｐｌａｎａｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｒ ｃｕｒｖｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ)上に形成されており、液晶配向能を示すことができる寸法を有する突起部１０２(ｂｕｍｐ)を含む転写パターンを有することができる。前記非平面１０１は、液晶レンズの形成のために曲面形状であることができ、レンズ形状に形成されもよい。前記非平面１０１の形態の具体的な態様は、特別に限定されず、形成しようとするレンズの形態を考慮して選択することができる。例えば、前記非平面１０１は、レンチキュラーレンズ形状であることができる。レンチキュラーレンズ(ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ ｌｅｎｓ)は、反円筒状のレンズアレイを一つ以上配列して立てたもので、微細に異なる角度とイメージから表示される像を拡大するためのレンズ配列を意味する。したがって、本発明による前記非平面１０１は、レンズ形状が一方向に延長される形態を有することができる。図１は、前記金型１００の例示的な形態として、一つ以上の非平面１０１とその表面に形成されている突起部１０２を含む転写パターン形態を示す。また、図２は、前記配向フィルム２００の例示的な形態として、前記金型１００の非平面１０１が転写された形態を有する一つ以上の非平面２０１を示し、また、前記金型１００の突起部１０２を含む転写パターンが転写されることで形成される液晶配向能を示すことができる寸法の突起部２０２を含む液晶配向パターン形態を示す。したがって、前記配向フィルム２００の突起部２０２は、前記金型１００での各突起部１０２の間の溝１０３と対応される。
【０００９】
具体的には、例示的な液晶配向フィルム形成用金型は、上述のように、一つ以上の非平面１０１上に形成されており、液晶配向能を示すことができる寸法を有する突起部１０２を含む転写パターンを有することができる。本発明の具体例では、前記金型を使用して、前記非平面１０１及び非平面１０１上の突起部１０２の形態が転写されて対応される液晶レンズ用配向フィルム２００を製造することができる。前記配向フィルムは、上述のように、注入された液晶がレンズ形態を維持するように作って、注入された液晶を配向させることができる。前記のような金型を使用して、曲面及び３次元形状の基材表面に微細パターンを簡単な工程を通じて手軽に形成することができる。このように、非平面上に液晶配向能を示すことができる寸法の突起部を形成する際に、液晶分子が分子間相互作用が大きくても分子自体のサイズを考慮する時、液晶分子の配向方向に物理的影響を効果的に誘導するためには、突起部のサイズが小さいほど液晶分子の配向に及ぶ拘束力が大きくなるので、優秀な配向能を得るために有利である。これによって、突起部のサイズは、数十〜数百ナノメートルのサイズで制御することが好ましいが、このような非平面上に超微細線幅及び周期を有するパターンを具現することは、既存の高価の半導体工程基盤のリソグラフィ技術または電子ビームリソグラフィ技術を通じて具現することが難しいだけではなく、このような工程を利用してディスプレイで応用が要求される大面積化は技術的に非常に難しいと言える。
【００１０】
前記金型１００の非平面１０１または前記配向フィルム２００の非平面２０１により形成されるレンズの形状は、一方向に延長される形態を有するレンチキュラーレンズアレイ形態を有することができ、前記アレイでレンズの形状は、特別に限定されない。例えば、凸レンズ形状、凹レンズ形状またはフレネルレンズ形状で構成されたレンチキュラーレンズアレイなどのような公知の形状を有することができる。添付された図６は、前記配向フィルムの非平面２０１により形成されることができる凸レンズ基盤のレンチキュラーレンズアレイの断面形状を示し、図７は、前記配向フィルムの非平面により形成されることができるフレネルレンズ基盤のレンチキュラーレンズアレイの断面形態を例示的に示す。液晶レンズを一般ＧＲＩＮ(Ｇｒａｄｅ Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｉｎｄｅｘ、一般の凸レンズ)レンズタイプではないフレネルレンズ形態で具現すれば、相対的に薄い液晶層で希望する焦点距離の具現が可能であるだけではなく、低い駆動電圧で速い応答速度及び低い色数値を具現することができる。
【００１１】
前記金型の突起部１０２のサイズ、例えば、図１に示した突起部１０２の幅(Ｗ)、高さ(Ｈ)またはピッチ(Ｐ)の範囲は、特別に限定されず、前記金型の突起部１０２が液晶配能を示すことができるパターンを転写することができる範囲であれば、特別に限定されなし。例えば、前記金型の突起部１０２の幅は、０.０５μｍ〜１０μｍ、０.１μｍ〜８μｍ、０.１５μｍ〜６μｍ、０.２μｍ〜４μｍ、０.２５μｍ〜２μｍまたは０.３μｍ〜１μｍであることができ、金型の突起部１０２のピッチは、０.０５μｍ〜２０μｍ、０.２μｍ〜１６μｍ、０.３μｍ〜１２μｍ、０.４μｍ〜８μｍ、０.５μｍ〜４μｍまたは０.４μｍ〜２μｍであることができる。また、前記金型の突起部１０２の高さまたは深さは、０.０１μｍ〜５μｍ、０.０５μｍ〜４.８μｍ、０.１μｍ〜４.５μｍ、０.１５μｍ〜４.３μｍ、０.２μｍ〜４μｍ、０.３μｍ〜４μｍまたは０.５μｍ〜４μｍであることができる。前記範囲内にサイズを調節して形成された突起部が上述の配向フィルムに転写されることによって、前記配向フィルムは適切な液晶配向能を示すことができる。
【００１２】
一つの例示で、前記金型の非平面１０１は、図４に示したように、一方向に延長されるレンズ形状を有することができる。また、前記金型の突起部１０２は、図４に示したように、前記レンズ形状の延長方向と０度〜９０度の範囲内でいずれか一つの角度を成す線形状で形成されることができる。これによって、前記配向フィルムの非平面２０１も一方向に延長されるレンズ形状を有することができる。また、前記配向フィルムの突起部２０２は、前記レンズ形状の延長方向と０度〜９０度の範囲内でいずれか一つの角度を成す線形状で形成されることができる。
【００１３】
図５に示したように、前記金型１００は、ロール５０１形状であることができる。すなわち、図５のように、前記金型１００は、非平面１０１が外部に存在する状態のロール５０１形状で形成することができる。この場合、一つ以上の凸部が線形状でロール５０１に形成される。曲面または３次元形状のパターニング技術は、非常に複雑な工程として製作が難しいが、本発明による金型１００を使用することで、複合微細な形状を容易な工程で製作することが可能であり、ロールツーロール工程５００のような連続工程に適用することができる。これによって、工程難易度が低くなって適用が容易になることができる。
【００１４】
本発明の具体例による液晶レンズ用配向フィルム２００は、一例で、図２に示したように、一つ以上の非平面２０１上に液晶配向能を示すことができる寸法の突起部２０２を含む液晶配向パターンが形成されている。一つの例示で、前記配向フィルム２００の非平面２０１は、一方向に延長される凹部の形状を有することができる。
【００１５】
前記配向フィルムにおける非平面２０１及び/または突起部２０２の形態、サイズなどは、特別に限定されず、前記配向フィルムの非平面２０１は、上述の金型の非平面１０１が転写された形態であることができ、同様に配向フィルムの突起部２０２は、上述の金型の突起部１０２及び溝１０３により転写された形態であることができる。
【００１６】
前記配向フィルムの突起部２０２の幅(Ｗ)、高さ(Ｈ)またはピッチ(Ｐ)の範囲は、特別に限定されず、前記配向フィルムの突起部２０２が液晶配向能を示すことができる範囲であれば、特別に限定されない。例えば、配向フィルムの突起部２０２の幅は、０.５μｍ〜１０μｍであり、配向フィルムの突起部２０２のピッチは、０.０５μｍ〜２０μｍである。また、配向フィルムの突起部２０２の高さまたは深さは、０.０１μｍ〜５μｍである。前記範囲内にサイズを調節して形成された突起部は適切な液晶配向能を示すことができる。
【００１７】
本発明の金型及び配向フィルムにより上述のように液晶レンズ形状の液晶フィルムを製造することができ、前記液晶フィルムは、裸眼の立体映像装置を具現するために使用することができる。
【００１８】
また、本発明は、前記配向フィルムまたは金型の製造方法に関する。一つの例示で、前記配向フィルムは、上述の金型の転写パターンを被写体上に転写させて液晶配向パターンを形成することで製造することができる。一つの例示で、前記配向フィルムの製造は、図５のように、ロール形状を形成する金型を通じてロールツーロール工程で製造することができる。
【００１９】
また他の具体例で、図３は、前記液晶配向フィルムの例示的な製造方法を示す。図３のように前記製造方法は、平面上の被転写層３０２に液晶配向能を示すことができる寸法を有する突起部２０２を含むパターンを形成し、前記パターンが形成されている被転写層３０２の表面を非平面２０１で形成する工程を含む。前記配向フィルムの非平面２０１は、レンズ形状を形成する非平面２０１であることができる。また、前記被転写層３０２の表面を非平面２０１で形成する工程は、前記非平面２０１の表面に前記突起部２０２の形態が維持されるように実行することができる。前記のような製造方法によって配向フィルムを形成する場合、高い曲率半径を有する曲面及び複雑な３次元形状において信頼性が高い微細パターンを形成することができる。前記突起部２０２及び/または非平面２０１は、当業界の公知の方法で形成することができ、例えば、ホットエンボシング(ｈｏｔ ｅｍｂｏｓｓｉｎｇ)またはナノインプリント(ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔ)工程を通じて形成するができるが、これに限定されるものではない。
【００２０】
本明細書で用語「ホットエンボシング」は、被転写層上に希望する形状が刻印されたモールドを利用して一定量の圧力と温度を加えて形状を複製し出す工程を意味する。一つの例示で、前記被転写層は、熱可塑性プラスチックであることができ、前記熱可塑性プラスチックは、温度が高くなることによって粘性を有する流体の流れ挙動を示すが、この時、陰刻または陽刻の特定形状が刻印されたモールドを利用して圧着すれば、形状の空の空間をプラスチック流体が満たすようになり、以後、モールドを除去して形状を複製することができる。
【００２１】
前記平面上の被転写層３０２を構成する素材は、例えば、ホットエンボシング(ｈｏｔ ｅｍｂｏｓｓｉｎｇ)工程により形態を形成することができる素材であれば、特別に限定されない。前記被転写層３０２の素材は、ホットエンボシング段階を通じて液晶配向能を示すことができる寸法を有する突起部２０２を形成することにおいて、信頼性が高い超微細凹凸構造形状の刻印が容易であり、ホットエンボシング工程のうち熱分解が行われなくて、その他熱成型工程で希望しない副反応が介入しない優秀な熱成型性を有する高分子素材であれば、特別に限定されない。また、後述する支持層３０３の形成において支持層素材の溶液コーティング工程で溶解度のない素材が好ましい。一つの例示で、前記平面上の被転写層３０２は、熱可塑性ポリマーを含むことができる。例えば、前記被転写層３０２は、ポリメチルメタクリレート(ＰＭＭＡ)、エチレン酢酸ビニル(ＥＶＡ)、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)、ポリアミド(ＰＡ)、シクロオレフィンポリマー(ＣＯＰ)、シクロオレフィンコポリマー(ＣＯＣ)、ポリ塩化ビニル(ＰＶＣ)、ポリエチレンナフタレート(ＰＥＮ)、ポリカーボネート(ＰＣ)、ポリエーテルスルホン(ＰＥＳ)、ポリブチレンテレフタレート(ＰＢＴ)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ＡＢＳ)、ポリアセタール(ＰＯＭ)、ポリエーテルイミド(ＰＥＩ)、ポリフェニルスルホン(ＰＰＳＵ)、ポリアミドイミド(ＰＡＩ)及びポリプロピレン(ＰＰ)からなる群より選択された一つ以上を含むことができる。
【００２２】
一つの例示で、本発明の配向フィルム２００の製造方法は、前記被転写層３０２の表面を非平面２０１で形成する前に、パターン上に支持層３０３を形成する工程を含むことができる。すなわち、先に配向フィルムの突起部２０２を形成し、更に非平面２０１をエンボシングにより形成することにおいて、場合によっては、前記非平面２０１を形成する過程で加わる熱などにより既に形成されている突起部２０２の形態が維持されないことがある。このような点を防止するために、前記エンボシング、すなわち非平面２０１を形成する前に既に形成されているパターン上に支持層３０３を形成することができる。
【００２３】
前記支持層３０３は、エンボシング過程で突起部２０２を含むパターンの形態を維持するように形成される限り、具体的な形成方式や素材は、特別に限定されない。例えば、前記支持層３０３は、高分子溶液、ナノ粒子分散液または金属酸化物誘導体を利用した溶液コーティング工程方式で形成するか、スパッタリングや蒸着方式(ＣＶＤ、ＰＶＤ)などのような乾式蒸着方式で形成することができる。また、前記支持層の素材は、エンボシング過程では突起部２０２を含むパターンの形態を維持することができ、追後に必要な時に選択的に除去できる素材であれば、いずれも使用が可能である。一つの例示で、前記支持層は、ポリビニルアルコール(Ｐｏｌｙ ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ：ＰＶＡ)、ポリビニルピロリドン(Ｐｏｌｙ ｖｉｎｙｌ ｐｙｒｏｌｌｉｄｏｎｅ：ＰＶＰ)、ポリエチレンオキシド(Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｏｘｉｄｅ：ＰＥＯ)、ポリアクリルアミド(Ｐｏｌｙ ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ：ＰＡＡＭ)、ポリアクリル酸(Ｐｏｌｙａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ)、ポリスチレンスルホン酸(Ｐｏｌｙ ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ：ＰＳＳＡ)、ポリケイ酸(Ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｉｃ ａｃｉｄ：ＰＳｉＡ)、ポリリン酸(Ｐｏｌｙ ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ ａｃｉｄ：ＰＰＡ)、ポリエチレンスルホン酸(Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ：ＰＥＳＡ)、ポリエチレンイミン(Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｉｍｉｎｅ：ＰＥＩ)、ポリアミドアミン(Ｐｏｌｙａｍｉｄｅａｍｉｎｅ：ＰＡＭＡＭ)、及びポリアミン(Ｐｏｌｙａｍｉｎｅ)からなる群より選択された一つ以上を含むことができる。前記のような水溶性高分子溶液または高分子ナノ粒子溶液のコーティングにより形成することができ、場合によっては、溶液工程が可能な加水分解または縮合反応基盤のゾル−ゲル型金属酸化物の前駆体と金属酸化物ナノ粒子溶液またはこれらの混合物を通じてコーティングすることができる。例えば、前記支持層は、チタンアルコキシド、ジルコ二ウムアルコキシド、タングステンアルコキシド、スズアルコキシド、亜鉛アルコキシド、アルミニウムアルコキシド、セシウムアルコキシド、イリジウムアルコキシド及びシリコンアルコキシドからなる群より選択された一つ以上を含むことができる。
【００２４】
例えば、前記支持層３０３は、湿式コーティングまたは乾式蒸着方式により形成することができるが、これに限定されるものではない。
【００２５】
具体的に、前記支持層３０３を形成する段階は、スピンコーティング(ｓｐｉｎ ｃｏａｔｉｎｇ)、ロールコーティング(ｒｏｌｌ ｃｏａｔｉｎｇ)、ディープコーティング(ｄｅｅｐ ｃｏａｔｉｎｇ)、噴霧コーティング(ｓｐｒａｙ ｃｏａｔｉｎｇ)、ディップコーティング(ｄｉｐ ｃｏａｔｉｎｇ)、フローコーティング(ｆｌｏｗ ｃｏａｔｉｎｇ)、バーコーティング(ｂａｒ ｃｏａｔｉｎｇ)、ドクターブレード(ｄｏｃｔｏｒ ｂｌａｄｅ)、ディスフェンシング(ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ)または薄膜ラミネーティング(ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｌａｍｉｎａｔｉｎｇ)からなる群より選択された一つ以上の方法で実行することができる。
【００２６】
一つの例示で、前記乾式蒸着方法は、化学気相蒸着法(Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)、プラズマスパッタリング(Ｐｌａｓｍａ Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ)、蒸発蒸着法(Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ)及び原子層蒸着法(Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)からなる群より選択した方法で実行することができる。
【００２７】
本発明の一具現例による前記製造方法は、前記非平面２０１で形成した後、支持層３０３を除去する工程をさらに実行することができる。前記支持層３０３を除去する段階は、支持層に対してはエッチング性があり被転写層３０２に対してはエッチング性がない物質を使用して実行することができる。例えば、上述のＰＶＡやＰＶＰのような水溶性高分子の場合、水やアルコール溶液、例えば、イソプロピルアルコール(Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ：ＩＰＡ)を利用して選択的な除去が容易である。一方、上述のゾル−ゲル型金属酸化物の場合、希釈された酸性水溶液で除去することができ、具体的には、１％のＨＣｌ水溶液で選択的に除去することができるが、これに限定されるものではない。前記支持層３０３は、上述したように、ホットエンボシング時に突起部２０２を含むパターンを維持させる役目をすることができ、前記非平面２０１を形成した後には、除去されて突起部２０２が非平面２０１上に形成されるようにすることができる。
【００２８】
また、本発明は、液晶レンズ用配向フィルム２００を形成するための金型１００の製造方法に関する。一つの例示で、金型１００は、上述の方法で製造された配向フィルムの形態のように形成することができる。前記金型の製造方法は、平面上の被転写層に液晶配向能を示すことができる寸法を有する突起部を含むパターンを形成し、前記パターンが形成されている被転写層の表面を非平面で形成した後、前記非平面の形態を被転写体に転写させる工程を含むことができる。前記金型１００は、レンズ形状を形成することができる一つ以上の非平面１０１及び、前記非平面１０１の表面に形成されており、液晶配向能を有する溝１０３を形成することができる一つ以上の突起部１０２を含む金型１００であることができる。
【００２９】
また、本発明は、上述の配向フィルムを通じて液晶フィルムを製造する方法に関する。例示的な、液晶フィルムの製造方法は、上述の配向フィルムの非平面上に液晶物質を注入して液晶層を形成する工程を含むことができる。また、前記製造方法は、液晶層上に液晶物質を密封するように配向膜を形成する工程を含むことができる。一方、前記配向膜は、当業界の公知の素材を使用して製造することができ、例えば、微細線形凹凸パターンの配向工程、光配向工程またはラビング(ｒｕｂｂｉｎｇ)配向工程で形成することができる。また、前記配向膜は、液晶配向能を示すことができるものであれば、特別に限定されず、公知の配向膜を適用することができる。一つの例示で、前記配向膜は、液晶配向能を示す配向方向が、下部の液晶層の突起部の整列方向と対応するように形成されることができる。前記液晶層の突起部とは、上述の配向フィルムに液晶物質を注入することで、配向フィルムの突起部または凹部により液晶物質で形成された突起部を意味することができる。また、注入された液晶物質は、硬化工程を経て最終的に液晶層を形成することができる。前記硬化工程は、公知の方法で進行することができ、例えば、紫外線の照射または熱硬化工程を実施することができる。一つの例示で、前記配向膜は、液晶層の突起部が形成された面の反対面に積層されて液晶を配向することができる。すなわち、厚い液晶層において、突起部が形成された面と近い領域は液晶配向がよく形成されるが、その反対面は配向がよく形成されないので、反対面に形成された液晶分子を配向する役目をすることができる。これを通じて液晶が充填されたレンズ領域の全体にも均一な液晶配向を誘導することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は、内部に液晶がよく配向されている液晶レンズを効果的に製造することができる配向フィルムまたはこれを形成するための金型を提供することができる。特に、本発明によれば、レンズの形状を具現するために曲面のような非平面上の空間に充填された液晶が効果的に配向されて液晶レンズが形成されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明の一つの例示による金型の断面図である。
【図２】図２は、本発明の一つの例示による配向フィルムの断面図である。
【図３】３は、本発明の一つの例示による配向フィルムの製造工程を示した断面図である。
【図４】図４は、本発明の一つの例示による金型の斜視図である。
【図５】図５は、本発明の一つの例示によるロールツーロール工程を示した斜視図である。
【図６】図６は、本発明の一つの例示による凸レンズ基盤のレンチキュラーレンズアレイの断面図である。
【図７】図７は、本発明の一つの例示によるフレネルレンズ基盤のレンチキュラーレンズアレイの断面図である。
【図８】図８は、実施例及び比較例による配向フィルムのＳＥＭイメージである。
【図９】図９は本発明の実施例及び比較例による配向フィルムのＳＥＭイメージである。
【図１０】図１０は本発明の実施例及び比較例による配向フィルムのＳＥＭイメージである。
【図１１】図１１は本発明の実施例及び比較例による配向フィルムのＳＥＭイメージである。
【図１２】図１２は本発明の実施例及び比較例による配向フィルムのＳＥＭイメージである。
【図１３】図１３は本発明の実施例及び比較例による配向フィルムのＳＥＭイメージである。
【図１４】図１４は、本発明の実施例による金型の写真である。
【図１５】図１５は、本発明の実施例及び比較例による配向フィルムにより製造された液晶フィルムの写真である。
【００３２】
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、 本発明による実施例及び本発明によらない比較例を通じて本発明をより詳しく説明するが、本発明の範囲は、下記提示された実施例により限定されるものではない。
【００３４】
実施例１
フォトリソグラフィ工程と乾式蝕刻工程を利用して、ピッチ８μｍ、幅２μｍ及び高さ３.５μｍの線型格子石英基材を形成し、２ｍＴｏｒｒ、Ｃ４Ｆ８ ＝ ３０ｓｃｃｍ、ＩＣＰ：ＲＦ ＝ １０００：５０Ｗの条件で、乾式蝕刻工程を通じて、ピッチ８μｍ、幅２μｍ及び高さ２.５μｍのパターンマスターモールドを各々製作した。以後、石英基材に１重量％で希釈されたフッ素化シラン(Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｓｉｌａｎｅ)(ＯＰＴＯＯＬＴＭ、Ｄａｉｋｉｎ Ｉｎｄｕｓｔｉｒｅｓ、ＬＴＤ.) 溶液をスピンコーティングを通じて塗布し、１２０°Ｃで３０分間乾燥させて離型処理を進行し、紫外線硬化用ＰＵＶ(Ｐｏｌｙ ｕｒｅｔｈａｎｅ ａｃｒｙｌａｔｅ)(ＳＲＭＯ４、ＭＩＮＵＴＡ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｃｏ．，  ＬＴＤ．)をパターン面にスピンコーティング方法で(５００ｒｐｍ、３０秒)塗布した後、１８０μｍ厚さのＰＥＴ記載をラミネートして紫外線の照射(１００Ｗ/ｃｍ−２、１２０秒)を通じて硬化及び離型を実施してパターンを複製することでモールドを製造した。
【００３５】
前記モールドを使用して、液晶配向能を示すことができる寸法を有する突起部２０２を含むパターンを形成した。すなわち、図３に示した方式に準して液晶配向フィルムを製造した。まず、厚さが約１８０μｍ程度であるＰＭＭＡフィルムを使用して被転写層３０２を形成し、その後、ホットエンボシング工程で前記被転写層３０２上に、上述のモールド(ピッチが約８μｍ程度、高さが約２.５μｍ程度、幅が約２μｍ程度)を通じて突起部２０２を含むパターンを形成した。その後、前記パターン上に支持層３０３を形成した。支持層は、公知のゾル−ゲル反応性チタンアルコキシドを使用したスピンコーティング方式で二酸化チタン(ＴｉＯ２)層をパターン上に形成し製造した。
【００３６】
前記ＴｉＯ２ゾル−ゲルの前駆体溶液は、窒素が充填されたグローブボックスで、溶媒であるイソプロピルアルコール(ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ)５０ｍＬに、二酸化チタンの前駆体であるチタンイソプロポキシド(Ｔｉ−ｉｓｏｐｒｏｐｐｏｘｉｄｅ)１２５ｍＬと触媒である塩酸２ｍＬを混合し、約１０分間撹拌してゾル−ゲルコーティング溶液を製造した。
【００３７】
次に、空気中の水分と反応を通じて加水分解及び縮合反応によりチタン酸化物(二酸化チタン、ＴｉＯ２)が形成されるように、常温及び６５％の相対湿度の条件下で放置してゲル化させた。
【００３８】
その後、前記支持層３０３が形成されたＰＭＭＡフィルムにレンチキュラーレンズ形状のモールド(機械加工)を通じて２次ホットエンボシング工程を進行した。その後、塩酸(ＨＣｌ)水溶液(塩酸濃度：１重量％)で支持層(ＴｉＯ２)をエッチングさせて液晶配向フィルムを製造した。図８の(ａ)は、前記ゾル−ゲルＴｉＯ２前駆体突起部２０２に選択的に充填されて支持層３０３が形成された状態のＳＥＭイメージであり、(ｂ)は、ＴｉＯ２が選択的に除去された後のＳＥＭイメージであり、(ｃ)及び(ｄ)は、レンズ形状の急激な屈曲にも微細パターンがよく形成されていることを示すＳＥＭイメージである。
【００３９】
実施例２
実施例１の２次ホットエンボシング工程で、凸レンズ基盤のレンチキュラーレンズ形状の代わりに、フレネルレンズ形状のモールド(機械加工)でホットエンボシング工程を進行したこと以外は、実施例１と同一な方法で配向フィルムを製造した。
【００４０】
図９及び図１０は、前記実施例２によって製造した配向フィルムのＳＥＭイメージである。前記イメージを通じて複雑な形状のフレネルレンズを構成する急激な傾斜を有する屈曲にも微細なパターンがよく形成されていることを確認することができる。
【００４１】
具体的には、図９は、線形状のフレネルレンズ形状が一方向に延長される延長方向と突起部の線形状の延長方向が０度である場合、レンズ軸と微細線形パターンが平行に整列されたことを示す。また、図１０は、線形状のフレネルレンズ形状が一方向に延長される延長方向と突起部の線形状の延長方向が９０度である場合、すなわち、レンズ軸と微細線形パターンが垂直に整列された構造を示したＳＥＭイメージである。
【００４２】
これは、本発明の金型及び/または配向フィルムによって形成されるレンズの配列及び液晶の配向方向が自由に制御されることができることを示す。
【００４３】
一方、図８〜図１０を参照すれば、ゾル−ゲル反応を通じて突起部に選択的に充填された金属酸化物(ＴｉＯ２)が互いに連結されないで切れている。これは、２次エンボシング工程、すなわち、レンズ形状の熱成型過程で被転写層の表面成形及び表面積の増加によって、モールドの境界領域で被転写層高分子のせん断流れ(Ｓｈｅａｒ ｆｌｏｗ)が被転写層の全面で起きることに比べて、金属酸化物は、被転写層の熱成型温度により何らの形状の変化がないことを意味する。
【００４４】
実施例３
実施例２の配向フィルムの製造方法において、支持層３０３の素材としてＴｉＯ２ゾル−ゲルの前駆体の代わりにポリビニルピロリドン高分子を使用した。
【００４５】
実施例２の同様に、１次エンボシング工程を進行した後、ポリビニルピロリドン高分子溶液をスピンコーティングを通じて支持層３０３に充填させた。この時、ポリビニルピロリドン高分子溶液は、イソプロピルアルコールに１０〜２０重量％で溶解させて準備した。２次エンボシングはフレネルレンズ形状のモールドを利用してレンズ形状を転写し、水またはイソプロピルアルコールに１分程度担持して支持層であるポリピロルリドン高分子を選択的に除去して工程を完成した。
【００４６】
図１１及び図１２は、前記実施例３によって製造した配向フィルムのＳＥＭイメージある。前記イメージを通じて複雑な形状のフレネルレンズの屈曲にも微細パターンがよく形成されていることを確認することができる。具体的には、図１１は、線形状の微細凹部が一方向に延長される延長方向とフレネルレンズのレンズ軸が９０度である場合、すなわち、レンズ軸と微細線形パターンが垂直に整列された構造を示したＳＥＭイメージある。また、図１２は、線形状の微細凹部が一方向に延長される延長方向とフレネルレンズのレンズ軸が０度である場合、レンズ軸と微細線形パターンが平行に整列されたことを示す。
【００４７】
また、実施例２ではＴｉＯ２酸化物が互いに連結されていないで切れているが、ポリピロリドン高分子を支持層３０３で使用して微細パターンを維持及び支持層を除去して、突起部が切れなくて連続的な線形パターン構造を得ることができた。これは、ポリピロリドン高分子が、２次エンボシング工程で平面上のパターン表面でフレネルレンズ凹凸及び曲面で成形されることによって比表面積が広くなる過程で、微細パターンの空の空間を被転写層フィルムの熱的流動と同一な割合で均一に延伸して得られた結果である。
【００４８】
実施例４
実施例１と同一な方法でモールドを製造するが、超微細突起部を形成するため、ナノ線格子構造、すなわち、幅が約７５ｎｍ程度、ピッチが約１５０ｎｍ程度及び高さが１５０ｎｍ程度のパターンをマスターモールドで使用して形状を複製して製造した。
【００４９】
超微細凹部を形成するため、ナノ線格子構造が刻印された前記モールドを使用して、実施例３と同一な方法で配向フィルムを製造した。
【００５０】
図１３は、幅が約０.０７５μｍ程度、ピッチが約０.１５０μｍ程度及び高さが０.１５０μｍ程度であるナノ線形格子を利用して製造されたフレネルレンズ形状の配向フィルムのＳＥＭイメージである。突起部の整列方向は、レンチキュラーレンズアレイのレンズ軸と４５度方向を成すように製作された。ナノサイズの突起部がフレネルレンズ形状の上部曲面及び凹凸上部に均一に形成されていることを確認することができる。
【００５１】
実施例５
実施例４で製作した配向フィルム(１１０ｍｍ×１１０ｍｍ)の液晶配向用突起部が形成された面に、真空蒸着及びスパッタリング方法で、銅−コバルト(Ｃｕ−Ｃｏ)を約０.０１５μｍの厚さで蒸着し、電気メッキ(ｅｌｅｃｔｒｏ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)方法を通じて銅を約８００μｍの厚さでメッキした。最終的に、前記配向フィルムを除去して配向フィルムの微細形状が複製された電鋳金型を製作した。図１４は、液晶配向用突起部が刻印されたフレネルレンズアレイ形状の金型のイメージを示す。
【００５２】
実施例６
＜液晶配向テスト＞
実施例４で製作した配向フィルム上部の凹の曲面の上部に液晶高分子を満たして液晶層を形成し、上部基材で前記液晶層を密封する形態で液晶シートを製作した。この時、上部基材にも下部のレンズ形状の液晶層に形成された配向パターンと同一な方向への配向膜を導入した。
【００５３】
詳しくは、前記配向膜は、光配向工程を利用して製造した。製作した光配向膜を有する上部フィルムと前記レンズ形状の液晶層を互いに対向するようにおいて、配向性を付与した方向が同一になるように合わせた後、レンチキュラーレンズの面に液晶組成物(ＢＡＳＦ社のＬＣ２４２)を硬化後の厚さがレンズの厚さになるように塗布した後に、その上部に前記配向処理された配向膜をラミネートし、紫外線を前記配向膜の基材面に照射(５００ｍＪ／ｃｍ２)して液晶フィルムを形成した。
【００５４】
比較例１
フレネルレンズに液晶配向用突起部がないレンズフィルムを製作して実施例６と同一な工程で液晶配向テスト用サンプルを製作した。図１５は、実施例６と比較例１を通じて製造した各々の液晶フィルムを光軸が互いに交差された二つの偏光板の間に置いて配向特性を確認した写真である。すなわち、液晶配向用突起部の有無による液晶配向程度を示すことで、フレネルレンズにナノサイズの突起部があるフィルムの場合、優秀な液晶配向特性を示す。
【符号の説明】
【００５５】
１００：金型
１０１：非平面(レンズ形状)
１０２：金型の突起部
１０３：溝
２００：配向フィルム
２０１：非平面(レンズ形状)
２０２：配向フィルムの突起部
３０１：保護フィルム
３０２：平面上の被転写層
３０３：支持層
３０４：液晶物質
５００：ロールツーロール工程
５０１：ロール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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