KR100210376B1 - Molecular array apparatus and method for photo-functional lc orientation layer - Google Patents

Molecular array apparatus and method for photo-functional lc orientation layer Download PDF

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KR100210376B1 KR1019950034471A KR19950034471A KR100210376B1 KR 100210376 B1 KR100210376 B1 KR 100210376B1 KR 1019950034471 A KR1019950034471 A KR 1019950034471A KR 19950034471 A KR19950034471 A KR 19950034471A KR 100210376 B1 KR100210376 B1 KR 100210376B1
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김덕중
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Abstract

본 발명은 외부에서 쪼여주는 편광된 광선의 세기를 조절하여 광기능성 고분자 액정배향막의 분자를 배열하는 것 뿐만 아니라 상기 광기능성 고분자 액정배향막에 빛을 조사하기전에 열과 전기장을 인가하여 우선적으로 전기장에 의해 광기능성 고분자 액정배향막의 분자를 배열한 다음 편광된 빛을 조사하여 편광된 광선에 의해 상기 액정배향막 분자를 다시 배열함으로서 분자의 배열이 균일성이 우수한 광기능성 고분자 액정배향막을 제조할 수 있다.The present invention not only arranges molecules of the photofunctional polymer liquid crystal alignment layer by controlling the intensity of polarized light beams from the outside, but also applies heat and an electric field to the photoelectric polymer liquid crystal alignment layer before applying light and preferentially to an electric field. By arranging the molecules of the photofunctional polymer liquid crystal alignment layer by irradiating the polarized light and rearranging the molecules of the liquid crystal alignment layer by the polarized light rays can be produced a photofunctional polymer liquid crystal alignment layer excellent in uniformity of the arrangement of the molecules.

Description

광기능성 고분자 액정 배향막의 분자배열 장치 및 분자배열 방법Molecular Array and Molecular Array of Photofunctional Polymer Liquid Crystal Alignment Film

제1도는 일반적인 광기능성 고분자의 트랜스모드나 시스모드의 광이성화 과정을 나타낸 도면.1 is a diagram illustrating a photoisomerization process of a transmode or cismode of a general photofunctional polymer.

제2(a)도 내지 제2(c)도는 본 발명에 사용되는 광기능성 고분자에 y축 방향에 평행한 P방향으로 편광된 자외선을 조사하였을 때 변환되는 광이성화 과정을 나타낸 도면.2 (a) to 2 (c) is a view showing a photoisomerization process that is converted when the ultraviolet light polarized in the P direction parallel to the y-axis direction to the optical functional polymer used in the present invention.

제3(a)도 내지 제3(c)도는 본 발명에 사용되는 광기능성 고분자에 x축 방향에 평행한 S방향으로 편광된 자외선을 조사하였을 때 변환되는 광이성화 과정을 나타낸 도면.3 (a) to 3 (c) is a view showing a photoisomerization process that is converted when the ultraviolet light polarized in the S direction parallel to the x-axis direction to the optical functional polymer used in the present invention.

제4도는 본 발명에 따라 광기능성 고분자 액정배향막에 열을 가하는 히터와 전기장을 인가 하는 상대전극과, 상기 전극의 상부로부터 편광된 광선을 조사하는 광기능성 고분자 액정배향막의 분자를 배열하기 위한 장치를 나타낸 단면도.4 is a device for arranging molecules of a photofunctional polymer liquid crystal aligning film for irradiating light polarized from an upper part of the electrode and a counter electrode for applying an electric field to the photofunctional polymer liquid crystal aligning film according to the present invention. Shown cross section.

제5(a)도 내지 제5(c)도는 본 발명에 따라 온도, 전기장의 세기, 편광된 광선의 세기의 시간에 따른 변화를 구간별로 나타낸 그래프.5 (a) to 5 (c) is a graph showing a time-dependent change in temperature, the intensity of the electric field, the intensity of the polarized light beam according to the present invention.

제6(a)도 내지 제6(d)도는 제5(a)도 내지 제5(c)도의 구간에 따른 액정배향막 분자들의 배열변화를 나타낸 구간별 도면.6 (a) to 6 (d) are sections showing the arrangement change of molecules of the liquid crystal alignment film according to the sections of FIGS. 5 (a) to 5 (c).

제7도는 본 발명에 따라 광기능성 고분자 액정배향막에 전기장이 인가되었을 때 전기장과 상기 고분자의 분자 쌍극자 사이의 방향을 나타낸 도면.7 is a view showing the direction between the electric field and the molecular dipole of the polymer when an electric field is applied to the photofunctional polymer liquid crystal alignment film according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 트랜스모드 2 : 시스모드1: Trans mode 2: Sheath mode

3 : 편광된 자외선 4 : 편광된 가시광선3: polarized ultraviolet light 4: polarized visible light

5 : 발색단의 상단이 z축으로 꺽인 형태의 시스모드5: Sheath mode in which the top of the chromophore is bent with z-axis

6 : 발색단의 하단이 x축으로 꺽인 형태의 시스모드6: Sheath mode where the bottom of the chromophore is bent by the x-axis

7 : 발색단의 하단이 z축으로 꺽인 형태의 시스모드7: Sheath mode in which the lower end of the chromophore is bent by the z axis

8 : 발색단의 하단이 y축으로 꺽인 형태의 시스모드8: Sheath mode in which the bottom of the chromophore is bent with y-axis

9 : 유리기판 10 : 투명전극9 glass substrate 10 transparent electrode

11 : 광기능성 고분자 액정배향막11: photofunctional polymer liquid crystal alignment film

12 : 광기능성 고분자 액정배향막의 분자12: molecule of photofunctional polymer liquid crystal alignment layer

13 : 히터 14 : 전원공급장치13 heater 14 power supply

15 : 전기장 16 : 상대전극15: electric field 16: counter electrode

x y, z : 실험실 좌표계 V : 외부전압x y, z: Laboratory coordinate system V: External voltage

: 전기장과 강기능성 분자의 쌍극자 사이의 극각 Is the polar angle between the electric field and the dipole of the strongly functional molecule

φ: 방위각 Ep : 전기장φ: azimuth Ep: electric field

Tg : 유리화 온도 Ir : 입사광선의 세기Tg: vitrification temperature Ir: intensity of incident light

본 발명의 광기능성 고분자 액정 배향막의 분자 배열장치 및 배열방법에 관한 것으로, 특히, 광기능성 고분자 액정배향막에 열과 전기장을 인가하여 우선적으로 열과 전기장에 의해 액정배향막의 분자를 배열한 다음 상기 액정배향막에 특정한 파장의 편광된 광선을 조사하여 상기의 전기장에 의해 배열된 분자를 다시 재배열하는 광기능성 고분자 액정배향막의 분자 배열장치 및 배열방법에 관한 것이다.The present invention relates to a molecular arranging device and an arrangement method of the optically functional polymer liquid crystal alignment layer of the present invention. In particular, by applying heat and an electric field to the optically functional polymer liquid crystal alignment layer, the molecules of the liquid crystal alignment layer are first arranged by the heat and the electric field and then to the liquid crystal alignment layer. The present invention relates to a molecular arranging device and an arranging method of a photofunctional polymer liquid crystal alignment film for rearranging molecules arranged by the electric field by irradiating polarized light of a specific wavelength.

종래의 광기능성 고분자(photopolymer)를 액정배향막으로 이용한 광기능성 액정배향막은 광기능성 고분자를 액정 디스플레이의 투명전극이 형성된 유리기판에 증착시켜 특정한 파장의 광선에 의해 제 1도에 도시된 바와 같이 트랜스모드(1) 또는 시스모드(2)로 배열하여 상기의 모드에 의해 액정을 배향시켰다.A photofunctional liquid crystal aligning film using a conventional photopolymer as a liquid crystal alignment film is deposited in a trans mode as shown in FIG. 1 by depositing a light functional polymer on a glass substrate on which a transparent electrode of a liquid crystal display is formed. It arrange | positioned in (1) or the cis mode (2), and orientated the liquid crystal by the said mode.

이때, 트랜스모드(1)의 광기능성 고분자의 분자들은 기판에 수직인 방향으로 배열되므로 액정분자들을 기판에 수직하게 배향시키고, 시스모드(2)의 광기능성 고분자의 분자들은 기판에 수평한 방향으로 배열하므로 액정을 기판에 수평으로 배향시킨다.At this time, since the molecules of the photo-functional polymer of the transmode (1) are arranged in a direction perpendicular to the substrate, the liquid crystal molecules are oriented perpendicular to the substrate, and the molecules of the photo-functional polymer of the cis mode (2) are in a direction horizontal to the substrate. By arranging, the liquid crystal is oriented horizontally on the substrate.

그러나 액정을 수평으로 배향하기 위해서는 편광된 자외선(3)에 의해 트랜스모드(1)를 시스모드(2)로 전환하지만 장시간 방치하게 되면 다시 트랜스모드(1)로 전환되기 때문에 시스모드(2)가 트랜스모드(1)로 전환되기 전에 액정을 주입해야만 기판을 수평으로 배열할 수 있어 시간적인 제약을 받는다는 문제점이 있다.However, in order to align the liquid crystal horizontally, the trans mode 1 is switched to the cis mode 2 by the polarized ultraviolet light 3, but when it is left for a long time, the cis mode 2 is switched back to the trans mode 1. There is a problem in that the liquid crystals must be injected before being switched to the trans mode 1 so that the substrates can be arranged horizontally, thereby being subject to time constraints.

따라서, 상기의 문제점을 해결하기 위하여 광기능성 고분자의 안정한 상태인 트랜스모드 상태를 일정한 면에 배열하여, 상기 트랜스모드가 배열된 면에 수평하게 액정을 배열하고자 하였다.Therefore, in order to solve the above problems, the transmode state, which is a stable state of the photofunctional polymer, is arranged on a predetermined surface, and the liquid crystals are arranged horizontally on the plane on which the transmode is arranged.

이를 위해 광기능성 고분자 액정배향막에 편광된 자외선을 다중으로 입사각을 임으로 조정하면서 최소 2번이상 조사함으로써 일정한 면에 액정 배향막의 분자들을 트랜스모드로 재배열 하였다.To this end, the molecules of the liquid crystal alignment layer were rearranged in a trans mode on a predetermined surface by irradiating at least two times while randomly adjusting the angle of incidence of the ultraviolet light polarized on the photofunctional polymer liquid crystal alignment layer.

제2(a)도 내지 제3(c)도와 제3(a)도 내지 제3(c)도는 각각 x축과 y축방향으로 편광된 자외선에 의해 재배열 되는 광기능성 고분자의 분자배열을 나타낸 종래의 액정 배향막의 분자배열 방법에 관한 것이다.2 (a) to 3 (c) and 3 (a) to 3 (c) show the molecular arrangement of the photofunctional polymer rearranged by ultraviolet rays polarized in the x-axis and y-axis directions, respectively. The present invention relates to a method for arranging molecules in a conventional liquid crystal alignment film.

제2(a)도 내지 제2(c)도는 자외선을 y축에 평행한 P방향으로 선형편광 시켜 임의의 각에서 다중으로 조사했을 경우에 변화되는 모드의 형태를 좌표를 이용하여 각각 나타낸 것으로, 제2(a)도에 도시된 바와같이 광기능성 고분자의 액정배향막에 안정한 상태로 존재하는 트랜스모드 중 편광된 빛이 y축에 평행하게 조사되면 y축에 평행인 상태로 존재하는 트랜스모드(1)들은 자외선(3)을 흡수하여 시스모드(2)로 전환된다. 상기 전환된 시스모드(2)의 형태는 제2(b)도에 도시된 바와 같이 발색단의 상단이 z축으로 꺽인 형태의 시스모드(5), 또는 발색단의 하단이 x축 방향으로 꺽인 형태의 시스모드(6)를 나타내는데 이를 다시 상온이나 기시광선에 노출시키면 제2(c)도에서와 같이 트랜스모드로 복귀하게 된다. 이때 트랜스모드로 돌아온 분자들이 편광된 빛에 수직 또는 원래의 방향으로 복귀할 확율은 50%정도가 된다.2 (a) to 2 (c) show the shapes of the modes that are changed when the ultraviolet rays are linearly polarized in the P direction parallel to the y-axis and irradiated multiplely at arbitrary angles, using coordinates. As shown in FIG. 2 (a), when the polarized light is irradiated parallel to the y-axis among the trans-modes present in a stable state in the liquid crystal alignment layer of the photofunctional polymer, the trans mode (1) ) Absorb ultraviolet light (3) and switch to cis mode (2). The switched cis mode 2 has a shape in which the top of the chromophore is bent in the z-axis as shown in FIG. 2 (b), or the bottom of the chromophore is bent in the x-axis direction. The cis mode 6 is shown, and when it is exposed again to room temperature or light, it returns to the trans mode as shown in FIG. 2 (c). At this time, the probability of returning molecules in the trans mode to the normal or original direction to the polarized light is about 50%.

따라서, 같은 방향으로 편광된 자외선을 계속하여 조사하게 되면 최초에 P방향으로 편광된 빛에 수직인 면 즉 x-z면상에만 존재하는 트랜스모드의 광기능성 고분자들의 분자를 배열하게 된다.Accordingly, continuous irradiation of ultraviolet rays polarized in the same direction arranges molecules of the transmodal photofunctional polymers existing only on the plane perpendicular to the light polarized in the P direction, that is, on the x-z plane.

그러나, 최초부터 편광된 빛에 수직한 방향으로 존재하던 트랜스모드들은 편광된 자외선에 영향을 받지않게 되어 액정분자를 수직으로 배향시키려 하기 때문에 액정의 배향에 결함으로 나타난다.However, since the transmodes that existed in the direction perpendicular to the polarized light from the beginning are not affected by the polarized ultraviolet rays, they tend to align the liquid crystal molecules vertically, resulting in defects in the alignment of the liquid crystal.

따라서, 최초의 입사각이 아닌 다른 입사각으로 편광된 자외선을 조사하게되면 최초의 입사각에서 편광된 빛에 영향을 받지않던 트랜스모드의 분자들도 영향을 받게 되어 광기능성 고분자의 모든 분자들이 편광된 광선의 수직인 면에 재배열하게 되므로 균일하게 배열된 광기능성 고분자의 액정배향막을 얻을 수 있다.Therefore, when irradiated with ultraviolet light polarized at an angle of incidence other than the initial angle of incidence, the molecules of the transmode which were not affected by the polarized light at the initial angle of incidence are also affected. Since it is rearranged on the vertical plane, it is possible to obtain a liquid crystal alignment film of the photofunctional polymer evenly arranged.

다음으로 제3(a)도 내지 제3(c)도는 편광된 빛을 x축 방향에 평행한 S방향으로 조사하였을 때 y-z면에만 존재하게 되는 트랜스모드(1)들을 각각 나타낸 것으로, 제3(a)도는 광기능성 고분자의 액정배향막에 안정한 상태로 존재하는 트랜스모드(1)중 편광된 빛이 x축에 평행하게 조사되면 x축에 평행인 상태로 존재하는 트랜스모드(1)들은 자외선(3)을 흡수하여 시스모드(2)로 전환된다. 상기 전환된 시스모드(2)의 형태는 제 3(b)도에 도시된 바와 같이 발색단의 하단이 z축으로 꺽인 형태의 시스모드(7), 또는 발색단의 하단이 y축 방향으로 꺽인 형태의 시스모드(8)를 나타내는데 이를 다시 상온이나 가시광선에 노출시키면 제3(c)도에서와 같이 상기 변환된 시스모드의 발색단 상단 또는 하단이 펴져 트랜스모드(1)로 복귀하게 된다. 이때, 트랜스모드(1)로 돌아온 분자들이 편광된 빛에 수직 또는 원래의 방향으로 복귀할 확율은 50%정도가 된다.3 (a) to 3 (c) show the transmodes 1 which exist only in the yz plane when the polarized light is irradiated in the S direction parallel to the x-axis direction. a) In the transmode (1) present in a stable state in the liquid crystal alignment film of the optical functional polymer, when the polarized light is irradiated parallel to the x-axis, the transmodes (1) present in the state parallel to the x-axis are ultraviolet (3). ) Is converted to the cis mode (2). The switched cis mode 2 has a shape in which the lower end of the chromophore is bent in the z-axis as shown in FIG. 3 (b), or the lower end of the chromophore is bent in the y-axis direction. The cis mode 8 is shown again when exposed to room temperature or visible light. As shown in FIG. 3 (c), the upper or lower end of the chromophore of the converted cis mode is unfolded to return to the trans mode 1. At this time, the probability that the molecules returned to the transmode 1 return to the normal or original direction to the polarized light is about 50%.

이때, 상기의 과정을 최소한 두번 이상 반복함에 따라 광기능성 고분자 액정배향막의 특성을 극대화 시킬 수 있는 배향이 균일한 우수한 액정 디스플레이용 액정배향막의 제조가 가능하다.At this time, by repeating the above process at least two or more times, it is possible to manufacture a liquid crystal alignment film for an excellent liquid crystal display with a uniform alignment that can maximize the properties of the photofunctional polymer liquid crystal alignment film.

상술한 바와 같이 광기능성 고분자를 배향막으로 사용하는 경우 대부분 외부에서 조사하는 빛살의 편광 방향과 빛의 세기만을 조절하여 비접촉 방식으로 액정배향막의 분자를 배열하였다.As described above, when the optical functional polymer is used as the alignment layer, the molecules of the liquid crystal alignment layer are arranged in a non-contact manner by controlling only the polarization direction and the light intensity of light emitted from the outside.

이때, 사용될 수 있는 광기능성 고분자는 아조(Azo-), 스틸벤(Stilbene-), 시나메이트(Cinnamate-)계역의 분자구조를 가지는 고분자이다.At this time, the photofunctional polymer that can be used is a polymer having a molecular structure of azo (Azo-), stilbene (Stilbene-), Cinnamate- (based).

그러나 상술한 종래의 방법에 따르면 외부 빛살을 입사시키기 이전의 광기능성 고분자의 배향을 임의로 조절하는 것이 어렵고 또한 임의의 (random) 방향으로 배향된 광고분자를 외부 빛살로만 처리하는 것이 불완전한 경우가 많다는 문제점이 있다.However, according to the conventional method described above, it is difficult to arbitrarily control the orientation of the photofunctional polymer before the external light is incident, and in many cases, it is incomplete to process advertising molecules oriented in a random direction only with the external light. There is this.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위하여 랑뮤어블로젯(Langmuir-Blodgett, LB) 필름을 만들어 사용하는 LB방법이 있는데, 상기 LB법은 LB 장비가 부가로 필요하기 때문에 액정배향막의 제조공정이 복잡하고, 큰 면적을 조절하기 어려우며, 단위면적당 광기능성 고분자 수가 작아 LB법에 의한 광기능성 고분자 액정배향막의 액정배향능력이 저하되며, LB 필름 제작이 불가능한 고분자도 있어 많은 제약이 따른다는 또 다른 문제점이 있다.Accordingly, in order to solve the above problems, there is an LB method for making and using a Langmuir-Blodgett (LB) film. Since the LB method requires additional LB equipment, the manufacturing process of the liquid crystal alignment film is complicated. It is difficult to control a large area, the number of optical functional polymers per unit area is small, the liquid crystal alignment ability of the optically functional polymer liquid crystal alignment film by the LB method is lowered, there is another problem that there are a lot of restrictions because the polymer is impossible to produce LB film.

따라서, 상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 투명전극과 광기능성 고분자 액정배향막이 형성된 유리기판에 열과 전기장을 인가하여 우선적으로 열과 전기에 의한 광기능성 고분자 액정배향막의 분자들을 배열하고, 다음으로 편광된 자외선을 다중으로 입사각을 조절하면서 조사함으로서 광기능성 고분자 액정배향막의 분자들을 용이하고 균일하게 배열하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, in order to solve the above problems, the present invention preferentially arranges molecules of the photofunctional polymer liquid crystal alignment layer by heat and electricity by applying heat and an electric field to the glass substrate on which the transparent electrode and the photofunctional polymer liquid crystal alignment layer are formed. By irradiating a plurality of ultraviolet rays while adjusting the angle of incidence, it is an object to easily and uniformly arrange the molecules of the photofunctional polymer liquid crystal alignment layer.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 열을 가할 수 있고, 전도성을 가지는 액정배향막이 형성되어 있는 유리기판을 장착할 수 있는 히터와, 상기 유리기판에 형성되어 있는 액정배향막에 전기장을 인가하고 상부에서 조사되는 빛을 투과시킬 수 있는 상대전극과, 상기 히터와 상대전극에 전원을 공급하는 전원공급장치와, 상기의 상대전극 상부로부터 빛을 편광시켜 조사하는 편광장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a heater capable of mounting a glass substrate on which a liquid crystal alignment film having conductivity is formed, and an electric field applied to the liquid crystal alignment film formed on the glass substrate. And a counter electrode capable of transmitting light irradiated from and a power supply device for supplying power to the heater and counter electrode, and a polarizer for polarizing and irradiating light from the counter electrode.

또한, 광기능성 고분자가 원활한 회전운동을 할 수 있도록 액정배향막이 형성된 유리기판 하부에 히터로 부터 열을 가하는 단계와, 상기 열에 의해 원활한 운동을 하는 분자의 쌍극자 모멘트(Dipole moment)가 전기장의 방향으로 배열되도록 하기 위해 광기능성 고분자 액정배향막의 상부에 설치된 상대전극으로부터 전기장을 인가하는 단계와, 상기 광기능성 고분자 액정배향막의 분자에 쌍극자 방향이 전기장 방향으로 배열되어 있게하기 위하여 전기장이 인가된 상태에서 온도를 최초의 온도로 낮추는 단계와, 상기 광기능성 고분자 액정배향막의 분자를 편광된 광선의 수직한 면에 배열시키기 위하여 상대전극과 히터의 전원을 차단하고 상대전극의 상부로 부터 편광된 자외선을 임의의 각도로 다중조사하는 단계를 포함하여 광기능성 고분자 액정배향막의 분자를 배열하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of applying heat from the heater to the lower portion of the glass substrate on which the liquid crystal alignment film is formed so that the optical functional polymer can be rotated smoothly, and the dipole moment of the molecules to move smoothly by the heat in the direction of the electric field Applying an electric field from a counter electrode provided on top of the photofunctional polymer liquid crystal alignment film to be arranged; and in a state in which an electric field is applied in order that the dipole direction is arranged in the electric field direction to molecules of the photo functional polymer liquid crystal alignment film Is lowered to the initial temperature, and in order to arrange the molecules of the photofunctional polymer liquid crystal alignment film on the vertical plane of the polarized light beam, the power supply of the counter electrode and the heater is cut off, and the ultraviolet light polarized from the top of the counter electrode Photofunctional polymer liquid crystal alignment, including the step of multiple irradiation at an angle It is characterized by arranging molecules of the membrane.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

제4도는 본 발명에 따른 열과 전기장 및 편광된 자외선을 이용하여 광기능성 고분자 액정배향막의 분자를 배열시키는 장치의 구조를 나타낸 것으로, 열을 가할 수 있고 전도성을 갖는 히터(13) 상부에 투명전극(10)과 광기능성 고분자 액정배향막(11)이 순차적으로 형성되어 있는 유리기판(9)이 장착되어 있고, 상기 광기능성 고분자 액정배향막(11)의 상부에는 전기장(15)을 인가할 수 있는 상대전극(16)이 설치되어 있으며, 상기 상대전극(16)과 히터(13)에는 전원공급장치(14)가 연결되어 있어 전기장(15)을 발생하는데 필요한 전원을 공급한다. 이때 설치되는 상대전극(16)은 외부로 부터 조사되는 편광된 자외선(3)을 투과시킬 수 있는 투명한 전극이어야 한다.4 shows the structure of a device for arranging molecules of a photofunctional polymer liquid crystal alignment layer using heat, an electric field, and polarized ultraviolet rays according to the present invention, and a transparent electrode on the heater 13 that can apply heat and has conductivity. 10) and a glass substrate 9 on which the photofunctional polymer liquid crystal alignment layer 11 is sequentially formed, and a counter electrode capable of applying an electric field 15 to the upper portion of the photo functional polymer liquid crystal alignment layer 11. A power supply device 14 is connected to the counter electrode 16 and the heater 13 to supply power required to generate the electric field 15. At this time, the counter electrode 16 to be installed should be a transparent electrode that can transmit the polarized ultraviolet light (3) irradiated from the outside.

또한, 상대전극(16)의 상부로부터는 x축에 평행한 s방향과 y축에 평행한 p방향으로 편광된 자외선(3)을 임의의 각도()로 다중으로 최소한 2번 이상 조사하여야 한다.Further, the ultraviolet light 3 polarized in the s direction parallel to the x-axis and the p direction parallel to the y-axis from an upper portion of the counter electrode 16 is disposed at an angle ( ), At least two surveys should be conducted.

다음으로 도시된 제5(a)도 내지 제5(c)도는 유리화 온도(glass transition temperature, Tg), 전기장의 세기(Ep), 광선의 세기(Ir)의 시간(Time)에 따른 mrl의 변화를 구간별로 나타낸 것으로서, 제5(a)도는 유리기판(9) 하부에 설치되어 있는 히터(13)를 가열하여 액정배향막(11)의 온도를 광기능성 고분자의 분자가 활발히 운동할 수 있는 온도인 Tg(유리천이 온도) 이상으로 일정한 시간동안 유지시킨다. 이때 도면에 표시된 A구간은 온도를 Tg이상으로 상승시키는 단계이고, B구간과 C구간은 Tg이상으로 상승되어 일정한 시간동안 온도로 유지하다가 처음의 액정배향막의 온도인 Tg이하로 하강한 것을 나타낸 것이다.5 (a) to 5 (c) show the change of mrl according to the time of glass transition temperature (Tg), electric field intensity (Ep), and light intensity (Ir). 5 (a) is a temperature at which the molecules of the photofunctional polymer can actively move the temperature of the liquid crystal aligning film 11 by heating the heater 13 installed under the glass substrate 9. It is kept for a certain time above the Tg (glass transition temperature). In this case, section A shown in the drawing is a step of increasing the temperature above Tg, and section B and section C increase above Tg to maintain the temperature for a predetermined time, and then show that the temperature of the first liquid crystal alignment film falls below Tg. .

다음으로 제5(b)도는 액정배향막(11)의 상부에 설치되어 있는 투명한 상대전극(16)에 전압을 인가하여 발생되는 전기장의 세기를 나타낸 것으로 이하, 전기장의 세기는 Ep라 한다. 이때 도면에 표시된 A구간과 B구간에서는 상대전극에 전압을 인가하지 않음으로 발생되는 전기장은 없으며, C구간에서는 떼의 크기로 전기장이 발생되는 것을 나타낸 것이다.Next, FIG. 5 (b) shows the intensity of the electric field generated by applying a voltage to the transparent counter electrode 16 provided on the liquid crystal alignment layer 11, hereinafter, the intensity of the electric field is Ep. At this time, in the sections A and B shown in the figure, there is no electric field generated by not applying a voltage to the counter electrode, and in the C section, the electric field is generated by the size of a herd.

다음으로 제5(c)도는 액정배향막(11)에 조사되는 편광된 자외선(3)의 크기를 나타낸 것으로 편광된 광선의 세기는 Ir로 표시한다. 이때 도면에 표시된 A구간 내지 C구간에서는 조사되는 광선은 없으며, D구간에서 Ir의 크기로 전기장을 인가한다.Next, FIG. 5 (c) shows the size of the polarized ultraviolet rays 3 irradiated onto the liquid crystal alignment layer 11, and the intensity of the polarized rays is represented by Ir. At this time, in the sections A to C shown in the figure, there is no light to be irradiated, and in the section D, an electric field is applied with the size of Ir.

상기의 제5(a)도 내지 제5(c)도를 종합하면 최초의 A구간에서는 전기장이나 조사되는 광선이 없이 온도만이 상승되는 구간이고, B구간도 전기장이나 조사되는 광선이 없이 온도가 Tg이상으로 상승되어 일정하게 유지되는 구간이며, C구간은 전기장이 Ep의 세기로 인가되는 동안 온도가 Tg이상으로 유지되다가 액정배향막의 최초온도로 하강하는 구간으로 A구간 및 C구간과 마찬가지로 빛은 조사되지 않는다. 다음으로 D구간은 인가되는 온도와 전기장은 없이 전기장의 인가가 끝난 후 약간의 시간 간격을 두고 편광된 자외선을 Ir의 크기로 일정한 시간동안 인가되는 구간이다.5 (a) to 5 (c) above, the first section A is a section where only the temperature rises without an electric field or irradiated light, and section B also has a temperature without an electric field or beams irradiated. It is a section that rises above Tg and is kept constant. Section C is a section in which the temperature is maintained above Tg while the electric field is applied at the intensity of Ep, and then falls to the initial temperature of the liquid crystal alignment film. Not investigated Next, the D section is a section in which polarized ultraviolet rays are applied for a predetermined time at Ir size at a slight time interval after the application of the electric field without applying the temperature and the electric field.

다음으로 제6(a)도 내지 제6(d)도는 상기 제5(a)도 내지 제5(c)도에 도시된 온도(Tg), 전기장(Ep)이 인가되는 구간에 따라 광기능성 고분자 액정배향막내의 분자들의 정렬방향과 운동을 나타낸 것으로서, 제6(a)도는 A구간에서의 광기능성 고분자의 트랜스모드(1) 분자들의 랜덤한 분자배열을 나타낸 것으로 온도가 Tg 이하 일때는 랜덤하게 고정되어 있다.Next, as shown in FIGS. 6 (a) to 6 (d), the photofunctional polymer according to the temperature Tg and the electric field Ep shown in FIGS. 5 (a) to 5 (c) are applied. 6 (a) shows the random molecular arrangement of the transmodal (1) molecules of the photofunctional polymer in section A, which is fixed at random when the temperature is below Tg. It is.

다음으로 제6(b)도는 온도만이 Tg이상으로 상승되어 일정하게 유지되는 B구간에서의 랜덤한 액정배향막 트랜스모드(1) 분자들의 운동하는 모양을 나타낸 것으로, Tg이상의 온도에서는 광기능성 고분자 분자의 광기능성 부분(예 ; 아조다이 체인)이 자유롭게 운동하게 된다.Next, FIG. 6 (b) shows the movement of random liquid crystal alignment film transmodal (1) molecules in section B where only temperature is elevated above Tg and kept constant. The photofunctional part of the (eg azodie chain) is free to move.

다음으로 제6(c)도는 온도가 Tg이상으로 일정한 시간동안 유지되었다가 최초 액정배향막의 온도로 하강할때까지 전기장을 인가하여 액정배향막의 트랜스모드(1) 분자들이 움직이면서 전기장이 인가되는 방향으로 정렬하는 것을 나타낸 것으로, 광기능성고분자 분자의 광기능성 부분의 쌍극자 모멘트가 전기장의 방향으로 정렬하게 된다.Next, in FIG. 6 (c), the electric field is applied until the temperature is maintained above the Tg for a predetermined time and the temperature is lowered to the temperature of the liquid crystal alignment layer, thereby moving the molecules of the transmode (1) molecules of the liquid crystal alignment layer. It is shown that the dipole moments of the photofunctional portions of the photofunctional polymer molecules are aligned in the direction of the electric field.

다음으로 제6(d)도는 최초온도에서 전기장의 인가를 멈추고 액정배향막에 빛이 조사되기 전의 구간인 D구간에서의 액정배향막의 분자정렬 상태를 나타낸 것으로 분자에 광기능성 부분의 쌍극자 모멘트가 쌍극자 방향으로 고정배열되어 있다.Next, FIG. 6 (d) shows the molecular alignment state of the liquid crystal alignment layer in section D, which is the section before the application of the electric field at the initial temperature and the liquid crystal alignment layer is irradiated with light. It is fixedly arranged.

이때, 전기장 Ep의 방향과 광기능성 고분자 분자(12)의 쌍극자 방향사이의 각도는 제 7도에 도시된 바와 같이이며, 상기의 광기능성 고분자를 사용한 경우 극각 는 cos=Ep/3kT 로 주어진다.At this time, the angle between the direction of the electric field Ep and the dipole direction of the photofunctional polymer molecule 12 is as shown in FIG.And the polar angle when using the optical functional polymer Cos=It is given by Ep / 3kT.

여기서 는 전체 광기능성 부분에 대한 평균치를 의미하며는 광기능성 부분의 전기 쌍극자 모멘트이고, k는 볼쯔만(Boltzmann) 상수, T는 절대온도를 나타낸다.Where is the mean for the entire photofunctional part Is the electric dipole moment of the photofunctional moiety, k is the Boltzmann constant, and T is the absolute temperature.

상기 식에서 알 수 있듯이 광기능성 부분의 정렬은 전기장의 세기에 비례하여 양호하게 이루어진다는 것을 알 수 있다.As can be seen from the above equation, it can be seen that the alignment of the photofunctional part is made in good proportion to the intensity of the electric field.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 열과 전기장을 이용하여 액정 배향막 분자의 광기능성 부분을 전기장 방향으로 고정 배향시키는 것으로서, 전기장 방향으로 배향된 광기능성 부분을 갖는 액정배향막에 외부에서 편광된 자외선을 조사함으로써, 광기능성 고분자의 광기능성 부분을 트랜스모드로하여 빛의 편광방향에 수직한 면에 재배열시킨다.As described above, the present invention is to fix the photofunctional portion of the liquid crystal alignment layer molecules in the electric field direction by using heat and an electric field, and irradiates the ultraviolet light polarized from the outside to the liquid crystal alignment layer having the photofunctional portion oriented in the electric field direction. Thus, the photofunctional portion of the photofunctional polymer is placed in a trans mode and rearranged on a plane perpendicular to the polarization direction of light.

따라서 본 발명의 방법에 따르면 광기능성 고분자 액정배향막의 분자를 소정방향으로 확실하게 배열시킬 수 있어 우수한 액정 디스플레이용 배향막을 제조할 수 있다.Therefore, according to the method of the present invention, molecules of the photofunctional polymer liquid crystal alignment film can be reliably arranged in a predetermined direction, whereby an excellent alignment film for liquid crystal display can be produced.

Claims (8)

상부에 투명전극과 광기능성 고분자 액정배향막이 형성되어 있는 기판과, 상기 기판에 열을 인가하기 위한 가열수단과, 상기 기판 상부의 광기능성 액정배향막에 전기장을 인가하고, 상부에서 조사되는 빛을 투과시크는 상대전극과, 상기 가열수단과 상대전극에 전원을 공급하기 의한 전원공급수단과, 상기전극 상부로부터 빛을 편광하여 조사하기 위한 편광수단을 포함하는 광기능성 고분자 액정배향막의 분자배열 장치.An electric field is applied to the substrate on which the transparent electrode and the optical functional polymer liquid crystal alignment film are formed, the heating means for applying heat to the substrate, and the optical functional liquid crystal alignment film on the substrate, and transmits the light irradiated therefrom. Seek comprises a counter electrode, a power supply means for supplying power to the heating means and the counter electrode, and a polarizing means for polarizing and irradiating light from the upper electrode, the molecular arrangement of the photofunctional polymer liquid crystal alignment film. 제1항에 있어서, 상기 전극은 빛이 투과할 수 있는 투명한 물질인 것을 특징으로 하는 광기능성 고분자 액정배향막의 분자배열 장치.The device of claim 1, wherein the electrode is a transparent material through which light can pass. 제1항에 있어서, 상기의 광기능성 고분자 액정배향막의 재료는 아조(Azo-), 스틸벤(Stilbene-), 시나메이트(Cinnamate-)계열의 분자구조를 갖는 것을 특징으로 하는 광기능성 고분자 액정배향막의 분자배열 장치.The optically functional polymer liquid crystal alignment layer of claim 1, wherein the material of the photofunctional polymer liquid crystal alignment layer has a molecular structure of Azo-, Stilbene-, Cinnamate- series. Molecular array device. 광기능성 고분자가 원활한 회전운동을 할 수 있도록 광기능성 고분자 액정배향막에 열을 가하는 단계와, 상기 열에 의해 원활한 운동을 하는 광기능성 고분자 액정배향막 분자의 쌍극자 모멘트를 전기장의 방향으로 배열시키기 위해 상기 광기능성 고분자 액정배향막에 전기장을 인가하는 단계와, 상기 광기능성 고분자 액정배향막의 분자의 쌍극자 모멘트가 전기장 방향으로 고정배열되어 있게하기 위하여 상기 광기능성 고분자 액정배향막에 전기장이 인가된 상태에서 온도를 냉각시키는 단계와, 상기 광기능성 고분자 액정배향막의 분자를 편광된 광선의 수직한 면에 배열시키기 위하여 상기 광기능성 고분자 액정배향막 상부로 부터 편광된 자외선을 임의의 각도로 다중조사하는 단계를 포함하는 광기능성 고분자 액정배향막의 분자배열 방법.Applying heat to the photofunctional polymer liquid crystal alignment layer so that the optical functional polymer can perform a smooth rotational movement, and the optical function for arranging the dipole moments of the photo functional polymer liquid crystal alignment layer molecules that are smoothly moved by the heat in the direction of the electric field. Applying an electric field to the polymer liquid crystal alignment layer, and cooling the temperature while the electric field is applied to the photo functional polymer liquid crystal alignment layer so that the dipole moments of the molecules of the photofunctional polymer liquid crystal alignment layer are fixedly arranged in the electric field direction. And irradiating the ultraviolet light polarized from the upper portion of the optical functional polymer liquid crystal alignment film at an arbitrary angle to arrange the molecules of the optical functional polymer liquid crystal alignment film on the vertical plane of the polarized light. Molecular arrangement method of alignment film. 제4항에 있어서, 상기 광기능성 고분자 액정배향막에 열을 가하는 단계에서, 상기 광기능성 고분자 액정배향막에 인가된는 열은 유리 천이온도 이상이 되도록 가열하는 것을 특징으로 하는 광기능성 고분자 액정배향막의 분자배열방법.The method of claim 4, wherein in the step of applying heat to the optical functional polymer liquid crystal alignment film, the heat applied to the optical functional polymer liquid crystal alignment film is heated to a glass transition temperature or more, the molecular arrangement of the optical functional polymer liquid crystal alignment film Way. 제4항에 있어서, 상기 광기능성 고분자 액정배향막에 전기장을 인가하는 단계에서, 상기 광기능성 고분자 액정배향막 분자의 쌍극자 모멘트는 전기장의 세기에 비례하여 정렬되는 것을 특징으로 하는 광기능성 고분자 액정배향막의 분자배열 방법.5. The method of claim 4, wherein in the step of applying an electric field to the photofunctional polymer liquid crystal alignment layer, the dipole moments of the molecules of the photo functional polymer liquid crystal alignment layer are aligned in proportion to the intensity of the electric field. Arrangement method. 제4항에 있어서, 상기 광기능성 고분자 액정배향막에 편광된 자외선을 다중으로 조사하는 단계에서, 상기 광기능성 고분자 액정배향막의 분자가 시스모드 또는 트랜스모드로 변환되어 배열되는 것을 특징으로 하는 광기능성 고분자 액정배향막의 분자배열 방법.The optically functional polymer according to claim 4, wherein in the step of irradiating the polarized ultraviolet rays to the optically functional polymer liquid crystal alignment layer in multiple times, the molecules of the optically functional polymer liquid crystal alignment layer are arranged in a cis mode or a trans mode. Molecular arrangement method of liquid crystal aligning film. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 광기능성 고분자 액정배향막에 인가되는 온도는 광기능성 고분자 액정배향막의 분자가 전기장에 의해 정렬될때까지 유지시키는 것을 특징으로 하는 광기능성 고분자 액정배향막의 분자배열 방법.The method of claim 4 or 5, wherein the temperature applied to the photofunctional polymer liquid crystal alignment layer is maintained until the molecules of the photo functional polymer liquid crystal alignment layer are aligned by an electric field. .
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