KR100742201B1 - 편광간섭을 이용한 액정 디바이스의 다중 도메인 티엔 격자형성방법 - Google Patents

편광간섭을 이용한 액정 디바이스의 다중 도메인 티엔 격자형성방법 Download PDF

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Abstract

개시된 내용은 편광간섭을 이용한 액정 디바이스의 다중 도메인 TN 격자 형성방법에 관한 것으로서, 액정 디바이스를 준비하고, 결맞음이 있는 광원으로부터 간섭계를 형성하고, 편광 간섭무늬를 형성하도록 간섭계를 구성하는 기록광의 각 팔의 편광을 조절하여 편광변조를 만들고, 편광변조가 형성되는 장소에 위치시킨 후 일측 방향으로 각도를 주고, 편광 간섭무늬를 일측 방향으로 각도를 준 액정 디바이스의 광배향막 상하기판에 기록하며, 액정 디바이스의 액정분자가 도메인에 따라 광배향막 상하기판에서 서로 다른 방향으로 정렬되어 비틀림 각이 형성된다.
따라서, 본 발명은 서로 반대 방향으로 진행하는 기록광으로 인해 형성되는 편광변조를 액정 디바이스의 광배향막에 기록하여 액정분자를 배향함과 동시에 비틀림 격자를 형성함으로써, 다중 도메인 TN 격자를 하나의 공정으로 만들 수 있는 효과를 제공한다.
액정, 광배향막, 편광간섭, TN(Twisted Nematic), 다중 도메인

Description

편광간섭을 이용한 액정 디바이스의 다중 도메인 티엔 격자 형성방법{Manufacturing method for multi-domain twisted nematic grating of liquid crystal using a polarization interference}
도 1은 본 발명에 사용되는 액정 디바이스의 구조를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 편광 간섭무늬를 형성하기 위한 간섭계 장치를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따라 액정 디바이스의 각 광배향막이 배향될 때 편광변조가 형성되는 형상을 도시한 개념도,
도 4는 본 발명에 따라 형성된 광배향막의 상하기판의 배향 방향과 비틀림 각을 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따라 다양한 편광간섭으로 만들어진 액정의 비틀림 격자의 편광현미경 사진,
도 6은 본 발명에 따라 4 도메인 TN 격자를 형성하였을 때의 편광현미경 사진,
도 7은 본 발명에 따른 편광간섭을 이용한 액정 디바이스의 다중 도메인 TN 격자 형성방법의 과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 유리판 20 : 제 1 광배향막
30 : 제 2 광배향막 40 : 제 1 기록광
50 : 제 2 기록광 60 : 염료가 섞인 액정
본 발명은 액정 디바이스의 다중 도메인 TN 격자 형성방법에 관한 것이다.
보다 상세하게는 액정 디바이스를 미리 만든 이후 빛의 편광간섭을 광배향막 상하기판에 기록함으로써, 액정분자를 배향함과 동시에 비틀림 격자(TN)를 형성할 수 있도록 하는 편광간섭을 이용한 액정 디바이스의 다중 도메인 TN 격자 형성방법에 관한 것이다.
액정표시장치는 액정을 이용하여 문자정보나 영상정보를 표시하는 기기로서 경량, 슬림형, 저소비전력, 저전압구동의 특성을 지니고 있으며, 시계, 휴대전화 등의 소형의 기기로부터 텔레비전, 퍼스널컴퓨터 등의 대화면의 디스플레이에 이르기까지 여러 가지의 전자기기에 사용되고 있다.
액정표시장치는 표면에 투명전극(ITO;Indium Tin Oxide)을 형성한 2장의 투명한 기판(유리판)을 수㎛로 유지하고 그 사이에 액정을 주입한 것으로서, 외부로부터 투명전극을 통해 전계를 가해 액정을 회전시켜 빛을 통과하게 하거나 통과하 지 않게 하여 화면을 구성하게 된다.
이러한 액정의 광학특성을 이용하는 종래의 액정표시장치는, 일반적인 것으로 TN(Twisted Nematic) 액정을 사용한 것이 있다. TN 액정표시장치의 동작원리는 액정분자가 면에 따라서 일축(네마틱) 배향하도록 처리한 투명한 기판을 직각으로 교차시켜 대향시키고, 그 사이에 액정을 넣어 액정분자를 배열하게 한 셀(cell)을 제작하여 수직이거나 수평인 두 편광자 사이에 넣고, 셀에 전압을 가하여 액정분자가 전계방향으로 배열을 바꾸어 웨이브 가이딩(wave guiding)시켜 빛을 통과하거나 통과하지 못하도록 하여 문자정보나 영상정보를 표시하는 것이다.
한편, 현재 액정을 배향시키는 방법으로 크게 두 가지 방법을 사용하고 있는데, 천이나 폴리이미드(polyimide)막을 문질러 배향하는 러빙(rubbing) 방법과 광으로 광배향막을 정렬시켜 액정에 방향성을 주는 광배향 방법이 있다. 따라서 액정 격자를 만들 때에도 이러한 마이크로 러빙 방법, 즉 AFM(Atomic Force Microscope)에 메탈 볼을 장착하여 미세하게 메탈 볼로 문질러 러빙하는 방법을 사용하거나, 포토 마스크를 사용하여 광배향을 여러 번 수행하여 이를 세밀하게 맞추는 방법을 사용하고 있다.
하지만 종래와 같은 메탈 볼 등으로 하는 미세 러빙 방법으로는 대면적의 격자 형성이 어렵고, 또한 상하기판을 미세하게 맞추어야 하는 과정이 필요하므로 산업화하는데 많은 제약이 있었으며, 광배향 방법 역시 여러 번의 정교한 광배향 과정과 상하 광배향 기판을 조절하고 결합하여 액정 격자를 만드는 번거로움이 발생하였다.
또한, 시야각을 넓히기 위하여 다중 도메인 TN 격자를 제작할 경우에도 마찬가지로 여러 번의 러빙 과정과 노광 과정이 필요한 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록, 빛의 간섭 성질을 이용하여 편광변조를 생성하고, 이를 이용하여 액정 디바이스 상하 광배향막 기판의 아조(azo) 분자방향을 주기적으로 조작함으로써 액정분자의 방향이 주기적으로 조작되도록 함과 동시에 광배향막 상하기판에서의 액정분자들간의 배향방향을 서로 다르게 정렬시켜 소자 내부에 비틀림 각이 형성되도록 하는 편광간섭을 이용한 액정 디바이스의 다중 도메인 TN 격자 형성방법을 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 편광간섭을 이용한 액정 디바이스의 다중 도메인 TN 격자 형성방법은, 광기능성 고분자로 된 광배향막을 다중 배향하고 액정분자에 비틀림 각을 형성하는 액정 디바이스의 다중 도메인 TN 격자 형성방법에 있어서, 액정 디바이스를 준비하는 단계, 결맞음이 있는 광원으로부터 간섭계를 형성하고, 편광 간섭무늬를 형성하도록 간섭계를 구성하는 기록광의 각 팔의 편광을 조절하여 편광변조를 만드는 단계, 액정 디바이스를 편광변조가 형성되는 장소에 위치시키는 단계, 편광변조가 형성되는 장소에 위치된 액정 디바이스를 일측 방향으로 각도를 주는 단계, 편광 간섭무늬를 일측 방향으로 각도를 준 액정 디바이스의 광배향막 상하기판에 기록하는 단계, 및 액정 디바이스의 액정분자가 도메인에 따라 광배향막 상하기판에서 서로 다른 방향으로 정렬되어 비틀림 각이 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 준비되는 액정 디바이스는, 직선 편광을 가진 광으로 노광하여 액정이 한 방향으로 정렬되도록 한다.
또한, 액정 디바이스의 광배향막 상하기판에 편광 간섭무늬를 기록할 때 액정 디바이스의 앞뒤에 기록광이 입사되며, 액정 디바이스의 앞뒤에 입사되는 기록광은, 서로 수직한 방향의 S편광과 P편광, 서로 평행한 방향의 S편광과 S편광 또는 P편광과 P편광, 서로 반대 방향으로 진행하는 동일한 방향의 원편광 중 어느 하나를 사용한다.
또한, 준비되는 액정 디바이스는, 액정에 염료를 섞어 흡수 조절을 통해 편광변조를 조작할 수 있도록 하고, 소량의 염료는 1%미만을 말하며, 이보다 많은 양은 액정에 잘 용해되지 않으므로 사용하는 액정의 특성과 액정 셀의 두께 등을 고려하여 염료를 아조 염료를 섞어준다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 편광간섭을 이용한 액정 디바이스의 다중 도메인 TN 격자 형성방법을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 사용되는 액정 디바이스의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이, 액정 디바이스는 다음과 같이 만들어진다. 우선 광배향막을 형성하는 아조가 함유된 폴리머에 용매를 섞어서 다양한 농도대로 준비하고, 액정 디바이스에서 형성하고자 하는 비틀림 각의 조건에 따라 사용한다. 유리판(10) 위에 투명한 전극을 증착한 ITO 기판에 아조 분자가 함유된 광폴리머 용액을 스핀 코팅 등의 방법으로 코팅한 후, 일정한 온도에서 광배향막에 포함되었던 용매를 증발시켜 두 장을 준비한다. 이때 준비한 아조 폴리머 용액의 농도가 엷을수록 제 1, 제 2 광배향막(20)(30)의 두께는 얇아지며, 준비한 아조 폴리머 용액의 농도가 엷을수록 제 1, 제 2 광배향막(20)(30)의 두께가 얇아지는 것에 비례하여 입사되는 제 1, 제 2 기록광(40)(50)의 흡수는 적어진다. 또한, 제 1, 제 2 광배향막(20)(30)의 흡수 파장대와 제 1, 제 2 기록광(40)(50)의 흡수 파장대는 거의 일치하여야 한다. 이는 광배향 현상을 일으키는 광이성질체 현상은 흡수가 일어나는 공명 파장에서만 가능하기 때문이다. 이렇게 준비된 제 1, 제 2 광배향막(20)(30) 두 장을 스페이서를 사용하여 사이의 간격을 일정하게 맞춘 후, 광경화성 에폭시로 굳혀서 일정 두께의 셀을 형성한다. 또한 액정에 소량의 흡수 염료 분자를 섞어서 준비한다. 이 염료가 소량 섞인 액정을 일정한 온도에서 액정 셀에 주입하여 액정 디바이스를 형성한다.
도 2는 본 발명에 따른 편광 간섭무늬를 형성하기 위한 간섭계 장치로서, 본 발명에서 사용된 간섭계는 두 빛살 간섭계이며, 하나의 광원에서 나온 빛을 두 개로 나누어 각 팔의 편광을 편광자로 조절하고, 이에 의해서 편광 간섭무늬가 생기는 간섭계이다.
아르곤 레이저 광원(Ar+: 파장(λ) = 514.5nm)에서 나온 빛은 빔 스플리터(Beam Splitter)에서 서로 같은 세기로 갈라져서 각각 반대 방향으로 진행하는 광경로를 가진다. 각각의 기록광들은 편광자를 통하여 여러 가지 편광을 가질 수 있도록 조절이 가능하다. 2개의 기록광들은 서로 일정한 각도를 가지고 만날 수 있는데, 이는 조절이 가능하고 2개의 기록광들이 교차하는 지점에서 편광변조가 형성된다. 하지만, 일반적으로 두 기록광 사이의 각도는 0도로 서로 반대방향으로 진행하지만 같은 광경로를 가지게 하며, 필요에 따라 간섭계에서 사용되는 광학용 거울에 의해 간섭 각도가 임의로 용이하게 조절될 수 있다.
한편, 본 발명에 사용되는 2개의 제 1 및 제 2 기록광의 파장대는 모두 상기 아르곤 레이저 광원의 파장대와 동일한 514.5nm가 된다.
도 3은 본 발명에 따라 액정 디바이스의 각 광배향막이 배향될 때 편광변조가 형성되는 형상을 도시한 개념도이다.
도시된 바와 같이, 도 1에서 준비된 액정 디바이스가 직선 편광을 가진 광으로 노광되면 광배향막의 아조 분자의 광이성질체 현상에 의한 정렬로 인하여 액정이 한 방향으로 정렬된다. 이후 준비한 액정 디바이스를 편광변조가 형성되는 지점에 위치시키고, 액정 셀에 액정이 주입된 액정 디바이스를 일측 방향으로 틀어 각도(θs)를 주면 이로 인하여 제 1, 제 2 광배향막(20)(30)은 편광변조를 겪게 되고, 편광변조는 제 1, 제 2 광배향막(20)(30)에 각각 기록된다.
이때 형성되는 격자의 간격, Λ는 Λ=1/(4sinθs)의 식으로 산출하게 되며, 이러한 식에 의하면 액정 셀을 틀어주는 각도가 0도가 되면 격자 간격이 무한대가 되어 격자가 생기지 않고 유니폼한 도메인이 생기게 되므로, 격자 형성을 위해서는 θs를 0도로 하지 않는다. 따라서, 액정 셀을 원하는 격자 간격에 맞게 0도에서 3도 사이로 틀어 주면 원하는 간격의 격자를 제작할 수 있으며, 격자 간격은 θs를 3도 까지 줄 때 약 5마이크론 정도까지 임의로 제작할 수 있다. 하지만 액정 셀을 틀어주는 각도가 너무 크게 되면 격자 간격이 너무 작아질 뿐만 아니라 격자가 잘 기록되지 않는다. 이는 액정과 배향막의 특성으로 말미암은 것으로 물질의 특성을 개선하면 보다 작은 간격의 격자 형성이 가능하다.
이제, 하나의 실시예로서 제 1 기록광(40)의 편광을 S편광, 즉 액정 디바이스의 입사평면에 수직한 방향으로 입사되는 편광이라 하고, 제 2 기록광(50)의 편광을 P편광, 즉 액정 디바이스의 입사평면에 수평한 방향으로 입사되는 편광을 사용하여 비틀림 액정 격자를 형성하는 방법을 설명한다. 다음 식 (1)은 두 S와 P 기록광에 의해 기록되는 편광변조를 보여준다.
Figure 112007004942099-pat00011
(1)
여기서 Eos=Eoexp(-α(d-z)), Eop=Eoexp(-αz) 이고, α는 흡수 계수, d는 액정 셀의 두께에 해당하고, z는 액정 셀 내에서 편광변조를 알고 싶은 곳이 된다.
따라서, 액정 셀 내의 편광변조 중에 타원편광과 직선편광의 주축의 각도 θoff 값(본원발명의 도 4b 참조)의 값을 EOS/EOP 으로 알 수 있게 된다.
즉, 이 각도에 수직한 방향으로 액정 분자가 정렬하게 되므로 흡수를 액정 셀의 흡수계수를 조정하여 편광변조의 주축각 θ off 를 조절함으로써 액정의 배향방향을 주기적으로 조절할 수 있게 되는 것이다.
한편, 이 경우 액정 셀 내의 흡수계수와 배향막의 흡수계수를 따로 고려해주어야 한다. 이는 두 물질의 흡수계수가 서로 다르기 때문이다.
식 (1)에서 형성되는 편광변조는 각 기록광의 세기에 따라 달라지는데, 이는 도 3의 표에서 확인할 수 있다. 여기서 도 3의 표 맨 위 상단 칸에서 보여지는 편광변조가 제 1광배향막(20)에서 일어나고, 맨 아래 하단 칸에서 보여지는 편광변조가 제 2광배향막(30)에서 일어나게 된다. 이에 대한 자세한 설명은 아래와 같다.
삭제
액정 셀에 주입된 액정에는 소량의 염료 분자가 섞여 있으며, 이 염료 분자의 흡수 파장대는 제 1, 제 2 기록광(40)(50)의 파장대와 서로 일치하도록 한다. 또한 여기서 사용하는 아조가 첨가된 제 1, 제 2 광배향막(20)(30)의 흡수 파장대도 역시 제 1, 제 2 기록광(40)(50)의 파장대와 거의 일치하도록 한다.
제 1, 제 2 기록광(40)(50)이 액정 디바이스를 지나는 동안의 경로를 살펴보면, 제 1 기록광(40)은 진행하는 동안 제 1 광배향막(20)을 만나게 되고 이 제 1 광배향막(20)의 흡수 영역대에 기록광이 있기 때문에 아조 분자의 밀도에 따라 제 1 기록광(40)의 일부가 흡수된다. 그 후 일부가 흡수된 제 1 기록광(40)은 소량의 염료가 섞인 액정을 통과하게 된다. 전술한 바와 같이 편광변조를 기록하기 전에 직선 편광을 사용하여 액정을 한 방향으로 정렬시켜 놓았기 때문에 액정이 정렬됨과 동시에 액정 속에 들어있던 소량의 염료 분자도 액정을 따라 정렬하게 되어 정렬된 방향으로는 제 1 기록광(40)의 흡수가 커지게 된다. 따라서 액정을 통과하는 동안 제 1 기록광(40)은 정렬된 염료분자와 액정에 의해 일부가 흡수 및 산란된다. 이때 편광변조를 기록하기 전에 액정분자의 방향을 주기 위한 노광 과정으로 제 1 기록광(40)의 편광 방향, 즉 S편광 방향으로 액정 분자와 염료 분자가 정렬하고 있다면 더 많은 흡수가 뒤따를 것이다. 이를 P편광의 제 2 기록광(50)과 비교하면 P편광의 제 2 기록광(50)은 편광 방향이 정렬된 액정분자와 염료분자에 서로 수직이므로 염료 분자에 의한 흡수는 S편광의 제 1 기록광(40) 보다 적게 일어날 것이다.
다시 제 1 기록광(40)을 살펴보면, 일부가 흡수된 제 1 기록광(40)은 이제 제 2 광배향막(30)에 도달하게 된다. 이때 제 1 기록광(40)은 제 1 광배향막(20)에 의한 흡수와 염료가 섞여 있는 액정(60)에 의한 흡수 및 산란으로 인하여 이미 많은 양의 빛을 소실한 상태가 된다. 마찬가지로 제 2 기록광(50)도 같은 흡수 경로 를 겪게 되어 각각의 기록광이 서로 반대편의 광배향막에 도달할 경우에는 이미 세기가 많이 감소한 상태가 된다. 이러한 세기의 감소율은 액정에 섞여 있는 염료의 농도를 조절하거나 광배향막을 형성하는 광폴리머 용액의 농도를 조절함으로써 조절이 가능하다.
이와 같이 제 1 기록광(40)은 제 1 광배향막(20), 염료가 섞인 액정(60)을 차례로 지나게 되며, 마찬가지로 제 2 기록광(50)도 역시 제 2 광배향막(30), 염료가 섞인 액정(60)을 차례로 지나게 된다. 따라서 제 1 광배향막(20)에서는 흡수를 두 번 거친 제 2 기록광(50)보다 제 1 기록광(40)의 세기가 더 크기 때문에 제 1 기록광(40)과 제 2 기록광(50)에 의한 편광변조는 도 3의 표의 첫 번째 줄과 같게 되고 이렇게 형성된 편광변조가 제 1 광배향막(20)에 기록된다. 이러한 편광변조가 제 1 광배향막(20)에서 일어나는 동안 제 1 광배향막(20) 내의 아조 분자들은 광이성질체 현상에 의해서 형성된 편광변조의 수직한 방향으로 정렬되고, 이에 따라 제 1 광배향막(20)의 표면에 있던 액정 분자들이 아조 분자들과 같은 방향으로 정렬된다. 마찬가지로, 제 2 광배향막(30)을 살펴보면, 제 1 기록광(40)보다 제 2 기록광(50)의 세기가 더 크기 때문에 제 1 기록광(40)과 제 2 기록광(50)에 의한 편광변조는 도 3의 표의 세 번째 줄과 같게 되고 이렇게 형성된 편광변조가 제 2 광배향막(30)에 기록된다. 따라서 제 2 광배향막(30) 내의 아조 분자들이 광이성질체 현상에 따라 편광변조를 이루는 각 편광 방향에 수직하게 정렬되므로 역시 표면에 있던 액정 분자들도 아조 분자들과 같은 방향으로 정렬된다.
도 4는 본 발명에 따라 형성된 광배향막의 상하기판의 배향 방향과 비틀림 각을 도시한 도면으로서, 광배향막 표면에서의 액정분자의 방향성을 나타내며, 이로 인한 광배향막 상하기판에서의 액정의 주기적인 배향 및 이때 형성되는 도메인에서의 액정분자의 배향방향이 서로 다른 방향으로 정렬되어 비틀림 각이 형성되는 것을 보여주고 있다.
각 도메인은 직선 편광의 변조를 중심으로 생성되며, 도 4a와 도 4b의 직선 편광에 의한 부분은 1:1로 대응된다. 여기서 제 1, 제 2 광배향막(20)(30)의 표면에서의 액정 배향각도인 θoff의 각도차이 θt에 의해서 비틀림 각이 형성되고, 이 비틀림 각의 크기는 액정 분자 속에 소량 첨가된 염료의 양과 액정의 두께로 조절이 가능하다. 즉, 액정 디바이스의 두께가 두꺼울수록, 그리고 염료 분자의 농도가 짙으면 짙을수록 θt의 각도는 90에 가까워진다.
도 5는 본 발명에 따라 다양한 편광간섭으로 만들어진 액정의 비틀림 격자의 편광현미경 사진으로서, 도 5a 내지 도 5c는 기록광의 편광을 각각 틀리게 하였을 경우 다양하게 기록되는 비틀림 격자의 편광현미경 사진을 보여주고 있다.
각 사진은 4개의 사진으로 구성되어 있으며, 각 4개의 사진은, 편광현미경으로 액정 비틀림 격자의 배향 상태를 보기 위해서, 액정 비틀림 격자를 편광현미경의 한 편광자의 편광축을 기준으로 그 기준에 대하여 소자(액정 셀)를 각각 0도, 45도, 90도, -45도로 돌렸을 때의 액정 비틀림 격자의 각 도메인이 변하는 모습을 보여주고 있다. 또한, 도 5a는 도 3과 4에서 설명되었던 것처럼 기록광이 S편광과 P편광으로 서로 수직한 방향의 편광을 기록광으로 사용하였을 때 보여지는 액정 비틀림 격자의 편광현미경 사진이고, 도 5b의 경우에는 기록광이 서로 평행한 경우, 즉 S편광과 S편광, P편광과 P편광일 때 보여지는 액정 비틀림 격자의 편광현미경 사진이며, 도 5c의 경우는 서로 반대 방향으로 진행하는 동일한 방향의 원편광이 기록광일 때 보여지는 액정 비틀림 격자의 편광현미경 사진이다. 각 사진에서 보여지는 격자는 기록광의 편광변조 상태가 모두 틀리기 때문에 각각 고유한 특성을 지니게 된다.
도 6은 본 발명에 따라 4 도메인 TN 격자를 형성하였을 때의 편광현미경 사진으로서, 4 도메인 TN 격자를 만들기 위해서는 첫 번째 편광변조 기록시 액정 셀에 액정이 주입된 액정 디바이스를 일단 좌우 방향으로 틀어 준다. 이때 액정 셀에 액정이 주입된 액정 디바이스를 틀어주는 각도 θs는 원하는 격자 Λ의 간격에 따라 정해지며, 이 기록 과정에서 일단의 방향으로 2 도메인의 격자가 형성되면 다음에는 상하 방향으로 다시 θs 만큼을 틀어준다. 이 과정에서 수직방향으로 다시 격자가 형성되며, 이러한 두 단계의 과정으로 인하여 다중 도메인, 즉 4 도메인의 격자가 형성됨을 볼 수가 있다. 이 경우 일반적으로 생각되는 4 도메인을 이루는 액정의 방향과 액정 정렬 방향은 동일하다.
도 7은 본 발명에 따른 편광간섭을 이용한 액정 디바이스의 다중 도메인 TN 격자 형성방법의 과정을 상세하게 나타낸 순서도로서, 편광간섭을 이용하여 액정 디바이스에 광배향을 수행하고 비틀림 각을 형성하기 위해서는 다음과 같은 단계를 수행하여야 한다.
먼저 도 1에서 설명한 바와 같은 액정 디바이스를 준비하고(S10), 준비된 액정 디바이스를 직선 편광을 가진 광으로 노광하여 액정을 한 방향으로 정렬시켜야 한다(S20). 이때, 단계 S10에서 준비되는 액정 디바이스는, 흡수 조절을 통해 편광변조를 조작하기 위하여 액정에 소량의 염료를 섞어 준비할 수 있다.
이후 직선 편광을 가진 광으로 노광하여 액정을 한 방향으로 정렬시킨 액정 디바이스를 편광변조가 형성되는 장소에 위치시키고(S30), 편광변조가 형성되는 장소에 위치된 액정 디바이스를 일측 방향으로 각도를 준다(S40).
이후 직선 편광을 가진 광으로 노광하여 액정을 한 방향으로 정렬시킨다(S20). 이후에는 결맞음(coherent)이 있는 광원으로부터 간섭계를 형성하고 간섭계를 구성하는 기록광의 각 팔의 편광을 조절하여 편광변조를 만들고(S30),액정 디바이스를 편광변조가 형성되는 장소에 위치시키고(S40), 편광변조가 형성되는 장소에 위치된 액정 디바이스를 일측 방향으로 각도를 준다(S50).
액정 디바이스를 일측 방향으로 각도를 준 생성된 편광 간섭무늬를 일측 방향으로 각도를 준 액정 디바이스의 광배향막 상하기판에 기록한다(S60). 이때, 단계 S60에서 액정 디바이스의 광배향막 상하기판에 편광 간섭무늬를 기록할 경우에는, 액정 디바이스의 앞뒤에 기록광이 입사되며, 액정 디바이스의 앞뒤에 입사되는 기록광은, 서로 수직한 방향의 S편광과 P편광, 서로 평행한 방향의 S편광과 S편광 또는 P편광과 P편광, 서로 반대 방향으로 진행하는 원편광 중 어느 하나를 사용하면 된다.
이에 따라 액정 디바이스의 액정분자가 도메인에 따라 광배향막 상하기판에서 서로 다른 방향으로 정렬되어 비틀림 각이 형성된다(S70).
여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서와 같이 본 발명의 편광간섭을 이용한 액정 디바이스의 다중 도메인 TN 격자 형성방법에 따르면, 서로 반대 방향으로 진행하는 기록광으로 인해 형성되는 편광변조를 액정 디바이스의 광배향막에 기록하여 액정분자를 배향함과 동시에 비틀림 격자를 형성함으로써, 다중 도메인 TN 격자를 하나의 공정으로 만들 수 있는 효과가 있다.
또한, 액정 디바이스를 만든 이후 편광변조를 액정 디바이스의 광배향막 상하기판에 기록하기 때문에 종래의 러빙 방법에서 문제가 되었던 여러 번의 미세한 러빙공정과 다중으로 러빙된 상하기판을 정밀하게 맞추어야 하는 문제를 해결할 수 있으며, 편광변조가 없는 하나의 광원으로 단지 배향하는 종래의 광배향 방법에서 문제가 되었던 포토 마스크를 사용하는 여러 번의 노광 작업과 정밀도가 요구되는 소자 제작 작업을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 광기능성 고분자로 된 광배향막을 다중 배향하고 액정분자에 비틀림 각을 형성하는 액정 디바이스의 다중 도메인 TN 격자 형성방법에 있어서,
    액정 디바이스를 준비하는 단계;
    결맞음이 있는 광원으로부터 간섭계를 형성하고, 편광 간섭무늬를 형성하도록 간섭계를 구성하는 기록광의 각 팔의 편광을 조절하여 편광변조를 만드는 단계;
    액정 디바이스를 편광변조가 형성되는 장소에 위치시키는 단계;
    편광변조가 형성되는 장소에 위치된 액정 디바이스를 일측 방향으로 각도를 주는 단계;
    형성된 편광 간섭무늬를 일측 방향으로 각도를 준 상기 액정 디바이스의 광배향막 상하기판에, 기록하는 단계; 및
    액정 디바이스의 액정분자가 도메인에 따라 광배향막 상하기판에서 서로 다른 방향으로 정렬되어 비틀림 각이 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광간섭을 이용한 액정 디바이스의 다중 도메인 TN 격자 형성방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 준비된 액정 디바이스는,
    직선 편광을 가진 광으로 노광하여 액정이 한 방향으로 정렬된 것을 특징으로 하는 편광간섭을 이용한 액정 디바이스의 다중 도메인 TN 격자 형성방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 액정 디바이스의 광배향막 상하기판에 편광 간섭무늬를 기록할 때,
    상기 액정 디바이스의 앞뒤에 기록광이 입사됨을 특징으로 하는 편광간섭을 이용한 액정 디바이스의 다중 도메인 TN 격자 형성방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 액정 디바이스의 앞뒤에 입사되는 상기 기록광은,
    서로 수직한 방향의 S편광과 P편광,
    서로 평행한 방향의 S편광과 S편광 또는 P편광과 P편광,
    서로 반대 방향으로 진행하는 동일한 방향의 원편광 중 어느 하나를 사용함을 특징으로 하는 편광간섭을 이용한 액정 디바이스의 다중 도메인 TN 격자 형성방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 준비된 액정 디바이스는,
    상기 액정에 염료를 섞어 흡수 조절을 통해 편광변조를 조작할 수 있음을 특징으로 하는 편광간섭을 이용한 액정 디바이스의 다중 도메인 TN 격자 형성방법.
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