KR100804849B1 - 액정막의 패터닝에 의한 광학소자의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

배향막(12) 부착의 유리기판(11) 상에 방사선 경화형 액정을 도포하여 미경화상태의 제1콜레스테릭 액정막(13)을 형성한다(도 2의 (a)). 다음에, 포토마스크(14)를 매개로 제1콜레스테릭 액정막(13)의 임의의 부분에 방사선(20)을 선택적으로 조사하여, 제1콜레스테릭 액정막(13)을 부분적으로 경화시킨 후(도 2의 (b)), 유기용매(22)에 접촉시켜, 미경화부분(13b)을 제거하여(도 2의 (c)), 원하는 패턴의 제1콜레스테릭 액정막(13)을 형성한다(도 2의 (d)). 그 후, 마찬가지의 방법으로, 제1콜레스테릭 액정막(13)의 표면 및 배향막(12)의 표면에, 방사선 경화형 액정을 도포하여 미경화상태의 제2콜레스테릭 액정막(13′)을 형성하고(도 2의 (e)), 방사선(20)의 조사(도 2의 (f)) 및 유기용매(22)에 대한 접촉(도 2의 (g))의 각 공정을 거쳐, 미경화부분(13b′)을 제거한다. 이에 의해, 원하는 패턴의 콜레스테릭 액정막(13, 13′)이 형성된 광학소자(10)가 제조된다(도 2의 (h)).

Description

액정막의 패터닝에 의한 광학소자의 제조방법{METHOD OF PRODUCING OPTICAL ELEMENT BY PATTERNING OF LIQUID CRYSTAL FILMS}
도 1은 본 발명에 이용되는 액정막의 패터닝 방법을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명에 의한 액정막의 패터닝에 의한 광학소자의 제조방법의 1실시형태를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 의한 액정막의 패터닝에 의한 광학소자의 제조방법의 다른 실시형태를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은, 원편광분리소자나 칼라필터 등의 광학소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 복수의 액정막을 패터닝함으로써 광학소자를 제조하는 방법에 관한 것이다.
종래, 콜레스테릭 규칙성을 갖는 액정막(콜레스테릭 액정막)에 의해 원편광분리소자나 칼라필터 등의 광학소자를 형성하는 방법이 알려져 있다. 이와 같은 광학소자에서는, 광학소자의 외형 형상에 대응하는 외형 패턴을 형성하거나, 적색, 녹색 및 청색의 각 색의 착색패턴을 형성하거나 하기 위해, 콜레스테릭 액정막을 정밀도 좋으면서 효율적으로 패터닝 하는 방법이 요망되고 있다.
종래에 있어서, 특히 각 색의 착색패턴을 형성하기 위한 방법으로서는, (1) 온도의 변화에 의해 콜레스테릭 액정막의 색을 제어하여, 콜레스테릭 액정막의 색이 원하는 색으로 된 시점에서, 마스크를 통해 자외선을 조사함으로써 콜레스테릭 액정막의 일부를 원하는 패턴으로 경화시키는 방법(일본 특허공개공보 제2000-258623호, 동 평9-304613호 및 동 평8-320480호 참조), (2) 기재(substrate) 상에 미리 설치된 패턴형상 凹부에 각 색의 액정을 매립하는 방법(일본 특허공개공보 평11-337716호 및 동 평10-282324호 참조), (3) 색이 다른 소정 패턴의 콜레스테릭 액정막을 하나의 기재 상에 순차 전사하는 방법(일본 특허공개공보 제2001-4824호 및 동 제2001-4822호 참조)이 알려져 있다.
그러나, 상기 (1)의 방법에서는, 온도에 의한 제어를 수반하기 때문에, 패터닝의 정밀도가 낮고, 다른 착색패턴끼리의 경계부분에서의 광학특성이 현저히 낮아진다는 문제가 있다. 또한, 동일한 콜레스테릭 액정막 상에서 각 색의 착색패턴을 형성하는 것은 가능하지만, 콜레스테릭 액정막의 일부를 제거하는 패터닝은 불가능하여, 광학소자의 외형 형상에 대응하는 외형패턴을 형성하는 것은 불가능하다는 문제가 있다.
또한, 상기 (2)의 방법에서는, 기재 상에 설치된 패턴형상 凹부에 액정을 매립하기 때문에, 위치 정밀도 및 막두께 정밀도가 낮고, 또한 제조에 장시간을 필요로 한다는 문제가 있다.
더욱이, 상기 (3)의 방법에서는, 제조공정이 복잡해지고, 또한 광학특성이나 내열성, 내약품성 등에도 부족하다는 문제가 있다.
더욱이, 상기 (1)~(3)의 방법 이외에도, 일본 특허공개공보 평11-153789호에는, 각 색의 콜레스테릭 액정막에 대해 마스크를 통해 자외선을 조사함으로써 각 장소의 착색패턴을 형성하는 방법이 제안되고 있다.
그러나, 상기 일본 특허공개공보 평11-153789호에 기재된 방법에서는, 콜레스테릭 액정막의 미경화부분을 제거할 필요가 있다. 이 경우, 종래에 있어서는, 콜레스테릭 액정막중 미경화부분을 물리적으로 벗겨내는 수법이 일반적으로 이용되지만, 이와 같은 수법에서는, 다른 착색패턴끼리의 경계부분에서의 막두께 정밀도가 낮다는 문제가 있다. 또한, 배향기능이 있는 기재의 표면을 손상시켜 버리기 쉽고, 기재의 표면에 재차 도포된 액정에 관해서는, 해당 액정중의 액정분자를 배향시키는 것이 곤란하다는 문제도 있다.
이 점에 대해, 일본 특허공개공보 평2-74924호에는, 액정막의 미경화부분을 유기용매에 의해 제거하는 방법이 기재되어 있지만, 이 방법은 어디까지나, 기재 상에 한층의 액정막을 형성하기 위한 것이고, 기판이나 액정막의 배향기능에 유기용매가 미치는 영향에 대해서는 전혀 고려하고 있지 않다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 동일한 기재 상에서 동일한 패턴 또는 다른 패턴으로 복수의 액정막을 정밀도 좋으면서 효율적으로 패터닝함으로써, 광학특성이 우수한 광학소자를 제조할 수 있는 광학소자의 제조방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제1해결수단으로서, 배향기능이 있는 기재의 표면에 제1방사선 경화형 액정을 도포하여 미경화상태의 제1액정막을 형성하는 제1공정과, 상기 제1액정막의 임의의 부분에 방사선을 선택적으로 조사하여, 상기 제1액정막을 부분적으로 경화시키는 제2공정, 부분적으로 경화된 상기 제1액정막을 유기용매에 접촉시켜, 상기 제1액정막중 미경화부분을 제거하여 소정 패턴의 제1액정막을 형성하는 제3공정 및, 미경화부분의 제거에 의해 남겨진 상기 제1액정막의 표면을 덮도록 제2방사선 경화형 액정을 도포하여, 소정 패턴의 제2액정막을 형성하는 제4공정을 구비하고, 상기 제2공정에 있어서, 상기 제1액정막중 방사선이 조사된 부분을 상기 제1방사선 경화형 액정이 90% 이상 경화된 상태로 경화시키는 것을 특징으로 하는 광학소자의 제조방법을 제공한다.
더욱이, 상술한 제1해결수단에 있어서는, 상기 제1액정막 및 상기 제2액정막은 콜레스테릭 규칙성을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 제1해결수단에 있어서는, 상기 제4공정은, 상기 제1액정막의 표면을 덮도록 제2방사선 경화형 액정을 도포하여 미경화상태의 제2액정막을 형성하는 공정과, 상기 제2액정막의 임의의 부분에 방사선을 선택적으로 조사하여, 상기 제2액정막을 부분적으로 경화시키는 공정 및, 부분적으로 경화된 상기 제2액정막을 유기용매에 접촉시켜, 상기 제2액정막중 미경화부분을 제거하여 소정 패턴의 제2액정막을 형성하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
더욱이, 상술한 제1해결수단에 있어서는, 상기 제1액정막 및 상기 제2액정막은, 콜레스테릭 규칙성을 가짐과 더불어 서로 다른 선택반사파장을 갖는 방사선 경화형 액정으로 이루어지고, 상기 기재 상에 적어도 일부가 겹치는 패턴으로 상기 제1액정막 및 상기 제2액정막을 형성함으로써, 상기 기재 상에 광대역의 반사층을 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명은, 제2해결수단으로서, 배향기능이 있는 기재의 표면에 제1방사선 경화형 액정을 도포하여 미경화상태의 제1액정막을 형성하는 제1공정과, 상기 제1액정막의 임의의 부분에 방사선을 선택적으로 조사하여, 상기 제1액정막을 부분적으로 경화시키는 제2공정, 부분적으로 경화된 상기 제1액정막을 유기용매에 접촉시켜, 상기 제1액정막중 미경화부분을 제거하여 소정 패턴의 제1액정막을 형성하는 제3공정 및, 미경화부분의 제거에 의해 노출된 상기 기재의 표면을 덮도록 제2방사선 경화형 액정을 도포하여, 소정 패턴의 제2액정막을 형성하는 제4공정을 구비하고, 상기 제3공정에 있어서, 상기 제4공정에서 제2방사선 경화형 액정이 도포되는 상기 기재의 표면의 배향기능을 유지하도록, 상기 유기용매로서, 상기 배향기능이 있는 기재의 표면을 용해하지 않는 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 광학소자의 제조방법을 제공한다.
더욱이, 상술한 제2해결수단에 있어서는, 상기 제4공정에 있어서, 상기 기재의 표면과 함께, 미경화부분의 제거에 의해 남겨진 상기 제1액정막의 표면을 덮도록 제2방사선 경화형 액정을 도포하고, 상기 제2공정에 있어서, 상기 제4공정에서 제2방사선 경화형 액정이 도포되는 상기 제1액정막의 표면의 배향기능을 유지하도록, 상기 제1액정막중 방사선이 조사된 부분을 상기 제1방사선 경화형 액정이 90% 이상 경화된 상태로 경화시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1액정막 및 상기 제2액정막은 콜레스테릭 규칙성을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 제2해결수단에 있어서는, 상기 제4공정은, 상기 기재의 표면을 덮도록 제2방사선 경화형 액정을 도포하여 미경화상태의 제2액정막을 형성하는 공정과, 상기 제2액정막의 임의의 부분에 방사선을 선택적으로 조사하여, 상기 제2액정막을 부분적으로 경화시키는 공정 및, 부분적으로 경화된 상기 제2액정막을 유기용매에 접촉시켜, 상기 제2액정막중 미경화부분을 제거하여 소정 패턴의 제2액정막을 형성하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은, 제3해결수단으로서, 배향기능이 있는 기재의 표면에, 콜레스테릭 규칙성을 갖는 방사선 경화형 액정을 도포하여 미경화상태의 액정막을 형성하는 제1공정과, 상기 액정막의 임의의 부분에 방사선을 선택적으로 조사하여, 상기 액정막을 부분적으로 경화시키는 제2공정 및, 부분적으로 경화된 상기 액정막을 유기용매에 접촉시켜, 상기 액정막중 미경화부분을 제거하여 소정 패턴의 액정막을 형성하는 제3공정을 포함하고, 상기 제3공정에 있어서, 상기 기재의 표면의 배향기능을 유지하도록, 상기 유기용매로서, 상기 배향기능이 있는 기재의 표면을 용해하지 않는 것을 이용하고, 상기 제1공정, 상기 제2공정 및 제3공정을, 적색, 녹색 및 청색의 각각의 선택반사파장을 갖는 3종류의 액정에 대해 순차 반복하여, 상기 기재 상에 서로 다른 패턴으로 복수의 액정막을 형성함으로써, 상기 기재 상에 적색, 녹 색 및 청색의 각 색의 착색층을 형성하는 것을 특징으로 하는 광학소자의 제조방법을 제공한다.
더욱이, 본 명세서에서 말하는 「방사선」이라는 것은, 광중합형 액정 등의 방사선 경화형 액정에 광중합반응 등을 유발시키는 것이고, 일반적으로는 자외선이나 전자선이 이용된다.
본 발명에 의하면, 배향기능이 있는 기재 상에 형성된 액정막의 임의의 부분에 방사선을 선택적으로 조사하여 액정막을 부분적으로 경화시킨 후, 부분적으로 경화된 액정막을 유기용매에 접촉시켜 액정막중 미경화부분을 제거함으로써, 원하는 패턴의 액정막을 얻도록 하고 있기 때문에, 액정막의 막두께 정밀도를 고정밀도로 유지하면서, 액정막의 패터닝을 임의의 형상으로 정밀도 좋으면서 효율적으로 행할 수 있다.
특히, 본 발명에 의하면, 액정막의 임의의 부분에 방사선을 선택적으로 조사하여 액정막을 부분적으로 경화시키는 공정에 있어서, 액정막중 방사선이 조사된 부분을 방사선 경화형 액정이 90% 이상 경화된 상태로 경화시킴으로써, 기재 상에 형성된 액정막의 표면에 액정을 재차 도포한 경우에도, 해당 액정중의 액정분자를 배향시키는 것이 가능해져, 동일한 기재 상에 복수의 액정막을 적어도 일부가 겹치는 것과 같은 패턴으로 정밀도 좋으면서 효율적으로 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 부분적으로 경화된 액정막을 유기용매에 접촉시켜 액정막중 미경화부분을 제거하는 공정에 있어서, 유기용매로서, 배향기능이 있는 기재의 표면을 용해하지 않는 것을 이용함으로써, 기재의 표면에 액정을 재차 도포 한 경우에도, 해당 액정중의 액정분자를 배향시키는 것이 가능해져, 동일한 기재 상에 복수의 액정막을 다른 패턴으로 정밀도 좋으면서 효율적으로 형성할 수 있다.
실시형태
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
우선, 도 1에 의해, 본 발명에서 이용되는 액정막의 패터닝 방법에 대해 설명한다.
우선, 배향기능이 있는 기재로서, 폴리이미드막 등으로 이루어진 배향막(12)이 부착된 유리기판(11)을 준비하고, 이 배향막(12)의 표면에, 콜레스테릭 규칙성을 갖는 광중합형 액정 등의 방사선 경화형 액정을 도포하여 미경화상태의 제1콜레스테릭 액정막(13)을 형성한다(도 1의 (a)). 이에 의해, 제1콜레스테릭 액정막(13)중의 액정분자는, 배향막(12)의 표면의 배향 규제력에 의해 배향한다. 더욱이, 배향기능이 있는 기재로서는, 배향막(12) 부착의 유리기판(11) 외에, 연신(延伸)PET(폴리에틸렌 텔레프탈레이트)필름 등을 이용할 수 있다. 또한, 제1콜레스테릭 액정막(13)용의 액정재료로서는, 중합성 모노머(monomer) 분자, 중합성 올리고머(oligomer) 분자 또는 액정 폴리머 등을 이용할 수 있다. 여기서, 제1콜레스테릭 액정막(13)을 자외선을 이용하여 경화시킬 경우에는, 액정재료중에 광중합 개시제를 혼입시킨다. 일반적으로는, 예컨대 Ciba Speciality Chemicals사 제조의 Irg369나 Irg907, Irg184 등의 광중합 개시제를 이용할 수 있다. 전자선을 이용할 경우에는, 이와 같은 광중합 개시제는 필요하지 않다. 더욱이, 제1콜레스테릭 액정막(13)용의 액정재료를 용매로 용해시켜 코팅액으로 해도 되고, 그 경우 에는 다음 공정(도 1의 (b))을 행하기 전에, 용매를 증발시키기 위한 건조공정을 행할 필요가 있다.
다음에, 포토마스크(14)를 매개로, 제1콜레스테릭 액정막(13)의 임의의 부분에 방사선(20)을 선택적으로 조사하여, 제1콜레스테릭 액정막(13)을 부분적으로 경화시킨다(도 1의 (b)). 이에 의해, 제1콜레스테릭 액정막(13)중, 포토마스크(14)의 개구부(14a)에 대응하는 부분이 경화부분(13a)으로 되고, 포토마스크(14)의 개구부(14a)에 대응하는 부분 이외의 부분이 미경화부분(13b)으로 된다. 더욱이, 이 경우, 제1콜레스테릭 액정막(13)중 방사선이 조사된 부분(경화부분 13a)을 방사선 경화형 액정이 90% 이상 경화된 상태로 경화시키는 것이 바람직하고, 이에 의해 다음 공정(도 1의 (c))에서 제1콜레스테릭 액정막(13)이 유기용매(22)에 접촉한 경우에도, 제1콜레스테릭 액정막(13)의 경화부분(13a)의 광학특성이 열화하거나, 팽창(swelling)하거나 하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 제1콜레스테릭 액정막(13)의 경화부분(13a)의 표면이 용해되 버리는 것을 효과적으로 방지하여, 제1콜레스테릭 액정막(13)의 경화부분(13a)의 표면의 배향기능을 유지할 수 있다.
그 후, 제1콜레스테릭 액정막(13)이 형성된 배향막(12) 부착의 유리기판(11)을 배럴(21; barrel) 내의 유기용매(22)중에 침지(浸漬; immerse)시켜, 부분적으로 경화된 제1콜레스테릭 액정막(13)을 유기용매(22)에 접촉시키다. 그리고, 배럴(21) 내에서 유리기판(11)을 고정한 상태로 배럴(21)을 요동시킴으로써, 제1콜레스테릭 액정막(13)중 미경화부분(13b)을 제거한다(도 1의 (c)). 더욱이, 유기용매(22)에 의한 제거방법으로서는, 상술한 요동세정법 외에, 스핀세정법을 이용할 수 있다. 또한, 유기용매(22)로서는, 미경화상태의 콜레스테릭 액정막을 용해하는 것이 가능하고, 또 배향기능이 있는 기재(배향막 부착의 유리기판이나 연신PET필름)의 표면을 용해하지 않는 것을 이용하는 것이 바람직하고, 이에 의해 기재의 표면의 배향 규제력이 손상되는 것을 효과적으로 방지하여, 기재의 표면에 방사선 경화형 액정을 재차 도포한 경우에도, 액정분자의 배향을 적절하게 행하는 것이 가능해진다. 구체적으로는, 배향막(폴리이미드막)의 표면이나 연신PET필름의 표면을 용해하지 않는 유기용매로서, 예컨대 아세톤이나, 초산-3-메톡시브틸, 디글라임(diglyme), 시클로헥사논, THF(테트라히드로프란), 톨루엔, 염산메틸, MEK(메틸 에틸 케톤) 등을 이용할 수 있다. 반대로, 배향막(폴리이미드막)의 표면이나 연신PET필름의 표면을 용해하는 유기용매로서는,
Figure 112002033796071-pat00001
브티로렉톤(butyrolactone), NMP(N-메틸2피로리돈), 1,3-디옥소란(dioxolane) 등이 있다. 이들의 유기용매는, 통상의 사용상태를 취하는 한, 본 발명에서는 바람직한 것은 아니지만, 배향막(폴리이미드막)의 표면이나 연신PET필름의 표면을 용해하지 않는 유기용매와 혼합하여 이용하도록 한 경우나, 그 농도가 상당히 얇은 경우에는 사용하는 것이 가능하고, 예컨대 현상(제거)속도의 조정 등을 위해 적합하게 사용할 수 있다.
이에 의해, 배향막(12) 부착의 유리기판(11) 상에 원하는 패턴의 제1콜레스테릭 액정막(13; 경화부분 13a)이 형성된 광학소자(10)가 제조된다(도 1의 (d)).
여기서, 이렇게 하여 제1콜레스테릭 액정막(13)을 패터닝한 후, 상술한 도 1에 나타낸 방법과 동일한 방법으로, 제2콜레스테릭 액정막의 형성 및 패터닝을 행 한다.
구체적으로는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 원하는 패턴의 제1콜레스테릭 액정막(13)을 형성한 후(도 2의 (a)(b)(c)(d)), 미경화부분(13b)의 제거에 의해 남겨진 경화부분(13a; 액정막 13)의 표면 및 미경화부분(13b)의 제거에 의해 노출된 배향막(12)의 표면에, 방사선 경화형 액정을 도포하여 미경화상태의 제2콜레스테릭 액정막(13′)을 형성한다(도 2의 (e)).
다음에, 포토마스크(14)를 매개로, 제2콜레스테릭 액정막(13′)의 임의의 부분에 방사선(20)을 선택적으로 조사하고, 제2콜레스테릭 액정막(13′)을 부분적으로 경화시킨다(도 2의 (f)). 이에 의해, 제2콜레스테릭 액정막(13′)중, 포토마스크(14)의 개구부(14a)에 대응하는 부분이 경화부분(13a′)으로 되고, 포토마스크(14)의 개구부(14a)에 대응하는 부분 이외의 부분이 미경화부분(13b′)으로 된다.
그 후, 콜레스테릭 액정막(13, 13′)이 형성된 배향막(12) 부착의 유리기판(11)을 배럴(21) 내의 유기용매(22)중에 침지시켜, 부분적으로 경화된 제2콜레스테릭 액정막(13′)을 유기용매(22)에 접촉시킨다. 그리고, 배럴(21) 내에서 유리기판(11)을 고정한 상태로 배럴(21)을 요동시킴으로써, 제2콜레스테릭 액정막(13′)중 미경화부분(13b′)을 제거한다(도 2의 (g)).
이에 의해, 최종적으로 배향막(12) 부착의 유리기판(11) 상에 원하는 패턴의 콜레스테릭 액정막(13, 13′; 경화부분 13a, 13a′)이 형성된 광학소자(10)가 제조된다(도 2의 (h)).
더욱이, 도 2에 나타낸 방법에 있어서, 다른 선택반사파장을 갖는 액정을 이용하여 콜레스테릭 액정막(13, 13′)의 선택반사파장대역을 다르게 함으로써, 광학소자(10)로서, 광대역의 원편광소자를 제조할 수 있다.
또한, 도 2에 나타낸 방법에서는, 배향막(12) 부착의 유리기판(11) 상에 콜레스테릭 액정막(13, 13′)을 동일한 패턴으로 복수 적층하고 있지만, 제2콜레스테릭 액정막(13′)의 패턴은 제1콜레스테릭 액정막(13)의 패턴과 달라도 된다.
구체적으로는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상술한 도 1에 나타낸 방법과 동일한 방법으로, 원하는 패턴의 제1콜레스테릭 액정막(13)을 형성한 후(도 3의 (a)(b)(c)(d)), 미경화부분(13b)의 제거에 의해 노출된 배향막(12)의 표면에 방사선 경화형 액정을 도포하여 미경화상태의 제2콜레스테릭 액정막(13′)을 형성한다(도 3의 (e)).
다음에, 포토마스크(14)와 개구부의 패턴이 다른 포토마스크(14′)를 매개로, 제2콜레스테릭 액정막(13′)의 임의의 부분에 방사선(20)을 선택적으로 조사하여, 제2콜레스테릭 액정막(13′)을 부분적으로 경화시킨다(도 3의 (f)). 이에 의해, 제2콜레스테릭 액정막(13′)중, 포토마스크(14)의 개구부(14a)에 대응하는 부분이 경화부분(13a)으로 되고, 포토마스크(14)의 개구부(14a)에 대응하는 부분 이외의 부분이 미경화부분(13b′)으로 된다.
그 후, 콜레스테릭 액정막(13, 13′)이 형성된 배향막(12) 부착의 유리기판(11)을 배럴(21) 내의 유기용매(22)중에 침지시켜, 부분적으로 경화된 제2콜레스테릭 액정막(13′)을 유기용매(22)에 접촉시킨다. 그리고, 배럴(21) 내에 서 유리기판(11)을 고정한 상태로 배럴(21)을 요동시킴으로써, 제2콜레스테릭 액정막(13′)중 미경화부분(13b′)을 제거한다(도 3의 (g)).
이에 의해, 배향막(12) 부착의 유리기판(11) 상에 제1콜레스테릭 액정막(13)에 겹치지 않도록 원하는 패턴의 제2콜레스테릭 액정막(13′)이 형성된다.
그 후, 마찬가지로 하여, 제3콜레스테릭 액정막(13″)의 형성 및 패터닝을 행함으로써, 배향막(12) 부착의 유리기판(11) 상에 콜레스테릭 액정막(13, 13′)에 겹치지 않도록 원하는 패턴의 제3콜레스테릭 액정막(13″)이 형성된다.
이에 의해, 최종적으로, 배향막(12) 부착의 유리기판(11) 상에 원하는 패턴의 콜레스테릭 액정막(13, 13′,13″)이 형성된 광학소자(10)가 제조된다(도 3의 (i)).
더욱이, 도 3에 나타낸 방법에 있어서, 적색, 녹색 및 청색의 각각의 선택반사파장을 갖는 3종류의 방사선 경화형 액정에 대해, 배향막(12) 부착의 유리기판(11) 상으로의 콜레스테릭 액정막(13, 13′13″)의 형성 및 패터닝을 순차 반복함으로써, 광학소자(10)로서, 적색, 녹색 및 청색의 각 색의 착색패턴을 구비한 칼라필터를 제조할 수 있다.
이와 같이 상술한 실시형태에 의하면, 배향막(12) 부착의 유리기판(11) 상에 형성된 콜레스테릭 액정막(13)의 임의의 부분에 방사선(20)을 선택적으로 조사하여 콜레스테릭 액정막(13)을 부분적으로 경화시킨 후, 부분적으로 경화된 콜레스테릭 액정막(13)을 유기용매(22)에 접촉시켜 콜레스테릭 액정막(13)중 미경화부분(13b)을 제거함으로써, 원하는 패턴의 콜레스테릭 액정막(13)을 얻도록 하고 있기 때문 에, 콜레스테릭 액정막(13)의 막두께 정밀도를 고정밀도로 유지하면서, 콜레스테릭 액정막(13)의 패터닝을 임의의 형상으로 정밀도 좋으면서 효율적으로 행할 수 있다.
특히, 상술한 실시형태에 의하면, 콜레스테릭 액정막(13, 13′)의 임의의 부분에 방사선(20)을 선택적으로 조사하여 콜레스테릭 액정막(13, 13′)을 부분적으로 경화시키는 공정에 있어서, 콜레스테릭 액정막(13, 13′)중 방사선(20)이 조사된 부분을 방사선 경화형 액정이 90% 이상 경화된 상태로 경화시키고, 또한 부분적으로 경화된 콜레스테릭 액정막(13, 13′)을 유기용매(22)에 접촉시켜 콜레스테릭 액정막(13, 13′)중 미경화부분(13b, 13b′)을 제거하는 공정에 있어서, 유기용매(22)로서, 배향막(12) 부착의 유리기판(11)의 표면을 용해하지 않는 것을 이용함으로써, 콜레스테릭 액정막(13, 13′)의 표면이나 배향막(12) 부착의 유리기판(11)에 방사선 경화형 액정을 재차 도포한 경우에도, 해당 액정중의 액정분자를 배향시키는 것이 가능해져, 동일한 유리기판(12) 상에 복수의 콜레스테릭 액정막(13, 13′,13″)을 동일한 패턴 또는 다른 패턴으로 정밀도 좋으면서 효율적으로 형성할 수 있다.
실시예
다음에, 상술한 실시형태의 구체적인 실시예에 대해 기술한다.
(실시예1)
양 말단에 중합가능한 아크릴레이트를 갖춤과 더불어 중앙부의 메소겐(mesogen)과 상기 아크릴레이트와의 사이에 스페이서를 갖춘다. 액정 전이 온도가 100℃인 모노머 분자 89부(parts)와, 양 단말에 중합가능한 아크릴레이트를 갖춘 카이랄제 분자 11부를 용해시킨 톨루엔 용액을 준비했다. 더욱이, 상기 톨루엔 용액에는, 상기 모노머 분자에 대해 5중량%의 광중합 개시제(Ciba Speciality Chemical사 제조의 Irg184)를 첨가했다.
한편, 유리기판 상에 폴리이미드를 도포하여 성막하고, 일정 방향으로 러빙처리를 시행함으로써 배향막을 형성했다.
그리고, 이와 같은 배향막 부착의 유리기판을 스핀코터(spin coater)에 세트하고, 배향막 상에 상기 톨루엔 용액을 10㎛정밀도의 막두께로 스핀코팅 했다.
다음에, 80℃에서 1분간 가열하여, 상기 톨루엔 용액중의 톨루엔을 증발시킨 후, 배향막 상에 형성된 액정막(미경화상태의 액정막)이 콜레스테릭상을 나타내는 것을 눈으로 보아 선택반사에 의해 확인했다.
그리고, 소정 패턴의 개구부를 갖춘 포토마스크를 매개로, 상기 미경화상태의 콜레스테릭 액정막에 자외선 조사장치에 의해 100mJ/cm2의 조사량으로 자외선을 조사했다. 더욱이, 이 경우, 자외선의 조사량은, 콜레스테릭 액정막중 자외선이 조사된 부분이 90% 이상 중합(경화)한 상태로 되도록 설정했다.
그 후, 이렇게 하여 콜레스테릭 액정막이 형성된 배향막 부착의 유리기판을 아세톤중에 침지시켜 1분간 요동시킴으로써, 콜레스테릭 액정막중 미경화부분을 제거했다.
최종적으로, 아세톤중에서 상기 유리기판을 취출하여, 건조시킨 바, 자외선 이 조사된 부분에만 원하는 패턴의 콜레스테릭 액정막이 형성되고, 그 이외의 부분에는 배향막이 노출된 광학소자가 제조되었다.
더욱이, 실시예1에서 형성된 콜레스테릭 액정막은, 거의 균일한 막두께(3㎛)를 갖고, 형성된 패턴도 상당히 정밀도가 높은 것이었다.
(실시예2)
실시예1에서 제조된 원하는 패턴의 콜레스테릭 액정막이 형성된 배향막 부착의 유리기판 상에, 실시예1과 동일한 방법으로, 추가의 콜레스테릭 액정막의 형성 및 패터닝을 행했다.
여기서, 실시예2에서 새롭게 형성된 추가의 콜레스테릭 액정막의 패턴은, 실시예1에서 형성된 콜레스테릭 액정막의 패턴과는 달리, 콜레스테릭 액정막의 일부는 실시예1에서 형성된 콜레스테릭 액정막의 표면에 형성되고, 나머지는 노출된 배향막의 표면에 형성되었다.
더욱이, 실시예2에서 형성된 추가의 콜레스테릭 액정막은, 거의 균일한 막두께(3㎛)를 갖고, 형성된 패턴도 상당히 정밀도가 높았다. 또한, 실시예2에서 형성된 추가의 콜레스테릭 액정막에는, 실시예1에서 형성된 콜레스테릭 액정막과 겹치는 부분 및 겹치지 않는 부분이 있는데, 어떤 부분에서도 양호한 배향상태가 얻어졌다.
(실시예3)
실시예1에 이용한 톨루엔 용액에 있어서, 카이랄제의 첨가량을 바꿈으로써, 적색, 녹색 및 청색의 선택반사파장을 갖는 3종류의 액정을 조정했다.
그리고, 이들 3종류의 콜레스테릭 액정에 대해, 각각 1층씩, 실시예2와 동일한 방법으로, 콜레스테릭 액정막이 서로 겹치지 않도록 다른 패턴으로, 콜레스테릭 액정막의 형성 및 패터닝을 3회 반복했다. 이에 의해, 적색, 녹색 및 청색의 각 색의 착색패턴을 구비한 칼라필터가 제조되었다.
더욱이, 실시예3에서 형성된 칼라필터의 각 색의 콜레스테릭 액정막은, 거의 균일한 막두께(3㎛)를 갖고, 형성된 패턴도 상당히 정밀도가 높았다. 또한, 실시예3에서 형성된 각 색의 콜레스테릭 액정막의 어느 것에 있어서도 양호한 배향상태가 얻어졌다.
(실시예4)
실시예1에서 이용한 톨루엔 용액에 있어서, 카이랄제의 첨가량을 바꿈으로써, 다른 선택반사파장을 갖는 7종류의 액정을 조정했다.
그리고, 이들 7종류의 콜레스테릭 액정에 대해, 각각 1층씩, 실시예2와 동일한 방법으로, 콜레스테릭 액정막이 서로 겹치도록 동일한 패턴으로, 콜레스테릭 액정막의 형성 및 패터닝을 7회 반복했다. 이에 의해, 다른 선택반사파장을 갖는 콜레스테릭 액정막이 7층 적층되고, 콜레스테릭 액정막이 적층된 부분에 가시광의 전부(400~750nm)를 선택반사하는 광대역의 반사층(은색을 나타내는)을 구비한 원편광소자가 제조되었다.
더욱이, 실시예4에서 형성된 원편광소자의 콜레스테릭 액정막 적층체는, 거의 균일한 막두께(20㎛)를 갖고, 형성된 패턴도 상당히 정밀도가 높았다. 또한, 실시예4에서 형성된 각 색의 콜레스테릭 액정막에서는 모두 양호한 배향상태가 얻 어졌다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 동일한 기재 상에서 동일한 패턴 또는 다른 패턴으로 복수의 액정막을 정밀도 좋으면서 효율적으로 패터닝함으로써, 광학특성이 우수한 광학소자를 제조할 수 있는 광학소자의 제조방법을 제공할 수 있다.

Claims (9)

  1. 배향기능이 있는 기재의 표면에 제1방사선 경화형 액정을 도포하여 미경화상태의 제1액정막을 형성하는 제1공정과,
    상기 제1액정막의 임의의 부분에 방사선을 선택적으로 조사하여, 상기 제1액정막을 부분적으로 경화시키는 제2공정,
    부분적으로 경화된 상기 제1액정막을 유기용매에 접촉시켜, 상기 제1액정막중 미경화부분을 제거하여 소정 패턴의 제1액정막을 형성하는 제3공정 및,
    미경화부분의 제거에 의해 남겨진 상기 제1액정막의 표면을 덮도록 제2방사선 경화형 액정을 도포하여, 소정 패턴의 제2액정막을 형성하는 제4공정을 구비하고,
    상기 제2공정에 있어서, 상기 제1액정막중 방사선이 조사된 부분을 상기 제1방사선 경화형 액정이 90% 이상 경화된 상태로 경화시키는 것을 특징으로 하는 광학소자의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1액정막 및 상기 제2액정막은 콜레스테릭 규칙성을 갖는 것을 특징으로 하는 광학소자의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제4공정은, 상기 제1액정막의 표면을 덮도록 제2방사 선 경화형 액정을 도포하여 미경화상태의 제2액정막을 형성하는 공정과, 상기 제2액정막의 임의의 부분에 방사선을 선택적으로 조사하여, 상기 제2액정막을 부분적으로 경화시키는 공정 및, 부분적으로 경화된 상기 제2액정막을 유기용매에 접촉시켜, 상기 제2액정막중 미경화부분을 제거하여 소정 패턴의 제2액정막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학소자의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1액정막 및 상기 제2액정막은, 콜레스테릭 규칙성을 가짐과 더불어 서로 다른 선택반사파장을 갖는 방사선 경화형 액정으로 이루어지고,
    상기 기재 상에 적어도 일부가 겹치는 패턴으로 상기 제1액정막 및 상기 제2액정막을 형성함으로써, 상기 기재 상에 광대역의 반사층을 형성하는 것을 특징으로 하는 광학소자의 제조방법.
  5. 배향기능이 있는 기재의 표면에 제1방사선 경화형 액정을 도포하여 미경화상태의 제1액정막을 형성하는 제1공정과,
    상기 제1액정막의 임의의 부분에 방사선을 선택적으로 조사하여, 상기 제1액정막을 부분적으로 경화시키는 제2공정,
    부분적으로 경화된 상기 제1액정막을 유기용매에 접촉시켜, 상기 제1액정막중 미경화부분을 제거하여 소정 패턴의 제1액정막을 형성하는 제3공정 및,
    미경화부분의 제거에 의해 노출된 상기 기재의 표면을 덮도록 제2방사선 경 화형 액정을 도포하여, 소정 패턴의 제2액정막을 형성하는 제4공정을 구비하고,
    상기 제3공정에 있어서, 상기 제4공정에서 제2방사선 경화형 액정이 도포되는 상기 기재의 표면의 배향기능을 유지하도록, 상기 유기용매로서, 상기 배향기능이 있는 기재의 표면을 용해하지 않는 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 광학소자의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제4공정에 있어서, 상기 기재의 표면과 함께, 미경화부분의 제거에 의해 남겨진 상기 제1액정막의 표면을 덮도록 제2방사선 경화형 액정을 도포하고,
    상기 제2공정에 있어서, 상기 제4공정에서 제2방사선 경화형 액정이 도포되는 상기 제1액정막의 표면의 배향기능을 유지하도록, 상기 제1액정막중 방사선이 조사된 부분을 상기 제1방사선 경화형 액정이 90% 이상 경화된 상태로 경화시키는 것을 특징으로 하는 광학소자의 제조방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제1액정막 및 상기 제2액정막은 콜레스테릭 규칙성을 갖는 것을 특징으로 하는 광학소자의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 제4공정은, 상기 기재의 표면을 덮도록 제2방사선 경화형 액정을 도포하여 미경화상태의 제2액정막을 형성하는 공정과, 상기 제2액정막의 임의의 부분에 방사선을 선택적으로 조사하여, 상기 제2액정막을 부분적으로 경 화시키는 공정 및, 부분적으로 경화된 상기 제2액정막을 유기용매에 접촉시켜, 상기 제2액정막중 미경화부분을 제거하여 소정 패턴의 제2액정막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학소자의 제조방법.
  9. 배향기능이 있는 기재의 표면에, 콜레스테릭 규칙성을 갖는 방사선 경화형 액정을 도포하여 미경화상태의 액정막을 형성하는 제1공정과,
    상기 액정막의 임의의 부분에 방사선을 선택적으로 조사하여, 상기 액정막을 부분적으로 경화시키는 제2공정 및,
    부분적으로 경화된 상기 액정막을 유기용매에 접촉시켜, 상기 액정막중 미경화부분을 제거하여 소정 패턴의 액정막을 형성하는 제3공정을 포함하고,
    상기 제3공정에 있어서, 상기 기재의 표면의 배향기능을 유지하도록, 상기 유기용매로서, 상기 배향기능이 있는 기재의 표면을 용해하지 않는 것을 이용하고, 상기 제1공정, 상기 제2공정 및 제3공정을, 적색, 녹색 및 청색의 각각의 선택반사파장을 갖는 3종류의 액정에 대해 순차 반복하여, 상기 기재 상에 서로 다른 패턴으로 복수의 액정막을 형성함으로써, 상기 기재 상에 적색, 녹색 및 청색의 각 색의 착색층을 형성하는 것을 특징으로 하는 광학소자의 제조방법.
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