KR102108559B1 - 배향성 기판의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 출원에서는, 배향성 기판을 제조하는 방법에 대한 것이고, 일 예시에서 표면에 고착화된 스페이서가 존재하는 경우에도 적절한 배향성을 부여하여 빛샘 등의 불량이 발생하지 않는 기판을 제조하는 방법을 제공할 수 있다.

Description

배향성 기판의 제조 방법{Preparation Method for Alignable Substrate}

본 출원은 배향성 기판 및 광학 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.

두 개의 기판의 사이에 광변조층을 배치시켜서 광의 투과율 또는 색상 등을 조절할 수 있는 광학 디바이스는 공지이다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는 액정 호스트(liqid crystal host)와 이색성 염료 게스트(dichroic dye guest)의 혼합물을 적용한 소위 GH셀(Guest host cell)이 알려져 있다.

광학 디바이스에 포함되는 기판의 표면에는 광변조층에 주로 포함되는 액정의 배향을 제어할 수 있는 배향막이 형성되고, 적어도 하나의 기판상에는 두 개의 기판의 간격을 유지하기 위한 스페이서가 형성된다. 배향막에는, 러빙 처리와 같은 배향 처리에 의해 배향력을 부여한다. 그런데, 상기와 같은 러빙 배향 처리가 배향막상에 스페이서가 존재하는 상태에서 수행되는 경우에는 스페이서가 존재하는 부위, 특히 도 1에 나타난 것처럼 스페이서의 하단부에는 배향력이 적절하게 부여되지 않아서 해당 부위에서 액정이 적절하게 배향되지 않고, 이에 따라서 빛샘 등이 발생하는 문제가 있다.

본 출원은 배향성 기판의 제조 방법에 대한 것이다. 본 출원에서는 표면에 스페이서, 특히 고착형 스페이서가 존재하는 경우에도 효과적인 배향 처리를 수행할 수 있어서 빛샘 등의 불량이 없는 광학 디바이스를 제조할 수 있는 배향성 기판을 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.

본 출원은 배향성 기판의 제조 방법에 관한 것이다. 용어 배향성 기판은, 표면에 액정을 배향시킬 수 있는 배향력이 부여되어 있는 기판을 의미한다. 일 예시에서 상기 배향성 기판은, 광학 디바이스를 제조하는 것에 사용될 수 있다.

용어 광학 디바이스의 범주에는, 서로 다른 2가지 이상의 광학 상태, 예를 들면, 고투과율 및 저투과율 상태, 고투과율, 중간 투과율 및 저투과율 상태, 서로 다른 색상이 구현되는 상태 등의 사이를 스위칭할 수 있도록 형성된 모든 종류의 디바이스가 포함될 수 있다.

상기 제조방법은 기재층상에 형성되어 있는 배향막과 스페이서를 포함하는 기판을 러빙하여 상기 배향막에 배향력을 부여하는 공정을 포함할 수 있다.

상기에서 스페이서는, 배향막상에 형성되어 있거나, 배향막에 고착화되어 있을 수 있다. 상기에서 스페이서가 배향막에 고착화되어 있다는 것은 스페이서가 배향막상에 고정되어 있는 것을 의미하고, 경우에 따라서는 스페이서의 적어도 일부가 배향막 내에 묻힌 상태로 고정되어 있을 수 있다. 상기의 경우, 스페이서의 표면에도 배향막이 존재할 수도 있다. 이와 같은 고착화 스페이서의 형성은 공지되어 있다. 상기 스페이서는 볼 스페이서일 수 있다. 또한, 상기 고착화되어 잇는 스페이서는 소위 컬럼 스페이서로 불리우는 스페이서일 수도 있다.

상기 러빙 처리는, 러빙포가 형성되어 있는 러빙 드럼을 사용하여 수행할 수 있다. 러빙 드럼은, 폴리이미드 배향막과 같은 러빙 배향막의 러빙에 일반적으로 적용되는 구성이며, 도 2는 일 예시에 따른 러빙 드럼의 단면도이다. 도 2와 같이 러빙 드럼은 일반적으로 실린더 형상인 본체(10)에 러빙포가 부착된 구조를 가지며, 상기 러빙포로부터 소위 러빙포 파일(rubbing pile)(20)로 호칭되는 요소가 연장되어 있다. 상기에서 러빙포와 러빙포 파일은 통상 코튼, 레이온 또는 나일론 등의 소재로 제조될 수 있다.

본 출원에서는, 상기와 같은 러빙 드럼을 회전시키면서 러빙포(20)와 배향막을 접촉시킴으로써 러빙 처리를 수행한다.

이 과정에서 러빙 드럼 및/또는 기판을 이동시키면서 상기 접촉을 수행하며, 따라서 상기 접촉은, 상기 기판과 상기 러빙 드럼의 상대적 위치를 이동시키면서 수행한다.

본 출원에서는 상기 러빙 과정에서 러빙 드럼으로서, 일 방향으로 굴곡된 러빙포 파일을 가지는 러빙 드럼을 적용하고, 상기 러빙 드럼의 회전 방향이 상기 러빙포 파일의 굴곡 방향과 같은 방향이 되도록 하면서 러빙 공정을 적용한다. 상기에서 굴곡 방향과 회전 방향의 기준은 러빙 드럼의 본체(10)를 기준으로 한 방향이다. 예를 들면, 도 2에 나타난 형태의 러빙 드럼의 경우는, 그 회전 방향은 시계 방향이고, 상기 본체(10)를 기준으로 할 때에 러빙포 파일의 굴곡 방향도 시계 방향이다.

즉, 상기 러빙 처리는, 상기 러빙포 파일의 굴곡된 방향의 표면(21)이 배향막에 접촉하도록 수행될 수 있다.

이와 같은 방식을 적용함으로써, 표면에 스페이서가 존재하는 경우에도 적절한 배향 처리를 수행할 수 있다.

상기에서 굴곡의 정도는 특별히 제한되지 않는다. 즉, 일반적인 러빙 드럼에서 러빙포 파일은 도 2에 나타난 형태처럼 굴곡된 형태를 가지기 때문에, 상기와 같은 일반적인 러빙 드럼을 적용하여 그 회전 방향을 제어할 수 있다. 이와 같은 회전 방향은 소위 역방향 러빙으로 불리울 수 있다.

즉, 본 출원의 러빙 처리는 일반적으로 공지된 러빙 드럼을 사용하되, 상기 역방향측 표면, 즉 굴곡된 방향의 표면이 배향 처리에 적용될 수 있도록 러빙 드럼의 회전 방향 등을 조절하여 수행할 수 있다.

상기 러빙 처리는, 하기 수식 1에 의해 결정되는 러빙 세기(RS)가 30 내지 200의 범위 내가 되도록 수행될 수 있다.

[수식 1]

RS = 2×N×M×π×n×r/(v-1)

수식 1에서 RS은 러빙 처리 시의 러빙 세기이고, N은 러빙 횟수이고, M은 러빙 깊이(단위: mm)이며, r은 러빙 드럼의 반지름(단위: mm)이고, n은 러빙 드럼의 회전 속도(단위: rpm)이며, v는 러빙 드럼에 대한 기판의 상대적 이동 속도(단위: mm/sec)이다.

상기에서 러빙 횟수는 러빙 드럼이 기판의 표면을 몇 번 이동하였는지를 나타내는 수이며, 통상 1 내지 10, 1 내지 9, 1 내지 8, 1 내지 7, 1 내지 6, 1 내지 5, 1 내지 4, 1 내지 3 또는 1 내지 2 정도의 범위이다.

상기 수식 1에서 러빙 깊이(M)(단위: mm)는 통상 0 mm 내지 2 mm 정도일 수 있다. 상기 러빙 깊이는, 일 예시에서 약 0.005 mm 이상 정도일 수 있고, 1 mm 이하 정도일 수도 있다.

상기 수식 1에서 러빙 드럼의 반지름(r)의 범위도 통상적인 범위일 수 있으며, 예를 들면, 약 50 mm 내지 300 mm, 약 50 mm 내지 250 mm, 약 50 mm 내지 200 mm, 약 50 mm 내지 150 mm 또는 약 50 mm 내지 100 mm 정도의 범위일 수 있다.

상기 수식 1에서 러빙 드럼의 회전 속도(n)는 통상 500 내지 2000 rpm의 범위 내이고, 러빙 드럼에 대한 기판의 상대적 이동 속도(v)는, 통상 500 내지 2000 mm/sec 정도의 범위일 수 있다.

본 출원에서는 상기와 같은 통상의 범위 내에서 전술한 러빙 세기가 확보될 수 있도록 공정이 진행될 수 있다.

러빙 드럼을 사용한 러빙 공정에서 상기 수식 1을 적용하여 러빙 세기를 결정하는 방식은 공지이다. 상기 러빙 세기는 다른 예시에서 약 35 이상, 40 이상 또는 45 이상일 수 있다.

상기 러빙 처리는, 전술한 것처럼 기판 및/또는 러빙 드럼을 이동시킴으로써, 상기 기판과 상기 러빙 드럼의 상대적 위치를 이동시키면서 수행할 수 있는데, 이 경우 기판의 상대적 위치가 러빙 드럼의 회전 방향과 같은 방향 또는 다른 방향으로 이동하도록 수행될 수 있지만, 상기 러빙포의 굴곡된 방향의 표면이 러빙 처리에 이용될 수 있도록 제어된다면, 구체적인 이동 방향은 특별히 제한되지 않는다.

상기 제조 방법에서 적용되는 기판의 종류는 특별히 제한되지 않고, 일반적으로 공지된 기재층상에 공지의 방식으로 배향막을 형성한 기판을 적용할 수 있다.

상기에서 기재층으로는, 특별한 제한 없이, 예를 들면, LCD(Liquid Crystal Display)와 같은 공지의 광학 디바이스의 구성에서 기판으로 사용되는 임의의 기재층이 적용될 수 있다. 예를 들면, 기재층은 무기 기재층이거나 유기 기재층일 수 있다. 무기 기재층으로는 글라스(glass) 기재층 등이 예시될 수 있고, 유기 기재층으로는, 다양한 플라스틱 필름 등이 예시될 수 있다. 플라스틱 필름으로는 TAC(triacetyl cellulose) 필름; 노르보르넨 유도체 등의 COP(cyclo olefin copolymer) 필름; PMMA(poly(methyl methacrylate) 등의 아크릴 필름; PC(polycarbonate) 필름; PE(polyethylene) 또는 PP(polypropylene) 등의 폴리올레핀 필름; PVA(polyvinyl alcohol) 필름; DAC(diacetyl cellulose) 필름; Pac(Polyacrylate) 필름; PES(poly ether sulfone) 필름; PEEK(polyetheretherketon) 필름; PPS(polyphenylsulfone) 필름, PEI(polyetherimide) 필름; PEN(polyethylenemaphthatlate) 필름; PET(polyethyleneterephtalate) 필름; PI(polyimide) 필름; PSF(polysulfone) 필름 또는 PAR(polyarylate) 필름 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 출원에서 상기 기재층의 두께도 특별히 제한되지 않고, 용도에 따라서 적정 범위가 선택될 수 있다.

본 출원의 제조 방법에 적용되는 기판의 배향막은 상기 기재층상에 직접 형성될 수도 있고, 상기 기재층상에 다른 층 내지는 구성이 존재하는 상태에서 그 다른 층 내지는 구성상에 형성될 수도 있다.

상기에서 다른 층 내지 구성의 예는, 특별히 제한되지 않고, 광학 디바이스의 구동 및 구성에 필요한 공지의 층 내지 구성이 모두 포함된다. 이러한 층 내지 구성의 예로는, 전극층 등이 있다.

배향막은, 액정 화합물의 정렬 상태를 조절하기 위하여 상기 기재층상에 형성된다. 본 출원에서 적용하는 배향막의 종류는 특별하게 제한되지 않으며, 공지의 배향막이 사용될 수 있다. 예를 들면, 적절한 코팅성, 용매에 대한 용해도, 내열성, 내화학성 및 러빙과 같은 배향 처리에 대한 내구성 등을 만족하고, 필요에 따라서 적절한 틸팅(tilting) 특성 등을 나타내며, 불순도(impurity) 관리를 통한 적절한 전압보전율(voltage holding ratio; VHR)과 고명암비 등의 물성을 만족하는 공지의 배향막을 모두 적용할 수 있다. 배향막으로는, 예를 들면, 수직 또는 수평 배향막일 수 있다. 수직 또는 수평 배향막으로는, 인접하는 액정층의 액정 화합물에 대하여 수직 또는 수평 배향능을 가지는 배향막이라면 특별한 제한없이 선택하여 사용할 수 있다.

배향막은, 배향막 형성 물질을 포함하는 배향막 형성재로서, 예를 들면, 배향막 형성 물질을 적절한 용매에 분산, 희석 및/또는 용해시켜서 제조한 배향막 형성재, 즉 배향막 형성 물질과 용매를 포함하는 배향막 형성재를 적용하여 공지의 방식으로 형성할 수 있다.

배향막 형성 물질의 종류는, 적절한 러빙 처리에 의해 액정에 대한 수직 또는 수평 배향능과 같은 배향능을 나타낼 수 있는 것으로 공지되어 있는 모든 종류의 물질을 사용할 수 있다. 배향막은 폴리이미드(polyimide) 화합물, 폴리비닐알코올(poly(vinyl alcohol)) 화합물, 폴리아믹산(poly(amic acid)) 화합물, 폴리스티렌(polystylene) 화합물, 폴리아미드(polyamide) 화합물 및 폴리옥시에틸렌(polyoxyethylene) 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.

배향막 형성재는 상기와 같은 배향막 형성 물질을 상기 용매에 희석, 분산 및/또는 용해시켜 제조할 수 있다. 이 때 적용될 수 있는 용매는 기본적으로 특별하게 제한되지는 않는다. 예를 들면, 용매로는, 사이클로헥산(cyclohexane) 등의 탄소수 3 내지 12 또는 탄소수 3 내지 8의 사이클로알칸, DMSO(dimethyl sulfoxide), THF(tetrahydrofuran), DMF(dimethylformamide), NMP(N-Methyl-pyrrolidone), 클로로포름(CHCl3), 사이클로헥사논(cyclohexanon) 또는 사이클로펜타논 등의 탄소수 1 내지 12 또는 탄소수 3 내지 8의 케톤, 2-부톡시에탄올 또는 부탄올 등의 탄소수 1 내지 12 또는 탄소수 1 내지 8의 알코올 또는 에틸렌글리콜이나 부틸렌글리콜 등의 탄소수 1 내지 12 또는 탄소수 1 내지 8의 글리콜 중에서 선택된 어느 하나 또는 상기 중에서 선택된 2종 이상의 혼합 용매를 적용할 수 있다.

상기 배향막 형성재 내에서 상기 배향막 형성 물질의 농도도 특별히 제한되지 않으며, 사용된 상기 물질이나 용매의 종류에 따라서 적정하게 제어될 수 있다.

본 출원에서는 상기와 같은 배향막 형성재를 사용하여 배향막을 형성하고, 이 경우 그 형성 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 배향막 형성 공정은, 기재층 상에 배향막 형성재의 층을 형성하고, 상기 형성된 층에 배향 처리 등의 공지의 처리를 수행하는 공정을 포함할 수 있다. 또한, 상기 배향막 형성재의 층을 도포 등에 의해 형성하고, 소성까지의 시간이 기판마다 일정하지 않은 경우나, 도포 후 즉시 소성되지 않은 경우에는 건조 공정 등과 같은 전처리 공정이 수행될 수도 있다. 예를 들면, 상기 건조 및/또는 열처리 등의 공정은, 적절한 건조기, 오븐 또는 핫플레이트 등을 사용하여 수행할 수 있다.

상기와 같은 공정에 의해 형성되는 배향막의 두께도 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 약 50 nm 이상이면서 약 1,000 nm 이하, 900 nm 이하, 800 nm 이하, 700 nm 이하, 600 nm 이하, 500 nm 이하, 400 nm 이하, 300 nm 이하 또는 200 nm 이하 정도의 범위 내에서 두께가 조절될 수 있다.

상기 기판의 표면에는 스페이서가 또한 존재한다. 스페이서의 종류는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 통상 적용되는 볼 스페이서일 수 있으며, 이 스페이서는 일 예시에서 상기 배향막에 고착화된 상태일 수 있다.

본 출원의 제조 방법에서는 상기 형성된 배향막(배향막 형성재의 층)에 배향 처리를 수행하는 단계, 즉 러빙 단계를 수행하며, 이 경우에 러빙의 형태 및 세기 등이 상기 방식으로 조절될 수 있다.

본 출원의 제조방법은, 또한, 상기와 같이 형성된 배향성 기판을 사용하여 광학 디바이스를 제조하는 방법에 대한 것이다. 상기 제조 방법은, 상기 제조된 배향성 기판과 상기 기판과는 다른 기판(이하, 제 2 기판)을 사용하여 수행할 수 있다. 이 때 상기 제 2 기판과 전술한 바와 같은 기재층과 그 기재층상에 형성된 배향막을 포함할 수 있다. 상기 제 2 기판은, 그러나 스페이서는 포함하지 않을 수 있다.

상기 제조 방법은, 상기 배향성 기판의 배향막과 상기 제 2 기판의 배향막의 사이에 광변조 물질을 포함하는 광변조층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 광변조 물질을 형성하는 방식은 특별히 제한되지 않으며, 공지의 다양한 방식이 적용될 수 있다.

일 예시에서 소위 닷팅 공정이 적용되는 경우에는, 상기 제조 방법은 상기 배향성 기판 및 제 2 기판 중의 어느 하나의 배향막상에 액정 화합물을 포함하는 광변조 물질을 닷팅하는 단계와 상기 배향성 기판 및 제 2 기판 중 다른 하나의 기판을 상기 광변조 물질이 닷팅된 배향막과 대향 배치한 상태로 압력을 가하여 상기 닷팅된 광변조 물질이 상기 기판의 배향막의 사이의 간격을 충전하도록 하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

상기 과정은 예를 들면, 일반적인 닷팅 공정의 진행 방식에 따라 수행될 수 있으며, 그 구체적인 진행 방식은 특별히 제한되지 않는다.

물론 상기 언급된 닷팅 공정 외에도 광변조층을 형성하는 방식으로 공지된 다양한 방식이 모두 사용될 수 있다.

또한, 적용되는 액정 화합물 등의 재료도 특별한 제한 없이 필요에 따라서 공지의 적정 재료가 선택된다.

상기 과정에서 상기 기재층과 대향 기판의 사이의 간격, 즉 소위 셀갭도 특별한 제한은 없다. 다만, 일 예시에서 상기 간격은, 약 4㎛ 이상이 될 수 있다. 상기 간격은, 다른 예시에서 약 5㎛ 이상, 약 6㎛ 이상, 약 7㎛ 이상 또는 약 8㎛ 이상이 될 수 있고, 그 상한은 약 20㎛, 약 18㎛, 약 16㎛, 약 14㎛, 약 12㎛ 또는 약 10㎛ 정도일 수 있다.

필요한 경우에 상기 광변조 물질은 이색성 염료(dkchroic dye)를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 이색성 염료는 두 가지로 구분할 수 있는데, 특정한 방향으로 다른 방향보다 더 많은 빛을 흡수하는 분자로 분자의 장축 방향의 편광을 흡수하는 색소를 양(positive) 이색성 염료 또는 p형 염료, 수직인 방향의 빛을 흡수하는 것을 음(negative) 이색성 염료 또는 n형 염료를 의미할 수 있다. 일반적으로 상기와 같은 염료는 최대의 흡수를 일으키는 파장을 중심으로 좁은 영역의 흡수 스펙트럼을 가질 수 있다. 또한, 게스트 호스트 액정디스플레이(Guest Host LCD)에 쓰이는 염료는 화학적?광학적 안정성, 색상과 흡수 스펙트럼의 폭, 이색성 비율, 색소의 질서도, 호스트(Host)에 대한 용해도, 비이온화 정도, 소광(extinction) 계수 및 순도와 높은 비저항과 같은 특성으로 평가할 수 있다. 이하 특별한 언급이 없는 한 이색성 염료는 양의 염료인 것으로 가정한다.

본 명세서에서 용어 「염료」는, 가시광 영역, 예를 들면, 400 nm 내지 700 nm 파장 범위 내에서 적어도 일부 또는 전체 범위 내의 광을 집중적으로 흡수 및/또는 변형시킬 수 있는 물질을 의미할 수 있고, 용어 「이색성 염료」는 상기 가시광 영역의 적어도 일부 또는 전체 범위에서 광의 이색성 흡수가 가능한 물질을 의미할 수 있다.

이색성 염료로는, 예를 들면, 액정의 정렬 상태에 따라 정렬될 수 있는 특성을 가지는 것으로 알려진 공지의 염료를 선택하여 사용할 수 있다. 이색성 염료로는, 예를 들면, 흑색 염료(black dye)를 사용할 수 있다. 이러한 염료로는, 예를 들면, 아조 염료 또는 안트라퀴논 염료 등으로 공지되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

이색성 염료의 이색비(dichroic ratio)는 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 이색성 염료는 이색비가 5 이상 내지 20 이하일 수 있다. 본 명세서에서 용어「이색비」는, 예를 들어, p형 염료인 경우, 염료의 장축 방향에 평행한 편광의 흡수를 상기 장축 방향에 수직하는 방향에 평행한 편광의 흡수로 나눈 값을 의미할 수 있다. 이방성 염료는 가시광 영역의 파장 범위 내, 예를 들면, 약 380 nm 내지 700 nm 또는 약 400 nm 내지 700 nm의 파장 범위 내에서 적어도 일부의 파장 또는 어느 한 파장에서 상기 이색비를 가질 수 있다.

본 출원은 또한 광학 디바이스, 예를 들면, 상기 제조 방법에 의해 제조된 광학 디바이스에 대한 것이다. 이러한 광학 디바이스는 상기 배향성 기판; 상기 기판과 대향 배치되어 있는 상기 제 2 기판; 및 상기 기판의 사이에 존재하는 광변조 물질을 포함할 수 있다.

상기 광변조 물질은, 액정 화합물 및 이색성 염료를 포함할 수 있다. 상기 광변조 물질이 액정 화합물 및 이색성 염료를 모두 포함하는 경우에 상기 광변조 물질은 게스트-호스트형 광변조 물질로 작용할 수 있다. 즉, 상기 게스트-호스트형 광변조 물질은 액정 화합물의 배열에 따라 이색성 염료가 함께 배열되어 염료의 정렬 방향에 평행한 광은 흡수하고 수직한 광은 투과시킴으로써 비등방성 광흡수 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 상기 광변조 물질의 이방성 염료의 함량은 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 광변조 물질의 이방성 염료의 함량은 0.1 중량% 이상 내지 10 중량% 이하일 수 있다.

또한, 광학 디바이스의 셀갭, 즉 상기 제 1 및 제 2 기판간의 간격은 특별한 제한은 없다. 다만, 일 예시에서 상기 간격은, 약 4㎛ 이상이 될 수 있다. 상기 간격은, 다른 예시에서 약 5㎛ 이상, 약 6㎛ 이상, 약 7㎛ 이상 또는 약 8㎛ 이상이 될 수 있고, 그 상한은 약 20㎛, 약 18㎛, 약 16㎛, 약 14㎛, 약 12㎛ 또는 약 10㎛ 정도일 수 있다.

본 출원에서는, 배향성 기판을 제조하는 방법에 대한 것이고, 일 예시에서 표면에 고착화된 스페이서가 존재하는 경우에도 적절한 배향성을 부여하여 빛샘 등의 불량이 발생하지 않는 기판을 제조하는 방법을 제공할 수 있다.

도 1은, 배향 불량에 의해 빛샘이 발생하는 원인을 보여주는 도면이다.
도 2는, 러빙 드럼의 형태를 보여주는 도면이다.
도 3 내지 13은 실시예 또는 비교예에서 빛샘의 발생을 관찰한 도면이다.

이하, 본 출원에 따른 실시예 및 본 출원에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

1. 빛샘의 발생 확인

실시예 또는 비교예에서 제조된 광학 디바이스의 광변조 물질 내의 액정 호스트를 수평 배향시킨 상태에서 상기 액정 호스트의 광축과 수직하도록 흡수형 직선 편광판을 상기 광학 디바이스의 일 측면에 배치한 후에 빛샘이 발생하는지 여부를 확인하였다.

실시예 1.

일면에 ITO(Indium Tin Oxide) 전극층 및 공지의 폴리이미드 수직 배향막(Nissan社, SE-5661)이 순차 형성되어 있고, 상기 수직 배향막내에 약 12μm 정도의 셀갭(cell gap)이 유지될 수 있도록 하는 볼 스페이서가 고착화되어 있는 PC 필름(polycarbonate polymer) 필름을 기판으로 사용하였다. 상기 기판을 나일론 재질의 러빙포가 형성된 러빙 드럼을 사용하여 배향처리하였다. 상기 러빙 처리에 적용된 러빙 드럼의 러빙포 파일은 도 2에 나타난 것처럼 굴곡되어 있고, 상기 러빙 처리는 상기 러빙 드럼을 상기 러빙포 파일의 굴곡 방향과 같은 방향으로 회전시키면서 수행하였다. 상기 러빙 처리는 러빙 드럼을 회전시키면서 기판을 상기 러빙 드럼의 하부로 이동시키면서 수행하였다. 상기 과정에서 러빙 세기는, 약 45.5 정도가 되도록 수행하였는데, 수식 1의 러빙 횟수(N)는 1이고, 러빙 깊이(M)는, 약 0.12 mm 정도였으며, 상기 러빙 드럼의 반지름(r)은 약 70 mm였고, 러빙 드럼의 회전 속도(n)는, 약 1000 rpm였으며, 상기 기판의 이동 속도(v)는 약 1160 mm/sec였다.

상기 제조된 기판과 제 2 기판을 사용하여 광학 디바이스를 제조하였다. 제 2 기판으로는, 상기와 같이 일면에 ITO(Indium Tin Oxide) 전극층 및 공지의 폴리이미드 수직 배향막(Nissan社, SE-5661)이 순차 형성되어 있고, 스페이서는 존재하지 않는 PC 필름(polycarbonate polymer)을 사용하였다.

제조된 스페이서가 존재하는 기판의 단부에는 통상 액정셀의 제조에 적용되는 접착제를 코팅하고, 적절 위치에 광변조 물질(HCCH社의 HNG730200(ne: 1.551, no: 1.476, ε∥: 9.6, ε⊥: 9.6, TNI: 100℃, △n: 0.075, △ ε: -5.7) 액정과 이방성 염료(BASF社, X12)의 혼합물 )을 닷팅(dotting) 한 후에 상기 제 2 기판을 합착함으로써, 닷팅(dotting)된 광변조 물질이 2개의 기판의 사이에 고르게 퍼지게 하여 광학 디바이스를 제조하였다. 도 3은 상기와 같은 방식으로 형성된 광학 디바이스에 대해서 빛샘을 관찰한 결과이다.

실시예 2.

스페이서가 존재하는 기판의 배향 처리 시에 수식 1의 러빙 횟수(N)는 1이고, 러빙 깊이(M)는, 약 0.22 mm 정도이며, 러빙 드럼의 반지름(r)은 약 70 mm이고, 러빙 드럼의 회전 속도(n)는, 약 1000 rpm이며, 상기 기판의 이동 속도(v)는 약 1160 mm/sec가 되도록 하여 러빙 세기(RS)가 약 83.5가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기판과 광학 디바이스를 제조하였다. 도 4는 상기와 같은 방식으로 형성된 광학 디바이스에 대해서 빛샘을 관찰한 결과이다.

실시예 3.

스페이서가 존재하는 기판의 배향 처리 시에 수식 1의 러빙 횟수(N)는 1이고, 러빙 깊이(M)는, 약 0.32 mm 정도이며, 러빙 드럼의 반지름(r)은 약 70 mm이고, 러빙 드럼의 회전 속도(n)는, 약 1000 rpm이며, 상기 기판의 이동 속도(v)는 약 1160 mm/sec가 되도록 하여 러빙 세기(RS)가 약 121.4가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기판과 광학 디바이스를 제조하였다. 도 5는 상기와 같은 방식으로 형성된 광학 디바이스에 대해서 빛샘을 관찰한 결과이다.

실시예 4.

스페이서가 존재하는 기판의 배향 처리 시에 수식 1의 러빙 횟수(N)는 1이고, 러빙 깊이(M)는, 약 0.42 mm 정도이며, 러빙 드럼의 반지름(r)은 약 70 mm이고, 러빙 드럼의 회전 속도(n)는, 약 1000 rpm이며, 상기 기판의 이동 속도(v)는 약 1160 mm/sec가 되도록 하여 러빙 세기(RS)가 약 159.4가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기판과 광학 디바이스를 제조하였다. 도 6은 상기와 같은 방식으로 형성된 광학 디바이스에 대해서 빛샘을 관찰한 결과이다.

실시예 5.

스페이서가 존재하는 기판의 배향 처리 시에 수식 1의 러빙 횟수(N)는 1이고, 러빙 깊이(M)는, 약 0.52 mm 정도이며, 러빙 드럼의 반지름(r)은 약 70 mm이고, 러빙 드럼의 회전 속도(n)는, 약 1000 rpm이며, 상기 기판의 이동 속도(v)는 약 1160 mm/sec가 되도록 하여 러빙 세기(RS)가 약 197.3이 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기판과 광학 디바이스를 제조하였다. 도 7은 상기와 같은 방식으로 형성된 광학 디바이스에 대해서 빛샘을 관찰한 결과이다.

비교예 1.

스페이서가 존재하는 기판의 배향 처리 시에 러빙 드럼의 회전 방향을 러빙포 파일의 굴곡 방향과 반대 방향이 되도록 한 것(즉, 도 2의 러빙 드럼의 경우 반시계 방향)을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기판 및 광학 디바이스를 제조하였다. 도 8은 상기와 같은 방식으로 형성된 광학 디바이스에 대해서 빛샘을 관찰한 결과이다.

비교예 2.

스페이서가 존재하는 기판의 배향 처리 시에 러빙 드럼의 회전 방향을 러빙포 파일의 굴곡 방향과 반대 방향이 되도록 한 것(즉, 도 2의 러빙 드럼의 경우 반시계 방향)을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 기판 및 광학 디바이스를 제조하였다. 도 9는 상기와 같은 방식으로 형성된 광학 디바이스에 대해서 빛샘을 관찰한 결과이다.

비교예 3.

스페이서가 존재하는 기판의 배향 처리 시에 러빙 드럼의 회전 방향을 러빙포의 굴곡 방향과 반대 방향이 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일하게 기판 및 광학 디바이스를 제조하였다. 도 10은 상기와 같은 방식으로 형성된 광학 디바이스에 대해서 빛샘을 관찰한 결과이다.

비교예 4.

스페이서가 존재하는 기판의 배향 처리 시에 수식 1의 러빙 횟수(N)는 1이고, 러빙 깊이(M)는, 약 0.02 mm 정도이며, 러빙 드럼의 반지름(r)은 약 70 mm이고, 러빙 드럼의 회전 속도(n)는, 약 1000 rpm이며, 상기 기판의 이동 속도(v)는 약 1160 mm/sec가 되도록 하여 러빙 세기(RS)가 약 7.6이 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기판과 광학 디바이스를 제조하였다. 도 11은 상기와 같은 방식으로 형성된 광학 디바이스에 대해서 빛샘을 관찰한 결과이다.

비교예 5.

스페이서가 존재하는 기판의 배향 처리 시에 수식 1의 러빙 횟수(N)는 1이고, 러빙 깊이(M)는, 약 0.07 mm 정도이며, 러빙 드럼의 반지름(r)은 약 70 mm이고, 러빙 드럼의 회전 속도(n)는, 약 1000 rpm이며, 상기 기판의 이동 속도(v)는 약 1160 mm/sec가 되도록 하여 러빙 세기(RS)가 약 26.6이 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기판과 광학 디바이스를 제조하였다. 도 12는 상기와 같은 방식으로 형성된 광학 디바이스에 대해서 빛샘을 관찰한 결과이다.

비교예 6.

스페이서가 존재하는 기판의 배향 처리 시에 수식 1의 러빙 횟수(N)는 1이고, 러빙 깊이(M)는, 약 0.57 mm 정도이며, 러빙 드럼의 반지름(r)은 약 70 mm이고, 러빙 드럼의 회전 속도(n)는, 약 1000 rpm이며, 상기 기판의 이동 속도(v)는 약 1160 mm/sec가 되도록 하여 러빙 세기(RS)가 약 216.3이 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기판과 광학 디바이스를 제조하였다. 도 13은 상기와 같은 방식으로 형성된 배향막의 사진인데, 도면과 같이 배향막의 심한 손상이 확인되었다.

Claims (8)

1. 기재층과 상기 기재층상에 형성된 스페이서 및 러빙 배향막을 포함하는 기판을 러빙 처리하여 배향성 기판을 제조하는 방법으로서,
   상기 러빙 처리는, 러빙포가 형성되어 있는 러빙 드럼을 회전시키면서 상기 러빙포와 상기 러빙 배향막을 접촉시켜 수행하고,
   상기 접촉은, 상기 기판과 상기 러빙 드럼의 상대적 위치를 이동시키면서 수행하며,
   상기 러빙포의 러빙 파일은 상기 러빙 드럼의 회전 방향과 같은 방향으로 굴곡되어 있고,
   상기 굴곡된 방향의 러빙포의 러빙 파일의 면이 상기 러빙 배향막과 접촉하며,
   하기 수식 1에 의해 결정되는 러빙 세기(RS)가 30 내지 200의 범위 내가 되도록 하는 제조 방법:
   [수식 1]
   RS = 2×N×M×π×n×r/(v-1)
   수식 1에서 RS은 러빙 처리 시의 러빙 세기이며, N은 러빙 횟수이고, M은 러빙 깊이(단위: mm)이며, r은 러빙 드럼의 반지름(단위: mm)이고, n은 러빙 드럼의 회전 속도(단위: rpm)이며, v는 러빙 드럼에 대한 기판의 상대적 이동 속도(단위: mm/sec)이다.
2. 제 1 항에 있어서, 스페이서는 볼 스페이서 또는 컬럼 스페이서인 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 스페이서는 배향막에 고착화되어 있는 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 기재층상에는 전극층이 존재하고, 배향막이 상기 전극층상에 형성되어 있는 제조 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 배향막은 수직 배향막 또는 수평 배향막인 제조 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 배향막은 폴리이미드(polyimide) 화합물, 폴리비닐알코올(poly(vinyl alcohol)) 화합물, 폴리아믹산(poly(amic acid)) 화합물, 폴리스티렌(polystylene) 화합물, 폴리아미드(polyamide) 화합물 및 폴리옥시에틸렌(polyoxyethylene) 화합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 제조 방법.
7. 제 1 항의 방법으로 제조된 배향성 기판; 및 기재층과 상기 기재층상에 형성된 배향막을 포함하는 제 2 기판을 사용하여 광학 디바이스를 제조하는 방법으로서,
   상기 배향성 기판의 배향막과 상기 제 2 기판의 배향막의 사이에 광변조층을 형성하는 단계를 포함하는 제조 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 광변조 물질은, 이색성 염료를 추가로 포함하는 제조 방법.

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