KR20070001942A - 중합액정층을 포함하는 기계적 구조 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1형태를 갖는 제1상태와 다른 제2형태를 갖는 제2상태 사이에 열 또는 방사선과 같은 비기계적 수단에 의해 이동가능한 구성분을 포함하는 기계적 구조에 관한 것이다. 결국, 구성분은 이러한 수단을 받게될 때, 비등방 팽창을 나타내는 배향된 중합액정층을 포함한다. 제조를 용이하게 하기 위해 구성분은 중합된 기판에 대해 높은 접착성 영역과 낮은 접착성 영역을 갖는 기판 상에 위치된다. 이러한 구조를 제조하기 위해 배향된 중합가능한 액정층은 접착영역(204)에 중합액정에 대한 높은 접착성을 제공하고 비접착성영역(203)에 중합액정에 대한 낮은 접착성을 제공하는 패턴화된 표면이 구비된 기판(201)에 형성된다. 중합 후에, 예를 들어 열쇼크가 가해져 접착성 영역에 고정된 채 유지되면서 비접착영역에서 중합액정층을 박리하게 한다. 그러므로 방법은 시간을 소비하는 언더에칭단계를 요구하지 않는다.

Description

중합액정층을 포함하는 기계적 구조 및 제조방법{MECHANICAL STRUCTURE INCLUDING A LAYER OF POLYMERISED LIQUID CRYSTAL AND METHOD OF MANUFACTURING SUCH}

본 발명은 일반적으로 기계적 구조에 관한 것으로, 특히 제1 상태와 제2 상태 사이의 비기계적 수단에 의해 이동가능한 구성분을 포함하는 기계적 구조에 관한 것이다.

또한 본 발명은 이러한 기계적 구조를 제조하는 방법에 관한 것이다.

서론 단락에서 기재된 바와 같이 기계적 구조는 미국특허 US 제 4,235,522호에 개시된다. 미국특허 US 제 4,235,522호는 롤업(roll-up) 디바이스를 개시한다. 롤업 디바이스는 각각 약 1 내지 5 ㎛의 두께를 갖고 각각 얇은 알루미늄 층으로 코팅되는 복수의 플랙시블 폴리에스테르 스트립을 포함한다. 폴리에스테르 스트립이 신장되어 이들의 일단부는 기판에 부착되고 타단부는 자유롭게 남아 말려진다. 상기 기판은 투명 ITO(indium tin oxide) 상대전극이 구비된다. 전압이 알루미늄과 ITO 전극 사이에 인가될 때 전기장은 전극 사이에 준비되어 말려진 자유말단을 말리지 않게 하며 기판에 대해 편평하게 놓인다. 알루미늄 층이 스트립을 불투명하게 하기 때문에 스트립은 비기계적 수단에 의해 이동가능한 기계적 셔터이다.

폴리에스테르 스트립은 기판 위에 중합필름을 적층한 후 스트립으로 레이저 절단하여 만들어진다. 기계적 응력 및/또는 가열단계가 더해져 촉진되는 것이 바람직하다면 기계적 응력으로 인하여 신장된 필름에서 자유말단부는 말려 올라갈 것이다.

상기 디바이스의 불리한 점은 절단 공정이 정상적으로 디바이스의 해상도를 제한한다는 것이다. 절단하는 레이저 공정은 레이저 빔의 크기에 의해 제한되고 절단선은 수십 마이크로미터 이상의 크기를 가질 것이다.

다른 불리한 점은 신장은 스트립의 이중 말림(curling)이 롤업 메커니즘의 정확도를 제한하게 하는 다소 이축 배향을 유도한다는 것이다.

본 발명의 목적은 정확하고 쉽게 제조될 수 있는 제1 형태를 갖는 제1 상태와 제1 형태와 다른 제2 형태를 갖는 제2 상태 사이에 이동가능하고 기계적 구성분을 제공하는 것이다.

여러 목적들은 기판과 상기 기판 위에 구성분을 형성하는 배향된 중합액정층을 포함하는 기계적 구조로 성취되며,

상기 구성분은 상기 기판의 접착영역에 국부적으로 접착되고 상기 기판의 비 접착영역에서 상기 기판으로부터 박리되는데 여기서 상기 접착영역은 상기 비접착 영역 보다는 배향된 중합액정에 더 높은 접착성을 갖고; 그리고

구성분을 제1 형태를 갖는 제1 상태와 제1 형태와 다른 제2 형태를 갖는 제2 상태 사이에 비기계적 수단에 의해 이동가능하게 할 정도로, 상기 층의 배향된 중합액정은 비등방 배향을 갖는다.

본 발명에 따른 기계적 수단은 이것은 언더에칭(under-etching)을 사용하지 않고 제조될 수 있다는 점에서 유리하다. 대신에, 상기 기판은 접착영역 및 비접착영역으로 패턴화되어, 여기에 중합액정 혼합물이 영구적으로 접착되거나 여기로부터 중합액정 혼합물이 쉽게 각각 분리된다.

그러므로 기판은 구성분이 기판에 접착되어야만 하는 경우 중합액정에 높은 접착성을 갖는 영역과, 구성분이 기판에 대해 이동가능해야 하는 경우 중합액정에 낮은 접착성을 갖는 영역으로 구비될 수 있다. 그러므로, 예를 들어 일 모서리에서 기판에 경첩된 프리스탠팅(free standing) 직사각형 셔터 구성분을 포함하는 광 셔터는 기판 위에 직사각형 비접착 영역과 접착영역의 인접 스트립을 제공하고, 계속적으로 양쪽 영역 위에 액정혼합물을 중합하여 제조될 수 있다.

가까운 용도에 따라, 기계적 구조는 한 개 이상의 구성분을 포함한다. 예를 들어 복수의 구성분은 배열 형태에서 행 및 열에 따라 배열될 수 있다. 이러한 경우 각각의 구성분은 개별적으로 조절가능하거나 조절가능하지 않을 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 비기계적 수단은 온도 변화를 포함한다.

이러한 실시예에 따라, 상기 구성분은 제1의 온도를 가질 때 기본적으로 직선이고, 다른 온도인 제2의 온도를 가질 때 구부러진다. 이러한 온도에 의존적인 작용은 중합액정의 적합한 배향을 선택하여 제공될 수 있다. 배향은 꼬인 네마틱(twisted nematic) 또는 스플레이(splay)된 것이 바람직하다. 이것은 중합액정과 같은 액정이 이들 축의 직각 방향에 따르는 것 보다 종축에 따라 다른 열팽창계수를 갖는다는 사실에서 신뢰한다.

가열 반응 또는 이들과 조합에 대한 대안으로서, 중합액정은 액정분자의 배향에 따라 전자기방사선, 예를 들어 자외선 방사선에 반응하여 비등방적으로 팽창하거나 수축할 수 있다. 분자의 적합한 배향에 의해 그리고 전자기방사선에 반응하여 팽창하고 수축하는 액정분자를 이용함으로써 이러한 효과는 가열반응효과와 유사한 방식으로 이용될 수 있다. 그러므로, 다른 실시예에 따라, 상기 비기계적 수단은 다른 파장의 전자기 방사선에 노출되는 것을 포함한다.

중합액정의 배향은 다른 방식, 예를 들어 임시로 접한 층을 중합, 배향하고/배향하거나, 계면활성제 및/또는 키랄분자와 같은 특정한 첨가제를 혼합물에 첨가하여 제공될 수 있다.

그러나, 어떤 범위의 구성분은 기판에 고정되고 기판에 대해 미리예정된 방식으로 이동가능하여야 하기 때문에 배향은 종종 기판에 대해 잘 한정되어야 한다. 그러므로, 일 실시예에 따라, 기판은 적어도 상기 비접착영역을 포함하는 표면인 배향층을 포함한다.

배향층은 예를 들어 연마된 폴리이미드 층일 수 있다. 분자 배향은 일반적으로 전체 구성분 및 특히 기판에 고정되지 않는 부분에서 잘 한정되는 것이 요구된다. 그러므로 배향층이 접착영역과 비접착영역 양쪽에 신장하는 것이 바람직하다. 그러나, 가까운 용도에 따라 보다 제한된 배향층 또는 다른 영역에서 다른 연마방향을 갖는 배향층이 또한 관찰된다.

접착영역 및/또는 비접착영역을 제공하는 다른 방법이 있다.

일 실시예에 따라, 상기 비접착영역은 무극성 폴리이미드 표면으로 형성되고 상기 접착영역은 무극성 폴리이미드 표면을 산화하여 수득가능한 극성 폴리이미드 표면으로 형성된다.

무극성 폴리이미드는 예를 들어 옥틸, 데실 또는 옥타데실과 같은 알킬테일(alkyltail)이 구비되거나 불화 유닛(fluorinated unit)으로 변경된 폴리이미드일 수 있다. 이들의 낮은 극성 때문에 액정 아크릴레이트 계의 접착은 정상적으로 작다. 그러나 예를 들어 덜 접착되도록 유지되는 영역을 접촉 마스크(contact mask)로 덮는 반면, 접착은 산소 플라즈마로 연마된 폴리이미드의 국부적인 처리에 의해 선택적으로 강화될 수 있다. 이에 따라 산화된 영역은 중합가능한 액정에 잘 접촉하고, 접촉된 영역은 예를 들어 온도 순환에 잘 견딘다. 비처리영역의 접착성은 매우 낮고, 중합액정은 예를 들어 제어된 온도 순환 또는 물에서 계면활성제 용액의 처리에 의해 용이하게 방출가능하다.

다른 실시예에서, 접착영역에서 중합액정은 기판에 공유결합된다.

예를 들어, 상기 기재된 바와 같은 낮은 접착성을 갖는 연마된 무극성 폴리이미드층(적합한 물질은 Nissan Co사가 판매하는 Nissan 7511)은 예를 들어, 오프셋 프린팅법, 스크린 프린팅법 또는 플랙스블 주형(mould) 또는 스탬프(stamp)를 이용하는 마이크로컨텍 프린팅에 의해 액정 혼합물 계에 잘 접착하는 폴리이미드와 선택적으로 프린트된다. 후자 폴리이미드는 중합하는 액정단량체(적합한 물질은 MercK사가 판매하는 ZLI2650)와 공유결합을 형성할 수 있는 작용기를 포함하는 것이 바람직하다. 대안적으로, 비접착 폴리이미드는 중합가능한 액정과 반응을 위해 열린 바람직한 접착영역을 이탈시키는 접착 폴리이미드에 선택적으로 프린트될 수 있다. 대안적으로 비접착 배향층으로서 폴리테트라플로르에틸렌(Teflon)을 사용하는 것이 가능하다. 이 물질의 단일층은 미리 접착층으로 덮여진 기판에 패턴방식으로 220 ℃ 이상의 상승된 온도에서 Teflon 막대를 연마하여 배열된 형태에 도포될 수 있다. 더구나, 기판이 예를 들어 유리로 형성된 경우, 이것은 3-아미노프로필 트리메톡시 실란 또는 메타아크릴옥시프로필 트리메톡시 실란과 같은 결합제로 코팅될 수 있다. 이러한 결합제는 코팅된 영역에서 증가된 접착을 유발한다. 선택적으로 비접착 폴리이미드는 결합제의 상부에서 프린트될 수 있고 연마될 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 이 구성분은 열 및/또는 전자기 방사선의 수단에 의해 조절가능할 수 있다. 비록 이러한 접근방법이 많은 용도에 응용이 다목적일지라도, 예를 들어 이상한 셔터구성분과 같은 구성물을 이용하는 디스플레이 디바이스에서 구동 유닛(drive unit)에 의한 조절과 같이 컴퓨터 제어에 있어 이들은 다소 제한된다.

결국, 일 실시예에서 상기 구성분이 제어전극(control electrode)과 접지전극(ground electrode) 사이에 정전기력 준비에 의해 상기 제1 상태와 제2 상태 사이에서 이동가능할 수 있도록, 상기 비기계적 수단은 상기 구성분에 제공된 제어전극과 상기 기판에 제공된 접지전극을 포함한다.

그러므로 구성분은 예를 들어 직선 형태와 굽은 형태 사이를 상기 전극들 사이에 정전기력에 의한 조절가능하다. 정전기력은 전극들 사이에 전압을 인가하여 용이하게 인가된다. 제어전극은 예를 들어 스퍼터링에 의해 도포된 알루미늄으로 형성될 수 있다. 접지전극은 예를 들어 초기에 설명된바와 동일한 방식으로 ITO로 형성될 수 있다. ITO 전극이 기판에 제공될 경우, 이것은 접착영역과 비접착영열을 제공하기 전에 완성되는 것이 바람직하다. 접착영역과 비접착영역은 제공된 전극과 상관없이 독립된 방식으로 기판에 일반적으로 제공될 수 있다. 전극을 구비한 복수의 구성분이 동일한 기판에 배열되는 경우, 전극들은 기판 위에 배열되고 구동 유닛에 의해 구동되는 구동 회로와 상호접속되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 구성분이 디스플레이 용도에서 픽셀 구성분으로 사용될 경우, 구성분은 일반적으로 배열 형태에 배열되고, 각각의 전극들은 예를 들어 종래 방식으로 행 및 열로 배열된다.

본 발명의 다른 양상은 상기 기재한 바와 같은 기계적 구조를 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명은 기판과 상기 기판 위에 구성분을 형성하는 배향된 중합액정층괴 기판을 포함하는 기계적 구조를 제조하는 방법에 관한 것으로, 구성분을 제1형태를 갖는 제1상태와 제1형태와 다른 제2형태를 갖는 제2상태 사이에 비기계적 수단에 의해 이동하게 할 정도로 상기 배향된 중합액정층은 비등방 배향을 가지며, 상기 방법은:

접착영역과 비접착영역을 포함하는 패턴화된 표면을 갖는 기판을 제공하고, 상기 접착영역은 상기 비접착영역 보다 중합액정에 더 높은 접착성을 갖는 단계;

중합가능한 액정층을 상기 패턴화된 표면에 도포하는 단계;

상기 층에 중합가능한 액정을 배향하는 단계;

접착영역에 잘 접착하고 비접착영역에 덜 접착하는 배향된 중합액정층을 제공하기 위해 상기 배향된 중합가능한 액정을 중합하는 단계;

상기 비접착영역에서 기판으로부터 상기 배향된 중합액정혼합물 층을 박리하는 단계를 포함한다.

대안의 제조방법과 비교된 기본적인 차이점은 이 접근방법이 임의의 언터에칭단계를 필요로 하지 않는다는 점이다. 구성분과 기판 사이의 선택적인 접착은 대신에 중합동안 기판의 패턴화된 접착성에 의해 제공된다. 중합액정층을 분리하는 단계는 언더에칭의 사용없이 수행될 수 있다. 대신에, 디바이스는 이것을 처음 가열하고 다음에 신속하게 이것을 냉각시켜서 열 쇼크에 노출될 수 있다. 열 쇼크는 각각 개별적인 구성분이 기판의 비접착영역으로부터 떨어져 나가 이들 자체가 말리는 중합액정층에 충분한 응력을 유발한다. 또한 박리는 에탄올에 침지(dip) 및/또는 초임계 CO₂로 처리를 이용하여 열쇼크와 결합하여 자극될 수 있다.

일 실시예에 따라 패턴화된 표면을 갖는 기판의 제공단계는 아크릴레이트기를 포함하는 배향된 폴리이미드층과 같은 중합가능한 액정혼합물과 반응할 수 있는 화학기를 포함하는 배향층을 접착영역에 선택적으로 제공하는 것을 포함한다.

다른 실시예에 따라, 패턴화된 표면을 갖는 기판을 제공하는 단계는 상기 비접착영역에 근접한 중합가능한 액정혼합물의 중합을 방해하는 억제기(inhibiting group)를 포함하는 배향층을 상기 비접착영역에서 선택적으로 제공하는 것을 포함한다.

종래의 폴리이미드 배향층(JSR Co사에서 판매하는 AL3046과 같은 것)일 수 있는 배향층은 자유라디칼 중합 억제제가 첨가된다는 의미에서 변형된다. 아크릴레이트 중합체가 광개시 중합에 정상적으로 사용되는 것과 같이 자유 라디칼 메커니즘에 의해 중합될 때, 모든 자유 라디칼이 억제제에 의해 효과적으로 제거되기 때문에 중합은 경계면에서 진행하지 않는다. 적합한 억제제는 p-메톡시페놀이다. 그러나 이 물질은 폴리이미드의 베이킹 온도에 따라 몇몇 용도에 너무 휘발성일 수 있다. 휘발성이 덜한 억제제는 그러한 용도, 예를 들어 안스라퀸논(anthraquinone) 또는 브로모페놀 블루(bromophenol blue)(Sigma 사 제조)와 같은 용도를 위해 선택되는 것이 바람직하다. 계면 억제(interfacial inhibition)로 인하여, 접착이 낮고 중합필름은 프로판올-2와 같은 용매에 침지하여 쉽게 제거된다. 국부적으로 증가된 접착은 억제제 변형 폴리이미드의 상부에 비변형된 폴리이미드를 선택적으로 프린팅하여 수득될 수 있다. 이러한 상부층은 억제제로부터 경화 단량체 혼합물을 보호하여 중합필름이 잘 접착한다. 보다 바람직한 실시예에서 프린트된 폴리이미드는 반응성기를 포함한다(Merck사가 제조한 ZLI 2650과 같은 것).

다른 실시예에서, 패턴화된 표면을 갖는 기판을 제공하는 단계는 상기 접착영역과 비접착영역에 무극성 폴리이미드 배향층을 제공하고, 상기 접착영역에 극성을 부여하는 상기 접착영역에 상기 폴리이미드 배향층을 선택적으로 산화시키는 것을 포함한다.

상기 기재한 바와 같이, 중합액정은 기판에 대해 충분히 제한된 이동을 제공하기 위해 기판에 대해 충분히 제한된 구성분에서 배향을 갖는 것이다.

그러므로, 일 실시에에 따라 제조방법은 중합가능한 액정을 배향하기 위해 중합가능한 액정을 도포하기 전에 배향층을 제공하는 단계를 포함한다.

배향층은 전체 패턴화된 표면(접착영역과 비접착영역 포함)까지 확장할 수 있고, 이것은 이들의 부분에 제한될 수 있다. 가까운 용도에 따라, 또한 배향층은 다른 영역에서 다른 배향방향을 가질 수 있어서, 구성분의 다른 부분에서 다른 액정 분자배향을 제공한다.

일 실시예에 따라, 중합액정은 꼬인 네마틱 배향을 갖는다.

본 발명에 따른 방법의 실시예에 따라 만약 중합가능한 액정이 키랄 분자를 포함한다면, 이러한 꼬인 네마틱 순서는 수득될 수 있다.

이러한 경우, 분자 꼬임은 바람직하게는 충분히 한정되어야 하고 예를 들어 기판과 층의 공기면 사이가 90 °일 수 있다. 이러한 꼬인 네마틱 배향은 키랄 분자를 중합가능한 액정에 첨가하여 촉진될 수 있다. 그러나, 키랄분자의 첨가와 계속적으로 개방형 대기(open air)에서 층을 중합하는 것은 항상 분자들 사이에서 비교적 큰 배향 확장을 야기할 것이고, 몇몇은 90°이상 꼬일 것이고, 몇몇은 90°이하로 꼬일 것이다. 그러므로 이것은 중합동안 기판의 대향측과 평행하는 바람직한 배향방향과 기판의 대향측에서 배향층을 갖는 임시 기판을 유지하는 것이 유리하다. 임시기판은 기본적으로 이러한 임시기판 근처에 존재하는 중합가능한 액정의 균일한 배향을 보장할 것이다.

보다 바람직하게는 임시기판은 또한 기판 위에서 배향층과 결합될 것이다.

그러므로, 일실시예에 따라, 상기 중합가능한 액정을 중합하는 단계는 기판으로부터 빗나가는 측에서, 기판 근처의 중합가능한 액정에서 유도되는 배향과 다른 배향을 구비한 측에서 중합가능한 액정을 제공하기 위해 중합가능한 액정을 배향층과 접촉면으로 가져가게 하는 단계를 포함한다. 꼬인 네마틱 배향의 경우, 양쪽 배향층은 배향 방향이 90°만큼 차이나는 수평배향층이다.

스플레이된 배열의 경우, 일 배향층은 수평배향층이므로, 중합가능한 액정에 수평배향을 제공하고 다른 것은 수직정렬층이다.

그러므로, 보다 상세하게는 스플레이된 배열을 제공하기 위한 일 실시예에 따라, 기판으로부터 빗나가는 측에 제공되는 배향층은 상기 배향층 근처의 중합가능한 액정에 수직배향을 제공하는 계면활성제로 작용기화된 표면을 갖는다.

대안적으로, 상기 중합가능한 액정은 공기와 접촉하는 중합가능한 액정 층의 표면에서 수직배향을 포함할 수 있는 단량체를 부여하는 극성말단과 무극성말단을 갖는 단량체를 포함한다.

물론, 수직배향이 양쪽 방법의 결합에 의해 보장되는 것에 의해, 이러한 단량체의 이용은 중합동안 임시 계면활성제 기판의 사용과 결합될 수 있다.

본 발명은 첨부 및 예시하는 도면을 참고하여 보다 상세히 설명되어질 것이다.

도 1은 스플레이된 배향에서 중합액정층을 갖는 구성분을 개략적으로 도시한 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 기계적 구조를 제조하는 방법의 몇몇 단계를 개략적 으로 도시한 단면도.

그러므로, 도 1은 스플레이된 분자배향을 갖는 중합액정층(100)을 도시한다. 층(100)의 하부표면(102)은 기판(103)에 접착되고, 하부표면(102)에 대향하는 상부표면(101)은 공기와 접한다. 이 특별한 층에서, 하부층(102)의 분자(112)는 하부표면과 평행하여 배향되고, 상부표면(101)의 분자(111)는 상부표면에 직각하여 배향된다. 중간분자(110)는 평행배향과 직각(수직)배향 사이에 점차로 기울어진다.

사실상, 수득된 중합가능한 액정형태 뿐만 아니라 중합액정은 90°로스플레이된 배향이다. 이 배향에서 중합되고 반경 방향을 따르는 것 보다 분자의 종축방향을 따르는 다른 열팽창 계수를 갖는 임의의 중합가능한 액정은 온도 변화에 따라 굽을 것이다.

대안으로서, 액정 혼합물이 비등방 열팽창계수를 갖는다면 꼬인 네마틱 배향이 유도될 수 있고 수직배향과 같은 유사한 특성을 제공할 것이다.

앞서 기재한 바와 같이, 몇몇 (중합)액정은 온도 반응을 대신하는 전자기방사선(예를 들어 자외선 광) 또는 온도반응과의 결합에 따라 비등방 팽창과 반응한다. 이러한 경우에 대신 중합액정층은 이러한 전자기 방사선을 이용하여 조절될 수 있다.

본 발명에 따른 기계적 구조를 제조하는 간단한 방법은 도 2에 도시된다. 그러므로 기판(201)은 높게 접착하는 영역(204)과 교체된 하부 접착영역(203)을 가진 패턴화된 배향층이 구비된다. 예를 들어 패턴화된 배향층은 공기에서 짙은 UV 광으 로 마스크방식 노출에 의해 선택적으로 산화되는 연마된 무극성 폴리이미드층(202)일 수 있다. 이에 의해 표면은 국부적으로 산화되고 선택된 영역(204)에서 증가된 극성을 야기하는 것은 접착을 개선시킨다. 이러한 경우, 제조단계(1.)는 무극성인 연마된 폴리이미드 층의 공급을 수반하고, 후속단계(2.)는 접착영역의 마스크 방식 자외선 방사선을 수반한다.

대안적으로, 접착 폴리이미드의 얇은 층은 국부적으로 기판의 접착영역(204)에서 프린트될 수 있어서, 기판과 이러한 특별한 위치에서 중합하는 액정혼합물 간의 접착을 촉진시킨다. 예를 들어, 접착 폴리이미드는 이하에 도시된 바와 같이 반응성 아크릴레이트 기를 구비한 폴리이미드일 수 있다.

이 반응성 폴리이미드는 기판 상에 단축으로 배향하는 폴리이미드 배향층에 잘 접착한다.

배향층의 접착영역(204)과 비접착영역(203)이 제공될 때, 중합가능한 액정층(205)은 배향층(203, 204)상에 제공된다. 유용한 층 두께는 예를 들어 6 ㎛ 이다. 일단 도포되면, 층은 노출되지 않은 좁은 스트립(208)을 이탈하는 마스크(207)를 통해 노출된 자외선 방사선(206)에 의해 상승된 온도에서 선택적으로 경화되므로 경화되지 않는다. 중합가능한 액정은 스핀코팅 또는 닥터 블레이드를 이용하여 도포될 수 있다. 상승된 온도에서 경화가 수행될 때, 얻어진 중합필름(즉, 기계적 구조)은 고온에서 신장하는 경향이 있고, 온도가 감소한다면 말리는 경향이 있다.

그 후 디바이스는 실온에서 천천히 냉각된다. 너무 빠른 온도 변화는 층에서 매우 높은 응력을 유도할 수 있어서 기판의 비접착영역(203)으로부터 박리할 수 있다. 실온일 때, 경화되지 않은 중합가능한 액정은 THF와 같은 용매에 의해 제거된다. 중합액정에서 얻어진 간격(209)은 개별 구성분을 정의한다. 구성분이 전압에 의해 조절될 경우, 얇은 알루미늄 층(210)은 단계(5)에서 중합액정층(205)에 도포되어, 구성분 위에 전극을 형성한다. 그러나, 전극을 필요로 하지 않거나 알루미늄이 어떤 다른 물질로 교환될 수 있는 경우 이 단계는 생략될 수 있다. 전극을 필요로 하지 않는 경우, 이것은 구조의 광학특성을 정의하기 위해 불투명한 층과 컬러층에 도포할 수 있다.

마지막으로, 단계(6)에서 디바이스는 처음에는 가열하고 그 다음 신속하게 이것을 냉각하여 열쇼크에 노출된다. 열쇼크는 기판의 비접착 영역으로부터 벗겨진 각각 개별적인 구성분(211)을 단절하고 이들 자체를 말리게 하기 위해 중합층(205)에서 충분한 열응력을 야기한다. 박리는 에탄올에 침지 및/또는 초임계 CO₂로 처리와 열쇼크를 결합하여 더 자극될 수 있다.

가까운 중합가능한 액정에 따라, 광교차결합 반응은 자유 라디칼 메커니즘에 기초될 수 있다. 이러한 경우 방법은 배향층에 액정 아크릴레이트 혼합물의 광교차 반응을 국부적으로 방해하는 변형을 제공하므로 더 개선될 수 있다. 폴리이미드는 억제기가 구비된다. 기술분야에서 잘 알려진 이러한 억제제는 자유 라디칼을 제거 한다. 예를 들어, 이러한 기의 예는 저장수명을 안정화시키거나 광분해를 감소시키는 반응성 혼합물이 소량 정상적으로 첨가된 화합물이다. 편리한 화합물은 아주 작은 퍼센트의 양으로 폴리이미드에 첨가되는 1,4 벤조퀴논 또는 p-메톡시페놀과 같은 페놀화합물이다. 그러나, 대부분의 폴리이미드는 높은 베이킹 온도를 요구하기 때문에, 휘발성이 덜한 억제제가 바람직하다. 모어티를 억제하는 공유결합된 것이 가장 우수하다. 억제제의 다른 예들은 3차-부틸 카테콜 페노티아진, N-N'-비스-2차-부틸-p-페닐렌 디아민, p-니트로소페놀, 2,2,6,6-테트라메틸-1-옥실-피퍼딘(TEMPO) 및 4-아세톡시-2,2,6,6-테트라메틸-1-옥실피터딘(4-아세톡시-TEMPO)이다.

물론, 자유 라디칼 메카니즘 보다 다른 중합 메커니즘이 사용될 수 있다. 이러한 경우 다른 억제제가 적용되어야 한다. 예를 들어 양이온 중합은 음이온을 억제하는 메카니즘 또는 염기성 기를 억제하는 다른 메카니즘이 사용된다. 배향층(예를 들어, 폴리이미드)에 억제제의 첨가는 경계면 근처의 교차결합을 억제한다. 그 결과, 기판과 중합액정 사이의 계면 접착은 실질적으로 감소된다.

다른 말로, 배향된 중합 액정층(202)을 포함하는 적어도 하나의 구성분을 갖는 신규한 기계적 구조와 이러한 기계적 구조의 제조방법을 제공한다. 열 또는 전자기 방사선과 같은 비기계적 수단을 받아서 이것의 결과로서 구성분이 이러한 비기계적 수단에 반응하여 굽거나 펴질때, 배향된 중합액정층은 비등방 팽창을 나타낸다.

이러한 구성분을 갖는 기계적 구조는 접착영역(204)에 중합액정에 대한 높은 접착성을 제공하고 비접착영역(203)에 이러한 액정에 대한 낮은 접착성을 제공하는 패턴화된 표면이 구비된 기판(201)에 배향된 중합가능한 액정층을 중합하여 제조될 수 있다. 그러므로, 시간을 소비하는 언더에칭단계(under-etching step)를 이용함 없이 접착영역에 고정된 것을 유지하면서 구성분(211)을 비접착영역에서 기판으로부터 용이하게 분리할 수 있다.

본 발명의 기계적 구조는 다양한 용도를 갖는다. 하나로, 기계적 구조는 광빔을 변조시키는데 사용된다.

다른 것들은 미세유체(microfluidic) 디바이스의 펌프 및 밸브, 집적된 마이크로광학 디바이스의 이동가능한 거울 및 셔터, 마이크로로봇의 엑츄에이터 및 이에 따른 마이크로 모터 및 마이크로 기계의 구동 메커니즘, 제어된 약물방출용 컨테이너이다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 일반적으로 기계적 구조에 관한 것으로, 특히 제1 상태와 제2 상태 사이의 비기계적 수단에 의해 이동가능한 구성분을 포함하는 기계적 구조 및 이러한 기계적 구조를 제조하는 방법에 사용된다.

Claims (16)

1. 기판과 상기 기판에 구성분을 형성하는 배향된 중합액정층을 포함하는 기계적 구조에 있어서,

   상기 구성분은 상기 기판의 접착영역에 국부적으로 접착되고, 상기 기판의 비접착영역에서 상기 기판으로부터 박리되고, 상기 접착영역은 상기 비접착영역 보다 중합액정에 더 높은 접착성을 가지며; 그리고

   구성분이 제1 형태를 갖는 제1 상태와 제1 형태와 다른 제2 형태를 갖는 제2 상태 사이에서 비기계적 수단에 의해 이동가능하도록 상기 층의 배향된 중합액정은 비등방 배향을 갖는,

   중합액정층을 포함하는 기계적 구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 비 기계적 수단은 온도변화를 포함하는.

   중합액정층을 포함하는 기계적 구조.
3. 제 1항에 있어서, 상기 비기계적 수단은 다른 파장들의 전자기 방사선에의 노출을 포함하는,

   중합액정층을 포함하는 기계적 구조.
4. 제 2항에 있어서, 상기 기판은 배향층을 포함하고, 배향층의 표면은 적어도 상기 비접착영역을 포함하는,

   중합액정층을 포함하는 기계적 구조.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비접착영역은 무극성 폴리이미드 표면으로 형성되고 상기 접착영역은 무극성 폴리이미드 표면을 산화하여 수득될 수 있는 극성 폴리이미드 표면으로 형성되는,

   중합액정층을 포함하는 기계적 구조.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접착영역에서 중합액정은 기판에 공유결합되는,

   중합액정층을 포함하는 기계적 구조.
7. 제 5항에 있어서, 상기 구성분이 상기 제어전극과 접지전극 사이에 준비되는 정전기력에 의해 상기 제1 상태와 상기 제2상태 사이를 이동가능하도록 상기 비기계적 수단은 상기 구성분에 제공된 제어전극과 상기 기판에 제공된 접지전극을 포함하는,

   중합액정층을 포함하는 기계적 구조.
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합액정은 꼬인 네마틱 배향을 갖는,

   중합액정층을 포함하는 기계적 구조.
9. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합액정은 스플레이 배향을 갖는,

   중합액정층을 포함하는 기계적 구조.
10. 기판과 상기 기판 위에 구성분을 형성하는 배향된 중합액정층을 포함하는 기계적 구조를 제조하는 방법으로서,

    구성분을 제1형태를 갖는 제1상태와 제1형태와 다른 제2형태를 갖는 제2상태 사이를 비기계적 수단에 의해 이동가능하도록 상기 층의 배향된 중합액정은 비등방 배향을 가지는 기판과 상기 기판에 구성요소를 형성하는 배향된 중합액정층을 포함하는 기계적 구조를 제조하는 방법에 있어서,

    접착영역과 비접착영역을 포함하는 패턴화된 표면을 갖는 기판을 제공하고, 상기 접착영역은 상기 비접착영역 보다 중합액정에 더 높은 접착성을 갖는 단계;

    중합가능한 액정층을 상기 패턴화된 표면에 도포하는 단계;

    상기 층에 중합가능한 액정을 배향하는 단계;

    접착영역에 잘 접착하고 비접착영역에 덜 접착하는 배향된 중합액정층을 제공하기 위해 상기 배향된 중합가능한 액정을 중합하는 단계; 그리고

    상기 비접착영역에서 기판으로부터 상기 배향된 중합액정혼합물 층을 박리하는 단계를 포함하는,

    중합액정층을 포함하는 기계적 구조를 제조하는 방법.
11. 제 10항에 있어서, 패턴화된 표면을 갖는 기판을 제공하는 단계는 아크릴레이트 기를 포함하는 배향된 폴리이미드층과 같은 중합가능한 액정혼합물과 반응할 수 있는 화학기를 포함하는 배향층을 접착영역에 선택적으로 제공하는 것을 포함하는,

    중합액정층을 포함하는 기계적 구조를 제조하는 방법.
12. 제 10항에 있어서, 패턴화된 표면을 갖는 기판을 제공하는 단계는 상기 비접착영역 근처의 중합가능한 액정혼합물의 중합을 억제하는 억제기를 포함하는 배향층을 상기 비접착영역에서 선택적으로 제공하는 것을 포함하는,

    중합액정층을 포함하는 기계적 구조를 제조하는 방법.
13. 제 10항에 있어서, 패턴화된 표면을 갖는 기판을 제공하는 단계는 상기 접착영역과 비접착영역에서 무극성 폴리이미드 배향층을 제공하고, 접착영역을 극성이 되게 하기 위해 상기 접착영역에서 상기 폴리이미드 배향층을 선택적으로 산화하는 것을 포함하는,

    중합액정층을 포함하는 기계적 구조를 제조하는 방법.
14. 제 10항에 있어서, 상기 중합가능한 액정을 중합하는 단계는 기판으로부터 이격된 측에서, 기판 근처의 중합가능한 액정에서 유도된 배향과는 다른 배향을 중합가능한 액정에 제공하기 위해 중합가능한 액정을 배향층과 접촉시키는 단계를 포함하는,

    중합액정층을 포함하는 기계적 구조를 제조하는 방법.
15. 제 14항에 있어서, 기판으로부터 이격된 측에 제공된 배향층은 상기 배향층 근처의 중합가능한 액정에 수직배향을 제공하는 계면활성제로 작용기화된 표면을 갖는,

    중합액정층을 포함하는 기계적 구조를 제조하는 방법.
16. 제 10항에 있어서, 상기 중합가능한 액정은 단량체가 공기와 접촉하는 중합가능한 액정 층의 표면에서 수직배향을 유도할 수 있게 하는 극성말단과 무극성말단을 갖는 단량체를 포함하는,

    중합액정층을 포함하는 기계적 구조를 제조하는 방법.

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