KR20230140248A - 액정 광학 소자의 복제 방법 및 이를 이용한 복제 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정 광학 소자의 복제 방법 및 이를 이용한 복제 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 마스터 액정 배향막 상에서 액정용 조성물을 건조하여 마스터 액정 배향막에 배향 패턴을 액정층에 복제할 수 있는 액정 광학 소자의 복제 방법 및 이를 이용한 복제 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 액정 광학 소자의 복제 방법 및 이를 이용한 복제 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 마스터 액정 배향막 상에서 액정용 조성물을 건조하여 마스터 액정 배향막에 배향 패턴을 액정층에 복제할 수 있는 액정 광학 소자의 복제 방법 및 이를 이용한 복제 시스템에 관한 것이다.
미세 패턴을 갖는 이방성 액정 광학 소자를 제조하기 위하여 편광에 반응하는 액정 배향제 조성물을 이용하여 레이저 간섭 노광을 이용하여 액정 배향막을 제조하였다. 도 1은 종래기술에 따른 액정 광학 소자의 복제 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참고하면, 개별적으로 제조한 액정 배향막들이 동일한 배향을 갖도록 하기 위해서는 기재(10) 상에 액정 배향제 조성물을 도포한 후 상기 액정 배향재 조성에 자외선 레이저의 간섭에 따른 노광을 반복적으로 수행하여야 한다. 그러나 반복과정에서 동일한 간섭계를 갖도록 구현해야 하지만 패턴을 기록하는 환경에 따라 간섭계가 미세하게 변화하며 그에 따라 생성되는 패턴의 오차가 발생하였다.
이러한 오차는 정밀한 패턴을 확보하기 어려운 문제점이 있으며, 간섭계의 높은 안정도를 구현하기 위하여 공정시간이 급격히 증가하는 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 동일한 배향을 갖도록 액정 광학 소자들을 제조하는 과정에서 동일하게 구현되어야할 광학 간섭계 패턴들의 미세한 오차로 인하여 동일한 배향을 구현하는 것이 용이하지 않아 마스터 액정 배향막에 형성된 배향을 액정층에 복제하여 용이하게 복제가능한 액정 광학 소자의 제조 방법 및 이를 이용한 제조 시스템을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시상태는 배향 처리된 마스터 액정 배향막을 구비하는 단계; 상기 마스터 액정 배향막 상에 액정용 조성물을 도포하는 단계; 상기 마스터 액정 배향막의 배향과 동일한 주기로 배향되도록 상기 도포된 액정용 조성물을 건조하여 액정층을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 액정층에 제1 광을 조사하여 경화시키는 단계;를 포함하는 것인 액정 광학 소자의 복제 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 건조하는 과정의 온도는 60 ℃ 이상 150 ℃ 이하인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 마스터 액정 배향막을 구비하는 단계는 제1 기재 상에 액정 배향제 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 액정 배향제 조성물에 제2 광을 조사하여 배향 처리하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 광의 조사는 좌원 편광 빔과 우원 편광 빔이 합성된 선형 편광 빔의 편광축을 따라 배향되도록 상기 좌원 편광 빔과 상기 우원 편광 빔을 상기 액정 배향제 조성물에 조사하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 경화된 액정층 상에 접착제 및 제2 기재를 순차적으로 적층하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 접착제의 광투과도는 50 % 이상 100 % 이하인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 접착제 및 제2 기재를 순차적으로 적층하는 단계 이후, 상기 액정층, 상기 접착제 및 상기 제2 기재를 상기 마스터 액정 배향막으로부터 분리시키는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 마스터 액정 배향막으로부터 분리시키는 단계 이후, 상기 액정용 조성물을 도포하는 단계, 상기 액정층을 제조하는 단계, 상기 액정층을 경화하는 단계, 상기 접착제 및 제2 기재를 순차적으로 적층하는 단계 및 상기 마스터 액정 배향막으로부터 분리시키는 단계를 순차적으로 반복하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 액정 광학 소자의 복제 방법을 이용하는 액정 광학 소자의 복제 시스템에 있어서, 상기 배향 처리된 마스터 액정 배향막 상에 상기 액정용 조성물을 도포하는 제1 도포 유닛; 상기 액정용 조성물을 건조하여 액정층을 형성하는 건조 유닛; 및 상기 액정층이 경화되도록 상기 액정층에 제1 광을 조사하는 제1 광 조사 유닛;을 포함하는 것인 액정 광학 소자의 복제 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 제1 기재 상에 액정 배향제 조성물을 도포하는 제2 도포 유닛; 및 상기 액정 배향제 조성물에 제2 광을 조사하는 제2 광 조사 유닛;을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 액정층 상에 접착제 및 제2 기재를 순차적으로 적층하는 적층 유닛;을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 액정 배향막과 상기 액정층 사이를 분리시키는 분리 유닛;을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 액정 광학 소자의 복제 방법은 마스터 액정 배향막을 복제하여 반복적으로 상기 마스터 액정 배향막과 동일한 주기인 배향을 갖을 액정 광학 소자를 복제할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 액정 광학 소자의 복제 방법은 마스터 액정 배향막과 액정층을 분리하는 과정에서 잔류하는 액정층이 있더라도, 상기 잔류하는 액정층이 있는 상태에서 동일한 과정으로 액정층을 제조하였을 때 상기 마스터 액정 배향막과 동일한 주기인 배향을 갖도록 하여 액정 광학 소자의 불량을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 액정 광학 소자의 복제 시스템은 상기 마스터 액정 배향막과 동일한 주기인 배향을 갖을 액정 광학 소자의 제조시간 및 비용을 최소화할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본원 명세서 및 첨부된 도면으로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 액정 광학 소자의 복제 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 액정 광학 소자의 복제 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 액정 광학 소자의 복제 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 마스터 액정 배향막(130)으로부터 분리된 액정층(150)의 면을 확대 촬영한 사진이다.
도 5는 액정층(150)으로부터 분리된 마스터 액정 배향막(130)의 면을 확대 촬영한 사진이다.
도 6은 액정층(150)이 잔류하는 마스터 액정 배향막(130)에 액정용 조성물(151)을 도포하여 제조된 액정층(150)을 확대 촬영한 사진이다.
도 7은 실시예 1, 비교예 2 및 비교예 3의 액정층 표면을 50 배율의 편광현미경으로 확대 촬영한 사진이다.
도 8은 실시예 1, 비교예 2 및 비교예 3의 액정층 표면을 100 배율의 편광현미경으로 확대 촬영한 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 액정 광학 소자의 복제 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 액정 광학 소자의 복제 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 마스터 액정 배향막(130)으로부터 분리된 액정층(150)의 면을 확대 촬영한 사진이다.
도 5는 액정층(150)으로부터 분리된 마스터 액정 배향막(130)의 면을 확대 촬영한 사진이다.
도 6은 액정층(150)이 잔류하는 마스터 액정 배향막(130)에 액정용 조성물(151)을 도포하여 제조된 액정층(150)을 확대 촬영한 사진이다.
도 7은 실시예 1, 비교예 2 및 비교예 3의 액정층 표면을 50 배율의 편광현미경으로 확대 촬영한 사진이다.
도 8은 실시예 1, 비교예 2 및 비교예 3의 액정층 표면을 100 배율의 편광현미경으로 확대 촬영한 사진이다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"는 "A 및 B, 또는 A 또는 B"를 의미한다.
본원 명세서 전체에서, “배향막”은 액정의 배열 상태를 제어하는 막이며, 일반적으로 폴리이미드 등의 수지로 이루어진 막을 의미할 수 있다.
본원 명세서 전체에서, “간섭 노광”은 좌원 편광 빔과 우원 편광 빔을 합성해 발생되는 선형 편광 빔이 배향막을 형성하고자하는 물질에 입사되는 것을 의미할 수 있으며, 패턴을 기록하는 것은 상기 간섭 노광에 따라 배향막을 형성하고자하는 물질에 포함된 배향 물질이 배향되는 것을 의미할 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시상태는 배향 처리된 마스터 액정 배향막(130)을 구비하는 단계(S10); 상기 마스터 액정 배향막(130) 상에 액정용 조성물(151)을 도포하는 단계(S30); 상기 마스터 액정 배향막(130)의 배향과 동일한 주기로 배향되도록 상기 도포된 액정용 조성물(151)을 건조하여 액정층(150)을 제조하는 단계(S50); 및 상기 제조된 액정층에 제1 광을 조사하여 경화시키는 단계(S60);를 포함하는 것인 액정 광학 소자의 복제 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 액정 광학 소자의 복제 방법은 마스터 액정 배향막을 제조하여 반복적으로 상기 마스터 액정 배향막과 동일한 주기인 배향을 갖을 액정 광학 소자를 복제할 수 있으며, 마스터 액정 배향막과 액정층을 분리하는 과정에서 잔류하는 액정층이 있더라도 상기 잔류하는 액정층이 있는 상태에서 동일한 과정으로 액정층을 제조하였을 때 상기 마스터 액정 배향막과 동일한 주기인 배향을 갖도록 하여 액정 광학 소자의 불량을 최소화할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 액정 광학 소자의 복제 방법의 순서도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 액정 광학 소자의 복제 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2 및 도3을 참고하여 본 발명의 일 실시상태에 따른 액정 광학 소자의 제조 방법을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 배향 처리된 마스터 액정 배향막(130)을 구비하는 단계(S10);를 포함한다. 구체적으로 후술할 방법으로 제조된 마스터 액정 배향막(130)을 좌원 편광 빔과 우원 편광 빔이 합성된 선형 편광 빔의 편광축을 따라 배향되도록 상기 좌원 편광 빔과 상기 우원 편광 빔을 상기 액정 배향제 조성물(131)에 조사하여 배향 처리한 마스터 액정 배향막(130)을 제조하는 단계를 포함하거나 이미 배향처리된 마스터 액정 배향막을 구비하는 단계를 포함한다. 상술한 것과 같이 배향 처리된 마스터 액정 배향막(130)을 구비하는 단계(S10)를 포함함으로써, 상기 마스터 액정 배향막(130)에 배향을 액정층에 복제하고, 종래 액정층의 배향 패턴을 기록하기 위한 광배향법에 비하여 복제의 정확성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 마스터 액정 배향막(130) 상에 액정용 조성물(151)을 도포하는 단계(S30);를 포함한다. 구체적으로 상기 배향 처리된 마스터 액정 배향막(130), 즉 배향 패턴이 기록된 마스터 액정 배향막(130) 상에 액정층(150)을 형성하기 위한 전구체인 액정용 조성물(151)을 도포함으로써 상기 액정층(150)에 상기 마스터 액정 배향막(130)에 기록된 배향 패턴을 용이하게 복제할 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 마스터 액정 배향막(130) 상에 액정용 조성물(151)을 도포하는 단계(S30);를 포함함으로써, 동일한 배향을 갖는 액정층을 대량으로 제조하는 동시에 복제의 정확성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 액정용 조성물(151)은 광경화기를 포함하는 액정용 조성물인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 액정용 조성물(151)에 포함된 고분자 화합물에 광경화기를 포함하고 광을 조사하여 상기 고분자 화합물이 경화되는 것일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 액정용 조성물은 반응성 메조겐(mesogen)인 것이 바람직하다. 본 명세서 전체에서, “반응성 메조겐”은 반응성 액정으로 상기 반응성 액정 분자 말단에 광 또는 열에 반응하는 작용기가 있는 물질을 의미하는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 액정용 조성물(151)은 광경화기를 포함하는 액정용 조성물인 것을 이용함으로써, 상기 액정용 조성물을 경화하여 용이하게 액정층에 배향을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 액정용 조성물(151)은 광경화기를 하나 이상 포함하는 액정용 조성물인 것일 수 있다. 나아가 상기 광경화기는 (메트)아크릴레이트기인 것일 수 있다. 상기 액정용 조성물을 상술한 것으로부터 선택함으로써, 상기 액정용 조성물을 경화하여 용이하게 액정층에 배향을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 액정용 조성물을 상기 액정용 배향막에 도포하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 플렉소 인쇄, 잉크젯 등의 방법이 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 마스터 액정 배향막(130)의 배향과 동일한 주기로 배향되도록 상기 도포된 액정용 조성물(151)을 건조하여 액정층(150)을 제조하는 단계(S50);를 포함한다. 구체적으로 상기 마스터 액정 배향막(130) 상에 도포된 상기 액정용 조성물(151)을 가열을 통해 건조하여 상기 액정용 조성물(151)의 내부를 액체와 고체의 중간상태인 겔 상태를 하여 내부 물질이 이동하게 하게 하여 배향 패턴이 기록될 수 있다. 이후 건조 과정에서 가열된 온도가 점차적으로 낮아짐으로써, 상기 액정용 조성물(151)이 액정층(150)을 형성할 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 마스터 액정 배향막의 배향과 동일한 주기로 배향되도록 상기 도포된 액정용 조성물을 건조하여 액정층을 제조하는 단계;를 포함함으로써, 상기 액정층(150)에 배향 패턴을 기록할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제조된 액정층에 제1 광을 조사하여 경화시키는 단계(S60);를 더 포함한다. 상술한 것과 같이 상기 제조된 액정층에 제1 광을 조사하여 상기 액정층을 경화시킴으로써, 배향 패턴을 더욱 상기 액정층에 고정할 수 있으며, 상기 액정층의 물성을 향상시키고 후술하는 분리하는 과정에서 액정층이 잔류하는 것을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 건조하는 과정의 온도는 60 ℃ 이상 150 ℃ 이하인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 건조하는 과정의 온도는 65 ℃ 이상 140 ℃ 이하, 70 ℃ 이상 130 ℃ 이하, 80 ℃ 이상 120 ℃ 이하 또는 90 ℃ 이상 110 ℃ 이하일 수 있다. 상술한 범위에서 상기 건조하는 과정의 온도를 조절함으로써, 상기 액정용 조성물(151)의 내부를 액체와 고체의 중간상태인 겔 상태를 하여 내부 물질이 이동하게 할 수 있으며, 이를 통하여 상기 액정층에 배향 패턴이 기록될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 광은 자외선인 것일 수 있다. 즉, 상기 제1 광의 파장은 150 nm 이상 450 nm 이하인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 제1 광의 파장은 160 nm 이상 440 nm 이하, 170 nm 이상 430 nm 이하, 180 nm 이상 420 nm 이하, 190 nm 이상 410 nm 이하, 200 nm 이상 400 nm 이하, 210 nm 이상 390 nm 이하, 220 nm 이상 380 nm 이하, 230 nm 이상 370 nm 이하, 240 nm 이상 360 nm 이하, 250 nm 이상 350 nm 이하, 260 nm 이상 340 nm 이하, 270 nm 이상 330 nm 이하, 280 nm 이상 320 nm 이하 또는 290 nm 이상 310 nm 이하일 수 있다. 상술한 범위에서 상기 제1 광의 파장을 조절함으로써, 상기 액정층(150)을 경화하여 상기 액정층(150)의 분리과정에서 잔류하는 것을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 액정층(150)은 상기 마스터 액정 배향막(130)의 배향과 동일한 주기로 배향된 것이다. 구체적으로 상기 마스터 액정 배향막(130)에 형성된 배향 패턴이 상기 액정층(150)에 복제되어 상기 마스터 액정 배향막(130)에 형성된 배향과 동일한 주기로 상기 액정층(150)에 배향이 형성된 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 액정층(150)이 상기 마스터 액정 배향막(130)과 동일한 방향으로 배향됨으로써, 상기 마스터 액정 배향막(130)에 형성된 배향 패턴을 상기 액정층에 복제할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 마스터 액정 배향막(130)은 이미 배향이 형성된 액정 배향막(130)을 이용할 수 있지만, 하기의 방법으로 마스터 액정 배향막(130)을 형성하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 마스터 액정 배향막(130)을 구비하는 단계(S10)는 제1 기재(110) 상에 액정 배향제 조성물(131)을 도포하는 단계(S11); 및 상기 액정 배향제 조성물(131)에 제2 광을 조사하여 배향 처리하는 단계(S13);를 더 포함하는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 마스터 액정 배향막(130)을 제조하는 단계(S10)는 제1 기재(110) 상에 액정 배향제 조성물(131)을 도포하는 단계(S11); 및 상기 액정 배향제 조성물(131)에 제2 광을 조사하여 배향 처리하는 단계(S13);를 더 포함함으로써, 복제하고자 하는 배향 패턴을 갖도록 상기 마스터 액정 배향막(130)을 제조할 수 있으며, 이를 통하여 용이하게 액정층의 배향을 조절할 수 있다.
구체적으로 제1 기재(110) 상에 액정 배향제 조성물(131)을 도포하는 단계(S11);를 더 포함할 수 있다. 상술한 것과 같이 제1 기재에 상기 액정 배향제 조성물(131)을 도포함으로써, 원하는 형상의 액정 배향막을 제조할 수 있으며, 상기 액정 배향막의 크기 또는 두께를 조절할 수 있다.
또한, 상기 액정 배향제 조성물(131)에 제2 광을 조사하여 배향 처리하는 단계(S13);를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 제 2광은 조사하여 후술하는 것과 같이 제2 광은 좌원 편광 빔과 우원 편광 빔이 합성된 선형 편광 빔의 편광축을 따라 배향을 형성할 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 액정 배향제 조성물(131)에 제2 광을 조사하여 배향 처리하는 단계(S13);를 더 포함함으로써, 상기 액정층에 구현하고자 하는 배향을 용이하게 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 기재는 석영 유리, 소다라임 유리, 소다라임프리 유리, TAC(Tri-Acetyl Cellulose) 필름, COP(cyclo-olefin polymer) 필름 등을 사용할 수 있지만, 복굴절이 없고 투명성을 갖는 소재로 액정 배향막과 관련된 기술 분야에서 기재로 사용될 수 있는 재질은 제한없이 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 액정 배향제 조성물은 폴리이미드계 조성물, 아조계 조성물, 폴리아믹산계 조성물, 폴리실란계 화합물, 신나메이트계 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 액정 배향제 조성물은 유기 용매에 용해 또는 분산시킨 것일 수 있다. 상기 유기 용매의 구체적인 예로는 N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈, N-메틸카프로락탐, 2-피롤리돈, N 에틸피롤리돈, N-비닐피롤리돈, 디메틸술폭사이드, 테트라메틸우레아, 피리딘, 디메틸술폰, 헥사메틸술폭사이드, γ-부티로락톤, 3-메톡시-N,N-디메틸프로판아미드, 3-에톡시-N,N-디메틸프로판아미드, 3- 부톡시-N,N-디메틸프로판아미드, 1,3-디메틸-이미다졸리디논, 에틸아밀케톤, 메틸노닐케톤, 메틸에틸케톤, 메틸 이소아밀케톤, 메틸이소프로필케톤, 사이클로헥사논, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 디글라임, 4-하이 드록시-4-메틸-2-펜타논, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르, 에틸 렌 글리콜 모노프로필 에테르 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노이소프로필 에테르, 에틸렌 글리콜 모노이소프로 필 에테르 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노뷰틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노뷰틸 에테르 아세테이트 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용될 수도 있고, 혼합하여 사용될 수도 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 액정 배향제 조성물은 액정 배향제용 중합체 및 유기 용매 외에 다른 성분을 추가로 포함할 수 있다. 비제한적인 예로, 액정 배향제 조성물이 도포되었을 때, 막 두께의 균일성이나 표면 평활성을 향상시키거나, 혹은 광배향막과 기판의 밀착성을 향상시키거나, 혹은 광배향막의 유전율이나 도전성을 변화시키거나, 혹은 광배향막의 치밀성을 증가시킬 수 있는 첨가제가 추가로 포함될 수 있다. 이러한 첨가제로는 각종 용매, 계면 활성제, 실란계 화합물, 유전체 또는 가교성 화합물 등이 예시될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 액정 배향제 조성물(131)을 상기 제1 기재에 도포하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 플렉소 인쇄, 잉크젯 등의 방법이 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 광의 조사는 좌원 편광 빔과 우원 편광 빔이 합성된 선형 편광 빔의 편광축을 따라 배향되도록 상기 좌원 편광 빔과 상기 우원 편광 빔을 상기 액정 배향제 조성물에 조사하는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 좌원 편광 빔과 우원 편광 빔이 합성된 선형 편광 빔의 편광축을 따라 배향되도록 상기 좌원 편광 빔과 상기 우원 편광 빔을 상기 액정 배향제 조성물에 조사함으로써, 상기 액정층에 복제될 배향을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 경화된 액정층(150) 상에 접착제(170) 및 제2 기재(190)를 순차적으로 적층하는 단계(S70)를 더 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 경화된 액정층(150), 접착제(170) 및 제2 기재(190)를 순차적으로 적층하는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 경화된 액정층(150) 상에 접착제(170) 및 제2 기재(190)를 순차적으로 적층하는 단계(S70)를 더 포함함으로써, 상기 액정층(150)을 상기 액정 배향막(130)으로부터 용이하게 박리, 즉 분리하여 액정 광학 소자를 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 접착제(170)는 광학적 투명 접착제인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 접착제의 광투과도는 50 % 이상 100 % 이하인 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 접착제(170)를 광학적 투명 접착제로 이용함으로써, 상기 제조된 액정 광학 소자의 투명성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 기재(190)는 TAC(Tri-Acetyl Cellulose) 필름, COP(cyclo-olefin polymer) 필름 등을 사용할 수 있지만, 복굴절이 없고 투명성을 갖는 소재로 액정 배향막과 관련된 기술 분야에서 박리를 하기 위하여 지지대로 사용될 수 있는 재질은 제한없이 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 접착제(170) 및 제2 기재(190)를 순차적으로 적층하는 단계(S70) 이후, 상기 액정층(150), 상기 접착제(170) 및 상기 제2 기재(190)를 상기 마스터 액정 배향막(130)으로부터 분리시키는 단계(S90);를 더 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 제1 기재(110), 상기 마스터 액정 배향막(130), 상기 액정층(150), 상기 접착제(170) 및 상기 제2 기재(190)를 순차적으로 적층된 적층체에서 상기 마스터 액정 배향막(130)과 상기 액정층(150) 사이를 분리, 즉 박리하는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 접착제(170) 및 제2 기재(190)를 순차적으로 적층하는 단계(S70) 이후, 상기 액정층(150), 상기 접착제(170) 및 상기 제2 기재(190)를 상기 마스터 액정 배향막(130)으로부터 분리시키는 단계(S90);를 더 포함함으로써, 상기 액정층에 상기 마스터 액정 배향막(130)에 형성된 배향이 복제된 상기 액정 광학 소자를 용이하게 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 마스터 액정 배향막(130)으로부터 분리시키는 단계(S90) 이후, 상기 액정용 조성물(151)을 도포하는 단계(S30), 상기 액정층(150)을 제조하는 단계(S50), 상기 액정층(150)을 경화하는 단계(S60), 상기 접착제(170) 및 제2 기재(190)를 순차적으로 적층하는 단계(S70) 및 상기 마스터 액정 배향막으로부터 분리시키는 단계(S90)를 순차적으로 반복하는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 액정층이 박리된 상기 마스터 액정 배향막(130) 상에 다시 새로운 액정용 조성물(151)을 도포하여 상기 액정층(150)을 제조 및 경화한 이후 상기 접착제(170) 및 제2 기재(190)를 순차적으로 적층하여 상기 제1 기재(110), 상기 마스터 액정 배향막(130), 상기 액정층(150), 상기 접착제(170) 및 상기 제2 기재(190)를 순차적으로 적층된 적층체를 제조한 다음 상기 마스터 액정 배향막(130)으로부터 상기 액정층을 박리하여 반복하여 동일한 배향이 형성된 액정 광학 소자를 제조할 수 있다.
도 4는 마스터 액정 배향막(130)으로부터 분리된 액정층(150)의 면을 확대 촬영한 사진이다. 도 5는 액정층(150)으로부터 분리된 마스터 액정 배향막(130)의 면을 확대 촬영한 사진이다. 도 6은 액정층(150)이 잔류하는 마스터 액정 배향막(130)에 액정용 조성물(151)을 도포하여 제조된 액정층(150)을 확대 촬영한 사진이다. 도 4 내지 도 5를 참고하여 설명하면, 상기 액정층을 박리하는 과정(S90)에서 상기 액정층이 모두 박리되지 않고 일부가 남아 있을 수 있다. 구체적으로 상기 도 5에서는 상기 일부 액정층이 박리되지 않은 모습을 확인할 수 있으며, 상기 도 6에서는 상기 박리되지 않은 액정층이 상기 마스터 액정 배향막(130)에 잔류하는 모습을 확인할 수 있다. 상기 액정층을 박리하는 과정(S90)에서 발생한 잔류 액정층이 상기 마스터 액정 배향막에 상기 도 5와 같이 남아 있더라도 상기 액정용 조성물(151)을 도포하여 액정층을 형성함으로써 상기 도 6과 같이 상기 마스터 액정 배향막에 형성된 배향을 상기 액정층에 복제할 수 있는 것을 확인하였다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 액정 광학 소자의 복제 방법으로 복제된 액정 광학 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 액정 광학 소자는 복제된 액정 광학 소자 배향의 오차를 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 액정 광학 소자의 복제 방법을 이용하는 액정 광학 소자의 복제 시스템에 있어서, 상기 배향 처리된 마스터 액정 배향막(130) 상에 상기 액정용 조성물(151)을 도포하는 제1 도포 유닛(U10, 미도시); 상기 액정용 조성물(151)을 건조하여 액정층을 형성하는 건조 유닛(U20, 미도시); 및 상기 액정층(150)이 경화되도록 상기 액정층(150)에 제1 광을 조사하는 제1 광 조사 유닛(U30, 미도시);을 포함하는 것인 액정 광학 소자의 제조 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 액정 광학 소자의 복제 시스템은 상기 마스터 액정 배향막과 동일한 주기인 배향을 갖을 액정 광학 소자의 제조시간 및 비용을 최소화할 수 있다.
본 명세서에서 상기 액정 광학 소자의 복제 방법과 중복되는 내용은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 배향 처리된 마스터 액정 배향막(130) 상에 상기 액정용 조성물(151)을 도포하는 제1 도포 유닛(U10, 미도시)을 포함한다. 상술한 것과 같이 상기 배향 처리된 마스터 액정 배향막(130) 상에 상기 액정용 조성물(151)을 도포하는 제1 도포 유닛(U10, 미도시)을 포함함으로써, 동일한 배향을 갖는 액정층을 대량으로 제조하는 동시에 복제의 정확성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 액정용 조성물(151)을 건조하는 건조 유닛(U20, 미도시)을 포함한다. 상술한 것과 같이 상기 액정용 조성물(151)을 건조하는 건조 유닛(U20, 미도시)을 포함함으로써, 동일한 배향을 갖는 액정층을 대량으로 제조하는 동시에 복제의 정확성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 액정층(150)이 경화되도록 상기 액정층(150)에 제1 광을 조사하는 제1 광 조사 유닛(U30, 미도시);을 포함한다. 상술한 것과 같이 상기 액정층(150)이 경화되도록 상기 액정층(150)에 제1 광을 조사하는 제1 광 조사 유닛(U30, 미도시);을 포함함으로써, 상기 액정용 조성물(151)의 내부를 액체와 고체의 중간상태인 겔 상태를 하여 내부 물질이 이동하게 하여 배향 패턴을 기록할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 제1 기재(110) 상에 액정 배향제 조성물(131)을 도포하는 제2 도포 유닛(U40, 미도시)을 더 포함하는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 제1 기재(110) 상에 액정 배향제 조성물(131)을 도포하는 제2 도포 유닛(U40, 미도시)을 더 포함함으로써, 복제하고자 하는 배향 패턴을 갖도록 상기 마스터 액정 배향막(130)을 제조할 수 있으며, 이를 통하여 용이하게 액정층의 배향을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 액정 배향제 조성물(131)에 제2 광을 조사하는 제2 광 조사 유닛(U50, 미도시)을 더 포함하는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 액정 배향제 조성물(131)에 제2 광을 조사하는 제2 광 조사 유닛(U50, 미도시)을 더 포함함으로써, 상기 액정층에 구현하고자 하는 배향을 용이하게 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 액정층 상에 접착제(170) 및 제2 기재(190)를 순차적으로 적층하는 적층 유닛(U60, 미도시)을 더 포함하는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 액정층 상에 접착제(170) 및 제2 기재(190)를 순차적으로 적층하는 적층 유닛(U60, 미도시)을 더 포함함으로써, 상기 액정층(150)을 상기 액정 배향막(130)으로부터 용이하게 박리, 즉 분리하여 액정 광학 소자를 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 마스터 액정 배향막(130)과 상기 액정층(150) 사이를 분리시키는 분리 유닛(U70, 미도시);을 더 포함하는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 마스터 액정 배향막(130)과 상기 액정층(150) 사이를 분리시키는 분리 유닛(U70, 미도시);을 더 포함함으로써, 상기 액정층에 상기 마스터 액정 배향막(130)에 형성된 배향이 복제된 상기 액정 광학 소자를 용이하게 제조할 수 있다
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
실시예 1
복굴절이 없는 zero retardation TAC 필름(ZRT 필름)을 제1 기재로 하고, 상기 제1 기재에 광배향재인 액정 배향제 조성물을 스핀 코팅으로 도포하고 상기 액정 배향제 조성물에 UV 레이저(제 2광) 간섭노광을 통하여 패턴이 기록된 액정 배향막을 제조하였다. 상기 액정 배향막에 RM 액정층을 제조하기 위한 액정용 조성물을 원하는 두께로 스핀 코팅을 이용하여 도포하고, 상기 액정용 조성물을 건조한 이후 UV(제1광) 경화를 수행하여 상기 액정 배향막의 배향과 동일한 방향의 배향을 갖는 액정층을 제조하였다.
상기 OCA(optically clear adhesive)가 부착된 박리용 기재, 즉 접착제와 제2 기재가 순차적으로 적층된 것을 상기 액정층의 일면과 상기 OCA의 일면이 접착되도록 구비한 이후 상기 액정층과 상기 액정 배향막이 분리되도록 박리하였다.
상기 박리된 액정 배향막에 상기 RM 액정층을 제조하기 위한 액정용 조성물을 스핀 코팅으로 다시 도포하고, 상기 액정용 조성물을 건조한 이후 UV(제1광) 경화를 수행하여 추가적으로 액정층을 제조하였다.
비교예 1
복굴절이 없는 zero retardation TAC 필름(ZRT 필름)을 기재로 하고, 상기 기재에 광배향재인 액정 배향제 조성물을 스핀 코팅으로 도포하고 상기 액정 배향제 조성물에 UV 레이저 간섭노광을 통하여 패턴이 기록된 액정층을 제조하였다.
상기 액정층을 제조한 방법을 반복하여 추가적인 액정층을 제조하였다.
상기 실시예 1에서 제조된 액정층과 추가적으로 제조된 액정층은 동일한 패턴의 액정 배향막을 사용함으로써 패턴 주기가 동일한 것을 확인하였지만, 상기 비교예 1에서 제조된 액정층과 추가적으로 제조된 액정층은 패턴 주기의 편차가 발생한 것으로부터 동일한 배향의 액정층이 제조되지 않은 것을 확인하였다.
비교예 2
상기 실시예 1에서 상기 도포된 액정용 조성물을 건조하지 않고 UV(제1광) 경화를 수행하여 액정층을 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 액정층을 제조하였다.
비교예 3
상기 실시예 1에서 상기 도포된 액정용 조성물을 건조한 이후 UV(제1광) 경화를 수행하지 않을 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 액정층을 제조하였다.
도 7은 실시예 1, 비교예 2 및 비교예 3의 액정층 표면을 50 배율의 편광현미경(POM, Polarized Optical Microscope)으로 확대 촬영한 사진이다. 도 8은 실시예 1, 비교예 2 및 비교예 3의 액정층 표면을 100 배율의 편광현미경으로 확대 촬영한 사진이다. 상기 도 7 및 도 8을 참고하면, 열 건조 이후 UV(제1 광) 경화를 수행하여 상기 액정 배향막의 배향과 동일한 방향의 배향을 갖는 액정층을 제조한 실시예 1은 대부분의 영역에서 상기 액정 배향막의 배향과 동일한 방향의 배향이 형성된 것을 확인할 수 있다.
이에 대하여, 단지 열 건조를 수행하지 않고 UV(제1 광) 경화만을 수행하여 상기 액정 배향막의 배향과 동일한 방향의 배향을 갖는 액정층을 제조한 비교예 2는 배향이 형성되지 않은 부분이 급격히 증가하는 것을 확인하였으며, 열 건조를 수행한 이후 UV(제1 광) 경화를 수행하지 않고 상기 액정 배향막의 배향과 동일한 방향의 배향을 갖는 액정층을 제조한 비교예 3은 배향이 형성되지만 액정층의 유동성으로 인하여 상기 형성된 배향이 깨지는 영역이 발생하는 것을 확인하였다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10: 종래기술의 기재
30: 종래기술의 액정 배향막
31: 종래기술의 액정 배향제 조성물 110: 제1 기재
130: 마스터 액정 배향막 131: 액정 배향제 조성물
150: 액정층 151: 액정용 조성물
170: 접착제 190: 제2 기재
S10: 마스터 액정 배향막 구비 단계 S11: 액정 배향제 조성물 도포 단계
S13: 배향 처리 단계 S30: 액정용 조성물 도포 단계
S50: 액정층 제조 단계 S60: 액정층 경화 단계
S70: 접착제 및 제2 기재 적층 단계
S90: 마스터 액정 배향막으로부터 분리 단계
U10: 제1 도포 유닛 U20: 건조 유닛
U30: 제1 광 조사 유닛 U40: 제2 도포 유닛
U50: 제2 광 조사 유닛 U60: 적층 유닛
U70: 분리 유닛
31: 종래기술의 액정 배향제 조성물 110: 제1 기재
130: 마스터 액정 배향막 131: 액정 배향제 조성물
150: 액정층 151: 액정용 조성물
170: 접착제 190: 제2 기재
S10: 마스터 액정 배향막 구비 단계 S11: 액정 배향제 조성물 도포 단계
S13: 배향 처리 단계 S30: 액정용 조성물 도포 단계
S50: 액정층 제조 단계 S60: 액정층 경화 단계
S70: 접착제 및 제2 기재 적층 단계
S90: 마스터 액정 배향막으로부터 분리 단계
U10: 제1 도포 유닛 U20: 건조 유닛
U30: 제1 광 조사 유닛 U40: 제2 도포 유닛
U50: 제2 광 조사 유닛 U60: 적층 유닛
U70: 분리 유닛
Claims (12)
- 배향 처리된 마스터 액정 배향막을 구비하는 단계;
상기 마스터 액정 배향막 상에 액정용 조성물을 도포하는 단계;
상기 마스터 액정 배향막의 배향과 동일한 주기로 배향되도록 상기 도포된 액정용 조성물을 건조하여 액정층을 제조하는 단계; 및
상기 제조된 액정층에 제1 광을 조사하여 경화시키는 단계;를 포함하는 것인 액정 광학 소자의 복제 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 건조하는 과정의 온도는 60 ℃ 이상 150 ℃ 이하인 것인 액정 광학 소자의 복제 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 마스터 액정 배향막을 구비하는 단계는
제1 기재 상에 액정 배향제 조성물을 도포하는 단계; 및
상기 액정 배향제 조성물에 제2 광을 조사하여 배향 처리하는 단계;를 더 포함하는 것인 액정 광학 소자의 복제 방법. - 청구항 3에 있어서,
상기 제2 광의 조사는 좌원 편광 빔과 우원 편광 빔이 합성된 선형 편광 빔의 편광축을 따라 배향되도록 상기 좌원 편광 빔과 상기 우원 편광 빔을 상기 액정 배향제 조성물에 조사하는 것인 액정 광학 소자의 복제 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 경화된 액정층 상에 접착제 및 제2 기재를 순차적으로 적층하는 단계를 더 포함하는 것인 액정 광학 소자의 복제 방법. - 청구항 5에 있어서,
상기 접착제의 광투과도는 50 % 이상 100 % 이하인 것인 액정 광학 소자의 복제 방법. - 청구항 5에 있어서,
상기 접착제 및 제2 기재를 순차적으로 적층하는 단계 이후,
상기 액정층, 상기 접착제 및 상기 제2 기재를 상기 마스터 액정 배향막으로부터 분리시키는 단계;를 더 포함하는 것인 액정 광학 소자의 복제 방법. - 청구항 7에 있어서,
상기 마스터 액정 배향막으로부터 분리시키는 단계 이후,
상기 액정용 조성물을 도포하는 단계, 상기 액정층을 제조하는 단계, 상기 액정층을 경화하는 단계, 상기 접착제 및 제2 기재를 순차적으로 적층하는 단계 및 상기 마스터 액정 배향막으로부터 분리시키는 단계를 순차적으로 반복하는 것인 액정 광학 소자의 복제 방법. - 청구항 1의 액정 광학 소자의 복제 방법을 이용하는 액정 광학 소자의 복제 시스템에 있어서,
상기 배향 처리된 마스터 액정 배향막 상에 상기 액정용 조성물을 도포하는 제1 도포 유닛;
상기 액정용 조성물을 건조하여 액정층을 형성하는 건조 유닛; 및
상기 액정층이 경화되도록 상기 액정층에 제1 광을 조사하는 제1 광 조사 유닛;을 포함하는 것인 액정 광학 소자의 복제 시스템. - 청구항 9에 있어서,
제1 기재 상에 액정 배향제 조성물을 도포하는 제2 도포 유닛; 및
상기 액정 배향제 조성물에 제2 광을 조사하는 제2 광 조사 유닛;을 더 포함하는 것인 액정 광학 소자의 복제 시스템. - 청구항 9에 있어서,
상기 액정층 상에 접착제 및 제2 기재를 순차적으로 적층하는 적층 유닛;을 더 포함하는 것인 액정 광학 소자의 복제 시스템. - 청구항 9에 있어서,
상기 액정 배향막과 상기 액정층 사이를 분리시키는 분리 유닛;을 더 포함하는 것인 액정 광학 소자의 복제 시스템.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020220039157A KR20230140248A (ko) | 2022-03-29 | 2022-03-29 | 액정 광학 소자의 복제 방법 및 이를 이용한 복제 시스템 |
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| KR1020220039157A KR20230140248A (ko) | 2022-03-29 | 2022-03-29 | 액정 광학 소자의 복제 방법 및 이를 이용한 복제 시스템 |
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|---|---|
| KR20230140248A true KR20230140248A (ko) | 2023-10-06 |
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| KR1020220039157A KR20230140248A (ko) | 2022-03-29 | 2022-03-29 | 액정 광학 소자의 복제 방법 및 이를 이용한 복제 시스템 |
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- 2022-03-29 KR KR1020220039157A patent/KR20230140248A/ko unknown
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