KR20240081005A - Method of making the laminated liquid crystal element and the laminated liquid crystal element made by the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기재 상에 배향막을 구비하는 제1 단계, 상기 배향막에 배향패턴을 기록하는 제2 단계, 상기 배향막에 기록된 상기 배향패턴에 따른 액정 조성물을 도포하고 건조하여 액정층을 제조하는 제3 단계, 제조된 상기 액정층 상에 수지층을 구비하는 제4 단계 및 상기 수지층에 회절패턴을 형성하는 제5 단계를 포함하는 적층형 액정 광학 소자를 제조하는 방법 및 상기 방법으로 제조된 적층형 액정 광학 소자에 관한 발명이다.The present invention includes a first step of providing an alignment layer on a substrate, a second step of recording an alignment pattern on the alignment layer, and a third step of manufacturing a liquid crystal layer by applying and drying a liquid crystal composition according to the alignment pattern recorded on the alignment layer. A method for manufacturing a layered liquid crystal optical device comprising a fourth step of providing a resin layer on the manufactured liquid crystal layer and a fifth step of forming a diffraction pattern on the resin layer, and a layered liquid crystal optic manufactured by the method. It is an invention related to devices.
Description
본 발명은 적층형 액정 광학 소자를 제조하는 방법 및 상기 방법으로 제조된 적층형 액정 광학 소자에 관한 것으로, 복수 개의 홀로그래픽 광학 소자와 회절 광학 소자를 하나의 기재에 적층하여 제조하는 적층형 액정 광학소자를 제조하는 방법 및 상기 방법으로 제조된 적층형 액정 광학 소자이다. The present invention relates to a method of manufacturing a layered liquid crystal optical device and to a layered liquid crystal optical device manufactured by the method, and to manufacturing a layered liquid crystal optical device manufactured by stacking a plurality of holographic optical elements and a diffractive optical element on one substrate. A method and a layered liquid crystal optical device manufactured by the method.
실제 현실의 물체 및 배경과 가상 현실의 객체를 동시에 보기 위한 AR(Augmented Reality, 증강 현실) 디스플레이 기기 중 하나인 증강 현실 안경, HMD(Head Mounted Display), HUD(Head Up Display) 등을 구현하기 위해서는 나노 패턴의 회절 격자가 새겨진 도광판이 활용될 수 있다. 이러한 도광판을 회절 도광판, 광학 소자, 회절 광학 소자, 격자 패턴 소자, 홀로그램 광학 소자, 홀로그래픽 광학 소자 등 다양한 명칭으로 칭하기도 한다. In order to implement augmented reality glasses, HMD (Head Mounted Display), and HUD (Head Up Display), which are one of the AR (Augmented Reality) display devices for simultaneously viewing real reality objects and backgrounds and virtual reality objects, A light guide plate engraved with a nano-patterned diffraction grid can be used. These light guide plates are also called various names such as diffractive light guide plates, optical elements, diffractive optical elements, grid pattern elements, holographic optical elements, and holographic optical elements.
이러한 회절 도광판에 다양한 광이 조사됨에 따라 사용자가 원하는 다양한 영상이 입체적으로 출력될 수 있고, 사용자는 회절 도광판 너머에 보이는 현실과 회절 도광판에 형성된 영상을 동시에 볼 수 있다.As various lights are irradiated to this diffraction light guide plate, various images desired by the user can be output in three dimensions, and the user can view the reality seen beyond the diffraction light guide plate and the image formed on the diffraction light guide plate at the same time.
이러한 회절 도광판의 예시로, 나노임프린팅 공정(Nanoimprint lithography, NIL)을 통하여, 격자 패턴에 대응하는 표면 요철 격자(Surface-Relief Grating, SRG)를 형성시킨 회절 광학 소자(DOE, Diffractive Optical Element)가 있다. 또한, 회절 도광판의 예시로, 가간섭성(coherent) 특성 광원인 레이저의 간섭 노광을 이용하여 광경화성 고분자 수지인 포토폴리머에 Volume Holographic Grating(VHG)를 기록하는 방식으로 제작하는 홀로그래픽 광학 소자(HOE, Holographic Optical Element)도 있다. An example of such a diffractive light guide plate is a diffractive optical element (DOE) in which a surface-relief grating (SRG) corresponding to a grid pattern is formed through a nanoimprint lithography (NIL) process. there is. In addition, as an example of a diffractive light guide plate, a holographic optical element ( There is also HOE (Holographic Optical Element).
한편, 최근 AR 디스플레이 장치의 소형화와 보다 나은 해상도를 위해 다양한 시도를 하고 있다. 이 중, 입사되는 광에 따라 달리 회절하기 위해 상이한 패턴을 갖는 회절 도광판을 접합하기도 한다.Meanwhile, various attempts are being made recently to miniaturize AR display devices and improve resolution. Among these, diffraction light guide plates with different patterns are sometimes bonded to diffract differently depending on the incident light.
다만, 각각 별도로 제조한 회절 도광판을 접합하는 경우 접합 과정에서 패턴의 정렬이나 접합 부위의 문제, 소자간 광학적 이슈와 같은 문제로 공정이 복잡해지고, 소자의 품질 저하 등의 문제가 빈번하게 발생한다.However, when joining separately manufactured diffractive light guide plates, the process becomes complicated due to problems such as pattern alignment, problems with the joining area, and optical issues between devices during the bonding process, and problems such as deterioration of device quality frequently occur.
따라서 본 발명은 복수 개의 홀로그래픽 광학 소자와 회절 광학 소자를 하나의 기재에 적층하여 제조하는 적층형 액정 광학소자를 제조하는 방법 및 상기 방법으로 제조된 적층형 액정 광학 소자에 관한 것이다.Therefore, the present invention relates to a method of manufacturing a layered liquid crystal optical device manufactured by stacking a plurality of holographic optical elements and a diffractive optical element on one substrate, and to a layered liquid crystal optical device manufactured by the method.
본 발명의 일 실시 예에 따른 적층형 액정 광학 소자를 제조하는 방법은, 기재 상에 배향막을 구비하는 제1 단계; 배향막에 배향패턴을 기록하는 제2 단계; 배향막에 기록된 배향패턴에 따른 액정 조성물을 도포하고 건조하여 액정층을 제조하는 제3 단계; 제조된 액정층 상에 수지층을 구비하는 제4 단계;및 수지층에 회절패턴을 형성하는 제5 단계;를 포함한다. A method of manufacturing a layered liquid crystal optical device according to an embodiment of the present invention includes a first step of providing an alignment layer on a substrate; A second step of recording an orientation pattern on an alignment film; A third step of manufacturing a liquid crystal layer by applying and drying a liquid crystal composition according to an alignment pattern recorded on an alignment film; It includes a fourth step of providing a resin layer on the manufactured liquid crystal layer; and a fifth step of forming a diffraction pattern on the resin layer.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제2 단계는, 배향막에 물체광과 참조광을 조사하여 물체광과 참조광의 간섭 현상으로 배향패턴을 기록할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the second step, object light and reference light are irradiated to the alignment film to record an orientation pattern through interference between the object light and reference light.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제2 단계는, 광원에서 조사된 광이 복제하고자 하는 배향패턴이 기록된 마스터 소자를 투과시켜 배향패턴을 기록할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, in the second step, the orientation pattern may be recorded by allowing the light emitted from the light source to pass through the master element on which the orientation pattern to be copied is recorded.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제5 단계는, 나노임프린트 공정(Nanoimprint Lithography)으로 수지층에 회절 패턴을 형성할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the fifth step is to form a diffraction pattern in the resin layer through a nanoimprint process (Nanoimprint Lithography).
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1 단계 내지 제3 단계를 적어도 한 번 이상을 반복한 후, 제4 단계 및 제5 단계를 진행하되, 제1 단계 내지 제3 단계를 반복하여 제조된 각각의 배향막의 배향패턴은 서로 상이할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first to third steps are repeated at least once, and then the fourth and fifth steps are performed, each manufactured by repeating the first to third steps. The orientation patterns of the alignment films may be different from each other.
본 발명의 일 실시 예에 따른 적층형 액정 광학 소자를 제조하는 방법으로 제조된 액정 광학 소자를 포함할 수 있다.It may include a liquid crystal optical device manufactured by the method of manufacturing a stacked liquid crystal optical device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 액정 광학 소자에서 제조된 각각의 배향막의 배향패턴은, 배향패턴의 주기가 각각 상이할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the orientation pattern of each alignment layer manufactured in the liquid crystal optical device may have a different cycle of the alignment pattern.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 액정 광학 소자에서 제조된 각각의 배향막의 배향패턴은, 렌즈 패턴 및 선격자 패턴을 적어도 하나씩 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the alignment pattern of each alignment layer manufactured in the liquid crystal optical device may include at least one lens pattern and one wire grid pattern.
본 발명의 일 실시 예에 따라 별도로 제조된 홀로그래픽 광학 소자를 적층하여 형성된 소자에 비해 공정이 단순하고 별도의 접합 공정과 같은 추가적인 공정을 요하지 않는 장점이 있다.According to an embodiment of the present invention, the process is simple compared to a device formed by stacking separately manufactured holographic optical devices and has the advantage of not requiring additional processes such as a separate bonding process.
또한, 복수 개의 홀로그래픽 광학 소자를 제조 과정에서 적층하므로 접합 부위가 우수하여 입사되는 광을 적절하게 회절할 수 있다.In addition, since a plurality of holographic optical elements are stacked during the manufacturing process, the junction area is excellent and incident light can be appropriately diffracted.
또한, 하나의 기재에 홀로그래픽 광학 소자와 회절 광학 소자를 제작할 수 있으므로 장비를 소형화 할 수 있는 장점이 있다.In addition, since holographic optical elements and diffractive optical elements can be manufactured on a single substrate, there is an advantage in miniaturizing the equipment.
또한, 적층형 액정 광학 소자를 제조하는 방법으로 제조된 액정 광학 소자는 복수 개의 홀로그래픽 광학 소자가 적층되어 있으므로 입사되는 광의 종류에 따라 각기 상이한 방식으로 회절이 가능한 장점이 있다.In addition, a liquid crystal optical device manufactured by a method of manufacturing a stacked liquid crystal optical device has the advantage of being able to diffract in different ways depending on the type of incident light because a plurality of holographic optical devices are stacked.
발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects that can be obtained from the invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. .
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적층형 액정 광학 소자를 제조하는 방법의 블록도를 도시한다.
도 2, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 적층형 액정 광학 소자를 제조하는 방법의 순서도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 적층형 액정 광학 소자를 제조하는 방법으로 제조된 적층형 액정 광학 소자를 도시한다.Figure 1 shows a block diagram of a method for manufacturing a stacked liquid crystal optical device according to an embodiment of the present invention.
2, 3, and 4 show a flowchart of a method for manufacturing a stacked liquid crystal optical device according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 shows a layered liquid crystal optical device manufactured by a method for manufacturing a layered liquid crystal optical device according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. The present invention will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms. These embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete, and those skilled in the art It is provided to fully inform the person of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Meanwhile, the terms used in this specification are for describing embodiments and are not intended to limit the present invention.
본 명세서 전체에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. Throughout this specification, singular forms include plural forms, unless the context clearly dictates otherwise.
본 명세서 전체에서, 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않으며, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.Throughout this specification, “comprises” and/or “comprising” refers to a referenced component, step, operation and/or element that includes one or more other components, steps, operations and/or elements. The presence or addition of elements is not excluded, which means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.
본 명세서 전체에서, "제 1" 또는 "제 2"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다.Throughout this specification, terms such as “first” or “second” may be used simply to distinguish one element from another, or to limit the elements in other respects (e.g., importance or order). I never do that.
본 명세서 전체에서, "배향 패턴이 기록되는 것"은 조사된 광에 의해 배향막에 설정된 배향으로 광이방성 성질을 부여하는 것을 의미한다.Throughout this specification, “recording an orientation pattern” means imparting optical anisotropy properties to the orientation set to the alignment film by irradiated light.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적층형 액정 광학 소자를 제조하는 방법(S1)의 블록도를 도시하고, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 적층형 액정 광학 소자를 제조하는 방법(S1)의 순서도이다. Figure 1 shows a block diagram of a method (S1) for manufacturing a stacked liquid crystal optical device according to an embodiment of the present invention, and Figures 2 to 4 show a block diagram of a method (S1) for manufacturing a stacked liquid crystal optical device according to an embodiment of the present invention. This is the flowchart of method (S1).
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 적층형 액정 광학 소자를 제조하는 방법(S1)은 기재(10) 상에 배향막(20)을 구비하는 제1 단계(S10), 배향막(20)에 배향패턴을 기록하는 제2 단계(S20), 배향막(20)에 기록된 배향패턴에 따른 액정 조성물을 도포하고 건조하여 액정층(30)을 제조하는 제3 단계(S30), 제조된 액정층(30) 상에 수지층(40)을 구비하는 제4 단계(S40) 및 수지층(40)에 회절패턴을 형성하는 제5 단계(S50)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the method (S1) of manufacturing a layered liquid crystal optical device according to an embodiment of the present invention includes a first step (S10) of providing an alignment film 20 on a substrate 10, and the alignment film 20. A second step (S20) of recording an orientation pattern, a third step (S30) of manufacturing a liquid crystal layer 30 by applying and drying a liquid crystal composition according to the orientation pattern recorded on the alignment film 20, and the manufactured liquid crystal layer. (30) It includes a fourth step (S40) of providing the resin layer 40 on the resin layer (S40) and a fifth step (S50) of forming a diffraction pattern on the resin layer (40).
제1 단계(S10)는 기재(10) 상에 배향막(20)을 구비하는 단계로, 배향패턴을 기록할 재료인 배향막(20)을 기재(10) 상에 구비하는 단계이다. The first step (S10) is a step of providing an alignment film 20 on the substrate 10, which is a material for recording an orientation pattern.
기재(10)는 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 배향막(20)과 관련된 기술 분야에서 기재(10)로 사용될 수 있는 재질은 제한 없이 이용될 수 있다. The substrate 10 can be made of quartz glass, soda-lime glass, soda-lime-free glass, TAC (Tri-Acetyl Cellulose) film, COP (Cyclo-Olefin Polymer) film, etc., but is made of a material with no birefringence and transparency, and an alignment film ( Materials that can be used as the substrate 10 in the technical field related to 20) can be used without limitation.
배향막(20)은 액정의 배열 상태를 제어하는 막으로, 일반적으로 폴리이미드 등의 수지로 이루어진 막으로 형성된 층을 의미한다. 이러한 배향막(20)은 두 개 이상의 광의 간섭 현상으로 배향 패턴 등이 기록될 수 있다. 홀로그래픽 광학 소자(Holographic Optical Element, HOE)는 이러한 배향막(20)에 두 개 이상의 광의 간섭 무늬를 기록함으로써 제작될 수 있다.The alignment film 20 is a film that controls the alignment state of the liquid crystal, and generally refers to a layer formed of a film made of a resin such as polyimide. In this alignment layer 20, an orientation pattern, etc. can be recorded due to the interference phenomenon of two or more lights. A holographic optical element (HOE) can be manufactured by recording interference patterns of two or more lights on the alignment layer 20.
제2 단계(S20)는 배향막(20)에 배향 패턴을 기록하는 단계로, 가간섭성(coherent) 특성 광원인 레이저의 간섭 노광을 이용하여 광경화성 고분자 수지인 포토폴리머 또는 광배향막에 Volume Holographic Grating(VHG)를 기록하는 단계이다.The second step (S20) is a step of recording an orientation pattern on the alignment film 20, using the interference exposure of a laser, a coherent light source, to perform Volume Holographic Grating on a photopolymer or photo-alignment film, which is a photocurable polymer resin. This is the step of recording (VHG).
본 발명의 일 실시 예에 따른 적층형 액정 광학 소자를 제조하는 방법(S1)에서 제2 단계(S20)로, 배향막(20)에 물체광(OB)과 참조광(RB)을 조사하여 물체광(OB)과 참조광(RB)의 간섭 현상으로 배향패턴을 기록할 수 있다.In the second step (S20) of the method (S1) for manufacturing a layered liquid crystal optical device according to an embodiment of the present invention, the object light (OB) and the reference light (RB) are irradiated to the alignment film 20 to produce the object light (OB). ) and reference light (RB), the orientation pattern can be recorded.
도 2를 참조하면, 두 개의 광을 분리한 후 서로 간섭 시켜 배향 패턴을 기록하는 공정으로는 대표적으로 마하젠더 간섭계(Mach-Zender interferometer)를 이용하는 방법이다. 이는 광원, HWP(Half Wave Plate), 빔 스플리터(beam splitter), 거울(mirror) 등을 이용하는 방법이다. 보다 자세하게는, 광원에서 조사된 광을 HWP를 투과시켜 선형 편광으로 편광 방향을 조절한 후, 빔 스플리터를 통해 편광 방향이 조절된 광을 2개의 간섭광으로 분리하고 거울을 통해 반사한 후 서로 다른 광인 참조광(OB)과 물체광(RB)을 배향막(20)에 조사할 수 있다. 이러한 참조광(OB)과 물체광(RB)의 간섭 현상으로 배향막(20)에 간섭 무늬를 기록할 수 있다. Referring to FIG. 2, a process for recording an orientation pattern by separating two lights and then interfering with each other is a typical method using a Mach-Zender interferometer. This method uses a light source, HWP (Half Wave Plate), beam splitter, mirror, etc. More specifically, the light irradiated from the light source is transmitted through the HWP to adjust the polarization direction to linear polarization, then the light with the adjusted polarization direction is separated into two interference lights through a beam splitter, reflected through a mirror, and then divided into two different interference lights. Reference light (OB) and object light (RB), which are light, can be irradiated to the alignment layer 20. An interference pattern can be recorded on the alignment layer 20 due to the interference phenomenon between the reference light (OB) and the object light (RB).
도 3을 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 적층형 액정 광학 소자를 제조하는 방법(S1)에서 제2 단계(S20)로, 광원(L)에서 조사된 광이 복제하고자 하는 배향패턴이 기록된 마스터 소자(M)를 투과시켜 배향패턴을 기록 할 수 있다.Referring to FIG. 3, in the second step (S20) in the method (S1) for manufacturing a layered liquid crystal optical device according to an embodiment of the present invention, the orientation pattern to be copied by the light irradiated from the light source (L) is recorded. The orientation pattern can be recorded by transmitting the master element (M).
단일 광을 마스터 소자(M)를 투과시켜 배향 패턴을 복제하는 공정은, 복제하고자 하는 간섭무늬가 기록된 마스터(MASTER) 소자와 배향막(20)을 구비한 후 단일 광을 조사하여, 마스터를 투과한 투과광과 마스터에 의해 회절되어 생성되는 회절광의 간섭 현상에 의해 간섭 무늬를 기록할 수 있다.The process of replicating an orientation pattern by transmitting a single light through the master element (M) involves providing a master element and an alignment film 20 on which the interference pattern to be copied is recorded, and then irradiating a single light to transmit the master. An interference pattern can be recorded by the interference phenomenon between transmitted light and diffracted light generated by diffraction by the master.
상기 방법은 하나의 실시 예에 불과하고, 해당 기술 분야의 통상의 기술자가 배향막(20)에 간섭 무늬를 기록할 수 있는 다양한 방법이 포함된다.The above method is only one example, and various methods by which a person skilled in the art can record an interference pattern on the alignment layer 20 are included.
제3 단계(S30)는 배향막(20)에 기록된 배향패턴에 따른 액정 조성물을 도포하고 건조하여 액정층(30)을 제조하는 단계로, 배향막(20)과 액정층(30)을 통해 하나의 액정 렌즈 소자를 제조하는 단계이다. The third step (S30) is a step of manufacturing the liquid crystal layer 30 by applying and drying the liquid crystal composition according to the alignment pattern recorded on the alignment film 20. This is the step of manufacturing a liquid crystal lens element.
액정 조성물은 광경화기를 포함하는 액정 조성물인 것일 수 있다. 구체적으로, 액정 조성물에 포함된 고분자 화합물에 광경화기를 포함하고, 이에 광을 조사하는 경우 고분자 화합물이 경화되는 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 액정 조성물은 반응성 메조겐 (mesogen)인 것이 바람직하다. 이는 반응성 액정으로 반응성 액정 분자 말단에 광 또는 열에 반응하는 작용기가 있는 물질을 의미하는 것일 수 있다. 이와 같이 액정 조성물은 광경화기를 포함하는 액정 조성물인 것을 이용함으로써, 액정 조성물을 경화하여 용이하게 액정층(30)에 배향을 형성할 수 있다. The liquid crystal composition may be a liquid crystal composition containing a photocuring group. Specifically, the polymer compound included in the liquid crystal composition may include a photocuring group, and when the polymer compound is irradiated with light, the polymer compound may be cured. More specifically, it is preferable that the liquid crystal composition is a reactive mesogen. This may refer to a reactive liquid crystal material having a functional group that reacts to light or heat at the end of the reactive liquid crystal molecule. In this way, by using a liquid crystal composition containing a photocuring group, the liquid crystal composition can be cured to easily form an orientation in the liquid crystal layer 30.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 액정 조성물은 광경화기를 하나 이상 포함하는 액정 조성물인 것일 수 있다. 나아가 광경화기는 (메트)아크릴레이트기인 것일 수 있다. 액정 조성물을 상술한 것으로부터 선택함으로써, 액정 조성물을 경화하여 용이하게 액정층(30)에 배향을 형성할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the liquid crystal composition may be a liquid crystal composition containing one or more photocuring groups. Furthermore, the photocurable group may be a (meth)acrylate group. By selecting the liquid crystal composition from those described above, the liquid crystal composition can be cured to easily form alignment in the liquid crystal layer 30.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 액정 조성물을 액정 배향막(20)에 도포하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 플렉소 인쇄, 잉크젯 등의 방법이 이용될 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the method of applying the liquid crystal composition to the liquid crystal alignment layer 20 is not particularly limited, and for example, methods such as screen printing, offset printing, flexographic printing, and inkjet may be used.
액정층(30)은 배향막(20) 상에 도포된 액정 조성물을 가열을 통해 건조하여 액정 조성물의 내부를 액체와 고체의 중간상태인 겔 상태를 하여 내부 물질이 이동하게 하게 하여 배향 패턴이 기록될 수 있다. 이후 건조 과정에서 가열된 온도가 점차적으로 낮아짐으로써, 액정 조성물이 액정층(30)을 형성할 수 있다. 상술한 것과 같이 배향막(20)의 배향과 동일한 주기로 배향되도록 도포된 액정 조성물을 건조하여 액정층(30)을 제조함으로써, 액정층(30)에 배향 패턴을 기록할 수 있다.The liquid crystal layer 30 is formed by drying the liquid crystal composition applied on the alignment film 20 through heating to make the inside of the liquid crystal composition into a gel state, which is an intermediate state between a liquid and a solid, so that the internal material moves so that an alignment pattern can be recorded. You can. As the heated temperature gradually decreases during the subsequent drying process, the liquid crystal composition can form the liquid crystal layer 30. As described above, the liquid crystal layer 30 is manufactured by drying the applied liquid crystal composition so that it is aligned at the same cycle as the alignment of the alignment film 20, so that an alignment pattern can be recorded on the liquid crystal layer 30.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 제조된 액정층(30)에 광을 조사하여 경화시킬 수 있다. 제조된 액정층(30)에 광을 조사하여 액정층(30)을 경화시킴으로써 배향 패턴을 더욱 액정층(30)에 고정할 수 있으며, 액정층(30)의 물성을 향상시킬 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the manufactured liquid crystal layer 30 can be cured by irradiating light. By hardening the liquid crystal layer 30 by irradiating light to the manufactured liquid crystal layer 30, the alignment pattern can be further fixed to the liquid crystal layer 30 and the physical properties of the liquid crystal layer 30 can be improved.
제4 단계(S40)는 제조된 액정층(30) 상에 수지층(40)을 구비하는 단계로, 회절 광학 소자를 형성하는 소자를 홀로그래픽 광학 소자 상에 적층하는 단계이다.The fourth step (S40) is a step of providing a resin layer 40 on the manufactured liquid crystal layer 30, and is a step of laminating an element forming a diffractive optical element on the holographic optical element.
수지층(40)의 경우, 회절 광학 소자를 구성할 수 있는 일반적인 재료로, 구체적으로는 아크릴계, 폴리카보네이트계, 올레핀계, 아크릴ㆍ스틸렌 공중합계, 폴리에스테르계 등이 바람직하다. In the case of the resin layer 40, general materials that can constitute a diffractive optical element are preferable, specifically acrylic-based, polycarbonate-based, olefin-based, acrylic-styrene copolymer-based, polyester-based, etc.
제5 단계(S50)는, 수지층(40)에 회절패턴을 형성하는 단계로, 회절 광학 소자의 회절 격자를 기록하는 단계이다. The fifth step (S50) is a step of forming a diffraction pattern on the resin layer 40 and recording the diffraction grating of the diffractive optical element.
이는 수지층(40)에 회절 격자를 기록하는 방법으로, 나노임프린팅 공정(Nanoimprint lithography, NIL)을 통하여 표면 요철 격자(Surface-Relief Grating, SRG)가 형성될 수 있다. 이는 표면 요철 격자의 패턴이 형성된 몰드를 기재(10)상의 액상 폴리머 등으로 눌러 패턴을 전사하고, 전사된 소재 패널을 경화하는 방법이다. This is a method of recording a diffraction grating on the resin layer 40, and a surface-relief grating (SRG) can be formed through a nanoimprint lithography (NIL) process. This is a method of transferring the pattern by pressing the mold in which the pattern of the surface concavo-convex grid is formed with a liquid polymer, etc. on the substrate 10, and curing the transferred material panel.
상기 방법은 하나의 실시 예에 불과하고, 해당 기술 분야의 통상의 기술자가 회절 광학 소자에 회절 격자를 기록할 수 있는 다양한 방법이 포함된다.The above method is only one example, and various methods by which those skilled in the art can record a diffraction grating on a diffractive optical element are included.
상술한 방법을 통해 회절격자가 기록된 경우 회절 광학 소자(DOE, Diffractive Optical Element)가 형성될 수 있다.When a diffraction grating is recorded through the above-described method, a diffractive optical element (DOE) can be formed.
또한, 도 4를 참조하면 본 발명의 일 실시 예의 적층형 액정 광학 소자를 제조하는 방법(S1)에서 제1 단계(S10) 내지 제3 단계(S30)를 적어도 한 번 이상을 반복한 후, 제4 단계(S40) 및 제5 단계(S50)를 진행할 수 있다. 즉, 복수 개의 액정층(30)을 적층한 후 수치층이 형성될 수 있다. 적층된 복수 개의 액정층(30)의 수는 필요에 따라 조절할 수 있다. 상기 방법으로 제조한 소자는, 복수 개의 홀로그래픽 광학 소자(HOE)와 회절 광학 소자(DOE)가 하나의 소자 형태로 적층되어 형성될 수 있다.In addition, referring to FIG. 4, after repeating the first step (S10) to the third step (S30) at least once in the method (S1) for manufacturing a layered liquid crystal optical device of an embodiment of the present invention, the fourth step Step (S40) and step 5 (S50) may be performed. That is, a numerical layer can be formed after stacking a plurality of liquid crystal layers 30. The number of stacked liquid crystal layers 30 can be adjusted as needed. The device manufactured by the above method may be formed by stacking a plurality of holographic optical elements (HOE) and diffractive optical elements (DOE) in the form of a single device.
여기서, 제1 단계(S10) 내지 제3 단계(S30)를 반복하여 제조된 각각의 배향막(20)의 배향패턴은 서로 상이한 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 복수 개의 홀로그래픽 광학 소자의 배향 패턴이 서로 상이하여 입사되는 광의 파장 등에 따라 각기 상이하게 회절광을 형성할 수 있다. Here, the orientation patterns of each alignment layer 20 manufactured by repeating the first step (S10) to the third step (S30) may be different from each other. That is, the orientation patterns of the plurality of holographic optical elements are different from each other, so that diffracted light can be formed differently depending on the wavelength of the incident light.
이는, 별도로 제조된 홀로그래픽 광학 소자를 적층하여 형성된 소자에 비해 공정이 단순하고, 별도의 접합 공정과 같은 추가적인 공정이 불필요하다. 또한, 별도로 제조한 홀로그래픽 광학 소자를 적층 시 접합 부위가 불량한 경우 입사되는 광을 적절하게 회절하지 못하는 문제를 해결할 수 있다. 또한, 하나의 기재(10)에 홀로그래픽 광학 소자와 회절 광학 소자를 제작할 수 있는 장점이 있다.This process is simpler than a device formed by stacking separately manufactured holographic optical devices, and additional processes such as a separate bonding process are not required. In addition, when stacking separately manufactured holographic optical elements, the problem of not properly diffracting incident light when the bonding area is defective can be solved. In addition, there is an advantage that a holographic optical element and a diffractive optical element can be manufactured on one substrate 10.
도 5를 참조하면, 본 발명은 또한 상기의 적층형 액정 광학 소자를 제조하는 방법(S1)으로 제조된 액정 광학 소자를 포함할 수 있다. 이러한 액정 광학 소자는 상술한 제조 방법에 의한 장점을 모두 포함할 수 있다. 특히, 복수 개의 홀로그래픽 광학 소자가 적층되어 있으므로 입사되는 광의 종류에 따라 각기 상이한 방식으로 회절이 가능한 장점이 있다. Referring to FIG. 5, the present invention may also include a liquid crystal optical device manufactured by the above method (S1) for manufacturing a stacked liquid crystal optical device. This liquid crystal optical device can include all the advantages of the above-described manufacturing method. In particular, since a plurality of holographic optical elements are stacked, there is an advantage that each light can be diffracted in different ways depending on the type of incident light.
또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정 광학 소자에서, 제조된 각각의 배향막(20)의 배향패턴의 주기가 각각 상이하게 형성될 수 있다. 이는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 적층형 액정 광학 소자를 제조하는 방법(S1) 중 제2 단계(S20)에서, 조사되는 광의 파장 및 각도, 마스터의 종류, 배향 패턴 기록에 포함되는 소자의 종류 등을 각각 조절하여 필요한 범위 내의 주기를 각각 달리 형성할 수 있다.Additionally, in the liquid crystal optical device according to an embodiment of the present invention, the period of the alignment pattern of each alignment layer 20 manufactured may be formed differently. This is in the second step (S20) of the method (S1) of manufacturing a layered liquid crystal optical device according to an embodiment of the present invention, the wavelength and angle of the irradiated light, the type of master, and the type of device included in the alignment pattern recording. By adjusting each, etc., the cycle within the required range can be formed differently.
또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정 광학 소자에서, 제조된 각각의 배향막(20)의 배향패턴은 렌즈 패턴 및 선격자 패턴을 적어도 하나씩 포함할 수 있다. 렌즈 패턴의 경우, 일 실시 예로 Pancharatnam-Berry 렌즈(PB 렌즈)와 같은 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 일반적으로 홀로그래픽 광학 소자에 형성되는 선격자 배향 패턴과 함께 렌즈 패턴 등을 동시에 포함하는 소자를 제조할 수 있다. Additionally, in the liquid crystal optical device according to an embodiment of the present invention, the alignment pattern of each manufactured alignment film 20 may include at least one lens pattern and a line grid pattern. In the case of a lens pattern, as an example, a pattern such as a Pancharatnam-Berry lens (PB lens) may be formed. Therefore, it is possible to manufacture a device that includes a lens pattern, etc. along with a wire grid alignment pattern that is generally formed in a holographic optical device.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시 예에 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.Although the present invention has been described above with limited examples, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the patent claims described below will be understood by those skilled in the art in the technical field to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equality.
1: 적층형 액정 광학 소자
10: 기재
20: 배향막
30: 액정층
40: 수지층
OB: 물체광
RB: 참조광
M: 마스터 소자1: Stacked liquid crystal optical device
10: Description
20: alignment film
30: liquid crystal layer
40: Resin layer
OB: object light
RB: reference light
M: Master element
Claims (8)
상기 배향막에 배향패턴을 기록하는 제2 단계;
상기 배향막에 기록된 상기 배향패턴에 따른 액정 조성물을 도포하고 건조하여 액정층을 제조하는 제3 단계;
제조된 상기 액정층 상에 수지층을 구비하는 제4 단계;및
상기 수지층에 회절패턴을 형성하는 제5 단계;를 포함하는 적층형 액정 광학 소자를 제조하는 방법.
A first step of providing an alignment film on a substrate;
a second step of recording an alignment pattern on the alignment film;
A third step of manufacturing a liquid crystal layer by applying and drying a liquid crystal composition according to the alignment pattern recorded on the alignment film;
A fourth step of providing a resin layer on the manufactured liquid crystal layer; And
A method of manufacturing a layered liquid crystal optical device comprising a fifth step of forming a diffraction pattern in the resin layer.
상기 제2 단계는,
상기 배향막에 물체광과 참조광을 조사하여 상기 물체광과 참조광의 간섭 현상으로 상기 배향패턴을 기록하는 것인 적층형 액정 광학 소자를 제조하는 방법.
According to paragraph 1,
The second step is,
A method of manufacturing a layered liquid crystal optical device, wherein object light and reference light are irradiated to the alignment film and the alignment pattern is recorded through interference between the object light and reference light.
상기 제2 단계는,
광원에서 조사된 광이 복제하고자 하는 배향패턴이 기록된 마스터 소자를 투과시켜 상기 배향패턴을 기록하는 것인 적층형 액정 광학 소자를 제조하는 방법.
According to paragraph 1,
The second step is,
A method of manufacturing a layered liquid crystal optical device in which light emitted from a light source passes through a master element on which the alignment pattern to be copied is recorded and the alignment pattern is recorded.
상기 제5 단계는,
나노임프린트 공정(Nanoimprint Lithography)으로 상기 수지층에 회절 패턴을 형성하는 것인 적층형 액정 광학 소자를 제조하는 방법.
According to paragraph 1,
The fifth step is,
A method of manufacturing a layered liquid crystal optical device, wherein a diffraction pattern is formed in the resin layer using a nanoimprint lithography process.
상기 제1 단계 내지 제3 단계를 적어도 한 번 이상을 반복한 후, 상기 제4 단계 및 제5 단계를 진행하되,
상기 제1 단계 내지 제3 단계를 반복하여 제조된 각각의 배향막의 배향패턴은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 액정 광학 소자를 제조하는 방법.
According to any one of claims 1 to 4,
After repeating the first to third steps at least once, proceed to the fourth and fifth steps,
A method of manufacturing a liquid crystal optical device, wherein the alignment patterns of each alignment layer manufactured by repeating the first to third steps are different from each other.
A liquid crystal optical device manufactured by the liquid crystal optical device manufacturing method of claim 5.
상기 액정 광학 소자에서 상기 제조된 각각의 배향막의 배향패턴은,
상기 배향패턴의 주기가 각각 상이한 것을 특징으로 하는 액정 광학 소자.
According to clause 6,
The alignment pattern of each alignment layer manufactured in the liquid crystal optical device is,
A liquid crystal optical device, characterized in that the periods of the alignment patterns are different.
상기 액정 광학 소자에서 상기 제조된 각각의 배향막의 배향패턴은,
렌즈 패턴 및 선격자 패턴을 적어도 하나씩 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 광학 소자.
According to clause 6,
The alignment pattern of each alignment layer manufactured in the liquid crystal optical device is,
A liquid crystal optical device comprising at least one lens pattern and a wire grid pattern.
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