분광학을 이용한 나노임프린트 패턴 안의 액정배향에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

액정상은 결정성을 가진 고체와 등방상을 가진 액체 사이에 구별되는 상이며, 기판의 표면상태에 따라 쉽게 배향을 유도할 수 있다. 이는 균일한 액정의 배향을 요구하는 액정 디스플레이 산업(LCD)에 널리 쓰이며, 액정디스플레이 구동에 필수적인 요소에 해당된다. 따라서 본 연구에서는 기판의 상태에 따른 액정의 배향 메커니즘을 이해하기 위해 여러 크기의 groove를 가진 기판을 제작하여 groove 내의 액정배향을 관측하고자 했다. 임프린트 방법을 이용하여 나노 패턴이 형성된 폴리우레탄 아크릴레이트 기판을 제조하였으며, 제작된 나노 미세구조의 넓이에 따라 액정의 배향이 달라지는 것을 분광학을 이용하여 확인하였다. 이를 통해 배향막 형성을 위한 기존의 러빙 공정과 고분자 나노 패터닝 공정을 함께 적용하여 봄으로써 제작된 미세구조가 액정 분자의 배향에 영향을 미치는 것을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The liquid crystal (LC) phase is a distinct phase of material observed between the crystalline solid and isotropic liquid. It can be easily aligned by proper treatment of the surface. In the liquid crystal display (LCD) industry, uniform alignment of LC on substrate is widely used for essential requirement that allows the operation of LCDs. In this study, we investigated the behavior of liquid crystal in groove with various widths for understanding the mechanism of LC alignment. Nano-groove has been formed on the surface a polyurethane acrylate(PUA) by imprinting. We measured the alignment of LC depends on width of groove by spectroscopy. For forming the alignment layer, it has been demonstrated that the polymer nano-groove pattern has a comparable influence on LC alignment to the conventional rubbing process. It has been also shown that the topography of the grating has influence on the alignment of LC.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 - 1 -
• 1-1. 액정 - 5 -
• 1-1-1. 액정의 역사 - 5 -
• 1-1-2. 액정의 성질 - 6 -
• 1-1-3. 액정의 분류 - 7 -
• 1-2. 액정의 배향 - 12 -
• 1-2-1. 액정 배향 메커니즘 - 12 -
• 1-2-1. 배향막 - 14 -
• 1-2-3. 나노임프린트 공정을 이용한 배향막 - 15 -
• 1-3. 분광학 (spectrosocopy) - 21 -
• 1-3-1. FTIR spectroscopy - 21 -
• 1-3-2. Raman spectroscopy - 22 -
• 2.실 험 - 27 -
• 2-1. 사용 물질 - 27 -
• 2-1-1. 나노 임프린트용 고분자 레진 - 27 -
• 2-1-2. Polyimide 액정 배향막 - 27 -
• 2-1-3. 액정 - 28 -
• 2-2. 액정 셀의 제조 - 31 -
• 2-2-1. 나노 임프린트 공정을 이용한 배향막 제작 - 31 -
• 2-2-2. 러빙 공정을 이용한 셀 제작 - 32 -
• 2-3. 실험내용 및 분석 방법 - 33 -
• 2-3-1. FTIR spectroscopy 측정 - 33 -
• 2-3-2. Raman spectrosocpy 측정 - 33 -
• 2-3-3. 편광 현미경 측정 - 34 -
• 2-3-4. Differential scanning calorimeter (DSC) 측정 - 34 -
• 3. 결과 및 고찰 - 38 -
• 3-1. 러빙된 액정 셀의 특성분석 - 38 -
• 3-1-1. 액정 배향에 따른 광학적 특성 - 38 -
• 3-1-2. 액정 배향방향에 따른 분광학적 특성 - 41 -
• 3-1-3. 라만 분광법을 이용한 전계에 따른 액정의 배향 분석 - 47 -
• 3-1-4. 분광학을 이용한 온도에 따른 액정의 배향 분석 - 52 -
• 3-2. Nano-Groove 내에서의 액정의 배향에 관한 특성 - 60 -
• 3-2-1. 나노임프린트 공정 패턴의 전사상태 확인 - 60 -
• 3-3-2. 분광학을 이용한 Groove 안의 액정 배향 측정 - 64 -
• 3-3-3. 패턴에 증착된 액정의 특성 - 66 -
• 3-2-4. Groove 내에서의 서로 다른 액정의 배향특성 - 74 -
• 4. 결 론 - 80 -
• 참고문헌 - 82