타원법을 이용한 LCD 배향막의 배향축 및 광학이방성 측정

Abstract

정보사회의 발달과 함께, 정보 미디어를 전달하는 표시 장치가 매우 중요한 역할을 해오고 있다. 평판 디스플레이는 공간 활용도 면에서 현재의 CRT가 갖고 있는 몇가지 어려운 문제를 해결하고 있다. 평판 디스플레이 중에서도 액정표시장치인 Liquid Crystal Display (LCD)는 높은 선명도 및 낮은 전력 소모면 등에서 다른 평판 디스플레이에 비해 장점을 보이고 있다. 최근의 LCD는 가정용 대형 TV 수상기로의 활용성이 부각되며 단순히 데이터 정보를 전달하는 디스플레이를 뛰어넘어 소비자의 감성적인 요구를 만족시켜야 하므로, 색감, 동화상 특성 등에서 기술적 수준 향상을 요구를 받고 있다. 이러한 LCD 화질개선의 한 방법으로 액정배열상태를 균일하게 하는 배향막에 대한 연구가 진행 중이다. 배향막의 배향 안정성과 그에 따른 액정 배향특성과의 관계 연구가 진행중이다. 배향막의 배향의 정도를 측정하는 방법으로는 AFM, SEM, XRD 등이 있지만 시료손상의 단점 뿐만 아니라 배향막의 배향축 결정 및 광학 이방성의 매우 정밀한 변화를 동시에 측정하지 못하는 단점이 있다. 또한 배향막의 광학이방성이 매우작아 기존의 측정방법으로는 위상지연값을 정밀하게 측정하기 매우 어렵다. 그래서 미지의 물질이나 두께가 매우 미세한 박막의 광학 특성 연구에 사용되온 타원법을 적용하여 시료의 손상 없이 광학적 특성을 정밀하게 측정 분석 하고자 하였다. 실험 및 분석에 사용된 시료는 러빙에 사용되는 조건 중 분당회전수 조건을 변경 (분당회전수 : 0~1200 RPM)하여 사용하였다. 본 연구에서는 유리 기판 위에 러빙된 폴리이미드 막의 광학이방성을 빛의 반사와 투과에 의한 광학적 방법으로 수행하였다. 첫 번째로 반사방식의 타원계를 사용하여 유리의 효과를 제거하여 실험을 진행하였다. LCD에서 이방성 측정을 위해 많이 사용되어온 위상변조기를 타원계에 도입하여 전자적인 방식으로 배향막을 측정할 수 있는 위상변조방식의 타원계와 기계적인 방식의 회전검광자 방식의 타원계를 제작하여 배향막을 측정 분석 하였다. 하지만 위상변조방식의 타원계에서 측정 분석한 결과 배향축 및 광학이방성을 찾을 수 없었다. 위상변조기의 고유전압과 주파수의 값을 정밀하게 찾아내는 것이 어려웠다. 반사형 회전검광자 방식의 타원계에서 배향축 및 광학이방성을 찾았으나 산포가 존재하였다. 이것은 배향막의 두께가 매우 미세하기 때문에 위상지연값을 정밀하게 측정하여 배향막을 찾는 것이 어렵기 때문이다. 그래서 두 번째 로 투과방식의 회전검광자 방식의 타원계를 사용하여 배향막을 측정 분석 하였다. 측정결과 반사형 위상변조 방식과 회전검광자 방식의 타원계에 비해 배향축 및 광학이방성이 매우 정밀하게 측정되었다. 이것은 600 RPM으로 제작한 시료를 같은 위치에서 10회 측정한 결과 표준편차가 배향축은 0.2°, 위상지연값은 0.002 nm 으로 나타나는 것으로 알 수 있다. 러빙세기는 폴리이미드의 특성을 변화시켜 위상지연값에 영향을 주게 된다. 실험결과 분당회전수가 증가함에 따라 위상지연값이 2차함수 모양으로 증가하다가 1000 RPM 이상에서 0.4 nm로 포화되었다.