배향된 LCD용 PI 표층막의 초미세 광학이방성 측정 및 해석

Abstract

시료의 표면에서의 미세한 이방성 정보를 얻는 것은 물리학, 생물학, 화학 그리고 재료물성 연구에서 매우 중요하며 그 활용 범위는 점차 넓어지고 있다. 이방성 물질의 경우 빛의 편광상태에 따른 물질 내부를 지나는 속도 차이 즉, 각 방향의 굴절률의 차이를 사용하여 물질의 광학 이방성을 정의할 수 있다. 타원법에서는 빛의 편광상태 표현을 이용하여 물질을 지나기 전과 후의 빛의 편광상태 분석으로 물질의 광학 이방성을 정밀하게 측정할 수 있다. 미세 표면측정을 위하여 AFM, STM등 잘 알려진 탐침형태의 장비들이 쓰이고 있다. 이 장비는 높은 공간 분해능으로 시료의 표면을 정밀하게 측정할 수 있지만 좁은 영역에 많은 시간을 들여서 측정해야 하는 단점이 있으며 미세한 이방성을 가지는 시료의 경우 탐침에 의한 시료 손상의 우려가 있다. 또한 환경이나 시료에 제한이 상당수 존재한다. 타원법을 사용하면 시료의 광학적 특성을 알아낼 수 있을 뿐 아니라 환경과 시료에 대한 제약이 적고 특히 대면적의 시료를 실시간 측정할 수 있다. 본 연구에서는 기존의 투과형 PCSA 타원계를 기본으로 이를 일부 변형하여 액정 정렬을 위한 배향막의 광학 이방성 측정 및 분석을 하였다. 또한 온도 변화 시 패널 내부구조에 의한 광학 이방성의 변화를 이방성과 광축의 변화곡선으로 설명하였고 기층의 효과를 배제한 러빙된 PI와 같은 광학이방성 시료의 표층막에 의한 정보를 얻기 위해 새로운 반사형 타원계들을 제안하였다. 반사형 장비로는 일정한 입사각을 가지는 PCSA형 타원계, 수직반사를 이용한 PCSCA형 타원계와 PCSA형 타원계를 제안하였고 수직반사 PCSA형 측정에서의 위상지연 측정 특성을 이방성을 가지는 시료와 등방성시료 각각에서 검토하였다.