Solvent Assisted Micromolding을 이용한 Polyimide 나노구조 형성 및 이를 통한 균일 액정 배향

Nanostructuring the Polyimide Alignment Layer and Uniform Liquid Crystal Alignment by Solvent Assisted Micromolding

Abstract

정보전달 매체 중 시각을 통하여 우리에게 정보를 제공해 주는 디스플레이는 직관적으로 정보를 전달해 줌으로써 매우 중요한 정보전달 수단이라고 할 수 있으며 액정표시장치는 디스플레이 중에서 가장 많이 보급되어 있는 정보전달기기라고 할 수 있다. 본 논문에서는 액정디스플레이 제작을 위하여 필수적인 러빙 기반 액정 배향 공정을 대체할 수 있는 공정으로서 solvent assisted micromolding을 연구하였으며 가장 일반적인 액정 배향막인 polyimide에 나노구조를 형성함으로써 균일하게 액정 배향을 달성하고자 하였다. Polyimide 나노구조 형성 시 공정 온도에 따라 용매에 의한 고분자 용해효과와 몰드의 나노구조 안으로 polyimide 분자의 모세관 효과 사이의 상보적 상관관계가 존재하였으며 최적온도 도출을 통해 높은 단차를 갖는 나노구조를 형성할 수 있었다. 이러한 나노구조는 액정 분자를 균일하게 배향할 수 있었으며 일정한 선경사각을 형성할 수 있음을 증명하였다.

The display that provides information to us through the visual sense is a very important information transmission means by intuitively transmitting information, and the liquid crystal display (LCD) is the most widely used information transmission display. In this paper, we studied solvent assisted micromolding as an alternative for the rubbing that is essential to align the liquid crystals in LCD and successfully aligned the liquid crystal molecules by constructing the nanostructures on conventional polyimide alignment layer. When generating the nanostructures on the polyimide film, there was a competitive correlation between the dissolution effect of the polymer by the solvent and the capillary effect of the polyimide molecules into the nanostructures of the mold depending on the process temperature. It was possible to form nanostructures with high step by deriving the optimum temperature. These nanostructures were able to align the liquid crystal molecules uniformly and demonstrated that they could form a desirable pretilt angle.

그림 1. 나노구조를 갖는 몰드 제작 및 이를 이용한 solvent assisted micromolding 과정 Fig. 1. Preparing the mold with the nanostructures and solvent assisted micromolding process with it

그림 2. Solvent assisted micromolding 공정으로 다양한 온도에서 나노구조가 인쇄된 polyimide 박막의 원자힘 현미경 (AFM) 이미지 Fig. 2. Atomic force microscope (AFM) images of the polyimide films which were molded at various temperature via solvent assisted micromolding

그림 3. 인쇄공정 온도에 따른 polyimide 나노구조의 높이 변화 Fig. 3. The height of polyimide nanostructures depending on the micromolding temperature

그림 4. 나노구조 형성 시 용매효과와 모세관 효과의 상관관계 Fig. 4. Correlation between solvent effect capillary force effect when constructing nanostructures

그림 5. 나노구조를 갖는 polyimide 박막을 이용하여 제작된 액정셀의 편광현미경 이미지. (a) 나노구조 방향이 편광방향과 수직교차, (b) 나노구조 방향이 편광방향과 45도 각도 형성 Fig. 5. Polarized optical microscope images of liquid crystal cells which were constructed with the polyimide having the nanostructures. The direction of nanostructures is (a) perpendicular to polarization direction or is rotated by 45 degree.

그림 6. 액정셀의 회전 각도에 따른 투과도 변화. 액정셀은 입사광과 수직이였으며 동일 지점에 입사광이 입사된 상태에서 액정셀이 회전 Fig. 6. The transmittance depending on the rotation angle of a liquid crystal cell. The liquid crystal cell was perpendicular to the incident light and was rotated as the incident light was incident on the same point.