열 보조적 표면 처리 프린팅 기술을 통한 액정 이진 광학 격자 구조 제작

Abstract

광학적으로 큰 이방성을 갖는 액정은 계면 처리된 기판 위에 다양한 방 향으로 정렬이 가능하며 외부 전기장을 이용하여 쉽게 조절이 가능하다. 이로 인해 액정의 물질 특성과 액정을 이용한 다양한 광학 소자와 관련된 연구가 현재까지 폭넓게 진행되어 왔다. 특히 한 시편 안에서 액정이 여 러 방향으로 정렬하는 멀티 도메인(Multi-domain) 기술은 그 응용 가능성 이 다양하여 학계의 주목을 받아왔다. 하지만 과거 멀티 도메인 제작 기 술들은 제작 공정이 복잡하고 공정 비용이 많이 소모되거나 정렬이 불안정하다는 단점을 갖고 있었다. 따라서 이 두 가지를 문제점을 동시에 해결할 수 있는 새로운 멀티도메인 제작 기술의 필요성이 대두되어 왔다. 이를 위해 본 논문에서는 기존의 일방향 제거 기술을 응용한 새로운 멀 티도메인 제작 기술을 위해 Polydimethylsiloxane(PDMS)를 기판에 접촉 시킨 뒤 열을 가한 후 PDMS를 기판에서 제거하여 소중합체 형태의 PDMS가 접촉된 기판에 전이되는 현상을 이용하였다. PDMS를 Indium Thin Oxide(ITO)가 코팅된 유리 위에 전면 접촉시킨 후 열처리하여 소중 합체 형태로 전사한 뒤 일정한 방향으로 제거하여 액정을 주입할 시 PDMS가 제거된 방향과 평행한 방향으로 액정을 배향시켰다. 또한 이때 의 선경사각과 표면 고정 에너지를 측정한 결과 액정이 안정적으로 정렬 되는 것을 측정 할 수 있었다. 본 논문에서 새롭게 제시된 액정 배향 기술인 열 보조적 표면 처리 프린팅 기술이 실제 멀티 도메인 제작 기술로 응용가능한지 확인하기 위해 액정 이진 격자를 제작하였다. 위와 동일 한 방법으로 평평한 PDMS를 ITO가 코팅된 유리위에 위에 전면적으로 접촉시켜 열처리 한 후 일정한 방향으로 제거 하였다. 이후 동일 기판위에 라인 앤 스페이스(Line and Space) 구조의 PDMS를 접촉시켜 동일하게 열처리한 후 기존 PDMS 제거 방향과 45° 를 이루게 제거하였다. 이를 통하여 라인 앤 스페이스 구조의 PDMS가 접촉되지 않은 면의 액정 배향 방향과 라인 앤 스페이스 구조의 PDMS가 접촉된 면의 액정 배향 방향이 서로 45°를 이루는 것을 실험적으로 확인하였다. 이와 같이 열 보조적 표면 처리 프린팅 기술을 응용하여 제작된 멀티 도메인을 기반으로 하는 액정 이진 격자의 성능은 기존 액정 이진 격자의 성능과 동일하였다. 본 논문에서는 일방향 제거 기술을 응용한 열 보조적 표면 처리 프린팅 기술이라는 새로운 멀티 도메인 기술을 제시하고 그 응용가능성을 실제 액정 이진 격자 제작을 통해 알아보았다. 또한 본 연구를 통해 제시된 새로운 열 보조적 표면 처리 프린팅 기술은 향후 다양한 액정 정렬 패턴 개발뿐 아니라 다양한 분야에 다중 정렬 계면으로 응용될 수 있는 범용적인 방법이 될 것으로 기대된다.