We used Brewster’sLaw to examine the mechanism of liquid crystal(LC) alignment on anorganic insulation layer when subjected to ion-beam irradiation. Brewster’s Law implies that the maximum rate polarized ray on a slanted insulation layers on the substrate and it illustrates the dependence of polarization and the mechanical structure on the ionbeam irradiation process. The pretilt angle of nematic LCs on the organic insulation surface was about 1.13° for an ionbeam exposure of 45° for 1minute at 1800eV. This shows the dependence of LC alignment on the polarization ratio in a slanted organic insulation layer.

실험 계획법을 활용하여 세라마이드가 고함량으로 함유된 수화 액정형 베시클의 입자 사이즈에 영향을 미치는 인자를 분석하고 혼합물 조성의 최적화를 시도하였다. 베시클 입자 사이즈에 영향을 주는 주요 변수로 제조 온도, 에탄올 양, 초음파 시간을 각각 정하고, 다구찌 방법의 S/N비 산출과 ANOVA 분 석을 통해, 이들 변수들이 입자 사이즈에 미치는 영향을 살펴보았다. 또한 혼합물 실험 계획법의 심플렉스 중심 설계에 따라, 베시클 막을 구성하는 세 지질 성분, 인지질(HPC), 콜레스테롤(Chol), 세라마이드(Cer) 의 혼합 조성 실험을 수행하였다. 실험에서 얻어진 데이터로부터 회귀분석을 실시하여 모델식을 구하고, 베시클 입자 사이즈를 최소로 만들기 위한 세 지질 성분의 최적 혼합 조성은 HPC(0.6), Chol(0.1), Cer(0.3)으로 구해졌다.

Using UV nanoimprint lithography(UV-NIL), 1-dimensional(1-D) pattern structures were fabricated on a hybrid mixture thin film of lanthanum oxide and a UV-curable resin. 1-D pattern on a wafer fabricated by the laser interference lithography was transferred to polydimethylsiloxane and this is used as a mold of UV-NIL process. Conducting an X-ray photoelectron spectroscopy, C 1s and La 3d spectra were analyzed, and it was confirmed that hybrid thin film was successfully deposited on glass substrate. Also, transferred pattern structure was observed by using an atomic force microscopy. Through this, it was revealed that agglomerations between 1-D pattern were increased as UV irradiation time increased and this phenomenon disrupted the quality of NIL process. Additionally, liquid crystal(LC) cells with patterned hybrid thin films were fabricated and LC alignment performances were investigated. Using the polarizing optical microscopy and the crystal rotation method, LC alignment state and pretilt angles were observed. Consequently, the uniform homogeneous LC alignment was achieved at UV irradiation time of 1min and 3min where high resolution pattern transfer was observed.

분자 중심에 두 가지 다른 형태의 길고 강직한 core 구조를 함유하고 양 말단에 적당한 길이의 스페이서와 중합이 가능한 아크릴기를 포함하도록 설계된 두 종류의 액정단량체를 설계, 합성하였으며, 분자구조를 1H-NMR을 통해 확인 하였다. 합성된 액정단량체의 액정 특성을 DSC와 편광현미경을 사용하여 조사한 결과 각각 냉각 온도를 기준으로 84.6~74.0 oC와 133.5~91.6 oC 사이에서 스멕틱 상을 나타냄을 확인하였다. 특히 경직된 선형의 아세틸렌기를 포함하는 액정단량체(PRM-2)의 경우에는 보다 스멕틱 액정상의 발현 온도 범위가 넓을 뿐 아니라 좀 더 정렬도(order parameter)가 높은 스멕틱 A상을 나타냄을 확인 할 수 있었다.

Using lanthanum zinc oxide (LZO) film with the ion-beam irradiation, uniform and homogeneous liquid crystal (LC) alignment was achieved. To fabricate the LZO thin film on glass substrate, solution process was conducted as a deposition method. Cross-polarized optical microscopy (POM) and the crystal rotation method reveal the state of LC alignment on the ion-beam irradiated LZO film. Between orthogonally placed polarizers, POM image showed constant black color with regular transmittance. Furthermore, collected incidence angle versus transmittance curve from the crystal rotation method revealed that the LC molecules on the ion-beam irradiated LZO film were aligned homogeneously. Atomic force microscopy (AFM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) were conducted to reveal the relationship between the ion-beam irradiation and the LC alignment. The ion-beam irradiation changed the LZO film surface to rougher than before by etching effect. Numerical roughness values from AFM analysis supported this phenomenon specifically. XPS analysis showed the chemical composition change due to the ion-beam irradiation by investigation of O 1s, La 3d and Zn 2p spectra. The ion-beam irradiation induced the breakage of chemical bonds in the LZO film surface and this occurred surface chemical anisotropic characteristics for uniform LC alignment.

이 연구는 피부 각질층의 구조와 동일한 구조를 형성하는 혼합계면활성제 (MimicLipid- MSM1000)로써 수크로오스다이스테아레이트, 폴리글리세릴-2다이올리에이트, 발효스쿠알란, 에르고스테롤, 10-하이드록시스테아릭애씨드로 이루어진 혼합물을 합성하였다. 이 혼합 계면활성제를 2~5wt%를 사용할 경우, 5~30층의 다중층 라멜라구조를 형성하는 인공 피부 모사체를 만들 수 있었다. 이 혼합계면활성제를 사용하여 에멀젼을 만들고, 다중층의 라멜라 상이 형성되는 것을 메커니즘 적으로 해석하였다. 이 계면활성제의 외관은 연한 갈색의 단단한 왁스이었고, HLB(hydrophilic lipophilic balance)는 12.53이었으며, 임계파라미터 값(critical parameter value)은 0.987, 산가는 0.13이었다. pH변화에 따른 안정성은 산성(3.8), 중성(7.2), 알칼리성(10.8)에서도 안정하였다. 액정의 입경은 5~25mm에서 가장 안정한 십자형 모양 (maltese cross) 라멜라액정 드롭플렛(lamellar crystalline droplet)이 형성됨을 알 수 있었다. 호모믹서의 교반속도 변화에 따른 유화입자의 크기는 2500rpm (17.9mm±2.6mm), 3500rpm (12.5mm±2.1mm), 4500rpm (6.2mm±1.8mm) 속도가 높아 질수록 작은 입자가 형성되었다. 편광현미경을 통하여 액정형성 입자를 관찰하였으며, 주사전자현미경(cryo-SEM)으로 액정의 형성 구조를 정밀하게 분석하였다. 응용분야로써, 각질층의 다중 라멜라 동일한 구조를 형성하는 피부모사체 형성 계면활성제를 사용하여 다양한 스킨케어화장료, 메이크업 케어 화장료, 두피보호용 화장료 등 다양한 처방개발에 폭 넓게 응용이 가능할 것으로 기대한다.

The ion-beam irradiated lanthanum zinc oxide (LZO) films were conducted as liquid crystal (LC) alignment layer to achieve uniform and homogeneous alignment of LC molecules. Polarized optical microscopy and the pre-tilt angle measurements revealed the alignment characteristics of LC molecules on the LZO film surface. Physical characteristics of the LZO film surface were analyzed by field emission scanning electron microscope and atomic force microscopy. The strong ion-beam irradiation on the LZO film changed surface rougher than before and induced physical anisotropic characteristics. Chemical composition of the LZO film was investigated by X-ray photoelectron spectroscopy and it was revealed that the ion-beam irradiation induced the breakage of the metal-oxide bonds. Due to this, anisotropic dipole moment which related with van der Waals force between LC molecules and alignment layer was induced. Because of this, LC molecules were anchored to the LZO film surface to achieve uniform LC alignment. Collecting the capacitance-voltage curve, residual DC of the LC cell with the LZO films was measured and it was verified that the LC cell with the LZO film had a nearly zero residual DC. Therefore, the ion-beam irradiated LZO film is an efficient method as an LC alignment layer

I investigated the homogeneous liquid crystal alignment using parallel patterning on nickel oxide thin film. Nickel oxide thin film was prepared by sol-gel process, which is and cost effective method to form oxide thin film. Since the sol-gel process is solution driven method, the patterning on nickel oxide can be achieved by imprinting lithography. Nickel oxide with parallel pattern was used for liquid crystal alignment layer, which can be a alternative to conventional rubbing process to aligning a liquid crystal molecules. As a result, a high transmittance of 83.9% was confirmed for the NiO film, and a stable horizontal orientation pretilt angle of 0.2° occurred in the imprinted NiO film. These results were judged to be a positive level that can be commercialized in the horizontal alignment type liquid crystal display that is currently used universally. Anisotropic characteristics of nickel oxide induced by a parallel pattern leads to the alignment of liquid crystals.

Abstract We demonstrate convenient alignment technologies using imprinting lithography with sol-gel process. The aligned nano pattern is fabricated on a silicon wafer by laser interference lithography. For conformal imprinting process, aligned nano pattern was transferred onto the polydimethylsiloxane (PDMS). Using a PDMS sheet with aligned nano pattern, aligned nano pattern was created onto the sol-gel driven hafnium zinc oxide by imprinting lithography. The process was conducted at annealing temperatures of 150 °C. The obtained pattern on the HfZnO film acted as a guide for aligning liquid crystal (LC) molecules. The geometric restriction induced by aligned pattern leads to LC alignment along to the aligned nano pattern. The combination of imprint lithography and solution-processed inorganic materials proved good alternative of LC alignment technique.

광중합 방법을 이용하여 고리화 중합이 가능한 디알릴 기를 포함하는 액정 단량체를 합성하였고 이를 이용하여 액정의 상전이 특성 및 배향특성과 중합거동에 대하여 연구하였다. 액정단량체는 2-methyl-1,4-phenylene 기를 중 심구조로 하며 양 말단에 고리화 중합이 가능한 1,6-heptadienyl 기를 포함한다. 합성된 액정단량체를 1H-NMR로 구 조 분석을 하였으며 DSC와 POM을 이용하여 액정단량체의 상전이를 관찰하였다. 그 결과 합성된 합성된 액정단량체는 가열시에는 액정상이 관찰되지 않고 약 52 oC에서 등방성 액체로 녹았으며, 냉각시에는 49.1 oC에서 –9.5 oC 사이에서 전형적이 네마틱 상을 보이고 그 이하에서는 결정성을 나타내는 enatiotropic 상전이를 나타내었다. 합성된 액정 단량체는 광개시제를 포함하는 중합용액으로 제조하여 코팅 후 광조사를 통해 고리화 중합을 진행하였으며, 그 결과 고분자필름을 제조하는 데에는 성공하였으나 중합과정 중 배향이 파괴되어 광학필름으로 사용할 수는 없었다.

In this study, the ion beam irradiation method on organic (polyamic acid and epoxy resin compound) overcoat layer was investigated. The use of ion beam on overcoat organic layer has the potential to replace conventional rubbing process. The traditional alignment layer is made by coating process and 2 times heat treatment on polyamic acid liquid. It requires many times and process steps. However, it is very economic and convenient process substitute polyimide alignment layer for organic overcoat. In order to characterize the LC alignment the polarized microscope image and pretilt angle measurement were investigated. The good LC aligning capabilities treated on the organic overcoat thin film surfaces with ion beam exposure of 45° at above ion beam energy density of 1200 eV were achieved.

이 연구는 국산화 한 액정형성 유화제에 대하여 선진사의 액정형성제를 사용하여 pH변화에 따른 안정성에 관한 것이다. 국산화한 액정유화제는 SugarCrystal-LC (㈜바이오뷰텍, 한국)를 사용하였 고, 비교시료는 Nikkomulese-LC (니코캐미칼즈, 일본)와 Alacel-LC (Croda 캐미칼즈, 영국)를 사용하 여 액정형성의 생성력을 실험하였다. 액정형성은 산성 (pH=4.2)에서, 중성 (pH=7.0) 그리고 알칼리성 (pH=11.7)에서 액정구조가 생성되는지 현미경으로 확인하였다. 또한 교반 속도에 따른 액정의 형성 입 자를 편광현미경으로 관찰 하였다. 교반 시간은 모두 동일하게 3분 동안 Homo-mixer로 교반하였고, 교반속도는 2500rpm, 3500 rpm, 4500rpm으로 증가시켜 액정의 상태를 관찰하였다. 그 결과 한국산 계면활성제가 2종의 외국산 보다 안정하고, 선명한 액정구조가 형성되는 것을 알 수 있었고, 영국산의 경우 유화입경이 분균일하여 불안정한 상태를 보였다. 일본산의 경우, 한국산과 유사한 구조와 성능을 가지고 있음을 알 수 있었다. 한국산 계면활성제는 외국산과 비교하여 우수한 유화성능을 가지고 있음을 알 수 있었다. 응용분야로 국산화한 Sugar Crystal-LC 계면활성제를 사용하여 액정크림, 로션, 아이크림 등 다양한 제형개발이 가능하고, 화장품산업은 물론 의약품산업 및 제약산업에서 피부외용제의 유화기술 로 폭넓게 응용이 가능할 것으로 기대한다.

방향족 에스터를 메조겐 구조로 하고 양 말단에 양이온 광중합이 가능한 에폭시 관능기가 포함된 새로운 에 폭시계 액정 단량체를 합성하였고 이의 구조를 1H-NMR, IR, 등을 이용하여 확인 하였다. 알킬 스페이서의 길이가 다른 두 가지 액정 단량체의 액정 특성은 편광현미경과 DSC를 사용하여 확인하였으며, 그 결과 2MPBE의 TCN은 82 ℃에서 나타났고 TNI는 195 ℃에서 나타났으며, 4MPBE의 TCN은 88 ℃에서, TNI는 168 ℃에서 각각 관찰되었다. 편 광현미경으로 관찰한 액정상은 상기 액정 온도에서 Schlieren texture를 보이는 nematic 액정임을 확인하였다. 또한 합성된 액정 단량체를 용매에 녹여 양이온성 광개시제로서 diphenyliodonium hexafluorophosphate를 액정 단량체 대 비 10 wt% 가한 후 유리 기판에 스핀코팅하고 88 ℃에서 광조사를 통해 경화하여 위상지연 필름을 얻었으며, 제조 한 위상지연필름과 상업적 단량체인 RM257로부터 제조된 필름의 위상 지연 값을 측정한 결과 각각 153.08 nm와 150.49 nm 임을 알 수 있었다. 또한 필름의 두께와 위상지연 값으로부터 계산된 복굴절률은 (Δn) 0.172로 시판 중인 RM257(Merck 사)의 복굴절률과 비슷(Δn=0.173)한 값을 가짐을 알 수 있었다.

Homogeneous liquid crystal (LC) alignment on hafnium strontium oxide (HfSrO) films prepared by sol-gel process via ion-beam (IB) bombardment was investigated. Uniform LC alignment was achieved on the IB-irradiated HfSrO films at IB intensity of 1.8 keV. We confirmed the effect of surface morphology on LC alignment using field-emission scanning electron microscope (FE-SEM). In addition, we observed electro-optical characteristics of the twisted-nematic (TN)-LC cells based on HfSrO films to verify the possibility of LC display (LCD) application.

이 연구는 슈크로오스디스테아레이트(Sucro-DS)를 사용하여 친수형 O/W 에멀젼을 만들고, 이 에멀젼의 드로플렛(droplet)은 다중층의 구조를 가지는 액정생성에 관한 것이다. Sucro-DS 의 물리화 학적 특성을 알아보았고, 이를 이용한 유화성능에 대하여 연구하였다. 액정을 형성하기 위하여 3wt%의 Sucro-DS, 5wt%의 글리세린, 5wt%의 수쿠알란, 5wt%의 카프릭/카프릴릭트리글리세라이드, 3wt%의 세토스테아릴알코올, 1wt%의 글리세릴모노스테아레이트, 78wt%의 정제수의 혼합계에서 안정한 다중층 의 라멜라구조가 형성됨을 알 수 있었다. 이를 응용하여 불안정한 활성물질을 봉입한 크림을 만드는 방 법에 대하여 기술하였다. 또한, 이 기술을 이용한 크림의 보습효과에 대하여 연구하였다. 인체 임상시험 을 통한 피부개선효과에 대하여 연구한 결과를 보고한다. Sucro-DS 를 사용하여 안정한 액정상을 생성 하는 pH 범위는 5.2~7.5 에서 안정한 액정구조를 유지하고 있었다. 액정의 안정성이 우수한 농도는 3wt%의 베헤닐알코올을 함유할 경우의 경도는 13kg/mm,min 이었다. 동일 함량의 점도는 25,000 mPas/min 이었다. 유화제의 영향에 대하여 실험한 결과, Sucro-DS 의 농도는 5wt%가 적합하였고, 안정 한 액정의 입경분포는 4~6mm 이었다. 이를 현미경분석을 통하여 관찰하였고, 3 개월동안 액정변화의 안 정성은 4℃, 25℃, 45℃에서 안정함을 알 수 있었다. 임상시험으로, 바르기 전의 보습력은 13.4±7% 이 었다. 액정이 형성되지 않은 크림의 보습력은 14.5±5%로 바르기 전보다는 약 8.2% 보습력이 상승하였 다. 반면, 액정크림의 경우 19.2±7%로, 도포 전보다는 43.3%보습력이 상승하였다. 응용분야로 Sucro-DS 유화제를 사용한 액정크림, 로션, 아이크림 등 다양한 제형개발이 가능하고, 화장품산업은 물 론 의약품산업 및 제약산업에서 피부외용제의 유화기술로 폭넓게 응용이 가능할 것으로 기대한다.

이 연구는 경표피흡수를 위하여 큐빅액정의 자기조직체의 형성에 관한 것이다. 복수 수산기 (-OH)를 가지는 친수부에 4개의 메칠 그룹을 가지는 양친매성지질인 diglyceryl phytylacetate (DGPA) 를 합성하여 다양한 성능평가를 수행하였다. DGPA의 유화력은 1%의 적은 농도에서도 고 내상의 물을 함유하는 안정한 W/O water-in-oil)에멀젼이 유지되었다. DGPA, dimethicone (2CS), water의 3성분 계의 특정영역에서, 안정한 큐빅상의 액정이 형성되었다. 3상 구조도 작성을 통하여 큐빅 액정영역, 헥 사고날 영역, 물과 헥사고날이 혼제된 영역, 역미셀 영역을 확인하였고, SAXS (small angled x-ray scattering)분석을 통하여 그 구조를 증명하였다. 화장품의 응용으로, 큐보좀 (cubosome)에 10%의 마그 네슘아스코르빌포스페이트, 5％의 피리독신트리헥사데카노에이트를 봉입하여 캡슐화하였다. 큐보좀의 occlusive 효과는 역미셀(reverse micelle)보다 1.7배 우수한 효과를 가졌다. 큐보좀을 분산제인 poloxamer를 사용하여 W/O 에멀젼을 만든 것으로부터 큐빅구조의 액정상으로 회복되는 것을 새롭게 발견하였다. 따라서, DGPA의 양친매성지질의 특성을 이용하여, 큐빅상의 액정을 형성하는 기재로써 화 장품 산업과 의약품분야에서 경표피흡수제로써 응용이 가능할 것으로 기대된다.

본 연구에서는 말단기에 diene 기와 dithiol 기를 갖는 두 가지 새로운 액정 단량체의 합성을 보고하며, 이를 배향 후 광경화하여 광학 위상지연 필름을 제조하는 방법에 대해 논의하였다. 특히 합성된 두 가지액정단량체의 구조를 확인하였으며, 이들의 액정특성을 연구하였다. 또한 이들을 광개시제와 혼합하여광경화형 액정조성물을 제조하고 이를 러빙 배향막이 코팅된 표면 위에서배향시킨 후 광조사하여 thiol-ene 중합에 의해 경화함으로써 광학 위상지연 필름을 제조하였다.

일반적인 pattemed vertical alignment (PV A)모드는 도에인의 경계부분에서의 액정 방향자틀 의 충돌로 인해 투과율 감소를 나타나게 된다. 이 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 하부기판 화소 전극 사이에 바이어스 전극을 위치시킨 새로운 형태의 PVA모드를 제안하였다. 제안된 구조에 전압 인 가시 상하부 가판에 수직전기장 뿐만 아니라 화소전극과 바이어스 전극간의 프란지 필드륜 형성하게 되어 액정 방향자들의 충돌이 작아지게 된다. 그 결과 본 논문에서 제안한 새로운 PVA의 광 투과율은 기존 PVS 모드에 비해 10%이상 향상되었다.

We present the structural, optical, and electrical properties of amorphous silicon suboxide (a-SiOx) films grown on indium tin oxide glass substrates with a radio frequency magnetron technique from a polycrystalline silicon oxide target using ambient Ar. For different substrate-target distances (d = 8 cm and 10 cm), the deposition temperature effects were systematically studied. For d = 8cm, oxygen content in a-SiOx decreased with dissociation of oxygen onto the silicon oxide matrix; temperature increased due to enlargement of kinetic energy. For d = 10 cm, however, the oxygen content had a minimum between 150˚ and 200˚. Using simple optical measurements, we can predict a preferred orientation of liquid crystal molecules on a-SiOx thin film. At higher oxygen content (x > 1.6), liquid crystal molecules on an inorganic liquid crystal alignment layer of a-SiOx showed homogeneous alignment; however, in the lower case (x< 1.6), liquid crystals showed homeotropic alignment.