소프트고분자 표면에서 네마틱 액정의 동역학적 특성 연구

Abstract

본 연구는 소프트고분자의 하나인 광고분자 박막의 표면특성을 다양한 자외선 및 열 경화조건에 의해 조절하여 계면에서의 글라이딩효과와 관련된 네마틱 액정 방향자의 이완과정에 대한 연구이다. 액정소자에서 소프트고분자 표면에서의 액정 방향자의 재배열에 대한 역학으로서 매우 흥미롭고 기초적인 연구분야이다. 수평전극에서 소프트고분자와 네마틱 액정간의 동적 특성에 대한 이론과 실험 및 결과는 이완과정에 있어서 네마틱 액정의 물리적 변수인 탄성계수와 회전점성계수 그리고 셀 갭 및 박막의 표면고정에너지에 상당히 의존함을 보여준다. 표면에서 네마틱 액정의 동적 특성을 결정짓는 특정 변수인 표면고정에너지에 대하여 알아보았으며 소프트고분자 박막으로 광 경화고분자 물질의 사용하여 자외선의 세기 및 조사시간 그리고 열 인가시간 및 셀 갭의 변화에 따라 조건을 조절하였으며, 측정된 글라이딩 각의 이완 값을 감소함수로서 조립하였고, 토크균형방정식을 통해 동일한 감소함수를 유도하였다. 액정의 물성을 유도된 함수에 대입하여 표면에너지 및 부착 길이를 계산한 결과와 그 경향이 셀 갭에 따른 폴리이미드에서 미치는 표면고정력과 소프트고분자표면에서 미치는 표면고정력 경쟁을 통한 결과로 셀 갭이 증가할수록 소프트고분자 표면에 미치는 폴리이미드 고정에너지의 영향이 줄어드는 것을 정량적으로 확인할 수 있다. 또한 논의된 결과들은 향후 다중안정상태의 구현을 통한 메모리액정디스플레이에 중요성을 가질 것으로 기대된다.; We demonstrate the relaxation of surface nematic director related to surface gliding effect on photo-polymer film produced from various UV and thermal curing conditions, used as a soft-polymer. Our experimental results show that their relaxation depends dominantly on surface anchoring of the film and physical parameters of nematic liquid crystal. We studied on dynamic property of the nematic liquid crystal (LC) director gliding at the interface between soft-polymer and nematic LC in the horizontal field. It is very fundamental research area including the director reorientation mechanism on the soft-polymer surface at the LC devices. Gliding effect has been studied by many researchers who generally used two kinds of polymers as LC alignment layer of each substrate, such as the combination of dye molecules and polyimide (PI), polymethylmethacrylate (PMMA) and PI, polyethylmethacrylate (PEMA) and PI, etc.. Surface properties of these materials were mainly dominated by thermal conditions. We used photo-curable polymer (PCP) material (Norland Product Inc.) as the soft-polymer layer to modulate surface condition by intensity or exposure time of light. PCP has an impressive advantage which is able to modulate surface viscosity by controlling curing time of ultraviolet (UV) light and thermal annealing. The surface viscosity is one of crucial factors having influence on surface dynamics of nematic LC.