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指導老師 : 謝慶東 博士 研 究 生 : 卓昭伶 報告日期 : 98.05.05

指導老師 : 謝慶東 博士 研 究 生 : 卓昭伶 報告日期 : 98.05.05. 上學期報告. Polyimides with main-chain photosensitive groups: Synthesis,characterization and their properties as liquid crystal alignment layers. 大 綱. 前言 實驗藥品 實驗步驟 結果與討論 結論. 液晶配向技術方法 - 定向摩擦. 靜電的產生

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指導老師 : 謝慶東 博士 研 究 生 : 卓昭伶 報告日期 : 98.05.05

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Presentation Transcript

  1. 指導老師 : 謝慶東 博士 研 究 生: 卓昭伶 報告日期 : 98.05.05

  2. 上學期報告 Polyimides with main-chain photosensitive groups: Synthesis,characterization and their properties as liquid crystal alignment layers

  3. 大 綱 前言 實驗藥品 實驗步驟 結果與討論 結論

  4. 液晶配向技術方法-定向摩擦 • 靜電的產生 • 絨布纖維會造成粉屑掉落等污染 • 大尺寸摩擦控制不易，造成液晶預傾角的不一致而影響光電特性的顯示品質 • 因為單一方向摩擦配向，造成視角窄小的問題 液晶配向技術方法-光配向 • 以線性偏極紫外光照射在高分子薄膜上，利用分子結構中化學鍵的生成或破壞，使高分子鏈產生具有方向性的排列，而達到排列液晶分子的作用 利用一個外覆絨布的滾輪摩擦在塗有高分子薄膜的基材表面，使表面的高分子主鏈沿某一方向排列 4

  5. 光反應機制可分為三種 • 光裂解反應（Photo-decomposition） 此類之光配向材料並沒有感光基團的存在，通常是利用具有較高能量之紫外光照射，導致聚醯亞胺鍵結不均向之斷裂，以產生誘導液晶排列之效果，此種光配向材料之熱穩定和光穩定高。 • 光致異構化反應（Photo-isomerization） 此類聚合物主要的光化學機制為光誘導之順式反式結構互變(cis-trans transition)

  6. 光反應機制可分為三種 在高分子側鏈上接上不飽和雙鍵的感光基團，經線性偏紫外光極光照射後，進行光二聚體反應而導致高分子表面之光學異向性，進而誘導液晶分子朝特定方向排列。 光可聚合化反應（Photo-dimerization）

  7. 實 驗 藥 品 • DOCDA -------二酸酐單體 (5-(2,5-dioxotetrahydrofuryl)-3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride) 5-(2,5-二氧四氫呋喃)-3-甲基-3-環己烯-1,2-二碳酸酐 • DAP -------二胺單體 2,4-diaminophenol 2,4-二氨基苯酚鹽酸鹽 • Chalcone derivatives查爾酮衍生物 -------感光性基團 (n=3: DC3, n=8: DC8, n=16: DC16)

  8. 實 驗 藥 品 m-cresol 間-甲酚 -------溶劑 NMPN - 甲基吡咯酮-------溶劑 isoquinoline (5 wt%) 異喹啉 -------催化劑 ZLI-3449 ------- 液晶材料

  9. 實驗步驟合成含查爾酮- polyimide 攪拌 將DAP加入異喹啉(5 wt%) 和間-甲酚溶劑中 再加入DOCDA形成PI溶液 再加入查爾酮形成含查爾酮- polyimide

  10. 實驗步驟 薄膜的製備 ITO玻璃 配向示意圖

  11. 實驗步驟 液晶元件裝備 Spacer(50μm) 將液晶材料ZLI-3449注射於元件 用AB膠封裝 LC cell

  12. 結果與討論

  13. UV-vis光譜---查爾酮衍生物(n=16) • 由圖可知，未照光之前，查爾酮衍生物溶液在275 和350nm 位置出現了最大吸收峰，隨著曝光時間的增加，吸收峰的強度逐漸地下降，是因為紫外光的照射使其進行光二聚體反應。

  14. UV-vis光譜---查爾酮- polyimide薄膜 在圖四(b)輻射強度為365nm有節點表示產生順-反異構化程序 在圖四(a)輻射強度為254nm沒有節點表示產生光二聚體程序

  15. 吸 收 圖 譜 將液晶盒在固定波長下以每 10o之間隔連續旋轉360o，紀錄吸收值，可得到吸收圖譜。 圖中箭頭方向是代表線性偏極紫外光之電場振動方向。 由圖發現，在DC-3 配向膜所製成之液晶盒中，其液晶排列方向與所照射線性偏極紫外光之電場振動方向垂直。而DC-16不能在表面形成特定方向排列。

  16. 利用旋轉晶體法測得預傾角 由公式算出DC-3 的預傾角在1–2°而DC-16在89.52°

  17. Conoscopical picture 出處 ：液晶光學　嘉義大學　羅光耀

  18. Conoscopical picture • DC-16的液晶分子會垂直玻璃基板

  19. 結 論 PI薄膜在UV-vis光譜中有節點表示產生順-反異構化程序，沒有節點表示產生光二聚體程序。 由吸收圖譜可知DC-3液晶排列方向與線性偏極紫外光之電場振動方向垂直。而DC-16不能在表面形成特定方向排列。 由旋轉晶體法可以測得DC-3 的預傾角在1–2°而DC-16在89.52°。

  20. 實驗步驟查爾酮改質PI薄膜 將PI塗佈在玻璃基板上 在電熱板上加熱2000C40分鐘 形成PI膜厚度約為50nm 利用Williamson 法將查爾酮改質在PI膜上 再經由線性偏極紫外光照射 再將兩片玻璃基板組裝之後灌入液晶形成液晶元件

  21. 結果與討論

  22. IR 圖---改質前後PI膜 改質後查爾酮衍生物上的C=C鍵在1600cm-1和脂肪烷基鏈在2950cm-1的特性吸收峰會增加

  23. IR---用LPUV照射改質後PI薄膜 • 在1245 cm-1環丁烷的特性峰會增加是因為查爾酮上的C=C鍵經LPUV照射後產生光二聚體反應形成環丁烷。

  24. 接 觸 角 改質前PI易親水

  25. UV-vis光譜---PI薄膜 圖5(a)顯示PI膜改質前後的吸收峰在300-400nm有明顯的改變，可證實查爾酮衍生物被誘導在PI膜上。 圖5(b)顯示PI膜特性峰在λmax =340 nm隨照射時間越長則降低，是因查爾酮衍生物經光二聚體形成環丁烷。

  26. 結論 查爾酮衍生物可以經化學改質誘導在PI膜上，經由線性偏極紫外光產生光二聚體使液晶分子產生異方向性。 由旋轉晶體法也可以測得液晶原件中烷基鏈(n=3)的預傾角是1O，烷基鏈(n=16)的預傾角是89O。

  27. 總 結 • 不管是經合成法或是化學改質法，都可使PI膜上的查爾酮衍生物經線性偏極紫外光產生光二聚體，且所測得的預傾角也一樣。

  28. 謝謝各位的聆聽

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