Synthesis of next-generation polystyrene derivatives and their application for orientation layer of anisotropic materials

서규태 동아대학교 대학원 2022 국내석사

Firstly, we synthesized a series of polystyrene derivatives that were modified with precursors of liquid crystal (LC) molecules, such as 4-ethyloxyphenol (homopolymer PEOP and copolymer PEOP#; # = 20, 40, 60, and 80, where # indicates the molar fraction of 4-ethyloxyphenoxymethyl in the side chain), 4-n-butyloxyphenol (PBOP), 4-n-hexyloxyphenol (PHOP), and 4-n-octyloxyphenol (POOP), via polymer modification reaction to investigate the orientation of LC molecules on polymer films, exhibiting part of the LC molecular structure. LC molecules showed a stable and uniform vertical orientation in LC cells fabricated with polymers that have 4-ethyloxyphenoxymethyl in the range of 40–100 mol%. In addition, similar results were obtained in LC cells fabricated with homopolymers of PEOP, PBOP, PHOP, and POOP. The vertical orientation of LC molecules in LC cells fabricated with polymer films correlated to the surface energy of polymer films. For example, vertical LC orientation was observed when the total surface energies of the polymer films were lower than approximately 43.2 mJ/m2. Good alignment stabilities were observed at 150 °C and 20 J/cm2 of ultraviolet irradiation for LC cells fabricated with PEOP film. Secondly, we synthesized a series of polystyrene derivatives modified with precursors of liquid crystal (LC) molecules, including 4-(trans-4-ethylcyclohexyl)phenol (homopolymer PECH and copolymer PECH#; # = 5, 10, 15, 20, 40, 60, and 80, where # indicates the molar fraction of 4-(trans-4-ethylcyclohexyl)phenoxymethyl in the side chain), 4-(trans-4-propylcyclohexyl)phenol (PPCH), 4-(trans-4-butylcyclohexyl)phenol (PBCH), and 4-(trans-4-amylcyclohexyl)phenol (PAmCH) via polymer modification reactions in order to investigate the orientation of LC molecules on polymer films exhibiting part of the LC molecular structure. A stable and uniform vertical orientation of LC molecules was observed in LC cells fabricated with PECH#, having 15 mol% or more of 4-(trans-4-ethylcyclohexyl)phenoxymethyl side groups. In addition, the vertical orientation of LC molecules was observed in LC cells fabricated with homopolymers of PECH, PPCH, PBCH, and PAmCH. The water contact angle on the polymer films could be associated with the vertical orientation of the LC molecules in the LC cells fabricated with polymer films. For example, a vertical LC orientation was observed when the water contact angle of the polymer films was higher than ~81°. Good orientation stability was observed at 200 °C and 15 mW/cm2 of UV irradiation for LC cells fabricated with PECH films. Finally, we synthesized a series of polystyrene derivatives modified with precursors of liquid crystal (LC) molecules via polymer modification reactions. Thereafter, the orientation of the LC molecules on the polymer films, which possess part of the corresponding LC molecular structure, was investigated systematically. The precursors and the corresponding derivatives used in this study include ethyl-p-hydroxybenzoate (homopolymer P2BO and copolymer P2BO#, where # indicates the molar fraction of ethylbenzoate-p-oxymethyl in the side chain (# = 20, 40, 60, and 80)), n-butyl-p-hydroxybenzoate (P4BO), n-hexyl-p-hydroxybenzoate (P6BO), and n-octyl-p-hydroxybenzoate (P8BO). A stable and uniform vertical orientation of LC molecules was observed in LC cells fabricated with P2BO#, with 40 mol% or more ethylbenzoate-p-oxymethyl side groups. In addition, the LC molecules were oriented vertically in LC cells fabricated with homopolymers of P2BO, P4BO, P6BO, and P8BO. The water contact angle on the polymer films can be associated with the vertical orientation of the LC molecules in the LC cells fabricated with the polymer films. For example, vertical LC orientation was observed when the water contact angle of the polymer films was greater than ~86°. Good orientation stability was observed at 150 °C and with 20 J/cm2 of UV irradiation for LC cells fabricated with the P2BO film. The results of this research can provide a new perspective for the design and synthesis of orientation material to align the anisotropic materials, such as liquid crystals, using the similarity between the chemical structure of the orientation layer and LC molecules. 우리는 액정 분자와 배향제 간 화학구조의 유사성이 액정 분자의 초기 배향에 미치는 영향을 체계적으로 연구하기 위해 액정 전구체를 포함하는 폴리스티렌 유도체들을 합성하였다. 첫째, 단일중합체 PAOP(4-n-alkyloxyphenoxymethyl-substituted polystyrene)와 공중합체 PEOP#(# = 20, 40, 60, 및 80)를 합성한 뒤 박막 형태로 액정 셀에 도입하여, 액정 분자와 배향막 간 화학구조의 유사성이 액정 분자의 초기 배향에 미치는 영향을 체계적으로 연구하였다. 여기서 #은 고분자의 측쇄에 치환된 4-ethyloxyphenoxymethyl group의 몰 비율이다. PEOP40, PEOP60, PEOP80, 그리고 PAOP(PEOP, PBOP, PHOP, 및 POOP)로 제작한 액정 셀에서 액정분자 5CB(4-cyano-4'-pentylbiphenyl)의 초기배향이 수직으로 유도됨을 관찰하였다. 액정의 수직 배향은 고분자 필름의 표면에너지가 43.2 mJ/m2 이하일 때 관찰되었으며, 상온에서 150 °C 에 이르는 온도범위 그리고 20 J/cm2 에너지에 달하는 자외선 노출에 대해 액정 분자의 배향이 안정하게 유지됨을 확인하였다. 둘째, 단일중합체 PACH(4-(trans-4-alkylcyclohexyl)phenoxymethyl-substituted polystyrene)와 공중합체 PECH#(# = 5, 10, 15, 20, 40, 60, 및 80)를 합성한 뒤 박막 형태로 액정 셀에 도입하여, 액정 분자와 배향막 간 화학구조의 유사성이 액정 분자의 초기 배향에 미치는 영향을 체계적으로 연구하였다. 여기서 #은 고분자의 측쇄에 치환된 4-(trans-4-ethylcyclohexyl)phenoxymethyl의 몰 비율이다. PECH 15, PECH20, PECH40, PECH 60, PECH 80, 그리고 PACH(PECH, PPCH, PBCH, 및 PAmCH)로 제작한 액정 셀에서 액정분자 5CB의 초기배향이 수직으로 유도됨을 관찰하였다. 액정의 수직 배향은 고분자 필름의 물 접촉각이 81° 이상일 때 관찰되었으며, 상온에서 200 °C 에 이르는 온도범위 그리고 15 mW/cm2 세기의 자외선 노출에 대하여 액정 분자의 배향이 안정하게 유지됨을 확인하였다. 셋째, 단일중합체 PABO(n-alkylbenzoate-p-oxymethyl-substituted polystyrene)와 공중합체 P2BO#(# = 20, 40, 60, 및 80)를 합성한 뒤 박막 형태로 액정 셀에 도입하여, 액정 분자와 배향막 간 화학구조의 유사성이 액정 분자의 초기 배향에 미치는 영향을 체계적으로 연구하였다. 여기서 #은 고분자의 측쇄에 치환된 ethyl-p-hydroxybenzoate group의 몰 비율이다. P2BO40, P2BO60, P2OP80, 그리고 PABO(P2BO, P4BO, P6BO, 및 P8BO)로 제작한 액정 셀에서 액정분자 5CB의 초기배향이 수직으로 유도됨을 관찰하였다. 액정의 수직 배향은 고분자 필름의 물 접촉각이 86° 이상일 때 관찰되었으며, 상온에서 150 °C 에 이르는 온도범위 그리고 20 J/cm2 에너지에 달하는 자외선 노출에 대해 액정 분자의 배향이 안정하게 유지됨을 확인하였다. 본 연구의 결과는 액정 분자와 배향제 간 화학 구조적 유사성이 액정 분자의 수직 배향을 유도하도록 영향을 미칠 수 있음을 보여줌으로써 수직전계방식 액정표시장치 배향제의 개발에 영감을 제공할 수 있다.

자기조립단분자막을 이용한 액정수직배향법

석근영 경북대학교 대학원 2010 국내석사

We investigated vertical alignment (VA) effects of self-assembled monolayers depending on the anisotropy of the underlying inorganic surface. A hydrophobic SAM surface aligned the LC vertically, initially. When the underlying surface is anisotropic, the LC anchoring on the SAM surface produces the pretilt property. We observed a uniform LC alignment irrespective to alkyl chain lengths of SAM molecules. This means that the anisotropic surface modification of the underlying inorganic surface affects the VA effects of the SAM surface. However, the thermal stability of the SAM ordering and the resulting LC anchoring became better as the alkyl chain length of the SAM molecules is higher. As surface treatment methods to produce the anisotropic underlying surface for SAM ordering, we tested the mechanical rubbing method where we could achieve SAM ordering effects and the VA LC anchoring effects with pre-tilt. We expect the patterned VA mode can be simply prepared just by the SAM treatment on the conventional planar LC alignment surface if the surface is chemically available to the surface bonding of the SAM. Currently, we are making experiments on surface modification with the SAM to the ion-beam treated LC alignment surface to change LC anchoring from the planar anchoring to the homeotropic anchoring for the multi-domain VA surface.

비틀린 수직배향 네마틱 액정의 전기광학 특성과 표면 고정 현상

유장진 서강대학교 대학원 1996 국내석사

나노 미립자를 이용하여 자기 배향된 수직 배향 액정표시 소자에 대한 연구

조인영 전북대학교 대학원 2010 국내석사

The conventional vertical alignment (VA) device shows an excellent contrast ratio at normal direction. However, as the size of liquid crystal display (LCD) becomes larger, uniform coating of a polyimide (PI) alignment layer uniformly becomes very difficult and also PI layer requires high curing temperature, which consumes power consumption. In order to replace conventional PI layer, in this paper we have studied nano particles. The nano particles were organic-inorganic synthetic polymer phenethyl-polyoligosilsesquioxane (phenethyl-POSS). This nano particle was mixed with liquid crystal (LC) and reactive mesogen (RM) in the LCD cell. The nano particle diffused into both surfaces inducing vertical alignment of LC and then UV was exposed to polymerize RM to fix the LC director. The scanning electron microscope (SEM) images confirmed polymerized RM on POSS surface. Consequently, the first VA cell with fishbone electrode structure on bottom substrate and plane electrode on top substrate with POSS and RM showed wide-viewing-angle and fast response time.

수직액정배향을 위한 이온빔 조사된 HfO2 박막의 표면변화에 대한 연구

이원규 연세대학교 대학원 2010 국내석사

액정 배향을 위한 이온빔 조사된 무기재료에 대한 연구는 high-resolution 디스플레이 소자 구현을 위한 nonstop process 에서의 제어의 용이성의 이유로 지속되어 왔다. SiOx, a-C:H 와 같은 투명한 절연체 물질들은 무기 액정 배향막으로서의 잠재력을 가진 물질로서 각광받아 왔다. 그럼에도 불구하고 우수한 capacity를 가진 새로운 물질의 액정배향막은 우수한 성능의 디스플레이 소자 개발을 위하여 요구되고 있다. 특히 강유전성 무기재료의 경우 액정 배향막으로서 사용될 경우 상대적으로 높은 capacitance로 인하여 배향막에 의한 전압손실을 줄일 수 있다. 즉, 강유전성 무기배향막을 사용함으로써 낮은 외부전압 하에서도 최소한의 전압만으로 소자구동을 실현할 수 있다. 이것은 high-k 물질을 이용한 액정 디스플레이 소자의 경우 낮은 문턱전압에서 액정 분자가 효과적으로 구동함으로써, 저전력 액정 디스플레이 소자로서의 가능성을 가진다고 할 수 있다. 높은 잠재력을 가진 다양한 종류의 high-k 물질중, HfO2는 높은 유전율과 상대적으로 낮은 전류손실, 또한 높은 밴드갭 에너지 (5.68 eV)와 이로 인한 우수한 투명성으로 인하여 액정 배향막으로서 가장 기대되는 물질이라고 할 수 있다. 이러한 HfO2의 성질로 인하여 액정 배향막에 응용될 경우 배향막의 capacitance값을 증가시켜 액정소자의 저전압 구동을 가능하게 할 수 있다. 그러나 HfO2 박막은 액정 배향막으로 사용될 경우 2가지의 단점을 가질 수 있다. 첫째로, indium tin oxide (ITO) 전극과 배향막 계면사이에 발생하는 높은 charge trap density로 인하여 액정소자특성을 저해할 수 있다. 둘째로, HfO2 박막과 ITO 전극 사이에 발생할 수 있는 누설전류에 의하여 액정분자의 구동에 악영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 이온빔 조사된 HfO2 박막표면에서의 액정분자의 수직배향을 실현시키고 그 메카니즘을 규명하였다. 또한 charge trap과 누설전류를 최소화하기 위하여 매우 얇은 Al2O3 박막을 buffer layer로 증착하였다. 본 논문에서는 높은 신뢰성의 매우 얇은 액정 배향막을 실현하기 위하여 HfO2/Al2O3 이중박막은 박막의 두께와 균일성을 높은 수준으로 유지할 수 있는 원자층 증착장비 (ALD)를 이용하여 성장시켰다. 본 논문의 실험결과 액정분자가 이온빔 조사된 HfO2 박막표면에서 수직 배향되는 메카니즘을 규명하였다. XPS 분석결과 액정의 수직배향은 fully oxidization된 HfO2 표면에서 이루어지며, 이러한 박막의 변화는 특정세기 이상의 이온빔 조사에 의하여 이루어졌다. 이온빔 조사각도와 조사시간은 각각 45o와 2분으로 고정되었으며 이 조건하에서 1500 eV 이상의 이온빔 조사시 액정의 수직 배열을 위한 박막의 천이가 일어난다는 결과를 도출하였다. 이는 XPS spectra에서 Hf 4f peak이 낮은 binding 에너지의 값으로 이동한다는 사실을 통하여 도출할 수 있었다. 또한 Hf 4f peak의 intensity 증가한다는 결과로부터 non-stoichiometric 상태의 HfOx 표면이 fully oxidized된 HfO2 표면으로 변화한다는 것을 알 수 있었다. 이러한 이온빔 조사된 HfO2 박막을 이용한 VA-LCD 모드의 액정셀은 0.9V의 매우 낮은 문턱 전압값을 가짐으로 인하여 저전력 구동의 액정 디스플레이 소자로서의 가능성을 실현하였다. 마지막으로 액정 배향막으로서의 열적 안정성을 테스트한 결과 250oC의 높은 온도까지 액정의 배향상태가 유지됨을 확인함으로써 기존의 PI 상의 액정소자에 비해 높은 안정성과 신뢰성을 갖는다고 평가할 수 있다.

액정의 선경사각 형성을 위한 새로운 수직배향막의 합성 및 특성연구

장석운 전북대학교 유연인쇄전자공학과 2013 국내석사

무기 박막을 이용한 액정표시소자의 프리틸트 제어 및 전기광학특성

박창준 연세대학교 대학원 2005 국내석사

급속히 발전하고 있는 정보화 시대에 인간과 기기의 인터페이스를 담당하는 정보 표시 소자(Information Display Device)의 역할은 매우 중요하게 되었다. 최근에는 평판 디스플레이(Flat Panel Display) 산업에 관심이 집중되면서 정보화 및 디지털화의 시대적 요구에 부합하여 급성장을 이루게 되었다. 특히, TFT(Thin Film Transistor)-LCD(Liquid Crystal Display) 산업은 반도체 공정 및 회로, 광학 기술의 발전으로 인해 우수한 해상도와 낮은 전력 소모 등의 특징을 제공할 수 있는 장점이 있다. 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display)는 휴대폰, 캠코더 등의 소형 디스플레이에서 노트북 PC, 데스크 탑 모니터, TV 등의 대형 디스플레이에까지 폭넓게 사용됨으로써 대표적인 평판 디스플레이로 자리 잡고 있다. 이러한 액정 디스플레이에서 액정분자의 균일 배향은 고품위 액정 디스플레이를 생산하는데 필수적이라 할 수 있으며, 현재 양산에 사용되고 있는 것은 폴리이미드 표면에 액정분자를 배향시키는 러빙(rubbing)법이다. 이러한 러빙법은 공정이 단순하여 대량생산에 적합하나 러빙천에 의한 정전기 및 먼지 발생 등을 유발하여 수율이 저하되는 단점이 있다. 본 연구에서는 제조 공정이 간단한 플라즈마 화학 증착법(PECVD method)으로 여러 가지 무기(Inorganic) 박막을 제조하여 새로운 액정 배향막(Alignment Layer)으로 이용하였다. 또한, 배향 공정으로 러빙프리(Rubbing-Free)법 중의 하나인 이온빔(Ion Beam)법을 이용하여 기존 러빙 공정시 발생하는 정전기나 먼지문제를 해결하였다. 또한 무기박막에 이온빔법을 이용하는 것은 점차 패널 사이즈가 대형화되고 있는 현 추세에 적합하다. 이온빔 조건을 변화시켜 무기(Inorganic) 박막에서 이온빔에 의해 액정이 배향되는 기구에 대해 연구하고자 하였다. 본 연구에서는 이온빔의 입사각도와 조사시간의 변화를 통하여 그에 따른 박막의 물성 변화, 액정의 프리틸트 각(Pretilt Angle)의 변화를 관찰하였다. 이온빔(Ion Beam)에 의한 액정 배향 기구를 연구하기 위해 결정 회전법(Crystal Rotation Method)을 이용하여 액정의 프리틸트 각을 측정하였다. 프리틸트 각을 측정하기 위하여 액정 셀은 샌드위치(Sandwitch) 형태로 제작하였으며, 두께는 60 μm로 조절하였다. 전기광학특성을 측정하기 위하여 프리틸트 각 측정용 셀과 마찬가지 방법으로 질소가 첨가된 DLC (NDLC) 박막을 증착하고 이온빔을 조사시킨 후 TN-LCD를 제작한다. 제작한 이온빔 배향 TN-LCD의 셀 두께는 5 μm으로 조절하였다. 편광 현미경을 이용하여 TN-LCD의 onoff 상태에서의 배향성을 확인하였고 전기 광학 특성을 평가하기 위하여 전압-투과율 (V-T) 특성, 응답 특성을 LCD EOMS (Electro-Optical Measurement) 장비를 이용하여 실온에서 측정하였다.무기 박막에 이온빔 조사를 통해 수평(Homogeneous)과 수직(Homeotropic) 배향을 시킬 수 있었다. 연구에 이용한 두 가지의 무기 박막 중에서 NDLC(Nitrogen doped DLC) 박막을 이용한 경우에는 수평배향이 되었고. SiC(Silicon Carbide) 박막을 이용한 경우에는 수직배향을 되었다. 두 가지 경우에 모두 우수한 액정 배향 특성이 나타났으며, 프리틸트 제어 및 열적 안정성이 우수함을 알 수 있었다. NDLC 박막에 이온빔을 조사한 경우, 약 9.9도의 높은 프리틸트 각을 얻을 수 있었다. NDLC 박막과 SiC 박막 표면에 이온빔 처리했을 때, 각각 200도와 300도까지 어닐링(annealing) 하더라도 액정의 배향안정성이 유지될 정도로 뛰어난 액정 배향을 보여주었다. 또한, NDLC 박막에 30초 동안 기울어진 이온빔 처리된 TN(Twisted Nematic)-LCD(Liquid Crystal Display)는 우수한 전압-투과율 곡선을 나타내었다. 그리고 NDLC 박막에 30초 동안 기울어진 이온빔 처리한 TN-LCD는 빠른 응답특성을 보여주었다. 마지막으로, NDLC 박막에 30초간 이온빔을 조사한 경우, backflow bounce가 없는 안정한 V-T 및 빠른 응답특성을 나타내었고, 우수한 잔류 DC 전압특성을 나타내었다. In rapidly developing information period, functions of information display devices which are in charge of interface between human and machinery became very important. The most recent, information display devices were quickly grown up corresponds to the interest was focused on flat panel display industry and the demands of the times of information and digitalization. Especially, TFT(Thin Film Transistor)-LCD(Liquid Crystal Display) industry has the advantages such as good resolution and low power consumption due to the development of semiconductor process and circuit, optical technology. Liquid crystal displays(LCDs) are taking representative flat panel display because those are widely used from small size display such as mobile phone and camcorder to large size display such as notebook PC, desktop monitor and TV. Uniform alignment of liquid crystal molecule is necessary for high quality liquid crystal displays(LCDs). Now, a rubbing method has been widely used to align LC molecules on the polyimide(PI) surface. Because the rubbing method has a simple process, it is suitable for production on a large scale. However, the rubbing method has some drawbacks, such as the generation of electrostatic charges and the creation of contaminating particles. Thus, rubbing-free methods for LC alignment are strongly needed in LCD technology. In this thesis, we used the new liquid crystal alignment layers which were produced various kinds of inorganic thin film using the PECVD method that has a simple manufacturing process. Also, the ion beam method which is one of the rubbing-free method was used as the alignment process. As a result, we resolved the generation of electrostatic charges and the creation of contaminating particles during the existing rubbing process. In addition, using the ion beam method on inorganic thin film is suitable for recent trend increasing panel size. We studied that according to varying the condition of ion beam liquid crystal alignment mechanism by the ion beam irradiation on the inorganic thin film surface. In this thesis, we observed changes of property of thin film and pretilt angle of liquid crystal due to the variation of the ion beam incident angle and irradiation time. Crystal rotation method was used for measuring the pretilt angle of LC. Also, for evaluating the electro-optical characteristics we made TN-LCD which was irradiated ion beam on deposited the nitrogen doped DLC thin films. We checked LC alignment state of onoff state of TN-LCD. In addition, voltage-transmittance(V-T) and response time characteristics were measured by LCD EOM(Electro-Optical Measurement) equipment at room temperature. Both homogeneous and homeotropic alignment were achieved through the ion beam exposure on the inorganic thin film. Among the two kinds of inorganic thin film which were utilized in this research, in case NDLC(Nitrogen doped DLC) thin film was utilized, homogeneous alignment of LC was achieved. However, in case SiC(Silicon Carbide) thin film, homeotropic alignment of LC was achieved. Both of them were accomplished the good LC alignment characteristics, such as controllability of the pretilt angle and thermal stability. A high pretilt angle of 9.9° with ion beam exposure on the NDLC thin film can be obtained. Superior LC alignment with the ion beam alignment method on the NDLC and SiC thin film layer were observed until an annealing temperature of 200℃ and 300℃, respectively. Also, the excellent voltage-transmittance(V-T) curve, the fast response time and the residual DC property of the ion beam aligned twisted nematic(TN) cell with oblique ion beam exposure on the NDLC thin film surface for 30 sec were observed.

AFM을 이용한 수직배향막 폴리머 표면위의 액정배향에 관한 연구

김완철 全北大學校 大學院 2004 국내석사

We have studied the alignment of liquid crystals (LCs) on homeotropic polymeric surface that is scanned using an atomic force microscope (AFM) tip by optical polarizing microscopy and computer simulation. The scanned areas on one substrate are 5 ㎛ × 5 ㎛, 10 ㎛ × 10 ㎛, and 20 ㎛ × 20 ㎛ and this substrate is assembled to another substrate coated with homeotropic polymer. The fabricated micro-LC cell using two substrates does not show any hysteresis and disclination lines inside the nano-rubbing areas, while changing voltage up and down. This indicates that the pretilt angle exists in the areas, thereby forming a hybrid LC configuration. From the experimental and computer simulation results, we can understand that the AFM rubbing clearly changes surface status of homeotropic alignment layer and causes the pretilt angle to an initial scanning direction.

알킬 사슬을 측쇄로 가지는 새로운 수직배향제의 합성과 특성과 관한 연구

한보람 建國大學校 2003 국내석사

VA-LCDs is widely used for recent LCD productions owing to good viewing angle and high contrast. To apply for VA-LCDs, we have synthesized novel homeotropic alignment materials with long alkyl chain as a side chain. Polyamic acid precursors were prepared by mixing the dianhydride, diamine with side chain and diamine without side chain in 1-methyl-2-pyrrolidinone (NMP) to 12~18 wt % (mole ratio of 3:1:2). We have synthesized four kinds of diamines with alkyl chain these are dodecyl tetradodecyl, hexadecyl and octadecyl 3,5-diamino benzene. The dianhydrides are 3,3,4,4-benzophenone tetracarboxylic dianhydride (BTDA), 1,2,3,4-benzene-tetracarboxylic dianhydride (PMDA), cis-1,2,3,4-cyclopentane tetracarboxylic dianhydride (CPDA). The diamines without side chain are 4,4-oxydianilin (ODA), 4,4'-methylene-dianiline(MDA), 4,4'-(Hexafluoroisopropylidene)dianiline (6FDA). The copolyimides of 18 kinds were prepared from polyamic acid precursors by thermal imidization. A good thermal stability of the polyimides was measured by thermogravimetric analysis (TGA). The polyimides containing BTDA and PMDA (BTDA,PMDA series PI) were thermally stable until 411~488℃,but CPDA series were thermally stable until 272~407℃. The polyimides with dodecyl chain as a side chain (R12 type PI) generated pretilt angles of 2.5~4.5o as a rubbing depth 0.1~0.4mm. On the contrary, the polyimides with the number of alkyl chain of 14,16 and 18 (R14,R16,R18 type PI) caused pretilt angles of 65~89.4 o as a rubbing depth 0.1~0.4mm. In particular, all of the CPDA series PI, and all of the R18 type PI caused high pretilt angles of 88~89.4o as a rubbing depth 0.1~0.4mm. All of the polyimides with octadecyl chain generated high pretilt angles (88~89. 4 o), showed good homeotropic alignment states in the fringe field that was generated by patterned electrodes. And CPDA series PI showed a high VHR (>95%) and low RDC(<451mV). Consequently, we could expect that these homeotropic alignment materials can be used for practical VA-LCDs.

액정 구조를 응용한 새로운 수직배향제의 합성과 특성에 관한 연구

이현경 建國大學校 大學院 2003 국내석사

VA-LCDs is widely used for recent LCD productions owing to good viewing angle and high contrast. To apply for VA-LCDs, we have synthesized homeotropic alignment materials, which have long alkyl chain and liquid crystal molecule as a side chain at aromatic diamine in a polyimide structure. Polyamic acid precursors were prepared by mixing the dianhydride, diamine with side chain and diamine without side chain in 1-methyl-2-pyrrolidinone (NMP) to 12-18wt % (mole ratio of 3:1:2). We have synthesized three kinds of diamines with alkyl chain these are 3,5- dinitro-4'-(4-pentylcyclohexyl)biphenyl, 3,5- dinitro-4'-(4-propylcyclohexyl) biphenyl and octadecyl 3,5-diamino benzene. The dianhydrides are 3,3,4,4-benzophenone tetracarboxylic dianhydride (BTDA), 1,2,3,4-benzene-tetracarboxylic dianhydride (PMDA), cis-1,2,3,4-cyclopentane tetracarboxylic dianhydride (CPDA), 1,2,3,4-cyclobutanetracarboxylic dianhydride (CBDA). The diamine without side chain is 4,4-oxydianiline (ODA). The copolyimides of 12 kinds were prepared from polyamic acid precursors by thermal imidization. A thermal stability of the polyimides was measured by thennogravimetric analysis (TGA). Almost polyimides showed good thermal stability about 500 t . Diamines with alkyl chain of the 3,5- dinitro-4'-(4-pentylcyclohexyl)biphenyl and the octadecyl 3,5-diamino benzene generated high pretilt angles (88-89. 4 °). But BTDA PI and PMDA PI with alkyl chain of 3,5- dinitro-4'-(4-propylcyclohexyl) biphenyl generated low pretilt angles (5665°). All of the polyimides showed good homeotropic alignment states after rubbing. The polyimides with liquid crystal molecule as a side chain showed a high VHR (>95%) and fast responds time low RDC(<451mV) than the polyimides with long alkyl chain. Consequently, we synthesized new type homeotropic alignment materials which similar specific of commercial homeotropic alignment materials.