N-(phenyl)maleimide계 광폴리머를 이용한 VA-LCD의 액정배향 효과 = Liquid crystal alignment effect for the VA-LCD on a photopolymer based N-(phenyl)maleimide

국문 초록 (Abstract)

액정디스플레이는 기판 표면 위에 균일한 배향과 안정된 프리틸트각이 요구된다. 러빙된 폴리이미드 표면은 액정분자를 배열하기 위하여 폭 넓게 사용되고 있다. 그러나 이를 위한 러빙처리법은 정전기와 오물 등을 발생시키는 단점을 가지고 있기 때문에 액정디스플레이 기술에 있어서 넌러빙 액정배향 기술이 요구되고 있다. 광배향법을 이용한 액정배향은 넌러빙배향 기술에서 가장 기대되고 있으며, 현재까지 PVCi (poly (vinyl) cinnamate) 및 그 외의 광폴리머를 이용한 광배향법이 많은 연구자들에 의하여 발표되었다.
본 연구에서는 3가지 형태의 N-(phenyl)maleimide계 폴리머 광배향 물질을 합성하여, 광폴리머 층위에 액정 배향 효과에 대하여 검토하였다. 또한 광폴리머 표면에서의 광배향 VA-LCD (Vertical Alignment-Liquid Crystal Display)의 전기광학 특성에 대하여 검토하였다.
PMI5CA(N-(phenyl)maleimide with 5-carbon chain cinnamoyl group)표면 위에 UV 조사한 경우 좋은 액정 배향을 얻을 수 있었다. 그러나 PMI3CA(N-(phenyl)maleimide with 3-carbon chain cinnamoyl group)와 PMIF(N-(phenyl)maleimide including fluoro cinnamoyl group)표면에 있어서는 배향 결함이 관측되었다. 또한 PMI5CA 표면위에 UV조사된 경우 annealing 온도가 150℃까지 좋은 배향특성을 얻을 수 있었다. N-(phenyl)maleimide에 기초한 광폴리머 층위에 액정배향 능력은 광폴리머 side chain길이에 의존하였다.
또한, PMI5CA 표면위에 1분동안 경사진 방향으로 편광된 UV조사한 광배향 VA-LCD는 우수한 전압-투과율 특성을 나타내었다. PMI5CA 표면위에서의 광배향 VA-LCD의 투과율은 UV조사시간이 증가함에 따라 감소하였다. 이것은 PMI5CA 표면위에 광배향된 VA-LCD의 투과율 감소는 UV조사시간이 증가함에 따라 광중합된 cinnamate 구조에서 에스테르 결합의 분해에 기인한 것으로 생각할 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Liquid crystal displays (LCDs) require uniform alignment and stable pretilt angles on a substrate layer. Rubbed polyimide (PI) layers have been widely used to align LC molecules. The rubbing treatment method presents a number of obstacles, such as the generation of electrostatic charges and the creation of contaminating particles. In a previous paper, we reported the generation of electro-static charges produced on various PI layers during rubbing. Thus, rubbing-free techniques for LC alignment are required in LCD technology. The photoalignment method for LC alignment is one of the most promising rubbing-free methods. Photoalignment of the LCs, by utilizing a poly (vinyl) cinnamate and other photopolymer layers, has been proposed by many researchers.
Three types of polymer, a photoalignment material based N-(phenyl)maleimide were synthesized and the LC aligning capabilities on the photopolymer layer were studied. The electro-optical (EO) characteristics in the vertical-aligned (VA) LCD photoaligned on the photopolymer surface were studied. A good LC alignment with UV exposure on the PMI5CA(N-(phenyl)maleimide with 5-carbon chain cinnamoyl group) surface can be obtained. However, the LC alignment defects were observed on the PMI3CA (N-(phenyl)maleimide surfaces with 3-carbon chain cinnamoyl group) and PMIF (N-(phenyl)maleimide including fluoro cinnamoyl group). Also, the good LC alignment with UV exposure on the PMI5CA surface was observed at until 150℃ of annealing temperature. The LC aligning ability on the photopolymer layer based N-(phenyl)maleimide depends on the side chain length of photopolymer.
Also, excellent voltage-transmittance V-T) characteristics of the photoaligned VA-LCD with polarized UV exposure of oblique direction on the PMI5CA surfaces for 1 min can be achieved. The transmittance of the VA-LCD photoaligned on the PMI5CA surface decreased with increasing UV exposure time. We suggest that decrease of transmittance in the VA-LCD photoaligned on the PMI5CA surface is attributed to the dissociation of the ester linkage in the photodimerized cinnamate structure with increasing UV exposure time.