광분해성 폴리이미드를 이용한 액정의 광배향 연구 : 액정의 광배향 연구 = Liquid Crystal Alignment Using a Photo-degradable Polyimide Layer

국문 초록 (Abstract)

LCD(Liquid Crystal Display)는 균일하고 안정한 액정배향을 필수 조건으로 한다. 현재 LCD공정에서는 러빙배향 방법이 일반적으로 사용되고 있으나 우수한 성능의 LCD 및 차세대 LCD로 가면서 요구되는 특성을 만족하지 못하여 새로운 배향법에 대한 요구가 있으며 가장 우선시 되는 배향방법이 바로 광배향법이다.
본 연구에서는 광분해성 폴리이미드를 이용하여 광·화학적 반응에 따른 배향막의 특성과 액정 배향성에 대해서 조사 하였고, 최적화된 액정배향 조건을 통하여 LCD panel에서의 액정 배향성과 전기광학특성과의 상관관계에 대해서 조사하였다. 이 연구를 위하여 광배향용 폴리이미드의 광?화학적 반응에 따른 변화와 각 조건에서의 광배향막의 광학적 이방성 그리고 광·화학적 반응에 따른 광배향막의 액정 배향 특성을 알아보았고, 또한, 가장 균일한 액정배향을 유도하는 최적화된 조건에서 LCD Panel의 전기광학특성을 알아보았다. 배향막의 특성과 액정 배향성은 광?화학적 반응에 따라 향상되는 경향성을 나타내었다. 또한, 배향막의 특성과 액정 배향성 그리고 전기광학특성간의 상호 연관성에 대해서도 고찰하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, the characteristics of photoalignment layer, the alignment properties of liquid crystal, and the electro-optical characteristics of LCD panel were synthetically measured to find the latent relations among them and understand the mechanism of photoalignment. Under this purpose, photo degradable polyimide is synthesized and then analyzes the characteristics of photoalignment. The photo reactivity and the anisotropic properties were analyzed using UV-vis and FT-IR spectroscopy, and FT-IR spectroscopy and PEM, respectively. The characteristics of LC photoalignment such as LC texture, and the order parameter was determined using a polarizing microscope and a polarized IR spectrometer. The electro-optical properties(such as voltage holding ratio, residual DC, Voltage-transmittance curve) of LC cell were determined. Photoaligned LC-panel has shown relatively inferior electro-optical properties comparable to rubbed LC-cell. In the Result, We compared the properties of photoalignment layer and the properties of LC alignment. As increase curing temperature, maximum results of LC alignment and optical anisotropy shift to low irradiation energy from high irradiation energy and also, the results were revealed increasing similar tendency. But, For a photo-degradation type polyimide(CBDA-ODA), the best alignment has been obtained by LPUV irradiation with much (4-8 times) less energy than that generating the maximum anisotropy of PI. Also, From comparison of anisotropy of LC and the electro-optical properties of LCD panel, The most excellent electro-optical properties were measured in the most anisotropy of LC Consequently, we investigated interrelation among the anisotropy of alignment layer, the anisotropy of LC and the electro-optical properties of LCD panel.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 = 1
• II. 이론및배경 = 5
• 1. 액정(liquid crystal) = 5
• 1.1. 액정의분류 = 6
• 1.2. 액정의구조 = 7
• 1.3. 액정의굴절률과유전율 = 7
• 2. 광학적이방성(optical anisotropy) = 9
• 3. 액정의배향(alignment) = 10
• 4. 액정의배향방법 = 11
• 4.1. Rubbing배향법 = 12
• 4.2. 광배향법 = 12
• 4.2.1. 광중합법(photodimerization) = 13
• 4.2.2. 광이성화법(photoisomerization) = 13
• 4.2.3. 광분해법(photodegradation) = 14
• 5. Photoelasticmodulator(PEM) = 15
• 6. Orderparameter(S) = 17
• 7. 광중합(photopolymerization) = 19
• 8. TN-LCD의구동원리 = 19
• 9. 액정cell의 전기광학특성 = 20
• 9.1. 전기광학투과곡선(voltage-transmittance curve) = 21
• 9.2. 전압보전율(voltage holding ratio: VHR) = 22
• 9.3. 잔류DC전압(residual DC voltage: RDC) = 23
• III. 실험 = 39
• 1. 재료 = 39
• 1.1. 광분해성배향막(photo-degrable alignment layer) = 39
• 1.2. 액정(liquid crystal) = 39
• 1.3. 반응성 액정(Reactive liquid crystal) = 39
• 1.4. 광개시제(photodegradation) = 40
• 2. 시료제작 = 40
• 2.1. 기판준비및patterning = 40
• 2.2. 배향막의coating및drying = 41
• 2.3. 광조사 = 41
• 2.4. 러빙 = 41
• 2.5. 반응성 액정의 박막형성 및 광중합 = 42
• 2.6. 액정cell 제작 = 42
• 3. 실험방법 = 43
• 3.1. 배향막의특성분석 = 43
• 3.1.1. curing온도에따른배향막의이미드화도 = 43
• 3.1.2. 광조사및curing온도에따른광반응성조사 = 43
• 3.1.3. 광조사및curing온도에따른광학이방성조사 = 44
• 3.1.3.1. UV/Visspectrometer를이용한측정 = 44
• 3.1.3.2. PEM을이용한측정 = 44
• 3.2. Cell을이용한액정배향의특성분석 = 45
• 3.2.1. 광조사조건에따른cell의액정배향특성 = 45
• 3.2.2. 광조사조건에따른cell의액정배향안정성 = 45
• 3.3. 반응성액정을이용한액정배향특성 = 45
• 3.3.1. 광조사및curing온도에따른반응성액정의배향 = 46
• Ⅳ. 결과및고찰 = 56
• 1. 배향막특성분석 = 56
• 1.1. Curing온도에따른광배향막의이미드화도 = 56
• 1.2. 광조사및curing온도에따른광반응성조사 = 56
• 1.2.1. UV/Vis을이용한광반응성조사 = 56
• 1.2.2. FT-IR을이용한광반응성조사 = 58
• 1.3. 광조사및curing온도에따른광이방성조사 = 58
• 1.3.1. PEM을이용한광이방성조사 = 58
• 1.3.2. FT-IR을이용한광이방성조사 = 60
• 2. 액정광배향특성 = 61
• 2.1. 액정cell의액정배향특성및안정성 = 61
• 2.2. 반응성액정을이용한배향막의액정배향성분석 = 62
• 3. LCDpanel의전기광학특성 = 65
• 3.1. 전압보전율(voltageholdingratio:VHR) = 65
• 3.2. 전기광학투과곡선(voltage-transmittancecurve) = 66
• 3.3. 잔류DC전압(residualDC:RDC) = 68
• Ⅴ. 결론 = 96