가교 및 패턴화 된 폴리비닐 시나메이트 광배향막에 의한 액정의 분자 배열에 관한 연구 : Study on the molecular orientation of liquid crystals induced by crosslinked and patterned poly(vinyl cinnamate) photoalignment layer원문보기
광을 이용한 액정 배향은 편광된 UV를 고분자 필름에 조사하였을 때 생기는 구조적인 이방성을 유도하고 이를 이용해 액정을 일정한 방향으로 배향시키는 방법으로, 기존에 사용되는 러빙 방법이 지니고 있는 문제점들을 해결 할 수 있을 뿐 아니라 광시야각 구현을 위한 multi-domain LCD나 저온 공정이 요구되는 flexible LCD 제조에도 유용한 쓰일 것으로 예상되는 기술이다. 현재의 LCD는 단순히 화질을 표시하는 것뿐 만이 아니라, 빠른 응답속도나 넓은 ...
광을 이용한 액정 배향은 편광된 UV를 고분자 필름에 조사하였을 때 생기는 구조적인 이방성을 유도하고 이를 이용해 액정을 일정한 방향으로 배향시키는 방법으로, 기존에 사용되는 러빙 방법이 지니고 있는 문제점들을 해결 할 수 있을 뿐 아니라 광시야각 구현을 위한 multi-domain LCD나 저온 공정이 요구되는 flexible LCD 제조에도 유용한 쓰일 것으로 예상되는 기술이다. 현재의 LCD는 단순히 화질을 표시하는 것뿐 만이 아니라, 빠른 응답속도나 넓은 시야각 특성을 요구하는 등 날이 갈수록 향상된 품질을 요구하고 있다. 따라서, 기존에 사용되었던 TN mode에서 더욱 개량된 새로운 구동 방식이 제시되고 있다. 현재 연구가 진행 중인 pi-cell도 이러한 연구의 일환인데, 이는 빠른 응답속도와 넓은 시야각을 얻을 수 있기 때문에 많은 관심을 얻고 있다. 이러한 pi-cell을 제작하기 위해서는 50도 정도의 선경사각이 요구되는 데 이를 제작하기 위한 많은 연구들이 수행되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 높은 배향도를 유지하면서 0도부터 90도 까지의 선경사각을 갖는 광배향막을 제작하고자 하였다. 본 연구에서는 기존에 사용되었던 광배향막인 PVCi에 수직 배향을 위해서 PDMS를 첨가하였다. PDMS는 강한 수직 배향 특성을 가지고 있기 때문에, 적은 양으로도 액정의 선경사각을 조절할 수 있을 것으로 생각되었다. 중요한 점은 강한 소수성 물질인 PDMS와 PVCi를 혼합하는 일인데, 이들은 상호 굴절율이 다르기 때문에 높은 광투과도를 갖기 위해서 분자 수준에서 잘 혼합이 되어야 했다. 이를 위해서 저분자량을 가진 전구체들을 혼합하였고, 이를 통하여 제작된 IPN 배향막은 높은 광투과도를 갖게 되었다. 이는 FTIR과 TEM/EDX 측정을 통해서 확인 되었다. PDMS의 함량을 늘려감에 따라서, 액정의 선경사각이 증가하였는데, PDMS의 함량이 대략 15% 이상이 되면 액정은 수직 배향을 함을 관찰할 수 있었다. 또한 대략 5~8%의 PDMS 함량에서 50도 정도의 선경사각을 가질 수 있음을 확인하였다. 이를 통해서 액정의 배향도의 감소가 적은 광배향막의 제작이 가능하였다.
광을 이용한 액정 배향은 편광된 UV를 고분자 필름에 조사하였을 때 생기는 구조적인 이방성을 유도하고 이를 이용해 액정을 일정한 방향으로 배향시키는 방법으로, 기존에 사용되는 러빙 방법이 지니고 있는 문제점들을 해결 할 수 있을 뿐 아니라 광시야각 구현을 위한 multi-domain LCD나 저온 공정이 요구되는 flexible LCD 제조에도 유용한 쓰일 것으로 예상되는 기술이다. 현재의 LCD는 단순히 화질을 표시하는 것뿐 만이 아니라, 빠른 응답속도나 넓은 시야각 특성을 요구하는 등 날이 갈수록 향상된 품질을 요구하고 있다. 따라서, 기존에 사용되었던 TN mode에서 더욱 개량된 새로운 구동 방식이 제시되고 있다. 현재 연구가 진행 중인 pi-cell도 이러한 연구의 일환인데, 이는 빠른 응답속도와 넓은 시야각을 얻을 수 있기 때문에 많은 관심을 얻고 있다. 이러한 pi-cell을 제작하기 위해서는 50도 정도의 선경사각이 요구되는 데 이를 제작하기 위한 많은 연구들이 수행되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 높은 배향도를 유지하면서 0도부터 90도 까지의 선경사각을 갖는 광배향막을 제작하고자 하였다. 본 연구에서는 기존에 사용되었던 광배향막인 PVCi에 수직 배향을 위해서 PDMS를 첨가하였다. PDMS는 강한 수직 배향 특성을 가지고 있기 때문에, 적은 양으로도 액정의 선경사각을 조절할 수 있을 것으로 생각되었다. 중요한 점은 강한 소수성 물질인 PDMS와 PVCi를 혼합하는 일인데, 이들은 상호 굴절율이 다르기 때문에 높은 광투과도를 갖기 위해서 분자 수준에서 잘 혼합이 되어야 했다. 이를 위해서 저분자량을 가진 전구체들을 혼합하였고, 이를 통하여 제작된 IPN 배향막은 높은 광투과도를 갖게 되었다. 이는 FTIR과 TEM/EDX 측정을 통해서 확인 되었다. PDMS의 함량을 늘려감에 따라서, 액정의 선경사각이 증가하였는데, PDMS의 함량이 대략 15% 이상이 되면 액정은 수직 배향을 함을 관찰할 수 있었다. 또한 대략 5~8%의 PDMS 함량에서 50도 정도의 선경사각을 가질 수 있음을 확인하였다. 이를 통해서 액정의 배향도의 감소가 적은 광배향막의 제작이 가능하였다.
This work dealt with the improvement of the pretilt angle of the photo-induced liquid crystal alignment. Basically, the incorporation of PDMS into the PVCi network, which was widely used as a photoalignment layer, is the strategy for the full control of the pretilt angle. Another problem of using ph...
This work dealt with the improvement of the pretilt angle of the photo-induced liquid crystal alignment. Basically, the incorporation of PDMS into the PVCi network, which was widely used as a photoalignment layer, is the strategy for the full control of the pretilt angle. Another problem of using photoalignment layer to fabricate the full control of the pretilt angle is reduction of azimuthal anchoring energy. Previous researchers reported that the defect of LC orientation is observed during the intermediate pretilt angle range. The content of the alignment layer favoring vertical alignment of LC has no contribution to the azimuthal anchoring energy of the LCs, and thus the ability of in-plane LC orientation becomes weaker at the intermediate pretilt angle where PDMS has a significant role. To solve these problems, we prepared new photoalignment layer which can completely control LC pretilt angle by using organic/inorganic hybrid IPN. This IPN structure with TMSPM could provide high transmittance, which is an important requisite for the alignment layer. The homogeneous dispersion of inorganic clusters within organic networks were verified by FTIR and TEM measurement. Pretilt angle measurement shows a change of the pretilt angle of the hybrid IPN alignment layers as a function of PDMS content. As expected, the pretilt angle shows an increasing tendency with increasing content of PDMS because of high hydrophobicity of PDMS. The plot of azimuthal anchoring energy represents the azimuthal anchoring energy is gradually decreased with increase of PDMS content. In addition, it is noticeable that rather a high azimuthal anchoring energy (~6 × $10^{-6}$ J $m^{-2}$) could be achieved at intermediate pretilt angle.
This work dealt with the improvement of the pretilt angle of the photo-induced liquid crystal alignment. Basically, the incorporation of PDMS into the PVCi network, which was widely used as a photoalignment layer, is the strategy for the full control of the pretilt angle. Another problem of using photoalignment layer to fabricate the full control of the pretilt angle is reduction of azimuthal anchoring energy. Previous researchers reported that the defect of LC orientation is observed during the intermediate pretilt angle range. The content of the alignment layer favoring vertical alignment of LC has no contribution to the azimuthal anchoring energy of the LCs, and thus the ability of in-plane LC orientation becomes weaker at the intermediate pretilt angle where PDMS has a significant role. To solve these problems, we prepared new photoalignment layer which can completely control LC pretilt angle by using organic/inorganic hybrid IPN. This IPN structure with TMSPM could provide high transmittance, which is an important requisite for the alignment layer. The homogeneous dispersion of inorganic clusters within organic networks were verified by FTIR and TEM measurement. Pretilt angle measurement shows a change of the pretilt angle of the hybrid IPN alignment layers as a function of PDMS content. As expected, the pretilt angle shows an increasing tendency with increasing content of PDMS because of high hydrophobicity of PDMS. The plot of azimuthal anchoring energy represents the azimuthal anchoring energy is gradually decreased with increase of PDMS content. In addition, it is noticeable that rather a high azimuthal anchoring energy (~6 × $10^{-6}$ J $m^{-2}$) could be achieved at intermediate pretilt angle.
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