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指導老師 : 謝慶東 博士 研究生 : 劉堯欽 報告日期 :98 年 11 月 25 日

指導老師 : 謝慶東 博士 研究生 : 劉堯欽 報告日期 :98 年 11 月 25 日. 前言 :. ◎ 向列型液晶顯示技術 液晶顯示器中的基本型。 將入射光旋轉 90 度。 只有亮暗兩種型態。 ◎ 扭轉向列效應（ TN effect ） TN 液晶盒中，在上下兩塊玻璃之間沒有施加電壓時，液晶的排列方向會依照上下兩塊玻璃上的配向膜而定。而上下配向膜的角度差恰為 90 度，所以液晶分子的排列會由上而下自動旋轉 90 度. 前言 :. 摩擦配向 :. 光配向 :. 利用照射 UV 光使光反應材料產生反應誘導液晶排列.

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指導老師 : 謝慶東 博士 研究生 : 劉堯欽 報告日期 :98 年 11 月 25 日

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  1. 指導老師:謝慶東 博士 研究生:劉堯欽 報告日期:98年11月25日

  2. 前言: ◎向列型液晶顯示技術 液晶顯示器中的基本型。 將入射光旋轉90度。 只有亮暗兩種型態。 ◎扭轉向列效應（TN effect） TN液晶盒中，在上下兩塊玻璃之間沒有施加電壓時，液晶的排列方向會依照上下兩塊玻璃上的配向膜而定。而上下配向膜的角度差恰為90度，所以液晶分子的排列會由上而下自動旋轉90度

  3. 前言: 摩擦配向: 光配向: 利用照射UV光使光反應材料產生反應誘導液晶排列 LPUVL Glan–Talor 鏡 300 nm(300±5 nm) 的濾光片 LC cell 傾斜蒸著氧化矽法 離子束傾斜轟擊法

  4. 前言: 1.利用線性偏極紫外光照射聚合物薄膜使其含有光反應，再利用UV光照射後誘發其 光學異向性並藉此改變液晶分子的排列。 2.最近LC配向膜研究傾向軟性高分子桂皮酸酯發展。 3.此研究在討論側鏈上含桂皮酸酯的高分子及藉由照線性偏極紫外光的方式造成光二 聚反應，探討其光學效應。 4.在這篇文章中，一種氫鍵薄膜引導LBL與桂皮酸 單位進行光控配向的研究。 桂皮酸酯

  5. 藥品 • Poly(4-vinylpyridine) (PVPy, Mw560,000) • poly(ethyleneimine) (PEI, Mw550,000) • 4-hydroxycinnamic acid (purchased from Aldrich) • poly(4-acryloyloxy)cinnamic acid (PCA，自備)

  6. Experimental details • 1.Synthesis • 2. Film preparation • 3. Instrumentation and measurement • 4. Cell fabrication

  7. SynthesisStep(1) :4-Acryloyloxycinnamic acid preparation PCA (13.12 g, 80 mmol) + NaOH (6.4 g,160 mmol) 水 (40mL) 二氧環己烷(40mL) 氣體流量觀察 供氮 丙烯醯氯(5~10 ℃，9.8mL，120mml) 置於室溫下攪拌反應4h

  8. 反應物中會產生HCl 和固體4-acryloyloxycinnamc acid 經沉澱過濾後用溫水洗滌l得到粗產物。 粗產物利用管柱層析法純化(THF為溶劑) 得到白色固體產物，熔點186℃， 產率約65%。 4-Acryloyloxycinnamic acid

  9. Step(2) :Poly(4-acryloyloxy)cinnamic acid (PCA) preparation Poly(4-acryloyloxy)cinnamic acid (1g) + AIBN(0.01g) 溶於氯仿(20mL) 在65 ℃下反應12H 供氮

  10. 將產物溶液加入酒精沉澱純化 最後真空乾燥後得到產物，產率約為50%。 Poly(4-acryloyloxy)cinnamic acid (PCA)

  11. Synthesis PCA preparation

  12. Film preparation: 以四丁氨甲氧基矽烷將石英玻璃或CaF2基板表面改質產生NH2 浸入PVPy溶液10分鐘，藉由氫鍵作用力使其形成疊層， 以純乙醇沖洗，再用氮氣吹乾基板表面。 接著浸入溶在THF中的PCA溶液10分鐘， 以純乙醇沖洗，再用氮氣吹乾基板表面。 重複此兩個步驟即可得到多層膜，每重複一次就多一層。

  13. Film preparation: 合成一個感光氫含桂皮酸供給側邊基團，然後一個氫鍵引導LBL多層膜，構建交替沉積的聚PVPy(氫受體)和PCA(供氫)的化學結構。

  14. Instrumentation and measurement: 1.使用 300W Hg–Xe 的LPUVL 2.300nm的濾光片 3.Glan–Talor 鏡 4.LPUVL的表面照射光強度 5.使用Shimadzu UV-3101PC測量光吸收度 6.使用偏光顯微鏡觀察 LPUVL Glan–Talor 鏡 300 nm(300±5 nm)的濾光片 0.3mWcm-2 LC cell

  15. Cell fabrication: 由氫鍵引導的超薄膜基板上再經由LPUV光照射平行入射光。 液晶材料TEB30A (TNI = 61 ℃)在71℃下注射於元件，在慢慢地冷卻到室溫。 Spacer(20μm) Glan–Talor 鏡 濾光片 LC cell

  16. 結果與討論Results and discussion

  17. 3.1 LBL multilayer film formation Figure 4. UV–visible absorption spectra of PVPy/PCA film on a quartz substrate with increasing number of bilayers. The inset diagram shows the increase of absorption at 274nm with the number of bilayers. 300nm為PCA苯基旁的π- π*共軛雙鍵 274nm為羧基和吡啶基團的氫鍵相互作用的特徵吸收峰 257nm為在PVPy的π- π*的過渡吡啶環

  18. 3.2 Photoreaction in the films 隨著照光(LPUV)的時間增加300nm的吸收峰會持續下降因為感光性的雙鍵被破壞掉 PCA在薄膜中包含光異構化和光交聯反應。其中光異構化不到10%，但[2+2]環加成，會加成附近的發光基團。光環化反應在LBL多層膜扮演最重要的角色。當照射LPUV光時，光環化反應沿LPUV光的極化的方向發生，引起薄膜的接觸面異方向性。 PVPy特徵峰在257nm時會出現代表感光反應完成。因此，和羧基互動的PVPy的變化會影響的吸收峰的感光雙鍵。

  19. 照射LPUV光時因平行狀態(A //)時的光環化反應較垂直狀態(A ⊥)多 有選擇性的光反應導致多層膜的異方向性，能使LC均勻配向。

  20. 二色性比: DR = (A⊥-A//)/(A ⊥ + A//) 平行方向的桂皮酸發色團在薄膜上產生交聯使最初的DR增加。 但環丁烷衍生物的光裂解會造成DR隨著照光的時間而減少。 光環化速率大於光裂解時DR增加。 當光裂解速率超出了光環化的速率時DR減少

  21. 3.3 Driving force for PVPy/PCA multilayer fabrication O-H

  22. 3.4 Photoalignment properties of the LBL multilayer film (a)偏光顯微鏡與樣品的光軸平行， 會有全黑的狀態 偏光片 LC cell 偏光片 配向不完全 (b) 偏光顯微鏡與樣品的光軸在45 度角時， 會有明亮的狀態。 偏光片 45 度 LC cell 偏光片

  23. 對比率(Tmax/Tmin) 隨著雙層膜的增加而增加。 當數目的雙層增加，聚合物分子基本覆蓋缺陷， 使薄膜更加均勻當多層膜到達20層時， LC元件的配向效果是最好的，幾乎沒有缺陷。 且之後增加雙層膜的數量配向效果並無明顯的增長。

  24. Conclusion: • 感光氫體含桂皮酸酯（PCA）的是自組裝反應與氫供體（PVPy）在一有機溶劑，形成一種新型的氫鍵結，可以用在超薄配向膜。 • LPUV光照射下，雙層膜具有異方向性。且照射LPUV光初期二色性比會增加隨著時間的增加而二色性比減少。

  25. 謝 謝 聆 聽

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