Demo
1. #g«#
kJª 2V® ËB f(flat panel) júb^Ê âæÎ liquid crystal dispay(LCD)ê Ý6 VÆ Â/& âênê Z{ âþV ç
û $ nêV Þ " Ò ÊÒ §ÿ®B ² ÚÒ&r nêÒ ò®6 Þê gê² júb^Ê âæÊ:. N FÂ&rê LCD þ rç¶ ¢ nKkÎ ·k û& V² FÂÒ nß
®V:. Z LCD rÆ Kk&rê îÒ¶ G® ò Êÿ®B v
f& ª[r polyimide(PI) Ú ² û² Òk®â
Ú Z ·k Úæ:® û v®ê ë ÿ®6 Þ:.1,2 ÊB² rubbingë i ÊW® 6Úæ Ú& kW² Wÿ¶
n Þê ûf ¢& Z Kk& Wÿn6 Þ" g_ Kk² Î
®B nnnê , kZ G® rfR LCD® × 2ÒW
Kk® rr& $ VBÊ þÊ6 Þ:. gn§ 6ÚæÒ ·k
û² Êÿ² gû ë g_ ëÊr Ê® rubbing
ëÊ Vê BB rf: ʶ n Þê ûf V6 Þ ÊÒ Êÿ² ·k û FÂV ßn6 Þ:.3-5
gn§ 6ÚæÒ LCD® ·k û Kk& Wÿ® ZÊrê gn§& ®®B 6Úæ Ú & knê ÂÆ ªV Ú Z
·kÚæ:R çÿ& ®®B ·k Úæ® J k² û
² v®BÒ ®Æ, ·kÚæ: Ú ²Ê&r WO² W V
6 "Ò®ê pretilt angle k¶ n ÞÒ ²:. Z¢ ¢ z gn§ 6ÚæÒ ·k ® û² Êÿ®ê gûë
&ê 6Úæ & B¾r gn§ NOÊ gÆ& ®®B cycloid- dition n§ Òr Ú & Ê 3®ê ë,6-15 gÆ
² gn§ NO® ÚÊÒ v®ê ë, trans-cis gʪ ª Ò Êÿ®ê ë GÊ R² Êÿn6 Þ:.16-18 N FÂ&rê poly- vinylcinnamate vÒ û² ÿ®B gû² ·k Úæ :Ê 6Úæ Ú ²Ê&r JÊ vnê ªÊî& V®B Æ
®6 gûr ·k® J e ±& V² û k F®
V:.
Sro|ylq|oflqqdpdwh#))ÞÌ#` #)Þ#O á#
Ïë.}§'L.}£{}|?}ì{¸%# ý¬(c#)U"ÌìF<¬|p/#.OJ1Sklolsv#OFG#
+5338T#8#<¼#Q:/#5338T#9#4¼#T,#
#
Oltxlg#Fu|vwdo#Doljqphqw#Vwdelolw|#ri##
Sro|ylq|oflqqdpdwh#Skrwrdoljqphqw#Od|hu#
Ml0Fkxo#Olp*/#Vlh0K|xj#Fkrl*/#Zkdqnl#Nlp/#Vxqj#Vrr#Nlp/#dqg#Nljrrn#Vrqj%# Materials Research Center for Information Display,
Kyung Hee University, Yongin, Gyeonggi-do 449-701, Korea
*LG.Philips LCD, Gumi 730-726, Korea (Received May 9, 2005;accepted June 1, 2005)
S¨Ü LCD û² §ÿ® Z®B gn§ polyvinylcinnamate Ú Z&r ·k Úæ:® û& V² FÂÒ nß®V:. vg UVÒ polyvinylcinnamate Ú& Îg®Ê v3WÎ gn§& ®®B Ú & ÊÊ kn6,
Ú ²Ê& Îg² ·k Úæê 6Úæ ÚæZ çÿ² 6Úæ û ûR /Ò² û² îv:. g
û ÿ² ·k ® J e ±& V² k û& UVÒ :2 Îg®6 J V² vr ·k û ªÒ wk®B Æ®V:. vg UVÒ BBÞ Îg² Ú® î¢ Îg û& VÊ ²Û² Îg² g UV® û& Ò ·k ûÊ vn:./
Abstract:Orientations of liquid crystal molecules on a surface of a film of photoreactive polyvinylcinnamate were investigated in order to apply as an alignment layer of LCD. When the polyvinylcinnamate film was exposed to linearly polarized UV light, optical anisotropy was induced in the film through a selective photoreaction. Liquid crystal molecules on a surface of the film was aligned along the oriented polymer chain direction through intermolecular interactions.
Thermal and light stability of the photoaligned LC cell were studied by investigating LC alignment changes after the alignment layer was treated with heat and UV light. When the film was exposed with linearly polarized UV several times, the LC alignment was induced only along the final UV exposure direction.
Keywords: liquid crystal, alignment, photoreaction, stability, polyvinylcinnamate.
†To whom correspondence should be addressed. E-mail: ksong@khu.ac.kr
2. /#
N FÂ&rê polyvinylcinnamate &>& fluorineÊ ®®r PVCN- FÒ ÿ®B 6Úæ gû rÆ®VÆ, Merck® ZLI-3449
·k ÿ®B ·k (LC cell) rÆ®V:. PVCN-Fê mono- chlorobenzeneR dichloroethane 1:1² ¿² ÿ:& ÏB 2 wt%®
ÿ·² "6 , f Z& 1800 rpm² úª[ ² :¢ 60 ×
² 30ÚZ ÊÆ2:. PVCN-F Ú 500 W high-pressure mercury lampÒ Êÿ®B 50 mW/cm2 ® UV WC ±² gÆ®B
Ú PVCN-F® gn§ v®VêÆ, vgÊ r UV ±Ê
ê¶ ê Glan-Taylor polarizerÒ ÿ®V:. PVCN-F ÚÊ ÛV ¦ r® v f 50 µm ¦.® çÊ ¢ÊZ² g¿®
B rƲ , ·k þV þR(capillary effect)Ò Êÿ®B
² RÛ®V:. ·k & RÛ¶ ¢ê ^nê ·k û
ûR n û² RÛ®B þV þR& ®®B îö n Þê ·k û þRÒ rÆ®V:.
50 µm Zÿ® ·k ÿ² UV/Vis Úg :.&rê ·k
& ®² ·nV ^ :r 250 nm&r Vnê ·k Úæ® ·n
ÂÒ g wk¶ n :. NB² ·k® û UV/Vis Úg :.² V® Z®B ·kR tBr /Ò®â J®ê Ê
R"(dichroic dye) 1 wt%Ò ·k& ¿®B rƲ Ê
R"® û V¾²¾ ·k® û û vê®V:.
N FÂ&rê 557 nm ·nÂÒ Vê Ê R"Î methylene violetÒ ÿ®VêÆ, Úæ ÂÆ simulation Z²NþÎ HyperChem
Êÿ®B ² R methylene violet Úæ® ûëR transition dipole momentV Ê>ê WÊ 6°² Æ® ß®B UV/Vis Úg :.
RÒ ûë û² Ês¶ n Þ:. UV/Vis Úg :. Hitachi U-2000 double beam UV/Vis spectrometerÒ ÿ®V6, g UV/Vis Úg :.&rê sheet k2® vk gf Êÿ®V:.
¦®ê ¦ gf Ê& Z®² Ú Bê ·k R®
B îzê ^ÊV® Ò wk®B 2"® g¯ Ê wk®
V:. Uniphase® 10 mW He-Ne laser (632.8 nm), Oriel® Glan-Thomson
gfR Newport® 818-SL silicon detertorÒ ÿ®V6, silicon detector® 6 óC ZÊ EG&G® trans-impedance preamplifier
Hewlett-Packard® E3630A DC power supplyÒ ÿ®VÆ, RÒ wk®B Ê wk² :. û®® Â Figure 1& î
:.
3. ûG Z ë«
PVCN-F® UV Îg& Î gn§ ª:î Figure 2&r JE Ê 6Úæ & ïÞê cinnamoyl NOÊ [22] cycloaddition n
§ Òúê Ù² ¢z ÞêÆ,8-10 Ê o 6Úæ ÂÆ®
ªV ·k Úæ:® J k² û² v®ê ÙÊ:.
vg UV ± PVCN-F Ú& Îg®Ê UV® g ûR ß² cinnamoyl NO: UVÒ ·n®B cycloaddition n§ Ò
úê nÊ n² Z®² cinnamoyl NO: ±® ·nV z
" gn§ Òú 2² þÞâ r:. NB² gÆ
Z&ê GÊ® PVCN-F Ú & gÆ& Ò cinnamoyl NO ÚB® Ê(anisotropy)Ê kr:. ·k:Ê PVCN-F Ú Z&r vg UV ûR n² ûÊ vnê Ù v3W
gn§& ®®B Ú cinnamoyl NO® ÚBV UV ß² ûJ: n û& ª $Ê Ê®â nê 6Úæ Ú® Ê
¢Ê:. PVCN-F Ú ²Ê& Îg² ·k ÚæV van der Waals îR o Úæ Ê® çÿ& ®®B 6Úæ® cinnamoyl NO R o û² îrâ r:. Ú ²Ê& Îg®B Þ
·k Úæ: ·k Úæ: Ê çÿ& ®®B ²Ê&r v
² þ6 ·k Úæ:Ê Îgr vg UV ûR n² î rê ÙÊ:.
PVCN-F Ú& vg UVÒ Îg®Æ Ú & knê g¯
Ê Figure 1 :.û®Ò Êÿ®B wk®V:. vg UV ±
® g û& Ò Ú cinnamoyl NO:Ê v3WÎ gn Ê îîâ r:. ÚÊ GÒ ¢ê ^ÊV ªÊ r² n
² ¦~r ¦ gf R® ®:V Ú & KÊ^Ê k
nÊ R®ê ^ÊV® V óV®², ÊÒ wk®B Ú Ê k kÒ Æ®V:. vg UV Îg ^&ê
polarizer
polarizer+.78µ, analyzer (- 45¶)
sample
detector mechanical chopper
controller lock-in Amp.
He-Ne laser
High pressure Hg lamp mechanical
chopper
polarizer
polarizer+.78µ, analyzer (- 45¶)
sample
detector mechanical chopper
controller lock-in Amp.
He-Ne laser
High pressure Hg lamp mechanical
chopper
Figure 1. Schematic diagram of the experimental set-up for film aniso- tropy measurements.
C O O
C O
O
C O O
C O
O
Direction of polarized UV
n F
F
F F
n n
n
Direction of LC alignment
Figure 2. [22] cycloaddition reaction model of PVCN-F.
PVCN-F Ú® ÊÊ _ÿÞ óV®:V 100^Ò îrê Æ
ªV ê Ù UV ÎgR /2& Ú RÒ wk² :.
RÎ Figure 3&r R n Þ:. Ê o R wk Rê Î g UV® g û& V®B nR n² WW :.®B
g UV/Vis Úg :. R /Ò®V:. PVCN-F Ú:&
V®B Îg UV ûR n e n² WW g UV/Vis ú ïR® cinnamoyl NO Â(272 nm) ·n® ~Ê(DßD]])Ò Î g 2Z& Ò Figure 3& ²2®B R :. R ¦®
V:. g UV/Vis úïR® ·n ~Ê Ú R wk
R /Ò®â Îg ^& _ÿ®â óV² ª Ê Ú& ÊÊ óV® 6 Òk² h v®ê R²Ö
Ú Ê® ªV cinnamoyl NO® ª& ®®B Ââ Wûqê Ù «Î¶ n Þ:.
vg UVÒ Îg² PVCN-F Ú û² ÿ®B ·k
rƲ ·k Úæ:® J û g UV/Vis Úg :.² wk®B Figure 3& Ú& V² :. R ¦®B Úæ :R çÿ& ®®B 6Úæ Ê v®ê û
² ûnêÆ, gÆr Ú û² ÿ² ·k
UV Îg û& n² ûnÆ Ú® Îg2Z& Ò û kV óV®ê Ù ® ·n ~Ê(DßD]]) óV²Ö ¢ n Þ:. Îg2Z& Ò Ú® ÊR N Ú û² ÿ² ® Ê, ß ·k ûÊ oÊ óV®ê Ù Ú 6Úæ ® ûÊ ·k® û v²:ê Ù ®N²:. ®
® û ªV ^ gÆ > ¶Êâ Ê>ê Ù R n ÞêÆ, Êê 6Úæ û & ÊÊ Æ^" Ê®ªÒ
·k Úæ: Óâ û® 6Úæ :Ê v®ê û
² Jn ¢Ê:.
gûë² rƲ ·k ® J e ±& V² k Æ
®6æ gûr û& UVÒ :2 Îg®6, J ª V®ê Figure 4® ÆÊ&r ·k û® ªÒ Æ®V:. î¢(step 1)&
PVCN-F Ú& vg UVÒ Îg² Ú kr 6Úæ®
Ê wk®6, Ê Ú û² ·k rÆ®B
ûR ·k® û û g UV/Vis Úg :.&r WW
Ú® cinnamoyl Â Ê R" Â&r® ·nÒ wk®B Æ®VêÆ, Îg UV g û V² Ú Bê
10° "zVÆ wk®B Figure 5& W& Î ·nÒ î
:. PVCN-F Ú& î¢(step 1) vg UVÒ Îg² ê
Figure 4. Experimental conditions for the LC alignment stability test.
0.93 0.96 0.99
0
30
60
90
120
150 180
210 240 270
300 330
0.93
0.96
0.99
a)
2nd 1st
exposure direction
Step 1 Step 2 Step 3
0.3 0.6 0.9 1.2
0
30
60
90
120
150 180
210 240 270
300 330
0.3
0.6
0.9
1.2
b)
Step 1 Step 2 Step 3
Figure 5. Angular dependence of UV/Vis absorbance of (a) PVCN-F film maxQPDQGE/&FHOOZLWKGLFKURLFG\Hmax557 nm).
(a)
(b) Figure 3. Changes in order parameter and transmittance of films and cell
with UV exposure time.
# 3# 433# 533# 633# 733# 833# 933# Exposure time(sec)
417 415 413 31;
319 317 315 313 [(AßAll)/(Aß+All)]
83#
73#
63#
53#
43#
3#
Transmittance(µV)
0 2 4 6 8 0 2 4
Film λmax: 272 nm LC cell λmax: 557 nm
UV ÎgR nÎ û 90°&r cinnamoyl  ·nV ²VÎ n Ê& ß² û 0°&rê ²âÎ Ù Figure 5(a)&r R n Þ:.
Ê Ú û² ÿ®B rƲ ·k ® ·k û
û Ú® /Ò®â Îg û& n² îîê Ù Figure 5(b)&r ¢ n Þ:. ·k û® ±& V² k
Figure 4® step 1R step 2Ò þ¦ Ʋ PVCN-F ÚR Ê Ú û² ÿ² ·k ® û wk®B Æ®V:. î¢(step 1) gƲ PVCN-F Ú& î¢ Îg ûR nÎ û² v
g UVÒ :2 ÎgÊRÊ(step 2) î¢& kr Ú cinnamoyl NO® ÚBV BÒ step 2&r Îg² UV û& nÎ û
² cinnamoyl  V ²VV r:. Ê Ú û² ÿ
² ·k &r ²Û Îg û& n² ·k® ûÊ Ê>
step 1&r 90°&r JÊ® ²V ·nV 15° ÖR²
Ù Figure 5(b)&r R n Þ:. Step 2&r Ú û ûR ·k
ûÊ ÓZ ~ÊÒ JÊê Ù step 1® Wû Z®â
®V ¢² Bþ:. Ê oÊ FãW² vg UVÒ Îg² &ê Ú cinnamoyl NO® ÚBV  Îg&
VÊ ²Û² Îgr g UV® û& n² ª $Ê Ê
®â nÆ, N R ·k® û 6Úæ ® cinnamoyl NO R® çÿ& ®®B ²Û UV Îg û& n² Jnê ÙÊ:. PVCN-F Ú& vg UVÒ BB Þ(10â Ê) ã®B Îg¶ ¢ n ÞNê Îg 0° û&r N6 3n ÞN Îg
n ÞN nÎ 90° û&r Þ^ VÆ ®V ¢& ´
® oÊ Ã ²Û² Îgr UV® û& n² Ú® cinnamoyl NOÊ $Ê Ê®V6 ·k ²Û UV Îg û& n² ûÊ n:.
·k û® J k gÆ(step1R step 2)² Ú PVCN-F
® vZÊ~ 78 ×J: ÓZ 70 ×&r 20ÚZ VJ®B (step 3) Æ®V:. Ú vZÊ~ ʲ VJ®Ê gÆ
² kr Ú ÊÊ ZÖ Ò", gƲ Ú step 3
® Æʲ VJ î®Ê step 2&r v² Ú ÊÊ N V² Ê®ê ÙÊ Figure 5(a)& JÎ:. ®" Ê Ú û
² ÿ² ·k &rê ·k® û ûÊ Ú cinnamoyl N O® û ûR ZÞ :Êâ 50°² Ù R n Þ:. J î
& Ú® û û ® ®êÆ ·k® û
ûÊ ² Ù 6Úæ Ú ²Ê&r® vZÊ~V bulk 2J: ¢& îò Z² Bþ:.19,20 û&r ·k
û :r² v®ê 6Úæê Ú ²Ê& Ê®ê vZÊ
~V :ʲ vZÊ~ ʮΠ70 ×&r Ú
VJ®V Ú ²Ê& Z®² :® û J Ê(thermal relaxation)& ®Ê Òâ r:. ®" û® VÖÚ ~®
ê Ú Ö® bulk 6Úæ: VJ & ûÊ vn², Ê Ê îîê ÙÊ:. Ú ²Ê 6Úæ® ûÊ Ê
o Ú² ·k rÆ®Ê û& ®² 0° û® ·k kr 90° û® flow effect& ®² NN² û þRV îî g ZÎ 60° ÖR&r ·k® ûÊ Ê>ê Ù² 3Wr:.
vg UV² Îg² PVCN-F Ú û² ÿ² ·k
rÆ®B Ê LCD Kk&r Êÿ®ê rubbing ë² rÆ
² PI Ú û® ·k R Zg¯ ¦®V:. 130
Hz® AC Z« twisted nematic ·k & ÎV®Æ gf R
®B î~ ±® Ò Z«® & Ò wk®V:. PI û
rubbing² ·k Êî gûë² rƲ þ¦ ² Zg
¯ RÒ Figure 6&r JBRêÆ, ÚZ«Ê 1.7 volt² î
Æ Rnê ±® V normally white modeî normally black mode&r þ¦ Æ ~ÊV Ê îî gûr PVCN-F Ú
ÿ² ·k Ê rubbingr û® ·k R /Ò² Zg¯
Vê Ù ¢ n Þ:.
4. û«
gn§ 6ÚæÒ LCD® ·k û Kk& Wÿ® Z®B g Æ 6Úæ Ú & knê ÂÆ ª ·k Úæ û®
VVÒ Æ®V:. PVCN-Fê UV Îg& Ò 6Úæ &
ïÞê cinnamoyl NOÊ [22] cycloaddition n§ Òr ·k Úæ:® û v®â r:. vg UVÒ PVCN-F Ú& Îg
®Ê g ûR ß² cinnamoyl NO: cycloaddition n§
Òr ê nÊ n² Z®² NO: gn§ Òú
Ê kr:. Ú ²Ê& Îg² ·k Úæê van der Waals î&
®®B 6Úæ® cinnamoyl NOR o û² îrâ n²
Ú cinnamoyl NO û ûÎ vg UV n û²
·kÊ J®ê ÙÊ:.
gû ÿ² ·k ® J e ±& V² k Æ®
6æ & UVÒ :2 Îg®6 J V² ·k û ªÒ Æ
®V:. g UVÒ r² n®â ¦ Þ Îg² Ú® cin- namoyl NO® ÚBV  Îg& VÊ ²Û² Îg² g UV® û& n² ª $Ê Ê®â nÆ, N R ·k®
û ²Û UV Îg û& n² î:. ·k û® J k gƲ Ú PVCN-F vZÊ~J: ÓZ ~
&r VJ®B Æ®V:. gÆr Ú vZÊ~ Ê
² VJ®Ê Ú & kr ÊÊ ZÖ Ò" vZÊ
~J: ÓZ ~&r VJ®Ê Ú Ê NV² Ê®V:. ®" Ê Ú û² ÿ² ·k &rê
·k® û ûÊ Ú cinnamoyl NO® û ûR ZÞ :Êâ îîêÆ, Êê 6Úæ Ú ²Ê&r® vZÊ~V bulk 2J: ¢& îò Z² Bþ:.
Figure 6. Electro-optical characteristics of twisted nematic LC cells.
0 0 0 0 0 0
Rubbing Photoalignment 130 Hz square wave, at 25 oC
Normally white mode
Normally black mode
433
;3 93 73 53 3
Transmittance(%)
318# 413# 418# 513# 518# 613# 618# Applied voltage(V)
[÷£ KÜN FÂê æ&Ö ~VkJjúb^Êvrr
> &(RrÞAOD-3/F0004041)& ®®B nßn:.
+S
1. T. Sugiyama, S. Kuniyasu, and S. Kobayashi, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 231, 199 (1993).
2. S. Kobayashi and Y. Iimura, SPIE Proc., 2175, 122 (1994).
3. K. Ichimura and Y. Hayashi, Thin Solid Films, 235, 101 (1993).
4. W. Lee, J. Lim, S. Paek, K. Song, and J. Chang, Korea Polym., J., 9, 339 (2001).
5. M. Schadt, H. Seiberle, and A. Schuster, Nature, 381, 212 (1996).
6. M. Schadt, K. Schmitt, V. Kozinkov, and V. Chigrinov, Jpn. J. Appl. Phys., 31, 2155 (1992).
7. M. Schadt, H. Seiberle, A. Schuster, and S. Kelly, Jpn. J. Appl. Phys., 34, 3240 (1995).
8. M. Obi, S. Morino, and K. Ichimura, Chem. Mater., 11, 656 (1999).
9. K. Ichimura, Y. Akita, H. Akiyama, K. Kudo, and Y. Hayashi, Macromolecules, 30, 903 (1997).
10. H. Tomita, K. Kudo, and K. Ichimura, Liq. Cryst., 20, 171 (1996).
11. Y. Iimura, T. Satoh, S. Kobayashi, and T. Hashimoto, J. Photopolym. Sci.
Tech., 8, 258 (1995).
12. K. Ichimura, Y. Akita, H. Akiyama, Y. Hayashi, and K. Kudo, Jpn J. Appl.
Phys., 35, L992 (1996).
13. N. Kawatsuki, K. Matsuyoshi, and T. Yamamoto, Macromolecules, 33, 1698 (2000).
14. B. Lee, S. Choi, Y. Kim, and K. Song, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 316, 197 (1998).
15. B. Lee, S. Ham, J. Lim, and K. Song, Polymer(Korea), 21, 1059 (1997).
16. K. Ichmura, Y. Suzuki, T. Seki, A. Hosoki, and K. Aoki, Langmuir, 4, 1214 (1988).
17. K. Ichmura, H. Akiyama, K. Kudo, N. Ishizuki, and S. Yamamura, Liq.
Cryst., 20, 423 (1996).
18. K. Ichimura, Liq. Cryst., 3, 67 (1996).
19. J. L. Keddie, R. A. Jones, and R. A. Cory, Europhys. Lett., 27, 59 (1994).
20. T. Kajiyama, K. Tanaka, and A. Takabara, Macromol., 28, 3482 (1995).