南台科技大学化学工程与材料工程系论文与专利写作期末.doc

南 台 科 技 大 學 化 學 工 程 與 材 料 工 程 系 論文與專利寫作 期末報告 班級：碩化一甲 學號：M9840211 姓名：劉堯欽 指導老師：林鴻儒 教授 中華民國九十九年六月二十二日 1-1 前言 液晶是在1888年，奧地利植物學家F.Reinitzer 所發現。他在觀察安息酸膽固醇（cholesterol benzozte）的溶解行為時，發現當加熱到145℃時會呈現白濁狀液體，直到179℃才形成均向性液體。隔年德國物理學家O.Lehmann 利用偏光顯微鏡觀察此白濁狀液體，證實是一種「具有組織方位性的液體」(crystalline liquid)，於是命名為File-BendeKrystalle（德文，液態晶體之意，簡稱液晶）【1】。物質一般被認為只有三態，即固態、液態、氣態，但在某些化合物，當其由固態化作液態時，其中卻存在著一個或數個中間相（mesomorphic phase）。 目前廣泛被應用的液晶有三種型態，分別為向列性(nematic)層列性(smectic)膽固醇性(cholesteric)等液晶。近年來，由於液晶平面顯示器具備輕、薄、短、小與低輻射、省電、高解析度等優點，因此取代了傳統CRT 陰極射線管顯示器，成為現在市面上最廣泛使用的顯示器。液晶平面顯示器結合光學、電子、物理、機械等各方面的技術。 目前在配向膜技術中使用最廣的為摩擦定向PI，但磨刷的過程中所產生的靜電荷或粉塵，會直接造成液晶元件的毀壞，導致良率降低。所以針對此缺點的改進，以線性偏極紫外光去照射具有感光基的聚合物，使其有配向能力的技術正在迅速發展中，因此發展非接觸式之光配向方法就成為現階段認為最可能解決這些問題的新技術。而利用紫外光照射在高分子薄膜而達到配向效果早在1990 年就被提出。就材料曝光機制而言至今所知可分三大類：光致交鏈(Photo-induced Cross-linking)、光致異構化(Photo-induced Isomerization)、光致裂解(Photo-induced Decomposition)，本論文以具有光致交鏈與光致異構化之桂皮酸酯基為主軸，合成含CI化合物及聚合物，探討其光反應性及1配向特性。 配向膜簡介: 由於液晶分子具有異向性之物理性質，也就是其物理性質如誘電 率 (dielectric permittivity)、彈性係數 (elastic constants) 及折射率均視分子主軸方向 (director) 而定，因此在液晶顯示器內的液晶分子必須排列於特定方向，如此才能以明暗對比的方式來達到顯示的目的，而控制液晶分子排列方向就必須依靠配向膜的作用。 配向膜對液晶分子的排列方式主要有三種，如圖所示 配向膜對液晶的三種排列方式 (a) 平行配向 (homogeneous or parallel alignment): 使液晶分子長軸方向平行於基板方向。 (b) 垂直配向 (homeotropic or vertical alignment): 使液晶分子長軸方向垂直於基板方向。 (c) 傾斜配向 (tilted alignment): 使液晶分子長軸方向對基板以一定的角度傾斜定向的表面處 理。此法又可分為近乎平行的平行傾斜配向 (tilted homogeneous alignment) 及近乎垂直的垂直傾斜配向 (tilted homeotropic alignment)。傾斜的角度稱為預傾角 (pretilt angle)。這是最常使用到的配向處理。 1-2配向機制’ 就目前的主流而言，乃是在高分子聚醯亞胺的表面上，施予滾布 滾輪進行順向機械式摩擦行為，摩擦後高分子表面所供給的能量使高分子主鏈因延伸而順向排列，達到液晶配向排列的方法；也有理論說是摩擦PI表面造成的微溝槽形狀其機械力之影響至於紫外光配向方法，近年來不斷有學者投入利用光配向法製作配向膜，從以往的聚亞醯胺材料，一直到近幾年來利用不同的高分子或高分子前趨物進行配向，而照光配向的機制可歸納成三種主要的配向機制： 1-3配向膜製備方法: 1-3-1光誘導聚合反應 在高分子側鏈上接上帶有不飽和雙鍵的感光基團，在經過線性偏極紫外光照射後，進行光二聚體反應使高分子表面具有光學異向性，進而誘導液晶分子朝特定的方向排列。以感光基團區分常用的有兩大類：一為桂皮酸酯（cinnamate）其照光後會產生[2+2]環加成及光順反異構化之結構，另一種為照光後形成[2+2]環加成之香豆素（coumarin）。 1-3-1-1光誘導異構化反應 此類化學反應為可逆，而主要的光化學機制為光誘導之順式反式結構互變（Cis－trans transition） ，一般的配向膜是對基板進