臺灣博碩士論文加值系統

本研究以聚甲基丙烯酸羥乙酯(PHEMA)與對氯桂皮酸(4-chlorocinnamic acid)及己醇(C6)、壬醇(C9)、月桂醇(C12)合成含碳碳雙鍵(C=C)光反應基，並具不同長度的長碳側鏈結構之聚合物(PEMA-C6、PEMA-C9、 PEMA-C12)，再以桂皮酸醯氯(Cinnamoyl chloride)與聯苯二酚(BP)、己二醇(HE)，分別合成出含感光雙官能基化合物(BPCi、HECi)。所合成之聚合物與化合物利用FT-IR、 1H-NMR分析鑑定確認其結構，以UV-Vis、POM分析聚合物之光學性質。再將所合成之聚合物溶液，利用旋轉塗佈法塗佈於石英基板上製備成配向膜，利用照射非線性及線性偏極紫外光(NPUV/LPUV)方式進行光配向，並探討配向膜之光配向特性。當聚合物 PHEMA與桂皮酸酯化合物(Ci-6、Ci-9、Ci-12)反應時，合成結構上含C=C官能基感光性聚合物，藉由FT-IR圖可知，其反應物 –OH 吸收峰消失，且產物出現 C=C 吸收峰，確認合成聚合物之特性峰值，並藉由1H-NMR圖譜進一步分析感光側鏈型聚合物中桂皮酸酯基團之HC=CH官能基其特徵峰位置，確認合成出感光側鏈型聚合物。再以UV-Vis圖譜探討，聚合物在薄膜狀態下經由UV光照射後，聚合物薄膜(PEMA-C6、PEMA-C9、 PEMA-C12)最大吸收值分別為292nm、295nm與294nm，會隨著照光時間增加而逐漸減少，可推測感光性碳碳雙鍵(C=C)主要進行[2+2]環加成反應，在照光強度分別為21.6、14.4、14.4 J/cm2達到光穩定狀態，並在組裝成液晶盒後，藉由偏光顯微鏡確認亮、暗態圖紋，結果POM圖顯示0o 與45o皆可呈現暗態圖紋，此圖紋推測為垂直配向所呈現之結果。藉由液晶摻混二色性染料，並利用UV-Vis測量其染料分子之吸收值，觀察液晶盒於0°~360°下之吸收值變化，製作出偏極圖進行配向方向之進一步確認，結果呈現吸收值在各角度變化不大，再次確認為垂直配向之結果。

The synthesis and liquid crystal vertical alignment properties of photo-sensitive polymethacrylates(PEMA-C6, PEMA-C9, PEMA-C12) were described. The compounds and polymers were identified and characterized by FT-IR, 1H-NMR and UV-Vis spectra. The alignment films were prepared by spin coating on glass and irradiated with oblique nonpolarized UV(NPUV) light. The UV-Vis. spectra of polymer films(PEMA-C6, PEMA-C9, PEMA-C12) show that the maximum absorption peak at 292nm, 295nm and 294nm decreases with increasing irradiation intensity and achieves photo-stability state after irradiation for 21.6、14.4 and 14.4 J/cm2, respectively. The variation of FT-IR, UV-Vis. and 1H-NMR spectra of photo-sensitive polymethacrylates confirmed that cinnamate moieties undergo [2+2] dimerization after UV irradiation. The POM images of the LC cells placed between 2 crossed polarizers show dark states on 0o and 45o between polarization direction of UV irradiation, that means the alignment direction of LCs is perpendicular to alignment films. Therefore, photosensitive polymethacrylates(PEMA-C6, PEMA-C9, PEMA-C12) could be used as photo-induced vertical alignment films of LCDs.

摘要-----------------------------------------------------------------------------------------
英文摘要-----------------------------------------------------------------------------------
目錄-----------------------------------------------------------------------------------------
圖目錄--------------------------------------------------------------------------------------
表目錄--------------------------------------------------------------------------------------

第一章 緒論------------------------------------------------------------------------------
1-1 前言-----------------------------------------------------------------------------------
1-2 液晶介紹與分類--------------------------------------------------------------------
1-2-1 溶致性液晶-------------------------------------------------------------------
1-2-2 熱致性液晶-------------------------------------------------------------------
1-2-3 液晶特性----------------------------------------------------------------------
1-3 配向膜介紹--------------------------------------------------------------------------
1-4 配向方法與技術--------------------------------------------------------------------
1-4-1 磨刷式配向法( Rubbing Alignment)--------------------------------------
1-4-2 SiO2/斜向蒸鍍法 (SiO2/Evaporation)-------------------------------------
1-4-3 離子束配向法(Ion Beam Alignment)-------------------------------------
1-4-4 光配向法(Photo Alignment)------------------------------------------------
1-5 光配向機制--------------------------------------------------------------------------
1-5-1 光致聚合反應----------------------------------------------------------------
1-5-2 光致異構化反應-------------------------------------------------------------
1-5-3 光致裂解反應----------------------------------------------------------------
1-6 溝槽理論(Groove theory)----------------------------------------------------------
1-7 液晶顯示技術-----------------------------------------------------------------------
1-7-1 TN型液晶顯示器-------------------------------------------------------------
1-7-2 STN型液晶顯示器-----------------------------------------------------------
1-7-3 TFT型液晶顯示器------------------------------------------------------------
1-8 接觸角與表面自由能--------------------------------------------------------------
1-8-1 接觸角-------------------------------------------------------------------------
1-8-2 表面自由能-------------------------------------------------------------------
1-9 光配向膜文獻回顧-----------------------------------------------------------------
1-10 研究動機----------------------------------------------------------------------------

第二章 實驗部分------------------------------------------------------------------------
2-1 實驗藥品-----------------------------------------------------------------------------
2-2 實驗儀器-----------------------------------------------------------------------------
2-3 含碳碳雙鍵感光側鏈型聚合物及化合物之合成-----------------------------
2-3-1 Polyhydroxyethylmethacrylate (PHEMA)之合成------------------------
2-3-2 PEMA-C6之合成-------------------------------------------------------------
2-3-3 PEMA-C9之合成-------------------------------------------------------------
2-3-4 PEMA-C12之合成-----------------------------------------------------------
2-3-5 BPCi之合成-------------------------------------------------------------------
2-3-6 HECi之合成 ------------------------------------------------------------------
2-4 液晶盒製作與量測流程-----------------------------------------------------------
2-4-1 清洗玻璃----------------------------------------------------------------------
2-4-2 製備薄膜----------------------------------------------------------------------
2-4-3 組裝液晶盒-------------------------------------------------------------------
2-4-4 組裝含二色性染料之液晶盒----------------------------------------------
2-5 UV光照射方式-----------------------------------------------------------------------
第三章 結果與討論---------------------------------------------------------------------
3-1 結構鑑定分析-----------------------------------------------------------------------
3-1-1 感光側鏈型聚合物及化合物紅外光譜FT-IR分析--------------------
3-1-2 感光雙官能基化合物紅外光譜FT-IR分析-----------------------------
3-1-3 感光側鏈型聚合物及化合物1H-NMR 圖譜分析---------------------
3-2 光反應特性分析--------------------------------------------------------------------
3-2-1 感光性聚合物在溶液狀態下之光穩定時間----------------------------
3-2-2 感光性聚合物在薄膜狀態下之光穩定時間----------------------------
3-3 光配向特性分析--------------------------------------------------------------------
3-3-1 利用偏光顯微鏡觀察其配向性-------------------------------------------
3-3-2 液晶盒元件之偏極圖-------------------------------------------------------
3-3-3 含架橋劑感光性聚合物之光穩定時間----------------------------------
3-4 接觸角測試與表面特性分析-----------------------------------------------------

第四章 結論------------------------------------------------------------------------------

參考文獻-----------------------------------------------------------------------------------

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