相分離複合膜的應用通常使用於水平排列之液晶盒，液晶盒內部的結構為，
下層 ITO 基板具有 PI 配向膜，而上層基板為 ITO 玻璃並無配向層，液晶的排列是 決定在下基板的配向。若使用 HAN Cell (Hybrid Aligned Nematic)製作的相分離 複合膜，需要考慮 RM 分子在 ITO 介面上是否具有垂直排列特性，我們將探討 RM 是否需要垂直配向的配向膜。
將混合均勻的 RM 溶液(87.5wt% ZOC5119 與 12.5wt% RM_28B)，以毛細力吸附 方式灌入 8μm spacer 所組成的 HAN Cell，並在室溫下以偏光顯微鏡觀察液晶的 排列狀態。圖 4.2 為觀察結果，結果發現在沒有使用 VA PI 配向膜時，液晶排列 會不均勻，而使用 VA PI 配向膜時液晶可呈現良好排列。因此在實驗的步驟上，
我們在 ITO 玻璃上塗佈一層 VA PI 塗佈，目的在使液晶具有良好之排列。
（a） (b)
100um 100um
100um100um
(c) (d)
圖 4.2 比較 HAN Cell 結構，具有 VA PI 與否，液晶的排列狀態。(a)無 PI，暗
態(b) 無 PI，亮態(c)上基板具有 VA PI，暗態(d) 上基板具有 VA PI，亮態。由 圖得知 ITO 表面與液晶層之介面，使液晶層內部排列不佳。
4.3 紫外光的光強度的測試
在之前的實驗我們針對材料溫度變化測試與探討液晶排列與 VA PI 的影響，
之後將針對 PSCOF 的形成最主要的關鍵，相分離時紫外光的強度控制進行實驗，
從實驗中來取得光強度的製程參數。
在本實驗中我們所使用的液晶為向列型液晶(CHISSO-ZOC5119)混合 12.5wt%
RM，以毛細力吸引方式灌入 8μm spacer所組成的液晶盒內，紫外光照射強度在 5mW/cm2至 2uW/cm2間共取得六個參數點，在溫度 75 oC時分別以紫外光照射，比較 相分離製程 30 分鐘與 60 分鐘兩種製程參數。
經由照光後得知，紫外光源強度 15uW/cm2至 5mW/cm2之照射，皆會使液晶盒內 部完全固化，由外加電壓於液晶無法驅動，可判定複合膜形成前已固化。
而液晶盒經由 5μW/cm2與 2μW/cm2之紫外光照射後，施以外加電壓驅動，液 晶分子可被驅動，但經過膜厚之量測無膜之形成，因此判斷光源強度太弱，未有 相分離現象產生。
最後由實驗結果，以光強度 10μW/cm2進行相分離，照光時間 30 分與 60 分皆
有複合膜產生，比較兩製程條件，製程時間 30 分鐘之複合膜未完全固化，而製程 時間 60 分鐘所產生之複合膜完全固化，之後實驗將固定此照光條件。
比較使用 RM 與 NOA65 形成 PSCOF 之製程，RM 之照光時間較長而照光強度需要 極弱的光強度，原因為 RM 對於紫外光的吸收太強，因此需要降低照光強度，並延 長照光時間。
圖 4.3 PSCOF 膜形成條件與紫外光強度、照光時間之關係
4.4 製程溫度對於複合膜的影響
4.4.1 膜厚與溫度
經過不同紫外光強度進行相分離實驗，測試出光源強度在 10μW/cm2可形成 PSCOF，我們將進一步改變相分離時的溫度條件，在固定光源強度為 10μW/cm2下，
針對RM於nematic phase與isotropic間 不同溫度進行測試。
在溫度之取樣設定為 75 oC至 120 oC中，分別取 8 個溫度測試點，reactive monomer RM-28B在 75 oC至 94 oC溫度區間為Nematic phase，105 oC與 120 oC為 isotropic phase。
圖 4.4 PSCOF 膜厚對應製程溫度的改變
從液晶與RM的調配比例上得知，使用 12.5wt% RM在 8μm 液晶盒厚度所形成 的向分離複合膜，約為 1μm。證實結果液晶盒厚度在 8.2μm時，75 oC時所形成的 相 分 離 複 合 膜 之 膜 厚 為 1.154 μ m 。 而 改 變 溫 度 在 90 oC 時 所 形 成 的 膜 厚 為 207.64nm，溫度再提高至 120 oC時，膜厚降至 81.59nm。由於溫度升高會使RM的聚 合作用速度變慢，尤其溫度到達 120 oC時，12.5wt% RM與液晶混合之溶液為 isotropic下，複合膜形成速度會更慢，如果要在高溫下進行相分離需要更久的照
光時間。
PSCOF膜厚對應製程溫度的改變，在 70 oC至 90 oC溫度與膜厚的對應曲線變化
較大，當溫度升高至 92 oC至 120 oC間膜厚與溫對的對應曲線變化較小，而溫度 94
oC為RM之nematic至isotropic轉態溫度區間，膜厚最低為 56nm。
之後並在 POM 觀察液晶盒的內部排列，下圖為液晶不同溫度下之液晶盒內部 排列情形:
溫度﹙oC﹚ 亮態 暗態
75
83
90
92
94
105
120
圖 4.5 在不同溫度下進行相分離，照光時間為一小時，之後再 POM 下所觀察 液晶盒之亮態與暗態。
由圖 4.5 比較不同溫度下之製程結果，得知提高製程溫度使液晶之排列降低，
尤其是在 isotropic 溫度下，形成的複合膜排列為無次序性。實驗欲製作具有垂 直排列之 PSCOF，無法在 isotropic 下製程，將在 nematic phase 下尋找最佳溫度。
4.4.2 驅動電壓與溫度的影響
本章節將討論製程溫度對液晶盒驅動電壓的影響，使用 8μm HAN Cell在 75 oC 與 90 oC進行相分離，並在偏光顯微鏡下觀察液晶的驅動。實驗中由偏光顯微鏡下 觀察液晶的驅動，得知相分離溫度 75 oC的液晶盒驅動電壓須達到 100 V﹙圖 4.6﹚， 雖然在 75 oC相分離後液晶有較好之排列，但是驅動電壓很高，故PSCOF的製程溫 度不適合於 75 oC。高驅動電壓的原因為液晶層內部尚有殘餘的RM ，經過紫外光 固化後，驅動液晶需要較高的電壓，如果要降低驅動電壓，必須要降低液晶層內 部RM的殘餘量，因此可以嘗試提高製程溫度，延長聚合作用的時間，以降低驅動
(a)0V (b)100V (c)50V
圖 4.6 複合膜形成的製程溫度在 75 oC液晶盒，外加電壓驅動於偏光顯微鏡下的 觀察。圖(a)(b)(c)為製程溫度在 75 oC時形成PSCOF結構之液晶盒，分別驅動電壓 為 0 V、100 V 、50 V。
由於以溫度 75 oC進行相分離所形成的液晶盒須要高電壓才能驅動，為了降低 驅動電壓，我們提高相分離時的溫度，將溫度設定在 90 oC時進行相分離，同樣紫 外光照射時間為一小時，紫外光強度同樣為 10μW/cm2，加電壓觀察液晶盒內部的 驅動。
觀察以 90 oC進行相分離之製程結果，如圖 4.7。液晶的驅動僅需 5 V即可，
但由於複合膜之排列不佳，致使暗態不明顯。從實驗得知從 75 oC製程提高溫度至 90 oC，可降低驅動電壓，但相對液晶排列確不佳。為了保持在低驅動電壓與複合 膜具有良好排列，可以在相分離同時外加電壓，使複合膜固化後呈現垂直排列。
因為複合膜具有垂直排列，使加電壓 5 V時呈現明顯暗態，甚至提高電壓至 10 V 時，暗態更明顯，且具有灰階作用。
(a)0 V (b)5 V (c)100 V
100um 100um
(d)0 V (e)5 V (f)10 V
圖 4.7 複合膜形成的製程溫度在 90 oC液晶盒，外加電壓驅動於偏光顯微鏡下的 觀察。(a)(b)(c)為製程溫度在 90 oC時形成PSCOF結構之液晶盒，分別驅動電壓為 0 V、5 V、100 V。(d)(e)(f)為製程溫度在 90 oC並外加DC 8 V時形成PSCOF結構 之液晶盒，之後分別加電壓 0 V、5 V、10 V驅動。
由圖 4.8 為將液晶盒打開後，以丙酮與清水清洗複合膜，之後在偏光顯微鏡 下觀察，比較相分離時加電壓 DC 8 V 與無外加電壓，對於複合膜的排列。由圖發 現複合膜的形成，在無外加電壓時複合膜會隨下基板摩擦配向之方向排列，而加 電壓 DC 8V 同時進行相分離，可以使複合膜成垂直排列，在偏光顯微鏡下觀察，
各角度皆呈現暗態。
(a)暗態 (b)亮態 (c)暗態，DC 8 V 圖 4.8 相分離複合膜於偏光顯微鏡下之觀察。(a)(b) 製程溫度在 90 oC之相分離 複合膜亮態與暗態，(c) 製程溫度在 90 oC並外加DC 8 V所形成之向分離複合膜。
4.5 最佳之製程條件結果
將相分離複合膜形成的製程溫度控制在 90 oC時，可以降低液晶盒的驅動電 壓，但是形成的複合膜排列並非垂直排列，故我們外加電壓DC 8 V使複合膜在相 分離時分子同時具有垂直排列。而量測複合膜的膜厚度只有 207.64nm，約五分之 ㄧ的RM經相分離膜成型，如果要將液晶與RM分離完整需要紫外光照射時間延長至 兩小時。
最後之製程條件結果，圖 4.9 。其表示為相分離後POM下觀察電壓的驅動，厚 度 8.8μm之混合配向排列的液晶盒，外加DC 8 V電壓並同時進行相分離，照射時 間為 2 小時。結果其具有灰階現象，並且驅動電壓比 75 oC時降低。
(a) 0 V (b) 10 V
(c) 20 V (d) 30 V
圖 4.9 相分離時外加輔助電壓 DC 8 V，照光時間兩小時後，在 POM 下觀察液 晶的驅動。
複合膜的厚度與表面粗糙度，經過AFM量測結果，複合膜的厚度為 927nm，而 表面粗糙度為 83.169nm，相分離後以 10mW/cm2紫外光照射 30 分鐘，仍不影響液晶 驅動，我們可以得知液晶層與複合膜層相分離已完整，下圖為AFM量測之結果。
(a)膜厚度
(b)膜平均表面平整度
(c)3D 立體圖
圖 4.10 加電壓DC 8 V在 90 oC時製程時間兩小時所形成的相分離複合膜(a) 膜厚 度(b) 膜平均表面平整度(c) 3D立體圖。
4.6 測量反射光譜
混合配向液晶盒(HAN Cell)最常應用在反射模式[30][31]，實驗的反射光譜 測量，是利用HAN Cell與單片偏光片與反射鏡搭配進行測量，由於液晶混合配向 對於單一波長具有四分之一相位差變化，決定於Cell Gap與液晶之Δn，因入射光 與反射光之偏振態產生 90o之相位變化，故反射波具有單一波長之濾波作用，當外 電壓驅動時液晶呈現垂直單一方向排列，因此無濾波作用。
位於 521nm 與 428nm，而計算之結果為 578nm 與 433nm。模擬結果與量測數據曲線 趨勢接近，但模擬值為計算 ZOC_5119 液晶之反射率，未考慮內部少量之 RM，實際 上液晶層內部有 12.5wt% RM，因此在反射率之波長有些微不同。
經過相分離製程液晶層厚度由 8.1μm 降至約 7.1μm，經反射率量測並比較 7 μm HAN Cell 反射波長之模擬值，量測的反射率曲線與模擬曲線接近，但波長對 應反射率有偏移，由於複合膜的表面平均粗糙度為 83.168nm，需要再降低表面平
均粗糙度對於液晶排列的影響。
(a) 模擬液晶層厚度 8.18μm 之 HAN Cell 反射
(b)8.18μm HAN Cell 在不同驅動電壓下之反射率
(c) 模擬液晶層厚度 7μm 與 6μm 之 HAN Cell 反射
（ｄ）8.13um HAN Cell 經相分離後在不同驅動電壓下之反射率
圖 4.11 不同液晶層厚度，波長與反射率之關係，圖（a）（c）為模擬之結果，
圖（b）（d）為實際量測結果。
第五章 結論與未來展望
5.1 討論與結論
本論文在製程上所遇到的問題在於紫外光源的控制與製程溫度的選擇，由實 驗結果得知相分離時的光源須控制在 10μW/cm2，比較使用NOA65 之相分離複合膜 製程，本實驗的光源強度需要比傳統NOA65 所形成的複合膜光源強度小 100 倍以 上，才可以將複合膜形成於混合配向液晶盒，由於此極微弱之光源強度，不需使 用平行光源即可達到均勻的光強度。
而製程溫度的控制直接影響複合膜的形成跟排列，經過實驗的結果後，得知
而製程溫度的控制直接影響複合膜的形成跟排列，經過實驗的結果後，得知