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摩擦 PI 膜之後分子的排列指向性會沿著摩擦方向在之前的論文 已經證實過了[31~34],而在摩擦基板後,會在表面形成溝槽,造成 異向性。下圖為摩擦 PI 膜三次之後的*原子力顯微鏡圖:

圖 5-1 摩擦三次之後的 PI 膜原子力顯微鏡圖

利用原子力顯微鏡可以更清楚看到摩擦後溝槽的形成。而摩擦之後造 成PI膜的分子重新排列,使液晶配向,這在之前的論文已經證實過了 [35]。在未摩擦的基板其分子指向性呈現混亂不均,液晶配向效果也 為混亂且無單一指向,而摩擦基板後的分子排列較有指向性,且配向 效果較為均勻。

摩擦後基板與為摩擦的基板所製作的液晶盒,利用顯微鏡觀察可 以更瞭解其摩擦所造成的異向性與其配向效果。本次使用的顯微鏡在 第四章已經介紹過,而在觀察液晶盒時,上偏光片與下偏光片其兩者

穿透軸夾角為90°,當光源穿透下偏光,液晶盒與上偏光片後的光強 度方程式可利用Jones Matrix推得如下:

2 2

I 1 s i n ( ) s i n ( 2 )

2 2

= δ ψ

(5-1)

其中δ為液晶盒之光學延遲量(Retardation Phase),Ψ為液晶盒的 方位角。

圖5-2(a)為無摩擦基板所製作的液晶盒灌注液晶後在光學顯微 鏡下的圖像,其光學圖像呈現散亂不規則,明暗條紋交錯,很明顯並 不是均勻的光學圖形。圖5-2(b) 為摩擦基板三次後製作的液晶盒且 液晶盒方位角在45°時的圖形,由式5-1可得知,此時的光學圖形呈現 最亮的時候。從此圖中可以觀察到,其在顯微鏡下呈現均勻的光學圖 形,當轉動顯微鏡旋轉盤時,其圖形會慢慢變暗,可瞭解液晶盒具有 單一指向且均勻。

(a)

(b)

圖 5-2(a,b) 無摩擦與摩擦基板所製作之液晶盒圖形

摩擦次數過多時,會使得液晶配向效果下降,故本次只使用到摩擦五 次的基板比較即可。本章節為討論當摩擦基板,基板表面分子重新排 列後,所造成的異向性。並利用 RAS 與接觸角分析摩擦後所造成的異 向性,以及預傾角及 RAS 訊號作一簡單的比對。

5-1 RAS Signal 與摩擦強度的關係

Real Part of Δr/r (×1000)

圖 5-3 無摩擦之基板與RAS訊號圖

因為光電偵測器所能夠取得訊號為波長從 350 到 950nm 這個區間,而 在本實驗架構量測時,400nm 以下的波長光電偵測器幾乎無法偵測到 直流訊號,所以此次實驗並沒有量測到 400nm 以下波長的訊號。

從圖 5-3 發現無摩擦基板的異向性訊號仍然存在。在之前 RAS 與 摩擦 polyimide film 之間的研究[20,21]與在第二章的理論分析可以 瞭解到,在均勻塗布 Polyimide film 後的基板其所得到的 RAS 訊號 是接近零的,但是在此次實驗中,可以明顯看到未摩擦的基板,其訊 號仍舊是非常的強烈,並不是在零的地方。

當 Fresnel 反射係數為零的時候,反射訊號才能夠真的為零,

而此次所架設的光路因為受限於光源與光學元件,並無法真的使入射 角度為零度,而使得在反射在未摩擦的基板時,也產生了異向性訊 號。而此訊號有可能並不完全是異向性訊號,是入射角不為零的反射 訊號,而在內部結構產生了干涉的訊號,可能因此使得摩擦後的異向 性訊號產生誤差。

從雙折射的理論來看,分子結構如果是異性向,其極化也將呈現 異向性,致使電磁波在入射晶體產生雙折射現象。當塗布 PI 膜在 ITO 玻璃基板時,雖然表面看起來均勻透明,但是分子之間的排列並無從 看出。使得電磁波入射後,p 波或是 s 波其中之一反射訊號較強,使 得某一極化方向的 Fresnel 反射係數較強,致使未摩擦基板有異向 性訊號。

再繼續利用同一片基板從無摩擦做到摩擦六次,而固定入毛深度 在 0.3mm 後所得到的 real part[Δr/r]乘上 1000 倍被所得到的結果 如圖 5-4:

0.00

Re al P ar t of Δ r/ r (× 1000)

NO RUBBING

斷的加強,Macdonald 等人在 2003 的論文中[24]提出一種論述:

當不斷摩擦基板時其毛刷不斷對表面摩擦,使得溝槽形成層與未摩擦 層之間產生“能量偏移”(Energy Shift),而在摩擦基板後所形成的 溝槽,在不同的光子能量,使得

r

x

r

y 的不同。而其兩者之間

的關係可由下兩式瞭解到:

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