4-1 陽極氧化鋁處理反應過程
將電源電錶(sorce meter)陽極處理的數據以 Origin 軟體做圖，如 圖 4-1-1、圖 4-1-2。圖 4-1-1 為一次陽極處理電流與時間關係圖，可 以發現隨著陽極處理電壓增大，電流也隨之增大，而反應時間則縮 短。但從圖 4-1-1 中可以發現當陽極處理電壓從大於 50V 開始，電流 會維持在 21mA，反應時間也保持固定。也就是目前所使用的系統，
陽極處理電壓在超過 50V 之後，電流會被限制在 21mA，如欲將反應 的電流增大，必須選擇功率較大的電源電錶。
圖 4-1-2 為兩次陽極處理，圖中虛線為第一次陽極處理反應，第 二次陽極處理前使用 60°C 鉻酸與磷酸混合液將第一次陽極處理的氧
化鋁移除，移除時間為 40 分鐘。第二次陽極處理反應為圖 4-1-2 中 實線部份，可以發現兩次陽極處理的總反應過程與一次陽極處理的反 應是相同的，一樣有陽極處理電壓變大，反應電流變大，反應時間縮 短的結果，而在電壓大於 50V 之後的陽極處理反應過程也與一次陽 極處理得到相同的結果，再次驗證了儀器的限制。
4-2 陽極氧化鋁薄膜結構
以交大奈米中心的鍍金機鍍完白金後，將陽極氧化鋁薄膜基板載 入 FESEM 真空腔體中，紀錄一次陽極處理與兩次陽極處理樣品的表 面結構如圖 4-2-1、圖 4-2-2。由圖 4-2-1 可以明顯觀察到一次陽極處 理所產生的氧化鋁薄膜並不會產生均勻分佈的孔洞，而只會在表面產 生一些龜裂的結構；但圖 4-2-2 顯示兩次陽極處理的氧化鋁薄膜卻可 以產生均勻的奈米孔洞，此些孔洞大致上會以六角形的分佈排列。
4-3 陽極氧化鋁薄膜孔洞大小與陽極處理電壓關係
圖 4-3 為測量圖 4-2-1 與圖 4-2-2 陽極氧化鋁孔洞直徑與陽極處 理電壓關係圖。由圖可以明顯觀察出兩次陽極處理電壓越大時，所產 生的氧化鋁孔洞也越大；而一次陽極處理的電壓孔洞變化並不明顯。
而在兩次陽極處理電壓大於 50V 後，孔洞便保持固定，此結果與 4-1 結果相吻合。因此在本實驗中，陽極處理電壓在 50V 以下時，陽極 氧化鋁薄膜的孔洞大小可以藉由陽極處理電壓來控制。
4-4 陽極氧化鋁薄膜光譜儀量測結果
第一部分光譜系統以空氣當作參考，先將清潔乾淨的 ITO 玻璃置 入光譜系統中紀錄穿透率，接著紀錄陽極氧化鋁薄膜基板的光譜穿透
率結果。圖 4-4-1、圖 4-4-2 分別為一次陽極處理與兩次陽極處理，不 同電壓處理下的光譜分析結果，可以發現在波長大於 350nm 之後，
陽極氧化鋁薄膜不論一次或是兩次陽極處理的穿透率都大於 40%；且 可以發現低電壓處理產生的小孔洞薄膜具有較高的穿透率。而圖中氧 化鋁薄膜所產生的干涉現象，使得曲線產生震盪，兩次陽極處理所留 下的薄膜厚度約為一次陽極處理薄膜厚度的一半，所以得到圖 4-4-2 的曲線震盪數目比圖 4-4-1 少一半的結果。
第二部分光譜系統以 ITO 玻璃當作參考光，結果如圖 4-4-3 與圖 4-4-4，以 ITO 玻璃當作基準，在可見光範圍內陽極氧化鋁薄膜則有 大於 56.6%的穿透率結果。
4-5 陽極氧化鋁薄膜接觸角與陽極處理電壓關係
將不同陽極處理電壓製作的氧化鋁薄膜進行接觸角的量測，不同 液體所量測出來的接觸角也都不同，本實驗中所使用測量液體分別為 純水與甘油(Glycerol，C3H5(OH)3)。實驗上每片陽極氧化鋁基板分別 以滴管控制等量的五滴純水在不同位置，用CCD擷取影像，經由電腦 利用照光後的水滴與週遭環境的高對比來判定接觸角大小。陽極氧化 鋁薄膜的水接觸角實驗結果如圖 4-5，由圖可以發現一次陽極處理不 同電壓的氧化鋁薄膜，與水接觸角並沒有明顯的變化；而兩次陽極處
理就可以觀察出當氧化鋁薄膜孔洞增大時，水接觸角也隨之變大。
4-6 陽極氧化鋁薄膜甘油接觸角與陽極處理電壓關係
同樣地，每片陽極氧化鋁基板分別以滴管控制等量的五滴甘油在 不同位置觀察其接觸角結果。陽極氧化鋁薄膜的甘油接觸角實驗結果 如圖 4-6，由圖可以發現甘油的接觸角並不像純水的結果有明顯變 化，不論一次陽極處理或是兩次陽極處理的甘油接觸角與孔洞大小都 沒有明顯的變化。
4-7 陽極氧化鋁薄膜表面能結果
將已知的表面能與量得的純水與甘油接觸角θ1、θ2帶回(3-6)式，
藉由兩個聯立方程式，即可求得陽極氧化鋁薄膜的表面能。將不同陽 極處理電壓與表面能作圖可以得到圖 4-7 結果，由關係圖可以發現一 次陽極處理不同電壓下的表面能差異不明顯；而兩次陽極處理的氧化 鋁薄膜孔洞越大表面能越小，且在電壓大於 50V後的數值差異不大，
與 4-1 結果相吻合。
4-8 液晶盒樣品在正交偏光鏡下配向結果
將清潔完的陽極氧化鋁薄膜基板切成 1×2cm2兩片，兩片基板再
以 23μm 薄 墊 片 夾 成 空 樣 品 ， 量 測 空 樣 品 的 厚 度 後 灌 入 液 晶 5CB(Merck.co.)，加熱到 60°C後再自然回溫到室溫。將液晶樣品放置 於正交的偏光鏡之間觀察，用相機紀錄液晶樣品配向結果。結果如圖 4-8-1、圖 4-8-2 與圖 4-8-3，圖 4-8-1 為樣品基板長軸與一片偏光鏡方 向相同，圖 4-8-2 為樣品旋轉 45°之結果，圖 4-8-3 為將樣品傾斜一角
度。比較圖 4-8-1 與圖 4-8-2 可以發現液晶樣品沒有明暗的變化；而 當樣品傾斜一角度時如圖 4-8-3 所示，便有明顯的明暗的變化。由公 式可知當液晶樣品為垂直配向時，可觀察到圖 4-8-1、圖 4-8-2 與圖 4-8-3 的結果。
4-9 液晶盒樣品 Conoscopy 觀測結果
圖 4-9 為不同陽極處理電壓製作的液晶樣品在偏光顯微鏡下的 conoscopy 影像，由理論圖 2-4-3 相比對可知本實驗的液晶樣品得到 均勻垂直配向的 conoscopy 結果。
4-10 液晶盒樣品傾角與陽極處理電壓關係
不同陽極處理電壓製作的液晶樣品所得到的液晶配向傾角結果 如圖 4-10，由關係圖可以發現不論一次陽極處理或是兩次陽極處理的 液晶樣品液晶傾角在 90°左右，因此在本實驗中液晶 5CB 在不同的氧
化鋁孔洞大小(7nm-65nm)均可產生垂直配向結果。
4-11 液晶盒樣品極化定向強度與陽極處理電壓關係
在 進 行 陽 極 氧 化 鋁 液 晶 樣 品 極 化 定 向 強 度 量 測 前 ， 先 量 測 DMOAP垂直配向膜的液晶樣品定向強度，製作四個DMOAP液晶樣 品，每個液晶樣品量測三個點，將數據取平均值與平均標準差，可得 到DMOAP的定向強度大小為 3.81(±0.61)×10-5 J/m2。接著量測陽極氧 化鋁液晶樣品，我們前後製作了兩組樣品，第一組液晶樣品的電壓從 20V到 60V，第二組的電壓從 20V到 70V。第一組樣品又分兩次量測，
實驗結果如圖 4-11-1，由圖可以發現第一次量測結果與第二次量測結 果不一樣，第一次的定向強度較大，最大值為 8×10-5 J/m2且定向強度
會隨電壓變大而減小；第二次量測的定向強度較小，且定向強度與氧 化鋁孔洞大小無明顯的關係。第二組樣品定向強度結果如圖 4-11-2，
第二組液晶樣品的定向強度大小與第一組樣品第二次量測的結果相 近，定向強度也與氧化鋁孔洞大小無明顯關係。
藉由臨界磁場計算定向強度求得實驗結果如圖 4-11-3 與圖 4-11-4。結果與上述討論結果相近，不同的地方是第一組樣品與第二 組樣品的定向強度大小差距較小，且第一組樣品第一次與第二次量測 定向強度差距也較小。
4-12 週期性陽極氧化鋁溝槽液晶盒樣品配向結果 4-12-1 先製作週期性鋁溝槽再陽極處理
本實驗製作 2、3、4、10、20、40、60 及 80μm 週期性鋁溝槽，
利用光學顯微鏡紀錄其結果，如圖 4-12-1-1、圖 4-12-1-2 和圖 4-12-1-3。圖 4-12-1-2 為週期性鋁溝槽未陽極處理前，黑色部分為 不透光的鋁線；圖 4-12-1-3 為週期性鋁溝槽陽極處理後，可以發現 灰色的部分為透光的氧化鋁，而白色部分為玻璃基板。再利用 FESEM 觀察其表面結構，如圖 4-12-1-4 及圖 4-12-1-5，可以發現利 用此製程方式所製作出的週期性氧化鋁溝槽並不如預期中產生完 全的垂直孔洞，而是得到梯形的結構，氧化鋁孔洞會垂直於梯形結 構表面而產生。
將液晶 5CB 灌入兩片週期性氧化鋁溝槽基板中，將液晶樣品 置入正交的偏光鏡中，用相機紀錄影像如圖 4-12-1-6、圖 4-12-1-7、
圖 4-12-1-8 和圖 4-12-1-9。圖 4-12-1-6 為 2-4μm 週期性氧化鋁溝槽 基板灌入液晶後，液晶樣品加熱到 40°C 後自然回溫到室溫，可以 發 現 樣 品 為 水 平 配 向 的 結 果 ， 量 測 液 晶 預 傾 角 的 結 果 如 圖 4-12-1-10，液晶預傾角在 1°左右。但將 2-4μm 週期性氧化鋁溝槽 液晶樣品加熱到 60°C 自然回溫，大部分樣品則變成垂直配向的結
果，如圖 4-12-1-7。
10、20、40、60 及 80μm 週期性氧化鋁溝槽基板灌入液晶後的
配向結果如圖 4-12-1-8 和圖 4-12-1-9。圖 4-12-1-8 和圖 4-12-1-9 分 別為深度 600nm 及 300nm 的週期性氧化鋁溝槽基板。由圖可以發 現在這些線寬的條件下，當氧化鋁溝槽較深時，可以得到水平配向 的結果；而溝槽較淺時，得到的則是垂直配向結果。水平配向的液 晶樣品量測預傾角可以得到圖 4-12-1-11，液晶的預傾角也是在 1°
左右。
4-12-2 先陽極處理再製作週期性氧化鋁溝槽
由 4-12-1 的結果可知製程方法一會得到非單一方向的孔洞週 期性氧化鋁溝槽結構。製程方法二先製作氧化鋁孔洞再製作週期性 溝槽目的在於得到單一方向的孔洞氧化鋁溝槽結構。在製程方法二 的部分我們製作四種寬度的週期性氧化鋁溝槽，分別為 20、40、60 及 80μm，利用光學顯微鏡紀錄其結果，如圖 4-12-2-1、圖 4-12-2-2、
圖 4-12-2-3 和圖 4-12-2-4。圖 4-12-2-1 為陽極處理完在氧化鋁上製 作光阻溝槽，圖為光阻溝槽邊緣的影像，本實驗所使用的是正光 阻，正光阻在紫外光照射後，其鍵結被打斷，在顯影時即被溶掉，
未曝光部分則存留，形成耐酸性腐蝕之保護膜，由正光阻的特性可 知圖中顏色較深的區域為光阻:而顏色較淺的區域為未被光阻保護