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本章節 3-1 會先介紹本實驗所有樣品製作的方法;在 3-2 節中,製作好 AAO 基板後,會先對 AAO 基板做一些基本量測,如 AAO 結構的觀察、

AAO 基板的穿透率、電極檢驗,所以會針對這些實驗量測的方法做介紹;

在 3-3 節中,製作好液晶樣品後,便會做一系列的量測,如樣品間隙、

Conoscopy、液晶預傾角、加電壓之穿透率量測,所以會針對這些實驗量測 的方法做介紹。

3-1 樣品製作

本實驗先嘗試製作在硬式基板(玻璃)上製作大尺寸(

40 40 mm 

2)無電 極的 AAO 薄膜;接著再嘗試以無電極的最佳化參數,並且參考先前學長製 作小尺寸(

20 20 mm 

2)具有電極的 AAO 薄膜經驗[14],製作具有電極的 AAO 薄膜;最後再將製作於硬式基板的技術經驗,轉移至軟式基板(PET) 上,嘗試製作軟式基板的 AAO 薄膜。以下將製作六種不同類別之 AAO 基 板,整理如表 3-1-1、圖 3-1-1 所示,基板側面結構如圖 3-1-2 所示,這些基 板將會進行陽極氧化處理與蝕刻處理。

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23 大小,並接上 Keithley 2400 電源電錶(source meter),基板為陽極、

石墨圓盤為陰極,設定 40 V 的定電壓和100 mA 的電流限制。裝置

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25 阻去除系統(Plasma Stripper System,Integrated Plasma Limited)。使用 O2 plasma 處理是為了增加鈦膜和 ITO 的黏著性。

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3. 取出在丙酮燒杯中的 PET,以乾淨的丙酮沖洗 PET 表面後,放入另 一燒杯並將去離子水倒入燒杯,去離子水的電阻值高於18 MΩ ,將 燒杯放入超音波震盪器中,以超音波震盪器震盪 10 分鐘。

4. 取出在去離子水燒杯中的 PET,以乾淨的去離子水沖洗 PET 表面 後,放入另一燒杯並將異丙醇(2-Propanol)倒入燒杯,將燒杯放入超 音波震盪器中,以超音波震盪器震盪 10 分鐘,完畢後將異丙醇回收 避免汙染。

5. 取出在異丙醇燒杯中的 PET,以乾淨的異丙醇沖洗 PET 表面後,放 入 另 一 燒 杯 並 將 去 離 子 水 倒 入 燒 杯 , 去 離 子 水 的 電 阻 值 高 於 18 MΩ,將燒杯放入超音波震盪器中,以超音波震盪器震盪 10 分鐘。

6. 取出在去離子水燒杯中的玻璃,以乾淨的去離子水沖洗玻璃表面 後,用氮氣吹乾,不放入烤箱烤乾,以避免高溫造成 PET 變質。

b. 如 3-1-2-c.節步驟依序鍍上鈦膜和鋁膜。

c. 如 3-1-4-c.節步驟進行陽極氧化處理。

30 的 SEM(JEOL,JSM-6700)觀察。

把基板切一小塊

5 5 mm 

2貼在載台上,由於 AAO 是絕緣的金屬氧化 物,而所使用的基板也是絕緣體,所以在觀察 SEM 前,除了必頇先鍍一層 白金以提供導電性以外,更在邊緣塗上銀膠或碳膠來增加導電能力,以拍 攝到更清楚的結果。

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3-2-2 光譜儀量測

我們所使用的光譜儀型號為 Ocean optics USB2000,系統裝置如圖 3-2-1 所示,實驗前先將光源(Ocean optics ISS-UV/VIS,light source,可用波長約

300 800 nm)打開暖機 30 分鐘。

將製作好的基板放在基板載台(sample holder)上,由光源發出一道光 線,光線經過第一條光纖(optical fiber)垂直入射基板,光線穿透基板(sample)

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(electrode layer),再來將基板切成如圖 3-2-2(b),其截面如圖 3-2-3(b)所示。

從圖中可以發現,若是電極沒有遭受破壞,那麼 A 方法可以讓電流導通;

反之,若是電極被破壞,那麼 A 方法將會是斷路,會量得很大的電阻值,

如此可以檢驗電極是否完好。

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將製作好未灌入液晶的空樣品(empty cell)置於旋轉平台(rotation stage) 上,由氦氖雷射(He-Ne laser, 632.8 nm )發出一道光線,垂直通過偏振片 (polarizer),再入射空樣品,光線穿透空樣品後,由光檢器(detector)接收訊 號,最後連接至電腦記錄光強度。並且利用電腦控制旋轉平台的旋轉角度,

藉以調控光線入射空樣品的入射角度。

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紀錄穿透光強度及相對應的旋轉平台之旋轉角度,即可得到如圖 3-3-2 的數據圖,從圖中任意選取兩個穿透極大值,讀取對應之角度

1

2,並計 算此兩個極大值間的波谷數目 n,帶入式子(2-2-4)中即可得到空樣品的間隙 值大小。

3-3-2 Conoscopy 觀察

使用實驗室的正交偏光顯微鏡來檢驗液晶樣品的配向結果,系統裝置 如圖 3-3-3 所示。

將空樣品灌入液晶,液晶樣品置於正交偏振片(polarizer,analyzer)下,

一道平行光源先打入透鏡(lens),產生聚焦光原,使光源產生角錐狀,並照 射到樣品(LC cell)的表面上,最後成像在 CCD 鏡頭(CCD screen)上。

將觀察到的圖形和理論圖做比較可知道液晶樣品的配向結果,理論圖 如圖 3-3-4 所示,(a)為液晶分子垂直玻璃基板,(b)為液晶分子平行波璃基 板。

3-3-3 預傾角量測系統

預傾角的量測方法有很多種,本實驗中使用 Crystal Rotation Method,

系統裝置如圖 3-3-5 所示。

將液晶樣品置於旋轉平台(rotation stage)上,由氦氖雷射(He-Ne laser,

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632.8 nm )發出一道光線,垂直通過第一片偏振片(polarizer),再入射空樣 品,光線穿透空樣品後,再垂直通過第二片檢偏片(analyzer),由光檢器

將液晶樣品置於樣品載台(sample holder)上,由氦氖雷射(He-Ne laser,

632.8 nm )發出一道光線,垂直通過第一片偏振片(polarizer),再入射空樣 品,光線穿透空樣品後,再垂直通過第二片檢偏片(analyzer),由光檢器 (detector)接收訊號,最後連接至電腦記錄光強度。另一方面,將液晶樣品連 接上訊號放大器(voltage amplifier)與訊號產生器(function generator),並且利 用電腦控制訊號產生器輸出電壓,藉以調控液晶樣品的加電壓大小。

因為液晶樣品外加不同電壓而導致雙折射特性改變,產生不同的相位 延遲,造成光強度變化曲線,再將光強度轉換成穿透率。

36 察其配向結果;在 4-1-5 節中,利用第二種方法(Conoscopy)觀察其配向結 果;在 4-1-6 節中,使用 2-3 節介紹的 Crystal Rotation Method 量測液晶預

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