本章節 5-1 會先針對本實驗所製作的樣品實驗結果做總結；在 5-2 節 中，將針對目前所遇到的問題及未來研究方向加以討論。
5-1 結論
在這裡，我們將分三個部分做討論：無電極的 AAO 硬式基板(玻璃)、
具有電極的 AAO 硬式基板、AAO 軟式基板(PET)。
1. 無電極的 AAO 硬式基板
無電極的 AAO 硬式基板(AAO/Glass，A 類)在蝕刻的過程中，AAO 的 管壁結構為瞬間崩塌，非由上而下慢慢被侵蝕而降低高度；孔洞大小隨時 間增加而變大。在基板穿透率部分，在波長 400 800 nm 時約為50 70% 。 在配向結果部分，蝕刻 150 秒時未配向，蝕刻 180 秒時高預傾角配向，蝕 刻 210 255秒時垂直配向，蝕刻 270 秒時部分樣品垂直配向、部分樣品高 預傾角配向，蝕刻 285 秒時樣品部分區域垂直配向、樣品部分區域未配向，
蝕刻300 330 秒時部分樣品垂直配向、部分樣品未配向。
比較各項結果後，蝕刻 210 秒的無電極液晶樣品，配向效果最穩定且 均勻，液晶預傾角也較為垂直，約為86 89 度。
61
2. 具有電極的 AAO 硬式基板
第一種具有電極的 AAO 硬式基板(AAO/Ti/O2 plasma/ITO/Glass，B 類)、第二種具有電極的 AAO 硬式基板(AAO/Ti/Glass，C 類)，在蝕刻 210 秒時，AAO 高度、孔洞大小與無電極的 AAO 硬式基板(AAO/Glass，A 類) 差不多，但在底部出現額外的小击起柱狀物，為氧化鈦。在基板穿透率部 AAO/Ti/PET(E 類)、AAO/Ti/ITO/PET(F 類)，在陽極氧化處理後，皆無法成 功使 AAO 薄膜完整附著在基板上。
62
5-2 未來展望
本實驗參考先前學長製作小尺寸(
20 20 mm
2)AAO 液晶樣品的經驗 [14-15]，成功製作出大尺寸40 40 mm
2無電極且垂直配向、具有電極且高 預傾角配向的 AAO 液晶樣品，但是對於配向機制仍不是完全了解，這樣的 結果是 AAO 材料特性、AAO 結構完整性、AAO 底部氧化鈦…等因素所造 成的，都是未來想更進一步去探討了解。此外，軟式顯示技術將在生活上帶來許多新型態變革，諸如可攜帶式 消費型電子產品、電子看板、智慧電子卡票都可以廣為運用，給人類在生 活上帶來更方便的助益，因此輕便薄型化、軟性可撓化為發展的趨勢。但 本實驗使用硬式基板(玻璃)的製作經驗，仍無法成功使 AAO 薄膜完整附著 在軟式基板(PET)上，因此將會再嘗試其他技術，亦為未來的研究目標之一。
63
[5] H. Masuda and K. Fukuda, Science 268, 1466 (1995).
[6] H. Masuda and M.satoh, Jpn. J. Appl. Phys. part2 35, L126 (1996).
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[8] A. P. Li, F. Müller, A. Bimer, K. Nielsch, and U. Gösele, J. Appl. Phys. 84, 6023 (1998).
[9] A. P. Li, F. Müller, A. Bimer, K. Nielsch, and U. Gösele, Adv. Mater. 11, 483 (1999).
[10] A. P. Li, F. Müller, A. Bimer, K. Nielsch, and U. Gösele, J. Vac. Sci.
Technol. A 17, 1428 (1999).
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[18] Yung-Huang Chang, Hsiao-Wei Lin, and Chih Chen, Electrochem.
Solid-State Lett. 14, K1 (2011).
[19] K. H. Yang, J. Appl. Phys. 64, 4780 (1988).
[20] T. J. Scheffer and J. Nehring, J. Appl. Phys. 48, 1783 (1977).
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[22] Brett L. Van Horn and H. Henning Winter, Appl. Opt. 40, 2089 (2001).
64
圖 2-1-1 阻障型氧化鋁電解示意圖。
圖 2-1-2 陽極氧化鋁構造圖。[15]
65
圖 2-1-3 施加電壓與孔洞間距關係圖。[8]
66
圖 2-1-4 不同電解液在最佳電壓下所形成的陽極氧化鋁。(a)電解液：硫酸 ( 0.3 M ；1.7 wt % )；溫度10 C
；電壓 25 V 。(b)電解液：草酸( 0.3 M ； 2.7 wt %)；溫度1 C
；電壓 40 V。(c)電解液：磷酸(10 wt %)；溫度 3 C
；電壓160 V 。[8]
67
圖 2-1-5 (a)定電流源、(b)定電壓源下對時間關係圖，和各階段對應之氧化 鋁生成示意圖。[16]
圖 2-1-6 陽極氧化過程電場分布示意圖。[12]
68
圖 2-1-7 陽極氧化過程中，各層薄膜反應示意圖。[17]
圖 2-1-8 氧化鈦結構形成示意圖。(a)離子交換圖。(b)成分結構圖。[18]
69
圖 2-1-9 陽極氧化電壓與氧化鈦高度關係圖。[18]
圖 2-1-10 使用草酸當電解液( 0.3 M；室溫)，在不同陽極氧化電壓下所形成 的氧化鈦。(a)電壓10 V 。(b)電壓 40 V 。(c)電壓117 V 。[18]
70
圖 2-2-1 雷射光入射空樣品的路徑示意圖，Ray 1 為一次穿透光(實線)，
Ray 2 為兩次反射穿透光(虛線)。
圖 2-3-1 雷射光路徑示意圖。
71
圖 2-3-2 入射角
對穿透率模擬圖，圖中顯示穿透率對稱點即為最大相位延 遲的入射角。(a)入射角
對穿透率作圖。(b)入射角
對相位延遲作圖。72
圖 2-4-1 座標系定義參考圖。
圖 3-1-1 AAO 基板分類圖。
73
圖 3-1-2 基板側面結構圖，O2 plasma 處理以紅線標示。
圖 3-1-3 電子槍蒸鍍機台照片。(a)腔體內部照片。(b)外部硬體控制台。
74
圖 3-1-4 陽極氧化處理裝置示意圖。
圖 3-1-5 樣品製作流程示意圖。(a)使用陽極氧化處理且蝕刻過後的基板。(b) 切除右、左、下多餘的鋁，剩下的基板對半切。(c)對半切後，將其中一塊
上下顛倒，前後翻轉組成空樣品。
75
圖 3-2-1 光譜儀量測系統示意圖。
圖 3-2-2 電極量測示意圖。(a)陽極氧化處理後的基板。(b)切除左、右多餘 的基板。(c)使用三用電錶量測上下兩端基板的電阻值。
76
圖 3-2-3 電極量測示意圖。(a)鋁膜基板截面示意圖。(b)陽極氧化處理後的 基板截面示意圖。
圖 3-3-1 厚度量測系統裝置示意圖。
77
30 32 34 36 38 40
0.18 0.20 0.22 0.24 0.26 0.28 0.30
In te n si ty ( a .u .)
Rotating Angle (degree)
cell gap
圖 3-3-2 空樣品厚度量測圖，光強度及相對應的旋轉平台之旋轉角度。
圖 3-3-3 Conoscopy 系統示意圖。
78
圖 3-3-4 Conoscopy 顯微鏡下水平樣品和垂直樣品之圖形。(a)液晶分子垂直 玻璃基板。(b)液晶分子平行玻璃基板。[22]
圖 3-3-5 預傾角量測系統示意圖。
79
圖 3-3-6 加電壓之穿透率量測系統示意圖。
0 200 400 600 800 0
20 40 60 80 100
C u r r e n t (m A )
Time (second)
6
oC 12
oC 15
oC
圖 4-1-1 在相同厚度鋁膜，不同溫度之陽極氧化處理的電流曲線圖。[15]
80
0 200 400 600 800 1000 0
20 40 60 80 100
C u r r e n t (m A )
Time (second)
40 40 mm
220 20 mm
2圖 4-1-2 在相同厚度鋁膜，不同面積下陽極氧化處理的電流曲線圖。
81
圖 4-1-3 蝕刻不同時間之大尺寸無電極 AAO 基板照片。
82
圖 4-1-4 回顧學長蝕刻不同時間之小尺寸無電極 AAO 基板，表面結構圖。
[15]
圖 4-1-5 回顧學長蝕刻不同時間之小尺寸無電極 AAO 基板，側面結構圖。
[15]
83
圖 4-1-6 蝕刻不同時間之大尺寸無電極 AAO 基板，表面結構圖。
圖 4-1-7 蝕刻不同時間之大尺寸無電極 AAO 基板，側面結構圖。
84
Etching Time (second)
圖 4-1-8 由 SEM 結果得到，不同面積之 AAO 孔洞大小與蝕刻時間的關係
Etching Time (second)
圖 4-1-9 由 SEM 結果得到，不同面積之 AAO 高度與蝕刻時間的關係圖。
85
300 400 500 600 700 800
0
(a) Reference : Air
T r a n sm it ta n c e ( % )
300 400 500 600 700 800 40
50 60 70
(b) Reference : Air
T r a n sm it ta n c e ( % )
86
300 400 500 600 700 800 0
(a) Reference : Air
T r a n sm it ta n c e ( % )
300 400 500 600 700 800
40 50 60 70
(b) Reference : Air
T r a n sm it ta n c e ( % )
87
圖 4-1-12 蝕刻不同時間之大尺寸無電極液晶樣品置於正交偏振片下，且液 晶樣品長軸方向與其中一片偏振片平行。
88
圖 4-1-13 蝕刻不同時間之大尺寸無電極液晶樣品置於正交偏振片下，且液 晶樣品長軸與其中一片偏振片夾 45 度。
89
圖 4-1-14 蝕刻不同時間之大尺寸無電極液晶樣品置於正交偏振片下，且液 晶樣品傾斜一個角度。
90
圖 4-1-15 蝕刻不同時間之大尺寸無電極液晶樣品置於正交偏光顯微鏡下，
且液晶樣品長軸方向與其中一片偏振片平行，Conoscopy 觀測結果。
91
圖 4-1-16 蝕刻 180 秒之大尺寸無電極液晶樣品，Conoscopy 觀測結果。理 論圖中紅色圓圈為 Conoscopy 觀測視野，以中央黑色十字條紋為轉軸，沿
著黃色虛線繞中央黑色十字條紋旋轉。
92
圖 4-1-17 蝕刻 270 秒之大尺寸無電極液晶樣品，Conoscopy 觀測結果。理 論圖中紅色圓圈為 Conoscopy 觀測視野，以中央黑色十字條紋為轉軸，沿
著黃色虛線繞中央黑色十字條紋旋轉。
93
120 150 180
88.5 89.0 89.5 90.0
P r e ti lt A n g le ( d e g r e e )
Etching Time (second)
圖 4-1-18 回顧學長蝕刻不同時間之小尺寸無電極液晶樣品，液晶預傾角量 測結果。[15]
圖 4-1-19 回顧學長蝕刻不同時間之小尺寸無電極 AAO 樣品，特性與配向 結果整理。[15]
94
180 210 240 270 300 330 65
70 75 80 85 90
P re ti lt A n g le ( d eg re e)
Etching Time (second)
圖 4-1-20 蝕刻不同時間之大尺寸無電極液晶樣品，液晶預傾角量測結果。
圖 4-1-21 蝕刻不同時間之大尺寸無電極 AAO 樣品，特性與配向結果整理。
95
小尺寸B: Al/Ti/O
2/ITO/Glass 大尺寸C: Al/Ti/Glass
圖 4-2-1 在相同厚度鋁膜，不同面積、AAO 基板下陽極氧化處理的電流曲 線圖。
圖 4-2-2 類別 B 及 C 之大尺寸 AAO 基板照片。
96
圖 4-2-3 蝕刻 210 秒之第一種大尺寸具有電極 AAO 基板(AAO/Ti/O2 plasma/ITO/Glass，B 類)，表面結構圖和側面結構圖。(a)表面結構圖。(b)
側面結構圖。(c)將側面結構底部放大圖。
圖 4-2-4 蝕刻 210 秒之第二種大尺寸具有電極 AAO 基板(AAO/Ti/Glass，C 類)，表面結構圖和側面結構圖。(a)表面結構圖。(b)側面結構圖。(c)將側面
結構底部放大圖。
97
A: AAO/Glass
B: AAO/Ti/O2/ITO/Glass C: AAO/Ti/Glass
D ia m e te r ( n m )
A: AAO/Glass B: AAO/Ti/O
2/ITO/Glass C: AAO/Ti/Glass
H e ig h t (n m )
圖 4-2-6 由 SEM 結果得到，蝕刻 210 秒之 AAO 高度與不同大尺寸 AAO 基 板的關係圖。
98
300 400 500 600 700 800
0
100 Reference : Air
T r a n sm it ta n c e ( % )
Wavelength (nm)
ITO Glass A: AAO/Glass
B: AAO/Ti/O2/ITO/Glass C: AAO/Ti/Glass
圖 4-2-7 蝕刻 210 秒之不同大尺寸 AAO 基板，光譜儀量測結果。
99
圖 4-2-8 大尺寸具有電極液晶樣品的配向結果。(I)液晶樣品長軸方向與其 中一片偏振片平行。(II)液晶樣品長軸與其中一片偏振片夾 45 度。(III)液晶
樣品傾斜一個角度。(IV)Conoscopy 觀測結果。
100
圖 4-2-9 第一種大尺寸具有電極液晶樣品(AAO/Ti/O2 plasma/ITO/Glass，B 類)，Conoscopy 觀測結果。理論圖中紅色圓圈為 Conoscopy 觀測視野，以
中央黑色十字條紋為轉軸，沿著黃色虛線繞中央黑色十字條紋旋轉。
101
圖 4-2-10 第二種大尺寸具有電極液晶樣品(AAO/Ti/Glass，C 類)，Conoscopy 觀測結果。理論圖中紅色圓圈為 Conoscopy 觀測視野，以中央黑色十字條
紋為轉軸，沿著黃色虛線繞中央黑色十字條紋旋轉。
102
A B C
60 65 70 75 80 85 90
A: AAO/Glass B: AAO/Ti/O
2/ITO/Glass C: AAO/Ti/Glass
P r e ti lt A n g le ( d e g r e e )
圖 4-2-11 蝕刻 210 秒之不同大尺寸液晶樣品，液晶預傾角量測結果。
103
(I) Reference : Air
T r a n sm it ta n c e ( % )
50 Reference : Air
(II)
圖 4-2-12 第一種大尺寸具有電極的液晶樣品(AAO/Ti/O2 plasma/ITO/Glass，
B 類)加電壓之穿透率量測圖。(I)電壓
0 100 V
pp對穿透率作圖。(II)電壓0 10 V
pp對穿透率作圖。104
(I) Reference : Air
T r a n sm it ta n c e ( % )
Voltage (V
pp
)
C: AAO/Ti/Glass
0 2 4 6 8 10
C: AAO/Ti/Glass
Reference : Air
(II)
T r a n sm it ta n c e ( % )
Voltage (V
pp
)
圖 4-2-13 第二種大尺寸具有電極的液晶樣品(AAO/Ti/Glass，C 類)加電壓之 穿透率量測圖。(I)電壓
0 100 V
pp對穿透率作圖。(II)電壓0 10 V
pp對穿透率作圖。
105
圖 4-2-14 蝕刻 210 秒之不同大尺寸 AAO 樣品，特性與配向結果整理。
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 C: Al/Ti/Glass
D: Al/PET E: Al/Ti/PET F: Al/Ti/ITO/PET
圖 4-3-1 在相同厚度鋁膜，不同 AAO 基板下陽極氧化處理的電流曲線圖。
106
圖 4-3-2 類別 D、E 及 F 之大尺寸 AAO 基板照片。