對於利用AFM 的探針製作微小區域配向，我們對於使用此 種探針來作用在樣品表面的配向效果有了初步的成果。在將來可 以考慮如何組合不同區域以及強度的定向力，來發展新的應用。
其次，我們這一次是固定探針的條件以及移動的速度和方式，所 以得到是比較淺的溝槽。參考[14]我們可以改變溝槽形成的條 件，探討相同週期之下的配向力大小。
除此之外，我們在量測定向力的部分，有了進一步的延伸，
可以做出更為精準的量測。我們更可以更進一步的將預傾角影響 定向強度的部分予以考慮進去。以量得更為實際的定向強度 。 在理論部分，若能更進一步的將配向機制的另一部份，分子 的順向力，予以考慮進去的話，將可以更為接近的預測此種作用 方式所形成的定向強度大小，如此一來對於此種配向的機制探討 將更為完備。
35
Splay Bend Twist
圖 2- 1 液晶三種形變
（a） （b）
圖 2- 2 液晶排列示意圖 (a)平行於溝槽 (b)雜亂排列
圖 2- 3 光干涉示意圖
玻 璃 基 板 玻 璃 基 板
36
0.446 0.447 0.448 0.449 0.45 0.451 0.452
20 25 30 35 40 45 50
Angle(θ)
Transmission(V)
圖 2- 4 測樣品厚度儀器架設圖
圖 2- 5 量測 cell gap 穿透率強度變化圖
θ1=31.0°
θ2=26.4°
37
(a)
(b)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
20 25 30 35
溫度（℃）
△n
原始點 擬合點
圖 2- 6(a) 文獻中ne-no與溫度Tn的關係圖 (b) 文獻及擬合的ne-no與溫度Tn的關係
38
(a)
(b)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
0 5 10 1
溫度(Tc-T)（℃）
K22(10^-11 J/m)
5 原始點
擬合點
圖 2- 7(a)文獻中K22與溫度Tk的關係圖 (b)文獻及擬合的K22與溫度Tk的關係
39
圖 2- 8 液晶樣品扭轉角度示意圖
圖 2- 9 液晶樣品與檢偏器旋轉角度示意圖
z
Y
x°
2x°
2x°-90°
光入射之第 一層液晶 光入射最後
一層液晶
polarizer
analyzer
LC director
LC director
X Y
Easy Axis 1 Easy Axis 2 θ X
θ
040
圖 2- 10 定向力測量角度示意圖 Exit polarizer
ψpol
θ
ψ0
Entrance LC director Exit LC director
Entrance polarizer
圖 2- 11 量測定向力強度大小之儀器配置圖
41
圖 2- 12 非對稱樣品示意圖
bottom LC
θ t φ 1
φ t0 φ 2
Top LC
42
θ α
圖 2- 13 傾角與玻璃基板的關係
圖 2- 14 光徑示意圖 φ0
φe
θ α
φ
43
圖 3- 1-a RIE 樣品上視圖(AFM 觀察)
圖 3- 2-b RIE 樣品側視圖(AFM 觀察)
44
圖 3- 3 探針的製作
圖 3- 4 探針結構示意圖
45
a.俯視圖 b.側視圖
Z
X Y
Y Z X
圖 3- 5 三軸平移台的架設示意圖
圖 3- 6 三軸平移台的架設
46
圖 3- 7 液晶樣品製作流程圖
47
圖 3- 8 (a)量測清亮點裝置示意圖 (b)清亮點量測結果示意圖
圖 3- 9 Pitch 樣品示意圖
x
y ☉ z
He-Ne 雷射
起振器
液晶樣品&
旋轉平台
光偵測器 檢偏器
(a)
(b)
48
圖 3- 10 量測 Anchoring 儀器架設圖
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20
液晶樣品旋轉角度(degree)
Tmin=-13.73°
穿透率(volt)
圖 3- 11 量測定向力強度光強度變化圖
49
-80 -60 -40 -20
q
-0.4 -0.2 0.2 0.4 0.6 0.8
T2
θt= -27.27°
T
圖 3- 12 T對θt作圖
50
(a) 剖面圖,(b)平面掃瞄圖
(c) 三視圖
圖 4- 1(a),(b),(c) 以 AFM 觀察探針作用過 PI 表面的痕跡
51
d d
L L
r h r
h Θ Θ
w w
圖 4- 2 探針磨刷過的模型 圖 4- 2 探針磨刷過的模型
圖 4- 3 以堆起的斜率來估算探針作用半徑之模型 圖 4- 3 以堆起的斜率來估算探針作用半徑之模型
L
L w/2 w/2 h h
52
p
52
圖 4- 4 由顯微鏡觀察每一條作用過後的配向範圍
Tc
0 0.002 0.004 0.006 0.008
29 30 31 32 33 34 35 36
T
I
圖 4- 5 清亮點的量測結果 3 pixel
4 pixel
5 pixel
53
圖 4- 6 預傾角的量測 d=35.5μm ，樣品線週期 2μm
圖 4- 7 預傾角的量測 d=35.5μm，樣品線週期 4μm
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
0 1 2 3 4 5
樣品線週期
預傾角(度)
d=35.5um
圖 4- 8 線週期為 2,4μm 的預傾角
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
-60 -40 -20 0 20 40 60
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
-60 -40 -20 0 20 40 60
54
圖 4- 9 樣品在 cross polarizer 下觀察，配向區域從右上到左下分別 為 1,3,9,5,7,μm 的線密度
穿透率 v.s. 樣品旋轉角度
0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025
0 100 200 300 400
(度)
(v olt)
圖 4- 10 樣品 3μm 的穿透率變化
55
穿透率v.s.ψpol
0.00085 0.0009 0.00095 0.001 0.00105 0.0011
-15 -10 -5 0
旋轉角度
(volt)
圖 4- 11 樣品 3μm
0 2 4 6 8 10 12 14
0 2 4 6 8
line period (um) 定向強度
10-7(J/m^2)
10
圖 4- 12 線密度與定向強度
56
0 2 4 6 8 10 12 14
0 1/2 1 1 1/2
線密度(條/um) 定向強度
10
-7(J/m^2)
圖 4- 13 線密度 v.s.定向強度.
0 2 4 6 8 10 12 14
0 1/5 2/5 3/5 4/5 1 1 1/5
Alignment ratio
定向強度
10-7(J/m^2)
圖 4- 14 alignment ratio v.s.定向強度
57
圖 4- 15 溝槽模型
圖 4- 16 溝槽模型剖面圖與實際量測剖面圖比較
58
圖 4- 17 考慮部分面積的配向
0 5 10 15 20 25 30
0 1/5 2/5 3/5 4/5 1 1 1/5
alignment ratio A
10
-9(J/m^2)
圖 4- 18 溝槽理論模擬定向強度與 alignment ratio 的關係
L
T
59
file L(nm)d(nm) r(nm) w(nm) h(nm)
1 1974 20 97,427 992 53.07
2 1934 17 110,019 830 52.82
3 1900 8 225,629 900 22.52
4 340 0.6 96,334 170 1.60
5 290 0.3 140,167 800 0.14
6 225 0.4 63,281 210 0.57
7 280 0.5 78,400 462 0.40
8 230 2.9 9,122 532 1.67
9 230 1.2 22,042 137 2.69
10 280 0.3 130,667 235 0.48
表 1 File 1~3 為探針斷掉時的較高的堆起，
4~10 為探針未斷掉時的較小的堆起
file L(nm) d(nm) r(nm) w(nm) h1(measured) h2(calculated)
1 1900 82.2 22,000 992 70.0 75.6
2 1934 85.2 22,000 992 65.0 66.3
3 1895 81.8 22,000 992 30.0 30.6
4 338 23.0 2,500 170 2.0 2.4
5 284 16.2 2,500 303 1.2 0.6
6 225 10.1 2,500 210 1.0 0.9
7 279 15.6 2,500 462 1.0 0.6
8 231 10.7 2,500 532 6.0 2.5
9 224 10.1 2,500 137 2.5 3.9
10 272 14.8 2,500 235 0.5 0.7
表 2 考慮形變所推算出來的高度
60
file d(nm) r(measured) w(nm) h r,calculated(nm)
1 18.5 22,000 992 70.00 15,371
2 17.0 22,000 992 65.00 16,793
3 8.0 22,000 600 35.00 17,647
4 0.6 2,500 206 2.00 20,063
5 0.3 2,500 330 1.30 46,519
6 0.4 2,500 210 1.80 16,190
7 0.5 2,500 462 1.50 60,754
8 2.9 2,500 532 6.00 16,141
9 1.1 2,500 260 2.50 15,031
10 0.3 2,500 235 0.50 77,727
表 3 利用堆起的斜率來推算探針作用的半徑
(μm) Pitch (μm) wave length(nm)
-49.45 632.8
T(ohm) T(度) n(632.8) Tc-T K22(10E-
Twist Ang A (J/m^2)2105 26.5563 0.17327 8.74365 0.27569 -0.4974
9.69E-072131.6 26.2668 0.17428 9.03323 0.2787 -0.4752
1.04E-062095.9 26.6564 0.17292 8.64361 0.27464 -0.4237
1.21E-062065.2 26.9977 0.17168 8.30234 0.27102 -0.4566
1.07E-061987.6 27.8869 0.16827 7.41311 0.26135 -0.4237
1.15E-06表 4 對稱性樣品定向強度的量測
61
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