西元 1888 年，奧地利植物學家 Friedrich Reinitzer 觀察加熱膽固 醇苯甲酸酯時，發現此化合物有2 個熔點：加熱到某一溫度時，由固 態變成混濁液態，在持續升高溫度，混濁的液體變為清亮的液體，此 為發現液晶的開始[1]。接著，德國物理學家 Otto Lehmann 更進一步 地確認了液晶的雙折射(birefringence)特性。經過一個世紀多的努力，
人們對液晶的認識更多並瞭解其特性，現今已應用於像是液晶顯示 器，手機電子產品，與生醫光電等許多領域上。
偏光片(Polarizer)，廣泛使用於光電元件，例如液晶顯示器、偏光 太陽眼鏡、光纖通訊等等，其能使某一特定電場偏振方向通過，其他 電場偏振方向則被吸收。偏光片依照物理原理可分類為下列幾種，吸 收型、雙折射型、散射型與反射型[2]。
圖1-1 偏光片的分類
也稱為 H-Sheet，最為普遍使用，其製作方法為摻雜碘分子或二色性 材料於聚合物薄膜，再沿一方向拉伸薄膜，使分子沿某一方向排列，
因此沿此方向偏振的光會被吸收。雙折射型偏光片的原理是利用材料 本身雙折射的特性，對於不同偏振方向的光有不同的折射率與折射 角，因此可分離出某一偏振方向的光。散射型的偏光片，為光的偏振 方向會沿著原子的極化方向振動，進而產生出某一偏振方向的光。反 射型偏光片為利用布魯斯特角(Brewster’s)的原理，可使 TM 的光全部 穿透，使TE 的光部分反射與部分穿透，因而反射的光就只有 TE 光。
非吸收型的偏光片常應用於液晶顯示器來提高背光源的使用效率 [3]。
除上述傳統偏光片之外，還有利用不同機制去調控偏振狀態，像 是利用灌入液晶於光纖或晶體光纖(Photonic crystal fiber)內，利用電 場改變液晶方向，進而改變光纖內的折射率，因此可選擇某偏振方向 的光留在光纖內，可應用於光纖通訊和光纖感測器上[4]。抑或是利 用膽固醇型液晶特有的旋光性，同旋性的圓偏振光反射，反旋性的圓 偏振光則穿透，利用這特性可做成圓偏振之偏光片，可應用於顯示器 提高對比度[5]。
使用摻雜染料之負型液晶凝膠可實現不需偏光片的軟性光電開 關[6]，其優點為高光效率，廣視角，製程簡化，降低成本。在某特 定製程條件下，其反射率最高可達~55%、對比度~450:1、反應速度
~6.4ms。本論文中，利用摻雜染料之液晶凝膠技術，實現一種可電控 之偏光片，在光聚合溫度為 10°C 時，且操作在穿透模式下，其消光 比可調控範圍約為 5:1~10:1，其反應速度可達 6 毫秒。我們討論在不 同的製作條件下和材料濃度對此偏光片的電光特性影響。另外，也利 用 掃 描 式 電 子 顯 微 鏡 來 觀 察 摻 雜 染 料 之 液 晶 凝 膠 內 聚 合 物 網 絡
(Polymer network)形態，並且探討光聚合溫度(Curing temperature)與高 分子單體濃度(monomer concentration)對此的影響。
本論文目的在於利用摻雜染料之液晶凝膠來實現ㄧ種電控式偏 光片。論文第 2 章說明我們的動機及原理。第 3 章介紹所使用的液 晶材料及量測方法。第 4 章為實驗結果：不同製作條件下對聚合物 網絡的形成與電光特性的影響。第 5 章探討顏色的問題與開發。第 6 章為實驗結果與理論的探討。第 7 章介紹此液晶凝膠的一些應用，最 後為結論與展望