4.4 製程溫度對於複合膜之影響
4.4.2 驅動電壓與溫度的影響
本章節將討論製程溫度對液晶盒驅動電壓的影響，使用 8μm HAN Cell在 75 oC 與 90 oC進行相分離，並在偏光顯微鏡下觀察液晶的驅動。實驗中由偏光顯微鏡下 觀察液晶的驅動，得知相分離溫度 75 oC的液晶盒驅動電壓須達到 100 V﹙圖 4.6﹚， 雖然在 75 oC相分離後液晶有較好之排列，但是驅動電壓很高，故PSCOF的製程溫 度不適合於 75 oC。高驅動電壓的原因為液晶層內部尚有殘餘的RM ，經過紫外光 固化後，驅動液晶需要較高的電壓，如果要降低驅動電壓，必須要降低液晶層內 部RM的殘餘量，因此可以嘗試提高製程溫度，延長聚合作用的時間，以降低驅動
(a)0V (b)100V (c)50V
圖 4.6 複合膜形成的製程溫度在 75 oC液晶盒，外加電壓驅動於偏光顯微鏡下的 觀察。圖(a)(b)(c)為製程溫度在 75 oC時形成PSCOF結構之液晶盒，分別驅動電壓 為 0 V、100 V 、50 V。
由於以溫度 75 oC進行相分離所形成的液晶盒須要高電壓才能驅動，為了降低 驅動電壓，我們提高相分離時的溫度，將溫度設定在 90 oC時進行相分離，同樣紫 外光照射時間為一小時，紫外光強度同樣為 10μW/cm2，加電壓觀察液晶盒內部的 驅動。
觀察以 90 oC進行相分離之製程結果，如圖 4.7。液晶的驅動僅需 5 V即可，
但由於複合膜之排列不佳，致使暗態不明顯。從實驗得知從 75 oC製程提高溫度至 90 oC，可降低驅動電壓，但相對液晶排列確不佳。為了保持在低驅動電壓與複合 膜具有良好排列，可以在相分離同時外加電壓，使複合膜固化後呈現垂直排列。
因為複合膜具有垂直排列，使加電壓 5 V時呈現明顯暗態，甚至提高電壓至 10 V 時，暗態更明顯，且具有灰階作用。
(a)0 V (b)5 V (c)100 V
100um 100um
(d)0 V (e)5 V (f)10 V
圖 4.7 複合膜形成的製程溫度在 90 oC液晶盒，外加電壓驅動於偏光顯微鏡下的 觀察。(a)(b)(c)為製程溫度在 90 oC時形成PSCOF結構之液晶盒，分別驅動電壓為 0 V、5 V、100 V。(d)(e)(f)為製程溫度在 90 oC並外加DC 8 V時形成PSCOF結構 之液晶盒，之後分別加電壓 0 V、5 V、10 V驅動。
由圖 4.8 為將液晶盒打開後，以丙酮與清水清洗複合膜，之後在偏光顯微鏡 下觀察，比較相分離時加電壓 DC 8 V 與無外加電壓，對於複合膜的排列。由圖發 現複合膜的形成，在無外加電壓時複合膜會隨下基板摩擦配向之方向排列，而加 電壓 DC 8V 同時進行相分離，可以使複合膜成垂直排列，在偏光顯微鏡下觀察，
各角度皆呈現暗態。
(a)暗態 (b)亮態 (c)暗態，DC 8 V 圖 4.8 相分離複合膜於偏光顯微鏡下之觀察。(a)(b) 製程溫度在 90 oC之相分離 複合膜亮態與暗態，(c) 製程溫度在 90 oC並外加DC 8 V所形成之向分離複合膜。
4.5 最佳之製程條件結果
將相分離複合膜形成的製程溫度控制在 90 oC時，可以降低液晶盒的驅動電 壓，但是形成的複合膜排列並非垂直排列，故我們外加電壓DC 8 V使複合膜在相 分離時分子同時具有垂直排列。而量測複合膜的膜厚度只有 207.64nm，約五分之 ㄧ的RM經相分離膜成型，如果要將液晶與RM分離完整需要紫外光照射時間延長至 兩小時。
最後之製程條件結果，圖 4.9 。其表示為相分離後POM下觀察電壓的驅動，厚 度 8.8μm之混合配向排列的液晶盒，外加DC 8 V電壓並同時進行相分離，照射時 間為 2 小時。結果其具有灰階現象，並且驅動電壓比 75 oC時降低。
(a) 0 V (b) 10 V
(c) 20 V (d) 30 V
圖 4.9 相分離時外加輔助電壓 DC 8 V，照光時間兩小時後，在 POM 下觀察液 晶的驅動。
複合膜的厚度與表面粗糙度，經過AFM量測結果，複合膜的厚度為 927nm，而 表面粗糙度為 83.169nm，相分離後以 10mW/cm2紫外光照射 30 分鐘，仍不影響液晶 驅動，我們可以得知液晶層與複合膜層相分離已完整，下圖為AFM量測之結果。
(a)膜厚度
(b)膜平均表面平整度
(c)3D 立體圖
圖 4.10 加電壓DC 8 V在 90 oC時製程時間兩小時所形成的相分離複合膜(a) 膜厚 度(b) 膜平均表面平整度(c) 3D立體圖。
4.6 測量反射光譜
混合配向液晶盒(HAN Cell)最常應用在反射模式[30][31]，實驗的反射光譜 測量，是利用HAN Cell與單片偏光片與反射鏡搭配進行測量，由於液晶混合配向 對於單一波長具有四分之一相位差變化，決定於Cell Gap與液晶之Δn，因入射光 與反射光之偏振態產生 90o之相位變化，故反射波具有單一波長之濾波作用，當外 電壓驅動時液晶呈現垂直單一方向排列，因此無濾波作用。
位於 521nm 與 428nm，而計算之結果為 578nm 與 433nm。模擬結果與量測數據曲線 趨勢接近，但模擬值為計算 ZOC_5119 液晶之反射率，未考慮內部少量之 RM，實際 上液晶層內部有 12.5wt% RM，因此在反射率之波長有些微不同。
經過相分離製程液晶層厚度由 8.1μm 降至約 7.1μm，經反射率量測並比較 7 μm HAN Cell 反射波長之模擬值，量測的反射率曲線與模擬曲線接近，但波長對 應反射率有偏移，由於複合膜的表面平均粗糙度為 83.168nm，需要再降低表面平
均粗糙度對於液晶排列的影響。
(a) 模擬液晶層厚度 8.18μm 之 HAN Cell 反射
(b)8.18μm HAN Cell 在不同驅動電壓下之反射率
(c) 模擬液晶層厚度 7μm 與 6μm 之 HAN Cell 反射
（ｄ）8.13um HAN Cell 經相分離後在不同驅動電壓下之反射率
圖 4.11 不同液晶層厚度，波長與反射率之關係，圖（a）（c）為模擬之結果，
圖（b）（d）為實際量測結果。
第五章 結論與未來展望
5.1 討論與結論
本論文在製程上所遇到的問題在於紫外光源的控制與製程溫度的選擇，由實 驗結果得知相分離時的光源須控制在 10μW/cm2，比較使用NOA65 之相分離複合膜 製程，本實驗的光源強度需要比傳統NOA65 所形成的複合膜光源強度小 100 倍以 上，才可以將複合膜形成於混合配向液晶盒，由於此極微弱之光源強度，不需使 用平行光源即可達到均勻的光強度。
而製程溫度的控制直接影響複合膜的形成跟排列，經過實驗的結果後，得知 欲形成垂直配向之複合膜，並無法將光固化單體的製程溫度控制在isotropic下，
我們在製程溫度上的選擇需要藉由不同實驗條件結果，取得最佳製程條件。經過 實驗的驗證，最後得到結論，相分離的製程溫度與複合膜的形成速度成反比，並 且需要以外加輔助電壓使複合膜的分子排列具有一致性，將複合膜的製程溫度控 制在 90 oC，得到最後實驗結果。
經由實驗的結果證明相分離複合膜可以製作於混合配向液晶盒內，形成的複 合膜具有垂直配向的特性，這將改變以往我們所認知的相分離複合膜，其只能應 用在水平配向液晶盒，所形成的複合膜並無配向能力，只能依靠基板另一端的配 向膜對液晶配向。
我們將相分離複合膜形成於混合配向液晶層內，藉由製程條件的改善，將其 驅動電壓由最先高達 100V 之驅動電壓，降低至 10V。並且利用輔助電場施加於相 分離進行時，有效改善相分離後複合膜的排列問題，最後經由複合膜厚度量測與 混合配向液晶盒反射率的模擬，比較製程條件與理想值的差異，得到最佳結果。
5.2 未來展望
我們已將相分離複合膜形成於混合配向液晶層內，但製程技術還有許多需要 繼續探討之處，未來仍須努力改善複合膜的製程條件，使此技術用最終能應用在 可撓式液晶顯示器上。
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