5.1 光聚合時外加電壓之效應
5.1.1 不同外加電壓光聚合之T-PNLC的電光效應
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
0 5 10 15 20 25 30
Voltage, Vrms
Transmittance, a.u.
4V Curing(1) 4V Curing(2) 4V Curing(3) pure LC
圖5- 4 相同三片樣品之 T-PNLC 的穿透率對電壓關係
首先我們先製作三片光聚合電壓為 4Vrms 之 T-PNLC，檢驗實驗的 重複性，製作條件為：E7: M1: IRG = 94wt%: 5wt%: 1wt%，液晶盒厚 度7μm，光聚合溫度：25oC，紫外光強度：1.27mW/cm2。利用圖4-2 的實驗架構，以非偏振光量測T-PNLC 的電光特性，結果如圖 5-4 所 示，可以發現三條曲線相當一致，在操作電壓0Vrms與30Vrms之間，
穿透光強度幾乎不變，我們另外灌入一片不加聚合物之純液晶，目的 是為了排除加電壓後，液晶分子轉動產生介面反射及 Fabry-Perot 效 應，造成穿透光強度變化。我們發現隨著電壓增加，4Vrms 的穿透光 強度，皆比純液晶盒之最低穿透光強度還大，所以 4Vrms條件製作的 T-PNLC 屬於高穿透態。
另外，我們用 SEM 去觀察 4Vrms製作之 T-PNLC，如圖 5-5(a)我們 發現聚合物網絡的確出現垂直鍵結的形式，且domain 大小約 10μm，
我們也觀察一顆聚合物球的大小，如圖 5-5(b)，其聚合物球(polymer grain)的直徑約 0.2μm，由於可見光的波長範圍遠小於 domain 的大 小，又遠大於一顆聚合物的直徑，所以我們的T-PNLC 具有低散射優 點。
10μm
VCuring=4V VCuring=25℃
dcell=7μm
0.199μm 0.199μm
1μm
VCuring=4V VCuring=25℃
dcell=7μm
Transmittance, a.u.
0V 2V 2.5V
3V 3.5V 4V
5V 8V 10V
pure LC
Curing
Transmittance, a.u.
0V 2V 2.5V
3V 3.5V 4V
5V 8V 10V
pure LC
Curing
強度皆比純液晶最低之光穿透強度大，因此光聚合電壓大於 2Vrms之 T-PNLC 為高穿透態，另外在附錄 A，我們附上量測到的光穿透強度 之偏振相關性，由實驗結果顯示，當我們旋轉不同角度的偏振片或施 加電壓來量測光穿透強度，T-PNLC 的光穿透強度皆為偏振無關。
反應時間也是相位調制器的重要考量之一，不同光聚合電壓的反應 時間如圖 5-7 所示，其中操作電壓的範圍同樣為 0Vrms~30Vrms。當光 聚合電壓越高，聚合物網絡的鍵結方向越垂直於玻璃基板，聚合物支 條對液晶分子產生較大的垂直方向拉力，所以液晶分子的上升時間有 變快的趨勢。實驗結果顯示，光聚合電壓在 2Vrms條件下，上升時間 約110ms，當光聚合電壓為等於 4Vrms，上升時間變快到約80ms，若 光聚合電壓大於 4Vrms，聚合物網絡已幾乎完全垂直於玻璃方向鍵 結，增加光聚合電壓對聚合物網絡不會有太大影響，所以大於 4Vrms 的製作條件下，反應時間沒有太大變化。
0 100 200 300 400 500
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Curing Voltage, Vrm s
Rise time, μs
0 5 10 15 20 25
Fall time, ms
Rise Fall
圖5- 7 不同外加電壓光聚合之 T-PNLC 的反應時間
圖 5-7 中我們觀察到，光聚合電壓在 4Vrms 以上時，下降時間約 5ms，當降低光聚合電壓至 2.5Vrms，下降時間變快到 1.5ms，這是因 為在光聚合電壓為 2.5Vrms 時，聚合物網絡開始具有橫向鍵結，使得 不加電壓下，液晶分子除了本身的回復力矩還加上聚合物支條橫向的 拉力，造成液晶倒下的速度更快一些，但若光聚合時電壓為 0Vrms，
則上升時間與下降時間將同時變慢，可能是光聚合時不加電壓下 T-PNLC 還是 TN 型液晶，所以液晶除了從站直狀態倒下後，還需要 一個旋轉回 90 度 TN 的時間，造成下降時間較慢，且由於加電壓後 液晶需要克服聚合物支條橫向的拉力，因此上升時間也變慢。
5.1.2 不同外加電壓光聚合之 T-PNLC 與相位調制大小的關係
5.1.1 節中，我們曾經用三片光聚合電壓為 4Vrms之 T-PNLC，檢驗 電光特性之實驗重複性，在本小節，我們先檢驗相位移大小之實驗重 複性。量測相位移的實驗裝置如圖 4-4(Mach-Zehnder)，實驗結果為 圖 5-8 ， 結 果 顯 示 ， 三 片 的 量 測 結 果 相 當 一 致 。 在 操 作 電 壓 為 0Vrms~30Vrms的電壓下，約有0.16π 的相位移變化。
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40
0 10 20
Voltage, Vrms
Phase, π
30 Curing 4V(1)
Curing 4V(2) Curing 4V(3)
圖5- 8 相同三片光聚合電壓製作之 T-PNLC 的相位移對電壓關係
0.00 10VCuringCuring
Curing 10VCuringCuring
Curing