本實驗在量測過程中,需要同時用到水平配向液晶樣品、垂直配 向液晶樣品,以下為不同配向方式的液晶樣品製作介紹。
A. 清洗玻璃
1. 本實驗中我們使用表面鍍有 ITO(透明導電薄膜)的鈉玻璃,將所 使用的玻璃切割為 3.5cm×2.5cm。
2. 將玻璃放入染色壺內,倒入少許清潔液和去離子水(DI water)超過 玻璃,放入超音波震盪器中清洗3分鐘後,用去離子水清洗乾淨,
並用氮氣槍吹乾,放入另一個乾燥的染色壺內。
3. 加入 TCA(三氯乙烷),放入超音波震盪器內清洗5分鐘,TCA用 於去除油脂,且 TCA不溶於水,用後需回收到TCA廢液瓶內,
不可直接到入水中造成污染。
4. 加入 ACE(丙酮),放入超音波震盪器內清洗5分鐘,ACE用於去 除 TCA,用後需回收到廢液瓶內,不可直接到入水中造成污染。
5.
加入去離子水(DI water),放入超音波震盪器內清洗 5分鐘,主要 用於清洗 ACE,並使用氮氣槍吹乾,放入烤箱內烤乾,等待冷卻 備用。B. 王水蝕刻
1. 在本實驗中,我們的玻璃是整片都鍍有ITO透明導電薄膜,但是 我們為了能夠準確的量出電容值,需利用網板印刷的方式,來得 到我們要的圖案(pattern),再利用王水蝕刻掉不需要的部分。
2. 網板印刷的步驟如下:
(1) 先完成具有圖案的gauze printing mask。
(2) 將 gauze printing mask置於整片鍍有ITO的玻璃之上,把具 有抗酸性的油墨塗佈在網板pattern 上,油墨會透過網板而印 刷在 ITO玻璃上。
(3) 等到玻璃上的抗酸性油墨充分乾燥以後,把玻璃放到王水中 進行蝕刻。
3. 進行蝕刻前,需穿著實驗衣、護目鏡、濾毒罐及鐵弗龍材質的手 套以保護人身安全。
4. 配製王水:硝酸與鹽酸以 1:3的比例混合調配而成,等待約 15 分鐘的時間讓硝酸與鹽酸充分反應,當王水的色澤為深橘紅色時 即可開始進行蝕刻(etching)的動作。
5. 在正式進行蝕刻動作前,必須先測試蝕刻所需要的時間,可以拿 幾片切剩的玻璃基版來進行試驗,視當天的溫度與溼度來決定蝕 刻的時間長短。
6. 蝕刻的時間長短決定好之後即可進行蝕刻的動作。
7. 蝕刻結束後,將裝有王水的容器放置水槽中,打開水龍頭將容器 注滿,被水稀釋的王水會變成透明無色,此時取少許的氫氧化鈉
(NaOH)丟入容器中與王水進行中和反應,待中和反應完成後即可
倒入水槽中處理掉。
(以上步驟所製作有 pattern 的 ITO 玻璃由交大電子物理所許家榮 學長完成) [11]
C. 配向膜的塗佈
1. 本實驗中所使用的 Polyimide為NISSAN 130B的配向劑,一般的 PI 需保存在低溫的環境,但在使用前必須先回溫至室溫才能使 用。
2. 將玻璃放於旋轉塗佈機(spin coater)上,分兩階段不同轉速塗佈,
第一步為每分鐘 2000轉15秒,第二步為每分鐘4000 轉25秒,
塗佈於清洗後的玻璃表面上。注意整個塗佈過程中濕氣不可過 高。並放入加熱平台上軟烤,若直接加熱至高溫 170℃可能會破 壞 PI結構。
3. 放入高溫烤箱中,以170℃的溫度烘烤1個小時。
4. 硬烤完成後,將玻璃拿出烤箱中,放入培養皿內冷卻備用。
D. 磨刷配向
1. 冷卻後,將玻璃拿到 Rubbing機台上,Rubbing 機台為在滾筒上 包上一層絨布,利用接觸式的摩擦,進而達到摩刷配向的效果。
Rubbing 完後的玻璃於右上角作記號,作為 Rubbing 配向的方向
標示。
E. 垂直配向樣品製作
1. 本實驗中,C與 D的步驟為製作一般的水平配向液晶樣品,製作
垂直配向液晶樣品,需使用DMOAP 溶液。
2.
DMOAP溶液為具有約 50%的甲醇與其他有機化學分子化合物,它的分子式為C26H58CINO3Si。
3. 一般的 DMOAP溶液需保存在低溫的環境,但在使用前必須先回 溫至室溫才能使用,把DMOAP與 DI water以1:99的體積比例 混合,與洗淨的玻璃一同放入染色壺中,放到超音波震盪器中震 盪 15分鐘。
4. 震盪完後,再以DI water清洗乾淨,並以氮氣槍吹乾,放入 100℃ 的烤箱之中烘烤 1小時。
製作完成的液晶樣品如圖 3-3 所示,我們之所以會在特定區域 面積蝕刻出我們所要的電極面積,主要是因為玻璃四周在夾成液晶 樣品時會封 AB膠,所以在四周不可有電極區域