國立交通大學
光電工程研究所
碩士論文
寬頻液晶空間相位調制器
Broad Band Liquid Crystals Spatial Light
Modulator
研 究 生 : 梁為弘
指導教授 : 孔慶昌 教授
潘犀靈 教授
寬頻液晶空間相位調製器
研究生: 梁為弘 指導教授: 孔慶昌博士 潘犀靈博士國立交通大學光電工程學系碩士班
摘要
由於阿秒雷射系統中需要運用從紅外光至紫外光下的光源，因此 我們目的製作可調變此波段下的脈衝光源的液晶空間相位調變器。 觀察液晶面板技術中，其結構的各部份對於非可見光的波段有極 高的吸收度，常使用的導電薄膜為氧化銦錫，其對於紫外光和紅外光 有極高的吸收。為滿足寬頻波段使用，由鎢化錫和氧化銦錫奈米柱結 構取代為導電膜。對於鎢化錫薄膜我們改變濺鍍的時間和使用的濺鍍 功率。氧化銦錫奈米柱結構則是使用 e-gun 改變厚度和製程參數，找 到可使高穿透並且可接受片電阻之最佳化製程參數。我們也探討各種 不同配向膜製作上最佳配向參數需要，以及對於紅外光與紫外光的使 用上優劣比較。液晶雖已經使用 80%以上穿透率的液晶，卻會受到紫 外光的影響，造成元件性質被改變。對 355nm 波長脈衝光做元件光生 命期的量測，可以找出在 355nm 波段使用下元件生命期和調變能力的 改變與入射脈衝光的雷射光束尺寸以及單位面積紫外光源強度的關 連性。Broad Band Liquid Crystals Spatial
Light Modulator
Graduate student: Wei-Hong Liang advisor: A.H. Kung Ci-Ling Pan
Institute of Electro-Optical Engineering,
National Chiao Tung University
Abstract
The goal of this project is to develop a liquid crystal spatial light modulator (SLM) that covers the range from the ultraviolet to the infrared that is suitable for use in modulating light in the attosecond regime.
Commercial SLMs are primarily for use in the near-ir and the visible from 1600 nm to 430 nm. They use ITO as the electrode material that has a high absorption in the uv and the infrared. In order to satisfy our requirement, we tested both TiW and nanorod ITO as replacement of ITO as the electrode material. TiW was deposited onto the substrate by DC sputtering. For nanorod ITO we used e-gun deposition. In both cases the deposition parameters were optimized to vary the thickness and resistivity of the thin film electrode for the most suitable performance. For the alignment layer suitable materials include Nissan 130B, MAP, DMOAP and Fe2O3.
We fabricated a number of devices and compared their performance as SLM in the uv and the ir. We find that in the uv the performance of the devices degrade with time although the overall device transmission is greater than 80%. Lifetime tests were done at 355 nm to obtain a connection between the lifetime and the beam size as well as the incident intensity of the uv light.
誌謝辭
因為實驗上的需要，在碩班的日子中幾乎是每個禮拜在交大台大 兩頭跑。而在實驗上，常常需要進入一個陌生的環境去學習新的技術 等等。這樣的鍛鍊，讓我自己有了獨立思考與凡事需要靠自己的做事 態度，也讓我對面對問題的韌性達到很大的進步。而在這麼多實驗室 間來往後瞭解到，要結合多種不同技術達成目標，不同技術領域間的 良好溝通是絕對必需的。這也使從前缺乏與人溝通能力的我得到了非 常大的鍛鍊。 感謝碩班兩年原分所的孔慶昌博士，也就是我的指導教授之一， 對於我的指導。教授所展現出來的研究精神和待人處事的方法，都值 得我在未來的人生中再三學習。感謝交大光電所教授，現任清大物理 系教授的潘犀靈博士，也就是我的另一個指導教授每個禮拜對於實驗 上所遇到的問題，提出建議。這使我在實驗進度上能夠一步步達到我 所想要的目標。感謝趙如蘋教授提供液晶實驗室的各項器材和儀器以 供我實驗上的需要，雖然我不是交大電子物理的碩士班學生，但是花 最多時間的地方卻是在液晶實驗室。因此真的非常感恩液晶實驗室對 於一個外系所我的包容。感謝台大光電所彭隆瀚教授實驗室外借我 metal sputter 的使用，讓我完成 TiW 導電薄膜的製作。感謝成大光 電所許家榮教授對於我配向薄膜 MAP 使用上的指教與幫忙。 接下來感謝不同實驗室的幫忙，首先感謝中央研究院原子分子 所孔慶昌實驗室。謝智明學長在實驗上量測的幫忙以及不厭其煩讓我 瞭解對於系統上的的困惑。感謝裴善莊學長在元件對紫外光量測上建 議，對於我進行這部份的實驗有非常大的幫忙。以及他對未來人生規 劃的剖析更是精闢，讓我受用無窮。感謝王菘豊學長教導我 metalsputter 上的使用。感謝賴建任學長對於 smooth table 程式的提供。 感謝陳威廷、詹翰松和陳蔚然學長以及小丟學妹在實驗上或多或少的 幫助與指教。感謝徐維駿同學在碩班兩年不管是學業、實驗以及生活 中的互相幫忙與排解苦悶。 感謝交大光電所潘犀靈實驗室的 Moya、Mika、林晏徵、林瑜良 和楊承山在碩班短短兩年中的和樂相處。 感 謝 交 大 光 電 所 余 沛 慈 實 驗 室 的 余 敏 翔 和 楊 勁 生 同 學 對 於 Nanorod ITO 的提供，沒有你們不求回報的持續幫忙我可能沒有辦法 完成我的碩士論文十分重要的部份。 感謝液晶實驗室的家任、卓凡學長能夠認識你們讓我深深感到博 班也能有顆年輕的心。感謝阿達學長在實驗上的幫助。感謝阿鈺、正 彬、小白熊、哲瑄、瑋達、夢秋和天昱，能夠認識你們這群好朋友算 是我這輩子的福氣。 感謝醫光科技公司的張小姐，耐心的替我處理購買靶材的相關業 務。 最後我要感謝我的爸爸，由於他工作上的專業領域正可以給我這 個懵懵懂懂的碩班學生很多的建議與正確的方向。爸爸感謝您對於我 人生起步的幫忙，我會牢記在心。未來的日子我可以過得更踏實。
目錄
中文摘要 --- i 英文摘要 --- ii 誌謝辭 --- iii 目錄 --- v 圖目錄 --- vii 表目錄 --- xi 一、 諸論--- 1 二、 液晶空間相位調變器的實驗方法之原理--- 3 2-1 液晶空間相位調變器的操作原理--- 3 2-2 液晶樣品的量測原理--- 42-2-1 瓊斯矩陣法 ( Jones matrix method )分析---- 4
2-2-2 液晶元件穿透率量測原理--- 5 2-2-3 樣品間隙( cell gap )的量測原理--- 8 三、 元件製作原理、流程及實驗方法介紹--- 11 3-1 元件製作--- 11 3-1-1 元件製作--- 11 3-1-2 各類配向膜配向原理、製作流程--- 17 3-1-3 金屬濺鍍機 (Metal Sputter)原理與實驗--- 20 3-1-4 黃光製程原理和實驗--- 22 3-2 IR 至 UV 光源下電壓調變光相位的實驗--- 25 3-3 元件於紫外光波段脈衝雷射下生命期的量測---- 27 3-4 阿秒雷射系統(attosecond technology)的實驗方 法和 LC-SLM 系統中的定位--- 28 四、 實驗結果分析與討論--- 31 4-1 元件中材料不同造成的穿透率差異--- 31 4-1-1 元件基板穿透率量測結果--- 31 4-1-2 元件配向膜穿透率量測結果--- 32 4-1-3 元件液晶穿透率和性質量測結果--- 33
4-1-4 TiW 導電薄膜製程參數對穿透率和電性的影響-- 36 4-1-5 Nanorod ITO 導電薄膜製程參數對穿透率和電性 的影響--- 40 4-1-6 替換材料前後元件於各波段穿透率比較--- 42 4-2 中紅外光 2406nm 至紫外光 355nm 光源下，元件 電壓調變光相位結果--- 44 4-3 阿秒雷射系統中元件的操作--- 40 4-4 垂直配向 ( Vertical Alignment ) 結構中使用 液晶 MCL-6608 在製程參數不同造成的配向效果 差異--- 49 4-5 紫外光 355nm 光源下元件操作生命期的量測---- 55 4-5-1 紫外光對液晶元件的破壞--- 55 4-5-2 光源 Intensity 的量測--- 58 4-5-3 Intensity 對應元件生命期的量測--- 60 4-5-4 cross polarizer 下不同 Intensity 的紫外光源對
於液晶元件破壞比較--- 58 五、 結論和未來展望--- 66 參考文獻 --- 67
圖目錄
Fig.2-1 入射光偏振方向和液晶夾角與液晶長短軸座標系--- 4 Fig.2-2 電壓對應穿透率量測裝置圖--- 5 Fig.2-3 電壓對於液晶傾斜造成 TE，TM 偏振光感受到折射率對 應橢圓球的關係圖--- 7 Fig.2-4 TE，TM 偏振光感受到折射率，對應入射方向與液晶分子 夾角的關係圖--- 8 Fig.2-5 量測樣品厚度的實驗架設圖--- 9Fig.2-6 empty cell 中實際光路情形---9
Fig.3-1 五個 channel 的 LC-SLM 其結構圖--- 11
Fig.3-2 牛頓環對應於樣品均勻度的示意圖--- 15
Fig.3-3 one pixel 的液晶樣品內部結構圖--- 16
Fig.3-4 Alkoxysilane 的分子式示意圖--- 19
Fig.3-5 Silane 分子的水解和自聚過程--- 19
Fig.3-6 Silane 鍵結於基板的過程--- 20
Fig.3-7 DMOAP 和 MAP 分子鍵結在基板上的情形--- 20
Fig.3-8 金屬濺鍍機--- 21
Fig.3-9 LC-SLM 調變 2.4μm 波段脈衝光的實驗設置圖--- 25
Fig.3-11 LC-SLM 調變 355nm 波段脈衝光的實驗設置圖--- 25 Fig.3-12 別是使用 21.3mW 的 355nm 脈衝光在元件上 0 和 1 小時的 紫外光源照射後的電壓穿透率結果---28 Fig.3-13 阿秒雷射系統的實驗架設圖---29 Fig.4-1 紫外光(250nm)至中紅外光(2500nm) 基板的穿透光譜31 Fig.4-2 各配像膜加上高穿透基板的穿透率，從紫外光(250nm)至 中紅外光(2500nm)--- 32 Fig.4-3 不同種類液晶的穿透光譜，從紫外光(250nm)至中紅外光 (2500nm)--- 33 Fig.4-4 混合成 E7 的四個純物質 ( 5CB, 7CB, 8OCB, 5CT ) 分子 結構--- 34 Fig.4-5 PCH5 的分子結構--- 35 Fig.4-6 70W 鍍膜 TiW 的導電基板和整體穿透率--- 36 Fig.4-7 50W 鍍膜 TiW 的導電基板和整體穿透率--- 37 Fig.4-8 30W 鍍膜 TiW 的導電基板和整體穿透率--- 38
Fig.4-9 導電薄膜 Nanorod ITO 不同厚度和製成條件穿透率光譜 ---40
Fig.4-10 600nm 厚度下的 nanorod ITO 的 SEM 結果---41
Fig.4-12 各類代表性元件整體穿透率--- 43 Fig.4-13 2406、632 和 355 的 VT curve 和對應的 phase modulation Curve---45 Fig.4-14 2406 到 401nm 的 VT curve---47 Fig.4-15 不同種類光源的 VT curve 轉換成 phase modulation 2406nm~602nm--- Fig.4-16 LC-SLM 調變 632nm,He-Ne laser 實驗設置圖--- 25 Fig.4-17 不同深度轉速 MLC-6608 的配向結果---
-
52 Fig.4-18 scale 固定在 11，不同轉速的配向效果----
58 Fig.4-19 355nm 雷射光元件照射前後 cross polarizer 下照片 --- 55Fig.4-20 301nm 雷射光元件照射前後 cross polarizer 下照片 --- 56
Fig.4-21 未配向下 PCH5+fused silica 紫外光照射的影響--- 58 Fig.4-22 初估不同 Intensity 下元件變異程度--- 59 Fig.4-23 初估不同 Intensity 下元件的生命期--- 60 Fig.4-24 beam waist=0.68mm,結束生命期時與 0hour VT curve 的 對照圖--- 60 Fig.4-25 beam waist=0.15mm,結束生命期時與 0hour VT curve 的
對照圖--- 61 Fig.4-26 不同 beam size 實際照相--- 62 Fig.4-27 元件經 355nm 光源照射後當達到我們定義的生命期後，
表目錄
圖表一 不同材料下最後完成元件，在紅外光和紫外光的穿透率 ---42 圖表二 元件各部位於紅外光和紫外光使用上優劣的比較----44
第一章 緒論
隨著時代的進步，對於顯示器的需求也變的越來越高。此時所使 用的背光源過多的吸收或反射造成太多能量的浪費都是問題。想在可 見光範圍達到高穿透，面板業界導電膜通常使用氧化銦錫 (Indium
tin oxide (ITO) thin films ) [1]及高穿透的液晶[2]與配向膜。 因 此 我 們 想 將 相 同 液 晶 調 變 技 術 應 用 於 阿 秒 雷 射 技 術 (attosecond technology) [3,4]，利用液晶基本原理，製作調變光 相位和強度之元件。 由於阿秒技術基本原理是由產生的多道距離相同頻率寬度光 源，將這些光源調至相位一樣下，轉換到時域下的 pulse width 將會 最窄，這就是此技術的基本原理。此多道間隔相同頻率寬度的光源波 長 範 圍 是 從 紅 外 光 ( infrared ) 延 伸 至 紫 外 光 (Ultraviolet) [5-10]。而本實驗主要就是為了能提供達到此波段內光相位和強度調 變的元件。
實驗中為了克服一般導電薄膜(conductive films) ITO 的吸收 [11-13]，我們嘗試用不同導電薄膜作為電極。液晶和配向膜方面則 配合不同的結構做不同液晶的選擇，例如: 垂直結構(Vertical Alignment Structure)使用負型液晶 (Negative dielectric liquid crystal)[14]，平行樣品 (Anti-Parallel Alignment Structure) 使用正型液晶。並且此元件最終必須滿足高穿透的特性。
不同結構為了達到垂直或者水平排列的目的，配合不同種類的配 向 方 式 。 實 驗 中 嘗 試 使 用 類 似 矽 烷 (silane) 水 溶 液 的 Map 或 DMOAP、聚亞醯胺 ( Polyimide (PI) ) [15,16]以及離子束轟擊法
(Ion-Beam) [17] 鍍上氧化鐵作為配向膜，並做磨刷配向 (Rubbing alignment) 由其附著於基板上的狀態對液晶分子做配相。以上元件 各部位製作方法都必須找到最佳化的製程條件達到我們的目的。 實驗中將展現量測元件於紅外至紫外光的液晶相位調變結果，並 探討紫外光照射後對於元件特性的影響，對量測結果作探討。以及元 件如何在阿秒雷射系統中扮演他的角色，達到不同波段脈衝光各自同 時調變的目的。
第二章
中紅外光至紫外光可用之液晶空間相位
調變器的實驗方法與原理
本章將介紹如何對產生阿秒雷射系統中的ＩＲ至ＵＶ波段之脈 衝雷射，使用液晶空間相位調變器[18]的操作原理和液晶樣品的量測 原理，其量測原理包含樣品間隙( cell gap )的量測、液晶元件穿透 率的量測、元件對於紫外光波段耐光強度的量測以及使用不同驅動波 形下對於元件液晶行為的影響等等。2-1 液晶空間相位調變器的操作原理
(2-1-1)和(2-1-2)公式引用於 2-2-1 章節的推導。以下當入射偏 振光偏振方向和液晶配向方向夾零度，我可以使用此 LC-SLM 使用外 加驅動電壓單純的控制電場改變的相位 (phase) 卻不會改變光強度 (Power) 的大小。 P M(phase modulator) ) ( 2 1 1 )− − ( 2 1 2 − −(
)
x O Oeff eff eff rms
2 2 2 2 x x 0 eff ^ eff = in kdCOS θ+2 in kd 2θ = in kd E E E θ=0 ...n =n (θ)=n (V ) Δn Δn
I =|E | =I (cos ( kd)+cos (2θ)sin ( kd))=I
2 2
e
e
sin
e
o 而當入射偏振方向和液晶配向方向夾 ，可將 LC-SLM 當做光強度 調變器使用。但是與此同時電場的相位也會受到改變。45
O AM(amplitude modulator) 2 2 2 2 0 2 0 45| | (cos ( ) cos (2 )sin (
2 2 (cos ( )) 2 ... ( ) = ( ) o x x eff eff rms rms n n I E I kd kd n I kd n n n n V n n V
θ
θ
⊥ ⊥ = Δ Δ = = + Δ = Δ = − = − Δ ))2-2 液晶樣品的量測原理
2-2-1 瓊斯矩陣法( Jones matrix method )分析
瓊斯矩陣法用於分析偏振光通過液晶樣品後的行為，以下是入射 偏振光和液晶分子夾角對應折射率( index of refraction )關係。 假設入射光的偏振狀態( polarization state )為 p y x E E E ⎡ ⎤ = ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ( 2-2-1 ) 將入射極化在 XY 座標系的分量投影在液晶元件的快慢軸方向，其轉 換矩陣為 ( 2-2-2 ) COS COS y ( ) y , ', ' ' ' ' '
sin
sin
x E p x Ep R Ep X Y X Y E E E E ψ ψ ψ ψ ψ = → = =⎡
⎤
⎢
⎥
⎣
⎦
⎡ ⎤
⎡
⎤
⎢ ⎥
⎢
⎥
⎣
−
⎦ ⎣ ⎦
'
p E Fig. 2-1 入射光偏振方向和液 晶夾角與液晶長短軸座標系。 : 轉置於快慢軸分量的偏振狀態 ' x E : 入射光在慢軸( slow axis )分量 ' y E : 入射光在快軸( fast axis )分量 ( ) Rψ : 座標轉換矩陣 在將 XY 分量轉換到液晶座標軸後，接著要通過液晶層，其所對應的 看到n
eff 而E 看到y'n
⊥，所以光通過液晶層的偏振狀態為: ' x E o =W'
'
0
0
LC eff p p in kd in kd E EE
e
e
⊥ ⎡ ⎤ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦=
( 2-2-3 ) : 液晶層厚度d
2
,
k
π λ
λ
=
: 入射光波長 最後再將此液晶元件在液晶快慢軸的分量轉置回直角座標系 y COS COS '' '' '' ( )sin
sin
LC L x p E E E E ψψ
ψ
ψ
ψ
⎡ ⎤ ⎡ ⎤ =⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎣= ⎦ = C R − E−
( 2-2-4 ) 所以最中我們可以將通過液晶層的矩陣分析寫成下式: o W ''(
)
( )
p p E =R−
ψ
Rψ
E o ) ( 2-2-5 ) 入射偏振光Ep通過液晶元件用R(−ψ)W R(ψ 為代表，最後偏振光為Ep2-2-2 液晶元件穿透率量測原理
分析液晶元件穿透率量測的實驗架設，需要偏振片( Polarizer ), 液晶元件( Liquid crystal cell )和檢偏片( Analyzer )，裝置圖 如下: xx
ψ
Polarizeψ
y y Analyzer Function Generator Fig. 2-2 電壓對應穿透率量測裝置圖。 此裝置圖光偏振通過的過程和結果可以用上述的瓊斯矩陣分析: 當入射沒偏振光為 random 的情形時可將其向量表示式，在直角座標系下表示為: 1 2
1
1
x y EE
E
⎡ ⎤ ⎡ ⎤ = ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦=
( 2-2-6 ) 最後的穿透電場為: ' 0 0 Wo 1 0 0 1(
)
( )
0 0 p E = ⎜⎛ ⎞⎟Rψ
Rψ
⎛⎜ ⎞⎟ ⎝ ⎠−
⎝ ⎠E o COS COS W 0 0( )
sin
sin
eff in kd in kd R e e ψψ
ψ
ψ
ψ
⊥ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎢ ⎥ = ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦=
−
， COS COS COS COS 0 0 0 0 1 0 1 ' 0 1 0 0 21
sin
1
sin
sin
sin
eff in kd in kd e e E ψ ψ ψ ψ ψ ψ ψ ψ ⊥ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎛ ⎞⎡ ⎤ ⎛ ⎞ =⎜ ⎟⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎜ ⎟ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎝ ⎠ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦⎝ ⎠ ⎣ ⎦−
−
2 2 COS COS COS COS COS COS COS 0 0 0 1 ' 0 1 0 2 0 0 1 0 1 2 sin 0 0 1 0 1 2sin
sin
sin
sin
sin
sin
eff in kd in kd eff eff eff in kd in kd in kd in kd in kd e E ee
e
e
e
e
ψ ψ ψ ψ ψ ψ ψ ψ ψ ψ ψ ψψ
ψ
⊥ ⊥ ⊥ + − ⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎛ ⎞ =⎜ ⎟⎢ ⎥⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎝ ⎠⎣ ⎦⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎛ ⎞ =⎜ ⎟⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎝ ⎠⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎛ ⎞ = ⎜ ⎟ ⎝ ⎠−
−
−
) ) ) COS COS COS COS ( ( ( ( 0 0 2 2 0 2 ( ) ( ) 2 2 2 1 2 1 1 2 2 1 2sin
sin
sin
sin
sin
sin
sin
effeff
eff eff eff
eff in kd in kd i kd i kd i k i kd in kd n n n n n n n n kd n n
e
e
e
e
e
ie
e
ψ ψ ψ ψ ψ ψ ψ ψ ψ ψ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ − − + − + − − ⎡ ⎤ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎡ ⎤ = ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎡ ⎤ ⎢ ⎥ = ⎢ − ⎥ ⎣ ⎦ ⎡ ⎤ ⎢ = ⎢ ⎣ ⎦ ' ' x yE
E
⎡ ⎤ ⎥ = ⎢ ⎥ ⎥ ⎣ ⎦ ) 2 ⊥ d − ( 2-2-7 ) 上述為最後的偏振光情形，因 analyzer 的關係，其只具有 y 方 向的分量。而最後的穿透光強度為 I : † 2 2 ( ') ( ') ( ) 1 sin (2 )sin [ ] 2 2 eff I E E n n kd ψ ⊥ = − = ( 2-2-8 ) 因此可知當2 ( ) 1 45 sin [ ] 2 2 eff o n n kd I ψ = = − ⊥ ， 而此式中的 ( ) ( ( )) ( )
eff eff eff rms
eff rms n n n Voltage n Voltage
θ
θ
= = = ( 2-2-9 ) 由此可知當我入射偏振和液晶方向夾 時，其造成穿透率改變的變 數只剩下了驅動電壓( )，也就是我們所外加讓液晶元件感受 到的方均根電壓。45
o rms Voltage Fig.1 說 明 將 入 射 偏 振 於 直 角 座 標 系 轉 置 於 液 晶 的 快 慢 軸 (f(fast axis), s(slow axis))座標系之後，所看到實際偏振光對應 於液晶帶來的感受。當入射方向垂直於入紙面為ordinary ray，此時index (fast axis)。當平行於紙面為extraordinary ray，此
時index (slow axis)。而Fig.1最左邊圖，為未加電壓之下
液晶的情況，液晶會躺的很接近基板的水平方向 (若預傾角(Pretilt Angle)很小)。在中間的圖，當驅動電壓大於臨界電壓( ) 液晶開始出現較大的傾斜。這也造成了偏振光感受到的 開始對電 壓做改變。右圖是其對應的折射率橢球。 o n =n⊥ e n =neff threshold Voltage ef f n Fig.2 內其對應折射率橢球的公式可以看到實際上 o-ray、e-ray 所對應的值。 Fig. 2-3 電壓對於液晶傾斜造成 TE，TM 偏振光感受到折射率對應橢圓球的 關係圖。
// 2 2 2 2 // 1 : sin cos eff n n n n θ θ ⊥ = + ， index for refractive TM wave when the direction of
liquid crystal is horizontal
Fig. 2-4 TE，TM 偏振光感受到折射率，對應入射方向與液晶分子夾角的關係 圖。
2-2-3 樣品間隙( cell gap )的量測原理[19]
為了得知液晶元件的其他物理量，例如: pretilt 或造成光相位 調變的大小等。若想推測這些物理量，都必須知道樣品間隙(cell gap) 大小，對其的影響。一般的樣品製作中想要做出兩片玻璃的間隙，必 須在之中加入已知厚度的間隔物(spacer)，例如: 細小的玻璃棒 ( glass rods )或聚酯薄膜 (mylar) 等。這些間隔物雖然是已知厚 度的物體，可是卻因為在製作的過程中的微小粒子存在於玻璃間，或 因 spacer，玻璃本身就不均勻，造成一個樣品的不同位置厚度往往 有很大的差距。因此想要知道樣品某點的厚度，需要經過實際的量測。 本實驗利用具高穩定性的 He-Ne Laser 作為 laser source。通 過樣品會經過多重的反射，這些多次反射光相互間會因為所走光程差 的不同造成干涉現象，其中因為太多次的反射會造成光強度太低而沒 有干涉的作用，最有貢獻的是一次穿透光 Ray1 和兩次反射光 Ray2。 而此現象和入射光與反射面的夾角又有所關聯。因此旋轉樣品角度造 成光強度的明暗變化。以下為實驗設置圖:對照此圖可以知道兩道光 Ray2 和 Ray1 的光程差δ 為: 2 2 2 2 sin cos cos 1 sin 2 cos cos 2 cos d d d d δ θ θ θ θ θ θ θ = − ⎛ ⎞ = ⎜ − ⎝ ⎠ = ⎟ ( 2-2-10 ) 當這兩道光的光程差δ 為波長的整數倍，為建設性干涉，所以當 光強度最大值發生一個週期的此兩點必經過了一個波長的光程差。所 以現在只要抓某兩點最大值就可知道差距幾個波長光程差的各數，在 找此各點對應的角度，即可回推出 cell gap d。 Empty cell Rotation Stage Iris He-Ne Polarizer Detector Fig. 2-5 量測樣品厚度的實驗架設圖。 Ray1
2
θ
2
θ
θ
Ray2 dθ
θ
1 2 2 1 2 1
2 cos
2 cos
(
)
2 cos
2 cos
(
)
2(cos
cos )
m m n m n md
m
d
m
n
d
d
m
n
m
n
d
δ
θ
λ
δ
θ
λ
δ
δ
θ
λ
λ
λ
θ
θ
+ +=
=
=
=
+
=>
−
=
−
=
+
−
θ
∴ =
−
( 2-2-11 )第三章
元件製作原理、流程及實驗方法介紹
3-1 元件製作
3-1-1 元件製作
主要分為以下兩種，其製程過程略有差異a. 使 用 於 2406,1203,802,602,481,401nm 脈 衝 光 六 個
channel 可以同時調變相位的元件:
其製作流程如下:
Fig. 3-1 此為最終元件結構，最左邊黑色區域是給 2406nm 脈衝波段使用的 TiW 導電膜，而剩下的五個 channels 由左至右分別給 1203,802,602,481 和 401 脈 衝波段使用。此結構由外向內是由 ( 1.) 勝華公司提供的玻璃基板 ( 2.) 導 電薄膜 ITO ( 100nm ) ( 3.) 配向膜 PI ( 4.) 默克 (Merck) 提供 E7 液晶。 每個 channel 間隔各為 0.1mm，樣品液晶層厚度= 32μm。裡面提到的 rubbing direction 可由需求不同改成我想要的方向。 A. 蝕刻 ITO 玻璃 1. 本實驗使用 ITO 玻璃。切割大小為: 上板 (需做 pattern) 2，下板 2。此大小是為了配合實驗 產生的 2406~401 六道光的某種特別距離的使用需求。 39.09 30mm× 44.09 30× mm 2. 將上下板30mm 的邊緣預留一個區塊10×30mm ，除此區塊外2的區域都用博士膜貼上，並將空氣壓出。 3. 將草酸溶液和去離子水 (DI Water) 比例為每 1g 草酸對應 100ml 的 DI Water。調配好所需要的草酸溶液後將之加溫到
C
等待恆溫。60
O~ 65
OC
4. 將 處 理 後 的 上 下 板 放 入C
恆 溫 的 草 酸 溶 液 中 50min 以上，即可將 ITO 蝕刻完成。60
O~ 65
OC
B. 清洗玻璃
1. 將上下 ITO 玻璃基板站立放置於燒杯內，加入中性清潔劑並加 入一般水，為了怕玻璃清洗不完全，必須將水量蓋過玻璃。將 燒杯放入超音波震盪器以超音波震盪5 min ~ 15 min。 2. 用水將玻璃沖洗乾淨，加入丙酮 (Acetone) 到另一個丙酮專 用 的 燒 杯 裡 ， 將 玻 璃 垂 直 放 入 ， 同 樣 以 超 音 波 震 盪 。 5 min ~ 15 min 3. 用甲醇沖洗一下玻璃，加入甲醇 (Methanol) 到專用的燒杯， 將玻璃垂直放入，超音波震盪5 min ~ 15 min。 4. 以 DI Water 將玻璃沖洗乾淨，將玻璃放入裝滿 DI water 專用 的去離子水杯裡超音波震盪5 min ~ 15 min。 5. 用鑷子夾出玻璃再以 DI Water 將表面殘留的物體沖洗乾淨。 以氮氣將表面水滴吹乾。最後再放入已經預熱好的100
OC
烤 箱內，烤約略30 min，將玻璃表面的水氣烤至消失。C. 金屬濺鍍 (Metal sputter) TiW 薄膜
1. 將清理好的上下板除了吃去 ITO 的部分露出外，其餘的部分都 用導電膠帶覆蓋，處理好後將它放入準備好的金屬濺鍍腔體 中。 2. 我們使用台大光電所澎龍漢教授實驗室的金屬濺鍍 (Metal sputter) 儀器，最後適當鍍膜的功率 50W，電壓約 384V 而電 流約 0.130A，在此條件下鍍膜75sec (以上為嘗試後所得到最 最佳結果的使用參數) 。以上的鍍膜最終在四點探針 (four point probe) 的 測 試 ， 面 電 阻 (sheet resistance) 為
5
kΩsq
~ 20
kΩsq
。D. 黃光製程間隔 channel 電極
1. 將 C.步驟完成的玻璃再次經過 B.步驟清洗(此動作會造成面 電阻的上升)，是為了黃光製程中光阻的表面附著較好。實驗
經驗知當面電阻過大 (~ 500kΩsq ) 時可以省略此步驟。
2. 上 s1813 此光阻於上板玻璃板上經過 spin coating step1: 10sec.1000r.p.m.，step2: 40sec.4000r.p.m.。即完成了光 阻的鍍膜。 3. 將處理好的上板玻璃放到已經預熱110O C 的烤盤上 60sec。 4. 放置於曝光機台 (ABM Aligner) 載台上，由我所要的光罩上 2406nm 脈衝光所使用的 channel 對齊上板玻璃基板的 TiW 鍍 膜邊緣，做好設定的動作後進行汞燈曝光。曝光 23.5sec 後即 可。 5. 放入顯影液約 60sec，這段時間內需要觀察玻璃上鍍膜的 pattern 色澤會隨時間變色。當變色消失的時候即是 pattern 已經被顯影完成了。接者以 DI Water 浸泡清理上面的顯影液， 以氮氣槍吹乾水滴。
6. 放置於 ABM Aligner 機台上以顯微鏡 double check 所呈現出 的 pattern 是否如我們所要。 7. 最終以預熱好110O C 的烤盤硬烤 120sec 即算完成所有程序。 8. 將處理好鍍上光阻的玻璃重複 A.蝕刻玻璃的步驟，即可吃出 我們想要的圖案後。接著以丙酮清洗玻璃就可以將覆蓋在上面 的光阻 (s1813) 洗掉。
E. 配向基板的製作
1. 本實驗可使用配向膜為 Nissan 130B 2. 將他從冰箱中拿出放置室溫一小時，直到其溫度回到室溫。 3. 將上下板一片片取出放置於 spin coating 機台上，ITO 面朝上準備在表面鍍膜。開啟真空馬達，當鍍膜玻璃基板面積夠小
配向膜 即可均勻 鍍滿整塊 ITO 玻璃 基板。 但現在使用 是
2和 2的大小。以經驗來說，要將整
塊基板均勻鍍好須將配向劑滴滿整塊玻璃，以 Step1: 1sec， 2000r.p.m. ， Step2: 15sec ， 2000r.p.m. ， Step3: 1sec ， 4000r.p.m.，Step4: 25sec，4000r.p.m.適用以上順序設定 spin coater 操作即可。 39.09 30mm× 44.09 30× mm : 0 PM ，AM 4. 將 spin coating 完成的玻璃放於已經預熱好60O C的烤盤上， 軟烤五分鐘。 5. 將鍍好配向膜的 ITO 玻璃軟烤完成後，放入已經預熱好 的烤箱內，硬烤一小時後即可拿出室溫直到恆溫後，才可進行 下一步驟。 170O C
F. 絨毛磨刷配向過程
1. 將電源插頭接上 110V，啟動馬達。 2. 啟動磨刷配向機台(按下 power 指示燈約兩秒)，按下主軸旋轉 並將轉速調至 900r.p.m.，將前進載台速度調至 130 左右。將 mode 調至自動，按下自動啟動。 3. 先以一片鍍好 PI 的測試玻璃片進行一次磨刷，觀察上面是否 有刮痕，若有的話會造成配向效果不佳。與此同時需要注意絨 毛和玻璃接觸時轉速的下降程度。經驗來說可以控制下降幅度 15~20r.p.m.，這樣參數下的溝槽深度算是蠻適當的。 4. 完成步驟 3.後，由需求改變載台上玻璃和磨刷方向的相對位 置，對於上下板的磨刷方向進行磨刷，讓最後水平偏振入射光 和液晶方向的夾角 ( O : 45O)。G. 組合成型
1. 為了滿足 2406nm 脈衝光的 channel 最後造成的相位調變至少 有4π以上，配合所使用的液晶 PCH5 的 He-Ne 測試電壓對相位 結果，我們將液晶層厚度控制再 31μm。因夾完後的厚度不會 和所使用 spacer 厚度完全一樣 (會變大)，所以使用 23μm 的 絕緣墊片作為 spacer，割成長條型夾在兩片玻璃的邊緣。2. 以數個長尾夾夾在樣品邊緣施力，作為控制樣品均勻度方法。 過程中需要注意牛頓環的改變，為了讓光點圓圈內通過此樣品 改變的相位都相同，必須在讓最後使用光點的範圍內都是均勻 的厚度。所以需要花相當多的時間將牛頓環調至所能夠達到廣 而稀疏的程度。 3. 以 AB 膠塗在長尾夾夾住處，等待一天。 Fig. 3-2 牛頓環對應樣品均勻度。 4. 固化後量測各 channel 的實際厚度，這會影響最後所能調變的 相位。 5. 灌入液晶並封盒，再等待一天 6. 將上板各個 channel 預留出的部位用銀膠黏上電線，等待三天 至一個禮拜讓銀膠完全乾，要注意各 channel 是否有導通，這 可 以 由 電 阻 的 大 小 去 判 斷 ， 因 為 液 晶 層 的 電 阻 約
50
Msq
~ 20
MΩsq
所以當不導通下兩 channel 間，電阻必須 至少比此高。 Ω 7. 最後相同方法再接地下板端黏上電極，一樣過了三天到一個禮 拜，最後在連接電極表面塗滿 AB 膠，作為銀膠的保護就算完 成。b.
紫外光 (355,344,301nm) 所使用獨立一個 channel 的元
件:
製作流程:
Fig. 3-3 此一個 pixel 的結構和 Fig. 3-1 差異性在於基板(1.)、在導電薄膜 (2.) 和配向膜 (3.)。而和液晶方面 (4.) 對於紫外光使用必需使用 PCH5 或 MLC-6608 這種兩種紫外光高穿透的液晶取代 Fig. 3-1 中的 E7。基板方面以 fused silica 取代勝華公司提供的玻璃基板。配向膜使用Fe O2 3或者 MAP，DMOAP 取代 PI 的使用。導電薄膜使用 nanorod ITO ( 30nm )取代原本的 ITO 材料。 以上替換材料的原由主要是為了提升元件在紫外光下穿透率。
A. 鍍導電薄膜 Nanorod ITO
1. 為了可以在紫外光下達到元件的高穿透，我們使用 fused silica 做為基板，先將基板經過 a.B 清洗玻璃的步驟。 2. 鍍膜是由交大光電所余佩慈老師實驗室提供給我們由斜向鍍 膜而成的 Nanorod ITO。由製程參數的不同，造成穿透率會有 極高的差異性。但由嘗試經驗得知，穿透率的高低最主要還是 取決於奈米結構層的厚度為主。 3. 最終我們將厚度控制在 30~20nm，鍍率為 0.15nm/s。其中還 有一些機台的製程參數在此就不列出來了。可以得到 301nm 波 長的穿透率可達到 82%，而 350nm 附近可以達到 86%以上。面 電阻約15
kΩsq
。B. 配向基板的製作
1. 因為考慮的高穿透的差異性，我們配合平行樣品或者垂直樣 品各使用 MAP 或者 DMOAP 這兩種配向膜。 2. 當考慮平行樣品下使用 MAP，調配水溶液。和去離子水的比例 是 0.1%。調配好後將鍍好 Nanorod ITO 的基板直立固定放入 此水溶液中超音波振盪 5min，放入已經預熱好 的烤箱 內一小時即可。 110O C
C. 絨毛磨刷配向
1. 配合基板和基板上導電膜的厚度，將摩刷機台深度 scale 固 定在 10,11 同 a.F 部份操作程序即可。D. 組合成型
1. 因為是為了紫外光使用的樣品，所以想要用一個適當的週期 時，必須使用較薄的厚度，重複 a.G 的過程即可。3-1-2 各類配向膜配向原理、製作流程
以下說明各種配向膜原理和比較，內容包含: 聚 醯 亞 胺 (Polyimide ( PI )) 、 氧 化 鐵 (Fe O
2 3 ) 、 N-methyl -3-aminopropyltrimethoxysilane(MAP) 、 N,N-dimethyl-N- octadecyl-3-aminopropyltrimethoxysilylchloride ( DMOAP )聚醯亞胺 Polyimide ( PI ):
這種配向膜的製程原理是利用毛刷配向，製造在基板表面的 溝槽，讓液晶分子受到溝槽產生力而向摩刷方向排列。 1. 開啟抽氣馬達，將經過洗淨的玻璃基板放置於 spin coater 轉 台上，將轉台四周的鋪滿錫箔紙，防止受到 PI 的汙染。 2. 當需要鍍 PI 膜的基板太大時需要以膠帶作輔助黏貼於基板下 面和載台。3. 設定鍍膜參數，Step1: 1sec，2000r.p.m.，Step2: 15sec， 2000r.p.m. ， Step3: 1sec ， 4000r.p.m. ， Step4: 25sec ， 4000r.p.m.。
4. 用預熱好的加熱烤盤加熱到60O C的烤盤上，軟烤五分鐘。 5. 將鍍好配向膜的基板軟烤完成後，放入已經預熱好170O C 的烤 箱內，硬烤一小時後即可拿出室溫直到恆溫後即可。 氧化鐵(Fe O2 3): 利用外加電場使氣體內的電子被加速碰撞不帶電氬氣分 子，被碰撞後的氬氣產生一堆正離子和電子後，電子又被加速因 此產生連鎖的效應。最後生成一堆包含中性氣體分子、正電荷離 子、電子和受激發的中性分子的電漿。 將氧化鐵靶材放置於負極並將玻璃基板放置於下電極處，接 收由腔體內正電子撞擊負極靶材後掉落陰極的靶材原子，沉積於 玻璃基板上。本實驗使用日本 Eiko 公司的離子鍍膜機台 ( Ion Coater Model IB-2 )，經由調整一些參數例如: 直流電壓、電 流和鍍膜時間。並調整之後的 rubbing 強度，找出最適合配向的 氧化鐵薄膜製程參數。
N-methyl-3-aminopropyltrimethoxysilane(MAP)
、
N,N-dimethyl-N-octadecyl-3-aminopropyltrimethoxy
silylchloride ( DMOAP ):
MAP 和 DMOAP 都是一種類似於矽烷 ( silane ) 結構，也就是中 間一個矽原子，四周圍繞著四個氫原子 ( H )。而以 Alkoxysilane 和 silane 的差異就是外圍鍵結的地方是由有機化合物的烷基鏈取代
氫原子。但是他的架構是相同 Alkoxysilane 的分子式是
RSiX
3。如圖所示，疏水性(Hydrophobic) 端 R: Organofunctional group，親 水性端 (Hydrophilic) X: Alkoxy group。親水端後來會造成水解反 應的進行。X 為氧烷基的鍵結，所以水解後會放出醇類的產物。
3 3 (OCH ) RSi 3 (OH) RSi CH OH3 3 (OH) RSi 2 H O 2 H O Fig.3-4 Alkoxysilane 的分子式示意圖 S
ilane 的結合過程:
這是 MAP 剛配成水溶液時，所產生的過程。前半段
RSi OCH
(
3 3)
轉變成
RSi OH
(
)
3過程中和水作用並且放出甲醇，這稱之為水解過 程 。 而 第 二 步 驟 由 多 個 水 解 後 的 自 聚 作 用 (condensation
)過程中放出水分子，變成互相鍵結的形式。這造 成了更大的聚合物。 3)
(OH
RSi
Fig.3-5 Silane 分子的水解和自聚過程
Silane 聚合物鍵結於基板的過程:
因為基板上面已經吸附了氫氧鍵，而自聚作用生成的分子，他的 氫氧原子會因他原子結構正負電的原因和基板上的氫氧鍵行成鍵 結。最後又在過程中放出水分子。 最後展現出疏水端 R，他烷基鏈的特性，去影響液晶分子的排列。Fig.3-6 Silane 鍵結於基板的過程
由 DMAOP 和 MAP 為例，DMOAP 的烷基鏈 R 中長鏈狀的 。這
鍵 結 會 使 得 液 晶 分 子 順 著 長 鏈 方 向 排 列 ， 故 可 以 產 生 垂 直 配 向
( Vertical Alignment ) 的效果。而 MAP 的烷基鏈 R 只有 這
造成液晶分子喜歡順向平行基板排列。這兩種 Alkoxysilane 都可利 用 絨 毛 磨 刷 ( Rubbing ) ， DMOAP 搭 配 負 型 液 晶 ( negative dielectric LC )、MAP 搭配正型液晶 ( positive dielectric LC ) 達到加電壓順著磨刷方向排列的效果。 18 37
C H
2(
CH
)
33-1-3 金屬濺鍍機 (Metal Sputter)原理與實驗
Fig.3-7 DMOAP 和 MAP 分子鍵結在基板上的情形。金屬濺鍍機 ( Metal Sputter )原理:
我們實驗使用的是台大光電所彭隆瀚實驗室的儀器。實驗室系統 分為大 sputter 和小 sputter。大 sputter 用於濺鍍氧化物，小
sputter 則是我們要使用的濺鍍金屬物質 TiW。 濺鍍基本原理是將真空濺鍍腔裡通入氬氣，藉由外加的高壓電場 使氬氣電漿能夠被點燃，電漿中的氬離子帶正電因此會被加速轟擊陰 極，此離子和已經放置在陰極的靶材固體表面產生原子的動量交換， 最後從靶材表面濺出原子。此時靶材表面原子將會飛向基板所在的陽 極位置鍍膜在基板表面。 Fig.3-8 金屬濺鍍機
金屬濺鍍機 ( Metal Sputter )台操作流程:
1. 檢 查 空 壓 機 、 冰 水 機 、 chamber C 的 壓 力 ( for metal sputter )、靶材種類的位置。
2. 開啟機械幫浦 ( MP ( Mechanical Pump ) )、開啟 foreline， 當 foreline 真空度達到5 10× −2torr 以下才可以開啟真空幫浦 ( TP ( Turbo Pump ) )升速，達到 34000rpm 附近才可進行下 一步驟。
3. 注意和 chamber 連結的 TP 和 foreline 的 valve 必須關閉，開 啟氮氣灌入 chamber 中 vent 氣，直到 chamber 氣壓值達到一 大氣壓力。
基板以導電膠帶固定在載台上，防止鍍膜過程中基板的掉落， 放回 chamber 中。以 MP 粗抽至5 10× −2torr，接者以 TP 細抽至 2 3 10× − torr 等級。抽真空的過程約需 1~2 小時。 5. 注意 DC Power 的管線是否接到 DC2 位置，以對應的靶材位置 上 (以此間實驗室為準)。 6. 當第 4.步驟完成後，通入氬氣 ( Ar )，在我的實驗中都設定 在流量數值 175。
7. 確 認 靶 材 上 方 的 shutter off ， 將 power 逐 漸 升 高 到 pre-sputter 需要的值 ( 約是最後使用 power 的一半 ) ，進 行 pre-sputter 約 5~10 分鐘，將靶材表面的氧化物去除。 8. 將 power 升到實際使用的大小，操作儀板上 rotation on 打 開，再打開 shutter 進行鍍膜。 9. 鍍完所需要的厚度後，將 shutter 關閉，慢慢將 power 降至零。 10. 關閉氬氣 ( Ar )，關閉 chamber 和 TP 連結的 valve 後，關 閉 TP 減速，直到 10000rpm 以下，再進行下步驟。 11. valve 關閉，開啟氮氣 vent 氣後，將氮氣關閉。拿出載台取 下樣品。 12. 以機械幫浦 ( MP ) 粗抽至5 10× −2torr。 13. 以甲醇清洗載台，並烤乾。這個動作必須做確實以免造成氣 壓計因為揮發性氣體而失靈。
3-1-4 黃光製程原理與實驗
黃光製程原理:
本實驗中主要將光阻做為之後吃出電極形狀時，阻隔草酸的表面 層。先將光阻經過製程均勻鍍在 ITO 電極表面。在經過汞燈透過光罩 照射在光阻表面後，經過顯影硬烤後即可作為之後隔絕草酸的阻隔 層。黃光製程操作流程:
A. 預烤
1. 將清理好的 ITO 玻璃 ( 勝華提供 ) 放置在 spin coating 機 台上，打開 power 和 pump 開關。於 ITO 玻璃表面滴滿光阻 S1813，以 1000rpm---10sec，4000rpm---40sec 的轉速和時間 鍍膜。 2. 將樣品放置於已經預熱好120o C的加熱台上一分鐘，即完成軟 烤。 B.
光罩對準操作程序
1. 進行 ABM Aligner 系統的開機手續，開啟總開關＂power＂， 讓空壓機和真空幫浦開始運作，經過十分鐘後觀察系統真空度 和空壓壓力是否正常。
2. 按下＂start＂不放經過三四秒汞燈就被點亮。
3. 將樣品放置 chuck 上，打開 Sub VAC.將樣品固定在 chuck 上。 放上光罩打開 Mask VAC.固定住光罩。 4. 調整垂直方向 z 軸光罩與樣品的距離，直到樣品接觸到光罩後 將 chuck 高度下降。進行光罩對準。 5. 適度調整載台的旋轉角並 xy 軸對準後，開啟＂Contact VAC.＂ 到＂On＂將內部抽氣，讓光罩和樣品緊貼。 6. 設定曝光時間，這裡由經驗使用 22sec 曝光時間，將 Lamb housing 選取自動，按開始即會進行曝光。
7. 完 成 後 將 Lamb housing 移 回 原 處 ， ＂Contact VAC.＂ 轉 至＂Off＂減小光罩和樣品的接觸。將 chuck 下降一些。最 後＂Mask VAC＂拉起，＂Sub VAC.＂轉至＂Off＂取下光罩和 樣品即可。
C. 曝光
1. 將處理好的玻璃丟入顯影液 ( MF193 ) 約一分鐘，觀察經過 顯影後被蝕刻掉的光阻上顏色是否不再變化，這代表蝕刻已經 完成。
2. 由去離子水清洗後氮氣吹乾即可。 D. 蝕刻 1. 如同一開始講解如何蝕刻 ITO 膜的方法一樣，將樣品丟入配好 的草酸溶液中
60 ~ 65
oC
一小時。 2. 丟入丙酮中，溶解光阻後。再由去離子水清洗後氮氣吹乾。 3. 最終完成了我所要的 ITO 形狀。3-2 IR 至 UV 光源下電壓調變光相位實驗
由 Fig.3-8, Nd:YAG laser 產生 1064nm 光源，1064nm 經由 PPLC cell 產生 2406nm 為λi 和 1.9μm 為λs，最後由 prism 分光出 2.4μm。 由前面論述的理論部份我們知道在 LC-SLM 前後的光源偏振方向需夾 90
°
或者 0°
，且入射偏振方向需和 LC-SLM 的 rubbing direction 夾 45°
。最後 set up 好以後，透過可 2.4 μm 高穿透的 LC-SLM 做調變光 相位的量測。以下公式是 2406nm 光源的產生過程。 1 1 1 1064nm = 2406nm+1907nm(3-
2-1)
For 2406nm, Fig.3-9 LC-SLM 調變 2.4μm 波段脈衝光的實驗設置圖。 For 632nm,由 Fig.3-9,以 632nm He-Ne laser 光源作 LC-SLM 量測，在設置 圖中因為 632nm 光源較容易得到偏振片去使用，不同於 2.4μm 或 355nm 需要搭配 Rochon prism 將光源分成 cross 的兩道偏振光使用。
For 355nm,
由 Fig.3-10,, Nd:YAG laser 產生 1064nm 光源，由 polarizer 調整入射光強度，由 KTP 晶體產生 532nm 的光源。BBO 晶體讓 1064nm 和 532nm 光源作和頻產生 355nm 光源。最後由 prism 分光出 355nm， 透過 Mirror ( 355nm (T:50%,R:50%) )分光出來 Power meter1 偵測 355nm 光源的穩定性。右下角使用 He-Ne laser 在同一時間內和 355nm 光源入射於元件上不遠的距離，並且各自以不同 power meter 2,3 偵 測光的 total power。這是為了觀察溫度因素改變液晶性質，是否於 同一時間對兩種雷射造成影響。 Fig.3-11 LC-SLM 調變 355nm 波段脈衝光的實驗設置圖。 為何要觀察溫度和 355nm 光源穩定性的問題，是因為紫外光會改 變元件原有性質。在觀察電壓對穿透率( VT curve )變化時，需要排 除溫度和穩定性的問題，才是真正想要觀察到的元件變化。
以下式子(3-2-2)在說明 1064nm 入射光由 KTP 晶體倍頻後產生 532nm，式子(3-2-3)在說明由倍頻產生的 532nm 和 pump 光 1064nm 由 BBO 晶體作和頻後產生 355nm。 1 1 1 1064nm+1064nm = 532nm
(3-2-2)
1 1 1 532nm 1064nm 355nm + =(3-2-3)
3-3 元件於紫外光波段脈衝雷射下生命期的量測
因元件於紫外光照射下的電壓對穿透率曲線圖會隨操作時間而 有所改變。由 4-5 章節內容中實驗上的推論問題發生的原因在液晶本 身。這是於元件本質上的問題，目前還無法解決此問題。而在使用上 我們試圖知道元件的生命期和適用範圍。 一開始可以先由 Fig.3-11 明顯看出在紫外光下，使用時間的增 加造成曲線的改變，並難以回復。以每個對應的最低和最高點來看， 照射前後元件的操作有橫向操作電壓的改變和縱向無法調變至零點 的改變。但由實驗經驗來說縱向的改變量常常伴隨著橫向操作電壓大 量的 shift。而橫向的微小改變量卻不見得造成縱向光穿透率無法降 到零的改變。而在使用上縱向無法調變至零對元件功能的影響，應該 要比圖形單純的橫移要大的多，因為這代表對光調變的相位情形難以 預測，當然也沒辦法使用。所以以下討論主要都放在縱向圖形的變 異。也就是造成元件經過紫外光照射後，電壓對穿透率圖形無法達到 光相位準確調變，並且調變光強度強弱比例的能力 ( definition ) 的下降。 因為想要量化元件調變能力改變的程度，我們暫時以下公式 ( 3-3-1 ) 粗略去定義。以 Fig.3-11 來看就是兩曲線最低點接近的 值，作相減取絕對值。並把每個合理的最低點作以上動作後相加取平 均。用這個代表縱向的改變量。接著為了定義出改變程度，以初始的 各個最高值取平均後。以縱向改變量除以初始各點最高值的平均，將 結果乘以 100%後得到 D ( definition 改變量的百分率 )。我們定義 D=10%，這個比例當成我們對於調變紫外光使用上的最 低標準。超過這個標準，就當作無法繼續使用。 0 1 2 3 4 5 0 2 4 6 8 10 12 14 16
b
Po we r(m W ) Voltage(Vrms) 21.3mW0h 21.3mW1hr
Fig.3-12 由 b, r 兩圖分別是使用 21.3mW 的 355nm 脈衝光在元件上 0 和 1 小時的紫外光源照射後的電壓穿透率結果。 1 [min( ) min( )] 100%/
[
max( )]
n i i m i i i abs r b D b naverage
= − = ×∑
∑
(3 3 1)− −做完基本定義以後，先將雷射的 Intensity 調至接近實秒系統
中的 344nm 的 beam size 大小作測試。接著在不改變 beam size 的情 況下降低 Intensity，作 D 對時間的量測即可瞭解對於此元件在使用 上的特性。
然而造成元件的 D 改變程度不一樣，並不僅只於光強度的平均 Intensity 而是和入射光源的 beam size 也有所關連性。為了瞭解其 間的差異，我們改變 beam size 後固定其大小，一樣的調整 Intensity 的大小，觀察 beam size 改變後對元件 D 的程度和生命期的差異。
3-4 阿秒雷射系統
( attosecond technology )的實驗方法和
LC-SLM 系統中的定位
Dye Laser system (602 nm) 10.3 mJ/pulse，
bandwidth: 3~4ns
Ti:S Laser system (802 nm) 4.67 mJ/pulse
bandwidth: 2~3ns
Fig.3-13 最上面一張是阿秒雷射系統實驗設置 圖，左下角的是602nm, 802nm 光源的實際照片。 右下角的是AM，PM 的實際照片。
本實驗主要由 602nm dye laser 和 802nm Ti:S laser 作為開始 的光源，打入氫氣產生出每隔相同頻率間隔的光源。在此我們使用 LC-SLM 調變 2406,1203,802,602,481 和 401nm 六道光。
將這些相同頻率間隔的光打入 Xe 中產生 four-wave mixing. 先 以 AM 將所有 sideband 強度調至最大，再以 PM 將所有 sideband 相位
調至 in-phase.便合成最短 pulse width 的脈衝。
接下來藉由 AM 和 PM 調整各個 sideband 的振幅與相位，量測 pulse 的 autocorrelation 結果與模擬是否符合，以證明各 sideband 的相 位已調至 in-phase。
第四章
實驗結果分析與討論
4-1 元件中材料不同造成的穿透率差異
為了達到各波段高穿透下並可以操作調變光相位的目的，須排除 元件中各部位的吸收材料，以高穿透材料取代。各部位分為 (1.) 基 板 (2.) 導電薄膜 (3.) 配向膜 (4.) 液晶。實驗使用尚偉公司代理 的 JASCO: V-670 光譜儀。4-1-1 元件基板穿透率量測結果
勝華科技公司 ( Wintek Corporation )的 ITO 玻璃，將表面導 電薄膜 ITO 已草酸去除後即可得到本身基板的穿透光譜。和 fused silica 相比可以看到在紫外光波段 fused silica 的高穿透的優異 性。所以於紫外光下的需求，fused silica 是較好的基板選擇。 glass ( Wintek ) 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 0 10 20 30 40 60 70 100 50 80 90
Wavelength(nm)
fusedsilica(a.)
Transmittance(%)
260 280 300 320 340 360 380 400 0 10 20 30 40 50 80 90 100 60 70 Wavelength(nm) Tra ns mi tta(b.)
nc e(%) Fig.4-1 (a.) 顯示從紫外光 (250nm) 至中紅外光 (2500nm) 的穿透光譜。 (b.) 紫外波段 ( 250~400nm ) 穿透光譜。4-1-2 元件配向膜穿透率量測結果
300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100 substrate: fused silica
MAP 130B Fe2O3 DMOAP Chisso250degree Chisso170degree AL120G
(a.)
Wavelength(nm) Transmittance(%) 250 300 350 400 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 (b.) Wavelength(nm) Transm ittance (%) Fig.4-2 本圖為各配像膜加上高穿透基板的穿透率。(a.) 顯示從紫外光 ( 50nm) 至中紅外光 (2500nm) 的穿透光譜。(b.) 紫外波段 (250~400nm) 穿 透光譜。 2配向膜扮演控制液晶相對機板排列的角色，存在於元件液晶層和 導電薄膜之間。由 Fig.4-2 可以知道各類配向膜間，在紅外光的差異 性並不大。然而在紫外光，350nm 以下可以看出 MAP 和 DMOAP 這兩類 Alkoxysilane 和Fe O2 3 2 的優異性。不同於 130B ( Nissan Chemical Co. )、Chisso 和 AL120G ( 大立高分子公司 ) 等配向膜因較稠。製 成方法不配成水溶液，而以 spin coating 的方式鍍膜。這樣生成的 薄膜勢必較 MAP、DMOAP ( Fluka chemical Co. ) 以配成水溶液，
水解分子的方式或者較 ion-beam 鍍膜 的鍍膜厚。因本身特性， 除了 MAP、DMOAP 和 2 3 Fe O 3 Fe O 外，其餘配向膜於紫外波段會吸收。且因為 厚，更造成了對光的吸收。 DMOAP 和 MAP 因生成的薄膜本身夠薄加上特性，在紫外光為高穿 透。所以對平行配相和垂直配相結構下使用，各由 MAP 和 DMOAP 做為 配相膜是較好的選擇。
4-1-3 元件液晶穿透率和性質量測結果
想要直接測得液晶本身穿透率有一定難度，所以以中紅外至紫外 波段都高穿透的 fused silica 作為機板將液晶層夾在中心，所以量 到的穿透率飽含兩成 fused silica 的吸收與反射。
圖 Fig.4-3 ( a.) 可以知道 E7、PCH5 和 MLC-6608 ( 負型液晶 ) 在[20,21]中紅外部份穿透率都可以達到八成以上，因此在此波段可 以取較有利於自己的液晶特性去使用。 圖 Fig.4-3 ( b.) 則可以看出這三種液晶的適用範圍，不同於 MLC-6608 和 PCH5，E7 於 340nm 波段以下幾乎完全吸收了這以下波段 光源。而 MLC-6608 和 PCH5 確可以在 300nm 以上光源，液晶加上 fused silica 的穿透率達到 80%以上。所以對於紫外波段想達到高穿透使用 需求，對應垂直樣品 (VA)平行樣品(AP)的使用上，各由 MLC-6608 和 PCH5 作為使用液晶。 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
E7
MLC-6608
PCH5
Transmit
tance(%)
Wavelength(nm)
(a.)Substrate: fused silica
260 280 300 320 340 360 380 400 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Transmittance(%) Wavelength(nm) (b) Fig.4-3 不同種類液晶的穿透光譜 (a.) 顯示從紫外光 (250nm) 至中紅外 光 (2500nm) 的穿透光譜。(b.) 紫外波段 ( 250~400nm ) 穿透光譜。
以下列表所使用各液晶特性
E7:
我們所使用 Merck 的 E7 液晶，是由四種純液晶分子混和而成： 4-Cyano-4＇-n- pentyl-1,1＇-biphenyl(5CB), 4-Cyano-4＇ - nheptyl-1,1＇-biphenyl(7CB), 4-Cyano- 4＇-n-octyloxy-1,1＇- biphenyl (8OCB) and 4-Cyano-4＂-npentyl-1,1＇,1＂ -terphenyl (5CT)等。分子結構 Fig. 4-4，而主要性質如下： 液晶態：
-10
oC
~ 61
oC
折射率 (常溫下)：n
0=
1.5216,
n
e=
1.7462
0.2246
n
Δ =
介電常數 (常溫下)：ε
// =19.0,ε
⊥ =5.2 Δε
=
13.8>
0
, 正型液晶5CB (C
18H
19N)
7CB (C
20H
23N)
8OCB(C
21H
25NO)
5CT(C
24H
23N)
Fig.4-4 混合成 E7 的四個純物質 ( 5CB, 7CB, 8OCB, 5CT ) 分子結構。PCH5:
此 液 晶 來 源 Aldrich Chemical Co. ， 全 名 是 4-(
trans
- 4- Pentylcyclo hexyl)benzonitrile。 結構 Fig. 4-5，而主要性質如下： 液晶態：30 C
o~ 55
oC
折射率 (常溫下)：n
0=
1.
493
,
n
e=
1.
605
0.122
n
Δ =
介電常數 (常溫下)：ε
// =17.7,ε
⊥ =4.8Δ
ε
=
12.9 0
>
, 正型液晶PCH5(C
18H
25N)
Fig.4-5 PCH5 的分子結構。MLC-6608:
此液晶來源 Merck，結構 Fig. 4-5。而主要性質如下： 液晶態：-30
oC
~ 90
oC
折射率 (常溫下)：n
0=
1.
4748
,
n
e=
1.
5578
0.083
n
Δ =
介電常數 (常溫下)：ε
//
=
3.6,
ε
⊥
=
7.8
4.2 0
ε
Δ
=
−
<
, 負型液晶4-1-4 TiW 導電薄膜製程參數對穿透率和電性的影響
本實驗使用醫光科技 ( elight ) 提供的 TiW (10% titanium, 90% tungsten ) 靶材，開始由[1]的啟發，想將其應用於紫外光高穿 透下光調變電極的使用。但之後的嘗試發現，在紫外光元件的穿透率 仍不足使用。但鍍膜後的穿透光譜發現，TiW 材料當鍍膜厚度控制在 10nm 以下，有機會在紅外光波段滿足我們想要最後元件穿透率，因 此進行嘗試。 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Wavelength(nm) Trans mit tance(%) Power: 70W
Substrate: fused silica
2300 2350 2400 2450 2500 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10nm 5nm(10~15k Ω/sq) 3nm-22(15~50k Ω/sq) 3nm-31(10~30k Ω/sq) ITO-100nm(20 Ω/sq) Wavelength(nm) T ran sm itt an ce(% ) 在 DC sputter 功率 70W 下，改變鍍膜功率，和鍍膜時間對穿透 率電性的影響。 2300 2350 2400 2450 2500 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 77 63 49
liquid crystal: E7
alignment layer: PI
substrate: fused silica
Total transmittance of the device
3nm-22
3nm-31
5nm-2
ITO glass
Transmittance( %) Wavelength(nm) 32 ( b.) ( a.) ( c.)Fig.4-6 功率 70W，基板是熔融的石英玻璃 ( fused silica ) (a.) 波長 300~2500nm 穿透光譜。 (b.) 放大(a.)中紅外光波段，觀察不同厚度下對應 2.4μm 穿透強度和片電阻。 (c.) 元件於 2.4 m 波段其最高穿透率為 77%，使 用 TiW 導電薄膜厚度 3nm。
因為液晶本身的電阻超過50MΩ。若希望電壓可以分壓驅動液晶 層，將導電膜電阻控制在1MΩ/sq以下對我來說，是可以接受的範圍。 由 Fig. 4-1 可以知道當控制製程參數於功率 70W, 導電薄膜厚 度 3nm 時，單片 ( substrate, electrode ) 穿透率達到近 80%時， 元件可以達到 77%的穿透率。而一般 100nm 厚 ITO 做為導電膜下，元 件只能達到 33%穿透率。然而 3nm 薄膜厚度在製程中不適合更薄了， 並後面可以知道相同厚度 3nm 下 70W 的穿透率是低於其他低瓦數的， 故尋找可以鍍膜厚度較厚，電阻和穿透率都較高的參數。 以下使用功率 50W，調整鍍膜時間改變厚度。 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 6nm-1(3k Ω/sq) 4.5nm-3(23~31k Ω/sq) 3nm-31(16k Ω/sq) ITO(20k Ω/sq) 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 0 10 20 30 40 50 60 70 90 100 80 Wavelength(nm) 2300 2350 2400 2450 2500 Tr ansmittance( Power: 50W
Substrate: fused silica
%)
Wavelength(nm)
Transmittance(%)
( a.) ( b.)
Fig.4-7 功率 50W，基板使用熔融的石英玻璃 ( fused silica ) (a.) 波長 300~2500nm 穿透光譜 (b.) 放大(a.)中紅外光波段，觀察不同厚度下對應 2.4μm 穿透強度和片電阻。(c.) 元件於 2.4μm 波段其最高穿透率為 79.7%， 使用 TiW 導電薄膜厚度 3nm。 2300 2350 2400 2450 2500 20 30 40 50 60 70 80 90 79.7 ( c.) 77.6 53.5 liquid crystal: E7 alignment layer: PI substrate: fused silica Total transmittance of the device
6nm-1
4.5nm-3
3nm-31
ITOglass
Transmittance(%)
Wavelength(nm)
33我們可以看出 70W 和 50W 功率鍍膜下的差異性，在 70W 下相同的 製程參數 3nm-31, 3nm-22 造成單片的穿透率卻有很大的差異，這有 可能是由於鍍膜速度太快造成原子的堆積不均勻所造成。這樣會造成 使用上的不確定性增加。 而相同的 50W 鍍膜 3nm 和 4.5nm 只和 70W 鍍膜 3nm 比較，單片穿 透率 50W 只高於 70W 約 2~3%，這造成最後能否達到 80%穿透率的差 異。就使用的良率上面比較，要達到高穿透 50W 要優於 70W 製程。以 下說明 30W 下鍍膜和 50W 比較的優缺點。 2300 2350 2400 2450 2500 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2nm-12(10M Ω/sq) 3nm-12(18~28k Ω/sq) 100nm-ITO(20 Ω/sq) Wavelength(nm) Trans m itt ance(%) 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Wavelength(nm) Transmi tta nce(%) Power: 30W
Substrate: fused silica
( a.) ( b.) 2300 2350 2400 2450 2500 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 82.3 liquid crystal: E7 alignment layer: PI substrate: fused silica Total transmittance of the device
Transmittance(%
)
Wavelength(nm)
3nm-12 ITOglass 33 ( c.)Fig.4-8 功率 50W，基板使用熔融的石英玻璃 ( fused silica ) ( a.)波長 300~2500nm 穿透光譜 (b.)放大(a.)中紅外光波段，觀察不同厚度下對應 2.4μm 穿透強度和片電阻。( c.) 元件於 2.4μm 波段其最高穿透率為 82.3%， 使用 TiW 導電薄膜厚度 3nm。
30W 即便可以在相同於 50W 的 3nm 的 TiW 厚度，而將最終整體元 件穿透率提升到 82.3%，可是在上圖的結果是在眾多 30W 參數 (相 同厚度) 編號中唯一成功的一組。其它組在製程過程中就因沒法承受 而造成表面電阻過大，最後自然不能夠工作。 因此在相同厚度下，30W 雖可以達到就高穿透率，但是必須冒著 良率無法提高的問題。相同的 70W，相同的膜厚會得到較低的穿透率。 固最終歸納出最適合的製程參數是操做功率 50W，膜的厚度約 3nm。 可達到元件穿透率 80%的使用。之後的章節會述說此導電膜在 2.4μm 光源下如何成功做到光相位的調變。
4-1-5 Nanorod ITO 導電薄膜製程參數對穿透率和電性影響
Nanorod ITO substrate: fused silica
Nanorod ITO[22,23]是以 e-gun 的方式鍍膜，由交大光電所余沛 慈老師實驗室提供[24]。由 Fig..4-9 可以看出鍍膜厚度對於穿透率 造成的影響。以 30nm，40nm 和 360nm，600nm 相比可以看出在中紅外 至紫外光波段，較薄的 nanorod ITO 薄膜有顯著的高穿透。但為何不 鍍更薄，主要原因是 30nm 以下的薄膜片電阻會突然增加到不可接受 的範圍 ( >100k )。這樣在最後完成的元件極有可能所外加電壓無法 加壓到液晶層兩邊。而以參數 30nm 為目前所嘗試最佳的製成參數。 最後元件使用於以下這幾個波段，故提昇穿透率是主要目的，穿透率 在 2.4μm 可以達到 80%以上，344nm 可達到近 90%，301nm 可以達到 82%左右。
600nm, nm/s, 22~67 k
Ω/sq
360nm, 0.15nm/s, 0.4 k
Ω/sq
40nm, 0.15nm/s, 9 k
Ω/sq
300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 0 10 30 40 50 60 70 80 90 100 2030nm, 0.15nm/s, 15 k
Ω/sq
Transmittance(%)
Wavelength(nm)
(a.)
250 300 350 400 0 10 30 40 50 60 70 80 90 100 20 Transmittance(%) Wavelength(nm) (b.)Fig.4-9 導電薄膜 Nanorod ITO 不同厚度和製成條件(a.) 顯示中紅外至 紫外光波段穿透率 (b.) 紫外光波段 250~400nm 穿透率。
300
600
900
1200 1500 1800 2100 2400
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Total transmittance of the device
Transmittance(%)
Wavelength(nm)
nanorod ITO 30nm ITO 100nm
conductive layer : nanorodITO 30nm
ITO 100nm
LC : PCH5(for nanorod ITO)
E7(for ITO)
substrate : fused silica
alignment layer : MAP
(a.)
250 300 350 400 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Transmittance(%) Wavelength(nm) (b.)Fig.4-10 圖 4-9 中 600nm 厚度下的 nanorod ITO 的 SEM 結果
Fig.4-11 元件穿透率以 Nanorod ITO (30nm)和 ITO (100nm)比較 (a.) 顯 示中紅外至紫外光波段穿透率 (b.) 紫外光波段 250~400nm 穿透率。
最終以完全相同的元件內容，只交換導電薄膜為 Nanorod ITO ( 30nm ) 和 ITO ( 100nm )相比較：
a.於 301nm，Nanorod ITO 可達 58%而 ITO 只可達 10%。 b.於 344nm，Nanorod ITO 可達 75%而 ITO 只可達 30%。 c.於 2406nm，Nanorod ITO 可達 80%而 ITO 只可達 40%。 所以替換導電薄膜 ITO，由 Nanorod ITO 取代。於中紅外至紫外 光穿透率可得到大量的改進。
4-1-6 替換材料前後元件於各波段穿透率比較
1 2 3 4
substrate Fused silica Fused silica
glass (盛華提供)
Fused silica
alignment layer MAP MAP PI(130B) MAP
electrode TiW(3nm) Nanorod ITO(30nm) ITO (100nm) ITO (100nm) Liquid crystal E7 PCH5 E7 E7 Transmittance 2406nm 78% 82% 28% 32% 344nm 0.8% 78% 9% 6% 301nm 0% 59% 0% 0% 圖表一 不同材料下最後完成元件，在紅外光和紫外光的穿透率
300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 0 10 30 40 50 60 70 80 100 20 90
Total transmittance of the device
1
2
3
4
Transmittance(%)
Wavelength(nm)
(a.)
250 300 350 400 0 10 20 40 50 60 70 100 80 90 e(%) (b.) 30 T ran sm itta nc Wavelength(nm) 由 4-1 章節的論述，還有最終元件穿透率在不同材料下的比較， 可以得知想要達到高穿透，對於各波段適用的材料以下列表。基板：
Glass ( 盛華提供) Fused silica Infrared O O UV X O配相膜 ( alignment layer )：
MAP DMOAP 130B (Chisso170o )
C Chisso (250o ) C AL-120G Infrared O O O O O O UV O O X X X X Fig.4-12 各類代表性元件整體穿透率(a.)全波長範圍(b.)紫外光範圍
![Fig. 2-4 TE，TM 偏振光感受到折射率，對應入射方向與液晶分子夾角的關係 圖。 2-2-3 樣品間隙( cell gap )的量測原理[19] 為了得知液晶元件的其他物理量，例如: pretilt 或造成光相位 調變的大小等。若想推測這些物理量，都必須知道樣品間隙(cell gap) 大小，對其的影響。一般的樣品製作中想要做出兩片玻璃的間隙，必 須在之中加入已知厚度的間隔物(spacer)，例如: 細小的玻璃棒 ( glass rods )或聚酯薄膜 (mylar) 等。這些間隔物雖然](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/9libinfo/8422068.180586/20.892.174.737.130.399/Fig想推些物理量都必須知道樣品間大小對其影響一般樣品製作要做.webp)
![圖 Fig.4-3 ( a.) 可以知道 E7、PCH5 和 MLC-6608 ( 負型液晶 ) 在[20,21]中紅外部份穿透率都可以達到八成以上，因此在此波段可 以取較有利於自己的液晶特性去使用。 圖 Fig.4-3 ( b.) 則可以看出這三種液晶的適用範圍，不同於 MLC-6608 和 PCH5，E7 於 340nm 波段以下幾乎完全吸收了這以下波段 光源。而 MLC-6608 和 PCH5 確可以在 300nm 以上光源，液晶加上 fused silica 的穿透率達到 80%以上。所以對於](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/9libinfo/8422068.180586/45.892.137.755.499.1087/自己液晶特性去使則可以看出這三種適用範圍不同波段以下完全對於.webp)
