新型光配向膜之製程與光電性質研究

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國立台灣科技大學

高分子工程系

實務專題論文

新型光配向膜之製程與光電性質研究

專題生：林法忻 學號：B9404004 指導教授：李俊毅博士

中華民國九十八年二月

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I

致謝

在此要先感謝我的指導老師李俊毅教授，在課業上及生活上的經驗指導與照顧，都對我有非常大的幫助，並且在選擇專題研究內容方面，

也都讓我自由地選擇自己所想走的方向。此外，我要特地感謝的是帶領我獨自完成此專題研究論文的學長，分別是博士班的何宗育學長以及碩士班的林煥剛學長。而在專題實務這門課的修業過程當中，我學到了許多相當受用的東西，不論是在做實驗的嚴謹態度、數據整理分析的技巧以及獨立思考的能力方面，甚至是在生活上的作息安排，他們也都能夠適時給予我提醒，並且告訴我那裡需要注意和改進，因此我由衷地感謝他們。此外也要感謝其他學長姐們的幫忙，當我在實驗上有問題請教他們時，他們也會耐心的教導我並且分享自己的經驗。

在學長及其他同學的陪伴下，實驗過程相當有趣而不枯燥乏味，也因為有你們的支持與鼓勵，讓我有繼續做實驗的動力，和你們一起討論的過程當中，不但增加了自己的知識，並學會提出問題，思考問題的重要性，在此要說聲謝謝你們。

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II

中文摘要

本研究主要目的為製作出擬 PI 之垂直配向膜，因此於實驗當中在液晶中加入並混合主鏈型與側鏈型等兩種壓克力單體以及光起始劑，並且利用相分離的機制使其壓克力單體在照射 UV 光之後會形成上下雙層垂直配向薄膜，並使液晶分子排列於上。希望利用此 VA 模式製作出具有高對比度的液晶元件。接著改變各項參數再測量其光穿透率，光應答時間以及使用 SEM 來探討其中的相分離現象及薄膜型態來確定各項光電性質其最佳的參數比例。

關鍵詞：液晶、相分離、光起始劑。

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III

Abstract

The purpose of this study is to develop new type vertical alignment mode of liquid crystal device. In a test cell, the proper ratio mixed Negative dielectric anisotropic LC, two kinds of acrylic monomer and photoinitiator. The phase separation of LC mixtures only needs UV light irradiation to form the upper and lower double layers of (VA) copolymers film. In this study, we also characterizes the electro-optical properties of the liquid crystal molecules under VA mode such as transmittance, contrast ratio and response time etc..

Keywords: Liquid crystal, Phase separation, Photoalinment

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IV

總目錄

致謝---P.I 中文摘要---P.II

Abstract---P.III 總目錄---P. IV 第一章、前言---P.1

1.1 文獻回顧簡介---P.1 1.2 液晶簡介---P.1 1.3 液晶形成的條件---P.3 1.4 液晶的分子配列構造與種類---P.4 1.5 配向製程介紹---P.7

第二章、實驗動機---P.13

第三章、實驗目的與內容---P.15

第四章、實驗儀器與材料---P.16

第五章、實驗方式---P.18

第六章、結果討論---P.21

6.1 POM 之觀察---P.21 6.2 改變 UV 光照射配向時間測試光電性質---P.24 6.2.1 對比度---P.24 6.2.2 驅動電壓及閥電壓---P.25 6.2.3 光應答時間---P.28 6.3 SEM 之觀測---P.30

第七章、結論---P.33

第八章、參考文獻---P.34

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第一章前言

1.1 文獻回顧簡介

目前液晶的配向模式主要是以傳統摩擦配向為主流，一般在摩擦配向的製程當中，於導電玻璃 (Indium Tin Oxide, ITO) 表面塗佈上一層聚醯亞胺 (Polyimide) 後，並朝著特定方向做摩擦配向的動作，使得液晶分子能夠朝向某一特定方向排列；但是此法會產生微粒污染、

靜電破壞、摩擦強度控制不均以及薄膜晶體元件毀損等問題而降低製程良率。

為了改善摩擦配向等缺點，本研究利用 S. Kumar 於 1999 年所提出的高分子與液晶層化相分離複合薄膜技術 (Phase-Separated Composite film, PSCOF)來改善其缺點。因此在本實驗當中採用非接觸式相分離原理製作擬 PI 之液晶分子配向薄膜。提出至今已近 10 年，

當時的目的為改善因摩擦配向所導致的元件毀壞以致降低產率等缺點。

1.2 液晶簡介

液晶自從 F. Reinitzer 在 1888 年首先發現以來，已經過了 1 世紀，

正開始步入第二世紀。而作為液晶主要用途之液晶顯示器(LCD)，目

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前已有各式各樣的應用及設計持續發展著，將來更可期待駕乎 CRT(電子鎗)之顯示器之上。且由於其扁平化的設計，其應用發展，

已從代表民生領域的電視機顯示器擴展到產業上之電腦顯示器等，可說範圍相當廣泛。

「液晶」為一種兼具液體與晶體特性之異方性材料，一般的固體會因升溫至融點處而變化成透明的液體。但是，某些具有特殊構造的物質，如圖 1 所示，不由固體直接轉移至液體，而經由被稱之為液晶(liquid crystal)的中間狀態，轉移至通常的液體。此一狀態被稱之為第四狀態而不屬於一般固體、液體、氣體的混濁液體，同時又具有光學異方性結晶所特有的複折射性。如此，在某一個溫度範圍內具有液體和結晶雙方性質的物質，故稱之為液晶。

而高分子液晶可以應用於具有高性能及高機能之光電工程上，例如溫度、電場感測器等偵測系統之利用，電子窗簾及光變調器，記錄媒體及記憶材料等均已廣泛的開發研究。

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圖 1. 溫度變化所造成之液晶性質狀態轉變

1.3 液晶形成的條件

液晶同時具有液體的流動性及結晶固體的有序性，其有序程度介於液態和晶態之間。一般來說，可以形成液晶態的分子，需滿足以下幾個條件：

(1) 分子具有不對稱的幾何形狀。如細長棒狀、平板狀或是盤狀。

它們可以是較小分子量的，也可以是聚合物。而這些長棒狀分 子的基本結構一般可以表示為如圖 2 所示

圖 2. 長棒狀液晶分子的化學結構

固體液晶液體

加熱加熱

冷卻冷卻

分子排列方式

R X R

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它的中心是一個剛性的核，核中間有一連接基－X－，例如－

CH＝N－、－N＝N－、－N＝N(O)－、－COO－等，而兩側是由苯環，或是酯環、雜環所組成，並形成共軛體系。分子的尾端含有較柔順的極性或是可極化的基團，－R，－R’，例如酯基、氰基、硝基、胺基以及鹵素等。小分子量液晶分子的長度約 20-40 Å ，寬度約 4-5 Å 。理論和實驗分析皆表明：當硬棒狀分子的長度和直徑的比值(簡稱長徑比)要大於 6.4。但實際分子因其某些之相互作用，有時在長徑比小於 6.4 時也能夠形成液晶

(2) 分子要有一定的剛性。例如含有多重鍵、苯環等剛性基團(如上所述)。

(3) 分子之間要有適當大小的作用力以維持分子的有序排列。為此要求液晶分子含有極性或易於極化的基團。

由上述幾點可知，具有液晶性的化合物必頇為棒狀、板狀或是盤狀的分子形狀，而且必頇具有永久偶極矩以及易被極化的官能基。

1.4 液晶的分子配列構造與種類

液晶依分子配列構造可分為： (1)層列型 Smectic；(2)向列型

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Nematic；(3)膽固醇型 Cholesteric(4)圓盤型 Discotic 等等，如圖 1 所 示，

 層列型(Smectic)液晶：為棒狀的分子所成之層狀構造，各個分 子與此層面成垂直或具有一傾斜角度。而且，所構成的分子均為相互平行排列的。此分子層間分子相互間的結合力較弱，易於滑動，故此層列型液晶具有二次元的流體性質。在此液晶中，垂直於分子層的方向之光速度，比平行於分子層方向的光速度為慢。亦即，具有分子軸方向的光速度是較慢的，在光學上被稱之為正的複折射性。而且，其黏性比一般液體要來的大許多，是為其特徵。

 向列型(Nematic)液晶：亦為棒狀的分子做平行排列，其分子 軸方向保持平行，但卻不具有如層列型液晶般的層狀構造。它具有光學上之正的複折射性，與層列型液晶相較起來，其黏度較小，具有流動性。此流動性乃是因向列型液晶各分子於長軸方向比較易於自由運動。

 膽固醇型(Cholesteric)液晶：此種具有如同層列型液晶般的層 狀構造。但於層內的分子排列與向列型液晶相類似，分子長軸於層內成平行排列。其特徵為，各層分子軸方向與鄰接層分子

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軸方向有些微小的偏向，液晶全體將形成螺旋構造，其螺旋距長約為可見光的波長。膽固醇型液晶具有光性，選擇性光散射，圓偏光二色性等光學上的性質，即是基於此特殊的螺旋構造，而且，與層列型及向列型液晶不同，其具有負的複折射性。

 圓盤型(Discotic)液晶：此型液晶於 1977 年 S. Chandrasekhar 等發現了如圖 3 [(d)-1]所示，以苯核為中心的圓盤狀酯分子重 疊成柱狀，如圖 3 [(d)-2]之示意圖，而且具有特殊的液晶性。

接著，又發現了以 Triphenylene 核為中心的酯或醚的圓盤狀液晶分子也具有同樣的液晶性，而被命名為圓盤型(Discotic)液晶。與一般液晶相比較，其特點為 Discotic 液晶為由具有高對稱性的無極性分子所形成，其分子形態有如硬幣的圓盤狀，且相互重疊而形成柱狀排列。而且，其與膽固醇型液晶同樣具有負的光學一軸性，但卻無光性而為光學不活性，此亦為其特異點。

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圖 3. 各種液晶相之分子排列情形

1.5 配向製程介紹

LCD 配向製程(Alignment)主要是使液晶分子能夠依特定方向排列，以利顯示器之動作控制。而傳統的配向製程步驟如下，首先將配向液(一般為 Polyimide)塗佈於液晶顯示器上下電極基板的內側，接著進行摩擦 (Rubbing) 製程，配向膜表面會因配向滾軸上的摩擦布 (Rubbing Clothes)之毛羽(Pile)摩擦而被刷出一定方向排列之溝槽，配向膜上之液晶材料會因分子間作用力而達到定向效果，如果欲控制液晶分子依特定角度排列，可利用配向滾軸之摩擦方向以形成預定之傾斜角(Pre-tile Angle)，如此將有利顯示器之不同驅動模式。

(a) 層列型液 晶

(b) 向列型液 晶

(c) 膽固醇型液 晶

(d) 圓盤型液 晶

(d)-1 (d)-2

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此外，目前慣用摩擦配向技術是利用配向布上的纖維在摩擦過程中，使配向層表面產生週期性的溝槽構造，誘導液晶分子沿溝槽形成規則的排列，但此種摩擦配向技術長久以來所遭遇的問題是在過程中產生大量的高分子微粒或是脫落的配向布纖維等不易去除的污染，以及產生大量的靜電而損害薄膜晶體元件等無法去除的嚴重不良弊病 等，因此發展非摩擦配項技術就顯的格外重要。

常見的配向方式，大致可分為下列幾類

1 . 定向摩擦技術

傳統配向採刷磨式配向(Rubbing-Alignment)，利用對高分子 P o l yi m i d e 的表面施予絨布滾輪，進行接觸式之順向機械 摩擦行如圖 4 所示，摩擦高分子表面所供的能量，使高 分子主鏈因延伸而順向排列，達到液晶配向排列的方法；此技術的優點為摩擦定向方式，操作時間極短；常溫下操作即可，具優異量產特性。

圖 4. 定向摩擦技術示意圖

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9 2 . SiO2/斜向蒸著法(SiO2/Evaporation)

利用高真空條件下將 SiO2高溫蒸發，從特定的角度射向 ITO 導電玻璃表面，產生 SiO 長柱狀體，可控制長柱狀體傾斜角度及密度，

達到液晶配向排列的目的，這是最早的液晶配向控制方法；優點為液晶傾斜角度可精準控制，配向可靠度高；缺點則是高真空製程不易量產，僅能少量製作高價之特用 LCD 顯示器。

3 . 光配向法(Photo-alignment)

光配向法即是利用偏極化的紫外光(UV)以特定方向照射配向膜引發光學異方性，為一種非刷膜式配向技術，極有可能取代現有之機械式摩擦定向技術。光配向材料形成配向膜的變化機制分為三種，其中以光致裂解機制混合 PI 所形成的光配向材料，因具有熱安定性和配向穩定性，故為各相關機構及公司積極開發。

4 . 離子束配向法(DLC/Ion Beam Alignment)

此為 IBM 所發展出的最新非刷膜式配向技術，主要乃為了改善大型超高解析度顯示器製程問題。以蒸鍍方式將 DLC(Diamond Like Carbon)附著於 ITO 玻璃表面上，再以經過濾處理的線狀離子束撞擊 DLC，破壞鑽石碳的表面網絡，產生類似前述的 SiO 傾斜長柱體，以

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控制液晶配向。此法提供極完美的配向均勻性，因此能呈現超高解析度的顯示畫質，目前第五代廠的量產製程已朝此方向進行。

5 . Langmuir-Blodget 薄膜法

此法是利用分子鏈的兩端分別具有不同親疏水性的兩性分子 (Amphiphile molecule)，鋪滿於水與空氣的界面，控制適當的條件將玻璃基板置入水中再緩慢拉起，兩性分子會在基板表面上以物理吸附的方式形成規則排列的單分子膜或多層膜，稱之為 Langmuir-Blodget (LB)膜。此種方法不需要定向摩擦即可排列液晶，但因分子膜與基板表面為物理吸附，故其熱穩定性較差，且無法控制其預傾角，難以推廣實用化。

6 . 自聚性分子膜法 (Self-assembled monolayers, SAMs)

利用含有界面活性劑(Surfactant)的有機溶劑，將適當的基材浸泡後，界面活性劑分子會自發性的聚集在基材表面，形成規則性排列的薄膜。由於分子膜與基材間是屬於化學吸附，因此熱穩定性較好。

7 . 電漿束液晶配向技術

電漿束 (P la s m a B ea m ) 的概念，來自於前蘇俄太空技術中衛星推進器的設計，此技術於 20 0 2 年從烏克蘭國家研

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究院引進工研院，並發展非刷磨式配向技術，此產生電漿束之電漿源稱為 A L T （ A n od eL a yer T h r u s t er ) 電漿源，前蘇聯瓦解後，此技術概念陸續被拿來作為清潔 ( C l e a n i n g )、蝕刻 ( E t c h i n g ) 或鍍膜 ( D e p o s i t i o n ) 使用。兩年前才被拿來做液晶配向的應用，且有良好的配向效果， 目前已可應用於三代面板之配向處理。

研究結果顯示，電漿束處理的配向膜，除可徹底避免靜電產生與微塵污染外，更具有光穩定性及配向穩定的特性，可調整預傾角 (P r eti lt A n gle) 分佈範圍、方位角錨定能 (A z i m u th a lA n ch or i n gen er g y) ，其表現已超越光配向，同時電漿束配向具有面板圖案化 (C ellP a t t er n i n g) 的能力。若考量到關鍵性的基板尺寸放大需求時，電漿束液晶配向技術中的陽極層推進器線性配向設計概念，可有效將製程面積均勻度放大，這亦是光配向及離子束配向 技術發展的瓶頸所在。

8 . 奈米配向技術

研究配向膜在奈米尺度中，以利用原子力顯微鏡為主，其方法有二種：ANR(AFM Nano-rubbing)及 AFM Lithography。以原子力顯微

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鏡為研究工具，不僅可以用來檢測定向摩擦後的配向膜表面，還能利用原子力顯微鏡的微探針，模擬傳統定向摩擦法對配向膜造成的細微 溝紋。

奈米微結構製作方法如下：

利用奈米配向法中，微結構於配向膜中所扮演的角色非常重要，

所以製作穩定且大面積的微結構有其必要性。而一旦微結構小到奈米等級，則傳統製程方法已無法滿足，必頇引人新製程方法，主要有三種：(1)NanoImprint Lithography(NIL)：奈米印刷法；(2)MicroContact Printing(μCP) ：微觸印刷法； (3)Lithographically Induced Self-Construction(LISC)：微影誘導自組裝法。

9 . 其它配向方法

時至今日，許多新穎的配向方法持續發表中，例如利用 Photonic crystal 的粒子以溶劑揮發的方式於基板上形成具有方向性排列的粒 子膜，藉以誘導液晶配向(Ha et al., 2004)、將高分子薄膜表面以電漿 處理達成配向(Yaroshchuk et al., 2004)等等。雖然大部分的新配向技 術效果無法跟目前發展成熟的技術相比，卻可以促使我們對於液晶排列的配向機制有更進一步的了解與應用。

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第二章實驗動機

目前液晶配向膜之配向方式，主要是以摩擦配向為主，但是此法會產生微粒污染、靜電破壞以及摩擦強度控制不均等問題而降低製程良率。

而本次實驗便是為了改善傳統摩擦配向的缺點，而使用了 VA 垂直配向的方式在此方式中主要採用 2 種壓克力單體、VA LC 和 photoinitiator 以適當之比例摻混，經 UV 光照射後形成擬 PI 效果之垂直配向膜，並希望利用此一技術製作高對比性能之液晶元件與縮短面板製程程序。

此技術之優點：

a. 不需 coating PI 與 rubbing process。

b. 可縮短製程時間，加速生產。

c. 可節省材料等成本。

※ 製程縮短化及面板低價化。

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圖 5. VA 垂直配向之原理圖

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第三章實驗目的與內容

本實驗之目的與內容分成三個部份:

1. POM 之觀測，以了解此種光配向技術是否有效果。

2. 改變 UV 光照射配向時間，分別為 5、10、15、20 分鐘，測量光穿透及光應答時間，以確定最佳光照射時間。

3. 將 sample 以掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察其相分離機制所形成之玻璃表面薄膜並討論結果。

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第四章實驗儀器與材料

實驗儀器

 Polarizing Optical Microscope

 Arbitray Waveform Generator

 Photomultiplier(PMT)

 Research Radiometer

 Ultrasonic Cleaner

 Ultraviolet Lamps

 掃描式電子顯微鏡(SEM)

 真空烘箱

 高溫熱風循環式烘箱

 精密電子天秤

 超音波焊槍

 純水製造機

 蒸餾水製造機

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17 實驗材料

 ITO 導電玻璃

 框膠與試片壓合機

 柱狀玻璃纖維間隔微粒(4、6μm)

 網印用刷子

 丙酮

 去離子水

 蒸餾水

 VA 型液晶（ Merck, △ε＝-4.1 ）

 A 壓克力單體（ SE001 ）

 B1 壓克力單體（ SE002 ）

 Photoinitiator （ SE003 ）

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第五章實驗方式

本次實驗會先將液晶與 AB 壓克力單體混合，再將其灌入製作好的 CELL 裡面，接著會使用 POM 觀測以及光穿透度及對比度量測，

光應答時間量測，最後再使用 SEM 觀察表面結構，以下是各實驗方式的流程圖。

圖 6. 液晶與 AB 壓克力單體混合調配方式

圖 7. CELL 製作流程

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圖 8. POM 觀測儀器架設圖

圖 9. 光穿透度與對比度量測儀器架設圖

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圖 10. 光應答時間儀器架設圖

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第六章結果討論

本次實驗之結果分成三個部份來討論

1. POM 之觀測，以了解此種光配向技術是否有效果。

2.改變 UV 光照射時間，測量光穿透及光應答時間，以確定最佳光照射時間。

3.將 sample 以 SEM 觀察其相分離機制所形成之玻璃表面薄膜。

6.1 POM 之觀察

首先將混合 A 及 B 壓克力單體之液晶灌入空 CELL 之中，以 POM 觀察(尚未照紫外光)

圖 11. 未光配向過之液晶

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接著將其使用紫外光照射，並外接電壓(6V,60Hz,square wave)

圖 12. 液晶光配向過後並施予電壓之狀態 接著把外接電壓關掉(0V)

圖 13. 液晶光配向過後及未施予電壓之狀態

經過這些步驟之後，發現一開始尚未使用紫外光照射配向時，其只是一般的液晶散亂排列情形，但是在照射紫外光使其配向之後，可以發現只要對其施加電壓，便能驅動液晶分子排列於 A 及 B 壓克力

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單體互相鍵結所形成之溝槽，達到一個亮且均勻的效果，再把電壓關掉，則是呈現一個暗且均勻的情況，由此可以初步推論本實驗之原理是正確的，A 及 B 壓克力單體的確形成了一擬 PI 之垂直配向薄膜且所造成之亮態與暗態都相當均勻。

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24 6.2 改變 UV 光照射配向時間

在本實驗中，由於配向的方式是使用紫外光照射配向，所以照射的時間對於光電性質方面估計會有不小的影響，經過測試能有效配向的照光時間為 5 至 20 分鐘，所以以下將取 5、10、15、20 分鐘，共 4 組 sample 分別測試其1.對比度2.驅動電壓及閥電壓3.光應答時間。

6.2.1 對比度

顯示器品質的優劣，對比度乃是重要的指標，為了測試對比度，

頇要先測量其穿透值，其儀器架設方式如 P.15，測量出 4 組 sample 之穿透度之後取其最高及最低值之比即為其對比度，以下將 4 組數據作圖以利於比較，X 軸為施加的電壓，Y 軸為穿透度，0%為最低值，

100%為最高值，兩者皆為自訂，目的為統一其穿透值的範圍，才能做出正確的比較。

圖 14. .4 組 sample 穿透度趨勢比較圖

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表 1. .4 組 sample 之對比度

5 分鐘 10 分鐘 15 分鐘 20 分鐘

對比度 526:1 653:1 923:1 712:1

首先由 4 組 sample 穿透度趨勢比較圖可以發現光照射 15 分鐘的穿透度趨勢曲線的起伏程度明顯大於其他 3 組，所以可以了解到其穿透度最大值與最小值之比為最大，接著將 4 組 sample 之穿透度取其最高及最低值之比獲得其對比度，最後在對比度這部分，結論是光照 射 15 分鐘其對比度 923 : 1 為最佳的時間。

6.2.2 驅動電壓 Von及閥電壓 V_th

為了使 cell 中的液晶分子驅動排列，必頇施予電壓，而電壓值的大小將會直接影響到產品的功能性以及能源的節省，所以以下將比較 4 組 sample 之驅動電壓及閥電壓，希望能找出其值最低的一組，X 軸為施加的電壓，Y 軸為各組 sample 之穿透度最低及最高值轉換為 0%

至 100%。

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圖 15. 光照射 5 分鐘之穿透度曲線圖(單位:伏特)

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圖 18. 光照射 20 分鐘之穿透度曲線圖(單位:伏特)

表 2. .4 組 sample 之驅動電壓 Von及閥電壓 Vth值(單位:伏特)

5 分鐘 10 分鐘 15 分鐘 20 分鐘

Von 2.7882 2.6965 2.6945 2.6459 Vth 1.8786 1.8129 1.7956 1.7548

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由以上的圖示及表格發現，4 組 sample 之 Von值皆在 2.69 至 2.79 之間，而 Vth值則皆在 1.75 至 1.87 之間，彼此間的差別並不是相當明顯，所以在這部分結論是改變光照射配向的時間並不會對於驅動電壓及閥電壓造成太大的影響。

6.2.3 光應答時間

顯示器品質的優劣，光應答時間也是一個重要的指標，即為顯示器亮度（或穿透率）從 10%變化到 90%所需的時間加上從 90%變化到 10%所需的時間，以下便利用儀器測量這 4 組 sample 之光應答時間，儀器架設方式詳見 P.19。

圖 19. Sample 之光應答量測

上圖中的黃色波段為施加的交流電壓，綠色波段為光接收器接受到之光的強弱，可以發現隨著電壓的增加及減少，通過 sample 之光

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的強度也隨著增強或減弱，並且兩種顏色波段起伏的程度相當整齊，

代表液晶分子排列的也相當整齊，光應答性能優良。

表 3. .4 組 sample 之光應答時間(單位:ms)

5 分鐘 10 分鐘 15 分鐘 20 分鐘 Rise time 36.6 16 14 17.4

Fall time 8 12 7.5 11.6 Total 44.6 28 21.5 29

由以上表格可以發現最佳的一組光照射時間 15 分鐘比最差的 5 分鐘之光應答時間少了 22.1ms，一倍左右的差距使結論便為光照射 15 分鐘會使本實驗之光應答時間最快。

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30 6.3 SEM 之觀測

由於本實驗之原理是在液晶中加入 A 及 B 壓克力單體及光起始劑，再經由紫外光照射，A 與 B 壓克力單體會鍵結並經由相分離機制在 cell 的上下兩片 ITO 玻璃上形成一薄膜以達到擬 PI 溝槽的效果，

為了證實此現象，便將灌入液晶並光配向過之後的 cell 拆開，並使用 SEM 來觀察其表面現象。

圖 20. 紫外光照射 20 分鐘之 sample 表面

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由照片可以發現，sample 表面有些凸起物，這是由於 A 及 B 壓克力單體其鍵結之相互作用力所產生的，而且隨著作用力的增強其凸起物的尺寸跟多寡都會增加，4 張照片其凸起物的多寡有明顯的差別，光照射 5 分鐘表面幾乎是平坦的，推測是凸起物尺寸太小不利觀察，持續觀察到 20 分鐘這組時，會發現表面的凸起物有增加且尺寸增大的趨勢，因此結論便是隨著光照時間的增加，表面凸起物的尺寸及數量也會增加，代表其 A 及 B 壓克力單體的相互作用力越強。

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第七章結論

從上面各圖表所示很明顯的可以看出光照時間 15 分鐘這組 Sample 所表現出來的光電特性皆優於其他組，由其表面薄膜之 SEM 觀測了解到其光電特性與其 A 及 Bx 壓克力單體其鍵結之相互作用力有直接關係。而 20 分鐘此組 sample 之光電特性劣於 15 分鐘此組 sample 是由於照射能量太強反而破壞鍵結而影響液晶元件的性質，15 分鐘此組 sample 其側鏈分子能平均的排列於主鏈上使液晶分子也能夠規則的站立於玻璃基板表現出優異的光電性質。

註：本實驗之結果已整理並投稿至國外學術期刊

論文題目：Electro-Optical Properties of Liquid Crystal Device with New Type Vertical Alignment Mode

期刊名稱：Molecular Crystals and Liquid Crystals

目前狀況：審查中

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第八章參考文獻

1. 劉瑞祥譯，液晶之基礎與應用，國立編譯館出版，復文書局總經銷 (1996)

2. 賴耿陽編著，液晶製法與應用，復漢出版社 (2001) 3. 周其鳳、王新久著，液晶高分子，科學出版社 (1999)

4. 楊怡寬、郭蘭生、鄭殷立編譯，液晶化學及物理入門，偉明圖書有限公司 (2001)

5. 劉鳳岐、湯心頤編著，高分子物理，高等教育出版社 (1995) 6. 何曼君、董西峽、陳維孝編著，高分子物理，復旦大學出版社(1990) 7. 國立台灣科技大學，高分子工程研究所，碩士學位論文，題目：

液晶性聚醯亞胺/黏土奈米複合材料之合成與特性探討，研究生：

鄭元平，指導教授：李俊毅 (2004)

8. 國立台灣科技大學，高分子工程研究所，碩士學位論文，題目：

主鏈熱向型液晶性聚醯亞胺/二氧化矽奈米複合材料的合成及其物性、電氣性質的探討，研究生：何宗育，指導教授：李俊毅 (2005) 9. 國立台灣大學，化學工程學研究所，博士學位論文，題目：向列

型液晶 4-n-penyl-4’-cyanobiphenyl 在具微溝槽結構的表面上之排列行為研究，研究生：邱大任，指導教授：陳立仁 (2006)

10. 機械工業雜誌，光電與半導體設備技術專輯，270 期 (94 年 09

(40)

35 月號)

11. 何宗育、李俊毅，題目:具雙層垂直配向共聚薄膜之液晶元件的光電特性探討，液晶年會 (2008)

12. S. Y. Chou, P. R. Krauss and P. J. Renstrom, "Imprint Lithography with 25-Nanometer Resolution", Science, 272, 85 (1996)

13. S. Y. Chou, C. Keimei and J. Gu, "Ultrafast and direct imprint of nanostructures in silicon", Nature, 417, 835 (2002)

14. V. Vorflusev and S. Kumar, "Phase-Separated Composite Films for Liquid Crystal Displays", Science, 283, 1903 (1999)

15. T.Qian., "Phase-separated composite films: Experiment and theory", Phys. Rev. E, 61, 4007 (2000)

16. Q. Wang and S. Kumr, "Submillisecond switching of nematic liquid crystal in cells fabricated by anisotropic phase-separation of liquid crystal and polymer mixture", Appl. Phys. Lett., 86, 071119 (2005)

17. J. H. Kim, V. Vorflusev and S. Kumar, "Single glass substrate LCDs using a phase separated composite organic film method", Displays, 25, 207 (2004)

18. Q. Wang, J.O.Park, M.Srinivasarvo, L.Qiu. "Control of Polymer Structures in Phase-Separated Liquid Crystal-Polymer Composite Systems", Jpn. J. Appl. Phys.,44, 3115 (2005)