本實驗主要在研究以奈米粒子摻雜液晶的電控菲涅爾液晶透鏡(Fresnel lens)。Fresnel lens在實驗中製程方法有兩種，第一種利用曝光製程在玻璃基板上製作出Fresnel同心圓結構的聚合物層，再利用摩擦方式作配向，藉由在液晶盒中有光阻區與無光阻區產生的相位差不同形成聚焦效果；第二種製程利用黃光顯影蝕刻ITO玻璃方式製作同心圓電極，藉由液晶盒內部有不同的電場分布使得奇數區域與偶數區域所造成的相位差異產生Fresnel lens的效果。
此兩種製程各有優缺點，第一種方法製程較為簡單，繞射效率卻很低；相反的第二種方法具有高的繞射效率，卻無法完全關閉繞射狀態；本論文主要以簡易製程的方法利用不均勻電場去調控奇數區與偶數區的奈米粒子電泳程度，使摻雜於液晶當中的奈米粒子在水平配向面形成網狀結構，由水平配向變為垂直配向型態，完成Fresnel lens雙穩態的調控。在不同的外加電壓下，我們分別就加入電壓的時間和無偏振依賴性來探討Fresnel lens的在影響繞射效率的狀態下，是否能增加其雙穩態的時間。

A simple method to make a controllable liquid crystal Fresnel lens with bistable state is proposed based on a surface of polymerization and the characteristic of nanoparticles. The sample is fabricated by a homogeneous aligned substrate and a vertical aligned one of coating polymer film. However, it has low diffraction efficiency. We improve the patterned electrode type with etching electrode structure. Experimental results reveal that liquid crystal Fresnel lens which ITO etching pattern using the nanoparticles doped with liquid crystals has bistable state and high diffraction efficiency.

論文審定書 i
誌謝 ii
中文摘要 iii
Abstract iv
目錄 v
圖表目錄 vii
第一章 導論 1
1-1 前言 1
1-2 液晶簡介 2
1-2.1 何謂液晶 2
1-2.2 液晶的歷史 2
1-2.3 液晶的種類 3
1-3 Fresnel Lens 導論 7
1-4 Fresnel波帶片 8
第二章 實驗相關理論 11
2-1 液晶的物理性質 11
2-1.1 液晶分子排列的秩序參數(Order parameter, S ) 11
2-1.2 液晶的彈性係數(Elastic constant, 、 、 ) 12
2-1.3 液晶的介電異向性(Dielectric anisotropy, Δε) 13
2-1.4 液晶折射率之非均向性(Birefringence, Δn) 14
2-2 液晶分子配向排列理論 17
2-3 Fresnel lens 19
2-3.1 Fresnel理論 19
2-3.2 Theory of binary phase Fresnel lenses 20
2-4 電泳動引致雙穩態顯示原理 25
2-4.1電泳動原理 25
2-4.2 電泳動引致雙穩態液晶元件原理簡介 27
2-5 實驗原理說明 29
2-5.1 NOA-81上Fresnel lens圖形 29
2-5.2 蝕刻ITO之Fresnel lens 圖形 31
第三章 樣品製作 34
3-1.1材料介紹 34
3-1.2 樣品製作 35
3-2 實驗裝置 41
3-2.1 繞射效率量測 41
3-2.2 顯微鏡下CCD拍攝裝置 43
第四章 實驗結果與討論 45
4-1 聚合物曝光形成 Fresnel lens 圖形液晶盒 45
4-1.1 顯微鏡下樣品拍攝結果 45
4-1.3 樣品繞射強度量測實驗 49
4-2 蝕刻ITO 之 Fresnel lens 圖形 51
4-2.1 顯微鏡下樣品拍攝說明 51
第五章 結論與未來展望 56
參考文獻 57

參考文獻
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