現今的液晶顯示製程中，摩擦配向是最常使用的方式，但是容易產生靜電污染造成基板損壞。本研究主要利用聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)低表面能的特性製作配向層，將液晶分子約束在PDMS特殊空間內，探討液晶分子的排列與指向。此方式不經過摩擦配向的方式，讓液晶分子有一致性的排列，可能成為一種新的水平配向顯示模式。

在本文中，使用偏光顯微鏡觀察在此結構物內的液晶分子圖像，發現液晶分子會在PDMS三維空間內，具有連續性的指向分佈，且液晶分子會隨著PDMS結構物平行於上下基板的排列。接著討論PDMS配向層厚度與表面處理對液晶排列的影響，我們從液晶光學圖像得知使用JALS-9800的薄膜對下基板進行表面處理，能得到預期的液晶分子排列。將此結構物製作成液晶器件進行光電量測，發現在約束空間的圓接圓形狀的液晶器件具有較佳的穿透率及對比度。

Mechanical rubbing alignment is the most common used method in the liquid crystal display manufacturing process. However, it may cause dust and electrostatic problem. In this study, we investigate effects of low surface free energy Polydimethylsiloxane (PDMS) on orientation of liquid crystal molecules in a confined structure and fabricate alignment layer using PDMS. In the present study, we show that liquid crystal molecules are arranged in consistency without rubbing process and it may be a new homogeneously aligned mode in liquid crystal display.

In this thesis, liquid crystal textures were observed using polarizing optical microscopy (POM). It was found that liquid crystal molecules were homogeneously aligned in PDMS holes. In addition, this thesis indicated that how liquid crystal alignment affected by PDMS layer thickness and surface treatment. We learned that using treatment of JALS-9800 film on the bottom substrate from liquid crystal texture can obtain the arrangement of expected liquid crystal molecules. The liquid crystal device can be produced using PDMS structure. The measurement of electro-optic characteristics showed that the circular shape in the confined structure had better transmittance and contrast ratio.

摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
第一章、緒論 1
第二章、液晶簡介 3
2.1 液晶的分類及分子排列 4
2.2 液晶的物性 8
2.2.1 液晶的彈性連續體理論 8
2.2.2 液晶的光學異向性 9
2.2.3 液晶的介電異向性 10
第三章、液晶配向顯示技術 12
3.1 In-plane Switching(IPS) 顯示模式 12
3.1.1 Vertical Alignment-IPS 顯示模式 13
3.2 Patterned Vertical Alignment(PVA) 顯示模式 14
3.3 Muti-domain Vertical Alignment(MVA) 顯示模式 16
3.3.1 Locked-super Homeotropic (LSH) 顯示模式 17
第四章、液晶器件的製作 18
4.1 實驗材料與儀器 18
4.1.1聚二甲基矽氧烷 18
4.1.2 光阻 19
4.2 微結構母版製作 20
4.2.1 光微影製程 20
4.2.2 製程的常見問題與討論 23
4.3 翻模上基板製作 24
4.3.1 翻模轉移法 24
4.3.2 製程的常見問題與討論 26
4.4 下基板表面處理 27
4.4.1 表面自由能與表面處理 27
4.4.2 不同表面處理的製作 29
4.5 液晶器件的組合 30
第五章、約束空間內的液晶指向與分佈探討 31
5.1 Texture of Liquid Crystal 31
5.1.1 Schlieren Texture的形成 31
5.1.2 缺陷之間的交互作用 33
5.1.3 缺陷線與第三維崩塌 34
5.2 不同結構物圖形對液晶分子的影響 35
5.3 圓結構物對液晶分子排列探討 37
5.4 下基板表面處理對液晶分子排列的影響 39
5.4.1 下基板為未處理的ITO基板 39
5.4.2 下基板為氧電漿處理的ITO基板 41
5.4.3 下基板塗佈水平配向膜 42
5.5 配向層厚度對液晶分子排列的討論 43
5.6 模擬指向場分佈 44
第六章、液晶器件的光電特性 47
6.1 光電量測系統 47
6.2 驅動電壓與穿透率的關係 49
6.2.1 圖型A 的穿透率分析 49
6.2.2 圖型B 的穿透率分析 50
6.2.3 不同圖型的穿透率比較 51
6.3 方位角與穿透率的關係 52
6.4 微結構物器件的響應時間 54
6.4.1 響應時間 54
6.4.2 微結構物對響應時間的影響 55
第七章、總結與未來展望 56
參考文獻 59

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