本篇研究在探討利用微溝槽結構來調控液晶分子的預傾角。液晶預傾角定義為液晶分子導軸與基板面的夾角。本實驗所實用到的材料為PDMS，全名為聚二甲基矽氧烷，俗稱矽膠，是一種類似透明的橡膠材料，其高穿透率及高韌性，常被拿來作為軟性顯示器的材料。另外，PDMS表面能極小，對液晶的預傾角很大，再沒有表面處理過之前，幾乎呈現垂直配向(液晶導軸垂直於基板表面)。根據溝槽理論而知，樣品表面能Wa正比於表面溝槽深度，反比於溝槽寬度。本實驗再利用黃光微影的方式在玻璃基板上留顯影出1μm的直條紋微結構，將光阻固化即可做為模母(Mold)，將模母以壓印的方式在PDMS表面製造1μm的直條紋微溝槽結構，在實驗中可以透過不同轉速塗佈光阻，來做出不同溝槽深度的模母。最後藉由改變不同溝槽深度之PDMS來探討其表面能的改變，進而得知液晶預傾角會如何變化。

In this study, the PDMS with microgroove structure was used controlling pretilt anlge of liquid crystal.
Polydimethylsiloxane, also called PDMS, is one transparent, flexible, and stable material. It was usually fabricated the flexible display and so on. Based on Groove Theory, we can create the microgroove structure with the different groove depths and the width of the lines on PDMS by Replica Molding Method, in order to controlling the pretilt anlge of liquid crystal. We used the photoresist with different thickness to developing, and then the groove will get with different depth of groove. The PDMS was injected to the surface of groove with slow motion. When the liquid-like PDMS was curing, the PDMS can readily convert into solid elastomers by cross-linking. Finally, The microgrooved PDMS structure will obtain.

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致謝 ii
中文摘要 iii
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第一章 緒論 1

第二章 簡介 3
2.1 液晶的介紹 3
2.1.1 液晶發現 3
2.1.2 液晶分類 4
2.2 液晶物理 9
2.2.1 液晶的光學異向性與雙折射性 9
2.2.2 液晶連續體之彈性變形理論 13
2.2.3 電場對向列相液晶的影響 14
2.2.4 Freedericksz transition 15
2.2.5 溫度對向列相液晶之影響 16

第三章 相關理論 19
3.1液晶分子排列機制與種類 19
3.1.1 分子排列的種類 19
3.1.2液晶排列之機制 21
3.2 溝槽理論(Groove Theory) 25
3.3 調變預傾角之實例 26
3.3量測液晶預傾角之方法 33
3.2.1 晶體旋轉法 34
3.2.2 電壓對穿透率曲線量測法 39
3.2.3 晶體旋轉法搭配軟體模擬 42
3.4 液晶盒穿透率公式 44

第四章 儀器製作與實驗架設 47
4.1材料介紹 47
4.1.1 向列型液晶：E7 47
4.1.2聚二甲基矽氧烷 (Polydimethylsiloxane, PDMS) 48
4.1.3 PDMS溶解液(DYNASOLVE 210) 50
4.1.4 光阻劑 50
4.2實驗儀器 51
4.2.1光學微影系統(Mask Aligner and Exposure System) 51
4.2.2 原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope, AFM) 51
4.2.3 掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope) 53
4.2.4 三維輪廓儀(3D Alpha-Step Profilometer) 54
4.2.5 LCD Master 液晶面板模擬軟體 56
4.3樣品製作 60
4.3.1 清洗ITO玻璃 61
4.3.2光學微影 (Optical Lithography) 61
4.3.3 樣品組裝 69
4.4 樣品量測 70
4.5 數據模擬 73

第五章 實驗結果與討論 75
5.1 樣品正交偏振顯微鏡下之影像 75
5.2 PDMS表面結構之SEM與晶體旋轉法結果 77
5.3利用PDMS 溝槽深度與預傾角關係 83
第六章 結論與未來展望 87
6.1 結論 87
6.2 未來展望 87

參考文獻 88

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