含氫非晶質碳膜之表面處理在液晶配向的應用

簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表

研究生：	楊亞欣 Ya-Hsin Yang
論文名稱：	含氫非晶質碳膜之表面處理在液晶配向的應用 Suface Treatments on a-C:H Films for Liquid Crystal Alignment
指導教授：	黃振昌
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 材料科學工程學系 Materials Science and Engineering
論文出版年：	2007
畢業學年度：	95
語文別：	中文
論文頁數：	71
中文關鍵詞：	含氫非晶質碳、液晶配向、電漿射束、刷磨處理、預傾角、表面能
相關次數：	點閱：2 下載：0
分享至:	分享至facebook 分享至twitter

查詢本校圖書館目錄查詢臺灣博碩士論文知識加值系統勘誤回報

本論文主要是以含氫非晶質碳（hydrogenated amorphous carbon，a-C:H）膜作為液晶配向膜，研究a-C:H膜經過表面處理後的表面性質，並將其組成液晶晶胞後，探討其液晶光學特性，最後研究出其所造成液晶配向的機制。
首先利用電容式耦合電漿化學氣相沉積系統（CCPCVD）在ITO基板上成長出均勻且具高透光性的a-C:H膜，接著在a-C:H膜上進行表面處理，並利用接觸角量測系統、原子力顯微鏡、X光光電子能譜儀量測a-C:H膜，研究a-C:H膜經過表面處理後其表面性質的改變，再將經過表面處理的a-C:H膜組成反平行晶胞，利用偏光顯微鏡觀察其液晶配向性質，並量測其對比度和預傾角的變化。本論文所使用的表面處理分為兩個部份，第一部份為利用氬氣（Ar）電漿射束掃描系統來處理a-C:H膜，探討電漿射束入射角度、掃描模式等影響。第二部份則是利用不同粒徑大小的鑽石拋光膜在a-C:H膜上進行刷磨處理。
研究指出，利用電漿射束掃描系統處理a-C:H膜或是利用鑽石拋光膜在a-C:H膜上進行刷磨處理，皆可成功的達到液晶配向效果。當電漿射束入射角為70度時，整體液晶配向性質較佳。電漿射束所造成的液晶配向機制，是由於Ar電漿入射將a-C:H膜表面特定方向的C-C鍵結打斷，這些懸鍵與大氣中的氧氣作用形成新的C-O鍵結，而使液晶分子能規則排列。電漿射束掃描模式決定於最後一次掃描的方向，而電漿射束掃描模式的差異是由於電漿射束發散入射至試片，造成其離子路徑長短不同。此外，具極性能的表面對於預傾角有一定的貢獻，當a-C:H膜表面越偏極性，其所組成的液晶晶胞之預傾角也較高。
利用鑽石拋光膜在a-C:H膜上進行刷磨處理，鑽石粒徑為3μm或以下時，可成功達到液晶配向效果。而鑽石粒徑為30μm時，液晶配向效果差，有明顯的刷痕產生。利用鑽石拋光膜在a-C:H膜上進行刷磨處理，有微凹溝產生，使得液晶分子平行於刷磨方向排列而達到液晶配向效果。

致謝..........I
摘要..........II
總目錄........IV
圖目錄.......VII
表目錄........XI

第一章 緒論...........................................1
1-1 前言與實驗動機....................................1
1-2 論文架構..........................................2
第二章 文獻回顧.......................................3
2-1  a-C:H............................................3
2-1.1 非晶質碳........................................3
2-1.2  a-C:H之特性與應用..............................4
2-2 接觸式液晶配向-刷磨配向...........................4
2-3 非接觸式液晶配向..................................6
2-3.1 斜向蒸鍍........................................6
2-3.2 光配向..........................................6
2-3.3 離子束轟擊......................................7
2-3.4 電漿處理........................................8
2-3.5 表面定向處理....................................9
2-4 微凹溝配向技術....................................9
第三章 實驗步驟與分析方法............................17
3-1 實驗流程.........................................17
3-2 實驗製程與步驟...................................17
3-2.1 a-C:H膜製備步驟................................17
3-2.2 電漿射束掃描系統...............................19
3-2.3 以鑽石拋光膜進行刷磨配向.......................20
3-3 分析方法.........................................20
3-3.1 偏光顯微鏡.....................................20
3-3.2 對比度.........................................21
3-3.3 預傾角.........................................22
3-3.4 原子力顯微鏡...................................22
3-3.5 接觸角量測與表面能分析.........................23
3-3.6  X光光電子能譜儀...............................24
第四章 利用Ar電漿射束掃描系統處理a-C:H膜之液晶配向性質與配向膜表面特性之分析.....................................34
4-1 經電漿射束掃描後，放置時間的影響.................34
4-2 電漿射束掃描速率的影響...........................35
4-3 電漿射束入射角的影響.............................36
4-4 電漿射束掃描模式的影響...........................38
4-4.1 電漿射束掃描模式對液晶配向性質的影響...........38
4-4.2 電漿射束掃描模式對a-C:H膜之表面形貌的影響......40
4-4.3 電漿射束掃描模式對a-C:H配向膜之接觸角與表面能的影響    41
4-4.4 電漿射束掃描模式對a-C:H膜之表面化學鍵結的影響..42
4-4.5  電漿射束掃描模式的差異........................43
4-5  a-C:H膜經過電漿射束掃描前後之表面形貌變化.......44
第五章 利用鑽石拋光膜在a-C:H膜上進行刷磨處理之液晶配向性質與配向膜表面特性之分析.................................62
第六章 結論..........................................71

                                

第二章
[1] J. Robertson, Mater. Sci. Eng. R, 37 (2002) 129.
[2] J. C. Angus, and C. C. Hayman, Science, 241 (1998) 913.
[3] M. S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, and P. C. Eklund, Science of Fullerenes and Carbon Nanotubes, Academic Press, London, 1996.
[4] B.T. Kelly, Physics of Graphite, Applied Science Publishers, London, 1981.
[5] W. Jacob, and W. Moller, Appl. Phys. Lett., 63 (1993) 1771.
[6] J. Robertson, Adv. Phys., 35 (1986) 317.
[7] A.H. Lettington, and C. Smith, Diamond Relat. Mater., 1 (1992) 805.
[8] 吳坤益，「經電漿處理非晶質碳膜的液晶配向性質」，國立清華大學材料科學與工程所碩士論文（2005）。
[9] 張劭儒，「含氫非晶碳薄膜的氬氣電漿浸沒處理及其液晶配向的研究」，國立清華大學材料科學與工程所碩士論文（2006）。
[10] P. Chaudharil et al., Nature 411 (2001) 56.
[11] Hwang JY, Yong-Min J, Seo DS, and Jang J, Jpn. J. Appl. Phys., Part 2, 42 (2003) L114.
[12] Lee DK, Rho SJ, Baik HK, Hwang JY, Jo YM, Seo DS, Lee SJ, and Song KM, Jpn. J. Appl. Phys., Part 2, 41 (2002) L1399.
[13] Song KM, Rho SJ, Ahn HJ, Kim KC, Baik HK, Hwang JY, Jo YM, Seo DS, and Lee SJ, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1, 43 (2004) 1577.
[14] Wu KY, Chen CH, Yeh CM, Hwang J, Liu PC, Lee CY, Chen CW, Wei HK, Kou CS, and Lee CD , J. Appl. Phys., 98 (2005) 083518.
[15] Wu KY, Chang SJ, Hwang J, Lee CY, Tang HC, Chen CW, Liu CH, Wei HK, Kou CS, and Lee CD, J. Appl. Phys., 101 (2007) 023531.
[16] B. S. Ban, and Y. B. Kim, J. Appl. Polym. Sci., 74 (1999) 267.
[17] J. Stohr, M. G. Samant, J. Luning, A. C. Callegari, P. Chaudhari, J. P. Doyle, J. A. Lacey, S. A. Lien, S. Purushothaman, and J. L. Speidell, Science, 292 (2001) 2299.
[18] D. S. Seo, Shunsuke Kobayashi, and Michinori Nishikawa, Appl. Phys. Lett. 61 (1992) 16.
[19] D. W. Berreman, Phys. Rev. Lett., 28 (1972) 1683.
[20] J. A. Castellano, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 94 (1983) 33.
[21] J. Janning, Appl. Phys. Lett. 21(1972) 173.
[22] Kohki Takatoh, Masaki Hasegawa, Mitsuhiro Koden, Nobuyuki Itoh, Ray Hasegawa, and Masanori Sakamoto, “Alignment Technologies and Applications of Liquid Crystal Devices”.
[23] 松本正一、角田市良，「液晶之基礎與應用」。
[24] W. Gibbons, P. Shannon, S. Sun, and B. Swetlin, Nature 351 (1991) 49.
[25] A. Lien, R. A. John, M. Angelopoulos, K. W. Lee, H. Takano, K. Tajima, and A. Takenaka, Appl. Phys. Lett., 67 (1995) 3108.
[26] J.P. Doyle, P. Chaudhari, J. L. Lacey, E. A. Galligan, S. C. Lien, A. C. Callegari, N. D. Lang, M. Lu, Y. Nakagawa, H. Nakano, N. Okazaki, S. Odahara, Y. Katoh, Y. Saitoh, K. Sakai, H. Satoh, and Y. Shiota, Nucl. Instr. And Meth. in Phys. Res. B, 206 (2003) 467.
[27] O. Yaroshchuk, R. kravchuk, A. Dobrovolskyy, L. Qiu, and O. D. Lavrentovich, Liquid crystals, 31 (2004) 859.
[28] Jong-Hyun Kim, Makoto Yoneya, Jun Yamamoto, and Hiroshi Yokoyama, Nanotechnology 13 (2002) 133.
[29] D. R. Chiou, L. J. Chen, and C. D. Lee, Langmuir, 22 (2006) 9403.

第三章
[1] 吳坤益，「經電漿處理非晶質碳膜的液晶配向性質」，國立清華大學材料科學與工程所碩士論文（2005）。
[2] 李金揚、劉品均，「電漿束液晶配向技術簡介與發展現況」，工業材料雜誌222期，94年6月，174-179。
[3] 松本正一、角田市良合著，劉瑞祥譯，「液晶之基礎與應用」。
[4] 張劭儒，「含氫非晶碳薄膜的氬氣電漿浸沒處理及其液晶配向的研究」，國立清華大學材料科學與工程所碩士論文（2006）。
[5] T. J. Scheffer, and J. Nehring, J. Appl. Phys., 48 (1977) 1783.
[6] 林家任，「紫外光照射配向膜之液晶光配向方法及性質研究」，國立交通大學電子物理系碩士論文（2004）。
[7] 汪建民，「材料分析」。
[8] D. K. Owens, and R. C. Wendt, J. Appl. Polym. Sci., 13 (1969) 1741.
[9] W. A. Zieman, Adu. Chem. Ser., 43 (1964) 1.
[10] F. M. Fowkes, Ind. Eng. Chem., 56 (1964) 40.
[11] Marian Zenkiewicz, J. Adhesion Sci. Technol., 15 (2001) 1769.
[12] Marian Zenkiewicz, Polymer Testing, 26 (2007) 14.
[13] Jacques Cognard, “Alignment of nematic liquid crystals and their mixtures.”

第四章
[1] P. Chaudhari et al., Nature, 411 (2001) 56.
[2] J.P. Doyle, P. Chaudhari, J. L. Lacey, E. A. Galligan, S. C. Lien, A. C. Callegari, N. D. Lang, M. Lu, Y. Nakagawa, H. Nakano, N. Okazaki, S. Odahara, Y. Katoh, Y. Saitoh, K. Sakai, H. Satoh, and Y. Shiota, Nucl. Instr. And Meth. in Phys. Res. B, 206 (2003) 467.
[3] Praveen Chaudhari, James A. Lacey, Shui-Chih Alan Lien, and James L. Speidell, Jpn. J. Appl. Phys. 37 (1998) L55.
[4] J. Stohr, M. G. Samant, J. Luning, A. C. Callegari, P. Chaudhari, J. P. Doyle, J. A. Lacey, S. A. Lien, S. Purushothaman, and J. L. Speidell, Science, 292 (2001) 2299.
[5] J. Y. Hwang, Y. M. Jo, D. S. Seo, S. J. Rho, D. K. Lee, and H. K. Baik, Jpn. J. Appl. Phys., 41 (2002) L 654.
[6] O. Yaroshchuk, R. kravchuk, A. Dobrovolskyy, L. Qiu, and O. D. Lavrentovich, Liquid crystals, 31 (2004) 859.
[7] Kohki Takatoh, Masaki Hasegawa, Mitsuhiro Koden, Nobuyuki Itoh, Ray Hasegawa, and Masanori Sakamoto, “Alignment Technologies and Applications of Liquid Crystal Devices”.
[8] D. W. Berreman, Physical Review Letters, 28 (1972) 1683.
[9] J. H. Kim, Makoto Yoneya, Jun Yamamoto, and Hiroshi Yokoyama, Nanotechnology 13 (2002) 133.
[10] D. R. Chiou, L. J. Chen, and C. D. Lee, Langmuir, 22 (2006) 9403.
[11] Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy, Rerkin-Elmer corporation, Physical Electron Division.
[12] P. Merel, M. Tabbal, M. Chaker, S. Moisa, and J. Margot, Appl. Surf. Sci., 136 (1998) 105.
[13] T. Sakuhara, E. Tomita, H. Nakahara, and K. Fukuda, Thin Solid Films, 209 269 (1992).
[14] Wu KY, Chen CH, Yeh CM, Hwang J, Liu PC, Lee CY, Chen CW, Wei HK, Kou CS, and Lee CD , J. Appl. Phys., 98 (2005) 083518.
[15] Wu KY, Chang SJ, Hwang J, Lee CY, Tang HC, Chen CW, Liu CH, Wei HK, Kou CS, and Lee CD, J. Appl. Phys., 101 (2007) 023531.
[16] 吳坤益，「經電漿處理非晶質碳膜的液晶配向性質」，國立清華大學材料科學與工程所碩士論文。

第五章
[1] Boknam Chae, Seung Bin Kim , Seung Woo Lee, Sang Il Kim, Wooyoung Choi, Byeongdu Lee, Moonhor Ree, Kyung Hoon Lee, and Jin Chul Jung, Macromolecules, 35 (2002) 10119.
[2] Seung Beum Lee, Gyo Jic Shin, Jun Ho Chi, Wang-Cheol Zin, Jin Chul Jung, Suk Gyu Hahm, Moonhor Ree, and Taihyun Chang, Polymer, 47 (2006) 6606.
[3] D. R. Chiou, L. J. Chen, and C. D. Lee, Langmuir, 22 (2006) 9403.

全文公開日期本全文未授權公開 (校內網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)

簡易檢索 / 詳目顯示

相關論文