學術研究
畢業論文
透過聚合物穩固或動態散射機制製作散射式液晶波導元件
姓名 : 蔡沅璋
指導教授
鄭恪亭
論文摘要
本論文可分為兩大方向,第一部分主要使用液晶波導原理討論扭轉混成型結構之聚合物網絡型液晶盒(TH-PNLC),利用側向光源饋入液晶盒,若未施加電場至TH-PNLC液晶盒,由於材料中向列型液晶分子與液晶聚合物折射率匹配,故入射光於液晶盒中進行全反射;而當施加電場至TH-PNLC液晶盒,由於材料中向列型液晶分子與液晶聚合物折射率產生不匹配,其入射光產生散射並由兩觀測面出射。此時觀察到兩道出射散射光之主要的偏振光分量具有差異,且若材料中摻雜光起始劑則此差異會增加,為了解此現象,我們透過探討聚合物網絡型液晶於光聚合後對TH結構的改變,以及於材料中摻雜光起始劑與未摻雜光起始劑之TH-PNLC液晶盒進行比較,探討其出射散射光偏振態的變化,並且以正向入射未偏振及線偏振光至未摻雜及摻雜光起始劑之TH-PNLC液晶盒,用於對比側向光源饋入液晶盒結果。接著統整上述所得結論,完整解釋當未偏振光自側向入射之TH-PNLC造成其兩側出射散射光偏振差異的原因;最後利用TH-PNLC結構非對稱特性之散射光製作單向光源液晶元件及隱私保護之應用。
第二部分為使用負型液晶摻雜手性分子及離子並利用塗佈有PVK薄膜及垂直配向膜之ITO玻璃基板製成液晶盒,透過PVK薄膜能阻絕直流電場及照射紫外光後可形成良好導體的特性,結合液晶動態散射執行圖案化的工作,其中當外加高頻電場至液晶盒時,可將其切換至穿透態(平面態結構),當關閉外加電場後,仍可持續維持於穿透態(平面態結構);然而利用低頻或直流電場便可將穿透態切換至散射狀態(焦錐態結構),同樣關閉外加電場後,仍可持續維持於散射態(焦錐態結構)。而由於PVK薄膜特性,可藉由光罩將液晶盒區分出受紫外光照射的區域,當開啟直流電場及紫外光即可使液晶盒同時具有散射態的文字圖案及其餘穿透態的透明區域,並透過將側向光源饋入寫上圖案之液晶盒,即可利用液晶波導的原理,入射光於穿透態區域中因折射率連續而進行全反射使其觀側面無出射光;而於散射態之文字區域則因折射率不連續使文字圖案產生出射光,進而提高液晶盒整體對比度。