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系統識別號 U0026-1208201201284300
論文名稱(中文) 吸附效應對偶氮染料摻雜藍相液晶之影響
論文名稱(英文) Studies of adsorption effect on the dye-doped blue phase liquid crystals
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 物理學系碩博士班
系所名稱(英) Department of Physics
學年度 100
學期 2
出版年 101
研究生(中文) 鄭淯文
研究生(英文) Yu-Wen Cheng
學號 l26994146
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 130頁
口試委員 指導教授-傅永貴
口試委員-林宗賢
口試委員-蔡錦俊
中文關鍵字 藍相液晶  偶氮染料  吸附效應 
英文關鍵字 blue phase liquid crystals  azo dyes  adsorption effect 
學科別分類
中文摘要 近年來國際間許多研究團隊針對藍相液晶(blue phase liquid crystals)的特性進行著許多的研究,如藍相液晶存在之溫度範圍、選擇性反射等。本研究則是探討在不同的液晶狀態或不同溫度下,照射不同強度的線偏振綠光雷射(波長為532 nm)使甲基紅(methyl red,簡稱MR)於基板上形成不同的表面吸附結構,進而探討吸附效應對偶氮染料摻雜藍相液晶之影響。而在入射特定光強度以上的光束時,則可得到擴展藍相液晶存在溫度的結果。根據實驗結果,入射光強度愈強,所形成MR吸附可得到較佳的擴展效果。除發現MR表面吸附會使藍相液晶寬溫之外,此外,液晶盒的厚度亦影響溫寬擴溫效果,MR吸附於較小厚度之液晶盒基板表面,所得到的寬溫效果愈好。在本研究結果中,利用較小液晶盒厚度與配合適當光強度的綠光雷射使MR吸附,將可擴展藍相液晶溫寬約7.5°C的成果。而由SEM圖象所呈現出基板的MR吸附情況,發現MR吸附的形構對藍相液晶的存在溫寬是值得注意的。再者,基板上的吸附結構形態亦對藍相液晶之反射波長有所影響,其反射波長會隨著不同強度雷射光變化,其反射光會被固定於不同特定波長。實驗中呈現入射光強度愈強,則藍相液晶反射波長會被移動(藍移)且固定。最後,我們亦提出其機制模型用以說明本研究所發現之現象,因此本論文之成果對藍相液晶之技術發展應有一定程度的助益。
英文摘要 In recent years, many scientists have paid much attention to the electro-optical (E-O) properties of the blue phase liquid crystals (BP-LCs), such as the temperature range, selective reflection, and others. In this study, we report that the adsorption effect of azo dye-doped in BP-LCs on the E-O and optical properties of BP-LCs. The structures of methyl red (MR) adsorption, produced by irradiating a green laser (wavelength: 532 nm) having different intensity onto the dye-doped BP-LCs vary with different cell temperature and/or at different phase. If the intensity of used green laser beam is high enough, the temperature range of BP-LCs can be extended significantly. According to the experimental results, the higher intensity of the pumping light is used, the wider the extended temperature range can be obtained. Additionally, the cell gap of the LC cell is another key to affect the temperature range of BP-LCs. The extended temperature range resulting from the adsorbed MR onto the surfaces of a LC cell having a thinner cell gap is wider than that with a thicker cell gap. It is demonstrated in this study that the extended temperature range of the BP-LCs by MR adsorption in above optimum conditions is about 7.5 °C. Based on the SEM images of the adsorbed MR on the substrates, it is found that the morphology of the MR adsorbed layer affects the temperature range of BP-LCs significantly. Moreover, the adsorbed MR morphology onto the substrates will affect the reflection wavelength of the BP-LCs, which is found to be shifted and fixed at a specific wavelength dependent on the intensity of the pumping green light. The experimental results show that the shift (blue-shift) of the reflection wavelength increases with the intensity of the pumping green light. Finally, the model is proposed to explain the experimental results. It is believed that the results obtained in this thesis should benefit the promotion of BP-LC technology.
論文目次 摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
第一章 緒論 1
§1-1 前言 1
§1-2 論文結構 2
第二章 液晶材料及其光電特性 4
§2-1 液晶(Liquid Crystals)簡介 4
2-1-1 前言 4
2-1-2什麼是液晶? 4
2-1-3 液晶特性的發現 5
2-1-4 液晶之分類 6
2-1-5 液晶之物理 18
§2-2 藍相液晶(Blue Phase Liquid Crystals)簡介 27
2-2-1 前言 27
2-2-2 什麼是藍相液晶? 28
2-2-3 藍相液晶之結構及旋光性 29
2-2-4 藍相液晶之晶格缺陷 32
2-2-5 藍相液晶之判別方式 34
2-2-6 藍相液晶之光學特性 38
2-2-7 藍相液晶之電光特性 40
第三章 實驗相關理論 44
§3-1 藍相液晶之相關實驗理論 44
3-1-1 藍相液晶之寬溫技術 44
3-1-2 藍相液晶之選擇性反射波長調控技術 46
§3-2 光引致分子轉向效應 48
3-2-1 正力矩效應(Positive Torque Effect):Jánossy Model 48
3-2-2 表面負力矩效應(Surface Negative Torque Effect):Gibbons Model 50
3-2-3 光激發之同素異構化反應(Photo-isomerization effect) 51
3-2-4 吸附(Absorption Effect)引致液晶轉向之效應 52
3-2-6 光致熱效應(Light-induced Thermal Effect) 53
§3-3 甲基紅(Methyl red,簡寫為MR)之吸附效應 54
3-3-1甲基紅(MR)之吸附效應引致向列型液晶排列 54
3-3-2甲基紅(MR)之吸附效應引致膽固醇液晶排列 56
§3-4 摻雜物對液晶相變點之影響 58
第四章 實驗方法與過程 59
§4-1 樣品製備 59
4-1-1 材料介紹 59
4-1-2 樣品製程 61
§4-2 實驗架設 65
4-2-1 液晶空盒厚度量測之光路架設 65
4-2-2 樣品控溫於不同溫度下照射綠光雷射之光路架設 66
4-2-3 樣品於未控溫條件下照射綠光雷射並記錄樣品溫度之光路架設 67
4-2-4 量測樣品穿透頻譜之光路架設 68
4-2-5 使用顯微鏡配合相機觀察並記錄藍相液晶狀態及溫寬之實驗架設 69
4-2-6 使用顯微鏡配合光譜儀觀察並記錄藍相液晶選擇性反射光之架設 70
4-2-7 由掃描式電子顯微鏡觀察樣品於不同照光條件下之基板吸附結構 71
4-2-8利用光罩形成圖樣結構於偶氮染料摻雜藍相液晶樣品之光路架設 73
第五章 結果討論與分析 74
§5-1 吸附效應對偶氮染料摻雜藍相液晶之存在溫寬影響 75
5-1-1 未摻雜偶氮染料之藍相液晶的存在溫寬觀測 75
5-1-2 偶氮染料摻雜於藍相液晶對其存在溫寬影響 76
5-1-3 吸附效應於不同狀態下對偶氮染料摻雜藍相液晶之存在溫寬影響 78
5-1-4 延長照光時間以增加各向同性態下MR之吸附效果 82
5-1-5 提升MR的摻雜濃度以增加各向同性態下之吸附效果 83
5-1-6 利用光致熱效應與內部轉換過程加熱樣品進行MR吸附過程 84
5-1-7 改變液晶盒厚度以探討基板吸附結構對藍相存在溫寬之影響 87
§5-2 吸附效應對偶氮染料摻雜藍相液晶之反射波長影響 89
5-2-1 未摻雜偶氮染料之藍相液晶的反射波長量測 89
5-2-2 吸附效應於不同狀態下對摻雜偶氮染料藍相液晶之反射波長影響 90
5-2-3 延長照光時間以增加各向同性態下MR之吸附效果 96
5-2-4 提升MR的摻雜濃度以增加各向同性態下之吸附效果 97
5-2-5在無控溫條件下照光吸附並觀察反射波長變化 98
5-2-6 樣品於各向同性態下吸附造成反射波長改變之結果整合比較 99
§5-3 偶氮染料摻雜藍相液晶經照射綠光雷射後之MR吸附結構 101
5-3-1偶氮染料摻雜藍相液晶材料於不同狀態下吸附之MR吸附結構 101
5-3-2 於各向同性態下吸附探討不同的光強度之MR吸附結構 104
5-3-3 於各向同性態下吸附探討不同的照光時間之MR吸附結構 105
5-3-4 由光致熱效應與內部轉換過程加熱樣品進行MR吸附之表面結構 107
5-3-5 於各向同性態下吸附探討不同的摻雜濃度之MR吸附結構 108
5-3-6 總結於不同條件下之MR吸附結構的討論及比較 110
§5-4 藍相液晶存在溫寬增加與反射波長固定現象之機制 112
§5-5 重覆性控制基板結構改變偶氮染料摻雜藍相液晶反射波長 117
§5-6 利用光罩形成圖樣結構於偶氮染料摻雜藍相液晶樣品 120
第六章 結論與未來展望 123
§6-1 結論 123
§6-2 未來展望 124
參考文獻(References) 128
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論文全文使用權限
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