跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(34.204.172.188) 您好!臺灣時間:2023/09/27 19:15
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:林慶諭
研究生(外文):Lin, Qing-Yu
論文名稱:利用光感聚合物調控液晶分子預傾角以製作菲涅爾液晶透鏡
論文名稱(外文):Fabrication of Fresnel Liquid Crystal Lens Using Photocurable Prepolymer with Tunable Pretilt Angle
指導教授:黃啟炎黃啟炎引用關係
指導教授(外文):Huang, Chi-Yen
口試委員:黃啟炎黃家逸王右武
口試委員(外文):Huang, Chi-YenHuang, Chia-YiWang, Yu-Wu
口試日期:2021-7-21
學位類別:碩士
校院名稱:國立彰化師範大學
系所名稱:光電科技研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2021
畢業學年度:109
語文別:中文
論文頁數:85
中文關鍵詞:菲涅爾液晶透鏡低電壓偏振無關聚合物顆粒微結構
外文關鍵詞:Fresnel liquid crystal lenspolymer gravelpolarization
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:93
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本論文在垂直配向液晶盒摻雜光感聚合物NOA65並透過菲涅爾波帶(Fresnel zone plate)光罩進行紫外光曝光以實現簡單製程、低電壓的菲涅爾液晶透鏡。在曝光期間,透光區(奇區)的光感聚合物NOA65會進行垂直相分離往兩側基板堆積並聚合成顆粒微結構,導致透光區的液晶預傾角從垂直轉換至平行基板,而非透光區(偶區) 的液晶則維持原本的垂直預傾角,兩區的液晶形成相位差而使入射光束產生繞射聚焦行為。此外,外加電壓可以改變兩區的液晶相位差以調控繞射效率,達到電控可調的菲涅爾液晶透鏡。本研究製作的水平型菲涅爾液晶透鏡之最大繞射效率為30%,開關時間分別為175 ms及110 ms。更進一步,我們使用扭轉型垂直配向液晶盒開發與偏振無關之菲涅爾液晶透鏡,發現其繞射效率及偏振無關性與液晶盒厚度有關,目前製作之扭轉型菲涅爾液晶透鏡之最大繞射效率為23.79%,開關時間分別為175 ms及100 ms。本論文更討論菲涅爾液晶透鏡的聚焦光束型態、成像效果及光偏振相關性。
Fresnel liquid crystal lenses (FLCLs) have been fabricated with dop-ing of photocurable prepolymer in vertically-aligned LC cell. When UV light is exposed to the LC cell covered with a Fresnel zone plate, the prepolymers in the odd zone (transparent zone) approach and are then cured on the substrates due to vertical phase separation. After cured, the polymer gravels formed on the substrates decrease the pretilt angle of LCs in the odd zone, but LCs in the even zone are still aligned vertical-ly. The caused phase difference between the odd and even zones focuses the incident light because of diffraction behavior. The fabricated electri-cally-tunable Fresnel LC lens has the maximum diffraction efficiency of 30%, and the turn-on and turn-off time of 175 ms and 110 ms, respectively.
Further, the vertically-aligned LC cell with twisted-nematic (TN) mode is used to develop the polarization-indenpent Fresnel LC lens by the same method. When the appropriate voltage is subjected to the Fres-nel LC lens, the LC molecules in the bulk of odd zone are reoriented vertically. By contrast, due to the surface anchoring force, the LCs near the substrate surfaces are aligned parallel to the rubbing directions such that the LC layers near the two substrates are orthogonal to each other. This LC alignment structure creates the polarization-indenpent property. The TN Fresnel LC lens has the maximum diffraction efficiency of 23.79%, and the turn-on and turn-off time of 175 ms and 100 ms, respectively. The eletro-optical properties of the fabricated FLCLs have been investigated in the study.
目錄
摘要 I
Abstract II
誌謝 IV
目錄 VI
圖目錄 X
表目錄 XVI
第一章 導論 1
1-1前言 1
1-2液晶簡介 14
1-2.1何謂液晶 14
1-2.2液晶的種類 15
1-3 菲涅爾透鏡 19
第二章 實驗原理 25
2-1液晶的物理性質 25
2-1.1折射率異向性(Δn) 25
2-1.2介電性質 27
2-1.3彈性連續體理論 28
2-2 菲涅爾波帶片 30
2-3 菲涅爾透鏡理論 32
2-4 Mauguin Limit定理 38
第三章 樣品製作與實驗架設 42
3-1材料介紹與實驗設計 42
3-1.1材料介紹 42
3-1.2實驗設計原理 44
3-2樣品製作 46
3-2.1玻璃基板清洗 46
3-2.2玻璃基板配向 46
3-2.3樣品組裝 47
3-2.4灌入液晶 47
3-2.5曝光 47
3-3實驗裝置 48
3-3.1繞射效率與偏振相關量測實驗 48
3-3.2光學顯微鏡下樣品圖形拍攝實驗 49
3-3.3透鏡成像與拍攝實驗 51
3-3.4聚焦光形量測實驗 53
3-3.5響應時間量測實驗 53
第四章 實驗結果與討論 55
4-1 曝光強度和曝光時間參數 55
4-2聚合物顆粒調控預傾角菲涅爾液晶透鏡-水平配向 56
4-2.1不同位置之菲涅爾波帶圖案-水平配向 56
4-2.2不同電壓之菲涅爾波帶圖案-水平配向 57
4-2.3繞射效率量測-水平配向 58
4-2.4響應時間量測-水平配向 60
4-2.5聚焦光束形態和成像效果-水平配向 62
4-3聚合物顆粒調控預傾角菲涅爾液晶透鏡-TN配向 65
4-3.1不同位置的菲涅爾圖案-TN配向 66
4-3.2不同電壓的菲涅爾圖案-TN配向 68
4-3.3繞射效率量測-TN配向 69
4-3.4響應時間量測-TN配向 72
4-3.5聚焦光束形態和成像效果-TN配向 74
4-4菲涅爾液晶透鏡隨時間之變化 77
4-5菲涅爾液晶透鏡隨電壓操作之變化 78
第五章 結論與未來展望 80
5-1結論 80
5-2未來展望 81
參考文獻 83
參考文獻
1. Y.-H. Fan, H. Ren and S.-T. Wu, Optics Express 11 (23), 3080-3086 (2003).
2. C. J. Campbell, E. Baker, M. Fialkowski, A. Bitner, S. K. Smoukov and B. A. Grzybowski, Journal of Applied Physics 97 (12), 126102 (2005).
3. K.-T. Cheng, C.-K. Liu, C.-L. Ting and A. Y.-G. Fuh, Optics express 15 (21), 14078-14085 (2007).
4. Y.-H. Fan, H. Ren and S.-T. Wu, Optics express 13 (11), 4141-4147 (2005).
5. D.-W. Kim, C.-J. Yu, H.-R. Kim, S.-J. Kim and S.-D. Lee, Applied physics letters 88 (20), 203505 (2006).
6. H. Ren, D. W. Fox, B. Wu and S.-T. Wu, Optics express 15 (18), 11328-11335 (2007).
7. L.-C. Lin, H.-C. Jau, T.-H. Lin and A. Y.-G. Fuh, Optics express 15 (6), 2900-2906 (2007).
8. S.-J. Hwang, T.-A. Chen, K.-R. Lin and S.-C. Jeng, Applied Physics B 107 (1), 151-155 (2012).
9. Y. Lou, L. Chen, C. Wang and S. Shen, Applied Physics Letters 101 (22), 221121 (2012).
10. G. Li, D. L. Mathine, P. Valley, P. Äyräs, J. N. Haddock, M. Giridhar, G. Williby, J. Schwiegerling, G. R. Meredith and B. Kippelen, Proceedings of the National Academy of Sciences 103 (16), 6100-6104 (2006).
11. C.-J. Hsu, B.-L. Chen and C.-Y. Huang, Optics express 24 (2), 1463-1471 (2016).
12. 鄭晃忠, 紀國鐘, “液晶顯示器技術手冊”, 台灣電子材料與元件協會, 新竹 (2002).
13. 角田市良, 松本正一, 劉瑞祥 譯, “液晶之基礎與應用”, 國立編譯館, 台北 (1996).
14. Q. F. Zhou, X. J. Wang, “Liquid Crystal Polymers”, World Scientific, Singapore (2004).
15. D. K. Yang, S. T. Wu, “Fundamentals of Luqiud Crystal Devices”, John wiley & Sons (2006).
16. J. N. Haddock, “Liquid crystal Based Electro-Optic Diffraction Spectacle Lenses and Low Operating Voltage Nematic Liquid Crystals” Doctoral thesis, The University of Arizona, Arizona(2005).
17. 王中原, “繞射效率無偏振依賴性菲涅爾液晶透鏡之研究” 碩士論文, 國立中山大學, 高雄 (2009).
18. J. Jahns and S. J. Walker, Applied optics 29 (7), 931-936 (1990).
19. A. Yariv, P. Yeh, “Optical Waves in Crystals : Propagation and Control of Laser Radiation”, John Wiley & Sons (2003).
20. C. W. Oseen, trans. Faraday Soc. 29, 883 (1933).
21. H. Zocher, trans. Faraday soc. 29, 945 (1933).
22. E. Hecht, “Optics 4th ed”, Addison Wesley (2002).
23. C.-T. Kuo, C.-Y. Li, S.-H. Lin and H.-C. Yeh, Optics Express 23 (20), 26041-26048 (2015).
24. S. T. Wu and C. S. Wu, Displays 20 (5), 231-236 (1999).
25. T. Suwada, M. Satoh, S. Telada and K. Minoshima, Review of scientific instruments 83 (5), 053301 (2012).
26. C.-R. Lee, K.-C. Lo and T.-S. Mo, Japanese Journal of Applied Physics 46 (7R), 4144 (2007).
27. G. Shibuya, N. Okuzawa and M. Hayashi, Optics express 20 (25), 27520-27528 (2012).
28. J. W. Goodman, “Introduction to Fourier Optics”, McGraw-Hill, Singapore (1996).
29. C. Lin, H. Huang and J. Wang, IEEE Photonics Technology Letters 22 (3), 137-139 (2010).
30. S. SJ, R. Gupta, S. Kumar and V. Manjuladevi, Liquid Crystals 47 (11), 1678-1690 (2020).
電子全文 電子全文(網際網路公開日期:20240811)
連結至畢業學校之論文網頁點我開啟連結
註: 此連結為研究生畢業學校所提供,不一定有電子全文可供下載,若連結有誤,請點選上方之〝勘誤回報〞功能,我們會盡快修正,謝謝!
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top