臺灣博碩士論文加值系統

本論文研究光學補償彎曲模式（OCB）液晶盒之轉態過程。研究發現，在外加高驅動電壓下，液晶盒自Ha state 轉態到bend state的轉態時間遠低於自Hs state轉到bend state的時間，且預傾角較高的OCB 液晶盒自splay state轉態到bend state的速度較快。此外，研究亦發現，Hs state的暫態時間會隨著外加電壓的增加而增加，且在 OCB 液晶盒中產生聚合物網路結構可以明顯地修正Hs state的暫態時間。

We investigate the transformation processes of the optically compensated bend （OCB）cell. The observed results reveal that the transformation time of the cell from the Ha state to the bend state is well below that of the cell from the Hs state to the bend state. The transformation time of the cell from the splay state to the bend state is shorter in the cell with the higher pretilt angle. The obtained results also reveal that the lifetime of the Hs state increases with increasing voltage. The lifetime of the Hs state can be modified by generating polymer networks in the cell.

摘要 I
誌謝 II
目錄 III
圖目錄 VI
表目錄 XI

第一章 液晶簡介 1
1.1 序言 1
1.2 液晶的性質 2
1.3 液晶的種類 4
1.4 液晶的介電特性 8
1.5 液晶的光學異向性 10
1.6 液晶的彈性連續體理論 13

第二章 光學補償彎曲模式液晶盒 15
2.1 基本特性簡介 15
2.2 液晶分子排列組態與外加電壓關係 17
2.3 轉態過程與成核現象 19
2.4 操作模式 20
2.5 摻雜聚合物之OCB液晶盒 22
2.6 反應時間的定義 24

第三章 實驗方法與量測 25
3.1 實驗目的 25
3.2 元件製作 25
3.2.1 商用液晶盒 25
3.2.2 PSOCB液晶盒製作 25
3.2.3 玻璃的清洗 26
3.2.4 水平配向玻璃基板之製作 26
3.2.5 調控預傾角之方法 27
3.2.6 間隙物噴灑及封長邊 27
3.2.7 液晶注入及樣品密封 28
3.3 元件量測架設 29
3.3.1 厚度量測系統 29
3.3.2 預傾角量測系統 31
3.3.3 一般光電量測系統 33
3.3.4 偏光顯微鏡系統 34
3.4 實驗方法 35

第四章 結果與討論 38
4.1 傳統OCB液晶盒的轉態時間觀察 39
4.1.1 靜態穿透率及動態響應時間量測 39
4.1.2 動態穿透率觀察 42
4.1.3 利用動態影像分析液晶分子之轉態過程 44
4.1.4 觀察不同驅動電壓下Splay to Bend的轉態時間 45
4.1.5 利用Splay穩態及Hs暫態做低驅動電壓的顯示器操作 49
4.2 摻雜聚合物之OCB液晶盒（PSOCB）的Hs暫態時間探討 53
4.2.1 靜態穿透率及動態響應時間量測 53
4.2.2 利用動態穿透率變化觀察Hs state的暫態時間 56
4.2.3
利用Splay穩態及Hs暫態做低驅動電壓的顯視器操作 58
4.3 預傾角調控之OCB液晶盒中Splay到Bend的快速轉態 61
4.3.1 靜態穿透率及動態響應時間量測 61
4.3.2
探討不同預傾角OCB液晶盒轉態Bend state的時間 65
第五章 結論 68
參考文獻 69


圖1.2-1 液晶相與溫度的關係圖。 3
圖1.3-1 熱致型液晶的分類。 5
圖1.3-2 各類液晶的結構圖： 5
（a）向列型液晶；（b）層列型液晶；
（c）膽固醇型液晶；（d）圓盤型液晶。
圖1.4-1 液晶導軸受外加電場的影響示意圖： 9
（a） Δe＞0 ；（b）Δe＜0 。

圖1.5-1 單光軸晶體入射角與折射率neff (θ)間的關係圖： 11
（a）Δn＞0 ；（b）Δn＜0。
圖1.6-1 液晶的三種彈性形變圖： 13
（a）K11 ,擴張；（b）K22 ,扭轉；（c）K33 ,彎曲。
圖2.1-1
在不同視角入射情況下，π液晶盒之自我補償效應之示意圖： 16
（a）由右方入射；（b）由左方入射。

圖2.2-1 外加電壓與液晶導軸關係示意圖。 17
圖2.4-1 快速響應模式與雙穩態模式操作示意圖。 20
 
圖2.5-1 monomer聚合成垂直枝條示意圖： 22
（a）加電場使液晶分子呈現bend排列後，再用UV光聚monomer；
（b）聚合完成後取消電場，聚合物枝條使液晶分子維持在bend排
列。

圖2.5-2 monomer聚合成水平枝條示意圖： 23
（a）在無電場下液晶分子呈現splay排列，再用UV光聚monomer；
（b）聚合完成後，聚合物枝條及液晶分子皆維持在splay排列 。
圖2.6-1 反應時間定義圖。 24
圖3.3.1-1 光在液晶空盒中之干涉情形。 29
圖3.3.1-2 液晶空盒厚度量測系統架設圖。 30
圖3.3.1-3 厚度 液晶空盒之干涉光譜圖。 30
圖3.3.2-1 預傾角量測系統架構圖。 31
圖3.3.2-2 預傾角量測原理示意圖。 32
圖3.3.3-1 光電量測系統架設圖。 34
圖3.4-1 液晶盒外加之單一脈波電壓示意圖。 35
圖3.4-2 電壓取消時，由偏光顯微鏡觀察到之暫態圖： 36
（a）twist state；（b）splay state。
圖3.4-3 液晶盒從Hs state轉態至bend state之示意圖。 36
圖3.4-4 液晶盒從Ha state轉態至bend state之示意圖。 37
圖4.1.1-1 穿透率對外加電壓關係圖。 39
圖4.1.1-2 動態響應時間量測示意圖。 40
圖4.1.1-3 不同電壓操作區間下OCB cell的響應時間統計圖。 41
圖4.1.2-1 不同暫態時間定義圖。 42
圖4.1.2-2 外加不同電壓下，Hs state的暫態觀察。 43
圖4.1.2-3 液晶盒在不同電壓下之Hs state。 44
圖4.1.3-1 利用偏光顯微鏡，觀察外加電壓5V時，液晶排列狀態隨時間的改
變： 45
（a） T= 0 ms ；（b） T= 15 ms ；（c） T= 90 ms ；
（d） T= 150 ms ；（e） T= 210 ms ；（f） T= 300 ms。
圖4.1.4-1 兩種不同驅動電壓操作之示意圖。 46
圖4.1.4-2 由Hs state操作到bend state動態影像圖： 47
（a） T = 0 ms ；（b）T = 15 ms ；（c） T = 50 ms ；
（d） T = 315 ms ；（e） T = 405 ms ；
（f） T = 465 ms。
圖4.1.4-3 由Ha state操作到bend state動態影像圖： 48
（a） T = 0 ms ；（b） T = 15 ms ；（c） T=200 ms ；
（d） T=250 ms ；（e） T = 330 ms ；
（f） T=360 ms。
圖4.1.5-1 不同偏壓下splay state與Hs state的轉態關係圖。 50
圖4.1.5-2 splay state與Hs state轉換時的響應時間定意圖。 50
圖4.1.5-3 量測不同偏壓、不同偏壓時間所得的rise time。 51
圖4.1.5-4 量測不同偏壓、不同偏壓時間所得的fall time。 51
圖4.2.1-1 PSOCB穿透率對外加電壓關係圖。 53
圖4.2.1-2 PSOCB動態響應時間量測示意圖。 54
圖4.2.1-3 PSOCB不同電壓操作區間下的響應時間統計圖。 55
圖4.2.2-1 不同聚合電壓的PSOCB液晶盒之Hs暫態時間，外
加偏壓為5V。 56
圖4.2.2-2 外加不同電壓下，PSOCB液晶盒Hs state的暫態觀察。 57

圖4.2.3-1 PSOCB液晶盒在不同偏壓下splay state與Hs state的光電響
應圖。 58

圖4.2.3-2 PSOCB液晶盒不同偏壓、不同偏壓時間所得的rise time。59

圖4.2.3-3 PSOCB液晶盒不同偏壓、不同偏壓時間所得的fall time。59

圖4.3-1 不同預傾角的液晶分子排列示意圖。 61

圖4.3.1-1 預傾角調控之OCB液晶盒的穿透率對外加電壓關係圖。 62
圖4.3.1-2 調控預傾角之OCB液晶盒的rise time比較圖。 63
圖4.3.1-3 調控預傾角之OCB液晶盒的fall time比較圖。 63
圖4.3.2-1 對稱低預傾角OCB液晶盒在偏壓5V下的Ha暫態察。 65

圖4.3.2-2 不同預傾角OCB液晶盒在不同偏壓下的Ha暫態觀察。 66



表4.1.1-1 不同電壓操作區間下OCB cell的響應時間統表。 41
表4.1.4-1 不同驅動電壓設計下OCB cell的總轉態時間。 49
表4.1.5-1 量測不同偏壓、不同偏壓時間所得的rise time。 52
表4.1.5-2 量測不同偏壓、不同偏壓時間所得的fall time。 52
表4.2.1-1 PSOCB不同電壓操作區間下的響應時間統計表。 55
表4.2.2-1 不同聚合電壓的PSOCB液晶盒之Hs暫態時間統計表。 57
表4.2.3-1 PSOCB液晶盒不同偏壓、不同偏壓時間所得的rise time。60
表4.2.3-2 PSOCB液晶盒不同偏壓、不同偏壓時間所得的fall time。60
表4.3.1-1 調控預傾角之OCB液晶盒的rise time統計表。 64
表4.3.1-2 調控預傾角之OCB液晶盒的fall time統計表。 64
表4.3.2-1 不同預傾角OCB液晶盒的轉態時間統計表。 66

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