臺灣博碩士論文加值系統

本論文研究掺雜奈米碳管(CNT)之垂直配向(vertical alignment, VA) 液晶盒的暫態電流特性。實驗結果發現在低濃度CNT掺雜下，液晶盒暫態電流明顯減少，但在高濃度CNT掺雜下，液晶盒暫態電流將異常增加，因為CNT在高濃度下可能會釋出更多離子。另外，在直流電壓量測下發現，液晶盒的臨界電壓隨著CNT濃度增加而增加，但其遲滯寬度ΔV卻隨著CNT濃度增加而減少，這是因為掺雜CNT會減少雜質離子在配向層上的脫附時間。在直流開關電壓量測亦發現，液晶的黏滯係數會隨著CNT濃度增加而有效降低。

The work presents transient current characteristics of the vertical alignment (VA) liquid crystal (LC) cell, which is doped with multi-wall carbon nanotubes (MWCNT). The obtained results reveal that under a small amount of CNT dopant, the transient current of the VA LC cell decreases with increasing CNT concentration. However, when the CNT concentration is high, the transient current of the cell increases with increasing CNT concentration drastically, because the high CNT dopant may release ion into the LC cell. Under DC voltage, the threshold voltage of the cell increases with CNT concentration, but the hysteresis width ΔV of the cell markedly decreases with increasing CNT concentration. This is because that the doped CNTs reduce the desorption time of the ions from the alignment surface.. The doped CNTs also markedly decrease the effective rotational viscosity of the LC mixtures.

目錄
目次
目錄 I
圖目錄 III
表目錄 VI
摘要 VII
致謝 IX

第一章 簡介 1
1.1 液晶簡介 1
1.2 液晶分類 2
1.3 向列型液晶 6
1.4 光學異向性 7
1.5 介電異向性 11
1.6 液晶盒中雜質離子的來源 12
1.7 離子電荷對液晶顯示器的影響 13
1.7.1 畫面閃爍 14
1.7.2 影像殘留 14
1.8 離子電荷的研究方法 16
1.8.1 光電特性 16
1.8.2 電壓保持率 16
1.8.3 暫態電流 17
1.9 奈米碳管簡介 18
1.10 研究動機 22

第二章 理論 23
2.1 暫態電流分析 23
2.2 液晶盒在極性反轉電壓下之暫態電流 24
2.3 液晶盒在直流開關電壓下之暫態電流 26
2.4 殘餘直流電壓分析 28
2.5 黏滯係數 31
2.5.1 六個Leslie coefficients的特性 31
2.5.2 Miesowicz coefficients的特性 32
2.6 臨界電壓的定義 33

第三章 實驗方法與流程 34
3.1 液晶混合物調配 34
3.2 液晶盒製作流程 35
3.3 實驗裝置 39
3.3.1 厚度量測 39
3.3.2 光電量測 42
3.3.3 暫態電流量測 46

第四章 實驗結果與討論 47
4.1 未掺雜CNT之VA液晶盒之量測 48
4.1.1 動態穿透率量測 48
4.1.2 不同電阻值下之暫態電流量測 49
4.1.3 不同電壓值下的暫態電流量測 50
4.2 掺雜CNT之VA液晶盒之光電特性 52
4.2.1 交流電壓量測 52
4.2.2 直流電壓量測 53
4.3 掺雜CNT之VA液晶盒在極性反轉電壓下之量測 55
4.4 掺雜CNT之VA液晶盒在直流開關電壓下之量測 58
4.5 VA液晶盒之Vrdc量測 64

第五章 結論 66
參考文獻 67

圖目錄
圖號 圖名 頁次
圖1-1 液晶相變示意圖。 1
圖1-2 四種熱致型長條狀液晶分子排列方式：（a）向列型液晶、（b）
膽固醇型液晶、（c）Smectic A液晶 和（d）Smectic C液晶；為液晶導軸方向。 5
圖1-3 向列型液晶紋理圖。 6
圖1-4 單光軸介質的折射率橢圓示意圖。 8
圖1-5 單光軸晶體的折射率橢圓球。 10
圖1-6 VHR定義圖。 17
圖1-7 3種SWNT的結構示意圖：(a) 扶手椅型，(b) 鋸齒型，
(c) 螺旋型。 20
圖1-8 奈米探管穿透式電子顯微鏡(transmission electron microscope, TEM)的圖片。 21
圖1-9 MWCNT之寬度統計表。 21
圖2-1 暫態電流示意圖。(a)外加直流之電壓脈波，(b)充電電流，(c)峰值電流，(d)導電電流。由以上三種電流形成暫態電流(e)。
23
圖2-2 液晶盒等效電路示意圖。 24
圖2-3 暫態電流量測的架構圖。 25
圖2-4 液晶盒電荷密度Q計算示意圖。 25
圖2-5 液晶盒在不同外加電場下的電荷密度。 25
圖2-6 液晶盒中雜質離子形成殘餘直流電壓示意圖：(a)施加電壓前、(b) 施加電壓期間及(c)移除電壓後。 28
圖2-7 液晶盒配向層界面之雜質離子吸附與脫附過程示意圖。 29
圖2-8 六個Leslie黏滯係數分別代表的物理意義。 31
圖2-9 三種典型的切變流動。 32
圖2-10 臨界電壓定義圖。 33
圖3-1 光在液晶空盒中之干涉情形。 39
圖3-2 厚度量測系統架設圖。 40
圖3-3 厚度μm6液晶空盒之干涉光譜圖。 41
圖3-4 光電量測架設圖。 42
圖3-5 液晶盒應答時間定義圖。 43
圖3-6 VA液晶盒穿透率對電壓曲線圖。 45
圖3-7 (a) VA液晶盒之閃爍現象；
(b)利用offset電壓消除閃爍現象。 45
圖3-8 暫態電流量測架構圖。 46
圖4-1 未掺雜CNT之VA液晶盒之動態穿透率量測。 48
圖4-2 在不同電阻值下未掺雜CNT之VA液晶盒的暫態電流量測。49
圖4-3 不同電壓下未掺雜CNT之VA液晶盒的暫態電流量測。 50
圖4-4 在不同外加電壓下未掺雜CNT之VA液晶盒的電荷密度。51
圖4-5 掺雜不同CNT濃度下VA液晶盒在AC電壓下的臨界電壓量測圖。 52
圖4-6 未掺雜CNT的VA液晶盒在DC電壓下的臨界電壓量測圖。53
圖4-7 (a) 掺雜不同CNT濃度下VA 液晶盒在DC電壓量測下之Vth-up及Vth-down量測值；(b) 掺雜不同CNT濃度下VA液晶盒之ΔV量測圖。 54
圖4-8 掺雜不同CNT濃度下V A液晶盒之暫態電流圖量測。 55
圖4-9 掺雜不同CNT濃度下VA 液晶盒之電荷密度量測圖。
(a) 0~0.005wt%；(b) 0~0.08wt%。 56
圖4-10 VA液晶盒掺雜CNT的示意圖：(a)低濃度掺雜，
(b)高濃度掺雜。 57
圖4-11 直流開關電壓下VA液晶盒之暫態電流量測曲線圖。 58
圖4-12 (a) IP/E3 對1/E2 曲線圖，(b) tp對1/E2 曲線圖。 59
圖4-13 掺雜不同CNT濃度下，VA液晶盒之有效旋轉黏滯係數。60
圖4-14 不同CNT濃度下液晶盒之下降時間。 63
圖4-15 使用(a)PIA-X605-01X，(b)DMOAP為配向膜之VA液晶盒之光電曲線。 64
圖4-16 Vrdc之動態量測：(a)外加10V DC電壓下，(b)取消DC 10V電壓後。 65

表目錄

表一 MLC-2039的黏滯係數。 61
表二 掺雜不同濃度CNT之MLC-6886介電異向性ε△、彈力常數K33、下降時間及γ1*。 62

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