臺灣博碩士論文加值系統

本論文研究水平電場作用下之雙穩態膽固醇液晶元件的光電特性，將手性分子(ZLI-3786) 摻雜於負型向列型液晶(MLC-6608)混合製作膽固醇液晶，膽固醇液晶本身具有螺旋結構，具有布拉格反射的光學特性。藉由自製的指狀電極施加水平電場驅動，使膽固醇液晶分子轉動，在低電壓時，從原本的standing-helix結構變成lying-helix結構，在高電壓時，從lying-helix結構轉變成膽固醇液晶解旋的狀態。
研究不同的水平指狀電極寬度和間距是否會影響膽固醇液晶的解旋，解旋前在高電壓時液晶會有electrohydrodynamical effect的現象，觀測比較膽固醇液晶解旋前到解旋後的各種狀態，並量測穿透率及相位延遲的變化。

In this study, the electro-optical properties of a bistable cholesteric liquid crystal composed of chiral dopant and nematic liquid crystal with negative dielectric anisotropy is investigated. The cholesteric liquid crystal has periodic helical structure that results in Bragg reflection. We drive the cholesteric liquid crystal using in-plane finger electrodes. The cell can operated from the planar state to lying-helix configuration by in-plane electric field switching at low voltage. At large voltage, the cell does not have helical structure.
Different width and spacing of in-plane finger electrodes will affect the structure of cholesteric liquid crystal. The electrohydrodynamical effect of liquid crystal at high voltage before racemic state is observed. The various states at the different voltage of cholesteric liquid crystal are observed and transmittance and phase retardation are measured.

中文摘要 ii
英文摘要 iii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 1
1.3論文結構 2
第二章 液晶簡介與物理特性 3
2.1 液晶由來 3
2.2 液晶分類[1][2] 3
2.2.1 向列型液晶(nematic) [3] 4
2.2.2層列型液晶(Smectics) 5
2.2.3 膽固醇型液晶(Cholesterics) 7
2.3 液晶的物理特性 8
2.3.1 秩序參數 8
2.3.2 雙折射率(Birefringence) 8
2.3.3 溫度對向列型液晶的影響[4] 10
2.3.4 介電異向性 11
2.3.5 彈性係數 11
第三章 膽固醇液晶原理與物理特性 12
3.1 膽固醇液晶的各種排列 12
3.2 膽固醇液晶的光學特性[5] 12
3.3 膽固醇液晶的螺距 13
3.4 外加電場對膽固醇液晶螺距的影響 14
3.5 外加磁場對膽固醇液晶螺距的影響 15
第四章 液晶盒光電特性之理論與製作 17
4.1 臨界電壓(Threshold Voltage，簡稱Vth) 17
4.2 IPS(In-Plane Switching)相關特性分析 18
4.3 響應時間(Response Time) 19
4.4 實驗目的 20
4.5 實驗材料 20
4.6 指狀式電極基板製作流程[6] 21
4.7 水平指狀電極液晶盒製作流程 21
4.8 調配膽固醇液晶濃度的方法 23
4.9膽固醇液晶盒製作流程圖 24
第五章 實驗量測方法 25
5.1 光電特性量測 25
5.1.1 偏光顯微鏡觀測 25
5.1.2 光穿透強度量測系統 26
5.1.3 響應時間量測系統 27
5.1.4 光程差量測系統 28
第六章 實驗結果與討論 29
6.1 實驗步驟 29
6.2. 水平場驅動自製指狀電極的膽固醇液晶盒 29
6.2.1 偏光圖(POM) 29
6.2.2 錐光偏振圖(Conoscope) 31
6.2.3 電壓對穿透率曲線(T-V curve) 34
6.2.4 電壓對光程差曲線 36
6.3 電壓對反射頻譜的影響 37
6.4 水平場驅動不同間距指狀電極的膽固醇液晶盒 39
6.4.1 偏光圖(POM) 39
6.4.2 錐光偏振圖(Conoscope) 43
6.4.3 電壓對穿透率曲線(T-V curve) 47
6.4.4 電壓對光程差曲線 48
第七章 結論 49
7.1 實驗結論 49
參考文獻 50
附錄 論文發表 51

[1] F. Reinitzer and Monatsh, Chem., vol. 9, pp. 421, 1888.
[2] O. Lehmann and Z. physic, Chem., vol. 4, pp. 462, 1889.
[3] 紀國鐘，鄭晃忠編著，液晶顯示器技術手冊，新竹市：經濟部技術處，2004。
[4] Jun Li, Sebastian Gauza and Shin-Tson Wu, “Temperature effect on liquid crystal
refractive indices,” J. Appl. Phys. Vol. 96, pp. 16, 2004.
[5] 陳俊男，以電熱調控膽固醇液晶之光子能隙，碩士論文，國立臺北科技大學，臺
北，2010。
[6] 陳柏宇，利用高分子改善水平電場驅動下垂值配向液晶盒之光電特性，碩士論文
國立臺北科技大學，臺北，2012。
[7] 陳俊皓，水平及垂直電場驅動之高分子膽固醇液晶顯示元件的研製及光電特性研
究，碩士論文，國立臺北科技大學，臺北，2016。
[8] 林鈺庭，研製水平及垂直電場驅動的膽固醇液晶顯示元件及光電特性研究，碩士
論文，國立臺北科技大學，臺北，2014。
[9] Haiqing Xianyu, Kuan-Ming Chen, Shin-Tson Wu, “Flexible area-color reflective
displays based on electric-field-induced blueshift in a cholesteric liquid-crystal film,”
J. SID, vol. 16, pp. 125-128, 2008.
[10] G.-J. Lin, T.-J. Chen, Y.-T. Lin, J.-J. Wu, and Y.-J. Yang, J. Disp. Technol. 11, 987, 2015.
[11] Su Seok Choia, Flynn Castlesb, Stephen M. Morrisc, and Harry J. Coles, “High contrast chiral nematic liquid crystal device using negative dielectric material,” Appl. Phys. Lett. 95, 193502, 2009.
[12] Damian J. Gardiner, Stephen M. Morris, Philip J. W. Hands, Flynn Castles, Malik M. Qasim, Wook-Sung Kim, Su Seok Choi, Timothy D. Wilkinson, and Harry J. Coles, “Spontaneous induction of the uniform lying helix alignment in bimesogenic liquid crystals for the flexoelectro-optic effect,” Appl. Phys. Lett. 100, 063501, 2012.