臺灣博碩士論文加值系統

本研究為製作快速切換雙穩態之膽固醇液晶顯示元件，其利用攙雜手性分子(ZLI-3786)於負型向列型液晶(95-465)混和製作膽固醇液晶。此種膽固醇液晶具有螺旋結構，並有布拉格反射的特性，螺距與膽固醇液晶平均折射率將會影響布拉格反射。透過三電極驅動方式來切換水平及垂直電場於試片上，驅使膽固醇液晶分子螺旋軸進行排列，借以達到控制螺旋軸分別排列為Standing螺旋及Lying螺旋與改善響應時間的效果。根據本實驗結果，比較使用傳統的垂直電場、三電極水平電場與垂直電場此三種的驅動方式對於響應時間關係，可以發現使用三電極的水平電場與垂直電場可加快液晶的總響應時間，改善傳統垂直電場上升時間與下降時間。此外，本實驗觀察到手性分子濃度影響螺距及門檻電壓，並由於反射強度取決於螺距層數量，而電壓會影響螺距層數。
綜上所論，為了獲得一個最佳化結果，手性分子濃度、電極、溫度以及電壓的掌握等，都是相當重要的環節，因此，本論文製作出具有快速切換雙穩態的膽固醇液晶元件，完成優化液晶盒光電特性之目的。

In this thesis, the electro-optical properties of a cholesteric liquid crystal cell, composed of chiral dopant and nematic liquid crystal with negative dielectric anisotropy, are investigated. The chiral dopant gives rise to a helical structure of the nematic LC. The cell has Bragg reflection as a result of the helical pitch of the liquid crystals molecules. We drive the chiral nematic liquid crystal cell using three-terminal electrodes. Bragg reflection and threshold voltage of the cell are significantly related with the chiral dopant concentration. Wavelength shifts are observed by in-plane electric field drving and temperature change. Bistable switching between the standing-helix and lying-helix states is achieved by in-plane and vertical electrical field. Compared to conventional cholesteric cells switching between the focal conic and homeotropic states, the proposed cell has fast bistable switching. We realize a fast-swtiching memory mode in a cholesteric cell utilizing three-terminal electrodes.

中文摘要...i
英文摘要...ii
誌謝.....iii
目錄.....iv
表目錄....vi
圖目錄....vii
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...4
2.1液晶分類..4
2.1.1 向列型液晶..5
2.1.2 層列型液晶..5
2.1.3 膽固醇型液晶....... 7
2.2液晶的應用特性.....8
2.2.1 秩序參數...8
2.2.2 雙折射率...9
2.2.3 溫度對向列型液晶折射率的影響...11
2.2.4 介電異相性..12
2.2.5 彈性連續體理論......13
第三章 膽固醇原理....14
3.1膽固醇液晶的各種排列結構.....14
3.2膽固醇液晶的光學特性........14
3.3膽固醇液晶的螺距...15
3.4外加電場對膽固醇液晶螺距影響..16
3.5外加磁場對膽固醇液晶螺距影響..17
第四章 液晶盒光電特性之理論探討與IPS顯示特性分析....... 19
4.1液晶分子之配向方式..19
4.2摩擦配向技術...... 20
4.3臨界電壓..20
4.4 IPS(In-Plane Switching)相關特性分析...... 21
4.5響應時間 23
第五章 膽固醇液晶技術的文獻回顧......24
5.1文獻探討動機...... 24
5.2以垂直電場驅動膽固醇液晶的水平配向液晶盒........24
5.3以水平電場驅動膽固醇液晶的水平配向液晶盒....... 26
5.4實驗概念..27
第六章 黃光微影製程與IPS液晶盒製程..28
6.1實驗材料與樣品驅動方式...... 28
6.1.1 實驗材料...28
6.1.2 實驗樣品之驅動方式...28
6.2指狀式交叉電極基板製程步驟...29
6.3 IPS液晶盒製作流程與步驟....30
6.4調配膽固醇液晶樣品濃度方式...31
第七章 液晶盒光電特性之量測方式.33
7.1實驗量測方法...... 33
7.2偏光顯微鏡觀測.....33
7.3光穿透率量測系統與原理.......34
7.4響應時間量測系統與原理...... 35
第八章 實驗結果與討論..36
8.1實驗步驟..36
8.2膽固醇液晶偏光圖觀察........36
8.2.1 傳統垂直電場驅動膽固醇液晶的水平配向液晶盒.......36
8.2.2 水平電場驅動膽固醇液晶的水平配向液晶盒.. 39
8.2.3 三電極垂直電場驅動膽固醇液晶的水平配向液晶盒..... 42
8.3 電壓對穿透率曲線..43
8.4 溫度與電壓對反射頻譜的影響..46
8.4.1 溫度對反射頻譜關係...46
8.4.2 電壓對反射頻譜關係.. 48
8.5 響應時間 .49
8.5.1 傳統垂直電場驅動膽固醇液晶的響應時間....49
8.5.2 三電極水平與垂直電場驅動膽固醇液晶的響應時間..... 50
8.5.3 時間對光強度的穩定性關係..... 52


第九章 結論......53
9.1結論.....53
參考文獻..54
附錄 A 符號(公式)彙整...55
B 多靶射頻濺鍍系統 57
C 論文發表
2013中華民國液態晶體研討會.....61
2013 Optics & Photonics Taiwan, International Conference (OPTIC)..65

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