臺灣博碩士論文加值系統

摘 要
目前大多數的液晶顯示器，是以絲狀行液晶材料為主體，但其反應時間的極限未能因應資訊發展的需求，因此鐵電型液晶材料快速顯示的特性越具重要性。鐵電型液晶發展至今，從最早的SSFLC開始，其快速的反應時間，大大提高鐵電型液晶的運用價值，但缺點是無法控制連續灰階，因此只能顯示單色；後來V型液晶材料的出現，改善了這個問題，並且可以連續切換灰階，反應時間快達100μsecs，但可惜的是卻有電場反轉(field reversal)的問題，原因在於其自發性極化強度值太大所致。現在，Half-V液晶材料的出現解決了以上的問題，其快速的反應時間、自發性極化強度值小以及可以連續控制灰階的特性，為鐵電型液晶顯示器領域帶來新的驅動模式。Half-V鐵電型液晶材料，在配向上不易控制，故要得到單一(monodomain)的均勻區塊，則需要外加場的誘導，一般大多以外加電場，做為配向上的誘導因素，而我們提出了替代電場誘導的方法，進而研究、分析其相關的光電量測。

The surface-stabilized ferroelectric liquid crystal (SSFLC) is well known to have the fast-response LC mode. However, it is very difficult to control a continuous gray scale. On the other hand, the antiferroelectric liquid crystal (AFLC) showing thresholdless V-shaped switching characteristics is proposed to have the fast-response LC mode and a continuous gray scale. Although its response time is intrinsically as short as around 100μs,it was reported that switching time of the TFT panel was more than 50ms.This phenomenon may be attributed to its large spontaneous polarization(Ps).In order to satisfy all conditions for realizing a fast response, gray-scale control and small Ps, a novel FLC mode be proposed, which we call the half V-shaped switching.

目 錄
第一章簡介
1.1 液晶的發現……………………………………………………1
1.2 液晶的種類……………………………………………………1
1.3 液晶顯示器原理………………………………………………5
第二章液晶的基本性質
2.1 表面雙安定型液晶( Smectic Liquid Crystal Display ) ………9
2.2 反鐵電型液晶( AFLC ) ………………………………………14
2.3 V-Shape Switching (V-FLC) ………………………………19
2.4 Half-V Switching ………………………………………22
2.5 製造均勻配向區塊( Monodomain)的研究…………………25
第三章實驗儀器與方法
3.1 液晶cell製作………………………………………………32
3.2 光電量測方法及架構……………………………………34
第四章結果與分析
4.1 Half-V液晶材料光學特性量測分析……………………45
4.2 配向結果光學分析………………………………………46
4.3 光電量測分析…...…………………………………………57
第五章 結論……………………………………………………………75
參考文獻………………………………………………………………78
圖 目 錄
圖1.1：熱致型液晶分子………………………………………………3
圖1.2：層狀型液晶………………………………………………………4
圖1.3：TN型液晶顯示器基本原理示意圖……………………………8
圖2.1：SSFLC Book Shelf結構……………………………………10
圖2.2：SSFLC分子驅動狀態示意圖………………………………11
圖2.3: SSFLC光電特性曲線與分子排列示意圖…………………13
圖2.4 : 三穩態驅動…………………………………………………15
圖2.5：AFLC分子排列示意圖……………………………………17
圖2.6 : ASFLC光電驅動與相對應之分子排列示意圖……………18
圖2.7 : Random Model之分子排列示意圖…………………………20
圖2.8 : Clark Model分子排列圖……………………………………21
圖2.9 : 極化方向模擬………………………………………………21
圖2.10 : Half-V光電驅動與相對應之分子排列示意圖……………24
圖2.11 : 兩種不同驅動模式之反應時間對溫度的關係圖…………25
圖2.12：Sm-C 相位下分子排列可能………………………………26
圖2.13：退溫過程中外加電場以形成層結構.……………………27
圖2.14 : 降溫過程有或無外加電場造成之排列示意圖……………..28
圖2.15 : 摻雜旋光劑照UV光配向過程…………………….………..30
圖3.1：液晶cell製程流程圖……………………….…...………….…32
圖3.2：平行配向液晶分子位在P、A之間……………………….…35
圖3.3：電趨動量測實驗儀器架構圖………………….…...………….36
圖3.4：電驅動光電量測………………….…...……………………….37
圖3.5：單片偏極片反射式光路偏極性分析...………………….…….38
圖3.6：單片偏極片反射式光路………….…...……………………….39
圖3.7：雙片偏極片反射式光路………….…...……………………….40
圖3.8：反應時間曲線………….…...………………………………….42
圖3.9：偏光顯微鏡的配置………….…...…………………………….43
圖3.10：驅動前後液晶分子長軸所夾的角度………………………...44
圖4.1：穿透光強度和液晶間隙的關係圖……………………….…….45
圖4.2：驅動前後液晶分子長軸所夾的角度………………………….46
圖4.3：反平行配向之Half-V材料在偏光顯微鏡下的觀察….…..….47
圖4.4：平行配向夾10度cell在偏光顯微鏡下的缺陷………………48
圖4.5：液晶分子沿著錐形區域路徑扭旋狀態……………………….49
圖4.6：同向Rubbing夾45度配向在CCD的觀察…………….……50
圖4.7：Chevron structure…….…...…………………………………….51
圖4.8：135度配向在顯微鏡下的觀察………………………….…….52
圖4.9：135度配向分子排列立體圖示………………………….…….53
圖4.10：配向夾90度之液晶cell於偏光顯微鏡下…….….…..…….55
圖4.11：配向夾90度的cell…………..…………………….……..….56
圖4.12：180度反平行配向cell……………………………….….…...58
圖4.13：180度反平行配向cell驅動位置示意圖……………….…...59
圖4.14：180度反平行配向三角波1Hz電驅動曲線…………..….…60
圖4.15：外加10 Hz方波不同電壓值所對應的光穿透率……..…….61
圖4.16：不同振幅所對應的反應時間……………………….…..…...61
圖4.17：135度配向三角波1 Hz電驅動曲線……………….….…...60
圖4.18：外加三角波電場下分子位置圖示……………….….……....63
圖4.19：雙片偏極片反射式配置下穿透光強和液晶間隙的關係.…65
圖4.20：反射式面板外加三角波電場之驅動曲線…………….….…66
圖4.21：驅動前後液晶分子排列和偏極片間的關係……….……..…67
圖4.22：液晶試片中各個主軸相對關係………………….………..….68
圖4.23：同一配置下不同液晶間隙下光穿透率對波長的關係圖…….70
圖4.24：各種mode下光穿透率對波長的關係圖……….………..….71
圖4.25:外加10Hz方波電壓，不同振幅所對應的反應時間……..….72
圖4.26：135度配向亮暗驅動液晶分子所在位置…………………….73

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