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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳葆根
研究生(外文):Pao-Ken Chen
論文名稱:高分子穩定型OCB雙穩態液晶顯示元件之光電特性研究
論文名稱(外文):A study on the electro-optical properties of bistable liquid crystal in a polymer stabilized OCB cell
指導教授:陳殿榮吳俊傑吳俊傑引用關係
口試委員:黃俊誠徐芝珊
口試日期:2012-06-29
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:光電工程系研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:62
中文關鍵詞:雙穩態雙頻液晶π-twist高分子
外文關鍵詞:BistableDual-Frequency LCπ-twistPolymer
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本研究目的在於製作高分子穩定型OCB雙穩態液晶顯示元件並研究其光電特性。利用光可聚合的高分子單體材料,以固定比例混入雙頻液晶,控制曝光時間製作出不同預傾角的液晶顯示元件。
經由UV光照射樣品,使高分子聚合並提升液晶預傾角,提升left-hand twist(LT)排列之穩定時間,由於雙頻液晶在不同頻率下介電異向性會改變,藉此切換至right-hand twist(RT)之排列,達到雙穩態的特性。
本論文中,針對不同預傾角改變所產生的雙穩態現象及光電特性做研究,透過實驗與模擬比較,使能了解所觀測的元件特性。


The purpose of this study is making a bistable liquid crystal display by polymer network and studying its electro-optical properties. By mixing monomer with a fixed proportion of the dual-frequency liquid crystal, we control the UV exposure time for the mixture to produce different pretilt angles for liquid crystal.
Through UV light irradiation, the polymer increased the liquid crystal pretilt angle, so that improved the left-hand twist’s (LT) lifetime. Dual-frequency liquid crystal with different dielectric anisotropy at different frequencies can be switched to the right-hand twist (RT) to achieve the bistability.
In this study, we discuss the electro-optical characteristics of bistable switching with different pretilt angle by experiment and simulation. A better understanding is giving of the phenomenon observed in the measured cell.


目 錄

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii

緒論 1
第一章 液晶簡介 2
1.1 液晶的基本構造 2
1.2 液晶的分類 3
1.2.1 向列型液晶 3
1.2.2 層列型液晶 4
1.2.3 膽固醇型液晶 4
1.3 向列型液晶的物理與光學特性 5
1.3.1 雙折射率 5
1.3.2 介電異向性 6
1.3.3 彈性係數 7
1.3.4 黏滯係數 7
1.3.5 液晶分子的秩序參數(order parameter) S 7
1.4 雙頻液晶 8


第二章 文獻探討 10
2.1 前言 10
2.2 BTN顯示模式 11
2.3 BBS顯示模式 11
2.4 BCSN顯示模式 12
2.5 BiNem顯示模式 13
2.6 BiNem顯示模式 13
2.7 Bistable TN 顯示模式 14
第三章 實驗方法與實驗製程 15
3.1 實驗目的 15
3.2 實驗樣品與材料 15
3.3 實驗流程 16
3.3.1 濃度配置與液晶盒製作 16
3.3.2 UV曝光與調變預傾角 17
3.4 實驗量測 17
3.4.1 色散量測系統 17
3.4.2 光學量測系統 18
3.5 曝光時間與預傾角的討論 19
第四章 實驗結果與討論 24
4.1 雙穩態穩定時間 24
4.1.1 預傾角2° 24
4.1.2 預傾角18° 25
4.1.3 預傾角25° 26
4.1.4 預傾角30° 27
4.2 色散量測 28
4.3 雙穩態切換與切頻電壓關係 33
4.3.1 預傾角2° 33
4.3.2 預傾角18° 34
4.3.3 預傾角25° 35
4.3.4 預傾角30° 36
4.4 雙穩態之切換時間 37
4.4.1 雙穩態切換-預傾角2° 37
4.4.1.1 切頻電壓10V 37
4.4.1.2 切頻電壓20V 39
4.4.1.3 切頻電壓30V 41
4.4.2 雙穩態切換-預傾角18° 43
4.4.2.1 切頻電壓10V 43
4.4.2.2 切頻電壓20V 45
4.4.2.3 切頻電壓30V 47
4.4.3 雙穩態切換-預傾角25° 50
4.4.3.1 切頻電壓10V 50
4.4.3.2 切頻電壓20V 52
4.4.3.3 切頻電壓30V 54
第五章 結論 57
附錄一 預傾角30°雙穩態切換之偏光圖及光電特性圖 58
參考文獻 61

表目錄

表4-1 Dimos1.0 液晶模擬參數 28
表4-2 Dimos1.0 色散模擬在P⊥A之參數設定 28
表4-3 Dimos1.0 色散模擬在P&A=30°之參數設定 29
表4-4 預傾角2°之雙穩態切換時間 42
表4-5 預傾角18°之雙穩態切換時間 49
表4-6 預傾角25°之雙穩態切換時間 56















圖目錄

圖1-1 液晶分子構造化學式 2
圖1-2 向列型液晶分子的排列 3
圖1-3 層列型液晶分子的排列 4
圖1-4 膽固醇型液晶分子的排列 4
圖1-5 向列型液晶之物理性質之異向性 5
圖1-6 液晶的折射率異向性 6
圖1-7 液晶的介電異向性 6
圖1-8 向列型液晶的三種形變 7
圖1-9 液晶分子的定向方向與長軸方向之空間位置 8
圖1-10 雙頻液晶在不同頻率下的介電係數示意圖 9
圖2-1 BTN顯示模式切換機制 11
圖2-2 BBS顯示模式切換機制 12
圖2-3 BCSN顯示模式切換機制 12
圖2-4 BiNem顯示模式切換機制 13
圖2-5 BHN顯示模式切換機制 14
圖2-6 Bistable TN顯示模式切換機制 14
圖3-1 美相液晶盒 15
圖3-2 製作流程 16
圖3-3 UV曝光聚合高分子單體操作圖 17
圖3-4 偏光顯微鏡 18
圖3-5 偏光顯微鏡之(a)原光源之光譜圖(b)歸一化後光譜圖 18
圖3-6 光學量測系統架構示意圖 19
圖3-7 未曝光樣品偏光圖 19
圖3-8 曝光五分鐘樣品偏光圖 20
圖3-9 曝光十分鐘樣品偏光圖 20
圖3-10 曝光十五分鐘樣品偏光圖 20
圖3-11 樣品初始態(a)未曝光(b)曝光五分鐘(c)曝光十分鐘(d)曝光十五分鐘 21
圖3-12 (a)樣品未曝光實驗圖(b)預傾角2°模擬圖 21
圖3-13 (a)樣品曝光五分鐘實驗圖(b)預傾角18°模擬圖 22
圖3-14 (a)樣品曝光十分鐘實驗圖(b)預傾角25°模擬圖 22
圖3-15 (a)樣品曝光十五分鐘實驗圖(b)預傾角30°模擬圖 22
圖3-16 預傾角與曝光時間關係圖 23
圖4-1 預傾角2°之π-twist穩定時間 24
圖4-2 預傾角18°之π-twist穩定時間 25
圖4-3 預傾角25°之π-twist穩定時間 26
圖4-4 預傾角30°之π-twist穩定時間 27
圖4-5 預傾角為2°,P⊥A之色散圖(a)實驗圖(b)模擬圖 29
圖4-6 預傾角為2°,P&A=30°之色散圖(a)實驗圖(b)模擬圖 29
圖4-7 預傾角為18°,P⊥A之色散圖(a)實驗圖(b)模擬圖 30
圖4-8 預傾角為18°,P&A=30°之色散圖(a)實驗圖(b)模擬圖 30
圖4-9 預傾角為25°,P⊥A之色散圖(a)實驗圖(b)模擬圖 30
圖4-10 預傾角為25°,P&A=30°之色散圖(a)實驗圖(b)模擬圖 31
圖4-11 預傾角為30°,P⊥A之色散圖(a)實驗圖(b)模擬圖 31
圖4-12 預傾角為30°,P&A=30°之色散圖(a)實驗圖(b)模擬圖 31
圖4-13 預傾角2°,P&A=30°之偏光圖(a)初始態LT (b)100KHz 5V (c) 100KHz 9V (d)100KHz 10V (e)100KHz 15V (f) 100KHz 20V (g)100KHz 30V 33
圖4-14 預傾角18°,P&A=30°之偏光圖(a)初始態LT (b)100KHz 5V (c) 100KHz 9V (d)100KHz 10V (e)100KHz 15V (f) 100KHz 20V (g)100KHz 30V 34
圖4-15 預傾角25°,P&A=30°之偏光圖(a)初始態LT (b)100KHz 5V (c) 100KHz 9V (d)100KHz 10V (e)100KHz 15V (f) 100KHz 20V (g)100KHz 30V 35
圖4-16 預傾角30°,P&A=30°之偏光圖(a)初始態LT (b)100KHz 5V (c) 100KHz 9V (d)100KHz 10V (e)100KHz 15V (f) 100KHz 20V (g)100KHz 30V 36
圖4-17 預傾角2°,P&A=30°之雙穩態操作圖 37
圖4-18 雙穩態切換至RT的放大圖 38
圖4-19 雙穩態切換回LT的放大圖 38
圖4-20 預傾角2°,P&A=30°之雙穩態操作圖 39
圖4-21 雙穩態切換至RT的放大圖 40
圖4-22 雙穩態切換回LT的放大圖 40
圖4-23 預傾角2°,P&A=30°之雙穩態操作圖 41
圖4-24 雙穩態切換至RT的放大圖 41
圖4-25 雙穩態切換回LT的放大圖 42
圖4-26 預傾角18°,P&A=30°之雙穩態操作圖 43
圖4-27 雙穩態切換至RT的放大圖 44
圖4-28 雙穩態切換回LT的放大圖 44
圖4-29 預傾角18°,P&A=30°之雙穩態操作圖 45
圖4-30 雙穩態切換至RT的放大圖 46
圖4-31 雙穩態切換回LT的放大圖 46
圖4-32 預傾角18°,P&A=30°之雙穩態操作圖 47
圖4-33 雙穩態切換至RT的放大圖 48
圖4-34 雙穩態切換回LT的放大圖 48
圖4-35 預傾角25°,P&A=30°之雙穩態操作圖 50
圖4-36 雙穩態驅動切換至RT的放大圖 51
圖4-37 雙穩態驅動切換回LT的放大圖 51
圖4-38 預傾角25°,P&A=30°之雙穩態操作圖 52
圖4-39 雙穩態切換至RT的放大圖 52
圖4-40 雙穩態切換回LT的放大圖 53
圖4-41 預傾角25°,P&A=30°之雙穩態操作圖 54
圖4-42 雙穩態切換至RT的放大圖 55
圖4-43 雙穩態切換回LT的放大圖 55


松木正一、角田市良著,劉瑞祥譯,“液晶之基礎與應用”台北:國立編譯館,民國八十五年。
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