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研究生:陳建龍
研究生(外文):Chen, Jian-Long
論文名稱:摻雜二氧化矽之液晶電容器特性研究
論文名稱(外文):Silica-doped liquid crystal capacitors
指導教授:鄭協昌
指導教授(外文):Jeng, Shie-Chang
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:影像與生醫光電研究所
學門:工程學門
學類:生醫工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:111
中文關鍵詞:記憶效果雙頻液晶可調電容器
外文關鍵詞:Memory effectDual-frequency Liquid crystalTunable capacitor
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本論文旨在利用二氧化矽奈米粒子摻雜於液晶中,製作出具有記憶效果之可變液晶電容器,此電容器不需要外加電壓即能維持在一定值,藉此降低系統使用上之耗能,此可變電容可應用於提高能源採擷器之擷取效率。能源採擷器即為將周圍環境的外界能量擷取並轉換成電能之設備,為能即時與外界的隨機振動匹配,可利用此可變電容調整其共振頻率以提高擷取效率,進而達到最大能源之輸出。
在本研究中,吾人之主要研究著重於施加不同電壓與頻率對於正型液晶電容器特性之影響,藉由介電頻譜術分析其電容可調特性以及損耗特性。
最後,吾人將正型液晶材料換成雙頻液晶,以達到電容值可電壓切換之目的,並針對切換後的特性,進行一系列與正型液晶電容器相同的討論與分析。

This work presents the bistable and tunable capacitors based on silica-doped liquid crystal devices. The driving power for bistable capacitors is applied only when the capacitance changes. It has attracted our interest due to its low power consumption particularly for the power harvesting micro-devices, which convert mechanical energy into electricity. In order to improve the power harvesting efficiency, a tunable capacitor is needed for adjusting the resonance frequency of power harvesting micro-devices to match the frequency of the external vibration in real time.
The influences of driving frequency and voltage on the bistability, dielectric loss and tuning ratio of silica-doped liquid crystal (E7) capacitors were studied by dielectric spectroscopy in this work. The dual frequency liquid crystal was finally applied in the silica-doped liquid crystal capacitors to obtain switchable capacitance from the memory state.

摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 IX
表目錄 XIII
第一章 緒論 1
第二章 理論 4
2.1. 電容之基本特性 4
2.1.1. 電容之介電特性 6
2.1.1.1. 介電質靜態介電常數 6
2.1.1.2. 介電質動態介電常數 9
2.1.2. 電容之介電損耗 11
2.2. 液晶電容器之介電特性 14
2.3. 液晶穩態電容器 17
2.3.1. 液晶穩態電容器工作原理 17
2.3.1.1. 正型液晶電容器 18
2.3.1.2. 雙頻液晶電容器 19
2.3.2. 液晶電容器 20
第三章 實驗備製與量測 22
3.1. 實驗材料介紹 22
3.2. 液晶穩態電容之備製流程 25
3.2.1. 玻璃基板洗淨 25
3.2.2. 配向膜塗佈 25
3.2.3. 摩擦配向 26
3.2.4. 液晶電容器之組成 26
3.2.5. 液晶注入 27
3.3. 介電頻譜術 27
3.3.1. 介電頻譜實驗量測 27
3.3.2. 介電頻譜量測步驟 30
3.4. 液晶電容器之電容值 32
第四章 正型液晶電容器之實驗結果與討論 34
4.1. 正型液晶電容器的光電特性 34
4.2. 正型液晶電容器之介電特性 37
4.3. 介電頻譜之分析 39
4.3.1. 驅動電壓之影響 39
4.3.2. 驅動頻率之影響 41
4.3.3. 驅動時間之影響 44
4.4. 正型液晶電容器之電容特性 46
4.4.1. 電容調整範圍 46
4.4.1.1. 正型液晶之電容調整率 46
4.4.1.2. 正型液晶電容器之電容調整率 47
4.4.2. 電容器之介電損耗特性 51
4.4.2.1. 不同驅動電壓之影響 51
4.4.2.2. 不同驅動頻率之影響 56
4.5. 正型液晶電容器應用於電路之特性 61
第五章 雙頻液晶電容器之實驗結果與討論 66
5.1. 雙頻液晶電容器之光電特性 66
5.2. 介電頻譜之分析 69
5.2.1. 驅動電壓之影響 70
5.2.2. 驅動頻率之影響 74
5.2.3. 驅動時間之影響 77
5.3. 雙頻液晶電容器之切換研究 78
5.3.1. 不同切換頻率對於回復參數之影響 79
5.3.2. 不同切換電壓對於回復參數之影響 80
5.3.3. 不同驅動頻率對於回復參數之影響 82
5.4. 雙頻液晶電容器之電容特性 83
5.4.1. 電容調整範圍 84
5.4.1.1. 雙頻液晶之電容調整率 84
5.4.1.2. 雙頻液晶電容器之電容調整率 85
5.4.2. 電容之介電損耗特性 89
5.4.2.1. 不同驅動電壓之影響 89
5.4.2.2. 不同驅動頻率之影響 95
5.5. 雙頻液晶電容器應用於電路之特性 100
第六章 結論與未來展望 104
6.1. 結論 104
6.2. 未來展望 105
參考文獻 107

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