液晶材料的種類(lèi)特性及其應(yīng)用

關(guān)于液晶材料的種類(lèi)特性及其應(yīng)用第一頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日9-1前言9-2液晶材料的發(fā)展歷程及其種類(lèi)

1.液晶材料的發(fā)展歷程

2.液晶材料的種類(lèi)9-3液晶材料的特性及其應(yīng)用

1.液晶材料的特性及其測(cè)量

2.液晶材料之光電科技領(lǐng)域的應(yīng)用

9-4液晶材料所面臨的課題與未來(lái)的展望第二頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*液晶平面顯示器的技術(shù)發(fā)展趨於成熟階段，而且其應(yīng)用面也隨著資訊、通訊和網(wǎng)路技術(shù)的進(jìn)步而被大量地運(yùn)用，例如筆記型電腦、行動(dòng)電話(huà)、個(gè)人助理機(jī)和攜帶式消費(fèi)性產(chǎn)品等。*較難實(shí)現(xiàn)之廣視野角、高畫(huà)質(zhì)化和高速化等問(wèn)題，均因新的材料、新的組合設(shè)計(jì)和新的驅(qū)動(dòng)方式之發(fā)展，而實(shí)現(xiàn)了輕薄短小和替代性映像管監(jiān)視器和電視的功能。*液晶材料(LiquidCrystal)

在液晶平面顯示器的組成結(jié)構(gòu)上所擔(dān)任的角色是相當(dāng)?shù)刂匾?，雖然其種類(lèi)有數(shù)萬(wàn)種，但真正使用的也僅有數(shù)十多種。9-1前言第三頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*液晶狀態(tài)被喻為是自然界中物質(zhì)的第四狀態(tài)，而有別於固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)的物質(zhì)三大狀態(tài)，液晶分子是一種具有光學(xué)異方向性和流動(dòng)性之結(jié)晶性液體，是一種機(jī)能性材料*液晶依其分子排列方式，分為向列型(Nematic)、距列型(Smectic)、膽固醇型(Cholesteric)、圓盤(pán)型(Disotic)*若依對(duì)外在因素的影響，有溶致型的(Lyotropic)、熱致型(Thermotropic)*若依分子量來(lái)分，有低分子型和高分子型*若依溫度的因素，有互變轉(zhuǎn)換型(Enantiotropic)、單變轉(zhuǎn)換型(Monotropic)*在高分子的液晶有主鏈型和側(cè)鏈型*液晶的發(fā)現(xiàn)最早是在19世紀(jì)，經(jīng)由多年的研究才成功的開(kāi)發(fā)出液晶平面顯示器的應(yīng)用9-1前言第四頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日液態(tài)晶體LiquidCrystal固體結(jié)晶液晶液體加熱加熱冷卻冷卻附錄:參考資料:張文固博士-平面顯示器技術(shù)第五頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日晶體：有光軸，不能隨器成形。光軸不能隨空間連續(xù)變化。液晶：有光軸，可以隨器成形。光軸可以隨空間連續(xù)變化。液體：沒(méi)有光軸，可以隨器成形。

附錄:參考資料:張文固博士-平面顯示器技術(shù)第六頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*液晶平面顯示器基本結(jié)構(gòu)以及液晶分子的角色9-1前言第七頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日附錄:參考資料

:液晶的誕生來(lái)自於一項(xiàng)非常特殊物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)，早在1850年Virchow,Mettenheimer和Valentin這三個(gè)人就發(fā)現(xiàn)nervefibre的粹取物中含有這種不尋常的東西。到了1877年德國(guó)物理學(xué)家OttoLehmann運(yùn)用偏極化的顯微鏡首次觀測(cè)到了液晶化的現(xiàn)象，但他對(duì)此一現(xiàn)象的成因並不瞭解。直到西元1888年，奧地利的植物學(xué)家Friedrich

Reinitzer（1857-1927）發(fā)現(xiàn)了螺旋性甲苯酸鹽的化合物（cholesterylbenzoate），確認(rèn)了這種化合物在加熱時(shí)具有兩個(gè)不同溫度的熔點(diǎn)，在這兩個(gè)不同的溫度點(diǎn)中，其狀態(tài)介於一般液態(tài)與固態(tài)物質(zhì)之間，類(lèi)似膠狀，但在某一溫度範(fàn)圍內(nèi)其又具有液體和結(jié)晶雙方性質(zhì)，由於其特殊的狀態(tài)。Reinitzer後來(lái)走訪Lehmann深入探討這種物質(zhì)的表現(xiàn)，其後兩人便命名這種物質(zhì)為「LiquidCrystal」，就是液態(tài)結(jié)晶物質(zhì)的意思。Reinitzer

和Lehmann

這兩人被譽(yù)為液晶之父。

第八頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日附錄:參考資料

:同CRT陰極射線(xiàn)管一樣，液晶雖早在1888年就被發(fā)現(xiàn)（實(shí)際上，但是實(shí)際應(yīng)用在生活周遭時(shí)，已是80年後的事了。因?yàn)橐壕г趦纱未髴?zhàn)中對(duì)軍事用途的幫助不大，以致於

其發(fā)展落後CRT甚多。比較重要的是1922年Oseen和Z?cher這兩位科學(xué)家為液晶確立狀態(tài)變化之方程式。一直到了1968年美國(guó)RCA公司工程師們利用液晶分子受到電壓的影響而改變其分子的排列狀態(tài)，並且可以讓入射光線(xiàn)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象之原理，製造了世界第一臺(tái)使用液晶顯示的螢?zāi)?。由此開(kāi)始，加上了1970年代日本SONY與Sharp兩家公司對(duì)液晶顯示技術(shù)全面開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，讓液晶顯示器成功的融入現(xiàn)代的電子產(chǎn)品之中。

第九頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*1854~1889年代，德國(guó)生理學(xué)家發(fā)現(xiàn)自然界的Myelin物質(zhì)，此是一種溶致型液晶，在適當(dāng)?shù)乃莼旌厢?，?huì)呈現(xiàn)光學(xué)異方向性之有機(jī)分子集合體。*液晶材料的發(fā)現(xiàn)，正式於1988年，將膽固醇的笨二甲酸或以酸加熱到145度時(shí)，有白濁稠狀液體，再加熱至178度，會(huì)變成透明液體，冷卻下來(lái)則有紫色、橙紅色、綠色等不同顏色變化。*1920後時(shí)期，為液晶合成的開(kāi)始及分類(lèi)的確定，F(xiàn)riedel博士將液晶分類(lèi)成層列型或距列型、向列型、膽固醇型..*1960到1968年代，為液晶應(yīng)用研究的蓬勃時(shí)期，博士發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)散射模式(DSM)，而使應(yīng)用朝向液晶平面顯示器*電控複折射(ECB)的動(dòng)作模式於1971年提出，後來(lái)發(fā)明扭曲向列型液晶平面顯示器，應(yīng)用在汽車(chē)儀表和電子錶上9-2.1液晶材料的發(fā)展歷程第十頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*1973年後為液晶實(shí)用化和應(yīng)用研究多樣化時(shí)期，日本的sharp和Seiko-Epson改朝向向列型液晶平面顯示器，1972年P(guān).Brody提出主動(dòng)性矩陣型模式，1980到1983年則有鐵電性液晶平面顯示器，1983到1985年發(fā)明超向列型液晶平面顯示器(STN-LCD)。*1980年日立試作低溫多晶矽薄膜電晶體液晶平面顯示器(LTPSTFT-LCD)*1990年代彩色超向列型液晶平面顯示器之筆記型電腦*1991年彩色非晶矽薄膜電晶體液晶平面顯示器之筆記型電腦*1996年低溫多晶矽薄膜電晶體液晶平面顯示器的數(shù)位相機(jī)*2000年低溫多晶矽薄膜電晶體液晶平面顯示器結(jié)合有機(jī)電激光顯示器成為新一代省電及高解析度的顯示器9-2.1液晶材料的發(fā)展歷程第十一頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*動(dòng)態(tài)散射模式(DynamicScatteringMode,DSM)示意圖9-2.1液晶材料的發(fā)展歷程第十二頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*液晶是同時(shí)具有液體的流動(dòng)性和結(jié)晶的異方向性之物質(zhì)狀態(tài)*液晶材料有各種不同的種類(lèi)，其配列構(gòu)造之位置秩序來(lái)分類(lèi)則有一因次液晶、二因次液晶、三因次液晶1.一因次液晶有碟盤(pán)狀液晶相2.二因次液晶具有層狀結(jié)構(gòu)之層列型或距列型液晶相3.三因次液晶為具有方向秩序之棒狀向列型液晶相和圓盤(pán)狀碟形向列型液晶9-2.2液晶材料的種類(lèi)第十三頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*液晶依規(guī)則位置而有不同的分類(lèi)示意圖9-2.2液晶材料的種類(lèi)第十四頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*液晶化合物分子構(gòu)造的基本條件而言，事實(shí)上它的幾何學(xué)上是非對(duì)稱(chēng)性的。*液晶平面顯示器最初實(shí)用化的是1973年使用動(dòng)態(tài)散射模式的電算機(jī)。具有大容量功能的超向列扭曲模式(STNMode)，則是使用有較大彈性係烯烴(Alkenyl)系化合物的液晶材料，此一類(lèi)的材料廣泛使用於超向列扭曲模式液晶材料，現(xiàn)還有向列扭曲模式和超向列扭曲模式的液晶常用材料，為1977年後發(fā)現(xiàn)的基環(huán)已烷系(Phenyl-Cyclohexane)為材料*因應(yīng)畫(huà)質(zhì)和表示容量的發(fā)展，在1985年成功製做出主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)式薄膜電晶體的小型電視，進(jìn)而發(fā)展到筆記型電腦的應(yīng)用9-2.2液晶材料的種類(lèi)第十五頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*早期大部份的液晶材料需於100度左右才具有液晶性質(zhì)，因而影響到其實(shí)用性，一般液晶材料合成時(shí)所需考量的重點(diǎn)有:1.具有光合熱的化學(xué)安定度以及使用壽命較長(zhǎng)2.寬廣的使用溫度區(qū)域，可適用於不同的低溫或者高溫的環(huán)境3.液晶的黏度值低而易產(chǎn)生高速響應(yīng)速度4.鐵電異方向性大而適合於低電壓操作5.複折射率的變化性可有效地增加其對(duì)比性6.分子的配列性以及其秩序度高而有效的增加其對(duì)比性9-2.2液晶材料的種類(lèi)第十六頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*向列型液晶材料(Nematic)，近年來(lái)主要開(kāi)發(fā)，集中於主動(dòng)式矩陣驅(qū)動(dòng)的液晶平面顯示器(AM-LCD)，在AM-LCD用的液晶化合物中，其要求的特性有高的比電阻、低的粘度、正的鐵電率異方向性、高的化學(xué)和光化學(xué)的安定性，符合這些特性的材料以氟系化合物為主。*液晶化合物之分子長(zhǎng)軸方向的氟數(shù)增加時(shí)，則其非子長(zhǎng)軸方向的雙極子動(dòng)量變低。*液晶鐵電異方向性的增加，可經(jīng)由核心部結(jié)構(gòu)內(nèi)之極性基的導(dǎo)入結(jié)合，以達(dá)到其粘度將降低的，但是當(dāng)逆向?qū)霑r(shí)則其液晶的鐵電異方向性變小。9-2.2液晶材料的種類(lèi)第十七頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*向列型液晶材料的代表性分子結(jié)構(gòu)9-2.2液晶材料的種類(lèi)第十八頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*代表性氟化物液晶的化學(xué)構(gòu)造以及特性9-2.2液晶材料的種類(lèi)第十九頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*距列型或?qū)訝钚鸵壕Р牧?，可分為鐵電性液晶和反鐵電性鐵電性液晶(FLC)*鐵電性液晶是由Meyer於1974年發(fā)現(xiàn)的，然後於1979年發(fā)表表面安定化鐵電性液晶平面顯示器，鐵電性液晶是以簡(jiǎn)單矩陣式驅(qū)動(dòng)的並期待具有高響應(yīng)、高解析度和大畫(huà)面的應(yīng)用*

Meyer認(rèn)為要獲得鐵電性液晶的條件，有分子長(zhǎng)軸和垂直方向應(yīng)有永久偶極矩、無(wú)消旋體、具有向列型液晶C相。鐵電性液晶在電場(chǎng)施加時(shí)，其響應(yīng)時(shí)間與鐵電性液晶的自發(fā)極化成反比，與粘性係數(shù)成正比。*要獲得較高的響應(yīng)速度，自發(fā)極化要大、粘性係數(shù)要小。*自發(fā)行極化的改善對(duì)策，是在對(duì)掌性或光學(xué)活性結(jié)構(gòu)中心倒入大的永久雙偶極矩、對(duì)掌性中心置於核心結(jié)構(gòu)附近，以及複數(shù)的對(duì)掌性中心導(dǎo)入等設(shè)計(jì)理念，大的自發(fā)極化值之達(dá)成，可經(jīng)由非對(duì)稱(chēng)性碳原子和永久偶極矩(PermantDipoleMoment)9-2.2液晶材料的種類(lèi)第二十頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*距列型或?qū)恿行鸵壕Р牧系拇硇苑肿咏Y(jié)構(gòu)9-2.2液晶材料的種類(lèi)第二十一頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*代表性鐵電性液晶的分子結(jié)構(gòu)9-2.2液晶材料的種類(lèi)第二十二頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*反鐵電性液晶(AFLC)，是在電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，由反鐵電性液晶轉(zhuǎn)換成鐵電性液晶的一種物理現(xiàn)像。*在低分子液晶的AFLC中，核心構(gòu)造的笨環(huán)和共軛之笨基結(jié)合並與非對(duì)稱(chēng)性碳原子鄰接者，在非對(duì)稱(chēng)性中心將CH3基結(jié)合的狀況，要比將CF3基結(jié)合來(lái)的有安定的反鐵電性，另外在高分子液晶得AFLC中，核心構(gòu)造的部份連接奇數(shù)的探碳鏈，也可以獲得反鐵電性的配列。*膽固醇液晶材料不具有液晶性，但是當(dāng)其氫氧基被鹵素取代成鹵素化合物，以及和碳酸或脂肪酸產(chǎn)生酯化反應(yīng)之膽固醇衍生。膽固醇液晶材料具有特殊螺旋結(jié)構(gòu)，而引發(fā)選擇性光散射、旋光性和圓偏光雙色性，可以利用膽固醇型液晶材料的外加電壓、氣體吸附和溫度等因素而引發(fā)色彩的變化9-2.2液晶材料的種類(lèi)第二十三頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*代表性反鐵電性液晶的分子結(jié)構(gòu)9-2.2液晶材料的種類(lèi)第二十四頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*膽固醇液晶材料的分子結(jié)構(gòu)9-2.2液晶材料的種類(lèi)第二十五頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*高分子型液晶材料稱(chēng)為高分子液晶，主要是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)為高分子骨骼結(jié)構(gòu)和剛直的液晶分子基或液晶元(Mesogen)所組成，其分類(lèi)有主鏈型、側(cè)鏈型和複合型的高分子結(jié)構(gòu)。*高分子液晶與低分子液晶同存在有因添加溶劑，而產(chǎn)生液晶性的溶致型高分子液晶，以及因溫度變化而產(chǎn)生液晶性的熱致型高分子液晶。*高分子液晶可分為向列型液晶、距列型液晶、膽固醇液晶、碟盤(pán)型液晶。*另外還有主鏈型高分子液晶材料，是液晶分子基或液晶元連接於高分子的骨骼上;側(cè)鏈型高分子液晶材料，是液晶分子基連接於高分子主骨骼的旁邊。*主鏈型高分子液晶材料主要是應(yīng)用於高性能高分子材料開(kāi)發(fā)，側(cè)鏈型則是用於高機(jī)能性高分子材料的應(yīng)用9-2.2液晶材料的種類(lèi)第二十六頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*代表性高分子型液晶分子結(jié)構(gòu)9-2.2液晶材料的種類(lèi)第二十七頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*不同高分子型液晶分子結(jié)構(gòu)分類(lèi)圖9-2.2液晶材料的種類(lèi)第二十八頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*高分子型液晶分子配列結(jié)構(gòu)圖9-2.2液晶材料的種類(lèi)第二十九頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*液晶的組織結(jié)構(gòu)因液晶的種類(lèi)不同而異，向列型液晶相的組織結(jié)構(gòu)有纖維狀、水滴狀、Schlieren、和大理石花紋狀*膽固醇型液晶相的組織結(jié)構(gòu)有扇狀、平面狀、指紋狀、血小板、藍(lán)色相*矩陣型A液晶相的組織結(jié)構(gòu)有破扇狀、多角形狀、扇狀、短棒狀*距列型C液晶相的組織有破扇狀、大理石花紋狀、筋條扇狀、Schlieren狀*距列型I、F液晶相的組織有破扇狀、Schlieren狀、瑪賽克狀、筋條狀和Paramorp-hotic狀。*距列型D液晶相的組織有等方向性(Isotropic)和瑪賽克狀9-2.2液晶材料的種類(lèi)第三十頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*液晶材料依分子長(zhǎng)軸相互平行的規(guī)則性排列，而可分為向列型、距列型、膽固醇型和碟盤(pán)型液晶分子是異方向性物質(zhì)，而其與分子長(zhǎng)軸平行或垂直方向之物理值也就有所不同，如下圖所示。9-3.1液晶材料的特性及其測(cè)量第三十一頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*液晶分子排列的秩序參數(shù)或規(guī)則參數(shù)(OrderParameter,S)，則是表示其排列的整齊程度，且因分子的熱運(yùn)動(dòng)所引發(fā)之亂度而降低，因而易受分子的結(jié)構(gòu)和形狀之影響，其定義如下:

S=1/2(3cos2θ-1)*S值的大小對(duì)於其應(yīng)用上有很重要的影響，若分子長(zhǎng)軸的排列雜亂不整齊時(shí)，S值等於零，分子長(zhǎng)軸的排列方向是整齊的，S值為1。*液晶具有與單軸性結(jié)晶相同的光學(xué)折射率異方向性的複折射性(DoubleRefraction)，單軸性結(jié)晶具有n0和ne兩種不同的主折射率，分別代表正常光和異常光的折射率，其折射率的異方向性，即所謂的複折射性△n=ne-no9-3.1液晶材料的特性及其測(cè)量第三十二頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*折射率異方向性△n>0之單軸性向列性和距列型液晶的光學(xué)關(guān)係圖9-3.1液晶材料的特性及其測(cè)量第三十三頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*△n<0之液晶即為負(fù)的光學(xué)性，空間分怖如下圖，為一膽固醇型液晶的光學(xué)關(guān)係示意圖9-3.1液晶材料的特性及其測(cè)量第三十四頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*含液晶分子排列受到外力的作用而產(chǎn)生變形狀態(tài)，可被比喻為受到某程度應(yīng)變的彈力連續(xù)體，而液晶分子的三種基本變形分別是噴射狀態(tài)(Splay)，扭轉(zhuǎn)式狀態(tài)(Twist)，和彎曲狀態(tài)(Bend)。其表示其應(yīng)變和應(yīng)力間關(guān)係的彈性係數(shù)分別是k11、k22、k33*液晶分子的排列狀態(tài)，很容易受到電場(chǎng)、應(yīng)力和磁場(chǎng)等外在因素影響而產(chǎn)生變形。9-3.1液晶材料的特性及其測(cè)量第三十五頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*液晶分子的三種基本變形或應(yīng)變的狀態(tài)9-3.1液晶材料的特性及其測(cè)量第三十六頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*液晶純度的測(cè)量方法有:1.轉(zhuǎn)移溫度的測(cè)量，利用毛細(xì)管法及顯微鏡觀察法測(cè)定轉(zhuǎn)移點(diǎn)，或以雷射光束的透光率法。2.層析法，例如所謂的紙層析法和薄層層析法。3.熱量計(jì)方式的精密融點(diǎn)測(cè)定。4.電阻係數(shù)的測(cè)定。5.氣體層析法。*一般液晶材料的各種材料的各種液晶相之間的熱力學(xué)安定性順序?yàn)?低溫)C→SH→SI→SB→SC→SA→Cholesteric→Nematic→Isotropic液體(高溫)9-3.1液晶材料的特性及其測(cè)量第三十七頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*一般用於測(cè)量液晶材料之折射率方法有Jelley型微折射計(jì)和Abbe折射計(jì)兩種，其方法是在直角稜鏡和輔助稜鏡面內(nèi)面之入射光進(jìn)行的垂直方位上，以摩擦法作平行配向處理並將液晶注入其間，如此可得到折射率。*一般材料的螺旋節(jié)距(Pitch,P)可由Cano契形槽法、大曲度半徑透鏡法、選擇光散亂法和指紋狀組織觀測(cè)法*有較長(zhǎng)的螺旋節(jié)距之液晶可由Cano契形槽法、大曲度半徑透鏡法和指紋狀組織觀測(cè)法來(lái)測(cè)量，而對(duì)於螺旋節(jié)距較短的液晶，則可由選擇光散亂法來(lái)測(cè)得。9-3.1液晶材料的特性及其測(cè)量第三十八頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*液晶夾於兩片電極基板間，在外加電流下測(cè)得其電容為C和R，則其液晶的介電係數(shù)為

ε=C(d/S)9-3.1液晶材料的特性及其測(cè)量第三十九頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*彈性係數(shù)的測(cè)量方法，為首先製作兩種具有平行配列和垂直配列的液晶板，其內(nèi)含有向列型的液晶材料；若為垂直配列的液晶板且在外加磁場(chǎng)於基板面的平行方向時(shí)，則可測(cè)得臨界磁場(chǎng)He；若為平行配列的液晶板且在加磁場(chǎng)於基板面的垂直方向，或於基板面平行方向且垂直於液晶分子長(zhǎng)軸方向時(shí)，則可測(cè)得臨界磁場(chǎng)Hc(Spaly)和Hc(Twist)*彈性係數(shù)(k11、k22、k33)則可經(jīng)由其與臨界磁場(chǎng)的關(guān)係式求得:Hc(S)=(π/d)(k11/△χ)1/2Hc(T)=(π/d)(k22/△χ)1/2Hc(B)=(π/d)(k33/△χ)1/29-3.1液晶材料的特性及其測(cè)量第四十頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*外加磁場(chǎng)所衍生之液晶分子配置或配列情形9-3.1液晶材料的特性及其測(cè)量第四十一頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*向列型液晶顯示法的機(jī)制有利用動(dòng)態(tài)散射模式的顯示法、分子軸旋轉(zhuǎn)模式的顯示法、扭曲構(gòu)造模式的顯示法、主體和客體效應(yīng)模式的顯示法和熱汪學(xué)效應(yīng)的顯示法等…其中以動(dòng)態(tài)散射模式的顯示法為主流，應(yīng)用的領(lǐng)域有輸入表示裝置、非破壞檢查和超音波等…*當(dāng)加大電壓時(shí)，則程現(xiàn)安定循環(huán)流的條紋模樣，此一條紋模樣，此一條紋模樣在數(shù)伏特的電壓範(fàn)圍內(nèi)程現(xiàn)靜止安定狀態(tài)，在更高電壓時(shí)，安定循環(huán)流變成亂流而使區(qū)塊開(kāi)始激烈的搖動(dòng)，其靜止?fàn)顟B(tài)稱(chēng)為韋廉斯區(qū)塊(WilliamsDomain),而搖動(dòng)狀態(tài)稱(chēng)之為動(dòng)態(tài)散射效應(yīng)。9-3.2液晶材料之光電科技領(lǐng)域的應(yīng)用第四十二頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*液晶顯示元件的動(dòng)作模式，所用的液晶材料種類(lèi)以及其物性9-3.2液晶材料之光電科技領(lǐng)域的應(yīng)用第四十三頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日*近年來(lái)液晶材料的新用途，也發(fā)展到摩擦、摩耗和潤(rùn)滑材料等方面應(yīng)用，液晶材料的一項(xiàng)有趣的物理性質(zhì)-電粘性效應(yīng)(Electrorheologicaleffect,ER)，乃是在外加電場(chǎng)的作用下，而其粘度值產(chǎn)生變化，具有此一特性的物質(zhì)稱(chēng)之為電粘性流體。*液晶的分子結(jié)構(gòu)是多樣化的棒狀或碟盤(pán)狀之構(gòu)造體，而且也不斷有新的功能性液晶材料分子被合成。例如複數(shù)的非液晶性的分子因氫結(jié)合之聚合效應(yīng)，而產(chǎn)生有液晶特性的所謂氫結(jié)合型液晶，同時(shí)不同性質(zhì)的金屬錯(cuò)合物液晶分子結(jié)構(gòu)的新物值質(zhì)也被期待開(kāi)發(fā)出來(lái)。9-4液晶材料所面臨的課題與未來(lái)的展望第四十四頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日液晶的物理性質(zhì)

附錄:參考資料

:改變液晶的方向視液晶的成分而有所不同，有的液晶和電場(chǎng)平行時(shí)位能較低，所以當(dāng)外加電場(chǎng)時(shí)會(huì)朝著電場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，相對(duì)的，也有液晶是對(duì)應(yīng)電場(chǎng)垂直時(shí)位能較低。由於液晶對(duì)於外加力量（電場(chǎng)或磁場(chǎng)敏感），從而呈現(xiàn)了方向性的效果，也導(dǎo)致了當(dāng)光線(xiàn)入射液晶中時(shí)，必然會(huì)按照液晶分子的排列方式行進(jìn)，產(chǎn)生了自然的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)像（見(jiàn)上圖)描述液晶的物理性質(zhì)，必須先瞭解一般固態(tài)晶體具有方向性，而液態(tài)晶體這種特殊物質(zhì)，不但具有一般固體晶體的方向性外，同時(shí)又具有液體的流動(dòng)性。改變固態(tài)晶體方向必須旋轉(zhuǎn)整個(gè)晶體，改變液態(tài)晶體就不用那麼麻煩，它的方向性可經(jīng)由電場(chǎng)或磁場(chǎng)來(lái)控制。第四十五頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日附錄:參考資料

:部分液晶分子的電子結(jié)構(gòu)中，有著很強(qiáng)的電子共軛運(yùn)動(dòng)能力，所以當(dāng)液晶分子受到外加電場(chǎng)的作用，便很容易的被極化產(chǎn)生感應(yīng)偶極性（induceddipolar），這也是液晶分子之間互相作用力量的來(lái)源。而一般電子產(chǎn)品中所用的液晶顯示器，就是是利用液晶的光電效應(yīng)，藉由外部的電壓控制，再透過(guò)液晶分子的折射特性，以及對(duì)光線(xiàn)的旋轉(zhuǎn)能力來(lái)獲得亮暗情況，進(jìn)而達(dá)到顯像的目的。

電源關(guān)閉時(shí)，液晶具有偏光效果

可將入射光線(xiàn)轉(zhuǎn)彎，穿過(guò)極柵，呈現(xiàn)亮色

電源開(kāi)啟時(shí)液晶不具有偏光的功能（direction）

因此光線(xiàn)不能通過(guò)極柵呈現(xiàn)暗色第四十六頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日TN與STN型液晶顯示器都是使用場(chǎng)電壓驅(qū)動(dòng)方式，如果顯示尺寸加大，中心部位對(duì)電極變化的反應(yīng)時(shí)間就會(huì)拉長(zhǎng)，顯示器的速度就跟不上。

為了改善這個(gè)的問(wèn)題，主動(dòng)式矩陣（active-matrix）驅(qū)動(dòng)被提出，主動(dòng)式TFT型的液晶顯示器的結(jié)構(gòu)較為複雜包括了：背光管、導(dǎo)光板、偏光板、濾光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料和薄模式電晶體等等。在TFT型液晶顯器中，導(dǎo)電玻璃上畫(huà)上網(wǎng)狀的細(xì)小線(xiàn)路，電極則由是薄膜式電晶體所排列而成的矩陣開(kāi)關(guān)，在每個(gè)線(xiàn)路相交的地方配有控制閘，各顯示點(diǎn)控制閘配合驅(qū)動(dòng)訊號(hào)作動(dòng)。電極上之電晶體矩陣依顯示訊號(hào)開(kāi)啟或關(guān)閉液晶分子的電壓，使液晶分子軸轉(zhuǎn)向而成『亮』或『暗』的對(duì)比，避免了顯示器對(duì)電場(chǎng)效應(yīng)的依靠，轉(zhuǎn)以電晶體開(kāi)啟和關(guān)閉的速率作為決定步驟。也因此，TFT-LCD的顯示品質(zhì)較TN/STN佳，畫(huà)面顯示對(duì)比可達(dá)150：1以上、反應(yīng)速度逼近40ms甚至更快。同時(shí)又可以全彩甚至真彩效果顯示，產(chǎn)品適用於筆記型電腦、液晶顯示器、汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)、數(shù)位相機(jī)及液晶投影機(jī)。

附錄:參考資料

:第四十七頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日附錄:參考資料

:類(lèi)別TNSTNTFT原理液晶分子，扭轉(zhuǎn)90度扭轉(zhuǎn)180~270度液晶分子，扭轉(zhuǎn)90度特性黑白、單色

低對(duì)比（20：1）黑白、彩色（26萬(wàn)色）

低對(duì)比，較TN佳

（40：1）彩色（1667萬(wàn)色）

高對(duì)比，較STN佳（300：1）全色彩化否否可媲美CRT之全彩色動(dòng)畫(huà)顯示否否可媲美CRT視角30度以下40度以下80度以下面板尺寸1~3寸1~12寸6~17寸以上應(yīng)用範(fàn)圍電子錶、計(jì)算機(jī)電子字典、行動(dòng)電話(huà)彩色筆記本電腦、投影機(jī)、超薄平面彩色電視TN、STN及TFT型液晶顯示器之比較表

第四十八頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日附錄:參考資料

:TFT型液晶顯示器的運(yùn)作原理

：背光源發(fā)光，也就是螢光燈管投射出光源，這些光源會(huì)先經(jīng)過(guò)一個(gè)偏光板然後再經(jīng)過(guò)液晶分子，分子的排列方式改變穿透液晶的光線(xiàn)角度，然後這些光線(xiàn)接下來(lái)還必須經(jīng)過(guò)前方的彩色的濾光板與另一塊偏光濾色玻璃導(dǎo)出。位於底層的薄膜式電晶體，可藉由改變液晶的電壓值控制最後出現(xiàn)的光線(xiàn)強(qiáng)度與色彩，並進(jìn)而能在液晶面板上組合出有不同深淺的顏色。

第四十九頁(yè)，共五十四頁(yè)，2022年，8月28日CRT顯示器的尺寸限制主要在於顯像管電子槍?zhuān)叽缭酱蟮奈災(zāi)凰枰l(fā)射的電子束能量要越強(qiáng)，顯像管的長(zhǎng)度也需要更長(zhǎng)。物理尺寸上的限制，讓超過(guò)50英吋以上的CRT變得窒礙難行，甚至因製造成本過(guò)高超過(guò)了消費(fèi)者所能負(fù)擔(dān)的範(fàn)圍。TFT-LCD這方面的問(wèn)題相對(duì)上比較容易解決，不管是背光（Backlight）板、偏光板、液晶層或彩