液晶

表面錨定力(一)(Surface Anchoring)

表面錨定力(一)(Surface Anchoring)
國立彰化師範大學光電所賴柏仲碩士生/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

可形成何種液晶分子排列是取決於液晶與基板間,所成的介面狀態之定向效果,此種定向效果稱之為錨定力,可以理解的是基板的定向效果越好代表其錨定力越強,液晶分子越傾向於定向的秩序。一般來說有三種常見的表面定向處理方法:垂直定向處理、水平定向處理與傾斜定向處理,如圖16所示。

扭轉向列型液晶盒(Twist Nematic Cell,TN Cell)

扭轉向列型液晶盒(Twist Nematic Cell,TN Cell)
國立彰化師範大學光電所賴柏仲碩士生/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

介電異向性為正(Δε>0)的向列型液晶注入兩片透明導電玻璃基板製成的液晶空盒中,上下玻璃基板皆為水平配向且液晶導軸於上下基板間做90°的扭轉,液晶分子因為受到基板表面配向錨定力的影響,因此液晶分子會在基板內做90°的旋轉排列,如圖18(a)所示。此種TN排列的液晶分子的旋轉週期比可見光波長大上許多,故垂直於玻璃基板入射的線偏振光的偏振方向(入射光的偏振方向與入射側的玻璃基板上的分子導軸方向一致)會隨液晶分子的扭轉而旋轉。

反轉流動、臨界電壓與反應時間

反轉流動、臨界電壓與反應時間(Backflow、Threshold Voltage and Response Time)
國立彰化師範大學光電所賴柏仲碩士生/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

反轉流動(Backflow):

在液晶盒外加電壓或是取消電壓時,往往會造成液晶分子的形變能急遽的變化,而這些變化可能使液晶分子受到臨界液晶分子急遽轉動所造成的流動力矩的影響,導致液晶分子過度轉動而造成瞬間的反轉,而形成反轉流動的現象,由與液晶分子轉動對其雙折射性質有很大關連性的,因此便會產生所謂的光學反躍(optical bounce)現象。以圖14的TN液晶盒為例,其在當外加在液晶盒的電場迅速取消時,由於上下邊界液晶分子的形變能釋放,造成在上下邊界附近的液晶導軸快速旋轉。

而導致液晶流動的發生,這個液晶的流動提供中間層液晶分子導軸一個力矩,藉此讓液晶盒中間層分子發生反向的傾倒。

IPS、MVA及PVA(IPS、MVA and PVA)

IPS、MVA及PVA(IPS、MVA and PVA)
國立彰化師範大學光電所賴柏仲碩士生/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

IPS面板: IPS(In-Plane Switching)起初是由Hitachi所發展,IPS與使用扭轉向列液晶技術不同的地方是液晶分子的對準方向平行於玻璃基版,如圖24。使用IPS技術可以將視角擴大到170度,跟傳統CRT螢幕的視角一樣好。

液晶的其他應用(二)(The Other Purposes of Liquid Crystal)

液晶的其他應用(二)(The Other Purposes of Liquid Crystal)
國立彰化師範大學光電所賴柏仲碩士生/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

液晶透鏡: 下圖為T. Nose、S. Masuda及S. Sato等人在1992年的Applied Physics Letters期刊上所發表的圓孔電極液晶透鏡。(a)為未外加電場之圓孔電極液晶盒,此時液晶分子水平排列,因此當線性偏振光水平入射液晶盒時所感受的折射率為一常數 ;當外加一小電場V1予液晶盒,圓孔兩側之液晶分子將受電場而成垂直排列,圓孔中心之液晶分子由於距電極較遠,受電場影響較小,因此轉動程度較小,形成一圓孔中心有效折射率大,圓孔兩側折射率小之變化,如同具有折射率梯度變化之GRIN lens,如下圖所示。

光的偏振特性(二)

光的偏振特性(二)(Polaization of Light)
國立彰化師範大學光電所賴柏仲碩士生/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

前一章節探討到我們用電場的強度及方向來描述出電磁在空間中傳播及偏振的特性,而光的偏振狀態可分做下列四種型式:

自然光(natural light): 若 和 間無特定關係,或者相對相位角 是一個隨機變數,淨電場在任一位置或任一時間的偏振方向即為隨機,我們稱這種光源為自然光或隨機偏振光。

光的偏振特性(一)

光的偏振特性(一)(Polaization of light)
國立彰化師範大學光電所賴柏仲碩士生/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

十七世紀中,牛頓首先開始對光做有系統的研究,他發現到所謂的白光(White Light)是由所有的色光(Colored Light)混合而成。十九世紀初,楊氏(Thomas Young)利用波動理論成功的解釋了大部分的光學現象如反射、折射和繞射等。

1873 年,馬克斯威爾發現光波是電磁波,其中它的電波和磁波是相依相存不能分開的,電場(E)、磁場(H)與電磁波進行的方向(S)這三者是呈相互垂直的關係。

雙折射

雙折射 (Birefringence)
國立彰化師範大學液晶實驗室/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

液晶的主要特徵之一,其與光學1軸性晶體相同的具有折射率異向性的雙折射性。由於液晶分子之幾何異向性,導致光線在液晶中行進的速度與光線本身的行進方向及偏振方向有關。我們先將入射光分成兩相互正交之線偏振光,當入射液晶層後,兩道偏振光分別感受到不同的折射率,而不同的折射率產生不同的相速度,這種現象稱之為雙折射。利用液晶的雙折射率性質可以改變光在液晶盒內的行為,而影響光的偏振特性,藉此獲得顯示上所需光的性質。

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