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研究生: 呂傑夫
Chieh-Fu Lu
論文名稱: 高分子分散強誘電性液晶光電物性之探討
The Electro-Optic effect of Polymer Dispersed Ferroelectric Liquid Crystal
指導教授: 李俊毅
Jiunn-Yih Lee
口試委員: 林文彬
none
張豐志
none
謝漢萍
none
劉廣定
none
吳勛隆
none
金惟國
none
邱顯堂
none
學位類別: 博士
Doctor
系所名稱: 工程學院 - 材料科學與工程系
Department of Materials Science and Engineering
論文出版年: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 175
中文關鍵詞: 二色性染料異向吸收染料主客型強誘電性液晶
外文關鍵詞: Dichroic Dye, anisotropic absorption, Dye Guest-Host Ferroelectric Liquid Crystals
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  • 本研究是藉由二色性染料(Dichroic Dye)之異向吸收效果與強誘電性液晶(Ferroelectric Liquid Crystals)低驅動電壓、快速應答及寬視角的特性,製備在單一偏光片作用下的染料-客主型強誘電性液晶(Dye Guest-Host Ferroelectric Liquid Crystals)之顯示元件,簡稱DGHFLC;以及利用具有異向吸收之二色性染料(Dichroic Dye)摻混於高分子分散強誘電性液晶(Polymer Dispersed Fer-roelectric Liquid Crystal;PDFLC),製備具有快速應答、低驅動電壓、高亮度且可於單一偏光片下作用的染料客-主型高分子分散強誘電性液晶(Dye Guest-Host Polymer Dispersed Ferroelectric Liquid Crys-tal;DGHPDFLC)。主要目的在於探討染料客主型液晶顯示元件之呈色特性,並分別對DGHFLC及DGHPDFLC之自發性極化值、應答特性、記憶效果、色彩性、心理物理及心理測量或測色學等作探討。

    研究結果顯示,在DGHFLC與DGHPDFLC的記憶效果探討中,得知隨著二色性染料摻混濃度的增加,元件的記憶效果亦會顯著的提升。但卻也因二色性染料的摻混使得元件的自發性極化值下降、應答時間增長以及旋轉黏度的增加。

    在DGHFLC cell色彩性的測量評估中,得知因染料濃度的增加相對使得明度降低、色彩度提高;同時,試片所呈現出的色相愈接近染料最大吸收波長的顏色。當印加正負電場於試片時,發現在著色態與無著色態間的色差值,會隨著染料濃度的提高而增加;如此一來,便可讓視覺感受愈趨明顯,且因為DGHFLC cell只用了單一偏光片致使整體亮度提升,而達到客主型液晶顯示器的最初設計目的。在DGHPDFLC cell色彩性的測量評估中,得知隨著染料的摻混,無論在無偏光片、單一偏光及正交偏片下,都造成穿透率大幅下降;並且可以了解以心理測量或測色學的評價方式,來評價利用染料異向吸收而呈現單一色彩的DGHPDFLC,較利用心理物理等方法所造成的光學視覺感受來的明顯、易讀。並且由心理測量或測色學的評價,證明DGHPDFLC可在單一偏光片的模式下,可做高亮度、高色差的顯示。


    We combined the dichroic dye that has anisotropic absorption with ferroelectric liquid crystal (FLC) that has low threshold voltage, fast response switching, and wide viewing angle to fabricate dye guest-host ferroelectric liquid crystal (DGHFLC) display devices, and then used the DGHFLC mixed with photocurable polymer to manufacture the dye guest host polymer dispersed ferroelectric liquid crystal display devices. These display devices have more excellent protential that high brightness, low threshold voltage, fast response switching etc., and can addressed brightness state and darkness state under single polarizer. The main aim of using FLC is solving the shortcomings of usual commercial display device that low brightness., small viewing angle, and poor readability.

    The physical properties of DGHFLC and DGHPDFLC show that memory effect of the device increased with concentration of dichroic dye increasing. The spontaneous polarization of DGHFLC and DGHPDFLC devices decreased with the concentration of dichroic dye increasing. The response time of DGHFLC and DGHPDFLC devices increased with the concentration of dichroic dye increasing. The rotation viscosity of DGHFLC and DGHPDLFC devices increased with the concentration of dichroic dye increasing.

    The colors evaluation shows that luminance of device decreased with dye concentration increasing, but chroma difference increased with dye concentration increasing. The color difference between color and colorless increased with dye concentration increasing when applied electric field on the device. The dominant wavelength will approach the maxmun absorption wavelength of dye when the dye concentration increased. So, the vision of device will more and more clear and obvious. In the brightness, the DGHFLC and DGHPDFLC devices can operation under single polarizer. So, the DGHFLC of devices can improve the brightness compare with usual commercial devices.

    We sucessed improve the shortcomings of usual commercial display device by using dirchroic dye combind with FLC and photocurable polymer to fabricate the DGHFLC and DGHPDFLC devices. The experiments prove the DGHFLC and DGHPDFLC can appear color state and colorless state under single polarizr, and have high brightness and high color difference.

    論文摘要 III ABSTRACT IV 誌謝 V 目錄 VI 符號索引 IX 圖表索引 XI 第1章 序論 1 1-1 前言 1 1-2 研究動機與目的 3 1-3 液晶的發現 4 1-4 液晶簡介 5 1-4-1 液晶分類 5 1-4-2 熱向性液晶 6 1-4-3 液向性液晶 6 1-4-4 向列型液晶(Nematic Liquid Crystal) 6 1-4-5 膽甾醇液晶(Cholesteric Liquid Crystal) 6 1-4-6 層列型液晶(Smectic Liquid Crystal) 7 1-4-7 強誘電性液晶(Ferroelectric Liquid Crystal) 7 1-4-8 高分子分散型液晶 9 1-4-8-1 乳化法(Emulsion Method) 11 1-4-8-2 相分離法(Phase Separation) 14 1-5 液晶用染料 17 1-5-1 染料發色論 17 1-5-2 二色性染料 18 1-6 染料主客型效應 22 1-7 參考文獻 25 第2章 DGHFLC的記憶效果 27 2-1 前言 27 2-1-1 二色性染料 27 2-1-2 值與光學幾何異方性之關係 28 2-1-3 主客效應專用之二色性染料之特質 29 2-1-4 二色性染料之發色理論 30 2-2 實驗 31 2-2-1 實驗方法 31 2-2-1-1 光學穿透率及對比度之測定 31 2-2-1-2 自發性極化值之測定 33 2-2-1-3 應答時間之測定: 35 2-2-1-4 記憶效果的量測 36 2-2-2 實驗材料 37 2-2-3 實驗設備 38 2-2-4 試片製作 39 2-3 結果討論 42 2-3-1 自發性極化值之探討 42 2-3-2 應答時間之探討 44 2-3-3 旋轉黏度之探討 46 2-3-4 記憶效果之探討 49 2-4 結論 51 2-5 參考文獻 52 第3章 DGHPDFLC的記憶效果 53 3-1 前言 53 3-2 實驗 55 3-2-1 實驗方法 55 3-2-1-1 偏光顯微鏡(POM)觀察DGHFLC及DGHPDFLC相組織形態[19] 55 3-2-1-2 自發性極化值之測定 55 3-2-1-3 應答時間之測定 56 3-2-1-4 旋轉黏度之測定 58 3-2-2 雙穩定及記憶效果之測定 59 3-2-3 實驗材料 60 3-2-4 實驗設備 61 3-2-5 試片製作 62 3-3 結果討論 65 3-3-1 DGHFLC在正交及單一偏光下之組織型態 65 3-3-2 自發性極化值的探討 71 3-3-3 應答時間的探討 74 3-3-4 旋轉黏度的探討 76 3-3-5 雙穩定性及記憶效果之探討 78 3-4 結論 80 3-5 參考文獻 80 第4章 DGHFLC元件色彩特性探討 82 4-1 前言 82 4-1-1 可見光輻射 83 4-1-2 DGHFLC試片色彩性的評價 85 4-2 實驗 92 4-2-1 實驗方法 92 4-2-2 實驗材料 94 4-2-3 實驗設備 95 4-2-4 試片的製作 96 4-3 結果與討論 99 4-3-1 S416-dye DGHFLC試片之色彩性探討 99 4-3-2 azo-dye DGHFLC試片之色彩性探討 101 4-3-2-1 1931 CIE色度圖 101 4-3-2-2 1976 CIE L*U*V*色座標 105 4-3-2-3 1976 CIE L*u*v*色空間 108 4-3-2-4 色差與作用電壓之關係 111 4-4 結論 112 4-5 參考文獻 113 第5章 DGHPDFLC元件色彩性之探討 114 5-1 前言 114 5-1-1 白度(Whiteness) 115 5-2 實驗 116 5-2-1 實驗方法 116 5-2-2 實驗材料 118 5-2-3 實驗設備 119 5-2-4 試片製作 120 5-3 結果與討論 123 5-3-1 DGHPDFLC物理放射量之探討 123 5-3-2 DGHPDFLC心理物理之探討 133 5-3-3 DGHPDFLC心理測量/測色學之探討 137 5-3-4 DGHPDFLC易讀性之探討 144 5-4 結論 147 5-5 參考文獻 148 第6章 結論 149 作者簡介 151 授權書 157

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