先 前 ， 我 們 有 提 出 梯 度 分 佈 的 摻 雜 染 料 之 液 晶 凝 膠(gradient dye-doped liquid crystal gels)[16]，藉由改變摻雜染料之液晶凝膠內聚 合物網絡的密度，達到不同密度下所驅動的電壓大小不同，可實現非 單一畫素的顯示元件。利用相同技術和三種不同半徑的圓形光罩，我 們 也 可 實 現 一 電 控 式 光 圈 ， 如 圖 7-1 所 示 。 使 用 的 材 料 為 ZL4788:M1:S428:472 = 90%:5%:2.5%:2.5%，製作條件分為三階段：
聚合溫度與紫外光強度分別為10°C、0.5646 mW/cm2；20°C、0.4963 mW/cm2； 與 28°C、0.3176 mW/cm2；紫外光強度為聚合時間都為 30 分鐘。聚合溫度愈低，聚合物網絡密集，因而聚合物網絡的錨錠能越 大，液晶需要越大的電壓去驅動；反之，聚合溫度愈高，聚合物網絡 稀疏，因此聚合物網絡的錨錠能相對較小，較小的電壓即可去驅動液 晶。光圈隨著電壓的增大，漸漸由外開始向內變暗，當電壓到20Vrms
時，此時很微量的穿透率才能通過光圈。
0 Vrms 4 Vrms 6 Vrms 8 Vrms 10 Vrms
12 Vrms 14 Vrms 16 Vrms 18 Vrms 20 Vrms
0 Vrms 4 Vrms 6 Vrms 8 Vrms 10 Vrms
0 Vrms
0 Vrms 4 V4 Vrmsrms 6 V6 Vrmsrms 8 V8 Vrmsrms 10 V10 Vrmsrms
12 Vrms 14 Vrms 16 Vrms 18 Vrms 20 Vrms
12 Vrms
12 Vrms 14 V14 Vrmsrms 16 V16 Vrmsrms 18 V18 Vrmsrms 20 V20 Vrmsrms
圖7-1 摻雜染料之液晶凝膠之應用—電控式光圈
第 8 章 結論與展望
我們已成功展示一種利用摻雜染料液晶凝膠之電控偏光片，其消 光比可以電控，且應答速度快。同時，我們也改變製程參數，光聚合 溫度與單體濃度，觀察其對摻雜染料之液晶凝膠的聚合物網絡生成與 電光特性，以及對偏光片的特性影響。聚合物網絡的大小影響電光特 性進而影響偏光片的好壞，扮演著很大的角色。降低濃度與提高製程 溫度，對於偏光片的特性有所改善，且能達成一能快速切換其消光比 之可電控偏光片。
藉由電子掃描式顯微鏡觀察聚合物網絡的生成，可幫助我們對於 摻雜染料之液晶凝膠的液晶與高分子之間的相分離過程。溫度影響高 分子顆粒與聚合物網絡的大小，高溫聚合時，高分子網絡密集且稀 疏。高分子單體濃度主要影響聚合物網絡的形成。
改變配向層的模式，可將摻雜染料之液晶凝膠應用於不需偏光片之 顯示器與軟性電子顯示器，對比度約為3:1，顯示的效果接近書報的 顯示效果。另外，其視角特性非常廣。藉由改變製作條件形成不同密 度之聚合物網絡，讓液晶凝膠內每區的驅動電壓不同，我們提出一可 電控式光圈。優點在於僅需單一電壓源驅動，改變外加電場大小即可 造成光圈變化，不需要設計複雜的電極，也不用複雜的驅動電路，因 而簡化製程，降低成本，更可應用於裝飾用顯示元件。
我們提出二種方法：混合不同吸收頻段的染料與使用膽固醇型液 晶，來解決染料所造成的顏色問題。此外我們也利用色域圖簡單地分 析與討論摻雜染料之液晶凝膠的顏色。對於顏色的問題可進一步地討
除了上述之外，還需更深入研究的有：
1. 更深入的討論摻雜染料之液晶凝膠的相分離的過程。
2. 顏色議題的深入討論，例如不同光源下，對於摻雜染料之液晶 凝膠的顏色變化。
3. 反射率與電壓的關係。
4. 討論平行入射光，垂直入射光與非偏振入射光三者之間的關係。
5. 液晶在施加電壓後的傾角量測。
摻雜染料液晶之凝膠，藉由改變配向層邊界條件，即可有偏振相 關或是非偏振相關的特性。非偏振相關的特性可應用於不需使用偏 光片之顯示器，有光效率高與降低成本的優點，且配向層不需經過 摩擦處理，製程可省一道手續。偏振相關的特性及可應用於偏光 片，只需將配向層摩擦處理，亦可對光的偏振態做選擇，此外，且 應用於許多光電元件上。
參考文獻
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[12] F. Grum and C. James Bartleson, ”Optical radiation measurements Volume 2 color measurement”, Academic Press (1980)
[13] 色域圖出自 http://www.cfg2.com/lab
[14] D. K. Yang, “Review of operating principle and performance of polarizer-free reflective liquid-crystal displays”, J. Soc. Inf. Display,
16, p.117 (2008)
[15] Y. H. Lin, C. M. Yang, C.H. Lo, H. S. Chen, Y. H. Wu, "A
polarizer-free flexible display using dye-doped liquid crystal gels", J.
Soc. Inf. Display (Invited paper, un-published)
[16] Y. H. Lin, and C.M. Yang, "A polarizer-free three step switch using distinct dye-doped liquid crystal gels", Appl. Phys. Lett., 94, 143504 (2009)
附錄 A
電光曲線的重複特性
ZLI4788: M1: S428 = 90wt%: 5 wt%: 5wt%, Cell gap: 4 μm 平行偏振光入射，聚合溫度：10°C
入射光的偏振方向平行染料分子時的頻譜圖。
ZLI4788: M1: S428 = 90wt%: 5 wt%: 5wt%, Cell gap: 4 μm
入射光為無偏振時的頻譜圖。
300 400 500 600 700 800 Wavelength, nm
300 400 500 600 700 800 Wavelength, nm
300 400 500 600 700 800 Wavelength, nm
300 400 500 600 700 800 Wavelength, nm
聚合溫度：20°C，EHC cell
平行偏振入射光，垂直偏振入射光與非偏振入射光三者之間的關係 ZLI4788: M1: S428 = 90wt%: 5 wt%: 5wt%, Cell gap: 4 μm