殘餘直流電壓的量測

液晶元件內部或多或少都充斥著離子雜質，當供給一長時間的直流電 壓後，液晶層中的離子電荷會吸附在與配向層交界的表面，而此吸附的現象 又可分為物理吸附（凡德瓦力）與化學吸附（化學鍵）。由於本研究所使用 的美相空液晶盒，雖然電極面積重疊處為 11 cm，但是其兩側玻璃基板上 的電極面積並非完全對稱，所以在外加直流電場的量測上，我們定義了有標

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示數字的玻璃基板為正面（接正電壓），而沒有標示數字的玻璃基板為背面

（接負電壓）。

此外，液晶盒中的配向層可視為一良好的絕緣性材料，一旦帶有電荷，

在短時間內幾乎無法回復到初始狀態，即電壓關閉後，吸附的離子電荷需長 時間才有可能完全擴散回液晶材料中，恢復成原始均勻分佈狀態。

4.2.1 溫度對殘餘直流電壓的影響

延續上一節探討溫度對電壓保持率的影響，吾人對於影響顯示器品質，

造成影像殘留現象的重要量測參數—殘餘直流電壓也做了相對應的研究。

首先，需先了解殘餘直流電壓產生的原因，在 1999 年，Nakazono 等人 詳細說明了殘餘直流電壓發生的過程

19：當實驗中給予液晶元件一長時

間的直流電壓模擬液晶顯示器操作的直流偏壓時，液晶元件內部的液晶材 料分子主軸，傾向與外加電場方向相同做排列，此時，內部的正負離子也將 分別游離至負正兩電極相鄰的配向層，並吸附於液晶層與配向層的交界面 上；此外，液晶分子也將因為外加電場的影響而產生偶極極化（dipole polarization）現象，而吸附於配向層上的正負離子將產生表面極化（interfacial polarization）。接著，為了使液晶盒兩側等電位，在移除電壓使液晶盒兩側

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短暫的短路時，原先吸附於配向層兩側的正負離子將脫附出來。最後，再將 液晶盒兩側做開路，且開始量測殘餘的直流電壓。Nakazono 等人假設在開 始測量後，原先吸附於配向層的正負離子將需要與充電時間相同的一段時 間來擴散回初始狀態，這段期間內所量測到最大的殘餘直流電壓，定義為

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mRDC（VmRDC為最大殘餘直流電壓），是由來自於液晶分子的偶極極化現象 以及正負離子吸附於負正兩電極相鄰的配向層上之離子所產生的表面極化 作用；而經過一長時間（本研究上取 30 分鐘）後所量測到的穩態殘餘直流 電壓，定義為 VsRDC（VsRDC為穩態後的殘餘直流電壓），貢獻主要是仍然吸 附於配向層上，需要長時間才能脫附的少數正負離子（adsorbed ions）殘餘 直流電壓，其數量多寡則取決於配向層的吸附離子能力，示意如圖 4.16 （引 用文獻

[19]）。

因此，可以了解到其支配殘餘直流電壓的因素有兩個：

 液晶元件內部離子雜質的數量—離子數量愈多，將會直接增加因離子 而產生的表面極化能力。

 配向層吸附與脫附離子雜質的能力—若配向層吸附離子能力愈強，則 殘餘直流電壓變會相對上升。

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如圖 4.17，隨著溫度上升，VmRDC與 VsRDC（VmRDC為最大殘餘直流電壓；

V

sRDC為穩態後的殘餘直流電壓）也隨之下降，其原因為當溫度上升時，雖 然加熱時將有可能造成離子數量的增加，但由於在高溫的環境下，在短暫將 液晶盒兩側短路的過程中其擴散回液晶材料的速度也較低溫時來的快，故 吸附於配向層表面的離子將會減少許多。而分別比較四支液晶材料的 VmRDC， 可以看到屬於 TFT 級的 CYLC-01，由於本身內部的離子雜質較少，故吸附 於配向層的離子數目相對也較其它三支液晶來的低了許多，而在經過三十 分鐘後所量測到的 VsRDC，也有了同樣的結果。

在文檔中 扭轉與水平排列之向列液晶的 電壓保持率與殘餘直流電壓特性 (頁 43-46)