結論與未來展望

在第三章的部分已說明了電路的架構，並且設計出具有量測電壓保持 率以及殘餘直流電壓的自動溫控儀器，而在資料擷取和訊號給予方面，則已 利用資料擷取卡與撰寫好之 LabVIEW 程式來進行電訊號上的輸入輸出，使 儀器在人為操控上能夠簡易使用。

第四章的部分針對程式上能調控的數值做一系列的探討，在確定了儀 器的穩定性後，首先可以看到的是液晶樣品盒在經過長時間的放置下，並不 會影響電壓保持率，其整體的阻抗也維持一定值，此外，電壓保持率則會隨 著電壓與頻率的增加而提高，呈現一正比關係，而當施加一偏壓於液晶盒時，

則會導致離子吸附於其配向層表面，進而使電壓保持率降低，另外，在經過 紫外線的曝曬過後，實驗中可以發現的是，不僅僅是液晶材料經過紫外線的 照射後會產生裂解現象，其在單純照射配向膜的情形下，也同樣會產生雜質 離子，造成整體的電壓保持率下降。最後在溫度與電壓保持率及殘餘直流電 壓的關係圖中可以知道，隨著溫度的提升，雖然會使內部離子增多，讓電壓 保持率逐漸降低，但在對於影像殘留的殘餘直流電壓量測中，卻會因此使得 配向層表面所吸附的離子更利於回復至初始均勻分布的狀態，而讓殘餘直 流電壓值也呈現逐漸下降的趨勢。

39

在完成電壓保持率與殘餘直流電壓的儀器開發後，對於一些內部的設 計，還有一些想法，由於在量測電壓保持率以及殘餘直流電壓時，給予液晶 盒訊號亦或是操作驅動 IC 的訊號，都是由 USB-6259 這台 NI 公司的儀器 來負責，以外觀及體積來說，USB-6259 幾乎佔據了整台儀器大部分的體積，

且重量也會讓儀器在攜帶上較費力，而輸出及輸入的訊號的 BNC 接孔，實 際上在實驗中也僅僅使用 5 個，表示過多的功能和接孔都只成為裝飾，因 此，接下來將試著使用可自行寫入程式的 IC，不僅可以讓儀器的體積和重 量都大大降低之外，在整體的電路整併上也更像一個系統。

加熱冷卻系統方面，由於本研究中使用的數字調節顯示器為實驗室原 有之儀器，因此與實驗中所預期的加熱冷卻操作上略有不合，舉例來說，此 數字調節顯示器只有單一輸出腳位，故在實驗中才需額外加入繼電器來分 別對加熱片及風扇供給電壓，且因為此機器對於允許之感溫裝置中，並不包 含 K-Type，因此實驗上吾人改採用熱電阻形式之感溫棒，其感測出之溫度 將有可能因為周遭環境溫度的影響，不如 K-Type，可包覆於樣品的腔體之 中，確保其感測到之溫度完全與待測物相同。

40

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44

圖 1.1 光電量測

圖 1.2 液晶盒內離子受電場影響示意圖

45

圖 1.3 暫態電流示意圖，由上至下依序為暫態電流、充電電流、峰值電流 及導電電流對時間之相依關係

46

圖 1.4 介電量測

47

R

AL

R

LC

R

AL

C

AL

C

LC

C

AL

(a)

R

AL

R

EDL

R

LC

R

EDL

R

AL

C

AL

C

EDL

C

LC

C

EDL

C

AL

(b)

R

AL

R

LC

R

AL

C

AL

C

LC

C

AL

R

LC(t)

R

LC, 1(t)

R

LC, 2(t)

R

LC, N(t) (c)

圖 2.1 電路等效模型

48

圖 2.2 離子在液晶盒中的傳導示意圖

圖 2.3 液晶盒等效模型

49

圖 2.4 理想電容器放電行為

圖 2.5 電壓保持率量測圖

50

圖 2.6 殘餘直流電壓形成

圖 2.7 殘餘直流電壓量測過程

51

圖 3.1 電壓保持率量測架構

圖 3.2 殘餘直流電壓量測架構

52

圖 3.3 溫度控制系統架構

圖 3.4 數字調節顯示器

53

圖 3.5 加熱片

圖 3.6 USB-6259

54

圖 3.7(a) LabVIEW 程式人機介面

圖 3.7(b) LabVIEW 程式

55

圖 3.8 電壓保持率與殘餘直流電壓整合電路

圖 3.9 整合電路

56

圖 3.10(a) 電路板（正面）

圖 3.10(b) 電路板（背面）

57

58

Number of periods

VHR (%)

CYLC-01 ZLI-2293 E7

Number of periods

CYLC-01 ZLI-2293 E7 E44

圖 4.2(b) 反平行配向液晶盒前四個量測週期的電壓保持率關係

59

CYLC-01 ZLI-2293 E7

CYLC-01 ZLI-2293 E7 E44

圖 4.3(b) 反平行配向液晶盒長時間的電壓保持率

60

10⁰ 10¹ 10² 10³ 10⁴ 10⁵ 0.0

2.0x10⁶ 4.0x10⁶ 6.0x10⁶ 8.0x10⁶ 1.0x10⁷

Imp eda nce (



)

Frequency (Hz)

0 h

3.0x10⁶ 6.0x10⁶ 9.0x10⁶ 1.2x10⁷ 1.5x10⁷

Imp eda nce (



)

Frequency (Hz)

0 h

61

Imp eda nce (



)

Frequency (Hz)

0 h

2.0x10⁷ 4.0x10⁷ 6.0x10⁷ 8.0x10⁷

Imped an ce

(



)

Frequency (Hz)

0 h

62

10⁰ 10¹ 10² 10³ 10⁴ 10⁵ 0.0

2.0x10⁶ 4.0x10⁶ 6.0x10⁶ 8.0x10⁶ 1.0x10⁷

Imp eda nce (



)

Frequency (Hz)

0 h

4.0x10⁶ 8.0x10⁶ 1.2x10⁷ 1.6x10⁷ 2.0x10⁷

Imp eda nce (



)

Frequency (Hz)

0 h

63

10⁰ 10¹ 10² 10³ 10⁴ 10⁵ 0.0

5.0x10⁶ 1.0x10⁷ 1.5x10⁷ 2.0x10⁷

Imp eda nce (



)

Frequency (Hz)

0 h

4.0x10⁶ 8.0x10⁶ 1.2x10⁷ 1.6x10⁷ 2.0x10⁷

Imp eda nce (



)

Frequency (Hz)

0 h

64

Frequency (Hz)

CYLC-01 ZLI-2293 E7

Frequency (Hz)

CYLC-01 ZLI-2293 E7 E44

圖 4.8 (b) 反平行配向液晶盒電壓保持率隨頻率變化的關係

65

Voltage (V)

CYLC-01

Voltage (V)

CYLC-01 ZLI-2293

E7 E44

圖 4.9(b) 反平行配向液晶盒電壓保持率隨電壓變化的關係

66

Tr ansmi ttan ce (%)

Increasing Voltage Decreasing Voltage CYLC-01

Tr ansmi ttan ce (%)

Increasing Voltage Decreasing Voltage CYLC-01

圖 4.10(b) 反平行配向液晶盒加入 CYLC-01 電壓對穿透率的關係

67

Tr ansmi ttan ce (%)

Increasing Voltage Decreasing Voltage ZLI-2293

Tr ansmi ttan ce (%)

Increasing Voltage Decreasing Voltage ZLI-2293

圖 4.11(b) 反平行配向液晶盒加入 ZLI-2293 電壓對穿透率的關係

68

Tr ansmi ttan ce (%)

Increasing Voltage Decreasing Voltage E7

Tr ansmi ttan ce (%)

Increasing Voltage Decreasing Voltage E7

圖 4.12(b) 反平行配向液晶盒加入 E7 電壓對穿透率的關係

69

Tr ansmi ttan ce (%)

Increasing Voltage Decreasing Voltage E44

Tr ansmi ttan ce (%)

Voltage (V

_rms

)

Increasing Voltage Decreasing Voltage E44

圖 4.13(b) 反平行配向液晶盒加入 E44 電壓對穿透率的關係

70

Offset Voltage (V)

CYLC-01

Offset Voltage (V)

CYLC-01

ZLI-2293

E7 E44

圖 4.14(b) 反平行配向液晶盒電壓保持率對不同偏壓的關係

71

Temperature (  C)

CYLC-01

Temperature (  C)

VHR (%)

72

圖 4.16 對稱結構中產生殘餘直流電壓的機制

73

0 600 1200 1800

-1 0 1 2 3

Vo ltag e (V)

Time (s)

0 600 1200 1800

0 2 4 6

Vo ltag e (V)

Time (s)

74

0 600 1200 1800

0 2 4 6

Vo ltag e (V)

Time (s)

0 600 1200 1800

0 2 4 6

Vo ltag e (V)

Time (s)

75

CYLC-01

CYLC-01 + UV 45 min

UV 45 min treated cell + CYLC-01

圖 4.18(a) 反平行配向液晶盒加入 CYLC-01 與 E7 電壓保持率隨照射 UV

ZLI-2293

ZLI-2293 + UV 45 min

UV 45 min treated cell + ZLI-2293

圖 4.18(b) 反平行配向液晶盒加入 ZLI-2293 與 E44 電壓保持率隨照射 UV 條件變化之關係

76

附錄一 液晶 CYLC-01 之物理特性

Physical property Notation Value Units Clearing point

T

c 80.1 °C Optical anisotropy Δn 0.0863

(589 nm, 20 °C)

n

e 1.5719

n

o 1.4856 Dielectric anisotropy ^ 4.6

(1 kHz, 20 °C)



 7.5



 2.9

Rotational viscosity



1 82 mPas (20 C)

Elastic constants

K

1 11 pN (20 C)

K

3 5.9 pN

77

附錄二 液晶 ZLI-2293 之物理特性

Physical property Notation Value Units Clearing point

T

c 85 °C Optical anisotropy Δn 0.1322

(589 nm, 20 °C)

n

e 1.6312

n

o 1.4990 Dielectric anisotropy ^ 10

(1 kHz, 20 °C)



 14



 4.1

Rotational viscosity



1 162 mPas (20 C)

Elastic constants

K

1 12.5 pN (20 C)

K

3 17.9 pN

K

3/K1 1.43

資料來源：默克公司

78

附錄三 液晶 E7 之物理特性

Physical property Notation Value Units Clearing point

T

c 59 °C Optical anisotropy Δn 0.2255

(589 nm, 20 °C)

n

e 1.7472

n

o 1.5217 Dielectric anisotropy ^ 14.3

(1 kHz, 20 °C)



 19.5



 5.2

Rotational viscosity



1 232.6 mPas (20 C)

Elastic constants

K

1 11.01 pN (20 C)

K

3 17.01 pN

K

3/K1 1.54

資料來源：大立高分子公司

79

附錄四 液晶 E44 之物理特性

Physical property Notation Value Units Clearing point

T

c 92.9 °C Optical anisotropy Δn 0.2627

(589 nm, 20 °C)

n

e 1.7904

n

o 1.5277 Dielectric anisotropy ^ 14.38

(1 kHz, 20 °C)



 19.42



 5.04

Rotational viscosity



1 303.24 mPas (20 C)

Elastic constants

K

1 15.5 pN

(20 C)

K

3 28 pN

K

3/K1 1.81

資料來源：大立高分子公司

80

附錄五 液晶材料重要參數比較表

Property CYLC-01 ZLI-2293 E7 E44

T

c (C) 80.1 85 59 92.9

 (cm)

4.610¹⁴ >1.010¹⁵ 1.810¹² 2.910¹¹

∆n

(589.3 nm, 20 C) 0.0863 0.1322 0.2255 0.242

∆ε

(1 kHz, 20 C) 4.6 10 14.3 17.2

γ

1

(mPas, 20 C) 82 162 232.6 303.24

81

附錄六 配向劑 SE-2170

Appearance Clear pale brown Solid content 8.0 ± 0.4 %

Viscosity 220 ± 30 cps

Density 1.02

Solvent NMP / Butylcellosolve = 7.2 / 2 Impurity Na Below 1.0 ppm

Decomposition temp 350 ºC Film pencil hardness H ~ 2H Visible transmission 91 χ

Water absorption 1.3 χ Reflective index 1.69 Dielectric constant 3.0

Pretilt angle 2 deg

資料來源：NISSAN CHEMICAL INDUSTERIES, ITD

82

附錄七 美相液晶盒

(a) (b)

(c)

(a) 上基板；(b) 下基板；(c) 上視和側視圖

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 48-92)