電壓驅動表現上影響

在有／無配向之下，Planar state 有著極大的差異，也因此當驅動至 Focal conic state 時，液晶的轉態變化也有所不同。圖 4.3.4 為有配向下液晶的轉態變化圖，其中液晶 V_th 為 12V，驅動電壓以 20V 做過飽和驅動（over driving）。當驅動 3 秒後，液晶盒表面顯 示出些許點狀缺陷，此缺陷即代表 Focal conic state。隨著驅動時間增加，點狀缺陷會不 斷擴張；而當驅動至 15 秒後，Planar state 的分佈已變得稀少，最終整個液晶盒將變成 Focal conic state。施加電壓僅要大於 V_th便可以驅動至 Focal conic state，在此以 20V 驅 動為的是要讓轉態更快速發生。

圖 4.3.4 有配向之膽固醇液晶 20V 驅動至 Focal conic state 狀態變化 (a) Planar，驅動後(b) 3 秒 (c) 5 秒 (d) 8 秒 (e) 10 秒 (f) 15 秒

圖 4.3.5 為無配向下液晶的轉態變化圖，其中液晶 V_th為 12V，驅動電壓為 12V。當 驅動 10 秒後，外觀看不出有變化；而驅動 20 秒後，在液晶盒中間區塊反射變得較為暗 淡，表示此處液晶轉變為 Focal conic state。在無表面配向的條件之下，Planar 及 Focal conic state 均為散射狀，故轉態的變化情況相較於有配向的結果較不明顯。

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

圖 4.3.5 無配向之膽固醇液晶 12V 驅動至 Focal conic state 狀態變化 (a) Planar，驅動後(b) 10s (c) 20s

為了更清楚了解無表面配向膽固醇液晶在電壓驅動至 Focal conic state 的狀態，以 POM 穿透模式觀察其變化，驅動電壓同為 12V，結果如圖 4.3.6。在驅動的過程中，液 晶從某些缺陷開始轉態，隨著驅動時間增加而不斷擴張，最終涵蓋整個液晶盒。不同於 有表面配向條件之處，在於缺陷點並無明確位置，而傾向於均勻散佈在液晶盒之間，故 在無表面配向的轉態過程中，外觀變化較為連續。此外，由於缺陷點散佈較均勻，轉態 的速度也較快。

圖 4.3.6 無配向之膽固醇液晶驅動至 Focal conic state 狀態變化 (a) Planar，驅動後(b) 5 秒 (c) 10 秒 (d) 25 秒 (e) 20 秒 (f) 30 秒

(a) (b) (c)

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

藉由量測膽固醇液晶的反射頻譜，可以計算出一組色座標（Ｌ, a, b）。以色座標量 化不同電壓驅動下的反射頻譜，並以 Planar state 為基準，實驗結果可以得到色偏-電壓 的特性曲線，此色偏值涵蓋顏色（a, b）與亮度（Ｌ）上的差異[42]。圖 4.3.7 為有／無 配向的色偏曲線，其中有配向使用 lambda-950，無配向使用 eye-one 量測。

兩色偏曲線變化均可分為 4 個區間，我們定義 1、2 區間交界所對應的電壓為臨界 電壓（V_th）；3、4 區間交界所對應的電壓值為飽和電壓（V_sat）。此外，當電壓為 V_reset， 可驅動液晶至 Homeotropic state。以有配向為例，第 1 區間為 Planar state；第 2 區間中，

Planar state 受電壓驅動而被打破，開始進入到 Focal conic state，變化過程如圖 4.3.4，由 少部分缺陷點擴散而成；第 3 區間為 Focal conic state，此時液晶盒看起來已成霧狀，液 晶排列的螺旋軸已被扭曲，但是仍保有膽固醇液晶的螺旋結構，故外觀看起來仍有顏色，

隨著電壓上升，顏色會漸形漸淡；第 4 區間仍為 Focal conic state，此時已經看不出有顏 色，整個變成白色散射的霧狀，隨著電壓上升會逐漸趨於 Homeotropic state。當電壓高

於 Vreset，液晶成為 Homeotropic state，外觀看起來呈現透明狀。

圖 4.3.7 在有／無配向條件下的色偏曲線

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在有／無配向的情況下，Vth、Vsat與 Vreset均無明顯差異，顯示表面配向並不會影響 電壓響應，但在色偏曲線中，第 2 區間卻有明顯落差。第 2 區間為 Planar 轉變到 Focal conic state 的過程，在有配向條件下，兩狀態的反射率差異很大，造成在計算色座標時，L 值 有很大的改變，因此造成極大色偏差；在無配向條件下，兩狀態均為散射態，故色偏差 較小。有配向的情況下，由於亮暗態之間的驅動在第 2 區間有極大不連續性，此問題將 會導致灰階顯示上的難度。