液晶显示原理

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1、液晶的發現液晶的發現可回溯到1888年，當時奧地利植物學者Reinitzer在加熱安息香酸膽石醇時，意外發現異常的融解現象。因為此物質雖在145℃融解，卻呈現混濁的糊狀，達179℃時突然成為透明的潺潺液體;若從高溫往下降溫的過程觀察，在179℃突然成為糊狀液體，超過145℃時成為固體的結晶。其後由德國物理學者Lehmann[1]利用偏光顯微鏡觀察此安息香酸膽石醇的混濁狀態，證實是一種「具有組織方位性的液體」(crystallineliquid)，至此才正式確認液晶的存在，並開始了液晶的研究。液晶以凝集構造的不同分類液晶

2、以凝集構造的不同可分成三種：1. 向列型頁:1(nematic)液晶　　液晶分子大致以長軸方向平行配到，因此具有一度空間的規則性排列。此類型液晶的黏度小，應答速度快，是最早被應用的液晶，普遍的使用於液晶電視、膝上型電腦以及各類型顯示元件上。　　　　　　　　　2. 層列型(smectic)液晶　　具有二度空間的層狀規則性排列，各層間則有一度的順向排列。一般而言，此類分子的黏度大，印加電場的應答速度慢，比較少應用於顯示器上，多用於光記憶材料的發展上。　　　　　　　　 　　　　　　　　3. 膽固醇型(cholesteric)

3、液晶　　此類型液晶是由多層向列型液晶堆積所形成，為nematic液晶的一種，也可以稱為旋光性的nematic液晶(chiralnematic;n*)，因分子具有非對稱碳中心，所以分子的排列呈螺旋平面狀的排列，面與面之間為互相平行，而分子在各個平面上為nematic。液晶的排列方式，但是各個面上的分子長軸方向不同，即兩個平面上的分子長軸方向夾著一個角度；當兩個平面上的分子長軸方向相同時，這兩平面之間的距離稱為一個pitch。　　cholesteric液晶pitch的長度會隨著溫度的不同而改變，因此會產生不同波長的選擇性反

4、射，產生不同的顏色變化，故常應用於溫度感測器。　　液晶的應用與發展美國R.C.A於1968年5月28日發表以液晶為材料的新型錶裝置，不僅開啟液晶在商業實用上的先例，當時其發表聲明更震驚社會；「這完全是革命性的產物，固然可用作電子錶、汽車儀表板顯示幕，不久也可製造袖珍型電視機，將使電子產業變成全新的型態。」事實上，由於液晶具有誘電與光學的異方性，同時具備良好的分子配向與流動特性，當受到光、熱、電場、磁場等外界刺激時，分子的配列容易發生變化，造成液晶材料明暗對比的改變或顯現出其它特殊的電氣光學效果，若作成顯示器，將擁有質量

5、輕容易攜帶、體積小不佔空間等優勢，而且消耗的能量也比較低。因此，近幾年來，液晶材料儼然成為各種攜帶型電子及資訊產品中不可或缺的顯示媒體，不只廣泛應用於電子錶、計算機及汽車儀表板的顯示器上，更被使用於超薄型電視機的顯示材料，如TN(twinstednematic)及STN(supertwinstednematic)型液晶顯示器。其它如攜帶型個人電腦、投影機旳光閘元件、影印機的記憶元件，甚或用作纖維補強材料作成工程塑膠．．．等等，在在顯示了液晶材料應用上的普遍與重要性。顯示器光閘元件材料的新寵兒--強誘電性液晶強誘電性液晶

6、的化學結構何謂強誘電性液晶？具有自發分極，且由於外部電場之外加，自發分極之指向會跟隨反轉者，液晶材料中具有上述的特性者，我們稱之為強誘電性液晶(FerroelectricLiquidCrystal；FLC)。液晶要具有強誘電性的必要條件如下：1.有傾斜角(tilt)之層列(smectic)液晶相。1.液晶分子的末端基含有不對稱碳中心之光學活性(chiral)分子，但此分子不可生成外消旋體。2.液晶分子在垂直於分子長軸方向上具有偶極矩。　　當含有旋光(chiral)基團的液晶分子在形成傾斜的層列相時，其單一分子層內的分子

7、排列屬於單斜的結構(monoclinic)時，各液晶分子偶極在對稱性較低時，極化方向不可抵消，偶極均指向同一方向，產生一強烈的自發極化值；所以強誘電性液晶也稱為具有旋光性的smecticC液晶(ChiralSmecticC；SmC*)。　　強誘電性液晶的化學結構與一般液晶分子的不同點，在於強誘電性液晶的末端官能基具有不對稱碳中心(chiralcenter)，因此強誘電性液晶具有旋光性與自發分極。末端基若具有不對稱碳中心，液晶將成為強誘電型液晶，不對稱碳中心將會加快應答時間，而不對稱碳中心的極性(polarization

8、)，旋轉黏度(rotationviscosity)和印加電場的強度，是影響強誘電型液晶的應答速度的重要因數。Ps值與分子構造之相關性：1.在不對稱碳中心，或其周邊位置，使垂直於分子長軸方向上具有大的偶極矩時，則Ps值亦會增大。（例A®B，D®E，H，I，G）。2.使偶極矩接近不對稱碳中心位置，並使偶極矩支配向秩序度提高，則Ps值亦