09FPD第九章课件.ppt

第九章 液晶材料的種類、特性及其應用 ;9-1 前言 9-2 液晶材料的發展歷程及其種類 1.液晶材料的發展歷程 2.液晶材料的種類 9-3 液晶材料的特性及其應用 1.液晶材料的特性及其測量 2.液晶材料之光電科技領域的應用 9-4 液晶材料所面臨的課題與未來的展望;*液晶平面顯示器的技術發展趨於成熟階段，而且其應用面也隨著資訊、通訊和網路技術的進步而被大量地運用，例如筆記型電腦、行動電話、個人助理機和攜帶式消費性產品等。 *較難實現之廣視野角、高畫質化和高速化等問題，均因新的材料、新的組合設計和新的驅動方式之發展，而實現了輕薄短小和替代性映像管監視器和電視的功能。 *液晶材料 (Liquid Crystal) 在液晶平面顯示器的組成結構上所擔任的角色是相當地重要，雖然其種類有數萬種，但真正使用的也僅有數十多種。;*液晶狀態被喻為是自然界中物質的第四狀態，而有別於固態 、液態和氣態的物質三大狀態，液晶分子是一種具有光學異 方向性和流動性之結晶性液體，是一種機能性材料 *液晶依其分子排列方式，分為向列型(Nematic)、距列型 (Smectic)、膽固醇型(Cholesteric)、圓盤型(Disotic) *若依對外在因素的影響，有溶致型的(Lyotropic)、熱致型 (Thermotropic) *若依分子量來分，有低分子型和高分子型 *若依溫度的因素，有互變轉換型(Enantiotropic)、單變轉換型 (Monotropic) *在高分子的液晶有主鏈型和側鏈型 *液晶的發現最早是在19世紀，經由多年的研究才成功的開發出 液晶平面顯示器的應用;液態晶體;晶體： 有光軸，不能隨器成形。光軸不能隨空間連續變化。 液晶： 有光軸，可以隨器成形。光軸可以隨空間連續變化。 液體： 沒有光軸，可以隨器成形。 ;*液晶平面顯示器基本結構以及液晶分子的角色;附錄:;附錄:;*1854~1889年代，德國生理學家R.C.Virchow發現自然界的Myelin 物質，此是一種溶致型液晶，在適當的水份混合後，會呈現光學 異方向性之有機分子集合體。 *液晶材料的發現，正式於1988年，將膽固醇的笨二甲酸或以酸 加熱到145度時，有白濁稠狀液體，再加熱至178度，會變成透明 液體，冷卻下來則有紫色、橙紅色、綠色等不同顏色變化。 *1920後時期，為液晶合成的開始及分類的確定，Friedel博士將 液晶分類成層列型或距列型、向列型、膽固醇型.. *1960到1968年代，為液晶應用研究的蓬勃時期，G.H.Heilmeir 博士發現動態散射模式(DSM)，而使應用朝向液晶平面顯示器 *電控複折射(ECB)的動作模式於1971年提出，後來發明扭曲向列型 液晶平面顯示器，應用在汽車儀表和電子錶上;*1973年後為液晶實用化和應用研究多樣化時期，日本的sharp和 Seiko-Epson改朝向向列型液晶平面顯示器，1972年P.Brody提出 主動性矩陣型模式，1980到1983年則有鐵電性液晶平面顯示器， 1983到1985年發明超向列型液晶平面顯示器(STN-LCD)。 *1980年日立試作低溫多晶矽薄膜電晶體液晶平面顯示器 (LTPS TFT-LCD) *1990年代彩色超向列型液晶平面顯示器之筆記型電腦 *1991年彩色非晶矽薄膜電晶體液晶平面顯示器之筆記型電腦 *1996年低溫多晶矽薄膜電晶體液晶平面顯示器的數位相機 *2000年低溫多晶矽薄膜電晶體液晶平面顯示器結合有機 電激光顯示器成為新一代省電及高解析度的顯示器;*動態散射模式(Dynamic Scattering Mode,DSM)示意圖;*液晶是同時具有液體的流動性和結晶的異方向性之物質狀態 *液晶材料有各種不同的種類，其配列構造之位置秩序來分類 則有一因次液晶、二因次液晶、三因次液晶 1.一因次液晶有碟盤狀液晶相 2.二因次液晶具有層狀結構之層列型或距列型液晶相 3.三因次液晶為具有方向秩序之棒狀向列型液晶相 和圓盤狀碟形向列型液晶;*液晶依規則位置而有不同的分類示意圖;*液晶化合物分子構造的基本條件而言，事實上它的幾何學上 是非對稱性的。 *液晶平面顯示器最初實用化的是1973年使用動態散射模式的 電算機。具有大容量功能的超向列扭曲模式(STN Mode)，則是 使用有較大彈性係烯烴(Alkenyl)系化合物的液晶材料，此一類 的材料廣泛使用於超向列扭曲模式液晶材料，現還有向列扭曲 模式和超向列扭曲模式的液晶常用材料，為1977年後發現的 基環已烷系(Phenyl-Cyclo hexane)為材料 *因應畫質和表示容量的發展，在1985年成功製做出主動矩陣 驅動式薄膜電晶體的小型電視，進而發展