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研究生: 陳可南
Chen, Ko-Nan
論文名稱: 利用液晶薄膜製造先進可光電控光圈之研究
Advanced electro-optically controllable aperture based on liquid crystal films
指導教授: 傅永貴
Fuh, Ying-Guey
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 物理學系
Department of Physics
論文出版年: 2014
畢業學年度: 103
語文別: 中文
論文頁數: 113
中文關鍵詞: 光圈液晶扭轉向列型液晶盒光電控制
外文關鍵詞: Aperture, liquid crystal, TN cell, electro-optically
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  • 本論文應用光聚合物(NOA 81)和聚乙烯咔唑(PVK)二種聚合型材料於扭轉型液晶盒(TN-cell),用以製造可光控及電控之光圈,並成功展示在常暗態(NB-mode)和常亮態(NW-mode)下之光圈效果,實驗分二部分。
    實驗一利用NOA 81製作凹型(concave)結構基板,並利用此基板組成扭轉型液晶盒,在施加交流電壓時聚合物凹型結構使電場強度呈梯度變化,進而達到電控光圈之效果,此光圈可在低電壓操作下切換孔徑大小,約可達到八階光圈變化。
    實驗二在玻璃基板上鍍PVK薄膜製作扭轉型液晶盒,PVK為光導體材料,照射波長400 nm以下的UV光可提高其導電度,我們藉由UV光強度分布在液晶層建立梯度變化之電場,達到光圈效果,但PVK材料照射UV光後其導電載子移動率(mobility)偏低,必須使用直流電壓驅動其光導體特性。此光圈可利用UV光束直徑和直流電壓切換孔徑變化,可達到八種孔徑大小,而最大光圈孔徑取決於UV光束之直徑,實驗結果展現出多元化的光圈控制方式,在應用上是相當有潛力的光學元件。

    In this thesis, we use two type polymeric materials NOA81 and poly(n-vinyl carbazole) (PVK) in the Twisted Nematic (TN) cell to fabricate electro-optically controllable aperture. The effects of aperture operated in the Normally Black (NB) mode and Normally White (NW) mode are demonstrated.

    摘要 I Extended Abstract II 誌謝 VII 目錄 VIII 表目錄 XII 圖目錄 XIII 第一章 緒論 1 1-1 前言 1 1-2 動機 1 1-3 論文結構 1 第二章 液晶簡介 3 2-1 何謂液晶 3 2-2 液晶的分類 4 2-2-1 向列型液晶 (Nematics) 5 2-2-2 膽固醇液晶 (Cholesterics) 7 2-2-3 層列型液晶 (Smectics) 8 2-2-4 圓盤狀液晶 (Discotic) 9 2-3 液晶物理 11 2-3-1 彈性連續體理論 (The elastic continuum theory) 11 2-3-2 液晶的雙折射性 (Birefringence) 13 2-3-3 外加電場對液晶之影響 17 2-3-4 Fréedericksz Transition 19 2-3-5 溫度對液晶折射率之影響 19 第三章 相關基礎理論 21 3-1 扭轉向列型液晶顯示器 (TN-LCD) 21 3-2 配向理論 25 3-2-1 基本功能 25 3-2-2 溝槽理論 (Groove Theory) 26 3-2-3 高分子配向膜 27 3-3 光導電性 28 第四章 樣品製作與光路架設 30 4-1 材料介紹 30 4-1-1 向列型液晶 E7 30 4-1-2 光致聚合物 NOA81 31 4-1-3 聚乙烯咔唑 (poly(n-vinyl carbazole),PVK) 33 4-2 樣品製作 34 4-2-1 ITO玻璃裁切及清洗 34 4-2-2 ITO玻璃水平配向膜製作 35 4-2-3 NOA81碗狀結構基板製作 36 4-2-4 玻璃基板鍍PVK薄膜過程 38 4-2-5 液晶樣品製作 39 4-3 實驗架設 42 4-3-1 實驗一光路架設 42 4-3-2 實驗二光路架設 43 第五章 實驗結果與討論 45 5-1 利用碗狀結構機板製作電控光圈 45 5-1-1 樣品介紹及實驗原理 45 5-1-2 NB-mode電控光圈 49 5-1-3 NW-mode電控光圈 55 5-1-4 電控光圈實驗結果 61 5-2 利用PVK薄膜製作光電雙控光圈 63 5-2-1 樣品介紹及實驗原理 63 5-2-2 NB-mode光電雙控光圈 66 5-2-3 NW-mode光電雙控光圈 76 5-2-4 光電雙控光圈實驗結果 87 第六章 總結與未來展望 88 6-1 總結 88 6-2 未來展望 90 參考文獻 92

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