LCD 光学原理 成大PPT课件

z
n
n
L
n
y
n
x
Cholesteric 相液晶的分子排列。
nx = cos(qo z + φ) ny = sin(qo z + φ) nz = 0
qo > 0 表液晶分子為右旋排列， qo < 0 表液晶分子為左旋排列。
螺距(Pitch) = 2L
因為n與-n是不可區分的，所以其週期等於半螺距，即L = π / |qo|
Backlight
TFT: Thin Film Transistor
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2004年我國大型TFT產值比較 2004年全球大型TFT產值約346億美元，而我國產值較前一年成 長67%，估計佔全球比重約38%，僅次於韓國45%；另外，日本 約佔17%，排名第三(圖一)。
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2004年我國中小型TFT產值比較 2004年全球中小型TFT產值約102億美元，而我國產值較前一 年成長140%，估計佔全球比重約12%，次於韓國78%，而日本 約佔10%，排名第三。
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（綱要）Outlines
簡介 ˙市場 ˙液晶簡介
液晶光學性質 液晶顯示器模式
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簡介
LCD結構圖
Or 3M DEBF
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Twisted Nematic Liquid Crystal Displays
Conducting Layer (ITO)
Alignment Layer
Color Filter
到目前為止，已被發現的這些中間相大致可被區分成兩大類別: (1)Disordered Crystal Mesophases: 一般稱之為「塑性晶體」 (Plastic
Crystals)。其分子形狀常為圓球狀(Globular)，故易形成分子位置 有次序性，但方向無次序性的相。因其分子位置仍保留三維晶格 排列，故不具流動性。
由上述可知，這些中間相的分子形狀是決定其物性 的重要因素。
結晶固體溶解:晶格位子, 方向
在此我們僅對本課程相關的液晶作更進一步地介紹。
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結晶狀的固體 (Crystalline Solid)
各向同性的液體 (Isotropic Liquid)
中間相 (Mesophases)
Disordered Crystal Mesophases
液晶材料及液晶顯示器簡介
傅永貴教授兼系主任/所長 成功大學物理系/光電所 E-mail:andyfuh@mail.ncku.edu.tw 2007-01-16
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整体概况
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概况2
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概况3
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The Chiral Nematic
Ordinary Nematic
Chiral Nematic
CN
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(2)Ordered Fluid Mesophases: 通常稱為「液態晶體」 (Liquid Crystals)簡稱液晶。由於此相常由長條狀(Rodlike)或圓盤狀(Dise-like)的分子所組成。故易形成一分 子重心位置無次序性，但方向有次序性的相。由於此 相分子重心位置不受限於晶格[位置無序]，故具有一定 程度的流動性。
Based on their symmetry of molecular arrangements, liquid crystals are divided into three major classes:
(1) Nematic Phase (向列相) (2) Cholesteric Phase (膽固醇相) (3) A distorted form of the nematic phase (4) Smectics (近晶相)
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我國大型TFT廠商營利表現比較
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韓國大型TFT廠商營利表現比較
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（綱要）Outlines
簡介 ˙市場 ˙液晶簡介
液晶光學性質 液晶顯示器模式
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物質的相變
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何謂液晶?
對於一般常見的物質由結晶狀的固體(Crystalline Solid)相變為各 向同性的液體(Isotropic Liquid)，通常是經由單一過程的相變。但有 很多有機物由結晶固體到各向同性液體間卻需要經過多個步驟的相 變。因此必定存在一個或多個介於結晶固體與各向同性液體間的中 間相(Mesophases)。由於這些中間相的分子次序是介於結晶固體與各 向同性液體間，所以這些相的力學、光學性質和對稱性也介於結晶 固體與液體之間。
(c) 導軸的方向在空間中是任意的。
(d) 導軸 n 與 – n 的狀態是不可區分的。
n
長條狀之Nematic相液晶的分子排列。
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Cholesteric 液晶
將Chiral溶解在Nematic相液晶中，原來的Nematic液晶結構會出現 螺旋畸變。我們將這種螺旋的Nematic相稱為Cholesteric相。
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Liquid Cr百度文库stals (LCs)
Solid
Crystalline
LC mesophases
Smectic C Smectic A Nematic
Liquid
Isotropic
Tm
TNI
Temp.
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Nematic 液晶
Nematic 液晶特性: (a) 分子的重心位置沒有次序性。
(b) 分子的排列方向存在一定程度的次序性，分子傾向平行於某個共同的 方向去排列，如圖所示，我們定義這個方向為導軸 (Director Axis)以 n 表示。
「塑性晶體」
圓球狀
位置有序，方向無序
晶格排列，不具流動性
Ordered Fluid Mesophases 「液態晶體」
長條狀、圓盤狀
位置無序，方向有序
位置無序，有流動性
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液晶的分類
以產生相變之原因來區分 1) Thermotropic (熱致液晶) 2) Lyotropic (溶致液晶)
因溫度的改變而產生相變 因溶於溶劑中濃度比例的改變而產生相變
Thermotropic (熱致液晶)
分子形狀 a) 長條狀
b) 圓盤狀
排列方式 1. Nematic (向列相) 2. Cholesteric (膽固醇相) 3. Smectic (近晶相)
1. Columnar （柱狀相） 2. Nematic
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Classification of liquid crystal: