博碩士論文 104226054 詳細資訊




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姓名 蔡閔程(Min-Cheng Tsai)  查詢紙本館藏   畢業系所 光電科學與工程學系
論文名稱 膽固醇液晶及扭轉向列型液晶之線性偏振旋轉器
(Linear polarization rotators based on cholesteric and twisted-nematic liquid crystals)
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摘要(中) 液晶顯示器及相關應用的發展至今已相當成熟,目前大量量產之液晶顯示器皆運用偏振光學的特性,如半波板(Half-wave plate)、扭轉向列型液晶 (Twisted nematic liquid crystal,簡稱TN-LC)等結構。此外旋轉線偏振光偏振方向之方法亦相當受到重視,如TN-LC結構、菲涅耳菱鏡(Fresnel rhomb)及法拉第效應(Faraday effect)等,而上述三種旋轉線偏振方向的方法各有其優缺點,以TN-LC為例,TN-LC須滿足Mauguin condition方能使任意波長線偏振光皆具備偏振旋轉特性,但並非任意線偏振角度入射皆能達成相同之偏振旋轉效果,其限制須將線偏振方向設定為平行液晶快軸或慢軸方向才能將其線偏振方向有效旋轉至所設定的方向,因此若能開發出任意波長及任意線偏振角度入射皆能有效達成線偏振旋轉效果的線性偏振旋轉器,相信其應用將極為廣大且多元。
摘要(英) Several optical devices, which are capable of manipulating polarization state of linearly polarized lights (LPLs), have been widely studying for several decades. Fresnel rhomb and some optical devices based on the famous Faraday’s effect can rotate the polarization direction of the input LPLs. Because of their unacceptable sizes for practical applications, these devices are not suitable for portable devices. Regarding liquid crystal (LC) polarization rotators, twisted nematic LCs (TNLCs), characteristic of their electrically switchable property and polarization rotation of LPLs based on the waveguide effect, have been extensively applying in all fields of optics and photonics.
關鍵字(中) ★ 膽固醇液晶
★ 向列型液晶
★ 偏振旋轉器
★ 偶氮苯手性分子
關鍵字(英) ★ cholesteric liquid crystal
★ twisted nematic LCs
★ polarization rotator
★ chiral azobenzene
論文目次 中文摘要 i
Abstract iii
誌謝 v
目錄 vi
表目錄 ix
圖目錄 x
第一章 緒論 1
§ 1-1前言 1
§ 1-2研究動機 1
§ 1-3論文架構 2
第二章 液晶簡介 4
§ 2-1液晶導論 4
§ 2-2液晶分類 6
§ 2-3液晶的光電特性 11
§2-3-1 光學異向性(Optical anisotropy) 11
§2-3-2 介電異向性(dielectric anisotropy, ∆ε) 14
§2-3-3溫度對液晶之影響 15
§2-3-4連續彈性體理論(elastic continuum theory) 16
第三章 相關理論介紹 18
§3-1膽固醇液晶理論 18
§3-1-1膽固醇液晶排列結構 18
§3-1-2膽固醇液晶於外加電場下的排列結構 19
§3-1-3影響膽固醇液晶螺距的外在因素 20
§3-1-4膽固醇液晶的光學特性 22
§3-2偶氮苯材料(Azobenzene materials) 24
§3-2-1偶氮苯手性分子(Chiral azobenzene) 24
§3-3線偏振旋轉(Linear-polarization rotation) 25
§3-4線偏振度(Degree of linear polarization,簡稱DoLP) 28
§3-5貝里曼矩陣(44 Berreman matrix)模擬方法 29
§3-6 串聯扭轉向列型液晶結構(Double TN-cell) 32
§3-6-1理論介紹 32
第四章 實驗方法與過程 36
§4-1樣品製程 36
§4-1-1材料規格 36
§4-1-2液晶盒製作 40
§4-2實驗架構 43
§4-2-1偶氮苯材料光引致同分異構化 43
§4-2-2液晶空盒厚度量測 43
§4-2-3光路架設 45
第五章 實驗結果與討論 47
§5-1光控偶氮苯膽固醇液晶之線性偏振旋轉器 47
§5-1-1偶氮苯膽固醇液晶照射紫外光之線偏振旋轉 47
§5-1-2左右旋偶氮苯膽固醇液晶螺距與線性偏振旋轉方向之關係 51
§5-1-3 波長介於該偶氮苯膽固醇液晶布拉格反射波段之線性偏振旋轉 54
§5-1-4 照射紫外光後觀察偶氮苯手性分子由cis態自發性轉變回trans態之過程 57
§5-1-5偶氮苯膽固醇液晶由cis態自發性轉變回trans態過程之理論推測 59
§5-1-6 液晶盒厚度(螺距數量)對於偶氮苯手性分子由cis態自發性轉變回trans態過程之影響 64
§5-2 利用磁力調控膽固醇液晶線偏振旋轉器 65
§5-2-1利用磁鐵改變膽固醇液晶盒間隙之線性偏振旋轉量測 66
§5-2-2封裝液晶盒材料選擇與反應時間之比較 69
§5-3雙扭轉向列型液晶結構 75
§5-3-1雙液晶盒間隙影響DoLP值之選擇條件 76
§5-3-2液晶盒製作與量測方式 78
§5-3-3 45o雙扭轉向列型液晶盒及45o單扭轉向列型液晶盒之DoLP值及穿透度比較 80
§5-3-4 90o雙扭轉向列型液晶盒及90o單扭轉向列型液晶盒之DoLP值及穿透度比較 82
第六章 結論與未來展望 85
§6-1 結論 85
§6-2 未來展望 87
參考文獻 90
參考文獻

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指導教授 鄭恪亭(Ko-Ting Cheng) 審核日期 2017-7-24
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