| 姓名 |
林柏仰(Po-Yang Lin)
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畢業系所 |
光電科學與工程學系 |
| 論文名稱 |
電場控制器光學應用
(Optic application of electric field device)
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| 摘要(中) |
本論文主要是研究電場控制器的應用。內容涵蓋兩個全新的系統架構，非矩陣式液晶電場控制器、矩陣式液晶電場控制器。利用上述開發出的液晶電場控制器系統，以純電子方式精準的控制光學系統，有別於一般傳統機械式既佔體積又控制費時的機械控制鏡片組，利用光學材料與施加電場之間的緊密關聯性，直接以電壓快速控制穿透率與聚焦點，達到電子化控制光學設備的目的。
傳統的光學系統若要調變影像亮度或調整影像大小，需依靠多組光柵替換及多個透鏡組方可達到目的。如此的方式既佔體積且控制變化的解析度受到極大限制。利用本論文所提出的電場控制器搭配最近極為熱門的光學材料液晶，可輕易且精確的達到調變影像亮度與大小的目的，且變化的解析度大幅度提高，體積則大幅度縮小。
論文中針對兩電場控制器做了一系列的實驗，所得結論確定在調變影像亮度部分電壓與影像亮度的關係趨近線性，調變影像大小的部分，聚焦點與控制電壓的關係亦在一個大範圍，近20~70公分之中皆呈現近乎線性。另外無論是調變影像亮度或聚焦點，調變後的視覺品質無太大變異。這些結果證明論文中電場控制器的特性確實如前述，對傳統光學設備具可取代性。 |
| 摘要(英) |
This research is introduced by new electric field controlled device for optical application, the contents included two new system structure: non-matrix type liquid crystal controller and matrix type liquid crystal controller. Compare with conventional optical lens application, those two device used electric method ”voltage” to control optical characteristic, will shrink the device size and control more precise, also can reduce time consumption. Due to the optical feature of LC changed follow up different electric field, we can use voltage to adjust transmittance and focus length ,then to achieve the goal that optical modulation depend on different electric single control.
In a traditional variable transmittance or focus lens system, it need to combine more then one filter film and individual lens, take some mechanical movement then can achieve the target. So the optical device will have large size and analysis ability limited by the configuration. The
new electric field controlled device use liquid crystal, can very easy and accurate to change the output light brightness and focus length don’t need
other assistant device. Because the character of electric controlled device, the analysis segment can separated more detailed, device size also will reduced to increase the application. |
| 關鍵字(中) |
★ 矩陣式液晶電場控制器
★ 非矩陣式液晶電場控制器 |
關鍵字(英) |
★ non-matrix type liquid crystal controller and ma |
| 論文目次 |
目錄
中文摘要---------------------------------------------------i
英文摘要---------------------------------------------------ii
致謝 -------------------------------------------------------iii
圖目錄 ---------------------------------------------------ix
表目錄 ---------------------------------------------------xii
符號說明---------------------------------------------------xiii
一、 總論-----------------------------------------1
1-1 研究背景-----------------------------------1
1-2 研究動機-----------------------------------1
1-3 研究目的-----------------------------------2
1-4 研究方法-----------------------------------2
1-5 緒論-----------------------------------------3
二、 原理介紹-----------------------------------4
2-1 液晶相關基本特性介紹-----------------4
2-1-1 液晶的種類--------------------------------4
2-1-2 雙折射率與液晶的有效折射率--------6
2-1-3 光在單光軸晶體內的傳播--------------7
2-1-4 液晶的介電異方性-----------------------7
2-1-5 液晶的旋光性-----------------------------8
2-1-6 液晶控制器上之配向膜與預傾角-----9
2-2 非陣列式液晶電場控制器---------------10
2-2-1 亮度調變原理簡介-----------------------10
2-2-2 光在液晶內的傳導-----------------------11
2-2-3 液晶電場控制器原理--------------------14
2-2-4 未加電場的液晶與波片之關係--------15
2-2-5 未加電場時的光穿透率-----------------17
2-2-6 加電場時的光穿透率--------------------19
2-3 陣列式液晶電場控制器------------------21
2-3-1 焦距調變原理簡介-----------------------21
2-3-2 聚焦平面鏡原理--------------------------22
2-3-3 電場控制器中的折射率變化-----------23
2-3-4 薄透鏡相位變化--------------------------25
2-3-5 折射率變化與電壓關係-----------------25
三、 電場控制器結構--------------------------28
3-1 非矩陣式電場控制器結構--------------28
3-1-1 亮度調變開關結構-----------------------28
3-1-2 異方性導電膠-----------------------------29
3-1-3 輸入電壓模式與極性反轉驅動--------31
3-2 矩陣式電場控制器結構------------------34
3-2-1 焦距調變透鏡結構-----------------------34
3-2-2 配向膜溝槽方向--------------------------36
3-2-3 輸入電壓與控制板結構-----------------37
四、 實驗方法與結果--------------------------40
4-1 亮度調變開關器實驗(一) -------------40
4-1-1 實驗設備-----------------------------------40
4-1-2 實驗架設-----------------------------------40
4-1-3 實驗方式與結果--------------------------41
4-1-4 結果討論-----------------------------------44
4-2 亮度調變開關器實驗(二) -------------44
4-2-1 實驗設備-----------------------------------44
4-2-2 實驗架設-----------------------------------44
4-2-3 實驗方式與結果--------------------------45
4-2-4 結果討論-----------------------------------48
4-3 焦距調變透鏡實驗(一) ----------------48
4-3-1 實驗設備-----------------------------------48
4-3-2 實驗架設-----------------------------------49
4-3-3 實驗方式與結果--------------------------50
4-3-4 結果討論-----------------------------------54
4-4 焦距調變透鏡實驗(二) ----------------55
4-4-1 實驗設備-----------------------------------55
4-4-2 實驗架設-----------------------------------55
4-4-3 實驗方式與結果討論--------------------56
五、 結論與展望--------------------------------61
5-1 結論與檢討--------------------------------61
5-1-1 結論-----------------------------------------61
5-1-2 非矩陣式電場控制器檢討--------------63
5-1-3 矩陣式電場控制器檢討-----------------64
5-2 建議與展望---------------------------------66
參考文獻----------------------------------------------------68 |
| 參考文獻 |
(1).Pochi Yeh and Claire Gu，”Optics of Liquid Crystal Displays” published by John Wiley & Sons Inc.，Wiley series in pure andapplied optics，1999 ，PP.103-353
(2).Ernst Lueder，” Liquid Crystal Displays”， published by John Wiley & Sons Inc.，B00023，2001，PP.103-353
(3).S.O. Kasap，” Optoelectronics and Photonics Principles and Practices”， published by Pearson Education Inc.，2001，PP.309-355
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crystal micro-lens with a symmetric electrode structure”，by Jpn. J. Appl. Phys.，1991，pp1020-1063
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(7).H. Ren and S. T. Wu，”Tunable electronic lens using a gradient
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(9).M. Ye, and S. Sato，”Lens of electrically controllable focal length made by a glass lens and liquid-crystal layers”，Appl. Opt. 43，2004，pp420–455
(10).J. W. Goodman，” Introduction to Fourier Optics ”，published by McGraw-Hill，1968，pp 77-98
(11).B. Wang, R. Yamaguchi and S. Sato，”Novel method for pretilt angle measurement using a liquid crystal lens cell with hybrid alignment”， by Jpn. J. Appl. Phys. 41，2002
(12).M. Ye, B. Wang, and S. Sato，”Driving of a liquid crystal lens
without disclination occurring by applying an in-plane electric field”， Jpn. J. Appl. Phys. 42，2003
(13).松本正一、角田市良，”液晶的基礎與應用”，1996 |
| 指導教授 |
張榮森(Rong-Seng Chang)
|
審核日期 |
2007-7-10 |
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