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1.          簡介液晶

液晶的發現可回溯到1888年，當時奧地利植物學者Reinitzer在加熱安息香酸膽石醇時，意外發現異常的融解現象。因為此物質雖在145℃ 融解，卻呈現混濁的糊狀，達179℃ 時突然成為透明的潺潺液體;若從高溫往下降溫的過程觀察，在179℃ 突然成為糊狀液體，超過145℃ 時成為固體的結晶。其後由德國物理學者Lehmann^[1]利用偏光顯微鏡觀察此安息香酸膽石醇的混濁狀態 ，證實是一種「具有組織方位性的液體」(crystalline liquid)，至此才正式確認液晶的存在， 並開始了液晶的研究。

液晶特有的光電特性，可用來做為顯示用途，而目前市面上量產的平面液晶顯示器主要可分成三種，即ＴＮ型、ＳＴＮ型及ＴＦＴ型三種，以下分別加以說明：

ＴＮ型(Twisted Nematic)：

TN型液晶顯示器的基本構造為上下兩片導電玻璃基板，其間注入向列型(Nematic)的液晶，上下基板外側各加上一片偏光板，另外並在導電膜上塗佈一層摩擦過形成極細溝紋的配向膜，由於液晶分子擁有液體的流動特性，很容易順著溝紋方向排列，當液晶填入上下基板溝紋方向，以90度垂直配置的內部，接近基板溝紋的束縛力較大，液晶分子會沿著上下基板溝紋方向排列，中間部份的液晶分子束縛力較小，會形成扭轉排列，因為使用的液晶是向列型的液晶，且液晶分子扭轉90度，故稱為TN型。

　　若不施加電壓，則進入液晶元件的光會隨著液晶分子扭轉方向前進，因上下兩片偏光板和配向膜同向，故光可通過形成亮的狀態；相反地，若施加電壓時，液晶分子朝施加電場方式排列，垂直於配向膜配列(homogeneous)，則光無法通過第第二片偏光板，形成暗的狀態(如圖)，以此種亮暗交替的方式可做為顯示用途。

ＳＴＮ型(Super Twisted Nematic)：

ＴＮ型液晶顯示器在早期電子錶上使用甚多，但其最大缺點為光應答速度較慢，容易形成殘影，因此後期發展出新一代的液晶顯示器--ＳＴＮ型。

所謂ＳＴＮ顯示元件，其基本工作原理和ＴＮ型的工作原理大致相同，不同的是在液晶分子的配向處理和扭曲角度。ＳＴＮ顯示元件必須預做配向處理，使液晶分子與基板表面的初期傾斜角(Pre tilt angle)增加，此外，ＳＴＮ顯示元件所使用的nematic液晶中加入微量膽石醇（cholesteric）液晶使向列型液晶可以旋轉角度為80~270度，約為TN 的2~3倍，故稱為super twisted nematic型。ＳＴＮ型液晶由於應答速度較快，且可加上濾光片等方式使顯示器除了明暗變化以外，亦有顏色變化，形成彩色顯示器，其應用如早期筆記形電腦或現在的ＰＤＡ及電子辭典等。

ＴＦＴ型(Thin Film Transistor)：

ＴＦＴ型液晶顯示器與前兩種顯示器在基本元件及原理上皆類似，最大的不同點為驅動方式的不同，ＴＮ型和ＳＴＮ型皆採用單純矩陣式電路