郭慶生老師祝你學業進步 液晶、電漿 液晶 電漿

液 晶 2 of 22 1888年奧地利植物學家雷尼哲發現一種由植物中分離出的物質具有兩個熔點，當時他認為原因是樣品為不純的混合物。 液 晶 2 of 22 1888年奧地利植物學家雷尼哲發現一種由植物中分離出的物質具有兩個熔點，當時他認為原因是樣品為不純的混合物。 於是他將樣品純化，重作實驗，但結果仍然一樣，困惑的他，求教於當時德國著名的晶體學專家李曼。 李曼利用可加熱的偏光顯微鏡研究後，確認它是一種因熱而導致的新型態，兼具液態和固態的特性，故命名為液態晶體。

液 晶 3 of 22 液態晶體(Liquid crystal)簡稱為液晶。 液 晶 3 of 22 液態晶體(Liquid crystal)簡稱為液晶。 固體內部原子或分子是整齊有序的排列，故形狀一定；液體內部則雜亂無序，可以流動而無一定形狀。 液晶是有機物的分子組成，其分子像液體一樣可流動，但分子排列又保有部份的有序性，因此它的性質介於液態和固態之間。

液 晶 4 of 22 液晶分子的形狀大多為柱狀體，其長度約2奈米(2x10-9m)，也有呈盤狀或圓錐狀的液晶分子。 液 晶 4 of 22 液晶分子的形狀大多為柱狀體，其長度約2奈米(2x10-9m)，也有呈盤狀或圓錐狀的液晶分子。 右圖為加熱固態晶體使其轉變為層列型相態液晶再繼續轉變為向列型相態液晶最後變為液態的示意圖。

液 晶 5 of 22 層列型液晶 向列型液晶 平整面積大 呈現不同色彩 平 整 面 積 小 具有方向性 偏光顯微鏡下所看到的液晶

液 晶 6 of 22 液晶分子的排列除了受熱影響也會受到電場或磁場的影響，因此可藉由施加電場來控制液晶的排列，拓展液晶的應用價值。 液 晶 6 of 22 液晶分子的排列除了受熱影響也會受到電場或磁場的影響，因此可藉由施加電場來控制液晶的排列，拓展液晶的應用價值。 液晶可應用於顯示文字和圖像，稱為液晶顯示器(Liquid Crystal Display，簡稱LCD)。 最早問世於1968年，由於LCD具有省電、體積小，因此具有方便實用的性質，適用於電子錶面、電子儀表板、電腦顯示幕、投影機等。

液 晶 7 of 22 下圖為扭轉向列型液晶顯示器(簡稱TN型LCD)的構造圖。 偏光片：負責濾光。 液 晶 7 of 22 下圖為扭轉向列型液晶顯示器(簡稱TN型LCD)的構造圖。 偏光片：負責濾光。 配向膜：具有直條狀刮痕的薄膜，引導液晶分子排列方向。 中間填入液晶分子，。

液 晶 8 of 22 其中偏光片的功能是濾光，當光的電場方向(偏振方向)與偏光片方向平行時，則光可通過，如圖左。 液 晶 8 of 22 其中偏光片的功能是濾光，當光的電場方向(偏振方向)與偏光片方向平行時，則光可通過，如圖左。 當光的電場方向與偏光片方向垂直時，則光無法通過，如圖右。 偏光片2 偏光片1 可以想像成篩子(偏光片)與義大利麵(光的偏振方向)。

液 晶 9 of 22 注意上、下兩層的偏光片以及配向膜，其方向各自互相垂直！ 最上層與最下層的液晶分子受配向膜溝槽束缚，故順著溝槽排列。 液 晶 9 of 22 注意上、下兩層的偏光片以及配向膜，其方向各自互相垂直！ 最上層與最下層的液晶分子受配向膜溝槽束缚，故順著溝槽排列。 夾在中間的液晶分子受到的束缚力較小，因此會均勻的作螺旋狀排列。

液 晶 10 of 22 光的電場方向會順著液晶分子的長軸偏轉，當光到達上層偏光片時剛好轉了90度，便可順利通過上方的偏光片，看起來就是一個亮點。

液 晶 11 of 22 當我們接上電源，液晶分子會被電場吸引而立起來變成垂直排列，結果無法影響光的偏振方向。 液 晶 11 of 22 當我們接上電源，液晶分子會被電場吸引而立起來變成垂直排列，結果無法影響光的偏振方向。 失去了液晶分子影響的光，由B到A的過程中方向就不會改變，因此無法通過上方的偏光片，看起來就是一個暗點。 有電不透光 無電透光

液 晶 12 of 22 控制電場 就是控制液晶分子 就是控制光通不通過 亮、暗 黑白顯示器。 亮 暗

液 晶 13 of 22 習題8-2 (9)何謂液晶？ (10)何謂LCD? (11)簡述扭轉向列型液晶顯示器(TN型LCD)的原理。 液 晶 13 of 22 習題8-2 (9)何謂液晶？ (10)何謂LCD? (11)簡述扭轉向列型液晶顯示器(TN型LCD)的原理。 解： (9)分子狀態介於固態與液態之間的液晶態稱之。 (10)利用液晶做的顯示器(Liquid Crystal Display)。 (11)控制電場控制液晶分子排列 光通不通過亮或暗。

液 晶 想想看日常生活用品有哪些東西與液晶有關 郭慶生老師祝你學業進步

電 漿 14 of 22 持續加熱固態物質，會變成液態，繼之會變成液態。若繼續加熱到非常高的溫度會如何呢？ 電 漿 14 of 22 持續加熱固態物質，會變成液態，繼之會變成液態。若繼續加熱到非常高的溫度會如何呢？ 原子內的束縛電子得到足夠的能量，便能夠脫離原子核的束縛，原子便分離成自由電子與帶正電的原子核。 像這種由可自由移動的電子和正離子組成的混合態，稱為電漿(Plasma)或是電離體，具有導電性，被認為是物質的第四態。

電 漿 15 of 22 利用直接加熱、光照射或施加高電壓等各種方法，均可使氣態的物質轉變成電漿。 電 漿 15 of 22 利用直接加熱、光照射或施加高電壓等各種方法，均可使氣態的物質轉變成電漿。 右圖為利用多支強力雷射照射固態氘和氚的混合物，產生電漿，可以進行核融合。

電 漿 16 of 22 右圖為市面上常見擺飾用的電漿球，我們在電漿球的中心施加有高頻率的交流高電壓，所產生的強電場，使封入求內的氖氣游離成電漿而發光，像閃電一樣。

電 漿 17 of 22 右圖為電腦控制電漿切割機，可精確切割大面積金屬板。 電 漿 17 of 22 右圖為電腦控制電漿切割機，可精確切割大面積金屬板。 下圖為產生電漿噴嘴的構造示意圖，電漿的溫度可高達約攝氏一萬六千度。 噴嘴外側的屏蔽氣體常為惰性氣體，可隔絕氧氣避免噴嘴被氧化，另外更限制了噴出電漿的半徑，控制切口的大小，即精確切割的由來。

電 漿 18 of 22 電漿電視的上的每一個像素，是由藍、綠、紅三個小色素點所組成的，這三種光混合形成彩色。

電 漿 19 of 22 每個小色素點(小房間)都填入氦、氬混合氣體。 電 漿 19 of 22 每個小色素點(小房間)都填入氦、氬混合氣體。 在小房間上、下通電，使氣體轉變為電漿，放出紫外線，照射內壁的磷光塗劑而發出光。

電 漿 20 of 22 塗上藍光塗劑的小房間會發出藍光，同理可塗上會發出綠、紅色光的塗劑，負責發出綠、紅光。 電 漿 20 of 22 塗上藍光塗劑的小房間會發出藍光，同理可塗上會發出綠、紅色光的塗劑，負責發出綠、紅光。 電漿電視有大面積、高明暗對比、反應速度快、厚度薄的優勢。 總結電漿可應用於核融合、金屬精確切割、電漿電視等方面。

電 漿 21 of 22 習題8-2 (12)何謂電漿？如何使氣體的物質形成電漿？ (13)簡述電漿電視的原理。 電 漿 21 of 22 習題8-2 (12)何謂電漿？如何使氣體的物質形成電漿？ (13)簡述電漿電視的原理。 解： (12)由自由移動的電子與正離子混合組成者稱之 。直接加熱、照光、通高壓電。 (13)由各自發出藍、綠、紅光的三個色素點組成一個像素，形成彩色。每個色素點內填入氦、氬混合氣體，通以高壓電使之游離成電漿，放出紫外光，照色磷光塗劑，發出光的三原色。

網路資源： 22 of 22 1.液晶顯示器http://www.ee.washington.edu/circuit_archive/text/LCD.html 郭慶生老師祝你學業進步