DR-M4多波長阿貝折光儀在液晶材料中的應用

液晶分子的結構具有異方性（Anisotropic），所以所引起的光電效應就會(hui) 因為(wei) 方向不同而有所差異，簡單的說也就是液晶分子在介電係數及折射係數等等光電特性都具有異方性，因而我們(men) 可以利用這些性質來改變入射光的強度，以便形成灰階， 來應用於(yu) 顯示器組件上。液晶的光電特性, 大約有以下幾項:

1.折射係數（refractive index） :

由於(yu) 液晶分子大多由棒狀或是碟狀分子所形成，因此跟分子長軸平行或垂直方向上的物理特性會(hui) 有一些差異，所以液晶分子也被稱做是異方性晶體(ti) 。與(yu) 介電係數一樣,折射係數也依照跟指向矢垂直與(yu) 平行的方向, 分成兩(liang) 個(ge) 方向的向量. 分別為(wei) n // 與(yu) n⊥.

此外對單光軸（uniaxial）的晶體(ti) 來說, 原本就有兩(liang) 個(ge) 不同折射係數的定義(yi) . 一個(ge) 為(wei) no,它是指對於(yu) 尋常光（ordinary ray）的折射係數, 所以才簡寫(xie) 成no .而尋常光（ordinary  ray）是指其光波的電場分量是垂直於(yu) 光軸的. 另一個(ge) 則是ne ,它是指對於(yu) 非常光（extraordinary  ray）的折射係數, 而非常光（extraordinary ray）是指其光波的電場分量是平行於(yu) 光軸的。同時也定義(yi) 了雙折射率（birefrigence） n = ne-no為(wei) 上述的兩(liang) 個(ge) 折射率的差值.

依照上麵所述, 對層狀液晶、線狀液晶及膽固醇液晶而言，由於(yu) 其液晶分子的長的像棒狀，所以其指向矢的方向與(yu) 分子長軸平行。再參照單光軸晶體(ti) 的折射係數定義(yi) ，它會(hui) 有兩(liang) 個(ge) 折射率，分別為(wei) 垂直於(yu) 液晶長軸方向n⊥（=ne）及平行液晶長軸方向n //（= no）兩(liang) 種，所以當光入射液晶時，便會(hui) 受到兩(liang) 個(ge) 折射率的影響，造成在垂直液晶長軸與(yu) 平行液晶長軸方向上的光速會(hui) 有所不同。

日本ATAGO（愛拓）DR-M4（1550）是測量液晶材料雙折射樣品zui適宜的型號，被廣泛的應用於(yu) 液晶材料的檢測中，可提供波長範圍450nm至1550nm，折射率1.3278至1.9220範圍內(nei) 的檢測。

若光的行進方向與(yu) 分子長軸平行時的速度，小於(yu) 垂直於(yu) 分子長軸方向的速度時，這意味著平行分子長軸方向的折射率大於(yu) 垂直方向的折射率（因為(wei) 折射率與(yu) 光速成反比），也就是ne-no > 0。所以雙折射率 n > 0 ,我們(men) 把它稱做是光學正型的液晶，而層狀液晶與(yu) 線狀液晶幾乎都是屬於(yu) 光學正型的液晶。倘使光的行進方向平行於(yu) 長軸時的速度較快的話，代表平行長軸方向的折射率小於(yu) 垂直方向的折射率，所以雙折射率 n < 0.我們(men) 稱它做是光學負型的液晶. 而膽固醇液晶多為(wei) 光學負型的液晶.

2.介電係數 （dielectric permittivity） :

我們(men) 可以將介電係數分開成兩(liang) 個(ge) 方向的分量，分別是 // （與(yu) 指向矢平行的分量）與(yu) ⊥（與(yu) 指向矢垂直的分量）。當 // > ⊥ 便稱之為(wei) 介電係數異方性為(wei) 正型的液晶，可以用在平行配位。 而 // < ⊥ 則稱之為(wei) 介電係數異方性為(wei) 負型的液晶，隻可用在垂直配位才能有所需要的光電效應。

當有外加電場時，液晶分子會(hui) 因介電係數異方性為(wei) 正或是負值，來決(jue) 定液晶分子的轉向是平行或是垂直於(yu) 電場，來決(jue) 定光的穿透與(yu) 否。現在TFT LCD上常用的TN型液晶大多是屬於(yu) 介電係數正型的液晶。當介電係數異方性 （=//- ⊥）越大的時候, 則液晶的臨(lin) 界電壓（threshold voltage）就會(hui) 越小。這樣一來液晶便可以在較低的電壓操作.

3.其它特性 :

對於(yu) 液晶的光電特性來說, 除了上述的兩(liang) 個(ge) 重要特性之外, 還有許多不同的特性.

比如說像彈性常數（elastic constant : 11 , 22 , 33 ）, 它包含了三個(ge) 主要的常數,分別是, 11 指的是斜展（splay）的彈性常數, 22 指的是扭曲（twist）的彈性常數, 33指的是彎曲（bend）的彈性常數. 另外像黏性係數（viscosity coefficients , ）,則會(hui) 影響液晶分子的轉動速度與(yu) 反應時間（response time）, 其值越小越好.但是此特性受溫度的影響zui大. 另外還有磁化率（magnetic susceptibility）,也因為(wei) 液晶的異方性關(guan) 係, 分成c // 與(yu) c⊥ .而磁化率異方性則定義(yi) 成 c = c // -c⊥ .

此外還有電導係數（conductivity）等等光電特性.

液晶特性中 zui重要的就是液晶的介電係數與(yu) 折射係數。介電係數是液晶受電場的影響決(jue) 定液晶分子轉向的特性, 而折射係數則是光線穿透液晶時影響光線行進路線的重要參數。而液晶顯示器就是利用液晶本身的這些特性， 適當的利用電壓， 來控製液晶分子的轉動， 進而影響光線的行進方向,來形成不同的灰階，作為(wei) 顯示影像的工具。 當然啦，單靠液晶本身是無法當作顯示器的， 還需要其它的材料來幫忙。