液晶顯示元件由60年代的扭轉(zhuǎn)向列型液晶模式（twist nematic lc mode），到目前大量生產(chǎn)的垂直配向液晶模式（vertical alignment lc mode），已將近半個(gè)世紀(jì)，由于液晶顯示元件具有輕、薄等優(yōu)點(diǎn)，相關(guān)的產(chǎn)品如手機(jī)螢?zāi)弧⒐P記型電腦、電腦螢?zāi)�、液晶電視等已被大量地研究及開發(fā)并成功地導(dǎo)入量產(chǎn)。隨著對顯示器影像品質(zhì)的需求不斷地提升，在液晶材料、電路設(shè)計(jì)及趨動(dòng)方式上，相較于過去已有長足的進(jìn)步。然而，扭轉(zhuǎn)向列型液晶因?yàn)榉磻?yīng)速度太慢，使其在播放快速的動(dòng)態(tài)畫面時(shí)，會(huì)有影像模糊的現(xiàn)象，再加上彩色濾光片的使用，導(dǎo)致背光使用效率過低，于是發(fā)展快速反應(yīng)的液晶材料搭配色序法技術(shù)[1-2]，將可能是一種解決問題的方法。

　　液晶材料在液晶盒內(nèi)的反應(yīng)速度，由過去約100多毫秒（ms），經(jīng)過不斷地改進(jìn)，已可降到今日10 ms以下的反應(yīng)速度，此反應(yīng)速度相較于過去，已有相當(dāng)大的進(jìn)步。由于tn型的液晶其反應(yīng)速度是與relaxation time （t0）成正比：

　　其中γ1為旋轉(zhuǎn)黏滯系數(shù)（rotational viscosity），d為液晶盒間隙（cell gap），k為液晶彈性常數(shù)（elastic constant）。由上述公式（1）可得知，加快液晶反應(yīng)速度最直接的方式，便是降低液晶盒間隙d，如此便可以大大地加快液晶反應(yīng)速度。然而，為了要達(dá)到最佳的暗態(tài)，液晶盒間隙必須配合液晶材料的雙折射系數(shù)（dn）設(shè)計(jì)，因此降低液晶盒間隙便須要搭配較高dn的液晶材料。但使用高dn的液晶材料，將無可避免的面臨色偏（color shift）問題，在只考慮液晶本質(zhì)的反應(yīng)速度，本文將著重于介紹目前幾種有可能達(dá)到3 ms甚至可達(dá)1 ms以下的反應(yīng)速度之液晶模態(tài)。

　　光學(xué)補(bǔ)償彎曲液晶模式optically compensated bend （ocb） mode

　　快速反應(yīng)的向列型液晶（nematic liquid crystals）元件，最具代表性的就是p （pi） cell （p-液晶盒） [3]，或是后來改良的光學(xué)補(bǔ)償彎曲液晶模式（optically compensated bend mode，ocb mode） [4]。p cell是由美國肯特州立大學(xué)（ken state university） dr. philip j. bos首先在1983年所提出的結(jié)構(gòu)，p cell在原始文獻(xiàn)的意義，在表達(dá)液晶分子在上下基板表面的分子長軸之相位差為180度（p），有別于當(dāng)時(shí)90度（p/2）的twist nematic （tn）液晶盒。后來也有人延伸其分子排列的狀態(tài)，如同一橫躺的希臘字母p，來解釋p cell。雖然在彎曲態(tài)（bend mode）下發(fā)現(xiàn)有快速反應(yīng)的特性，然而由于較大的液晶盒間隙，其元件應(yīng)用受到過大驅(qū)動(dòng)電壓的限制，無法在tft主動(dòng)驅(qū)動(dòng)元件的條件下操作。一直到1993年，日本東北大學(xué)內(nèi)田研究室（dr. uchida）利用相同的結(jié)構(gòu)，加上雙光軸之補(bǔ)償膜（ biaxial retardation film），并且降低液晶盒間隙，提出稱之光學(xué)補(bǔ)償彎曲液晶模式（ocb mode），此改良結(jié)構(gòu)使得驅(qū)動(dòng)電壓大幅降到7伏以下，使得ocb mode可以在tft的主動(dòng)驅(qū)動(dòng)元件條件下操作。ocb mode構(gòu)成如圖一[5, 6]，其內(nèi)部液晶排列方向如圖二所示。在外加電壓使內(nèi)部液晶達(dá)到彎曲態(tài)時(shí)，上下玻璃基板表面的液晶分子平行排列，但內(nèi)層的液晶分子不會(huì)扭曲，只是在一個(gè)平面內(nèi)彎曲排列，而在彎曲態(tài)中，液晶分子分布呈上下對稱，加上光學(xué)補(bǔ)償膜后，此模式能克服視角受到液晶分子傾斜造成光學(xué)特性變化的影響，因此ocb mode有著廣視角的優(yōu)點(diǎn)。

　　另外，因?yàn)閛cb mode內(nèi)液晶分子只是在一個(gè)平面內(nèi)彎曲排列，和tn型的液晶不同，ocb mode在操作過程中并不需要克服因改變扭曲排列而造成的回流現(xiàn)象（backflow）所引起的延滯，尤其是從外加電場狀態(tài)轉(zhuǎn)變到無電場狀態(tài)的松弛過程更明顯。故在ocb mode操作下，反應(yīng)速率約1~ 10 ms，比tn型液晶（50 ms）及人眼視覺反應(yīng)（約20 ms）還快。

　　由于ocb有快速反應(yīng)速度以及廣視角的優(yōu)點(diǎn)，因此具有高發(fā)展性，但ocb mode的操作必須在彎曲態(tài)（bend mode），因此液晶分子必需先轉(zhuǎn)至所需要的模式下才能操作。圖二所示為一般ocb液晶盒的結(jié)構(gòu)，液晶分子被夾在二片玻璃基板中間，而玻璃基板的內(nèi)側(cè)面會(huì)鍍上一層透明導(dǎo)電層氧化銦錫（indium tin oxide，ito）做為電極，并在電極上均勻涂布聚亞酰（polyimide，pi）做為配向膜，而配向方向?yàn)槠叫信湎颉?/p>

　　在未加電壓時(shí)，液晶分子排列方向會(huì)順著配向方向呈現(xiàn)展開的狀態(tài)，因此稱之為splay態(tài)，也可叫做斜展態(tài)。而在外加一個(gè)大于臨界電壓（vc）的電壓后，液晶分子受到外加電場影響，原本在液晶盒中間平行于上下基板的液晶分子會(huì)向上基板或下基板移動(dòng)，而形成一個(gè)不對稱的情形，稱為asymmetric splay態(tài)，在這個(gè)狀態(tài)下液晶分子是不穩(wěn)定的，若在此時(shí)將電壓歸零，則分子會(huì)馬上回到對稱的斜展態(tài)。若持續(xù)加電壓，液晶分子會(huì)傾向自由能較低的彎曲態(tài)排列情形，但彎曲態(tài)和斜展態(tài)在局部解剖（topology）上并不相似，在轉(zhuǎn)換時(shí)需要經(jīng)過成核現(xiàn)象（nucleation）來達(dá)成，液晶分子若是有部份轉(zhuǎn)彎曲態(tài)，就可變成液晶盒內(nèi)的轉(zhuǎn)態(tài)核心，其他液晶分子就會(huì)順著轉(zhuǎn)態(tài)核心而逐漸轉(zhuǎn)變成彎曲態(tài)，使得彎曲態(tài)的面積逐漸延伸，直到全部的液晶分子都轉(zhuǎn)至彎曲