[Apr 08, 2008]
物理：graphene新應用--液晶顯示器
編輯 C.Y.Chuang 報導
英國曼徹斯特大學和俄羅斯的研究小組最近指出，石墨薄膜（graphene）具有極佳的光學性質，可作為液晶顯示器的透明電極。另外，他們也發展出製備較大量石墨薄膜的方法。
液晶顯示器的基本構成為兩片透明電極內夾著液晶分子，兩邊外側則是一對偏振方向相互垂直的偏振片。若液晶分子處於無序狀態，通過第一個偏振片的光被偏極化後，將無法順利通過第二片，成為不透光的狀態。所以液晶顯示器的作用原理是透過外加電壓旋轉液晶分子來控制LCD的透光。此外，透明電極的光吸收率越少越好。
目前的液晶顯示器通常使用氧化銦錫（indium tin oxide, ITO）來做為透明電極。但氧化銦錫有其缺點。銦很稀少，相對來說就貴；且氧化銦錫化性不穩定，會釋出銦離子及氧離子，妨礙液晶排列。最近，英國曼徹斯特大學的Geim研究團隊發現，石墨薄膜的光通透性極高，每層吸收率僅2%，遠低於一般氧化銦錫的15~18%，而氧化銦錫若要達到相同的通透性則必須犧牲導電率。研究指出，石墨薄膜的薄膜電阻值約在6000歐姆，在以化學方法摻雜(doping)過後竟可降至50歐姆，如此低的薄膜電阻值也勝過相同通透性下的氧化銦錫。
雖然石墨薄膜有相當多令人驚奇的特性，其製備方法一直是個有待克服的問題。實驗室中最常見的方法稱為”Scotch tape method”，利用膠帶來慢慢撕出所要的石墨薄膜，一次只能做出一些薄片。之前美國西北大學的Ruoff團隊曾提出大量製備石墨薄膜的化學方法，但並未獲得優異的電性。由於石墨晶體可以溶解於有機溶劑 (dimethylformamide, DMF)，Geim團隊把石墨晶體加入二甲基甲醯胺後用超音波混合均勻。再將溶液離心使薄石墨片附著於玻璃表面。最後加以退火。製出的石墨薄膜厚度在一到四層不等，可是上述的光學性質和原本的方法所得成果不相上下，證實為一可行的新製法。
化性穩定的石墨薄膜具有電阻低、光學通透性高等特性，若可有效製造石墨薄膜，有機會製成新一代的液晶顯示器。
原始論文
arXiv: Graphene-Based Liquid Crystal Device
http://arxiv.org/abs/0803.3031
Sasha Stankovich et al. Graphene-based composite materials. Nature 442, 282-285(2006)
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