东北大学开发出一种超柔性液晶器件

东北大学的研究人员开发了一种超柔性液晶（LC）器件，在这种器件中两个超薄的塑料基板被聚合物壁间隔物牢固地结合在一起。

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利用覆盖大面积的超柔性液晶技术制造了具有低成本与高分辨率的可穿戴信息终端（左）和大型可卷曲屏幕电视（右）。

　　这个由Hideo Fujikake教授与工程学院副教授Takahiro Ishinabe带领的团队，希望这种新的有机材料将有助于使电子显示设备的柔性变得更高，增加它们的可移植性和全面性。新的具有柔性及高品质的显示器的使用概念可以在不久的将来的信息服务中提供无限的可能性。

　　以前用带有一个薄塑料基板的有机发光二极管（OLED）器件来制造柔性显示器的尝试被认为是有前途的，但是不够稳定。塑料基板在阻隔氧气和水蒸气上的气体隔绝性不好，而OLED材料会受到这些气体的严重损坏。而且对于柔性有机发光二极管来说，至今也一直没有用于大面积、高分辨率以及低成本的显示器的成熟的器件制造技术。

　　为了克服这些挑战，Fujikake的研究团队决定尝试通过用塑料基板来替换掉传统的刚性而笨重的厚玻璃基板来使现有的液晶显示器变得柔软，因为即使柔性基板的气体隔绝性很差，液晶材料也不会劣化。

　　柔性液晶显示器具有很多优点，例如用于大尺寸显示器的成熟生产方法。而且廉价的材料本身，可以大规模生产而很少会随着时间的推移发生质量的退化。

　　然而，在传统的柔性液晶显示器中仍然存在一个重要的问题。夹着液晶层的塑料基板（100μ米厚）之间的间隙在液晶器件被弯曲的时候变得不均匀起来，这导致了显示器的图像被扭曲。

　　在他们的研究中，Fujikake的团队通过用强大的聚合物壁间隔将两层超薄的透明聚酰亚胺基板（约10μm厚）粘合在一起开发了一种超柔性的液晶器件。

　　这种超薄的透明基板是通过用由三井化学提供的聚酰亚胺溶液的涂覆和剥离过程来制造的。得到的结果是一个柔软的片材，类似于食品包装用保鲜膜。

　　该基板具有吸引人的耐热性能，以及形成包含透明电极和彩色滤光片的精细像素结构的能力。其折射率各向异性非常小，使得宽视角和高对比度成为可能。

　　粘合基板的聚合物壁间隔通过用图案化的紫外线透过单层薄基板照射包含单体成分的扭曲对齐的液晶层来形成。虽然随着基板厚度的减少，基板间隙的可变性变得更大，但是通过小间距的聚合物壁使超薄基板的稳定变得可能。

　　研究小组还发现，即使在卷曲和折叠应用中经过弯曲半径小至3mm的卷曲实验，该器件的均匀性仍然保持的很好，间隔物也没有被破坏。

　　以上研究结果表明，具有大面积、高分辨率和良好的稳定性的液晶显示器也可以像OLED显示器一样柔软。这种超柔性液晶技术适用于移动信息终端，可穿戴设备，车载显示器和大型数字标牌。

　　进一步，该团队计划形成图像像素，并软化偏振薄膜的外围部件，以及用于背光的一个薄的导光片。

　　这项研究的一部分成果在2016年5月在旧金山举行的信息显示协会国际研讨会上首次进行了报告。

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