柔性液晶都有什么絕活？憑啥挑戰有機EL

1. 前言

本文將介紹在亞洲最大的顯示屏國際會議“22th International Display Workshops（IDW '15）”上，關于液晶面板挑戰柔性顯示屏的主流——有機EL顯示屏的話題。以日本東北大學藤掛石鍋研究室的研究成果為中心，連同基礎技術一起進行講解。

2. 將液晶屏彎曲也能維持基板間隔
在各種平板顯示屏（FPD）中，有機EL顯示屏因為能夠實現高對比度、高色彩表現范圍，而且容易實現超薄化，從而作為柔性顯示屏的主流技術被關注，筆者在之前的文章中也曾經介紹過這一點。

具有代表性的電子紙——電泳顯示屏（EPD）早已作為柔性顯示屏投入實用。而且，這種顯示屏是具有記憶性、無需背照燈的反射型，還不需要偏光板，因此能夠得到明亮、無彩色的顯示。但在彩色顯示和視頻顯示方面存在課題。這一點之前也做過介紹。

而液晶顯示屏能夠實現大屏幕、高精細化，具有可以實現較大的色彩表現范圍等特點，作為高品質顯示屏已經得到廣泛應用。而且，液晶屏的制造技術非常成熟，過不了多久，中國的產量就會成為第一。但液晶終歸是液體，必須有序排列，所以，隨著極薄化和柔性化的發展，液晶屏在顯示品質的穩定化方面出現了課題。
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圖1是柔性液晶顯示屏的基本結構。要想實現實用的柔性液晶顯示屏，重點是要利用液晶盒內形成的微細聚合物間隔壁（polymer spacer wall）的網絡結構，保持一定的液晶盒間隙，并且保持穩定的取向。日本東北大學的藤掛石鍋研究室，通過在液晶中溶解分子取向性的高分子材料（樹脂），進行紫外線圖案曝光，開發出不破壞液晶取向、可以使2枚基板以固定間隔接合的高分子間隔壁，以“Invited Advanced Polymer and LC Technologies for High Quality Flexible Displays”為題發表了演講（論文編號：FLX2/LCT5-1）。圖1的“Bonding polymer wall spacer”，就是他們開發出的高分子間隔壁。

圖1：柔性液晶顯示屏的基本結構（日本東北大學提供的資料）

而且，柔性液晶顯示屏需要柔性的背照燈。圖2是在能夠實現薄型柔性化的背照燈用導光板中采用液晶高分子復合膜，有助于實現高對比度化、省電力化的局部調光背照燈系統。復合膜內的液晶和高分子都具有分子取向，通過開關電壓，可以表現為光散射或透明狀態。

圖2：柔性薄型局部調光背照燈系統

另外，局部調光背照燈會根據影像自動控制局部的背照燈亮度，具備在降低功耗的同時，提高影像對比度的功能。還可以抑制影像的黑色部分“泛白”的現象。在圖2中，影像顯示“月亮”的區域的電壓為“ON”，為“光散射狀態”，其他區域的電壓為“OFF”，為“透明狀態”。

東北大學在演講中還介紹了塑料基板和液晶的光學補償，公布了VA模式及IPS模式的柔性液晶顯示屏的試制情況和顯示品質。縱觀2015年IDW的所有論文，東北大學藤掛石鍋研究室發表的這篇柔性液晶顯示屏相關論文鶴立雞群。下面，筆者將介紹一下自己特別感興趣的內容。

3. 柔性液晶顯示屏的支撐技術
3.1 不銹鋼箔有望成為基板材料
日本東北大學開發出了使用具有耐熱性的超薄不銹鋼箔（新日鐵住金制造)和聚碳酸酯薄膜（帝人制造）作為基板材料的VA模式反射型柔性液晶顯示屏，以“Flexible Reflective LCDs Using Stainless Steel Substrate and Optical Compensation Technology”為題發表了演講（論文編號：FLXp1-4L）。

試制的反射型柔性液晶顯示屏的截面結構如圖3所示。兩片基板的表面涂敷聚酰亞胺膜（日產化學工業的“SE-4811”）后，在120℃的溫度下加熱，作為液晶的取向膜使用。液晶盒的厚度為2μm，真空填充了液晶材料（德國默克公司的“MLC-2038”）。為了實現高對比度及廣視角，還使用了雙軸拉伸膜、圓偏光板以及光擴散板。圖4是試制的柔性反射型液晶顯示屏的顯示示例（照片是不銹鋼基板彎曲時拍攝的）。