双稳态液晶显示技术的研究进展分析

赵秀方

摘 要：针对双稳态液晶显示器而言，其具有诸多优点，如可柔性化、轻便及节能等，因而在诸如射频标签、智能卡、电子书及写字板等领域当中得到广泛应用。本文分别从液晶的向列相、近晶相与胆甾相三方面，就其双稳态显示模式、显示原理及最新进展作一探讨，望能为此领域研究有所借鉴。

关键词：双稳态；液晶显示；柔性显示

1968年，世界首台液晶显示器诞生。而到了1972年，有研究成功研制出世界首台扭曲向列相液晶显示器（TN-LCD），在此之后，其便在诸如汽车显示、手表、计算器及测试设备等领域中得到广泛应用；针对此种显示器而言，其乃是现阶段应用最多，同时也是最广泛的液晶显示模式。但TN-LCD也有自身不足，即没有能够从根本上实现轻薄柔性化，存在着比较大耗电量，因此，其市场应用广度有限。为了能够从根本上将TN-LCD所存在的不足给克服掉，有研究开始围绕此展开研究，开发出新型的液晶显示模式-双稳态液晶显示，此种显示器不仅可柔性化，而且还节能、轻便，因而在诸多领域中得到广泛应用。本文双稳态液晶显示技术的最新研究进展作一探讨。

1.双稳态胆甾相液晶显示分析

1.1胆甾相液晶

围绕双稳态液晶所开展的研究，大多以双稳态胆甾相液晶为出发点，当其处于零电压下，主要有两种稳定状态，其一为焦锥态，其二是平面态，杨登科教授（美国肯特州立大学液晶研究中心）在其所发表的《双稳态胆甾相液晶显示器》中明确分析了双稳态胆甾相液晶显示器所具有的基本工作原理。基于零电压情况下，胆甾相液晶能够维持在一种平面态。而对于胆甾相液晶来分析，其则具有比较典型的螺旋结构，另外，针对螺旋轴而言，其垂直于液晶盒基板，此時，射光的的螺旋距p与波长 均与 =np相符，其中，n所所代表的是液晶的平均折射率；当满足此公式时，某一特定的颜色、波长的入射光会被反射出去，所以，针对调节螺距来讲，其能够对反射光的颜色、波长进行调控。在液晶盒的2片导电玻璃上，增加某一数值电压，如此一来，便能够达到驱动液晶，使其从平面态向焦锥态转换，当处于焦锥态过程中，液晶分子大多呈现为多畴状态，此时，螺旋结构仅处于各单畴内，但从整体层面来分析，螺旋轴没有规取向。此时，针对入射光而言，其把处于杂乱状态的焦锥态弱散射，并且液晶盒呈现为透明状态。

1.2聚合物稳定胆甾相液晶

有学者经研究，给出了一种新型且更具实用性的聚合物稳定指纹态胆甾相液晶显示器，其相比普通胆甾相液晶显示器件，对比度为后者的2.5倍，而响应时间仅为了10ms，较普通器件（相同液晶材料，230ms），显著偏低。还需要指出的是，此种器件所选用的胆甾相液晶当中加入有一些光引发剂，填充于两片表面的导电玻璃基板间，把其进行加热，使之达到各个向同性态，然后再降温，伴随紫外的持续曝光，可以从中获得比较优质的指纹态畴织构（50um），相比5um的指纹态畴织构（普通聚合物稳定液晶），明显偏高。需要强调的是，之所以能够形成比较特殊的聚合物稳定指纹态胆甾相液晶结构，究其原因，主要因为处于胆甾相液晶材料、聚合物网络结构的内在相互作用。且基于各视角或作用下，聚合物稳定指纹态液晶在具体的对比度上，相比聚合物稳定液晶，要明显偏高。针对均一取向表面而言，其对于那些大的指纹态畴织构，能够起到比较良好的锚定作用，而对于与之相配套的聚合物网络而言，依据具体的液晶结构，能够发生聚合情况，所以，其能够对大块胆甾相液晶畴的形成具有稳定效果。

2.双稳态向列相液晶显示

2016年，有学者提出了一种拥有较低能耗的顶点稳定双稳态向列相液晶显示器件（ZBD），当驱动电压维持在30V时，与之相对应的响应时间为40ms，而对于驱动阈来讲，其电压则维持在10V。针对那些借助表面取向而达成有规则的诱导向列相液晶，其会沿着取向表面，呈现出持续性的排列。还需要强调的是，因取向表面呈现为凹槽状或凸起状（非平面），所以，液晶呈各种形态的混合排列，此时，针对入射光而言，其将会被散射，而且对于相关器件而言，会最终达成散射的白态。需强调的是，如果取向层存在不同程度的缺陷，此时，会对向列相液晶相应连续混合排列造成严重的破坏，呈现为互相平行状态，且与器件平面所对应的排列相垂直；此时，光透过器件，能够将底板颜色给显示出来，也就是透明的黑态。针对这两种稳态来讲，能够借助各种电场，实现彼此转变，究其原因，主要因为液晶分子所呈现出的连续混合排列，其与缺陷之间呈现均匀排列，且彼此之间构建起了1个高势垒；当处于无电场状态，那么液晶分子在具体排列上，不会发生较大改变；如果存在电场驱动，那么此时的液晶分子会被扰动，原本的势垒会被打破，因而会出现不同情况的分子排列变化。

3.关于双稳态近晶A相液晶的最新研究进展分析

3.1聚合物分散近晶相液晶

2018年，有研究基于透明塑料基板，成功研制了聚合物分散液晶显示器（PDLC），针对此显示器而言，其首次把单面导电的塑料薄膜PET，成功应用在水平光滑的台面上（正面朝上且平放），把包含直径大小为16μm的聚苯乙烯间隔球、离子掺杂剂及近晶A相液晶的混合物，以一种比较均匀的方式，涂抹于导电基板上，然后把另外一个导电塑料基板在其上方覆盖，并利用橡胶辊将其按压均匀，最后则采用紫外光照射（高、低强度）的紫外光照射，最终构建PDLC。

3.2聚合物墙稳定近晶A相液晶分析

有研究利用聚合物墙封装法，成功制备了玻璃基板双稳态近晶相A液晶显示器，另外，借助电场诱导相分离的方法，构建起了聚合物墙，对液晶进行封装，且与上下两基板进行连接。相比于柔性显示器（聚合物分散制备），无论是在户外可读性上，还是在对比度、光电特性上，均有有很大的提升。而在具体的试样制备上，其具体步骤与PDLC相同，但在基站的表面，则为氧化铟锡（ITO），呈现为方形网格形状，当频率为15kHz。并且电压是11.1Vrms/m时，样品处于此种交流电场下，以每秒2℃的速度，自100℃快速下降至30℃，当处于30℃时，静置2h，后于紫外光下（光强为12.4mW/cm2），持续照射10分钟。可聚合单体与液晶分子之间，由于存在着不同介电常数，因此，基于电场诱导下，处于相分离状态，如此一来，单体会不断聚集于网格线条区域，且进行光聚合，而液晶于网格内聚集，能够形成比较独立的像素，最终制备成聚合物墙双稳态近晶A相柔性显示器。

4.结语

综上，本文就双稳态液晶的当前发展情况作一探讨，依据近晶相、向列相与胆甾相的基本分类，对其双稳态液晶的基本工艺及优势作一浅显分析。与传统扭曲向列相液晶显示器相比较，双稳态液晶器具有节能、轻便等特点，因而应用前景广阔。

参考文献：

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