柔性液晶都有什么绝活？凭啥挑战有机EL

1. 前言

本文将介绍在亚洲最大的显示屏国际会议“22th International Display Workshops（IDW '15）”上，关于液晶面板挑战柔性显示屏的主流——有机EL显示屏的话题。以日本东北大学藤挂石锅研究室的研究成果为中心，连同基础技术一起进行讲解。

2. 将液晶屏弯曲也能维持基板间隔
在各种平板显示屏（FPD）中，有机EL显示屏因为能够实现高对比度、高色彩表现范围，而且容易实现超薄化，从而作为柔性显示屏的主流技术被关注，笔者在之前的文章中也曾经介绍过这一点。

具有代表性的电子纸——电泳显示屏（EPD）早已作为柔性显示屏投入实用。而且，这种显示屏是具有记忆性、无需背照灯的反射型，还不需要偏光板，因此能够得到明亮、无彩色的显示。但在彩色显示和视频显示方面存在课题。这一点之前也做过介绍。

而液晶显示屏能够实现大屏幕、高精细化，具有可以实现较大的色彩表现范围等特点，作为高品质显示屏已经得到广泛应用。而且，液晶屏的制造技术非常成熟，过不了多久，中国的产量就会成为第一。但液晶终归是液体，必须有序排列，所以，随着极薄化和柔性化的发展，液晶屏在显示品质的稳定化方面出现了课题。
 

图1是柔性液晶显示屏的基本结构。要想实现实用的柔性液晶显示屏，重点是要利用液晶盒内形成的微细聚合物间隔壁（polymer spacer wall）的网络结构，保持一定的液晶盒间隙，并且保持稳定的取向。日本东北大学的藤挂石锅研究室，通过在液晶中溶解分子取向性的高分子材料（树脂），进行紫外线图案曝光，开发出不破坏液晶取向、可以使2枚基板以固定间隔接合的高分子间隔壁，以“Invited Advanced Polymer and LC Technologies for High Quality Flexible Displays”为题发表了演讲（论文编号：FLX2/LCT5-1）。图1的“Bonding polymer wall spacer”，就是他们开发出的高分子间隔壁。

图1：柔性液晶显示屏的基本结构 （日本东北大学提供的资料）

而且，柔性液晶显示屏需要柔性的背照灯。图2是在能够实现薄型柔性化的背照灯用导光板中采用液晶高分子复合膜，有助于实现高对比度化、省电力化的局部调光背照灯系统。复合膜内的液晶和高分子都具有分子取向，通过开关电压，可以表现为光散射或透明状态。

图2：柔性薄型局部调光背照灯系统

另外，局部调光背照灯会根据影像自动控制局部的背照灯亮度，具备在降低功耗的同时，提高影像对比度的功能。还可以抑制影像的黑色部分“泛白”的现象。在图2中，影像显示“月亮”的区域的电压为“ON”，为“光散射状态”，其他区域的电压为“OFF”，为“透明状态”。

东北大学在演讲中还介绍了塑料基板和液晶的光学补偿，公布了VA模式及IPS模式的柔性液晶显示屏的试制情况和显示品质。纵观2015年IDW的所有论文，东北大学藤挂石锅研究室发表的这篇柔性液晶显示屏相关论文鹤立鸡群。下面，笔者将介绍一下自己特别感兴趣的内容。

3. 柔性液晶显示屏的支撑技术
3.1 不锈钢箔有望成为基板材料
日本东北大学开发出了使用具有耐热性的超薄不锈钢箔（新日铁住金制造)和聚碳酸酯薄膜（帝人制造）作为基板材料的VA模式反射型柔性液晶显示屏，以“Flexible Reflective LCDs Using Stainless Steel Substrate and Optical Compensation Technology”为题发表了演讲（论文编号：FLXp1-4L）。

试制的反射型柔性液晶显示屏的截面结构如图3所示。两片基板的表面涂敷聚酰亚胺膜（日产化学工业的“SE-4811”）后，在120℃的温度下加热，作为液晶的取向膜使用。液晶盒的厚度为2μm，真空填充了液晶材料（德国默克公司的“MLC-2038”）。为了实现高对比度及广视角，还使用了双轴拉伸膜、圆偏光板以及光扩散板。图4是试制的柔性反射型液晶显示屏的显示示例（照片是不锈钢基板弯曲时拍摄的）。

图3：使用不锈钢基板的柔性反射型VA模式液晶显示屏的截面结构

图4：使用不锈钢基板的柔性反射型VA模式液晶显示屏的显示示例

试制的液晶显示屏实现了20:1以上的良好对比度。证明了不锈钢箔是有望实现高品质、低功耗的反射型柔性液晶显示屏的基板技术。