胆固醇显示技术
发布时间：2007-09-19 来源：网络 阅读次数：879 分享到：
胆固醇液晶显示（Cholesteric Liquid Crystal Display）是种非传统的显示技术，即使移除控制板的供电，影像仍会保留在显示器上。它的影像可媲美在纸上阅读，功能包括高对比、视角宽阔、高反映度及在日光下仍维持极高的可读性，此外产品还具有双稳态特征、能耗低的特质。
胆固醇液晶使用的材料结构类似于胆固醇分子，因此而得名。除了纯粹的胆固醇液晶，延伸材料还有添加旋光剂的向列型液晶，或是添加胆固醇液晶分子的向列型液晶，添加了材料的液晶具有不同的波长和光电特性。向列型液晶在添加了旋光剂之后，液晶材料就会产生螺旋结构。将胆固醇液晶至于两片水平的基板中，在不施加电场配向的情况下，胆固醇液晶会倾向成平面螺旋型排列，在符合特定光波长的反射情况下，即可反射出具有色彩的光线，或者是呈现透明状态。胆固醇液晶可以达到双稳态效应，方式有两种：一种是表面安定型（SurfaceStabilized Cholesteric Texture，SSCT）；另一种则是高分子安定型（polymerstabilized cholesteric Texture，PSCT），这两项技术都是近年来相当热门的胆固醇液晶显示技术之一。
胆固醇液晶显示器的工作原理是：在组成组件上，与一般被动驱动液晶一样包含了上下基板、间隙子以及黑色吸收材质，其中上下基板材质可为玻璃或塑料基板，除了包含被动驱动电极以及配向层以外，为了达到良好的反射效果，间隙子的大小约为螺距的6—8倍左右。
一、表面安定型胆固醇显示技术（PSCT）
PSCT技术最先由美国肯特大学提出。此技术利用了添加少数高分子单体以达到稳定平面螺旋型或垂直螺旋型的显示效果。在材料选择上，初期采用的是单官能基或双官能基压克力或环氧基高分子单体，随后研发了同时具有双官能基以及液晶相的高分子单体。具有液晶相的高分子单体具有一定优势：一是可以减少原有液晶相的变化；二是由于光聚合反应，可以达到稳定液晶的配向效果。由于具有液晶分子应有的化学架构，在作用力上，就比传统的高分子单体有效许多，不需添加太多材料，即可有效作用。PSCT技术有对比低、功耗较高以及反应时间较长的缺点，但具有机械强固特性，适用于柔性显示器的应用。
PSCT技术包含了两种模式，一种为普通模式，另一种则是反转模式。普通模式主要是将垂直螺旋行状态稳定的保存在0伏特的电压之下，在制作方法上，则是将液晶、旋光剂、光起始剂与高分子单体依特定比例混合，并使用未经表面处理过的ITO基板，灌入ITO基板之后，先施加电场使其维持于垂直排列状态，再以紫外光照射，利用高分子单体与液晶之间的作用力，来达到稳定液晶的效果。
而反转模式与普通模式类似，不同的是在基板上还要另外加入聚亚酰胺（polyimide），并且需要经过摩擦配向，之后在未施加电场的情形之下直接使用紫外光照射，紫外光的强度必须比普通模式弱，而照射时间也必须加长。
二、分子安定型胆固醇显示
至于SSCT表面安定型液晶，目前被采用于电子书当中，主要技术提供者为台湾碧悠公司。这项技术主要是利用改变显示器基板的表面特性来达到改进显示质量与效果的目的。由于胆固醇液晶的螺距太长时，将会失去双稳态的效果，一般应用于胆固醇液晶的垂直螺旋型液晶分子结构，其活化能太高，无法在不施加电场的情况下维持双稳态，因此在不改变液晶成分的前提之下，利用改变基板表面的处理流程，来达到提供液晶稳定状态的目的。而在这方面的基板制程上，有粗糙表面（RoughSurface）、垂直配向（HomeotropicAnchoringSurface）以及弱水平配向（WeakHomeotropicAnchoringSurface）等。
搭配适当的垂直配向技术，可以有助于提升显示器视角。造成这种结果的原因主要是因为，垂直配向可使液晶排列方向产生倾斜，因此外界入射光可反射到更多不同的角度，藉此产生广视角的效果。虽然有这项优点，但是配向技术同时也会带来反射率降低的结果。而如果配向力过大的话，将会使得液晶平面螺旋状态消失，因此就无法达到双稳态效果，而如果配合适当的水平配向，则是能够增加反射率，但是同样的，水平配向力过大的话，将会使液晶的垂直螺旋状态消失，同样无法维持稳态效果。
常用在水平配向的材料包括：聚亚酰胺（Polyimide）、聚乙烯醇（Polyvinylalcohol）、硅氧化合物（SiliconeOxide）、微沟槽（Microgroves）以及经线性极化紫外光配向之材料（LinearPhotopolymerization）。用在垂直配向的材料则有：聚亚酰胺（Polyimide）、聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene）、卵磷脂（Lecithin）、铵盐（QuaternaryAmmonium）、硅的衍生物、HTAB或铬的错合物（Cr-complexes）等等，在材料的选择上，除了要考虑到相关材料的物理特性以外，也要视最终产品的用途而定。
三、柔性显示产品发展前景看好，技术开发布局迫在眉睫
未来显示产业大发展重点在柔性显示产品，目前正是技术研发布局、有竞争性产品创新发展和形成阶段，新技术、新材料、新制程等成为研究创新投入的重点。在柔性显示技术方面，研发重点在：一是寻找低温显示材料，提升基板耐温特性；二是研究柔性产品的连续制造工艺，不断改进制程与材料，朝着可低温制作、可低真空、可印刷式生产方法的方向发展；三是简化工艺、降低成本；四是应用市场培育。
世界各国非常重视柔性显示技术的开发，制定发展计划，设立研究项目，推进技术联盟发展。
目前围绕柔性显示技术及未来产品，上下游及生产制造企业、大学和研发机构等组成了许多联盟。一是美国纽约-宾汉顿大学(Binghamton University)及美国显示科技联盟(USDC)宣布联合成立了Army-funded Flexible Display Center联盟，研发柔性显示技术和产品。二是日本新一代移动用途显示材料研究联盟(Technology Re-search Association for Advanced display materials)，此联盟侧重移动显示产品的研究。三是欧洲FlexiDis联盟是为加快研究柔性电子技术与应用而成立的研发合作联盟。 该联盟从2004年10月到2007年10月，是一个为期三年任务的组织。目前该联盟有22家会员，50名技术工程师投入，总运作经费高达26.1百万欧元。目前该联盟成员已经开展了5个产品方向的研究，包括：可卷曲式电子纸显示、运动产品、汽车应用、手机及大尺寸塑料电子显示。四是欧洲PolyApply联盟主要为执行欧洲国家柔性显示器发展计划而联合组织成立的项目执行机构。参加国家有德国、比利时、法国、英国、瑞士、奥地利、荷兰、捷克、意大利等国家，参加的企业包括设备制造、下游生产、材料提供、大学研发机构等70多家单位，研究经费高达2400万欧元。研发的技术包括有机显示器、射频标签、太阳能电池、传感器等。
胆固醇液晶使用的材料结构类似于胆固醇分子，因此而得名。除了纯粹的胆固醇液晶，延伸材料还有添加旋光剂的向列型液晶，或是添加胆固醇液晶分子的向列型液晶，添加了材料的液晶具有不同的波长和光电特性。向列型液晶在添加了旋光剂之后，液晶材料就会产生螺旋结构。将胆固醇液晶至于两片水平的基板中，在不施加电场配向的情况下，胆固醇液晶会倾向成平面螺旋型排列，在符合特定光波长的反射情况下，即可反射出具有色彩的光线，或者是呈现透明状态。胆固醇液晶可以达到双稳态效应，方式有两种：一种是表面安定型（SurfaceStabilized Cholesteric Texture，SSCT）；另一种则是高分子安定型（polymerstabilized cholesteric Texture，PSCT），这两项技术都是近年来相当热门的胆固醇液晶显示技术之一。
胆固醇液晶显示器的工作原理是：在组成组件上，与一般被动驱动液晶一样包含了上下基板、间隙子以及黑色吸收材质，其中上下基板材质可为玻璃或塑料基板，除了包含被动驱动电极以及配向层以外，为了达到良好的反射效果，间隙子的大小约为螺距的6—8倍左右。
一、表面安定型胆固醇显示技术（PSCT）
PSCT技术最先由美国肯特大学提出。此技术利用了添加少数高分子单体以达到稳定平面螺旋型或垂直螺旋型的显示效果。在材料选择上，初期采用的是单官能基或双官能基压克力或环氧基高分子单体，随后研发了同时具有双官能基以及液晶相的高分子单体。具有液晶相的高分子单体具有一定优势：一是可以减少原有液晶相的变化；二是由于光聚合反应，可以达到稳定液晶的配向效果。由于具有液晶分子应有的化学架构，在作用力上，就比传统的高分子单体有效许多，不需添加太多材料，即可有效作用。PSCT技术有对比低、功耗较高以及反应时间较长的缺点，但具有机械强固特性，适用于柔性显示器的应用。
PSCT技术包含了两种模式，一种为普通模式，另一种则是反转模式。普通模式主要是将垂直螺旋行状态稳定的保存在0伏特的电压之下，在制作方法上，则是将液晶、旋光剂、光起始剂与高分子单体依特定比例混合，并使用未经表面处理过的ITO基板，灌入ITO基板之后，先施加电场使其维持于垂直排列状态，再以紫外光照射，利用高分子单体与液晶之间的作用力，来达到稳定液晶的效果。
而反转模式与普通模式类似，不同的是在基板上还要另外加入聚亚酰胺（polyimide），并且需要经过摩擦配向，之后在未施加电场的情形之下直接使用紫外光照射，紫外光的强度必须比普通模式弱，而照射时间也必须加长。
二、分子安定型胆固醇显示
至于SSCT表面安定型液晶，目前被采用于电子书当中，主要技术提供者为台湾碧悠公司。这项技术主要是利用改变显示器基板的表面特性来达到改进显示质量与效果的目的。由于胆固醇液晶的螺距太长时，将会失去双稳态的效果，一般应用于胆固醇液晶的垂直螺旋型液晶分子结构，其活化能太高，无法在不施加电场的情况下维持双稳态，因此在不改变液晶成分的前提之下，利用改变基板表面的处理流程，来达到提供液晶稳定状态的目的。而在这方面的基板制程上，有粗糙表面（RoughSurface）、垂直配向（HomeotropicAnchoringSurface）以及弱水平配向（WeakHomeotropicAnchoringSurface）等。
搭配适当的垂直配向技术，可以有助于提升显示器视角。造成这种结果的原因主要是因为，垂直配向可使液晶排列方向产生倾斜，因此外界入射光可反射到更多不同的角度，藉此产生广视角的效果。虽然有这项优点，但是配向技术同时也会带来反射率降低的结果。而如果配向力过大的话，将会使得液晶平面螺旋状态消失，因此就无法达到双稳态效果，而如果配合适当的水平配向，则是能够增加反射率，但是同样的，水平配向力过大的话，将会使液晶的垂直螺旋状态消失，同样无法维持稳态效果。
常用在水平配向的材料包括：聚亚酰胺（Polyimide）、聚乙烯醇（Polyvinylalcohol）、硅氧化合物（SiliconeOxide）、微沟槽（Microgroves）以及经线性极化紫外光配向之材料（LinearPhotopolymerization）。用在垂直配向的材料则有：聚亚酰胺（Polyimide）、聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene）、卵磷脂（Lecithin）、铵盐（QuaternaryAmmonium）、硅的衍生物、HTAB或铬的错合物（Cr-complexes）等等，在材料的选择上，除了要考虑到相关材料的物理特性以外，也要视最终产品的用途而定。
三、柔性显示产品发展前景看好，技术开发布局迫在眉睫
未来显示产业大发展重点在柔性显示产品，目前正是技术研发布局、有竞争性产品创新发展和形成阶段，新技术、新材料、新制程等成为研究创新投入的重点。在柔性显示技术方面，研发重点在：一是寻找低温显示材料，提升基板耐温特性；二是研究柔性产品的连续制造工艺，不断改进制程与材料，朝着可低温制作、可低真空、可印刷式生产方法的方向发展；三是简化工艺、降低成本；四是应用市场培育。
世界各国非常重视柔性显示技术的开发，制定发展计划，设立研究项目，推进技术联盟发展。
目前围绕柔性显示技术及未来产品，上下游及生产制造企业、大学和研发机构等组成了许多联盟。一是美国纽约-宾汉顿大学(Binghamton University)及美国显示科技联盟(USDC)宣布联合成立了Army-funded Flexible Display Center联盟，研发柔性显示技术和产品。二是日本新一代移动用途显示材料研究联盟(Technology Re-search Association for Advanced display materials)，此联盟侧重移动显示产品的研究。三是欧洲FlexiDis联盟是为加快研究柔性电子技术与应用而成立的研发合作联盟。 该联盟从2004年10月到2007年10月，是一个为期三年任务的组织。目前该联盟有22家会员，50名技术工程师投入，总运作经费高达26.1百万欧元。目前该联盟成员已经开展了5个产品方向的研究，包括：可卷曲式电子纸显示、运动产品、汽车应用、手机及大尺寸塑料电子显示。四是欧洲PolyApply联盟主要为执行欧洲国家柔性显示器发展计划而联合组织成立的项目执行机构。参加国家有德国、比利时、法国、英国、瑞士、奥地利、荷兰、捷克、意大利等国家，参加的企业包括设备制造、下游生产、材料提供、大学研发机构等70多家单位，研究经费高达2400万欧元。研发的技术包括有机显示器、射频标签、太阳能电池、传感器等。
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