新型超级柔性液晶显示器：可弯曲和卷曲！
导读
日本东北大学的研究人员，开发了一种超级柔性的液晶设备，由两片超薄塑料基板，牢固的粘合在聚合物墙垫片上组成。这种超级柔性液晶技术，未来可以应用于移动信息终端、可穿戴设备和大型电子标牌。
(图片来源于：日本东北大学)
团队的研究目标是什么？
对于这个问题，工程学院的 Hideo Fujikake 教授 和 Takahiro Ishinabe 副教授领导的团队，希望这种新型有机材料，能够使得显示屏和电子设备更加柔性，增加他们的便携性和多功能性，带来具有柔性和高质量的新型显示屏，在未来的信息服务领域具有广泛应用前景。
使用这种超级柔性液晶技术制造的可穿戴的新型终端（左）和大型曲面电视屏幕（右），覆盖面积大、分辨率高、成本低。
(图片来源于：日本东北大学)
OLED柔性显示设备的缺点
之前，科研人员设计柔性显示设备使用的有机发光二极管（OLED），都是分布在一层薄薄的塑料基板上，虽然前景良好，但不稳定。这种塑料基板的隔绝氧气和防水的性能都比较差，并且OLED 材料会被各种气体严重损害。对于柔性OLED材料，目前对于应用于大区域、高分辨率和低成本的显示器，还没有相关的配套的设备制造技术。
新型柔性液晶显示器方案
为了应对这些挑战，Fujikake 的研究团队决定尝试通过塑料基板，取代传统的厚玻璃基板，让现有的液晶显示器变得柔性。传统的玻璃衬底通常是僵硬和笨重的。因为是液晶材料，即使在对于柔性基底来说，比较差的气体隔绝条件下，也不会变坏。
新方案有哪些优势？
柔性液晶显示器具有很多优点，例如建立了大面积显示器的生产办法。材料本身是廉价的，可以用于大规模制造，并且随着时间推移，质量只会稍稍退化。
传统柔性显示器存在一个重要缺陷
然而，在传统的柔性显示器中，存在一个重要的问题：当液晶设备发生弯曲的时候，夹住液晶层的塑料基底（100μm 厚）中间的空隙，会出现局部不均匀，导致显示图像发生扭曲。
团队如何克服这个缺陷？
在Fujikake 团队的研究中，他们通过使用超级耐用的聚合物墙垫片，将两片超薄透明的聚酰亚胺基片（厚度差不多10 μm）绑定在一起，开发了这种超级柔性液晶设备。
超级柔性液晶设备结构示意图，它由超薄塑料基片和聚合物墙垫片构成。
(图片来源于：日本东北大学)
超薄透明基板，是使用了日本三井化学提供的聚酰亚胺解决方案，使用了涂层和脱胶工艺。结果是制作成的柔性薄片，像食品包装薄膜一样。
涂层和脱胶工艺形成的超薄聚酰亚胺薄膜（左）和卷起的电阻（右）正在进行用于开发超级柔性液晶设备的测试。
(图片来源于：日本东北大学)
基板能够耐热、形成良好的像素结构包括透明电极和彩色过滤器。折射指标各向异性极度小，能够让大视角，高对比度成为可能。
聚合物墙垫片绑定的基板的形成，是通过照射扭曲对齐的液晶层，包括具有图案的紫外线光通过单个薄基片。当基片的厚度减少时，基片的空隙会发生变化，通过小型贴片聚合物墙，超薄基板会变得更加稳定。
均匀性测试
研究团队也演示了这个设备的均匀性，即使在一个曲率半径3mm 的卷曲测试后，还保持不破坏垫片，所以可用于卷曲和折叠的应用。
未来应用领域
以上的研究结果显示大面积、高分辨率、超强稳定性的液晶显示器，可以像OLED显示器一样，具有柔性。超级柔性液晶技术，可以应用于移动信息终端、可穿戴设备和大型电子标牌。
未来研究计划
更进一步地说，团队计划构建图片像素，并且软化偏振胶片的外围组件，以及用于背光的导光薄片。
参考资料
【1】http://www.tohoku.ac.jp/en/press/flexible_liquid_crystal_device.html
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