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第20期出刊日:2014.07.02
物理系趙治宇教授研究成果分享-低電壓高對比超分子液晶顯示技術
 

  液晶膠是一個非常新穎的領域,將高分子與液晶混合,藉由兩者相變溫度的不同,使得高分子受到液晶的導引排列成許多形狀的網路結構。此高分子網路結構有非常多的應用,例如:形成網路結構可將液晶晶胞中分割為很多微型網絡區域(microdomains),進而加快絲狀液晶顯示元件內液晶分子的反應時間,此時藉由電壓的加入,可使此液晶膠在暗狀態跟透明態中間連續切換,形成一個光電開關。本研究工作是首次使用超共軛高分子做為液晶膠聚合材料,我們成功地將其結合液晶製作出具有獨特性質的超分子液晶膠。藉由液晶的相變溫度 (Isotropic " nematic state)高於高分子聚合溫度,並結合具單一方向的配向層,我們成功地讓此共軛高分子在液晶中自我組裝形成具有方向性與排列整齊的網路結構。由於我們使用的聚合物是具有導電性的共軛高分子,其所形成的高分子微型網絡區域在電壓供給時,可藉著π電子的移動形成局部電場,大幅降低元件操作電壓。傳統液晶膠的操作電壓動輒50~70 V或更高,而本工作可將之大幅降至3.5 V,且光開關之對比度高達1000以上,具有極高的應用價值。低電壓高對比之特性不但可以做為散射型顯示器之光開關,亦可做成高散射力且低耗能之大樓節能玻璃、交通工具之調光玻璃,辦公事之隔間玻璃及投影幕等等。此外,液晶膠可撓的特性亦可利用roll-to-roll製程將此類元件做成flexible device,大大地增加其應用的廣度,例如:做成可貼附式之電子切換節能隔熱紙;或是成本極低之貼附型高階超分子液晶顯示片。

  總結來說,我們實驗室成功地將此共軛高分子液晶膠做成極低操作電壓、超高對比度的偏極散射光電元件,可廣泛用於高階顯示器之應用,且具有製程容易、成本低、應用層面多元化等等優點,其應用面可包含具有video rate的可撓式顯示元件,以及反應時間快速、無殘影、可撓性極高、且具有超廣視角和video rate之穿戴式顯示器如手錶與眼鏡等。再者、本團隊之發明技術亦可與FLC、Half-V和V-FLC等無滯型鐵電液晶技術結合,並利用本發明之排列整齊的共軛高分子所形成之立體微型網絡結構將鐵電型液晶排列整齊,用以製作新一代快速液晶模式(< 100μsec)之高階液晶電視,有此快速之液晶切換反應時間亦可用於裸眼全3D立體液晶電視技術之開發,因此台灣大學趙治宇教授團隊的此項發明是個具有高度潛力,並且有機會可改變現在所有液晶之顯示技術且具有重大突破性之革命性研究成果。