藍(lán)相液晶技術(shù)的進(jìn)步

　　4.2 GTG 的響應(yīng)時(shí)間

　　指定的八個(gè)灰度等級及其對應(yīng)的作用電壓如圖8 所示，測量響應(yīng)時(shí)間時(shí)使用的驅(qū)動(dòng)交流波形的周期組成為：10ms 高壓跟隨40ms 低壓。測量獲得的各灰度等級之間轉(zhuǎn)換時(shí)的響應(yīng)時(shí)間如表2 所示，表中T10 表示歸一化透射率為10%，器件上所需加的電壓可由圖8 查出，為58.1V，其余類推。如果將表2 中所有X連成一根斜線，該斜線將矩形表分成上下兩個(gè)三角形。則上三角形中的數(shù)據(jù)為由低灰度等級向高灰度等級變化的響應(yīng)時(shí)間，即上升時(shí)間；下三角形中的數(shù)據(jù)為由高灰度等級向低灰度等級變化的響應(yīng)時(shí)間，即下降時(shí)間。

　　由表2 可知，所有的上升時(shí)間和下降時(shí)間都小于400μs ，全部的響應(yīng)時(shí)間小于1ms。增加驅(qū)動(dòng)電壓可減少上升時(shí)間，但下降時(shí)間與驅(qū)動(dòng)電壓無關(guān)。

表2 測量獲得的各灰度等級之間轉(zhuǎn)換時(shí)的響應(yīng)時(shí)間

　　GLEESON 和Coles 在研究BP- LC 全開狀態(tài)和全關(guān)狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換時(shí)給出了上升時(shí)間和下降時(shí)間的公式（3）、（4）。式中γ1 是扭曲粘度系數(shù)，Ec 是臨界電場，Vc 是臨界電壓，Δε 是BP- LC 介電常數(shù)各向異性。公式（3）表明下降時(shí)間與驅(qū)動(dòng)電壓無關(guān)；公式（4）表明上升時(shí)間隨驅(qū)動(dòng)電壓V的增加而下降。

　　用公式（5）可以計(jì)算GTG 的上升時(shí)間，式中的Vb 是達(dá)到后一個(gè)灰度等級所需加的電壓。實(shí)驗(yàn)證明用公式（5）計(jì)算所得的數(shù)據(jù)與測量值很接近。

　　以上研究說明BP- LC 的GTG 響應(yīng)時(shí)間也足夠短，并且可以采用過驅(qū)動(dòng)技術(shù)來降低GTG 的響應(yīng)時(shí)間。

　　5 用μ -IR 和μ -MS 分析懸浮在BPLC中單體的聚合度

　　PS- BPLC 是一種最重要的寬溫度范圍BP- LC，需要在BP- LC 中形成一個(gè)聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通常采用紫外光（UV）處理懸浮在BP- LC 中的聚合物單體，處理后形成的懸浮在BP- LC 中的聚合物的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其聚合度，很大程度上決定了PS- BPLC 的溫度特性。

　　測試LC 中單體聚合度的基本思路是：設(shè)法將LC 中未被聚合的單體全部萃取出來，稱出其重量，由于原先加入LC 的單體總量是已知的，由此可以計(jì)算出聚合度。由于PS- BPLC 中在聚合前進(jìn)入的單體含量較少（10%），因此只能采用色譜- 質(zhì)譜聯(lián)用（GC- MS） 分析方法或液相色譜- 質(zhì)譜聯(lián)用（LC- MS）分析方法。這兩種方法的缺點(diǎn)有兩個(gè)：（1）因?yàn)椴荒芸隙ㄊ欠褚褜⑽幢痪酆系膯误w全部萃取出來，所以由此計(jì)算出的聚合度并不是很準(zhǔn)確；（2）測得的聚合度只是LC 盒中整體的平均值，無法獲悉各層中的單體聚合度。采用微觀分析法（例如微觀紅外光譜法μ- IR、微觀采樣質(zhì)譜法μ- MS）則可以直接深入洞察LC 盒中每一個(gè)小區(qū)域中的聚合物和單體，即使LC 中原加入單體的含量1%。

　　用μ- IR 可以獲得功能團(tuán)的信息；用μ- MS 不只可以獲得微量不純物的信息，還能獲得聚合物的分子結(jié)構(gòu)。μ- MS 是一種新的微觀分析方法，具有三大特點(diǎn)：（1）可以分析納克（ng）量級的微觀樣品；（2）可以分析高揮發(fā)性物質(zhì)；（3）能獲得更準(zhǔn)確的熱譜。μ- MS 分析示意如圖9 所示。

　　用上述兩種微觀分析方法分析了一個(gè)摻有10% 單體的BP- LC 盒不同層中的聚合度和剩余單體的比例，結(jié)果如下：

　　UV照射前，LC 層中的聚合度為5%，前后兩個(gè)界面上的聚合度為30%，但聚合物的結(jié)構(gòu)不完整；UV照射后，LC 層中的聚合度為90%，UV入射面的界面上的聚合度為98%，背面的界面上的聚合度為95%。

　　6 提出指數(shù)收斂模型來解釋PS -BPLC 中的擴(kuò)展Kerr 效應(yīng)

　　PS- BPLC 具有Kerr 效應(yīng)， 當(dāng)電場較弱時(shí)，PS- BPLC 雙折射引起的折射率差Δn 與電場E 的關(guān)系如公式（1）所示；但是，當(dāng)電場變強(qiáng)時(shí)則出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。后者被稱為擴(kuò)展（extended）Kerr 效應(yīng)，可以用指數(shù)收斂模型來表達(dá)，這時(shí)折射率差Δn 與電場E 的關(guān)系用公式（6）表示：

　　式中，Δnsat 為飽和折射率差，Es 為飽和電場。如果將（6）式用冪級數(shù)展開，當(dāng)電場較弱時(shí)可只取第一項(xiàng)，公式（6）便變成公式（1）。

　　Δnsat 與Es 之值需要用實(shí)驗(yàn)確定，以使實(shí)驗(yàn)測得之值與由公式（6）計(jì)算得出之值互相符合。實(shí)驗(yàn)使用的PS- BPLC 由49%（重量）Merck BL- 038、27%手性試劑（CB15 和ZLI- 4527）和24%反應(yīng)單體（RM257 和EHA）組成，在40℃下用UV聚合。對于這種情況，由實(shí)驗(yàn)測得的Δnsat=0.038，Es=13.9V/μm。

　　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)符合很好，如圖10 所示。

　　7 結(jié)論

　　由于TN 型TFT- LCD 已經(jīng)發(fā)展到了很高的水平，并且已進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了價(jià)廉物美。以PS- BPLCD 為代表的藍(lán)相液晶顯示器雖然較之前者具有巨大的優(yōu)勢，預(yù)示著更加美好的發(fā)展前途，但是從三星的BP- LCD 樣機(jī)來看，與前者的差距還是比較大的。早期的TN 型TFT- LCD 較之CRT 也存在過巨大的差距，但是隨著多年來大量研發(fā)資金的投入，克服了一個(gè)個(gè)難點(diǎn)，終于把CRT 擠出了顯示器市場?？梢韵嘈?，只要在BP- LCD 上投入足夠的研發(fā)資金，說不定哪一天BP- LCD 就可以在市場上與TN 型TFT- LCD 決一高下。其實(shí)，這何嘗不是我國平板顯示界追趕世界先進(jìn)水平的一個(gè)良好機(jī)會。