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江蘇和成 ─ 快速響應之VA-LCD以發展高端顯示技術

 

發佈日期:2019-09-16

新聞類型:展後報導

 

      江蘇和成顯示科技公司(以下簡稱: “和成顯示”)的研發經理王力娜於 8 月 28 日在 2019 跨域產業菁英論壇上發表「可聚合液晶材料消除光學回流探討以及其液晶參數測試用實例」的演講。由於隨著高畫面更新率已漸漸成為高端顯示技術的標準規格,但過往顯而易見的是OLED面板在材料機制上能夠直接符合高速畫面更新需求,而近年來,由於不斷研發快速液晶材料與元件架構設計,LCD面板也足以發展高速畫面刷新頻率。

      和成顯示是從事液晶顯示材料研發、生產與銷售的高新技術企業。其作為國產液晶材料的主要供應,和成顯示所自主創新研發且擁有自主知識產權的液晶化合物體系及配方產品,已逐步樹立在平板顯示用液晶材料的行業領先地位,己成為國內面板大廠的重要供應商。其目前在中國大陸的南京市,同時也設有大規模生產基地,另外在江蘇省也設有研發中心與技術中心。

      近幾年以來,LCD面板持續在不斷提升其高端顯示技術含量,以應變多元競爭的顯示需求市場。例如從量子點技術提高LCD高色彩飽和度、LCD解析度也從 4K 走向 8K、高畫面更新率的LCD面板開發,以及甚至到今年MiniLED背光模組增益LCD達超高對比度,都是各家LCD面板廠競相投入的領域。其中,作為液晶材料供應商的和成顯示,其自主創新研發快速液晶材料與其機制探討以幫助面板廠商發展快速畫面刷新的LCD產品,是此場演講的重要立基點。

      而LCD的反應時間之所以會比較慢的原因,在於液晶從isotropic排列回到anisotropic形式時,會產生明顯的光學迴流現象,例如尤其發生在VA cell的turn-on過程,或是ECB cell的turn-off過程。而在和成顯示於此演講所分析的以VA為主,其原因除了VA面板的對比度較高之外,眾多LCD的cell模態中(VA、TN、IPS),VA-LCD是受到光學迴流現象影響最大的。而要降低VA-LCD的光學迴流現象最直接的方法,則是在提高液晶材料的K11值(splaying elastic constant)以及K33值(Bending elastic constant),其中提高K33值會有更明顯的效果,另外,也可以在cell結構上將液晶層的盒厚(cell gap)降低,其也能降低光學迴流現象以加速液晶在turn-on以及turn-off過程中的反應時間。無論是改變K11值、K33值或是盒厚大小,都只是抑制光學迴流現象,但沒辦法徹底消除光學迴流造成的緩慢反應時間以足以達到可應用至高速畫面更新率的標準上。

      因此,和成顯示提出加入該公司新式研發的聚合化合物於VA cell結構中,當UV照射時,其聚合化合物會於cell上下邊界產生聚合液晶垂直排列結構的液晶盒架構(Polymerizable LC VA cell),其第一部份分析鏈結較短的RM1以及較為長鏈(比較剛性)的RM2,都固定與主體液晶比例(0.4 %)以及盒厚的條件下,RM2則幾乎消除光學迴流現象,而RM1則只有減弱該現象但尚未消除;第二部份則是固定都是0.4 %的RM1,進行分析透過不同電壓對於聚合物造成cell結構上不同預傾角(89.5o、88o、82.5o),當只有UV照射而沒有加電壓時的預傾角則為89.5o,當電壓增加使其預傾角則為82.5o時,其光學迴流現在最高能消除大約90 %左右,反應時間能夠從267.32 ms降低至只剩10.64 ms;第三部份,則是調整RM2的比例,當從0.4 %到4.0 %,其反應時間甚至可以透過液晶層邊界的錨定能機制進一步加速反應時間從25.6 ms降低至只剩1.74 ms。

      另外,此篇演講提出消除光學迴流現象,不單單只是對於快速顯示技術的應用層面,另外應用在量測液晶的旋轉黏度(γ1)也提供了重要方法,同時旋轉黏度(γ1)也是液晶反應時間的關鍵,因此能夠精準量測新式液晶材料的γ1值,對於開發快速液晶將有重要作用。

      現有最廣泛應用於量測正型液晶的旋轉黏度(γ1)的方法為瞬態電流法,但其量測的前提是在給足夠大的電壓以及在較厚的液晶層厚度下,如此條件的就是為了消弱液晶層的光學彈跳(迴流)以及邊界效應對於液晶轉動的影響,這方法只認為液晶轉向等於電壓克服了旋轉黏度,且在直流電輸入造成液晶電容改變(測試迴路的峰值電流改變),以及當液晶的指向性轉動至45度時(液晶的光學指向性變化最大(對應電容變化最大)、此時的液晶分子的旋轉速度最快),此兩個條件下,可將旋轉黏度(γ1)的公式進行了簡化。而若一般負型液晶用此方法,則無法量測出對稱的曲線,而不對稱的曲線結果則違反了原先的45度的假設,因此,和成顯示提出可透過添加該公司的RM2的比例達2%時,其量測曲線則恢復的對稱趨勢,同時代入公式計算的γ1結果與文獻參考資料所揭露的負型液晶的γ1結果一樣。因此該公司提出只要添加一定比例的RM聚合物時,負型液晶依然可以使用簡化後的瞬間電流公式來量測推算出正確的旋轉黏度(γ1)。

圖一  江蘇和成王力娜研發經理於 2019 跨域產業菁英論壇上發表演講

 

 

 江蘇和成顯示科技公司(HCCH)小檔案:

       江蘇和成顯示科技有限公司成立於2002年,是一家專業從事液晶顯示材料研發、生產與銷售的高新技術企業。公司座落於南京市秦淮區白下高新技術產業園區。公司建有江蘇省平板顯示材料工程技術研究中心及江蘇省企業技術中心兩大研發基地,同時在南京六合區建有大規模生產基地。

      作為國產液晶材料的主要供應商,和成顯示始終堅持自主創新,不斷開發新產品新技術,公司自主研發的擁有自主知識產權的液晶化合物體系及配方產品,率先打破了國際液晶巨頭的技術壟斷,逐步樹立在平板顯示用液晶材料的行業的重要地位,已成為國內面板大廠的重要供應商。在立足國內市場的同時,遠銷韓國、日本、台灣等海外市場。

      多年來,公司秉承創新、發展的經營理念,專注於顯示相關材料研發和產業化,力爭在世界範圍內成為顯示材料領域的優秀企業。

 

 

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