前沿LCD创新突破视角与色彩保真度瓶颈：多畴显示技术重塑液晶取向
- 研究者提出多畴显示改善视角和色彩还原。
- 适用液晶聚合物、聚(二正烷基硅氧烷)(PDAS)。
- 可简化制造流程，为印刷和有机电子学开新门。
液晶显示(LCD)市场充分受益液晶物质态：结合流动性和有序性，实现高效率、低功耗、器件紧凑。
但LCD技术主要局限是视角：侧视角色彩不准。因液晶共取向导致。
为解决此数十年难题，德国、俄罗斯、法国国际研究团队提出液晶取向新技术。看看他们如何攻克。
液晶
大多数晶体是固态：原子/分子形成有序3D结构。液晶无此构型，能流动。液晶态分子具晶体和液体中间性质，赋予流动能力。
液晶材料分子须各向异性：盘状或棒状。性质依赖方向，如液晶中偏振光不同方向传播速度不同。改变电/磁场可快速改变取向，称弗里德里克兹跃变。
液晶光学性质和重排能力使其广泛用于电子显示器、手机、电脑、电视、设备。
LCD
LCD中通过电场重排液晶材料改变各像素光强度成像。LCD多配置，最流行基于扭曲向列液晶：棒状热向列液晶。电场易扭曲/解扭。
向列液晶显示 | Credit: MIPT press office
彩色LCD每像素含3子像素：红绿蓝(RGB)。波动其强度显示任意颜色。扭曲向列LCD子像素含光源、两偏振片、彩滤、两玻璃板间电极夹液晶。
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施加电压液晶解扭，改变光偏振程度。部分光被阻挡。最终特定电压无光到达彩滤，子像素变暗。
此技术视角不佳。为解决，研究者提议多畴显示：一组像素关联多个液晶取向不同的畴。使至少某些畴始终朝正确方向。
工作原理
此法用液晶聚合物。聚合物结构微小变化可剧烈改变其在基底取向。聚合物为PDAS即聚(二正烷基硅氧烷)。
PDAS化学结构
此聚合物每分子链由交替氧硅原子组成。硅原子连两对称烃侧链。化合物中"n"代表侧链长度，2-6变化。
研究者将此聚合物沉积在有规则槽纹特氟龙涂层取向表面。分析聚合物链取向相对槽纹方向。
参考：ACS Macro Letters | doi:10.1021/acsmacrolett.8b00044 | MIPT
以亚甲基(CH₂)为步长逐步增加侧链长度n。n=2时针状聚合物与特氟龙槽共取向。聚合物链垂直于基底槽纹(图左侧)。
液晶取向相对特氟龙基底 | Credit: MIPT
n=3时聚合物取向变90度，即垂直于槽纹。故液晶聚合物链现平行于槽纹(图右侧)。
n增至4无进一步取向变化。但n=5和6时针状聚合物再次与特氟龙槽共取向。
结论
作者发现增加聚合物侧链亚甲基可切换液晶取向，对液晶显示等应用重要。
在同一摩擦基底诱导两互相正交液晶取向成可行。可简化制造流程，为印刷和有机电子学开新门。
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此多畴技术可改善LCD视角。因像素倾斜观察时相互补偿，增强色彩还原。研究者信此法比现有多畴技术更便宜简单。
工业技术