液晶壓感黑板核心面板材料介紹

　　撰文：Howeasy Board 好易寫(xiě)科技

　　一、概述

　　在人類發(fā)展過(guò)程中，書(shū)寫(xiě)和記錄是人類文明的標(biāo)志，紙張已延續(xù)近2000年，直到現(xiàn)在仍然是生活工作中不可或缺的書(shū)寫(xiě)材料。隨著溫室效應(yīng)、無(wú)紙化依賴電能等一系列問(wèn)題的加劇，人類迫切需要替代性的新型環(huán)保材料,用來(lái)持續(xù)交流、書(shū)寫(xiě)和記錄�？芍貜�(fù)使用材料的研究一直處于全球研發(fā)創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新、市場(chǎng)創(chuàng)新的前沿，引入新技術(shù)、新工藝、新制程等成為研究投入的重點(diǎn)。

　　在此契機(jī)下，柔性液晶書(shū)寫(xiě)膜的研究及創(chuàng)新應(yīng)運(yùn)而生。它能解決傳統(tǒng)筆、墨、紙等書(shū)寫(xiě)材料在使用過(guò)程中組合繁瑣、反復(fù)采購(gòu)、污染消耗等問(wèn)題;它在ITO薄膜之間添加膽甾相液晶，配合物理壓力實(shí)現(xiàn)圖案、字跡的顯示，可結(jié)合電路進(jìn)行控制刷新，可在無(wú)背光源的情況下進(jìn)行重復(fù)顯示和書(shū)寫(xiě)，并深度模擬復(fù)制紙張的顯示和書(shū)寫(xiě)效果，真正保留傳統(tǒng)書(shū)寫(xiě)體驗(yàn)的同時(shí)更加綠色、更加環(huán)保。

　　二、技術(shù)起源及現(xiàn)狀

　　柔性液晶書(shū)寫(xiě)膜是利用雙穩(wěn)態(tài)膽甾相液晶的特性，經(jīng)特殊工藝制成的。雙穩(wěn)態(tài)膽甾相液晶與電泳技術(shù)類似，都具有雙穩(wěn)態(tài)顯示的特性，即在畫(huà)面靜止時(shí)不需要用電就能實(shí)現(xiàn)顯示，因此與電泳技術(shù)一樣具備省電特性;雙穩(wěn)態(tài)膽甾液晶屬于反射式顯示，借助日常的外界照明環(huán)境就可進(jìn)行顯示，強(qiáng)光下仍然可視且無(wú)反白的問(wèn)題;雙穩(wěn)態(tài)膽甾液晶不具有液晶性，但是當(dāng)其氫氧基被鹵素取代成鹵素化合物，以及和碳酸(或脂肪酸)產(chǎn)生酯化反應(yīng)之膽固醇衍生;雙穩(wěn)態(tài)膽甾液晶材料具有特殊螺旋結(jié)構(gòu)，而引發(fā)選擇性光散射、旋光性和圓偏光雙色性，可以利用雙穩(wěn)態(tài)膽甾型液晶材料的外加電壓、氣體吸附和溫度等因素而引發(fā)色彩的變化。因此，雙穩(wěn)態(tài)膽甾液晶顯示能讓觀者看液晶顯示的舒適度能夠如同看紙張一樣。

　　早在上世紀(jì)60年代，液晶顯示器剛剛發(fā)明時(shí)，美歐就有眾多學(xué)者及實(shí)驗(yàn)室從事膽甾相液晶相關(guān)的研究;80年代初，相變模式的膽甾相液晶顯示器開(kāi)始出現(xiàn);90年代，美國(guó)研究結(jié)構(gòu)開(kāi)始利用膽甾相的雙穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行反射式膽甾相液晶顯示的研究;21世紀(jì)初，國(guó)內(nèi)開(kāi)始雙穩(wěn)態(tài)膽甾相液晶技術(shù)的研發(fā)，應(yīng)用于個(gè)人消費(fèi)領(lǐng)域的技術(shù)產(chǎn)品在2015年投放市場(chǎng)，目前國(guó)內(nèi)行業(yè)規(guī)模已反超國(guó)外，整體技術(shù)水平已持平，某些應(yīng)用領(lǐng)域還處于領(lǐng)先地位。

　　柔性液晶書(shū)寫(xiě)膜顯示和書(shū)寫(xiě)不耗電、刷新短時(shí)用電、可局部修改等特點(diǎn),與之配套的電路設(shè)計(jì)涉及到逆變升壓及波形控制，局部擦除涉及到持續(xù)波形控制及輸出等，當(dāng)前研發(fā)重點(diǎn)包括：

　　1. 提升材料在高低溫、強(qiáng)照射等極端環(huán)境下的書(shū)寫(xiě)顯示效果及使用壽命;

　　2. 提升顯示和書(shū)寫(xiě)對(duì)比度，解決局部擦除關(guān)鍵功能，滿足更多使用場(chǎng)景需求;

　　3. 簡(jiǎn)化工藝、降低成本，大規(guī)�；�生產(chǎn)工藝和制程的持續(xù)探索、總結(jié)和轉(zhuǎn)化;

　　4. 開(kāi)發(fā)更廣更深層的應(yīng)用領(lǐng)域及產(chǎn)品，面向更寬的消費(fèi)群體。

　　三、技術(shù)原理

　　1.利用雙穩(wěn)態(tài)膽甾相液晶的特性，將液晶與聚合物調(diào)配形成液晶聚合物，再將液晶聚合物灌裝到ITO薄膜中，經(jīng)UV固化制成柔性液晶書(shū)寫(xiě)膜。

　　2. 材料結(jié)構(gòu)

　�、偃嵝曰�材：選用高透過(guò)率PET材料，厚度僅0.125mm，具有良好的耐彎折性能。因書(shū)寫(xiě)需要，對(duì)基材正面特意進(jìn)行霧化防眩及硬化防刮等工藝處理，使用時(shí)反光少、耐劃傷。柔性基材反射層為黑色PET基材，用于提高顯示對(duì)比度，需具有優(yōu)良的耐彎折性。②透明導(dǎo)電層：即ITO涂層，利用磁控濺射法將金屬氧化物涂布在柔性基材上，從而使柔性基材具有導(dǎo)電性，涂層厚度僅微米級(jí)，導(dǎo)電性能良好且透明，太陽(yáng)光透過(guò)率達(dá)80%以上。③雙穩(wěn)態(tài)膽甾相液晶： 具有獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)，液晶分子平行排布在平面內(nèi)，但相鄰平面中分子方向稍有變化，沿平面法線方向做螺旋狀變動(dòng)，螺距約300NM，其具有極強(qiáng)的旋光性、明顯的圓二向色性和對(duì)波長(zhǎng)的選擇性反射，該特性是液晶書(shū)寫(xiě)膜的理論基礎(chǔ)。④固化的聚合物：聚合物是由UV膠水及液晶調(diào)配而成，在UV固化過(guò)程中，UV膠水固化形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)將液晶均勻的分割成小的液滴，并上下粘結(jié)住基材，將小的液晶液滴封裝在內(nèi)，固化的聚合物起到包裹液晶及粘結(jié)基材的作用。

　　3. 書(shū)寫(xiě)及顯示原理：在柔性液晶書(shū)寫(xiě)膜上書(shū)寫(xiě)時(shí)，柔性基材受到筆尖的壓力，將壓力傳導(dǎo)給液晶聚合物使液晶排布結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，變化部分反射特定波長(zhǎng)的光線，呈現(xiàn)為特定顏色的筆跡;在不施加電場(chǎng)的情況下，液晶結(jié)構(gòu)不會(huì)反彈，顯示的筆跡不會(huì)消失;在施加電場(chǎng)時(shí)，液晶結(jié)構(gòu)在電場(chǎng)的作用下恢復(fù)整齊排布，呈現(xiàn)為筆跡消失。

　　4. 工藝流程

　　5. 局部擦除原理：書(shū)寫(xiě)改變液晶排布后，給液晶結(jié)構(gòu)施加一個(gè)微弱的電場(chǎng)，減小書(shū)寫(xiě)部位液晶結(jié)構(gòu)保持現(xiàn)狀的錨定力，這時(shí)通過(guò)外部施加摩擦力，使液晶結(jié)構(gòu)恢復(fù)到近似整齊排布的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)局部擦除。

　　四、材料特點(diǎn)及創(chuàng)新

　　1. 書(shū)寫(xiě)和顯示不耗電、無(wú)藍(lán)光、無(wú)閃爍、無(wú)耗材，書(shū)寫(xiě)過(guò)程中無(wú)油墨和灰塵污染，杜絕各種書(shū)寫(xiě)場(chǎng)景下油墨、粉塵、輻射等對(duì)人體健康的危害。

　　2. 反復(fù)使用甚至能無(wú)墨打印，一片柔性液晶書(shū)寫(xiě)材料的反復(fù)使用次數(shù)，約為同等面積張紙的10萬(wàn)倍，可大幅度降低書(shū)寫(xiě)場(chǎng)景下的紙張消耗量，節(jié)能環(huán)保。

　　3. 材料應(yīng)用領(lǐng)域包括：教育裝備、商業(yè)顯示展示、個(gè)人消費(fèi)、公共服務(wù)等。

　　4. 現(xiàn)有應(yīng)用產(chǎn)品：液晶壓感黑板、智慧黑板、液晶手寫(xiě)板、畫(huà)板、告示板、標(biāo)簽板等。

　　五、關(guān)鍵技術(shù)

　　1. 聚合物液晶配比：聚合物與液晶的相溶問(wèn)題，是制成柔性液晶書(shū)寫(xiě)膜的核心技術(shù)，不同的相容性會(huì)影響書(shū)寫(xiě)膜的對(duì)比度、顯示顏色等性能。液晶與聚合物的配比、聚合物單體之間的選擇和配比影響到膜片的耐劃傷性、書(shū)寫(xiě)筆跡的穩(wěn)定性、清除效果，及書(shū)寫(xiě)膜的耐候性。

　　2. 局部擦除：是柔性液晶書(shū)寫(xiě)材料應(yīng)用到教育裝備領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，可行的技術(shù)方案有加熱和電路控制等。加熱擦除能耗高、溫度高，對(duì)膜片有不可逆的損傷，僅限于原理展示，不具備量產(chǎn)前景;電路控制需要液晶調(diào)配及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)，受材料本身制約因素較多。

　　3. UV相分離固化：是液晶書(shū)寫(xiě)膜制程工藝的關(guān)鍵，直接影響到書(shū)寫(xiě)膜生產(chǎn)的可行性，關(guān)系到膜材的粘貼強(qiáng)度、耐彎折性能，以及書(shū)寫(xiě)膜的抗老化性，現(xiàn)有固化方案已較好解決膜材的粘貼強(qiáng)度、抗老化性，但對(duì)于極限折彎，還需完善。

　　4. 制備工藝一致性控制：涉及到材料相容性、制備溫度控制、灌裝壓力一致性、液晶材料粘度控制、材料傳輸速度控制等，現(xiàn)有技術(shù)可實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，但制備出的產(chǎn)品一致性略有差異，對(duì)良率有所影響。

　　5. 裁切：微小間隔導(dǎo)電膜材裁切短路解決方案，是解決液晶書(shū)寫(xiě)膜生產(chǎn)應(yīng)用的關(guān)鍵，書(shū)寫(xiě)膜雖具有任意裁切的優(yōu)點(diǎn)，但因ITO膜片的特性及絕緣間隔在微米級(jí)，因此裁切時(shí)如何解決兩層ITO膜接觸造成的短路，是膜片裁切的關(guān)鍵。

　　最近幾年，作為新型低功耗書(shū)寫(xiě)面板材料的柔性液晶書(shū)寫(xiě)膜，已在個(gè)人消費(fèi)領(lǐng)域(手寫(xiě)板、計(jì)算器、數(shù)碼配件等)得到大量應(yīng)用。目前隨著技術(shù)的不斷更新，以大尺寸液晶壓感黑板為主的相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)品正在進(jìn)入教育領(lǐng)域，其一定會(huì)為教育裝備帶來(lái)健康、智能的變革。

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