液晶壓感黑板核心面板材料介紹

　　撰文：Howeasy Board 好易寫科技

　　一、概述

　　在人類發展過程中，書寫和記錄是人類文明的標志，紙張已延續近2000年，直到現在仍然是生活工作中不可或缺的書寫材料。隨著溫室效應、無紙化依賴電能等一系列問題的加劇，人類迫切需要替代性的新型環保材料,用來持續交流、書寫和記錄。可重復使用材料的研究一直處于全球研發創新、產品創新、市場創新的前沿，引入新技術、新工藝、新制程等成為研究投入的重點。

　　在此契機下，柔性液晶書寫膜的研究及創新應運而生。它能解決傳統筆、墨、紙等書寫材料在使用過程中組合繁瑣、反復采購、污染消耗等問題;它在ITO薄膜之間添加膽甾相液晶，配合物理壓力實現圖案、字跡的顯示，可結合電路進行控制刷新，可在無背光源的情況下進行重復顯示和書寫，并深度模擬復制紙張的顯示和書寫效果，真正保留傳統書寫體驗的同時更加綠色、更加環保。

　　二、技術起源及現狀

　　柔性液晶書寫膜是利用雙穩態膽甾相液晶的特性，經特殊工藝制成的。雙穩態膽甾相液晶與電泳技術類似，都具有雙穩態顯示的特性，即在畫面靜止時不需要用電就能實現顯示，因此與電泳技術一樣具備省電特性;雙穩態膽甾液晶屬于反射式顯示，借助日常的外界照明環境就可進行顯示，強光下仍然可視且無反白的問題;雙穩態膽甾液晶不具有液晶性，但是當其氫氧基被鹵素取代成鹵素化合物，以及和碳酸(或脂肪酸)產生酯化反應之膽固醇衍生;雙穩態膽甾液晶材料具有特殊螺旋結構，而引發選擇性光散射、旋光性和圓偏光雙色性，可以利用雙穩態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色彩的變化。因此，雙穩態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60年代，液晶顯示器剛剛發明時，美歐就有眾多學者及實驗室從事膽甾相液晶相關的研究;80年代初，相變模式的膽甾相液晶顯示器開始出現;90年代，美國研究結構開始利用膽甾相的雙穩態特性進行反射式膽甾相液晶顯示的研究;21世紀初，國內開始雙穩態膽甾相液晶技術的研發，應用于個人消費領域的技術產品在2015年投放市場，目前國內行業規模已反超國外，整體技術水平已持平，某些應用領域還處于領先地位。

　　柔性液晶書寫膜顯示和書寫不耗電、刷新短時用電、可局部修改等特點,與之配套的電路設計涉及到逆變升壓及波形控制，局部擦除涉及到持續波形控制及輸出等，當前研發重點包括：

　　1. 提升材料在高低溫、強照射等極端環境下的書寫顯示效果及使用壽命;

　　2. 提升顯示和書寫對比度，解決局部擦除關鍵功能，滿足更多使用場景需求;

　　3. 簡化工藝、降低成本，大規模化生產工藝和制程的持續探索、總結和轉化;

　　4. 開發更廣更深層的應用領域及產品，面向更寬的消費群體。

　　三、技術原理

　　1.利用雙穩態膽甾相液晶的特性，將液晶與聚合物調配形成液晶聚合物，再將液晶聚合物灌裝到ITO薄膜中，經UV固化制成柔性液晶書寫膜。

　　2. 材料結構

　　①柔性基材：選用高透過率PET材料，厚度僅0.125mm，具有良好的耐彎折性能。因書寫需要，對基材正面特意進行霧化防眩及硬化防刮等工藝處理，使用時反光少、耐劃傷。柔性基材反射層為黑色PET基材，用于提高顯示對比度，需具有優良的耐彎折性。②透明導電層：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電性，涂層厚度僅微米級，導電性能良好且透明，太陽光透過率達80%以上。③雙穩態膽甾相液晶： 具有獨特的光學性質，液晶分子平行排布在平面內，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，螺距約300NM，其具有極強的旋光性、明顯的圓二向色性和對波長的選擇性反射，該特性是液晶書寫膜的理論基礎。④固化的聚合物：聚合物是由UV膠水及液晶調配而成，在UV固化過程中，UV膠水固化形成網狀結構將液晶均勻的分割成小的液滴，并上下粘結住基材，將小的液晶液滴封裝在內，固化的聚合物起到包裹液晶及粘結基材的作用。

　　3. 書寫及顯示原理：在柔性液晶書寫膜上書寫時，柔性基材受到筆尖的壓力，將壓力傳導給液晶聚合物使液晶排布結構發生變化，變化部分反射特定波長的光線，呈現為特定顏色的筆跡;在不施加電場的情況下，液晶結構不會反彈，顯示的筆跡不會消失;在施加電場時，液晶結構在電場的作用下恢復整齊排布，呈現為筆跡消失。

　　4. 工藝流程

　　5. 局部擦除原理：書寫改變液晶排布后，給液晶結構施加一個微弱的電場，減小書寫部位液晶結構保持現狀的錨定力，這時通過外部施加摩擦力，使液晶結構恢復到近似整齊排布的狀態，實現局部擦除。

　　四、材料特點及創新

　　1. 書寫和顯示不耗電、無藍光、無閃爍、無耗材，書寫過程中無油墨和灰塵污染，杜絕各種書寫場景下油墨、粉塵、輻射等對人體健康的危害。

　　2. 反復使用甚至能無墨打印，一片柔性液晶書寫材料的反復使用次數，約為同等面積張紙的10萬倍，可大幅度降低書寫場景下的紙張消耗量，節能環保。

　　3. 材料應用領域包括：教育裝備、商業顯示展示、個人消費、公共服務等。

　　4. 現有應用產品：液晶壓感黑板、智慧黑板、液晶手寫板、畫板、告示板、標簽板等。

　　五、關鍵技術

　　1. 聚合物液晶配比：聚合物與液晶的相溶問題，是制成柔性液晶書寫膜的核心技術，不同的相容性會影響書寫膜的對比度、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、書寫筆跡的穩定性、清除效果，及書寫膜的耐候性。

　　2. 局部擦除：是柔性液晶書寫材料應用到教育裝備領域的關鍵技術，可行的技術方案有加熱和電路控制等。加熱擦除能耗高、溫度高，對膜片有不可逆的損傷，僅限于原理展示，不具備量產前景;電路控制需要液晶調配及驅動電路設計，受材料本身制約因素較多。

　　3. UV相分離固化：是液晶書寫膜制程工藝的關鍵，直接影響到書寫膜生產的可行性，關系到膜材的粘貼強度、耐彎折性能，以及書寫膜的抗老化性，現有固化方案已較好解決膜材的粘貼強度、抗老化性，但對于極限折彎，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，現有技術可實現量產，但制備出的產品一致性略有差異，對良率有所影響。

　　5. 裁切：微小間隔導電膜材裁切短路解決方案，是解決液晶書寫膜生產應用的關鍵，書寫膜雖具有任意裁切的優點，但因ITO膜片的特性及絕緣間隔在微米級，因此裁切時如何解決兩層ITO膜接觸造成的短路，是膜片裁切的關鍵。

　　最近幾年，作為新型低功耗書寫面板材料的柔性液晶書寫膜，已在個人消費領域(手寫板、計算器、數碼配件等)得到大量應用。目前隨著技術的不斷更新，以大尺寸液晶壓感黑板為主的相關應用產品正在進入教育領域，其一定會為教育裝備帶來健康、智能的變革。

　　注：本文為推廣文案，非本站采編新聞稿件，不代表本站觀點。