ディスプレイの視野角を増やすことができるようになる新しいLCD技術が発明され、印刷技術や有機EL分野に新たな扉が開かれました

・研究者達は視野角と演色性を向上させるマルチドメインディスプレイを提唱

・液晶ポリマー、ポリ(ジ-n-アルキルシロキサン)類で作動します

・これにより、製造工程が容易になり、印刷分野や有機ELの分野で新たな扉を開くことができます

 

液晶ポリマー（LCD）市場は液晶状態になっていて、機能性と秩序を両立させる利点の恩恵を受けています。それにより、高効率で低力消費でデバイスのコンパクト化を実現しています。しかし、LCD技術の一番の制限は、その視野角です。横から見た場合、きちんと色をレンダリングしません。これは液晶のコアラインメントによって引き起こされています。

 

この問題を解決するために、ドイツ、ロシア、フランスから集められた国際研究チームは配向性の液晶に対する新しい技術を提唱しました。それでは、どのようにして何十年も続く古い問題を解決するのか見ていきましょう。

 

液晶

ほとんどの結晶は固形で、その秩序ある3D構造から原子や分子は出来ています。しかし、液晶はこの構成が欠落しており、流れることができます。液晶の分子の状態は液体と結晶間の性質と関係しあっていて、それが流れることを可能にしてます。

 

LC物質の分子は円盤状や棒状の異方性であることが必要です。それらの性質は方角に依存しており、例えば液晶内では偏光した光は、異なる方向に沿って様々な速度で伝搬します。その方向は電界または磁界を変えることによって瞬時に変わります。これをフレデリクス転移と呼びます。液晶とその方向転換する光の性質が、電子ディスプレイ、電話、コンピュータ、TVなどで広く知られています。

 

LCD

LCDのにおいては、画像は液晶物体が方向転換する電界を通ってそれぞれのピクセルにおいて光の強度を変えることによって作られます。LCDは複数の構成を持っていますが、最も有名なのはねじれネマチック液晶に基づくもので、棒状サーモトロピック液晶です。これらは電界をかけることで簡単にねじれたりねじれを取ったりできます。

カラーLCDのそれぞれのピクセルは3つのサブピクセル：赤、緑、青（RGB)を持っていることを知っているかもしれません。どの色もその強度を動かすことでスクリーンに表示できます。ねじれネマチックLCDのサブピクセルは、光源、2つの偏光板、カラーフィルター、そして電極のついた2枚の硝子板の間に位置する液晶を含んでいます。

 

液晶は電圧が適用されたときにねじれがとれます。これは光の偏光を一定に変化させるものです。それゆえ、光の一部はブロックされます。結果的に、特別な電圧ではカラーフィルターに光は届かず、サブピクセルを暗くさせます。

 

この技術の視野角は優れてはいません。この問題を解決するため、研究者たちは液晶の方向が異なる複数のドメインに対応したピクセルのマルチドメインディスプレイを提唱しました。これにより少なくともいくつかのドメインが常に明るい方向に向くようになります。

 

どのようにうごくのか？

このアプローチ方法は液晶ポリマーで作動します。ポリマー構成内の小さな変化が基板の方向を大幅に変えることができます。ここでいうポリマーはPDASやポリ(ジ-n-アルキルシロキサン)類です。

このポリマーにおいて、それぞれの分子は変化する酸素とケイ素原子からなる鎖です。ケイ素は2つの対象的な炭化水素の鎖と紐付いています。この化合物の「n」は、鎖の長さを表していて、2〜6の間で変化します。

 

研究者らは、このポリマーを、テフロンでコーティングしたアライメント面上に規則的な溝パターンで寄託させました。そして、彼らはポリマーの鎖の方向をアライメント面上の溝方向に関して分析しました。

 

研究者達は一度にCH2グループの段階に応じて鎖の長さを伸ばしました。針のようなポリマーはn=2でテフロンの溝と並列していました。そして、彼らはポリマーの鎖は基板上の溝に対して垂直だと示しました。（画像の左側を表示します）

n-3では、ポリマーの方向が90度変わりました。それは溝に対して垂直に配列していることを意味します。それゆえ、液晶ポリマーの鎖は、溝に対して並行に方向を変えます。（画像の右側を表示します）

 

４までnの値を増やしても方向の変化はありませんでした。しかし、n=5,n=6にすると針のようなポリマーは再び溝と並列になりました。

 

結論

著者達はポリマーの鎖内のメチレンを増やすことによって、液晶の配向が変わることを発見しました。これは液晶ディスプレイや他のアプリケーションにとってとても重要なことです。互いに直交する2つの液晶の配向の誘導は同じラビング基板上で実現可能になります。

 

これにより、製造手順と印刷と有機EL分野に新しいドアを開きました。このマルチドメイン技術はLCDはの視野角を向上させます。ある角度から見たときにピクセルを補うので、カラーレンダリングを高めます。更に、研究者達はこの方法が他の既存のマルチドメイン技術よりも安価で単純な方法であるとしています。