談?wù)勅绾位诼晥龆ㄏ虺舨刂埔壕?擺脫LCD的控制以ITO制作電場

　　由于全球稀土金屬市場幾乎由中國壟斷，導(dǎo)致于其他國家數(shù)量受限，達(dá)到供不應(yīng)求的局面。日本研究人員一直都在尋求各種可以代替全球稀土金屬控制液晶顯示器（LCD）的方式。研究結(jié)果是研究小組改用基于聲場的定向超音波來控制液晶，取代以稀有氧化銦錫（ITO）制作電場控制LCD畫素的方式。

　　在《應(yīng)用物理快報》（Applied Physics Letters）期刊中，研究人員發(fā)表了這項主題為“利用超音波振動控制液晶分子取向”（Control of liquid crystal molecular orientation using ultrasound vibration）的論文，文中強(qiáng)調(diào)透過將電場切換為聲場即可控制畫素，而無需移動元件，也不必再使用稀土金屬——銦。

　　“我們提出了一種利用超音波控制向列式液晶向的技術(shù)，并探索這些定向樣本的光學(xué)特性，”研究人員在文中指出，“我們制造出厚度約5至25微米的超音波液晶單元，以及2個超音波鋯酸鈦酸鉛換能器?！?/p>

　　研究人員透過超音波液晶單元原型顯示，聲場就像電場或磁場一樣易于控制LCD光源

　　超音波換能器利用了液晶單元的“撓曲振動模式”。由于聲學(xué)輻射迫使液晶層變換分子取向，從而改變了光傳輸能力的特性。研究人員調(diào)整超音波驅(qū)動的頻率和電壓，以改變液晶分子的空間分布，從而控制所發(fā)射的光強(qiáng)度分布。使用該機(jī)制在于以超音波改變液晶厚度。

　　“為此，我們提出一種利用超音波振動控制液晶分子取向的技術(shù)，”研究人員指出，“利用聲場取代電場或磁場，就不需要使用ITO電極了?！?/p>

　　事實上，液晶是一種介于液體和固體之間的狀態(tài)，因延長各向異性（在x、y和/或z平面分別具有不同屬性）而組成。液晶通常是由電場或磁場控制，在每一畫素單元位置制作耦極。最常見的類型使用ITO薄膜濺鍍于限制液晶的玻璃板頂層，但這種方式不僅昂貴、耗時，而且由于光源必須傳輸穿過ITO而使光源衰減。

　　另一方面，超音波則無損于光傳輸，而且能以類似人眼晶體的方式簡單地聚焦透鏡變形而進(jìn)行控制。根據(jù)研究人員表示，其結(jié)果是聲波可被調(diào)整成諧振模式，使得玻璃基板得以改變受限液晶的分子取向及其光傳輸強(qiáng)度。

　　藉由改變該原型的5微米厚度（黑色）至10微米（紅色）與25微米（藍(lán)色），可透過聲學(xué)調(diào)整液晶層的光傳輸強(qiáng)度分布

　　超音波液晶單元使用聚醯胺定向薄膜包覆于2個玻璃板夾層（120與 50- by-5-by-0.7）外部，2玻璃板之間并以5、10或25微米環(huán)氧樹脂邊緣微滴作為間隔層。利用超音波壓電鋯酸鈦酸鉛（PZT）換能器，從玻璃板之間液晶夾層的相對邊緣偏振厚度方向。PZT換能器在整個玻璃上產(chǎn)生連續(xù)的正弦駐波，導(dǎo)致可定向液晶的振動。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)還有許多不同的諧振頻率能影響聲學(xué)激發(fā)的LCD，大部份都介于59～189 kHz之間;由于聲學(xué)訊號直接影響液晶層厚度，從而導(dǎo)致基板的可撓曲振動與光傳輸?shù)母淖兓Ｑ芯咳藛T表示，透過玻璃基板的超音波撓曲振動，可望控制向列式液晶分子的取向，從而精確地控制液晶厚度與光傳輸?shù)膹?qiáng)度。