蓝相液晶技术的进步

　　4.2 GTG 的响应时间

　　指定的八个灰度等级及其对应的作用电压如图8 所示，测量响应时间时使用的驱动交流波形的周期组成为：10ms 高压跟随40ms 低压。测量获得的各灰度等级之间转换时的响应时间如表2 所示，表中T10 表示归一化透射率为10%，器件上所需加的电压可由图8 查出，为58.1V，其余类推。如果将表2 中所有X连成一根斜线，该斜线将矩形表分成上下两个三角形。则上三角形中的数据为由低灰度等级向高灰度等级变化的响应时间，即上升时间；下三角形中的数据为由高灰度等级向低灰度等级变化的响应时间，即下降时间。

　　由表2 可知，所有的上升时间和下降时间都小于400μs ，全部的响应时间小于1ms。增加驱动电压可减少上升时间，但下降时间与驱动电压无关。

表2 测量获得的各灰度等级之间转换时的响应时间

　　GLEESON 和Coles 在研究BP- LC 全开状态和全关状态之间转换时给出了上升时间和下降时间的公式（3）、（4）。式中γ1 是扭曲粘度系数，Ec 是临界电场，Vc 是临界电压，Δε 是BP- LC 介电常数各向异性。公式（3）表明下降时间与驱动电压无关；公式（4）表明上升时间随驱动电压V的增加而下降。

　　用公式（5）可以计算GTG 的上升时间，式中的Vb 是达到后一个灰度等级所需加的电压。实验证明用公式（5）计算所得的数据与测量值很接近。

　　以上研究说明BP- LC 的GTG 响应时间也足够短，并且可以采用过驱动技术来降低GTG 的响应时间。

　　5 用μ -IR 和μ -MS 分析悬浮在BPLC中单体的聚合度

　　PS- BPLC 是一种最重要的宽温度范围BP- LC，需要在BP- LC 中形成一个聚合物网络结构。通常采用紫外光（UV）处理悬浮在BP- LC 中的聚合物单体，处理后形成的悬浮在BP- LC 中的聚合物的网络结构及其聚合度，很大程度上决定了PS- BPLC 的温度特性。

　　测试LC 中单体聚合度的基本思路是：设法将LC 中未被聚合的单体全部萃取出来，称出其重量，由于原先加入LC 的单体总量是已知的，由此可以计算出聚合度。由于PS- BPLC 中在聚合前进入的单体含量较少（10%），因此只能采用色谱- 质谱联用（GC- MS） 分析方法或液相色谱- 质谱联用（LC- MS）分析方法。这两种方法的缺点有两个：（1）因为不能肯定是否已将未被聚合的单体全部萃取出来，所以由此计算出的聚合度并不是很准确；（2）测得的聚合度只是LC 盒中整体的平均值，无法获悉各层中的单体聚合度。采用微观分析法（例如微观红外光谱法μ- IR、微观采样质谱法μ- MS）则可以直接深入洞察LC 盒中每一个小区域中的聚合物和单体，即使LC 中原加入单体的含量1%。

　　用μ- IR 可以获得功能团的信息；用μ- MS 不只可以获得微量不纯物的信息，还能获得聚合物的分子结构。μ- MS 是一种新的微观分析方法，具有三大特点：（1）可以分析纳克（ng）量级的微观样品；（2）可以分析高挥发性物质；（3）能获得更准确的热谱。μ- MS 分析示意如图9 所示。

　　用上述两种微观分析方法分析了一个掺有10% 单体的BP- LC 盒不同层中的聚合度和剩余单体的比例，结果如下：

　　UV照射前，LC 层中的聚合度为5%，前后两个界面上的聚合度为30%，但聚合物的结构不完整；UV照射后，LC 层中的聚合度为90%，UV入射面的界面上的聚合度为98%，背面的界面上的聚合度为95%。

　　6 提出指数收敛模型来解释PS -BPLC 中的扩展Kerr 效应

　　PS- BPLC 具有Kerr 效应， 当电场较弱时，PS- BPLC 双折射引起的折射率差Δn 与电场E 的关系如公式（1）所示；但是，当电场变强时则出现饱和现象。后者被称为扩展（extended）Kerr 效应，可以用指数收敛模型来表达，这时折射率差Δn 与电场E 的关系用公式（6）表示：

　　式中，Δnsat 为饱和折射率差，Es 为饱和电场。如果将（6）式用幂级数展开，当电场较弱时可只取第一项，公式（6）便变成公式（1）。

　　Δnsat 与Es 之值需要用实验确定，以使实验测得之值与由公式（6）计算得出之值互相符合。实验使用的PS- BPLC 由49%（重量）Merck BL- 038、27%手性试剂（CB15 和ZLI- 4527）和24%反应单体（RM257 和EHA）组成，在40℃下用UV聚合。对于这种情况，由实验测得的Δnsat=0.038，Es=13.9V/μm。

　　实验数据与计算数据符合很好，如图10 所示。

　　7 结论

　　由于TN 型TFT- LCD 已经发展到了很高的水平，并且已进入大规模生产，实现了价廉物美。以PS- BPLCD 为代表的蓝相液晶显示器虽然较之前者具有巨大的优势，预示着更加美好的发展前途，但是从三星的BP- LCD 样机来看，与前者的差距还是比较大的。早期的TN 型TFT- LCD 较之CRT 也存在过巨大的差距，但是随着多年来大量研发资金的投入，克服了一个个难点，终于把CRT 挤出了显示器市场。可以相信，只要在BP- LCD 上投入足够的研发资金，说不定哪一天BP- LCD 就可以在市场上与TN 型TFT- LCD 决一高下。其实，这何尝不是我国平板显示界追赶世界先进水平的一个良好机会。