Nyckelmaterial för nästa generations bildskärmar
Tunna bildskärmar finns idag på marknaden i en mängd olika produkter, till exempel datorskärmar, videokameror och mobiltelefoner. Tekniken de bygger på behöver utvecklas för att uppfylla kraven på hastighet och upplösning. Jan Lagerwall fortsätter Chalmers stolta tradition i sammanhanget och presenterar i sin avhandling två alternativa material som innebär ett stort steg framåt mot en lösning av problematiken.
Vätskekristaller, eller flytande kristaller, är idag mest kända som den aktiva komponenten i tunna bildskärmar. De är organiska material med en eller flera faser mellan vätskefasen och den kristallina fasen. Dessa vätskekristallina faser karakteriseras av en unik kombination av molekylrörlighet och makroskopisk ordning, vilken ligger till grund för deras användning i bildskärmar.
De flesta tillämpningar bygger idag på den enklaste, så kallade nematiska fasen. Vi närmar oss idag de fysikaliska begränsningarna för denna teknik och för att uppfylla de höga krav som videotillämpningar ställer söker man därför alternativ. Mest lovande är de polära, det vill säga ferro- och antiferroelektriska, vätskekristallerna, FLC respektive AFLC. Den grundläggande upptäckten för att åstadkomma FLC-displayer
gjordes 1980 vid Chalmers.
Intresset för dessa material är idag stort eftersom de tillåter hög upplösning och snabb respons till ett pris som ligger långt under det som den konkurrerande mikrospegeltekniken kan erbjuda. Då FLC-displayer inte själva alstrar något ljus, vare sig synligt eller UV, lider de inte heller av problem med kemisk självnedbrytning som begränsar livslängden, något som är ett av huvudbekymren för organiska lysdioder. Sedan ungefär ett år existerar i USA en storskalig produktion av mikrobildskärmar baserade på FLC- tekniken. De används exempelvis i digitala kameror och videokameror.
Det huvudsakliga problemet vid tillämpning av FLC- och AFLC- material är relaterat till deras skiktade struktur. I de flesta fall varierar skiktens tjocklek med temperaturen och denna variation skapar defekter som försvårar tillverkningen av bildskärmar och sänker deras kontrast. I Jan Lagerwalls avhandling presenteras två nya vätskekristallina material som visar vägen mot en lösning av detta problem, då de uppvisar en temperaturoberoende skikttjocklek. Med hjälp av röntgendiffraktion, optiska och dielektriska studier har materialen karakteriserats i detalj.
En stor del av avhandlingen ägnas åt hur polära vätskekristaller beter sig då de kapslas in mellan närliggande ytor. Detta är vätskekristallens typiska omgivning i alla tillämpningar då en displays inre tjocklek är ungefär en tusendels millimeter, och det är därför av stor vikt att förstå de processer som ytinverkan kan ge. Förutom att den makroskopiska strukturen drastiskt kan förändras, kan ytorna till och med förändra hela fassekvensen i ett vätskekristallint material. Med en god förståelse av dessa processer kan man undvika de icke önskvärda processer som ytorna ger upphov till, samtidigt som man kan utnyttja ytinverkan för att optimera tillämpningens effektivitet i andra avseenden.
Avhandlingen “Structures and Properties of the Chiral Smectic C Liquid Crystal Phases – Ferro- and Antiferroelectricity in Soft Matter” försvaras vid en offentlig disputation den 8 maj 2002, kl 10:00, i hörsalen Kollektorn, Chalmers mikroelektronikcentrum (MC2), Chalmers tekniska högskola, Göteborg.
Kontaktinformation
För mer information kontakta:
Jan Lagerwall, tel 031-772 80 35
jan.lagerwall@fy.chalmers.se
