EHC MRG-100在显示偏光片研发中的应用
更新时间：2026-01-19
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随着液晶显示、有机发光显示技术的迭代，市场对高性能、超薄化的显示面板需求日益迫切，面内偏振片（附着于显示面板内部）成为关键组件之一；同时柔性显示的兴起要求偏振片具备溶液涂布、卷对卷加工的适配性，传统制造工艺难以满足这些需求。
目前商用线性偏振片主要通过拉伸掺杂碘化合物的聚乙烯醇薄膜制成，虽具有优异的二向色比，但无法实现溶液涂布加工；现有可涂布偏振片研发面临诸多瓶颈：溶致液晶染料自组装法存在膜质差、颜色受限的问题；近晶相液晶与二向色染料结合法难以实现无缺陷分子取向，且受限于夹层结构无法大面积制备；而液晶聚合物与二向色染料的固态薄膜则存在二向色比低于传统碘偏振片的缺陷。矛盾在于如何通过溶液加工工艺实现二向色染料的高有序分子排列，进而制备出高性能可涂布偏振片。
摘要
东北大学的Yosei Shibata研究团队在《Japanese Journal of Applied Physics》期刊上发表了题为“Polarization characteristics of single-crystalline dichroic azo dye grown in nematic-phase liquid crystal"的研究论文。该团队成功在向列相液晶中制备出单晶二向色偶氮染料，明确了其分子取向结构与光学偏振特性的关联，为开发基于晶相的可涂布偏振片提供了核心技术支撑，对推动超薄、柔性显示技术发展具有重要意义。
该研究采用向列相液晶作为溶剂，构建液晶盒结构（两片涂覆聚酰亚胺的玻璃基板夹层），利用液晶分子的有序排列特性，通过主客体效应诱导二向色偶氮染料分子定向生长，最终制备出单晶二向色染料。
二向色染料分子为棒状结构，其光吸收特性与分子取向密切相关；向列相液晶分子的有序排列可作为“模板"，使溶解其中的二向色染料（客体）跟随液晶（主体）定向排列，即主客体效应；且晶相分子的有序参数本质上优于近晶相液晶，更利于提升偏振性能。同时，液晶辅助生长法可实现单晶生长方向的定向控制，避免外部界面和取向缺陷对晶体生长的影响。
这款单晶二向色偶氮染料在 675nm 波长下展现出明确的偏振光学性能，透射率达 69.3%、最小透射率为 36.5%，计算可得二向色比为 2.8，尽管该数值低于商用碘偏振片（超 50），但清晰为后续性能优化指明方向，且其溶液加工特性优于传统拉伸工艺；沉积的微晶呈现无晶界的针状形貌，面内取向可通过液晶的摩擦取向处理精准调控，吸收轴与液晶分子排列方向保持平行，同步辐射 X 射线衍射进一步证实该染料晶体为三斜晶系，晶格参数为 a=8.2Å、b=11.9Å、c=18.6Å、α=86.7°、β=79.5°、γ=117.6°，分子在衬底上的倾斜角为 38°，而拉曼光谱验证结果显示，沉积的微晶仅由二向色偶氮染料（G-241）组成，无残留向列相液晶（5CB），有效排除了共晶形成对偏振性能的干扰；从实际应用层面来看，其溶液加工流程支持超薄膜制备，不仅契合卷对卷生产需求，还可兼容印刷技术，为柔性显示面板的一体化制造提供了可行路径，同时通过改变衬底倾斜角度（θ）能够调节透射性能，随着 θ 增大，675nm 波长下的最大透射率会相应降低，这也为优化二向色比提供了清晰的实操方法。
（彩色在线）染料聚集体对偏振方向的影响(a)、(b)去除液晶后沉积的G-241微晶显微图像(c)沉积的G-241聚集体的偏振透射光谱。
（彩色在线）沉积的G241聚集体、G241粉末及5CB作为液晶溶剂的显微拉曼光谱。5CB中拉曼峰的归属如下：(a)：外苯环的C–H变形（1180 cm-1），(b)：联苯基的C–C伸缩振动（1283 cm-1），(c)：芳香族C–C对称伸缩振动（1604 cm-1），(d)：C=N伸缩振动（2226 cm-1）。
EHC MRG-100液晶配向摩擦试验机
总结
该研究系统探究了晶相二向色染料的晶体结构与偏振特性的关联，明确了分子倾斜角对光学性能的影响，丰富了液晶辅助有机单晶生长技术的应用场景，为功能有机材料的分子取向控制提供了新范式。
有望突破传统偏振片制造工艺的局限，推动高性能可涂布偏振片的产业化，为超薄显示、柔性显示、面内集成显示等新一代显示技术提供核心组件支撑；同时，该技术思路可拓展至其他功能有机材料的制备，助力光电领域的材料创新与技术升级。
