由于全球稀土金屬市場(chǎng)幾乎由中國(guó)壟斷，導(dǎo)致于其他國(guó)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(chǎng)的定向超音波來(lái)控制液晶，取代以稀有氧化銦錫（ITO）制作電場(chǎng)控制LCD畫(huà)素的方式。

　　在《應(yīng)用物理快報(bào)》（Applied Physics Letters）期刊中，研究人員發(fā)表了這項(xiàng)主題為“利用超音波振動(dòng)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(guò)將電場(chǎng)切換為聲場(chǎng)即可控制畫(huà)素，而無(wú)需移動(dòng)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(gè)超音波鋯酸鈦酸鉛換能器?！?/p>

　　研究人員透過(guò)超音波液晶單元原型顯示，聲場(chǎng)就像電場(chǎng)或磁場(chǎng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)控制液晶分子取向的技術(shù)，”研究人員指出，“利用聲場(chǎng)取代電場(chǎng)或磁場(chǎng)，就不需要使用ITO電極了?！?/p>

　　事實(shí)上，液晶是一種介于液體和固體之間的狀態(tài)，因延長(zhǎng)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(chǎng)或磁場(chǎng)控制，在每一畫(huà)素單元位置制作耦極。最常見(jiàn)的類(lèi)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(shí)，而且由于光源必須傳輸穿過(guò)ITO而使光源衰減。

　　另一方面，超音波則無(wú)損于光傳輸，而且能以類(lèi)似人眼晶體的方式簡(jiǎn)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?cè)撛偷?微米厚度（黑色）至10微米（紅色）與25微米（藍(lán)色），可透過(guò)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(gè)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(shù)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(duì)邊緣偏振厚度方向。PZT換能器在整個(gè)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(dòng)。

　　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(hào)直接影響液晶層厚度，從而導(dǎo)致基板的可撓曲振動(dòng)與光傳輸?shù)母淖兓?。研究人員表示，透過(guò)玻璃基板的超音波撓曲振動(dòng)，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。