彩膜將消失 吳詩聰團隊攻破藍相液晶壁壘

　　美國光學學會本月1日對外宣布，吳詩聰教授團隊研發新一代藍相液晶技術獲得成功，使這種先進技術進一步接近量產階段。據研究團隊介紹，該技術可以使電視、電腦屏幕和其他顯示器實現更高的解析度，最高可達1500ppi，是目前蘋果Retina屏幕的三倍，并且同時可以降低屏幕所需功耗。新液晶針對場序彩色液晶顯示器的性能進行了優化，這被認為是非常有前景的下一代顯示器技術。

　　中佛羅里達大學光學與光子學院(CREOL)研究團隊的吳詩聰教授說，“今天的Apple Retina顯示器的像素密度約為每英寸500ppi。“使用我們的新技術，在同樣大小的屏幕上可以實現每英寸1500像素的分辨率。這對于需要通過靠近我們的眼睛實現虛擬現實或增強現實的技術特別有吸引力，虛擬現實或增強現實技術必須在小屏幕中實現高分辨率。

　　盡管第一個藍相液晶原型在2008年由三星展示，但由于高工作電壓和電容充電時間慢等問題，該技術還沒有進入生產階段。為了解決這些問題，吳詩聰教授的研究團隊與液晶制造商日本JNC和顯示器制造商臺灣友達光電公司一起合作。

　　在來自光學學會(OSA)的期刊Optical Materials Express中，研究人員報道了如何將新液晶與特殊的性能增強電極結構相結合，可以在每像素15V的操作電壓下實現74%的透光率，最終可以使場序彩色顯示器實用于產品開發。

　　文章的第一作者Yuge Huang說：“場序彩色顯示器可以用來實現較小像素以提高屏幕分辨率。“這很重要，因為當今技術的分辨率幾乎達到極限。

　　藍相液晶是如何運行的

　　今天的LCD屏幕是通過向列型液晶調制進入的白色LED背光源。薄膜晶體管提供控制每個像素中的光透射所需的電壓。 LCD子像素包含紅色，綠色和藍色的彩色濾光片，它們組合使用以對人眼產生不同的顏色。通過組合所有三種顏色創建白色。

　　藍相液晶可以進行切換或控制，比向列型液晶快約10倍。這個亞毫秒響應時間允許每個LED顏色(紅色，綠色和藍色)在不同時間通過液晶發送，并且不需要彩色濾光片。 LED顏色切換如此之快，以使我們的眼睛可以整合紅色，綠色和藍色以形成白色。

　　“用彩色濾色片時紅、綠、藍光都是同時產生的，”吳詩聰教授說。“然而，對于藍相液晶，我們可以使用一個子像素來產生所有三種顏色，但在不同的時間，這將空間轉換為時間，節省空間的三分之二的配置，其像素密度增加了三倍。

　　藍相液晶也使光學效率提升三倍，因為光不必通過彩色濾色片，這將穿透率控制在約30%。另一個大的優點是所顯示的顏色會更加鮮艷，因為它直接來自紅色，綠色和藍色LED，這消除了平時與彩色濾色片發生的顏色串擾。

　　吳詩聰教授的團隊與JNC合作，將藍相液晶的介電常數降低到最小的可接受范圍，以減少晶體管充電時間并獲得亞毫秒的光學響應時間。然而，每個像素仍然需要高于單個晶體管提供的驅動電壓。為了克服這個問題，研究人員設計了一個凸起的電極結構，使得電場能更深入地穿過液晶，以大幅降低驅動每個像素所需的電壓，同時保持高光穿透率。

　　“我們實現了一個足夠低的工作電壓，允許每個像素由單個晶體管驅動，同時實現小于1毫秒的響應時間，” 吳詩聰實驗室的博士生陳海偉(音譯)說。“工作電壓和響應時間之間的這種微妙平衡是啟用現場順序彩色顯示的關鍵。

　　2018年生產藍相液晶原型

　　“現在我們已經表明，將藍相液晶與凸起的電極結構相結合是可行的，下一步是實現工業化生產的樣品。“我們的合作伙伴AUO在制造突出電極結構方面具有豐富的經驗，并且能夠生產這種樣品。

　　吳世聰預測，第一個樣品可能在明年實現。因為AUO已經有一個使用凸起的電極結構的樣品，剩下就只需要與JNC合作使用新材料來進行生產。