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掌握反應時間創造犀利畫質

103/01/09 18692

范賢娟｜臺灣師範大學科學教育研究所

液晶螢幕具有體積精省、重量輕、驅動電壓低、功率消耗低等優點，且較沒有輻射、靜電及影像閃爍的問題，近年來已逐漸取代陰極射線真空管螢幕，成了當紅炸子雞。

不過提到液晶螢幕的影像顯示效果，傳統的陰極射線真空管仍有很大的優勢，它的反應時間、色彩表現力、明暗對比度都比較好。目前許多學者都設法提升液晶螢幕在這方面的功能，長庚大學光電工程研究所吳國梅教授則在「反應時間」這方面的特性有深入的研究。

反應時間是指像素由暗轉亮，再由亮轉暗所需要的時間，主要由外加電壓與液晶分子排列的變化來決定其速度，越短越好。目前陰極射線真空管的反應時間只有1毫秒，相對於人眼視覺暫留的極限而言已相當不錯。但液晶顯示器是透過液晶的扭轉來體現明暗變化，這種扭轉過程需要時間，因此反應時間較長，通常需要8至16毫秒左右。如果只是簡單的文書處理和檔案編輯，應答速率還不需要太嚴格的要求，但若是玩電腦遊戲或是看快速動畫影片時，同樣的速率就會有拖尾、殘影等問題。未來如繼續朝3D立體影像發展，則需要有更高的要求。

1993年，伯斯（P.J‭. ‬Bos）和尤區達（Tatsuo Uchida）提出「光學補償彎曲模式」，運用這技術可讓液晶分子在平面內彎曲排列，使光產生雙折射，具寬視角及快速反應的特性。但這項技術的液晶分子從展開到彎曲的過程中是不連續的，因此必須克服轉態過程中所消耗電壓和時間的問題。

吳教授最大的突破在於利用微奈米製程技術製作複合式的配向薄膜結構，藉由圖騰化的垂直配向液晶高分子柱，來操控顯示器內的液晶分子排列，進而獲得適當的中度預傾角，使得顯示器在受到電場操控時的轉態反應時間可以縮短，同時克服液晶分子因排列轉換上的不連續所造成的暖機時間過長、驅動電壓過高等問題，進一步達到節能減碳、增長元件壽命的效果。

這項技術在預傾角度調控上也能有比較大的範圍，連在三、四十度的時候都可以利用電壓控制，如此就可以決定光通量的多寡，亮暗態也就較能自由操控。不過，吳教授也坦言，目前在應答速率的提升上雖有不錯的效果，但在暗態還是會有些微的光量通過，因此明暗對比度會比較差，這方面的問題還要想辦法解決。

吳教授在這研究過程中也發現，量產應用的關鍵在於材料，目前這類材料由國外合成，價格不斐。吳教授希望能與材料合成領域的專家學者或業界合作，自行開發具有相同光學特性的創新材料，以降低製作成本，在後續技術發展上才會有更好的機會。同時，由於這類材料具有導光特性，未來不僅可運用在液晶顯示器上，在其他發光元件或太陽能電池方面也有應用價值。

資料來源

《科學發展》2014年1月，493期，72 ~ 73頁

液晶(5) 真空管(3) 立體影像(2) LCD(2)

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