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奈米技術讓LCD顯示器日新月異

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黃承揚｜英商牛津儀器

2013年10月24日於日本橫濱所舉辦之平面顯示器展（FPD International 2013）中，由中華民國對外貿易發展協會所主持之「台灣FPD產業論壇」乃以大尺寸、超高解析度面板及觸控應用為發表主題，並介紹台灣平面顯示器產業最新產品、技術與市場發展狀況等；而展覽活動中更有令人期待之新技術產品，如：超高解析度電視的發展、觸控面板最新趨勢及應用及透明顯示器等等。

LCD液晶顯示器近年已朝向多樣化產品發展，例如：超薄電視、Smart TV、高解析度iPhone螢幕、展場大型商用顯示等；這乃是奈米技術於背後扮演舉足輕重的角色，才讓顯示器變透明、變薄、變得解析度更高。在台灣，國立故宮博物院所推出之2013年度大展「乾隆潮-新媒體藝術展」即透過顯示科技先進技術，呈現清晰亮麗之影像，重現乾隆盛世風情；而在中國，其博物館中所展覽之青花瓷，更可看到「透明顯示器」，讓實體產品與影像完美結合，在藝術與櫥窗展示應用上充滿想像空間。

早在2011年FPD International會展上，台灣與韓國面板大廠早已推出透明顯示器產品，經過近一兩年之發展，並藉由產品創意與藝術家的腦力激盪，科技產品已不再是冷硬的工具，由透明顯示器與實體物品相結合，讓藝術更加完美呈現即是最佳證明，例如：透明顯示器上呈現如詩畫般影像，搭配明宣德時代的青花骨瓷，讓展示品更賞心悅目、引人入勝。

在讚嘆科技與藝術創意同時，試想看看奈米技術於當中扮演何種關鍵性角色呢？當看到透明顯示器時，我們不免聯想顯示器要薄、要穿透光、且面板當中不能有任何阻擋才能透明，那該如何處理背光模組、彩色濾光片、及金屬導電電極呢？要讓顯示架構中不透光部分變得透光，就得依靠奈米技術不可，當元件縮小到接近奈米等級，騙過人眼的解析度，那自然就會透明了。

側投式光源藉由微奈米級光學膜片，將LED光源從兩側均勻導入整個面板當中，在面板上貼附光學膜片、擴散片(diffuser)與增光片(brightness enhancement film）。這些膜片表面是微奈米結構所形成的透鏡與稜鏡陣列，讓光線均勻散色與導入面板，增加背光輝度與出光效率。而微奈米結構人眼無法辨識，穿透度高達80%以上。

奈米技術所生產的彩色濾光片，是將超薄金屬與氧化膜的三明治堆疊(metal-dielectric-metal stacks)形成光柵結構，光在其中來回共振穿透與反射，即可產生紅、藍、綠顏色，同時微奈米尺吋讓解析度高於人眼辨識度。另外，每個像素內除了紅、藍、綠的彩色濾光片外，更安置了透明區域，當外界光線或是測投式光源經過面板時，有彩色濾光片的區域即顯示畫面，而沒有彩色濾光片的區域則顯示面板後面的景象，如此即解決彩色濾光片的問題。

TCO(transparent conductive oxide thin film)透明導電膜，讓透明與導電二合為一，主要是ZnO為主的金屬氧化物薄膜所組成，再藉由奈米粒子微量參雜，改變組分而調整薄膜的電學、光學、化學和物理性質，讓TCO成為多元TCO薄膜，與傳統的ITO導電薄膜相比，以ZnO為首的導電膜因為是氧化物，故不僅導電性好，而且還像玻璃一樣具有高的透明性。

我們無需特別歸類何者是奈米科技，其實奈米製程與技術理論早已隱含在各個領域產品應用當中，因為奈米科技賦予材料新功能，更進一步改善元件性能之研發，LCD顯示器面板正是個最佳範例。（本文由國科會補助｢新媒體科普傳播實作計畫─電機科技新知與社會風險之溝通｣執行團隊撰稿／2013年11月）

責任編輯：楊谷洋｜國立交通大學電機工程學系暨科技與社會中心智庫研究團隊

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