美國光學學會本月1日對外宣布，吳詩聰教授團隊研發(fā)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(chǎn)階段。據(jù)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(xiàn)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(yōu)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(xiàn)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(xiàn)虛擬現(xiàn)實或增強現(xiàn)實的技術特別有吸引力，虛擬現(xiàn)實或增強現(xiàn)實技術必須在小屏幕中實現(xiàn)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(chǎn)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(xiàn)74％的透光率，最終可以使場序彩色顯示器實用于產(chǎn)品開發(fā)。
文章的第一作者Yuge Huang說：“場序彩色顯示器可以用來實現(xiàn)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(chǎn)生不同的顏色。通過組合所有三種顏色創(chuàng)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(fā)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(chǎn)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(chǎn)生所有三種顏色，但在不同的時間，這將空間轉換為時間，節(jié)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(yōu)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(fā)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(shù)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)場順序彩色顯示的關鍵。
2018年生產(chǎn)藍相液晶原型
“現(xiàn)在我們已經(jīng)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(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)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(jīng)驗，并且能夠生產(chǎn)這種樣品。
吳世聰預測，第一個樣品可能在明年實現(xiàn)。因為AUO已經(jīng)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(chǎn)。
原文鏈接：https://www.sciencedaily.com/releases/2017/02/170201110628.htm
