Only Perception: 奈米線讓 LCDs 更亮、更薄、更便宜

2008-10-06

奈米線讓 LCDs 更亮、更薄、更便宜

Nanowire technology could make LCDs brighter, thinner, and cheaper
http://www.physorg.com/news142246728.html

October 03, 2008
By Lisa Zyga

(PhysOrg.com) -- 隨著奈米壓印（nanoimprinting）技術的進步，科學家證明，使用奈米大小的偏光板能顯著強化液晶顯示器（LCDs）的對比率。對消費者而言，這意味著電視、電腦螢幕，還有特別是行動顯示器，在未來能更亮、更輕與更薄。

來自佛州 Central Florida 大學的科學家 Zhibing Ge 與 Shin-Tson Wu，在最近一期 Applied Physics Letters 中介紹他們改良過的 LCD 設計。他們使用一種奈米線格柵偏光板（nanowire grid polarizer，NWGP）進行背光回收，那增強 LCD 的光學效率，也因而減少其電力損耗。

"用以製造大面積線格柵偏光板的方法進展相當迅速，那得益於奈米壓印技術的巨大動力，" Wu 說。"現今，有可能以 100 奈米或更小的程度來製造 NWGPs。與多層薄膜製成的反射式偏光板有所不同，WGP 是種格柵狀的結構，能展現出相當高的穿透對比率。結果，它擁有取代底下那張導光板（LP，Lighting-Panel，接近 LCD 的背光處）的潛力。"

在傳統的 LCDs 中，這些裝置夾在上、下層的線性偏光板間。雖然線性偏光板能提供高對比率（明亮與黑暗之間的亮度差異），不過它們也傾向將該裝置的背光吸收超過 60%，導致最大透光率只有 40%。

Ge 與 Wu 證明以回收光的 NWGP 取代底部線性偏光板，並使頂部線性偏光板保持原狀，如何能改善裝置的光學效率。科學家們解釋這種回收過程如何運作：當來自光源、未經偏振的光（例如：冷陰極燈管）抵達 NWGP 層時，只有行進方向垂直於線格柵的波（p 波）能夠穿透 NWGP，接著被傳送。當行進的波平行於線格柵時（s 波），首先被反射回導光板以便回收，但它們接著再一次反射回 NWGP。

藉由來回反射，s 波有更多機會能轉變成 p 波，並穿透 NWGP。這種回收過程再光被吸收或消散之前能夠重複好幾次。結果，與使用兩張線性偏光板相較，整體的光效率能改善約 60%。

除了這種增強的效率外，相較於傳統的 LCDs，NWGPs 能提供其他優勢。科學家在這裡使用的 NWGP 只有 200 奈米厚（線性偏光板有 210 微米厚），那不僅能減小無謂的光吸收，還能夠將光洩露最小化，使超薄顯示器成為可能。此外，線性偏光板＋NWGP的配置能提供更寬的視角：科學家使用傳統的多象限垂直配向（multi-domain vertical alignment）LCD 在 75 度的觀看圓錐（viewing cone，http://en.wikipedia.org/wiki/Viewing_cone）中達到 100:1 的對比率。

"我們計畫與我們的合約資助者奇美電子合作，來製造這種新裝置配置的測試裝置，" Ge 說。"此外，我們會將這種奈米線格柵偏光板技術應用在行動裝置與 3D 顯示所使用的、在太陽底下可閱讀的半穿透反射式（transflective）LCDs 上。如果表現優良而且成本可以接受，那麼我們預期這種技術在不久的將來會廣泛應用於消費者市場中。"

※ 相關報導：

＊ Nanowire grid polarizer for energy efficient and wide-view liquid crystal displays
http://link.aip.org/link/?APPLAB/93/121104/1