學術研究
本系的顯示技術研究團隊匯集了照明技術、光學設計、有機光電元件、液晶光電、色彩技術、影像融合技術、視覺人因科技與互動式訊號處理等，致力於液晶顯示及視網膜投影顯示技術的開發及其相關物理研究。
參與教授
| 姓名 | 職稱 | 學歷 | 研究興趣 |
| 楊宗勳 | 教授 兼理學院副院長 |
國立交通大學光電工程研究所博士 |
固態照明、色彩學、標準量測、微光機電系統、非線性動力學 |
| 鄭恪亭 | 特聘教授 兼系主任 兼學務處課外活動組組長 |
國立成功大學物理博士 |
液晶光電/物理、液晶配向/光配向、液晶非對稱光學、液晶節能光學、液晶偏振光學、液晶元件、液晶顯示技術 |
| 孫慶成 | 講座教授 | 國立中央大學光電博士 |
LED固態照明光學、照明光學設計、顯示光學、全像光學、體積全像光學、光資訊處理、光學檢驗、光學元件與系統設計、資訊光學（儲存、通訊及顯示) 、光學系統、光學工程 |
| 張榮森 | 專案研究員 | 美國亞利桑那大學光學博士 | PhD from Optical Science Center, University of Arizona, USA |
光學設計製造、人工智慧、圖形識別、迷糊理論與神經網路、視光學、生物光機電學、微小鏡片系統、奈米技術及應用、奈米生醫、LED光機電熱整合研究、軟性線路板光電導熱技術與材料、非接觸式光學量測。 |
| 梁肇文 | 副教授 | 美國亞利桑那大學光學博士 |
光學檢測、光學系統設計、繞射元件設計、光機工程 |
| 陳怡君 | 副教授 | 美國亞利桑那大學光學 博士 |
生醫影像檢測、核醫影像儀器、醫學影像處理、光機電系統整合、視覺績效與舒適度評估、光學精密量測 |
| 張瑞芬 | 教授 | 英國劍橋大學物理系 博士 |
有機半導體物理、有機薄膜製程與特性檢測、有機光電元件 |
研究成果摘要
孫慶成 ・ 張榮森 ・ 楊宗勳 ・ 梁肇文 ・ 陳怡君 ・張瑞芬 ・ 鄭恪亭
鄭恪亭
鄭恪亭教授在顯示技術領域的研究以液晶光電為主體，包括液晶及其相關材料之物理特性探討、液晶光配向研究及液晶光電元件之開發與應用等。
液晶及其相關材料之物理特性探討
液晶摻雜偶氮材料/單體/聚合物/奈米粒子/微米粒子/凝膠等之相關研究近年來相當受國際間學術及產業界之重視，其物理特性之探討實屬最根本之研究。近幾年獲得科技部及相關產業界的支持，並與國內外相關研究團隊合作，我們已逐漸釐清在上述材料於不同液晶中的光電特性，並將這些特性延伸至新型的液晶光電元件應用，以下針對偶氮材料、聚合物及奈米粒子加以詳述。
(1) 偶氮苯手性分子(chiral azobenzene dopants)：此為一可光調致其光電特性之材料，將少量分子摻雜於液晶中，將可得可光控反射頻譜的特性，如圖1所示，照射UV光可將反射頻譜紅移，而照射綠光則可將其藍移，此可應用於多穩態液晶顯示技術。
圖1、照射(a)紫外光及(b)綠光不同時間後穿透(反射)頻譜的變化
(2) 藍相液晶(blue phase liquid crystal)：藍相液晶是膽固醇液晶升溫至各向同性後，在緩慢的降溫速度下，介於各向同性相和膽固醇相之間的結構，其光電特性與一般向列型液晶相當不同，初步我們已建構出二元藍相結構，如圖2所示，分別為各向同性態及藍相於固定溫度下並存。
圖2、Adark為未照射之藍相區、AUV為照射UV光後之各向同性區
(3) 聚合物：此部分為單一種聚合物[poly(n-vinyl carbazole, PVK]於液晶中的特性，我們已針對該材料對熱的反應，進行一連串的研究，初步機制如下圖所示。塗佈於基板表面之PVK膜，當液晶盒溫度超過液晶相變溫度後將溶解於液晶中(呈穿透態)，而降溫過程中可再使PVK與液晶發生相分離過程，當溫度低於相變溫度後，則可得具灰階之散射型光閥。
圖3、(a)起始狀態、(b)溫度高於液晶相變溫度及(c)相分離後之多穩態散射光閥
液晶光電元件之開發與應用
液晶光電元件的研究主要包含散射型液晶光閥、液晶顯示技術開發、液晶光調製器、液晶透鏡、液晶光柵、多視角液晶顯示元件、軟性液晶顯示技術等，以下分別說明近幾年有關液晶光電元件之相關研究。
(1) 散射型液晶光閥：此部份研究主要利用聚合物(PVK)對熱及光照的特性製作散射型液晶光閥。該部份成果已發表於Opt. Express 20, 16777 (2012), Opt. Express 20, 26252 (2012), Opt. Express 21, 18492 (2013), Sci. Adv. Mater. 6, 36 (2014), Opt. Express 22 4404 (2014).
(a) (b)
(c) (d)
圖4、利用圖3之顯示機制所開發之電控及全光控液晶顯示模式。(a)溫度與液晶和穿透度關係、(b)外加電壓與穿透度關係、(c)入射光偏振與散射及穿透的關係及(d)灰階調控
(2) 全光控液晶光閥：此部份研究主要利用偶氮苯手性分子(chiral azobenzene)對UV光及可見光的特性製作全光控液晶光閥。該部份成果已分別發表於Opt. Express 21, 21840-21846 (2013), Appl. Phys. Lett. 103, 101105 (2013).
圖5、(a)液晶盒中為螺距極短之膽固醇液晶材料，於互相垂直之偏振片下觀察為暗態；(b)經由光罩及UV光照射，使液晶盒中的膽固醇液晶材料螺距伸長，藉由布拉格反射特性於互相垂直之偏振片下觀察為亮態。同時此顯示技術為全光控且多穩態。
圖6、利用光控膽固醇液晶穩態(planar及focal conic textures)之液晶顯示技術。(a)初始狀態；(b)利用綠光寫入“NCKU”字樣；(c)利用UV光將圖案抹除及(d)再次寫入“LC”字樣。
(3) 光配向及軟性液晶顯示技術應用：此部份研究主要利用甲基紅分子於基板上的吸附作用 (adsorption effect)進行光配向液晶的作用，進而將所欲顯示之資訊顯示於液晶盒上，如圖7所示。該部份成果已發表於Appl. Optics 50, 213-217 (2011).
圖7、利用光配向技術製作之軟性液晶顯示元件，曲率半徑約65 mm
(4) 藍相液晶研究及應用：此部份研究主要製作二元液晶結構於同一液晶盒中，分別為藍相及各向同性相，並將其應用於可電控之液晶光柵，如圖8所示，同時可延伸至其他相關應用，如液晶透鏡等。該部份成果已發表於J. Appl. Phys. 111, 013114-1-5(2012)
(a) (b)
(c)
圖8、(a)偏光顯微鏡下觀察的二元結構；(b)一階繞射效率與外加墊壓關係及(c)不同外加電壓下之繞射圖案
