談起熒幕技術，相信大家大都會聯想起 OLED、LCD、LED，而影音愛好者或者會再加多 Plasma 這種已經「壽終正寢」的熒幕技術。而早前香港科技大學先進顯示與光電子技術國家重點實驗室，就宣佈成功研發一種全新的 LCD 顯示技術、名為「有源驅動鐵電液晶顯示器（Ferroelectric Liquid Crystal Display，簡稱 FLCD），號稱有著像素、光度大幅提升，兼且能夠節能省電兼減省開發成本的眾多優勢。
究竟這種港產技術背後是甚麼葫蘆便賣甚麼藥？艾域就專訪到該團隊的「統領」、科大電子及計算機工程學系講座教授郭海成，交由他為大家深入解構吧。
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改用鐵電液晶 反應速度快 1000 倍
據郭教授表示，傳統 LCD 液晶熒幕排列方式主要都是相列式，而今次的 FLCD 則顧名思義，改用鐵電式液晶。他指出：「鐵電式其實之前已經很多人做過，但一直無法成功，但今次我們的就好特別。以前的鐵電液晶依靠『Surface Stabilization』（表面穩定）技術，很難製造而且十分不穩定，但我們就找尋到新材料及結構，令這種液晶能夠十分穩定，無需使用 Surface Stabilization。」他續指出，以往的鐵電液晶，一觸碰就會因為破壞內部序列而即時損壞，但 FLCD 就無這個問題，可以隨便觸碰熒幕表面。
FLCD 改用新型鐵電液晶，最大好處就是能夠大幅度提升反應速度，由傳統 LCD 熒幕最快的數毫秒（ms），提升至十數微秒（μs），足足快上 1000 倍！
▲ 香港科技大學先進顯示與光電子技術國家重點實驗室研究團隊，開發出全新 LCD 熒幕技術 FLCD（有源驅動鐵電液晶顯示器）。
▲ 現時 FLCD 的示範原型由研究團隊與台灣友達光電（AUO）共同製造，熒幕尺寸為 3 吋。（相片由科技大學提供）
能夠改用場序式顯示 去除彩色濾光片及子像素
郭教授繼續解釋，之所以要使用反應速度大幅提升的鐵電液晶，是因為 FLCD 採用的顏色顯示方法與現有熒幕不同。「傳統上彩色熒幕共有兩種顯示顏色方法，一種是 Spatial Coloring（空間式），另一種則是 Field Sequential Coloring（場序式），兩種方法都是將紅、藍、綠光在眼睛中混合成不同的顏色。」
他指後者其實存在已久，在最早期 47 至 48 年、美國品牌 RCA 推出之彩色電視機中，就是採用時間場序式技術，不過這種技術必須要 RGB 顏色畫面驅動得夠快，才可以令眼睛看到混合出正確顏色，技術相對上就比較困難做得到，因此在 50 年代就改為使用空間式，每個像素中包含 RGB 三原色子像素並加入彩色濾光片，並一直沿用至今。
但如前文所述，由於鐵電液晶的反應時間大幅提升，足以應付使用場序式顯示時，快速順序地輸出 RGB LED 背光系統所提供之紅、藍、綠三原色光源畫格（Frame），確保觀看者雙眼不會看到「色分離」（Color Breakup）問題。而由於用上場序式顯示，因此 FLCD 熒幕就可以刪去每個像素點內的子像素，以及將彩色濾光片一併移除。
▲ FLCD 示範原型於 5 月在美國洛杉磯舉行之 SID Display Week 2018，就取獲 I-Zone（Innovation Zone）最佳原型獎項（相片由科技大學提供）。
▲ 傳統 LCD 熒幕，每個像素都會再設有 RGB 三原色子像素，並在 TFT 薄膜電晶體後方設有彩色濾光片，亦主要採用白光或 RGB LED 組合輸出白光的 LED 背光系統。
▲ 至於 FLCD 熒幕，則會刪去 RGB 子像素及彩色濾光片，而 LED 背光燈系統亦只會採用 RGB LED。郭教授解釋雖然現時不少高階 LCD 電視機都與 FLCD 同樣使用 RGB LED 背光系統，但其實兩者「既是相同又是不同」，傳統 LCD 的 RGB LED 背光在發送至 TFT 薄膜電晶體時會組合成白光，而 FLCD 的畫格就會以全紅、全綠、全藍方式，按時間順序高速驅動發送，再由視覺系統混合成彩色影像，因此可顯示色域更廣闊之餘，亦能有效提高色彩飽和度。
FLCD 優勢：解像度/亮度提升、節省成本/能源 適用於手提電話/VR 裝置/電視機
說到這裡，究竟 FLCD 熒幕有何好處呢？首先是移除成本佔 LCD 熒幕達 30% 之彩色濾光片，整體生產成本自然較傳統 LCD 熒幕為低。另外，由於不設子像素，因此能夠將像素空間用盡，從而令同一尺寸下解像度可提升 3 倍。而由於不設子像素及彩色濾光片，FLCD 熒幕的透光率亦因而提升，令背光消耗大幅降低，不論是用於流動還是家用裝置，也能夠達到節省能源及省電目的。
因此，郭教授認為 FLCD 十分適合用於手提電話、平板及手提電腦等流動裝置，而由於解像度可提升 3 倍，因此也可用作改善 VR 裝置的畫面細緻度。若用於電視機之中，則因為受惠於 RGB LED 背光系統，令畫面顏色表現以至整體飽和度都可有更佳的效果。不過雖然優點不少，但究竟何時能夠商品化，仍然需視乎廠商的取態。
▲ 同場對比 FLCD 及傳統 LCD 熒幕，可以發現前者的亮度明顯高得多。
