8月快訊-3: 為台灣加油打氣專欄_我國在液晶設計上的研究發展 / 李家同 (作者為本會理事長)

張貼日期：2015/8/26 上午 01:31:52

    我們現在一般的顯示器其實是所謂的液晶顯示器，也就是說兩層玻璃之間有一層液晶材料。液晶，顧名思義是液態晶體，可是這種液體有一個特別之處，它有結晶的特質，可想而知的是這個液體內部有許多特殊化學結構，這些化學結構的排列是很有規律的。當然，我沒有資格很正確地解釋液晶是怎麼回事，可是大概說起來液晶可以用圖一這個示意圖來解釋。

    這個液晶的後面有一個光源，各位可以看出來，如果液晶的內部排列像圖一的情況，光源的光是可以透過的，所以我們看到的是很亮的一點。

    液晶有一個特色，假設我們給液晶一個電壓，液晶的內部結構就會有所改變。圖二的示意圖是簡單地解釋了液晶內部旋轉的結果。

    如果到了圖二的狀況，光源的光通過液晶的就少了，當然我們所看到的光點就暗了。至於顏色是怎麼達成的，那就太複雜，我根本沒有這個能力講清楚，暫且不表。

    能夠製造液晶的國家是不多的，液晶大多數來自德國和日本。要製造適合顯示器用的液晶是相當麻煩的，因為我們希望所設計的液晶黏度要好，像水一樣；希望所用的電壓可以非常之低，因為愈低的電壓愈省電；溫度範圍要大，不能天冷或天熱我們就無法看電視；最後我們希望它旋轉的速度要非常之快，純度也要高，影像品質會更好。

    要做出這種液晶，就要調整很多的參數。當然我們可以利用一些理論，可是腦筋清楚的人都知道，這些理論對於簡單的化合物也許有用，像液晶這種非常複雜的化學結構，純理論是絕對不夠的，必須要做很多的實驗。專家會告訴你，因為參數非常之多，各種參數的組合也就種類繁多，可能要做到一萬次實驗，才能知道哪一個參數組合是最適合所需的。

    怎麼辦呢?我們有一個辦法，我們知道實驗非做不可，但是做一萬次實驗未免不切實際，所以我們的研究工程師在四年內就做了460個分子結構，每個實驗都是一組參數的組合，每個實驗也都記錄下這種液晶的性能。

    得到各組資料以後，工程師將這些資料送入一個電腦軟體。這個電腦軟體可以利用460筆資料來推測其他組合會有如何的結果，這個軟體所利用的數學是內插法。內插法是怎麼回事?我現在用一個最簡單的方法來解釋。

    假設你知道身高170公分的男人，平均體重是65公斤，身高175公分的男人，平均體重是70公斤，用這兩種資料，我們可以推測身高172.5公分的男人，平均體重是72.5公斤。這當然有一些錯，可是八九不離十，如果我們所知道的資料愈多，當然我們預測的結果就會愈準確。

    利用這種方法，我們的工程師可以得到80%的準確率。四年以前，因為實驗不夠多，他們的準確率是不能談的。四年的苦功沒有白費，我們國家已經能夠做出一些可以使用的液晶。但是我們距離德國和日本還有一段距離，他們的準確率據說可以到達90%以上。

    所以我們應該感到很高興的是，我們國家有不少的工程師在下苦功。液晶絕對不是拿一本教科書讀了以後就能做出來的，這種顯示器液晶的設計都是公司的秘密，也是靠很多經驗得到的。如果不下苦功，永遠做不出所以然來。我們國家之所以有人可以下這個苦功，乃是因為經濟部的策略已經相當鼓勵大家從基本做起，這個研究計劃就是經濟部的工業基礎技術計劃下的結果。

    我們也應該知道一件事，那就是軟體的發展在工業發展上是非常重要的，但我們總不要成天鼓勵我們的青年學子發展簡單而討人喜歡的軟體，這種軟體也許會討人喜歡，可是一下子就會被追上，我們應該鼓勵年輕人發展非常特別而需要很大學問的軟體。

    最後，我們應該為我們自己的工程師感到驕傲。比起一些先進國家，我們的確是起步晚了一點，可是很顯然的，我們追趕得不錯。