分項三: 顯示與影像光電科技

計畫主持人: 謝漢萍

前瞻光電研究中心

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技術屬性 研究課題 成員

高階2D顯示與前瞻影像擷取元件

軟性高容量電阻式記憶體 謝漢萍、劉柏村

複合式有機場效電晶體 謝建文

液晶透鏡/眼鏡 林怡欣

雙穩態液晶 鄭協昌

前瞻3D影像處理與漂浮顯示技術 數位光學與影像技術 田仲豪

3D多功能立體顯示 黃乙白

未來3D凌空觸控系統與感測元件電路 Air-touch 3D互動 黃乙白

IGZO TFT感測元件電路 戴亞翔

影像與顯示於生醫科技之應用 腦機介面互動 謝漢萍、黃乙白

三維內視鏡影像系統 謝漢萍、黃乙白

分項主軸技術(1)- 高階2D顯示與前瞻影像擷取元件

•謝漢萍、劉柏村: 高電子遷移率TFT技術

•謝建文: 複合式有機場效電晶體

•特點: 高穩定度驅動以應用於高解析度面板

•業界合作: 美商應材、群創 (總金額 1,300萬元)

•林怡欣: 液晶透鏡/眼鏡

•鄭協昌: 雙穩態液晶

•特點:大孔徑、高亮度(無偏光片)、可控記憶時間

•業界合作: Nikon, Japan (總金額 600萬元)

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高效節能，高信賴性透明非晶態氧化物半導體於前瞻顯示科技應用

•高節能，高信賴性透明非晶態氧化物半導體於前瞻顯示科技應用

透明氧化物半導體具備高效能，低耗電特性以提供未來高解析度綠能面板之選擇。有別於非晶態銦鎵鋅氧化物我們開發出更高節能效率且低溫製程下可發展於之非晶態銦鋅錫氧化物半導體及軟性透明電子產品領域。並針對光敏感性開發透明紫外光吸收層以增加元件光電穩定度，提升驅動電流利用率。

•Flexible OLED

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高效節能，高信賴性透明非晶態氧化物半導體於前瞻顯示科技應用

NCTU透明高效節能高信賴性非晶態氧化物薄膜電晶體技術

國內顯示器產業創新研發

•2013~2015高信賴性非晶態氧化物薄膜電晶體技術建教合作案

•總合約金：4,000,000 TWD 放眼國際，頂天立地

•2012~2015透明高效能高信賴性非晶態氧化物薄膜電晶體技術建教合作案

總合約金：300,000 USD NCTU基礎/核心關鍵技術研究開發 •Patent:

1.具紫外光吸收層之薄膜電晶體 (TW 102119854)

2. Thin film Transistor with UV light Absorber Layer (US 13/975611)

複合式無機有機薄膜電晶體

• 本研究著重於一維奈米結構與有機半導體材料之整合，近期已建立一維奈米結構拉伸壓印自組裝技術，可將無序混亂的奈米線轉變為平行排列的規則陣列，並轉印於平面或非平面的基材上；進而將此奈米線陣列與有機半導體高分子整合為薄膜電晶體元件，可提升空氣中載子遷移率與穩定性。

• 2013 MRS Spring Meeting, Apr. 1-5, San Francisco, USA (2013)

Mobility enhancement > 3X

ON/OFF current ratio > 107

10X reduction in subthreshold voltage

Air stability test (ongoing…)

transistor characteristics air stability test

•6 mm •10 mm

•20 mm

電控近視老花雙用之液晶眼鏡

• 突破傳統液晶透鏡無法作大孔徑的限制, 利用液晶聚合物薄膜設計新的液晶透鏡結構實現大孔徑不需偏光片之電控近視老花雙用之液晶眼鏡. 此研究成果也被選入至Virtual J. for Biomedical Optics. (VJBO).此外,此研究成果於2013年SPIE Photonics West, Optics of Liquid Crystals, 2014年SID 會議獲邀演講.

•PLC=-

1D

•360 cm

•PLC=0D

•33 cm •PLC=+2

D

•PLC=+2D; Accommodation=+2D

•20 cm

•100 cm

• Opt. Express 21, 9428 (2013); It’s selected by Virtual Journal for Biomedical Optics. (VJBO), 8, 2013

• Patents: US13/828,723,US 13/644,836, TW 102104728,TW101125012

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二氧化鋅奈米柱陣列液晶配向與應用

• 利用無機的二氧化鋅奈米柱陣列，可實現高穿透的垂直配向膜，並應用於混合排列向列型液晶顯示器(Hybrid-Aligned LCDs)

•The SEM images of ZnO NW arrays /ITO substrates.

(a) Top view and (b) cross section view.

•The transmittance spectra of the ITO glass and

ZnO NW arrays/ITO substrate.

•The voltage-dependent optical transmittance of the

HAN-LCD.

• OPTICS EXPRESS, Vol. 21, p 29277 (2013).

• 田仲豪: 3D數位光學與影像演算法

• 特點: 開發2D影像轉3D立體畫面的高速運算。

• 國際合作:與Harvard Univ. 數學系丘成桐教授合作開發

• 謝漢萍、黃乙白— 3D多功能立體顯示

• 特點: 透過液晶透鏡陣列即時呈現多功能3D立體漂浮影像

• 業界合作: 群創光電、勝華科技、中強光電

• 技轉授權: 勝華科技、照陽科技、SuperD.、群睿光電

(以上總金額達 1,100萬)

分項主軸技術(2)- 前瞻3D影像處理與漂浮顯示技術

參與研究團隊及國際合作 Image-based Metrology

•High-speed Computation

•Shing-Tung Yau •Song Zhang

•3D Machine Vision

•Chung-Hao Tien

•Spectral imaging

•Aim: To implement a multi-dimensional video-based metrology, including 3D, EDoF, spectral imaging .

•Tien (right) with Dr. H. Movasati (IMPA, left) and Dr. F. Dragos (Université Paris Diderot, middle). Dr. Tien visit in Harvard since 2013.2

3D數位光學與影像技術

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3D多功能立體顯示

• 多功能液晶透鏡，是目前唯一可同時達成2D/3D切換、3D旋轉、 3D區域化、 與3D高解析度掃描之液晶透鏡陣列技術.

• 已成功技轉給 [勝華科技] 、[照陽科技]、[Super D Corp.]、[群睿光電]

• 獲得IDMC2013, 3DSA2012 等國際級研討會之 Distinguished Paper Award

• 黃乙白 — Air-touch 3D互動顯示技術

• 戴亞翔—TFT感測元件電路

•特點: 使用內建TFT光感測器，搭配3D光學元件與DSP處理，動態編輯3D漂浮立體影像。

•國際合作:與Cornell Univ. 電機系陳祖翰教授合作開發

•業界合作: Synaptics Inc.、友達光電 (總金額875萬元)

分項主軸技術(3)- 未來3D凌空觸控系統與元件電路

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Air-touch 3D互動顯示技術

3D display 3D interactive system

• 內建光感測元件之3D air-touch之互動技術

• 與 [友達光電] 及 [Synaptics Inc.] 長期合作(總金額1,150萬元)

• 已申請超過17件專利 (5件已獲證)

• 獲得宏碁龍騰微笑創業競賽 全國第二名以及IDMC、TDC等國際研討會論文獎

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雙閘極IGZO TFT電路開發

雙閘極IGZO TFT與現有製程相容，利用此元件開發出性能更佳的各種電路

-2 -1 0 1 2 32

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Vo

ut

(V)

Bottom Gate Voltage of TB , Vin (V)

(a) Conventional TFTs

(b) TFTs of improved performance

(c) TFTs of positive feedback

Gain Conv. Dual-G Feedback

dVout/dVin 2.86 3.73 11.20

•High Input Impedance Active Pixel Sensing Circuit with Threshold

Voltage Compensation Implemented by Dual-Gate IGZO TFTs”, SID

Symposium, Vancouver, Canada, 2013

•Boosted Gain of the Differential Amplifier Using the Second Gate of the

Dual-Gate a-IGZO TFTs”, IEEE EDL, VOL. 33, NO. 12, PP. 1729-1731, 2012

•Three-transistor AMOLED Pixel Circuit with Threshold Voltage

Compensation Function Using Dual-Gate IGZO TFT”, IEEE ELECTRON

DEVICE LETTERS, VOL. 33, NO. 3, PP. 393- 395, 2012

Active

Pixel

Sensing

Circuit

3T1C AMOLED

Pixel Circuit

Differential

Amplifier

•謝漢萍、黃乙白: 腦機介面互動顯示技術

•特點: 利用腦部之SSVEP訊號，判斷使用者所注視之顯示螢幕資訊；可應用於消費電子與腦部檢測。

•國際合作:與UCSD. 腦神經科學中心 鍾子平教授 合作開發

•醫界合作: 台北榮總神經科王署君主任

分項主軸技術(4)- 影像與顯示於生醫科技之應用

•10Hz

•Spectral analysis

•Occipital lobe(visual processing center)

• Google glass Visional Remote Controller Migraine Alarm

• 謝漢萍、黃乙白: 三維內視鏡影像系統

•特點: 利用微透鏡陣列，搭配ADS-3D動態影像處理，完成3D內視鏡影像。

•國際合作:與U Conn. 電機系Prof. Javidi 合作開發

•醫界合作: 秀傳亞洲微創手術中心

視覺腦機介面之互動式顯示系統

• SID Symposium 44, 146-149 (2013).

• 利用顯示訊號誘發穩態視覺誘發電位(SSVEP)的腦波，做為互動訊號.

• 首度提出多彩混色刺激，使觀賞者察覺不到閃爍，但可偵測出SSVEP訊號.

• 研究成果獲選為SID2013 Best of Display Week, 與OPTIC2013的 Oral Award.

Brain-Display Interaction

SSVEP

Signal Processing

(Signal Encoding

in LED Backlight)

Command

Interactive Feedback

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前瞻光電研究中心

• High resolution 2D/3D switchable stereo-based endoscopic image is provided.

• A novel multi-lens array has been prototyped.

• The endoscope diameter is miniaturized to the smallest possible size in order to be able get 3D image ( about 1mm by 1mm).

• Great collaboration with Asian Institute of TeleSurgery (AITS) and International Medical Research Association (IMRA). (秀傳亞洲微創手術中心)

三維內視鏡影像系統

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重點量化結果 • 獲得獎項

教師獲獎

●黃乙白，中國電機工程學會102年度「優秀青年電機工程師獎」

●黃乙白，第二屆「青年光電工程獎」

團隊學生獲獎

• 簡又儀、林芳正(指導教授:謝漢萍、黃乙白) Best of Display Week 2013 • 任台翔(指導教授:謝漢萍、黃乙白) Distinguished Paper Award, IDMC 2013. • 張育誠(指導教授:黃乙白) Distinguished Paper Award, IDMC 2013. • 邱士恆(指導教授:黃乙白) Outstanding Poster Award, , IDMC 2013. •陳明璿(指導教授:林怡欣) SPIE Optics and Photonics Education Scholarship •陳宏山(指導教授:林怡欣) SPIE Optics and Photonics Education Scholarship •鄒雨時、張凱涵(指導教授:林怡欣) 中國液態晶體學會年會暨研討會-壁報論文獎

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重點成果

舉辦大型國際型研討會 (IDMC’13)

會議中邀請 宸鴻光電 孫大明總裁、前三星技術副總裁，現任教於漢陽大學之昔俊亨教授、友達光電 羅方禎顧問及日本SEL 山崎舜平社長 等擔任Keynote speaker。

參與人數 近千人；並與Touch Taiwan合辦展覽，參觀人數近3萬人

世界首位TFT-LCD發明人友達光電 -羅方禎副總

全球最大觸控面板公司宸鴻光電 - 孫大明總裁

前三星技術副總裁漢陽大學 -昔俊亨教授

世界軟性顯示技術領先者日本SEL -山崎舜平社長

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中心成員研究成果發表統計

SCI論文：A+級（Ranking ≦ 5%）× 2篇

• IEEE J. OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS

SCI論文：A級（5%＜Ranking ≦ 40%）× 30篇

• J. OF DISPLAY TECHNOLOGY

• OPTICS EXPRESS

• OPTICAL MATERIALS

• OPTICS LETTERS

• NANAOSCALE RESEARCH LETTERS

• APPLIED PHYSICS EXPRESS

• J. of Applied Physics

• Applied Physics Letters

• IEEE J. of Selected Topics in Quantum Electronics

• IEEE Elec. Dev. Lett.

• J. of Materials Science-Materials in Electronics

SCI論文：B級（Ranking＞40%）× 1篇

• J. of SID(2013)

Conference 論文數 x 12篇 ; Invited talks 10 ; Book Chapter 2 ; Journal Editor: 7

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中心成員研究成果發表統計

研究及建教計畫

• 國科會專題研究與產學合作計畫共21件，總經費5,180萬元。

• 產學合作與國際合作計畫(來自企業部門)共13件，總經費3,340萬元。

• 顯示與3D相關技轉授權共6件，總經費1,710萬元。

• 國科會自由型計畫 (全國僅四件，是工程領域唯一通過的一件)

計畫題目: 次世代智慧行動裝置之系統整合平台計畫

計畫金額: 4,000萬(一年)，含2,800萬國科會補助與1,200萬業界配合款