Transcript 光亮度與輻射度光度學輻射度學輻射度

顯示器概論
逢甲大學 光電系
魏明達
光度學與輻射度學
Photometry and Radiometry
研究可見光區內
電磁輻射能的
計量科學
純客觀的物理量
＋
人眼對光的視感度
研究不可見光區內
電磁輻射能(radiant
energy)的計量科學
純客觀的物理量
基本量
視感函數
visual response function: V(l) ≤1
視覺最靈敏的光 :
白天（明視覺）λ＝555nm, Kmax=680 lm/W
晚上（暗視覺）λ＝510nm, Kmax=1746 lm/W
波長(nm)
顏色
380-480
藍(blue)
480-560
綠(green)
560-590
黃(yellow)
590-630
橙(orange)
630-780
紅(red)
紅＋藍
紫(purple)
基本單位：功率
定義：能量通過的速率
光度學
輻射度學
光功率(luminous power
or luminous flux)
單位：流明(lm, lumen)
符號：Pp(l)
輻射功率(radiant power)
單位：瓦特(W, watt)
符號：Pr(l)
Pp l   K max V l  Pr l 
在l=555nm下，一瓦特的輻射功率等於680流明
流明：在白金的凝固溫度(2042 K)下，一強度為1/60之1 cm2的黑體輻射，
發射到立體角為1球面度(sr, steradian)中的光功率
強度
定義： I 
光度學
dP
d
立體角
輻射度學
光強度(luminous intensity)
輻射強度(radiant intensity)
單位：燭光(cd, candle)
一點光源，在單位立體角的
光功率
單位：瓦特/球面度(W/sr)
1977年以後，測光的基本單位逐漸改用流明 (lm)。
燭光的定義為：發出頻率為5.40×1014 Hz (555nm)的單色輻射光源，
沿給定方向的輻射強度為1/680時，光源在該方向的
發光強度為1燭光。 cd=lm/sr
光照度與輻照度
定義： E 
光度學
dP
面積
dA
輻射度學
光照度(illuminance,illumination) 輻照度(iradiance)
單位：勒克斯(lx, lux)
投射到單位面積面元上的光通量
為光照度
lx=lm/m2
單位：W/m2
光亮度與輻射度
2
定義：L 
d  dA cos 
光度學
光亮度或輝度(brightness
or luminance)
單位：尼都(nt, nit)
從一表面單位面積及單位立體
角發射的光功率
nt=cd/m2
面元dA與其
法線方向夾角
d P
輻射度學
輻射度(radiance)
單位：瓦特/球面度, W/(sr m2)
d

dA
人腦對顏色的反應過程
Spectral power
distribution
Spectral
reflectance
Spectral
response
Stimulus
for color
CIE 標準發光體
standard illuminant
提供光譜功率分佈
色溫：黑體輻射的溫度
A: 2854K 黑體
B: 中午太陽光
C: 多雲白天(overcast-sky
鎢絲燈操作在色溫2854K
利用光源A穿透液態濾鏡
daylight)
D65：發光體在5500K及7500K輪換
CIE: Commission International l`Eclairage or
International commision on Illimination
Source C
紅
白
紫
橙
灰
藍
黃
黑
綠
反射光譜
計算範例圖示
1964年修正，稱為100觀測者，原1931年的標準稱為20觀測者原因是視網
膜的中央窩與周圍感光能力不同
量測：距45公分觀測圓圈的大小不同
色度座標
X  k  PR x or X 
 PR x d l
Y  k  PR y or Y 
 PR y d l
Z  k  PR z or Z 

PR z d l
where
k 
100
 Py
色度座標
(chromaticity coordinates)
x
y
or k 
100

Pydl
z
X
X Y  Z
Y
X Y  Z
Z
X Y  Z
Spectrum locus
色度圖
(chromaticity diagram)
Purple boundary
液晶分類
液晶(Liquid Crystal)
熱致型液晶
(thermotropic
LC)
nematic LC
(向列型液晶）
cholesteric LC
(膽固醇液晶）
溶致型液晶
(lyotropic LC)
聚合型液晶
(polymeric LC)
smectic LC
(層狀型液晶）
smectic A,
smectic-c*(ferroelectric)
LCD 的分類
Liquid Crystal Display
光源形式
Transmissive
reflective
驅動方式
Passive matrix LCD (PMLCD)
Active matrix LCD
MIM-LCD
Diode-LCD
PA-LCD
TFT-LCD
a-Si-TFTLCD
poly-Si-TFTLCD
low temp.
High temp.
液晶排列方式
TN,STN,VA
IPS
TN,STN,GH,
ChLC,PDLC
偏振光
偏振的定義：電場向量頂點的軌跡
雙折射現象
no
ne
液晶中的偏振
Twisted-nematic (TN) LCD
亮
暗
偏振片
玻璃基片
彩色濾光片
液晶
ITO
V
薄膜電晶體（TFT）
玻璃基片
偏振片
背光源
ITO
反射式 v.s. 穿透式
Ambient
Iamb
I(Iamb)
I(Ibl)
Front-light
Upper layer
Liquid crystal
Reflector
bottom layer
Ibl
Backlight
反射式 LCD
穿透式LCD
LCD的架構
TFT架構
Low temp. poly-silicon
台灣TFT-LCD產值
Innolux（群創光電）2005年量產
零組件廠商
玻璃基板：康寧(Corning)、旭硝子(Asahi)、日本電器硝子（NEG）
彩色濾光片：日本凸版（Toppan）、大日本印刷（DNP）
達虹光電（原劍度光電）、展茂光電、和鑫光電
偏光片：力特光電（日本三立Saritz技術）、達信、保利錸、恩茂科技
背光模組：
電漿顯示器
華映：與三菱合作，與大陸海爾合資在青島設組裝場
台塑光電：與FHP（富士通日立）合作
電漿顯示器面板基本結構
(輔助電極)
(前玻璃基板)
(維持電極)
(保護層)
(阻隔壁)
(透明介電層)
(後玻璃基板)
(定址電極)
(螢光粉)
有激發光二極體
(Organic Light Emitting Diode, OLED)
(1)
• 發光三部曲
(2)
(3)
OLED結構
OLED顯示器特性
○自發光，不需背光源模組及彩色濾光片 (Color
Filter)。
○重量輕，厚度薄(1 ~ 2 mm)。
○構造簡單，低成本。
○低驅動電壓(3 ~ 9 V)並省電。
○廣視角(160度以上)。
○高亮度(100 cd/m2)。
○對比高(100:1)。
○暗視與亮視畫質皆優良。
○反應速度快(10 μs)。
○可全彩化。
○可大尺寸化。
主業廠商：錸寶、奇晶光電、光磊科技、悠景科技、聯宗光電
場發顯示器
(Field Emission Display，FED)
主業廠商及研發：雙葉電子、Samsung、Canon與Toshiba、
Motorola與Leti（法國能源部電子技術資訊研究所）
CNT-FED構造
CNT-FED與其他FED發射源比較