顯示器概論 逢甲大學 光電系 魏明達.

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1 顯示器概論 逢甲大學 光電系 魏明達

2 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

3 基本量

4 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 藍(blue) 綠(green) 黃(yellow) 橙(orange) 紅(red) 紅＋藍 紫(purple)

5 基本單位：功率 光度學 輻射度學 定義：能量通過的速率 光功率(luminous power or luminous flux)
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) 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

6 強度 光度學 輻射度學 立體角 定義： 光強度(luminous intensity) 單位：燭光(cd, candle)
光度學 輻射度學 光強度(luminous intensity) 單位：燭光(cd, candle) 一點光源，在單位立體角的 光功率 輻射強度(radiant intensity) 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

7 光照度與輻照度 光度學 輻射度學 面積 定義： 光照度(illuminance,illumination) 單位：勒克斯(lx, lux)
光度學 輻射度學 光照度(illuminance,illumination) 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 輻照度(iradiance) 單位：W/m2 lx=lm/m2

8 光亮度與輻射度 光度學 輻射度學 定義： 光亮度或輝度(brightness or luminance) 單位：尼都(nt, nit)
面元dA與其 法線方向夾角 定義： 光度學 輻射度學 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 輻射度(radiance) 單位：瓦特/球面度, W/(sr m2) dw q nt=cd/m2 dA

9 人腦對顏色的反應過程 Spectral power distribution Spectral reflectance Spectral
response Stimulus for color

10 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 鎢絲燈操作在色溫2854K
A: 2854K 黑體 B: 中午太陽光 C: 多雲白天(overcast-sky daylight) D65：發光體在5500K及7500K輪換 鎢絲燈操作在色溫2854K 利用光源A穿透液態濾鏡 Source C CIE: Commission International l`Eclairage or International commision on Illimination

11 紅 白 紫 反射光譜 橙 灰 藍 黃 黑 綠

12 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

13 色度座標 色度座標 (chromaticity coordinates)

14 Spectrum locus 色度圖 (chromaticity diagram) Purple boundary

15 液晶分類 液晶(Liquid Crystal) 熱致型液晶 溶致型液晶 聚合型液晶 nematic LC (thermotropic LC)
(向列型液晶） cholesteric LC (膽固醇液晶） smectic LC (層狀型液晶） smectic A, smectic-c*(ferroelectric) 溶致型液晶 (lyotropic LC) 聚合型液晶 (polymeric LC)

16 LCD 的分類 光源形式 驅動方式 液晶排列方式 Liquid Crystal Display TN,STN,VA Transmissive
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. TN,STN,VA IPS Transmissive reflective TN,STN,GH, ChLC,PDLC

17 偏振光 偏振的定義：電場向量頂點的軌跡

18 雙折射現象 no ne

19 液晶中的偏振

20 Twisted-nematic (TN) LCD
亮 暗 偏振片 玻璃基片 彩色濾光片 ITO 液晶 V 薄膜電晶體（TFT） 玻璃基片 ITO 偏振片 背光源

21 反射式 v.s. 穿透式 I(Iamb) I(Ibl) Ibl 反射式 LCD 穿透式LCD Ambient Iamb
Reflector Ibl Backlight I(Ibl) Front-light Liquid crystal Upper layer bottom layer 反射式 LCD 穿透式LCD

22 LCD的架構

23 TFT架構 Low temp. poly-silicon

24 台灣TFT-LCD產值 Innolux（群創光電）2005年量產

25 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：

26 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

27 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)

28 有激發光二極體 (Organic Light Emitting Diode, OLED)
(1) 發光三部曲 (3) (2)

29 OLED結構

30 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

31 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）

32 CNT-FED構造

33 CNT-FED與其他FED發射源比較