背光源设计 入门.ppt

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,LCD,背光源設計入門,簡介設計背光源所需之各項基礎知識,OCT 2000,課 程 大 綱,Optics,Electro-magnetism,Material,Mechanics,Physics,光學與顏色,冷陰極燈管,背光源的結構,光學材料的選用,設計上的考量因素,未來的挑戰,什麼是光？,Newton:,光是微粒子流束。-,光可以轉彎嗎？,(1642-1727),Huygens,:,光是一種波動。-,可不經界質傳遞？,(1629-1695),Young:,證實光的干涉現象存在。-,粒子無法相減！,(1773-1829),Maxwell:,光是一種電磁波。,c=3 X 10,8,m/s,(1831-1879),Hertz:,證實光具有電磁波特性。-,如何解釋光電效應？,(1857-1894),Planck:,量子論探討微觀世界。-,解釋黑體輻射、光電效應。,(1858-1947),Einstein:,相對論解釋光電效應。,E=h f,(1879-1955),電磁波論 與 量子論 相輔相成,電磁波特性,量子特性,註：,Photon,沒有質量。,電磁波理論：圓滿解釋光的傳遞與干涉現象。,量子理論：成功解釋光子(,Photon,),註,如何激發電子的現象（,光電效應,）。,幾何光學 與 反射定律,鏡面反射,(,表面粗度),粗糙表面造成漫射,(,Diffusion),反射定律：,i,=,r,入射線、出射線 及 反射面之垂 直法線皆在同一平面。,Ray Approximation:,假設光波依一直線方向前進。,(,d,),N,i,r,折射定律,光在不同介質中的速度不同。,光在真空中的速度最大。,折射率,(,Index of Refraction):,Snells Law:,光波的傳遞,光,在,不同介質中的頻率不變。,介質導光的原理,全反射與臨界角：,散射 與 光譜,散射(,Dispersion)：,越短,n,越小 折射角,越大。,可見光的光譜：,波 長,Red,Violet,折射率 與 光波長 的關係,人眼的視覺,視網膜上的感光細胞：,柱狀細胞,對光的強弱靈敏度很高。,錐狀細胞,靈敏度較低，但辨色能力極好。,人眼對綠光的靈敏度最高，對紅光的靈敏度較低。,光源色 與 物體色,光源色：加法混色,物體色：減法混色,Munsell,表色系統,色相：圓週方向,彩度：半徑方向,明度：上下方向,CIE,RGB,表色系統,三基色：紅光(,R)=700.0 nm1,流明,綠光(,G)=546.1 nm4.5907,流明,藍光(,B)=435.8 nm0.0601,流明,標準白光 混光5.6508 流明,r-q-b,色度空間：,r=R/(R+G+B),q=G/(R+G+B),b=B/(R+G+B)=1-(r+q),CIE：Commission,Internationale,de l,Eclairage,國際照明委員會,1931,年標準：用,XYZ,三標準色刺激值(色量)來定義 所有可見色，並使所有混色係數為正值。,X=2.7689 R+1.7517 G+1.1302 B,Y=1.0000 R+4.5907 G+0.0601 B,Z=0.0000 R+0.0565 G+5.5943 B,Y=,輝度(,nit),X=Y=Z：,等量白光,(,x,y),座標系統 色度,CIE,XYZ,表色系統,CIE1931,x y,色度座標,利用色度座標定義顏色,CIE 1931,以後的發展,CIE 1931：,以 2 視野為基礎，可應用至 4 視野。,CIE 1964 X,10,Y,10,Z,10,輔助表色系統,：,10 視野。,CIE 1960 UCS,色度座標：色差程度在,(,u,v),色度座標上為等距離。,CIE 1976 L*u*v*,表色系統,：,UCS,色度座標,(,u,v),(u,v)=(u,1.5 v),CIE 1976 L*a*b*,表色系統,：色差程度為等距離，且為直角座標。,光源的輻射與度量方式,度量名稱,符號,定義,單位,輻射能量,Radiation Energy,Q,光源輻射出之能量(在光譜範圍內),。,1 卡 4.18,J,10,7,erg,光通量,Luminous flux,光源在單位時間內所發的輻射能量：,dQ/dt,流明(,lm),瓦特(,W=,J,/s),光度,Luminous intensity,I,光源在某一方向之單位立體角(,),內所發射之光通量：,I,d,/d,（,球面積4,r,2,）,燭光(,cd,),(1,cd,=4lm),(,立體角4,),輻射出度,Luminous,exitance,M,S,面積光源之單位面積發射的光通量：,M,d,/dS,W/m,2,Lux,=lm/m,2,1,米燭光,=1,lux,照度,Illumination,E,S,面積被,照體,之單位面積上所受的光通量：,E,d,/dS,（,照度與光源距離之平方成反比）,輝度,Luminance,L,光源在某一方向之單位面積(,S,),所發出的光度(,I,)：,L,d,2,/d,(,dS cos,),dI,/,(,dS cos,),（,為視線與平面法線之夾角）,nit,(cd,/m,2,),(1,lux,=,nit),(,球體投影面積為,r,2,),黑體輻射 與 色溫,黑體輻射出度：,色溫：當光源色與黑體在某溫度下的輻射顏色相同時即稱為該光源的色溫。,當光源之光譜分不與黑體輻射相去太遠時即不適合用色溫來描述該光源顏色。,黑體輻射軌跡,Tc,=437 n,3,+3601 n,2,+6830 n,+5517,Where,冷,陰極燈管的構造,玻璃管：,軟質玻璃,硬質玻璃,惰性氣體：,Ne,+,Ar,混和氣,CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp,影響,CCFL,的因素,玻璃管徑,燈管長度,燈管形狀,（直管、,L,管、,管、,U,管、,W,管）,電極形狀及種類,水銀量,（水銀蒸氣壓6,X10,-3,tor,時 253.7,nm,輻射效率最大）,惰性氣體充填壓力,氣體混和比例,(,Ne,+,Ar,),周圍環境溫度,（影響管壁及電極溫度）,色度,螢光劑塗佈,CCFL,的輝度,CCFL,的壽命,CCFL,的驅動,輝度量測,輝度/色度計,（量測精度、範圍、誤差值）,量測點,（視野角度、對焦距離、對焦、視角）,Inverter,驅動,（電壓、電流、頻率）,環境條件,（25、暗室）,接線與高頻漏電,輝度比,L,1,/L,2,背光源的種類與應用,直下式,v.s,側,光式,單側入光,v.s,對,側入光,v.s,多,側入光,平板,LGP v.s,楔形,LGP,(Light Guide Panel,導光板),Monitor/TV,高輝度、廣視角、大型化。,Notebook PC,高效率/省電化、輕薄化。,衛星導航/車載裝置 高輝度、堅固性、耐候性。,掌上型裝置 小尺寸、輕薄化、省電化。,影像輸入裝置 特殊色度、輝度均齊度要求高。,側光式背光源的構造,=將線光源變成面光源 =,光學元件的效率,光的,繞射與干涉現象,光的相位變化,牛頓環現象,凹面鏡的聚焦與反射,焦距：,R,為鏡面曲率半徑。,Mirror Equation:,p,鏡子頂點至物體距離。,q,鏡子頂點至影像距離。,平行入射光會被聚焦在焦點。,位於焦點之光源的輻射光會被平行反射出去。,導光板的光學,折射、透射與全反射,折射率越大，導光能力越好,調光網點的佈置與漫射,導光板材料及物性,物 性,PMMA,PC,Zeonor,Arton,比 重,1.2,1.2,1.0,1.1,吸 水 率,0.3,0.2,0.01,0.24,全 光 線 透 過 率,3,mm,厚,93,90,92,92,折 射 率,1.49,1.59,1.53,1.51,熱 變 形 溫 度,T,g,(),90105,145,105,171,擴散片,PET,基材,抗,靜電塗佈,擴散層,Organic Filler,Binder,*全光線透過率*耐光性（,UV）,*,霧度（,Haze）*,抗刮、耐磨性,*耐候性（高溫、低溫、高濕、老化）,*增光效果,集光片的增光效用,集光片的視角效果,設計上的考量因素,導光板的物性與製程,射出成形,vs,平板裁切,印刷式,vs,無印刷式,機構組立性、精密性、簡單化與結構強度,CCFL,的絕緣與散熱,漏光與輝線,UV,與黃化現象,耐高、低溫與高濕環境,未來的發展趨勢與挑戰,大型化,高輝度、廣視角化,長壽命化,輕量化,結構簡單化,低價化,前光源,