顯示面板色彩重現(xiàn)與提高光學效率技術

1、顯示面板色彩重現(xiàn)與提高光學效率技術    目前眾多科技產(chǎn)業(yè)中，誰將成為主角？有人說，下一個技術將是“顯示器（DisplayCentral）”的時代，相信會獲得很多人的認同；最主要是因為顯示器在技術加持之下，養(yǎng)成人們對視覺需求越來越強烈，另外幾乎所有的電子產(chǎn)品都有顯示器的應用，使得平面顯示器成為科技產(chǎn)業(yè)不可或缺的主角。本文以液晶顯示器技術為主軸，談談平面顯示器的技術發(fā)展與實驗室中的研究方向。液晶顯示器對于色彩需求越來越高過去，重視色彩表現(xiàn)的研究絕大部分都目前眾多科技產(chǎn)業(yè)中，誰將成為主角？有人說，下一個技術將是“顯示器（Display Central）”的時

2、代，相信會獲得很多人的認同；最主要是因為顯示器在技術加持之下，養(yǎng)成人們對視覺需求越來越強烈，另外幾乎所有的電子產(chǎn)品都有顯示器的應用，使得平面顯示器成為科技產(chǎn)業(yè)不可或缺的主角。本文以液晶顯示器技術為主軸，談談平面顯示器的技術發(fā)展與實驗室中的研究方向。液晶顯示器對于色彩需求越來越高過去，重視色彩表現(xiàn)的研究絕大部分都是以藝術、設計產(chǎn)業(yè)為主；相較之下，具電子、電機等理工背景的工程師來說，簡直是“一竅不通”，不過在顯示面板技術長久發(fā)展之下，使得顯示器產(chǎn)業(yè)對“色彩”有更進一步的需求。因為影像信號在顯示設備進行轉(zhuǎn)換的同時，圖片或影像很容易就會產(chǎn)生色彩失真的缺點，加上顯示設備色彩表現(xiàn)所涵蓋的工程技術層次相當高

3、。因此，“色彩表現(xiàn)”將成為顯示產(chǎn)業(yè)，未來發(fā)展重點的技術之一。在顯示設備所運用的色彩重現(xiàn)技術，最主要目的在于，搭配視覺系統(tǒng)及環(huán)境條件下，將輸入端的設備信號，經(jīng)過一系列色彩演算及處.前面約略提到，CIE制定許多色彩空間，且各有其特性及應用性，其中像CIE 1971 LUV、CIE 1971 LAB等空間，因為所定義的參數(shù)中，已將環(huán)境光源的參數(shù)獨立出來，故這些空間不僅是色彩空間，同時亦是可用的色外觀模型，而LCH空間也是屬于這類的色彩空間，分別為明了（L）、色相（C）、彩度（H）。因此，若要考慮環(huán)境光源的作用時，若可將XYZ三刺激值再轉(zhuǎn)換到LCH模型去進行處理。色域?qū)℅amut mapping）

4、：顯示器設備中所能表現(xiàn)出的色彩范圍稱為“色域”，也將其視為顯示設備的顯色能.次波長光柵可藉由電子束直寫的技術定義奈米光柵圖案，并以半導體制程制作出樣品，實驗結果顯示偏光轉(zhuǎn)換效率為傳統(tǒng)LCD偏光片1.7倍。此法采電子束直寫的技術定義光柵，在制作大尺寸時將會費時且高成本，故我們再提出以奈米轉(zhuǎn)?。∟ano-imprint technology）技術制作大尺寸次波長光柵偏光片之方法。其技術關鍵在于“模仁結構的精密制作”。此外，雷射刻板技術之提升也可望成為新的模仁制作方式。以雷射刻板技術定義出母模，再以射出成型法做出模仁。對于大尺寸模仁而言，雷射刻板速度快且價廉，故此法可望快速制作奈米光柵母模。目前奈米

5、雷射讀寫頭技術已可達到100nm之線寬，若可將之應用于雷射刻板技術，則不僅可快速制作奈米光柵母滿足高分光效率之光柵條件（光柵周期=200nm）。制作光柵模仁后，須先翻印成硅膠（PDMS）模仁，再進行奈米壓印及蝕刻等步驟，以完成次波長光柵偏光片的制作。色分離效應左右顯示器精致性畫質(zhì)在顯示器設備的原色光源顯示的時間，可將其定位在圖像色場（Color Field）的表現(xiàn)時間；三個連續(xù)色場時間之光刺激入射至人眼，經(jīng)視覺系統(tǒng)作用后，則足以形成彩色影像。而較為理想的影像成形狀況，就是在一彩色影像所包含的三影像色場中的各畫素光刺激之下，皆投射至視網(wǎng)膜上各畫素所對應的相同位置，則各畫素的色彩信息將可被視覺完整

6、重現(xiàn)。若是一彩色影像所包含的三影像色場，其對應畫素投射在視網(wǎng)膜上不同位置而被視覺系統(tǒng)察知，則觀察者將看色場分離錯位的影像，此即稱為色分離（CBU）現(xiàn)象。又因為CBU通常在影像中物體的邊緣形成色帶排列，就像是彩虹條紋，所以CBU又稱彩虹效應（Rainbow Effect）。基本上，色分離現(xiàn)象不僅會降低觀覺質(zhì)量之外，另外也有研究報告指出，在長時間觀看FS-FC型式的顯示器后，容易造成暈眩等不舒服的感覺。因此，針對液晶顯示器的潛在性色分離效應問題，將是FS-FC LCD必須要改善的首要目標。實驗室研究與實際驗證過程在實驗室階段運用5.6吋導光板進行先期的驗證開發(fā)，LED之電能與亮度轉(zhuǎn)換能力為378n

7、its/W。比較量測結果和LuxeonTM網(wǎng)站提供的分析圖，兩者的轉(zhuǎn)換能力相近。因此，可根據(jù)此推測出，若將設計延伸至37吋背光模塊時，其轉(zhuǎn)換能力約為40nits/W。換句話說，應用所設計之背光模塊于37吋時，若要提供2800nits之光亮度（大于前述之2650nits，以確保優(yōu)于傳統(tǒng)CCFL背光模塊提供8500nits時之效能），所需LED功率為70W，再加上電路耗功率，加總之后的功率約為88W。由R、G、B單獨點亮及混成白光的光分布量測結果及照片可看出均勻度良好，亮度穩(wěn)定度量測，結果可看出點亮20分鐘后亮度已十分穩(wěn)定，雖因熱造成亮度下降，但下降幅度也僅4，在人眼未能感知之范圍。所量測到的視角

8、為35度，廣于規(guī)格要求之30度；色域分布亦近于NTSC，遠超過目前CCFL的72 NTSC色域。節(jié)省耗電量、降低熱量提高顯示器產(chǎn)品競爭力背光源及輸入影像的處理后而呈現(xiàn)，其它效能之驗證結果亦優(yōu)于現(xiàn)有之規(guī)格。另外，在次波長光柵偏光片方面，可取代傳統(tǒng)偏光板之實驗，除了已驗證可提高偏光轉(zhuǎn)換效率1.7倍外。.就整體應用優(yōu)勢來看，可提升背光模塊之光效率達5倍以上，高效率背光模塊為一種兼具高光效能與低電功率消耗的顯示組件，能進一步改善平面顯示器的既有特性，發(fā)揮平面顯示面板的優(yōu)勢。同時，在環(huán)保上能夠節(jié)省耗電量、降低熱量，提高顯示器產(chǎn)品的競爭力和附加價值。FS-FC LCD作為提供視覺刺激的顯示器，其觀賞質(zhì)量不再是獨立于觀賞條件之外的結果。使用FS-FC技術，除了如同傳統(tǒng)SCFLCD必須考慮顯示組件特性、光源及背光模塊特性之外，必須在設計時，將使用者的觀賞條件列入考慮，包含前述觀賞時的客觀物理條件、視覺生理反應，甚至是心理物理上的感知。因為色分離現(xiàn)象在FS-FC型式的顯示器中，顯示應答速率有限的情況