顯示面板色彩重現(xiàn)與提高光學(xué)效率技術(shù)

1、顯示面板色彩重現(xiàn)與提高光學(xué)效率技術(shù)    目前眾多科技產(chǎn)業(yè)中，誰將成為主角？有人說，下一個(gè)技術(shù)將是“顯示器（DisplayCentral）”的時(shí)代，相信會(huì)獲得很多人的認(rèn)同；最主要是因?yàn)轱@示器在技術(shù)加持之下，養(yǎng)成人們對(duì)視覺需求越來越強(qiáng)烈，另外幾乎所有的電子產(chǎn)品都有顯示器的應(yīng)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(shù)為主軸，談?wù)勂矫骘@示器的技術(shù)發(fā)展與實(shí)驗(yàn)室中的研究方向。液晶顯示器對(duì)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(gè)技術(shù)將是“顯示器（Display Central）”的時(shí)

2、代，相信會(huì)獲得很多人的認(rèn)同；最主要是因?yàn)轱@示器在技術(shù)加持之下，養(yǎng)成人們對(duì)視覺需求越來越強(qiáng)烈，另外幾乎所有的電子產(chǎn)品都有顯示器的應(yīng)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(shù)為主軸，談?wù)勂矫骘@示器的技術(shù)發(fā)展與實(shí)驗(yàn)室中的研究方向。液晶顯示器對(duì)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(shù)、設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)為主；相較之下，具電子、電機(jī)等理工背景的工程師來說，簡(jiǎn)直是“一竅不通”，不過在顯示面板技術(shù)長(zhǎng)久發(fā)展之下，使得顯示器產(chǎn)業(yè)對(duì)“色彩”有更進(jìn)一步的需求。因?yàn)橛跋裥盘?hào)在顯示設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)換的同時(shí)，圖片或影像很容易就會(huì)產(chǎn)生色彩失真的缺點(diǎn)，加上顯示設(shè)備色彩表現(xiàn)所涵蓋的工程技術(shù)層次相當(dāng)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(diǎn)的技術(shù)之一。在顯示設(shè)備所運(yùn)用的色彩重現(xiàn)技術(shù)，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(shè)備信號(hào)，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(yīng)用性，其中像CIE 1971 LUV、CIE 1971 LAB等空間，因?yàn)樗x的參數(shù)中，已將環(huán)境光源的參數(shù)獨(dú)立出來，故這些空間不僅是色彩空間，同時(shí)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(shí)，若可將XYZ三刺激值再轉(zhuǎn)換到LCH模型去進(jìn)行處理。色域?qū)?yīng)（Gamut mapping）

4、：顯示器設(shè)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(shè)備的顯色能.次波長(zhǎng)光柵可藉由電子束直寫的技術(shù)定義奈米光柵圖案，并以半導(dǎo)體制程制作出樣品，實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shù)定義光柵，在制作大尺寸時(shí)將會(huì)費(fèi)時(shí)且高成本，故我們?cè)偬岢鲆阅蚊邹D(zhuǎn)?。∟ano-imprint technology）技術(shù)制作大尺寸次波長(zhǎng)光柵偏光片之方法。其技術(shù)關(guān)鍵在于“模仁結(jié)構(gòu)的精密制作”。此外，雷射刻板技術(shù)之提升也可望成為新的模仁制作方式。以雷射刻板技術(shù)定義出母模，再以射出成型法做出模仁。對(duì)于大尺寸模仁而言，雷射刻板速度快且價(jià)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(shù)已可達(dá)到100nm之線寬，若可將之應(yīng)用于雷射刻板技術(shù)，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(jìn)行奈米壓印及蝕刻等步驟，以完成次波長(zhǎng)光柵偏光片的制作。色分離效應(yīng)左右顯示器精致性畫質(zhì)在顯示器設(shè)備的原色光源顯示的時(shí)間，可將其定位在圖像色場(chǎng)（Color Field）的表現(xiàn)時(shí)間；三個(gè)連續(xù)色場(chǎng)時(shí)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(chǎng)中的各畫素光刺激之下，皆投射至視網(wǎng)膜上各畫素所對(duì)應(yīng)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(chǎng)，其對(duì)應(yīng)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(chǎng)分離錯(cuò)位的影像，此即稱為色分離（CBU）現(xiàn)象。又因?yàn)镃BU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(yīng)（Rainbow Effect）。基本上，色分離現(xiàn)象不僅會(huì)降低觀覺質(zhì)量之外，另外也有研究報(bào)告指出，在長(zhǎng)時(shí)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(duì)液晶顯示器的潛在性色分離效應(yīng)問題，將是FS-FC LCD必須要改善的首要目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)室研究與實(shí)際驗(yàn)證過程在實(shí)驗(yàn)室階段運(yùn)用5.6吋導(dǎo)光板進(jìn)行先期的驗(yàn)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(cè)結(jié)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(cè)出，若將設(shè)計(jì)延伸至37吋背光模塊時(shí)，其轉(zhuǎn)換能力約為40nits/W。換句話說，應(yīng)用所設(shè)計(jì)之背光模塊于37吋時(shí)，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(shí)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(dú)點(diǎn)亮及混成白光的光分布量測(cè)結(jié)果及照片可看出均勻度良好，亮度穩(wěn)定度量測(cè)，結(jié)果可看出點(diǎn)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(cè)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(yuǎn)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(jìng)爭(zhēng)力背光源及輸入影像的處理后而呈現(xiàn)，其它效能之驗(yàn)證結(jié)果亦優(yōu)于現(xiàn)有之規(guī)格。另外，在次波長(zhǎng)光柵偏光片方面，可取代傳統(tǒng)偏光板之實(shí)驗(yàn)，除了已驗(yàn)證可提高偏光轉(zhuǎn)換效率1.7倍外。.就整體應(yīng)用優(yōu)勢(shì)來看，可提升背光模塊之光效率達(dá)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(jìn)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(shì)。同時(shí)，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(jìng)爭(zhēng)力和附加價(jià)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(dú)立于觀賞條件之外的結(jié)果。使用FS-FC技術(shù)，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(shè)計(jì)時(shí)，將使用者的觀賞條件列入考慮，包含前述觀賞時(shí)的客觀物理?xiàng)l件、視覺生理反應(yīng)，甚至是心理物理上的感知。因?yàn)樯蛛x現(xiàn)象在FS-FC型式的顯示器中，顯示應(yīng)答速率有限的情況