演講主題:背光技術的發展在LED應用
發演講者: 輔祥實業股份有限公司 處長(明基友達集團)
講座主持人:李季燃 所長
記錄者:劉佳俊
記錄者指導教授:林明俊.孔光源教授
日期:101.3.14(15:10~17:00)
心得:背光是一種被用於LCD顯示上的照明形式。背光式和前光式不同之處在於背光是從側邊或是背後照射,而前光顧名思義則從前方照射。他們被用來增加在低光源環境中的照明度和電腦顯示器、液晶螢幕上的亮度,以和CRT顯示類似的方式產生出光。
液晶顯示器(英語:Liquid Crystal Display,常簡稱為LCD)的每個畫素由以下幾個部分構成:懸浮於兩個透明電極(氧化銦錫)間的一列液晶分子層,兩邊外側有兩個偏振方向互相垂直的偏振過濾片。如果沒有電極間的液晶,光通過其中一個偏振過濾片其偏振方向將和第二個偏振片完全垂直,因此被完全阻擋了。但是如果通過一個偏振過濾片的光線偏振方向被液晶旋轉,那麼它就可以通過另一個偏振過濾片。液晶對光線偏振方向的旋轉可以通過靜電場控制,從而實現對光的控制。
液晶分子極易受外加電場的影響而產生感應電荷。將少量的電荷加到每個畫素或者子畫素的透明電極產生靜電場,則液晶的分子將被此靜電場誘發感應電荷並產生靜電扭力,而使液晶分子原本的旋轉排列產生變化,因此也改變通過光線的旋轉幅度。改變一定的角度,從而能夠通過偏振過濾片。
在將電荷加到透明電極之前,液晶分子的排列被電極表面的排列決定,電極的化學物質表面可作為晶體的晶種。在最常見的TN型(Twisted Nematic,扭曲向列型)LCD中,液晶上下兩個電極垂直排列。液晶分子螺旋排列,通過一個偏振過濾片的光線在通過液晶片後偏振方向發生旋轉,從而能夠通過另一個偏振片。在此過程中一小部分光線被偏振片阻擋,從外面看上去是灰色。將電荷加到透明電極上後,液晶分子將幾乎完全順著電場方向平行排列,因此透過一個偏振過濾片的光線偏振方向沒有旋轉,因此光線被完全阻擋了。此時畫素看上去是黑色。通過控制電壓,可以控制液晶分子排列的扭曲程度,從而達到不同的灰度。
有些LCD在交流電作用下變黑,交流電破壞了液晶的螺旋效應,而關閉電流後,LCD會變亮或者透明,這類LCD常見於筆記型電腦與平價LCD螢幕上。另一類常應用於高畫質LCD或大型液晶電視上的LCD則是在關閉電源時,LCD為不透光的狀態。
為了省電,LCD顯示採用復用的方法,在復用模式下,一端的電極分組連接在一起,每一組電極連接到一個電源,另一端的電極也分組連接,每一組連接到電源另一端,分組設計保證每個畫素由一個獨立的電源控制,電子設備或者驅動電子設備的軟體通過控制電源的開/關序列,從而控制畫素的顯示。
檢驗LCD顯示器的指標包括以下幾個重要方面:顯示大小、反應時間(同步速率)、陣列類型(主動和被動)、視角、所支持的顏色、亮度和對比度、解析度和螢幕高寬比、以及輸入介面。
液晶顯示器(英語:Liquid Crystal Display,常簡稱為LCD)的每個畫素由以下幾個部分構成:懸浮於兩個透明電極(氧化銦錫)間的一列液晶分子層,兩邊外側有兩個偏振方向互相垂直的偏振過濾片。如果沒有電極間的液晶,光通過其中一個偏振過濾片其偏振方向將和第二個偏振片完全垂直,因此被完全阻擋了。但是如果通過一個偏振過濾片的光線偏振方向被液晶旋轉,那麼它就可以通過另一個偏振過濾片。液晶對光線偏振方向的旋轉可以通過靜電場控制,從而實現對光的控制。
液晶分子極易受外加電場的影響而產生感應電荷。將少量的電荷加到每個畫素或者子畫素的透明電極產生靜電場,則液晶的分子將被此靜電場誘發感應電荷並產生靜電扭力,而使液晶分子原本的旋轉排列產生變化,因此也改變通過光線的旋轉幅度。改變一定的角度,從而能夠通過偏振過濾片。
在將電荷加到透明電極之前,液晶分子的排列被電極表面的排列決定,電極的化學物質表面可作為晶體的晶種。在最常見的TN型(Twisted Nematic,扭曲向列型)LCD中,液晶上下兩個電極垂直排列。液晶分子螺旋排列,通過一個偏振過濾片的光線在通過液晶片後偏振方向發生旋轉,從而能夠通過另一個偏振片。在此過程中一小部分光線被偏振片阻擋,從外面看上去是灰色。將電荷加到透明電極上後,液晶分子將幾乎完全順著電場方向平行排列,因此透過一個偏振過濾片的光線偏振方向沒有旋轉,因此光線被完全阻擋了。此時畫素看上去是黑色。通過控制電壓,可以控制液晶分子排列的扭曲程度,從而達到不同的灰度。
有些LCD在交流電作用下變黑,交流電破壞了液晶的螺旋效應,而關閉電流後,LCD會變亮或者透明,這類LCD常見於筆記型電腦與平價LCD螢幕上。另一類常應用於高畫質LCD或大型液晶電視上的LCD則是在關閉電源時,LCD為不透光的狀態。
為了省電,LCD顯示採用復用的方法,在復用模式下,一端的電極分組連接在一起,每一組電極連接到一個電源,另一端的電極也分組連接,每一組連接到電源另一端,分組設計保證每個畫素由一個獨立的電源控制,電子設備或者驅動電子設備的軟體通過控制電源的開/關序列,從而控制畫素的顯示。
檢驗LCD顯示器的指標包括以下幾個重要方面:顯示大小、反應時間(同步速率)、陣列類型(主動和被動)、視角、所支持的顏色、亮度和對比度、解析度和螢幕高寬比、以及輸入介面。
薄膜電晶體液晶顯示器(英語:Thin film transistor liquid crystal display,常簡稱為TFT-LCD)是多數液晶顯示器的一種,它使用薄膜電晶體技術改善影象品質。雖然TFT-LCD被統稱為LCD,不過它是種主動式矩陣LCD,被應用在電視、平面顯示器及投影機上。
TFT-LCD面板可視為兩片玻璃基板中間夾著一層液晶,上層的玻璃基板是與彩色濾光片(Color Filter)、而下層的玻璃則有電晶體鑲嵌於上。當電流通過電晶體產生電場變化,造成液晶分子偏轉,藉以改變光線的偏極性,再利用偏光片決定畫素(Pixel)的明暗狀態。此外,上層玻璃因與彩色濾光片貼合,形成每個畫素(Pixel)各包含紅藍綠三顏色,這些發出紅藍綠色彩的畫素便構成了面板上的影像畫面。
TFT-LCD面板可視為兩片玻璃基板中間夾著一層液晶,上層的玻璃基板是與彩色濾光片(Color Filter)、而下層的玻璃則有電晶體鑲嵌於上。當電流通過電晶體產生電場變化,造成液晶分子偏轉,藉以改變光線的偏極性,再利用偏光片決定畫素(Pixel)的明暗狀態。此外,上層玻璃因與彩色濾光片貼合,形成每個畫素(Pixel)各包含紅藍綠三顏色,這些發出紅藍綠色彩的畫素便構成了面板上的影像畫面。
資料取材至維基百科
常見的液晶顯示器按物理結構分為四種:
(1) 扭曲向列型 (TN-Twisted Nematic)
(2) 超扭曲向列型 (STN-Super TN)
(3) 雙層超扭曲向列型 (DSTN-Dual Scan Tortuosity Nomograph)
(4) 薄膜晶體管型 (TFT-Thin Film Transistor)
(1) 扭曲向列型 (TN-Twisted Nematic)
(2) 超扭曲向列型 (STN-Super TN)
(3) 雙層超扭曲向列型 (DSTN-Dual Scan Tortuosity Nomograph)
(4) 薄膜晶體管型 (TFT-Thin Film Transistor)
資料取材至互動百科
CRT顯示器是一種使用陰極射線管(Cathode Ray Tube)的顯示器,陰極射線管主要有五部分組成:電子槍(Electron Gun),偏轉線圈(Deflection coils),蔭罩(Shadow mask),高壓石墨電極和熒光粉塗層(Phosphor)及玻璃外殼。它是目前應用最廣泛的顯示器之一,CRT純平顯示器具有可視角度大、無壞點、色彩還原度高、色度均勻、可調節的多分辨率模式、響應時間極短等LCD顯示器難以超過的優點,而且現在的CRT顯示器價格要比LCD顯示器便宜不少。
電子槍是加速器的電子注入器,它發射出具有一定能量、一定流強、一定束流直徑和發射角的電子束流引(該電子束的方向和強度可以控制,通常由熱陰極、控制電極和若干加速陽極等組成)注入到加速管,用來為電子加速器提供電子束的電子槍一般分為熱發射和場致發射兩種;電子槍的功能在於給出滿足要求的電子束,而電子槍的材料和工藝結構又必須考慮到加工和維修使用的方便。
資料取材至互動百科、百度百科、圖片至網上三好街
冷陰極螢光燈管(Cold cathode fluorescent lamp,CCFL)是一種光源,使用高壓電激發水銀蒸汽產生紫外線,然後紫外線激發管內的熒光塗層以發出可見光。其原理和霓虹燈有相似之處。
冷陰極燈管,發光原理基本上和日光燈(螢光燈)相同。也就是「氣體放電管」+「螢光塗料」,兩個階段。冷陰極燈管:通常利用反相器(inverter)產生較高的電壓,達到氣體放電所需的電壓。因為電壓較高、同功率下的電流相對較低,因此溫度較低、壽命也較長。
CCFL的背光設計主要有兩種:「側入式」與「直落式」,不過側入式因光導設計使得光折損率較高,進而讓背光亮度受限,面板吋數愈大時亮度就愈低,僅適合8英吋∼15英吋的TFT LCD面板,也就是Laptop、Desktop等個人觀賞之用,但闔家觀賞的LCD TV屬大尺寸,側入式的亮度將難以滿足,取而代之的是直落式。
冷陰極燈管,發光原理基本上和日光燈(螢光燈)相同。也就是「氣體放電管」+「螢光塗料」,兩個階段。冷陰極燈管:通常利用反相器(inverter)產生較高的電壓,達到氣體放電所需的電壓。因為電壓較高、同功率下的電流相對較低,因此溫度較低、壽命也較長。
CCFL的背光設計主要有兩種:「側入式」與「直落式」,不過側入式因光導設計使得光折損率較高,進而讓背光亮度受限,面板吋數愈大時亮度就愈低,僅適合8英吋∼15英吋的TFT LCD面板,也就是Laptop、Desktop等個人觀賞之用,但闔家觀賞的LCD TV屬大尺寸,側入式的亮度將難以滿足,取而代之的是直落式。
資料取材至維基百科和部落格資料