《背光源设计入门》PPT课件

LCD背光源設計入門,簡介設計背光源所需之各項基礎知識,OCT2000,課程大綱,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=3X108m/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=hf(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。,RayApproximation:假設光波依一直線方向前進。(d),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(IndexofRefraction):SnellsLaw:,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,CIERGB表色系統,三基色：紅光(R)=700.0nm1流明綠光(G)=546.1nm4.5907流明藍光(B)=435.8nm0.0601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：CommissionInternationaledelEclairage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=2.7689R+1.7517G+1.1302BY=1.0000R+4.5907G+0.0601BZ=0.0000R+0.0565G+5.5943BY=輝度(nit)X=Y=Z：等量白光(x,y)座標系統色度,CIEXYZ表色系統,CIE1931xy色度座標,利用色度座標定義顏色,CIE1931以後的發展,CIE1931：以2視野為基礎，可應用至4視野。CIE1964X10Y10Z10輔助表色系統：10視野。CIE1960UCS色度座標：色差程度在(u,v)色度座標上為等距離。CIE1976L*u*v*表色系統：UCS色度座標(u,v)(u,v)=(u,1.5v)CIE1976L*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,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=437n3+3601n2+6830n+5517Where,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:ColdCathodeFluorescentLamp,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6X10-3tor時253.7nm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L1/L2,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LGPv.s楔形LGP(LightGuidePanel導光板)Monitor/TV高輝度、廣視角、大型化。NotebookPC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。MirrorEquation: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,擴散片,*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,