显示面板色彩重现与提高光学效率技术

文章摘要：前面约略提到，CIE制定许多色彩空间，且各有其特性及应用性，其中像CIE 1971 LUV、CIE 1971 LAB等空间，因为所定义的参数中，已将环境光源的参数独立出来，故这些空间不仅是色彩空间，同时亦是可用的色外观模型，而LCH空间也是属于这类的色彩空间，分别为明了（L）、色相（C）、彩度（H）。因此，若要考虑环境光源的作用时，若可将XYZ三刺激值再转换到LCH模型去进行处理。 色域对应（Gamut mapping）：显示器设备中所能表现出的色彩范围称为“色域”，也将其视为显示设备的显色能力。然而各显示装置所具有的色域不尽相同，若是输入端部份色彩在输出端无法显

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前面约略提到，CIE制定许多色彩空间，且各有其特性及应用性，其中像CIE 1971 LUV、CIE 1971 LAB等空间，因为所定义的参数中，已将环境光源的参数独立出来，故这些空间不仅是色彩空间，同时亦是可用的色外观模型，而LCH空间也是属于这类的色彩空间，分别为明了（L）、色相（C）、彩度（H）。因此，若要考虑环境光源的作用时，若可将XYZ三刺激值再转换到LCH模型去进行处理。

        色域对应（Gamut mapping）：显示器设备中所能表现出的色彩范围称为“色域”，也将其视为显示设备的显色能力。然而各显示装置所具有的色域不尽相同，若是输入端部份色彩在输出端无法显示，则势必会出现严重的失真；因此，色域对应成为色彩重现过程中相当重要的一个步骤。另外，也为何配合各显示器设备的色域不同，再处理色域对应时有

几种常見的方法，例如：保持纯色（Keep hue）、减少亮度偏移（Minimize lightness shift）、调整色度（Move chroma）等方法。

        改善传统液晶显示技术的发展瓶颈　提升系统色域及饱和度

        目前平面显示器市场需求扩张，各类型显示技术也蓬勃发展，以量产规模大小来区分，虽然还是以液晶显示器应用在显示市场为最大宗；不过，随着其它显示技术，如：电浆电视、有机发光二极管面板，或者是场发式显示器……等，皆各自拥有强于液晶显示器特性，比方说：自发光性、快速反应、对比度、色彩饱和度、可挠性…等众多优势，使得液晶显示器技术在平面显示器产业中受到相当程度的冲击。因此，为确保液晶显示技术能持续拥有目前的竞争优势，就必须针对液晶显示技术的效能、显示质量与价格上，持续投入更多人力与研发成本。

        比方说，以场序式全彩（Field-Sequential Full-Color；FS-FC）技术为例，不仅能改善传统液晶显示技术的发展瓶颈，进而提升系统色域及饱和度、降低材料成本等，甚至更能大幅提高显示面板的电光转换效能约40％，以因应当前全球对于绿色环保产品的要求。因此，交通大学显示研究技术也经由经济部学界科专“高显示画质系统面板关键组件及技术研究”及面板业界的资助之下，进行以FS-FC LCD研究技术，其中高效能整合型面板光源的架构以LED为光源，结合高反射率的optical cavity 形成高效率的直射型背光模块。

         另一方面，由于一般显示面板大都采用较低发光效率的彩色滤光片（Color filter），使得显示面板光学使用效率不到8％，或者造成偏光片的偏光转换效率低等问题。而在导入使用以R、G、B为主要光源的控制电路搭配色序法（color sequential）技术，进一步达到混光效果，可在不使用彩色滤光片情况下，降低操作电压及提高光学效率，使显示面板具有较佳的色彩表现特性。

        以RGB-LED作为主要背光源　可去除彩色滤光片提升光亮度

        在显示面板的偏光转换效率及高效率背光模块开发技术，可结合次波长光栅（sub-wavelength grating）的发展概念来加提升。分析传统以CCFL做为背光源之 液晶显示器，可知当背光源提供8500nits的亮度时，经过各组件的损耗，实际出光亮度约为800nits。同样是800nits的出光亮度，对此高效率背光模块而言，只需提供1650nits即可。换言之，以此高效率背光模块架构成的显示器，其背光源只需提供1650nits即可等效传统背光源提供8500nits时的出光亮度。此外，由于此设计最大优势是去除彩色滤光片以使光效率提升三倍，即便仍采用传统偏光片也能够达到约40％的光效率；另外，若以 RGB-LED作为主要背光源也只需要提供2650nits，便能达到等效传统背光源所提供8500nits时的出光亮度。

次波长光栅可藉由电子束直写的技术定义奈米光栅图案，并以半导体制程制作出样品，实验结果显示偏光转换效率为传统LCD偏光片1.7倍。此法采电子束直写的技术定义光栅，在制作大尺寸时将会费时且高成本，故我们再提出以奈米转印（Nano-imprint technology）技术制作大尺寸次波长光栅偏光片之方法。其技术关键在于“模仁结构的精密制作”。此外，雷射刻板技术之提升也可望成为新的模仁制作方式。以雷射刻板技术定义出母模，再以射出成型法做出模仁。对于大尺寸模仁而言，雷射刻板速度快且价廉，故此法可望快速制作奈米光栅母模。

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