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功耗永久的课题,深化了解液晶亮度感测

移动电话与液晶电视使用数量急速增加,如何降低液晶显示器的耗电量并改善影像画质,尤其是夜间使用时画面太亮,眼睛容易疲劳,暗室内画面出现黑晕现象,已经成为相关业者必须克服的课题。

移动电话与液晶电视运用数量急速添加,怎么下降液晶显现器的耗电量并改进印象画质,尤其是夜间运用时画面太亮,眼睛简单疲惫,暗室内画面呈现黑晕现象,已经成为相关业者有必要战胜的课题。

近几年由于亮度感测元件技术上的前进,运用分光特性接近人眼视感度的亮度感测元件,能够有用处理由于显现器亮度所构成眼睛担负。现在全球亮度感测元件潜在商场超越10亿个,商场年需求高达6亿支移动电话是现在首要商场,此外2008年出货量猜测将超越3000万台的液晶电视,及车用外表、显现器、照明灯具都是适用方针。

何谓亮度感测元件?

亮度感测元件具有感测夜间与白日野外亮度的特性,若能充沛运用特性并作精细操控,理论上,能够处理各种电子设备因光源构成的印象不良等问题。例如,亮度感测元件能够随时侦测周围环境的光量多寡,主动调整背光模组的点灯情况,有用下降可携式产品的耗电量,延伸电池的运用寿命。

液晶电视的运用方面,首要是液晶显现器的点灯时刻越久消费电力就越大,相对的散热处理与散热电扇的噪音则变成一个适当大的困扰,尤其是现在大型液晶电视的亮度大多超越500流明时,在亮堂室内画面十分的亮丽,不过在漆黑室内却会呈现波纹现象,并且画面太亮简单构成眼睛疲惫,漆黑色印象的黑色起浮现象十分显着,印象对比度则大幅下降。

一般液晶电视是依据各像素的液晶穿透率,调整背光模组的光线,达到灰阶化显现意图,大多数的背光模组光量却有漏光现象,假如运用亮度感测元件侦测液晶电视运用环境的亮度,依此调整背光模组的亮度,除了印象黑色起浮外,灰阶数相同的条件下,还可缩小亮度的动态规模,从而前进黑色印象体现才干,下降最大亮度免除印象太亮的困扰,这代表着欣赏液晶电视时,顾客不会遭到环境影响,随时能够获得高精细的印象。

亮度感测元件的功用

亮度感测元件是运用矽资料制成,基本上亮度感测元件可分红:光电晶体(Photo Transistor)、光二极体(Photo Diode),及内建增幅电路光二极体(简称为Photo IC)等这三大类。

由于光电晶体的价格是光学二极体的3/4,Photo IC的1/2左右,所以光电晶体首要是针对低本钱要求等运用。光电晶体运用光照 射发生的光电流,在10/Lux漆黑室内大约是数10霢 ,1000/Lux亮堂室内则超越1mA ,不需运用增幅电路就能够输出光电流,缺陷是它的感测温度改变十分大,例如某些光电晶体,85oC的输出电流是-30oC的2倍左右。

光二极体则是感测温度特性的改进品,它的实践运用环境下的感测温度散布低于±10%,缺陷是光电流却光学电晶体低三位数,所以有必要运用增幅电路才干输出光电流。

由于光二极体有必要运用增幅电路,才干输出与光电晶体平等的光电流,由于增幅电路的本钱,使得光二极体的价格比光电晶体高2倍左右,不过,它的输出光电流十分大,并且感度的温度依存性很低,所以首要是运用在高端亮度感测设备等范畴。至于Photo IC首要是运用在简易亮度感测设备等范畴。

上述三种亮度感测元件不管分光特性、形状,以及与电路的整合性都各具特色,因而一般以为亮度感测元件未来必然朝向:分光特性接近人眼对光线的感触、可随意设置超小型外型封装、可与芯片直接衔接,短起动时刻与操作简单等方向开展。

由于业者对分光特性十分重视,因而分光特性的开发竞赛也最剧烈。现在商品化的亮度感测元件,它的分光特性峰值大约是550–600nm,适当接近人眼的视感度峰值,不过好像还无法满意商场的需求,首要理由是跟着萤光灯、白热灯、太阳光等光源的不同,输出光电流会呈现极大差异,例如白热灯的输出光电流是萤光灯的1.2–1.8倍,加上显现器的亮度与人眼感触的亮度有差异,因而在不同环境下常常由于光源的差异无法获得预期作用。

构成上述现象首要原因是各光源的发光频谱差异极大,加上亮度感测元件具有人眼无法感测紫外光与红外光的感度,因而,德国OSRAM在2005年推出具有合适人眼视感度,并且分光特性峰值包括短波长到长波长规模的亮度感测元件,依据资料显现,光源构成该元件的输出电流差异可望低于10%以下。

亮度感测元件的未来开展意向

分光特性可通过亮度感测元件结构上的改进获得调整,基本上,它是改动pn极的接合方位,一起合作分光特性的峰值运用Filter去除紫外光与红外光。新日本无线便是依据这个动作原理进行分光特性最佳化规划,再以光罩遮断从光二极体旁边面入射的光线,而抛弃本来Filter传统结构;德国OSRAM并非是将传统结构加以改进,而使选用新原料与新结构,大幅前进亮度感测元件的分光特性。

有关亮度感测元件外形封装小型化,传统的Photo IC由于额定设置增幅电路,简单构成芯片尺寸变大,此处若能充沛运用增幅电路,理论上能够缩小光二极体与芯片尺寸。具体方法是前进增幅电路的等化值,藉此使光二极体与增幅电路的等化逆数呈必定份额缩小面积。

在封装薄形化的方面,以TDK与半导体动力研究所共同开发的亮度感测元件为例,它是选用塑胶资料当作基板,开发厚度只要0.2mm与‘0402 size’、‘0603 size’等被迫元件平等级的亮度感测元件;相比较之下,传统玻璃基板的亮度感测元件却高达0.6mm,此外该公司现在正着手开发内建可使光电流增幅100倍增幅电路的Photo IC,外形尺寸则与‘2015 size’平等级。

亮度感测元件的操作性,除了在Photo IC内部制造积体电路之外,各业者十分重视运用数字信号输出亮度巨细的改进。首要原因是亮度感测元件大多是模拟输出,加上输出电流简直与亮度成份额,因而输出电流会因检测亮度呈现六位数的差异,这意味着精细操控光源的输出,有必要设置能够接受大电流改变的专用电路,但是实践上专用电路会引发制造本钱暴增等严重后果,所以无专用电路又可容易获得的亮度感测元件,成为各业者竞相开发的方针。

由于亮度感测元件受光时会耗费电力,因而运用电池驱动的电子设备,尤其是可携式电子产品为按捺电池的耗费电力,所以大多选用连续式驱动亮度感测元件,但是亮度感测元件的电源电压频频的ON/OFF动作,对Photo IC而言起动时刻最少需求55ms,这段期间却构成所谓的‘电力丢失’,因而,东芝针对上述问题,经常对增幅电路施加电压,一起在增幅电路后段设置切换电路,藉此电路缩短起动时刻并下降耗费电力,依据测验成果显现耗费电力是传统元件一半以下。

所以,由于移动电话与液晶电视的普及化,寻求更高的印象画质一起下降液晶显现器的耗电量,已经成为相关业者有必要战胜的课题。藉由最近几年亮度感测技术上的前进,运用分光特性接近人眼视感度的亮度感测元件,能够有用处理上述问题。

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