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OSRAM的 LED 提供明亮色彩,與紅外線 LED 進行通訊

 2011-03-09
OSRAM(歐司朗光電半導體)的 LED 提供明亮的色彩
3D 顯示器必須非常明亮,如此才能在戴上快門式眼鏡時感知足夠的

亮度

電視機

上的重疊畫面。為達到該目標,OSRAM(歐司朗光電半導體)提供多種產品

選擇

。2010 年德國慕尼黑電子展中,TOPLED Compact 4520 首次亮相。這些 LED 具有 85 lm/W (在 150mA 之下) 的極高效率,因此獲得優異佳績,非常適合用脈衝

作業

,因為它們可承受極高的電流,並產生高解析度的畫面。

與紅外線 LED 進行通訊
針對

電視機

與快門式眼鏡之間的通訊,紅外線 LED 型的 SFH 4250S 最為適用。該產品為第一款採用堆疊

晶片

並以紅外線供電的 TOPLED。歐司朗光電半導體的這些紅外線 LED 體積非常小,可在小面積中提供大量輸出。除

電視機

以外,歐司朗的堆疊

晶片

已在多種應用中證明其優異的

性能

,例如行動

裝置

或保全

系統

(例如車輛夜視攝影機)。這些

晶片

發出的光線波長為 850nm,人類肉眼無法看見,因此非常適合整合至矽感光二極體,該極體可將視覺訊號轉換回電子訊號。有兩款二極體特別適用於上述用途,型號分別為 SFH 235 FA 或 SMT 版 BPW 34 FAS,均配備日光阻隔過濾器。

3D

電視

:未來的

電視

將以可見及不可見光的半導體

照明

為基礎

3D

電視

早於 1980 年代便開始發展。當時若要體驗這項視覺技術革新,需要戴上有不同顏色(紅色與綠色)鏡片的眼鏡。時至今日,我們仍使用 3D 眼鏡,但影像已變得更加銳利逼真。現代 3D 眼鏡透過紅外線與

電視機

進行通訊,由紅外線 LED 產生的紅外線在一秒內將訊號分段傳輸。另外,用於 3D

電視

背光的白光二極體具備高效能且經久耐用,提供銳利的高對比影像,讓消費者最能享受看

電視

的樂趣。人們若要感知 2D

電視

的畫面並產生立體感,左右眼皆需使用。左右眼自不同的

角度

分別感知物體,並將所接收的不同影像傳送至大腦,接著這兩種影像在腦中結合,產生具有立體感的單一影像。因此,3D 技術需使用兩部攝影機從兩個不同的

角度

拍攝影像。上述兩種畫面將傳送至

電視機

,然後依序交互顯示左右眼影像。「快門式眼鏡」可使左右眼各自接收不同攝影機拍攝的影像。

數位眼罩
進一步探究快門式眼鏡科技,可知現在已不使用染色鏡片,過去 3D 電影院使用偏光鏡片的做法也不復存在,最新科技是依序或交錯地顯示畫面。因此,影像與立體感會在幾分之一秒的時間內快速變動。快門式眼鏡採用 LCD 鏡片,輪流將雙眼的畫面快速地在透明與不透明之間互相切換。因此,當其中一眼在極短暫的時間中看到

電視

畫面時,另一眼則暫時看不到畫面。交替過程極為迅速,因此觀賞者會覺得立體影像十分流暢,感受不到

中斷

。為了在正確的時機轉換畫面,

電視

需透過紅外線與眼鏡進行通訊。安裝在

電視機

內的紅外線發光二極體 (簡稱紅外線 LED) 能使眼鏡與

電視

畫面同步。
這種二極體的特色是反應時間極短且尺寸輕巧。紅外線 LED 必須在正確的時機產生 200Hz–600Hz 的最大訊號輸出,使眼鏡的畫面變黑。另一方面,眼鏡中整合一或兩個矽感光二極體,可將紅外線 LED 的視覺訊號轉換為電子訊號,以控制 LCD 鏡片的畫面切換。
由於現代液晶

電視

具有高重複

速度

,因此亦可快速改變

角度

。從不同的

角度

拍攝每秒 100–600 格的畫面 (100Hz–600Hz),可輕易輪流播放,影像流暢度完全不受影響。人類無法辨識

頻率

 25Hz 左右影片中的各別畫面。因此大腦會將這些畫面轉換為一連串的流暢影像。

LED

照明

造就完美畫面

但是,3D

電視機

需要達成的不只是產生快速的畫格

頻率

。眼鏡與

電視

的互動需要特別強大的液晶顯示器背光

功能


使用快門式眼鏡時,顯示器的

亮度

只有一部份會到達觀賞者的眼睛,幾乎有 50% 的

亮度

會被眼鏡的偏振所阻擋。眼鏡的液晶鏡片也會在半透明的

狀態

下吸收 5% 至 10% 的光線。這些特殊眼鏡使用的

系統

亦有所不同:有些眼鏡會在整個畫格中保持開啟,有些則是會在一半的時間之後使畫面變黑。這通常表示原有光線

密度

會降到 20% 以下。除

亮度

減少之外,畫面對比度也會降低。
為了提升畫面品質,可使用「

閃爍

背光」或「

掃描

背光」。

閃爍

背光會使整體 LED 背光與影像同步

閃爍

白光,因此可補足因眼鏡而減少的

亮度

掃描

背光則會在背光上逐行繪製黑色條紋。這兩種方法皆可提高左右眼的

通道

隔離或

選擇性

知覺。如此可避免重像 (Ghosting),亦即左右個別影像重疊,並可提升銳利度及對比度,尤其是移動的圖片。

背光解決方案
使用發光二極體做為液晶顯示器的背光源時,基本有兩種不同的方法,分別是側光式背光與直射式背光。
側光式 LED 顧名思義是將光線照射至液晶螢幕背後的發光印刷電路板。依據所需要的

亮度

、佈局及元件

規格

,LED 可安裝於一至四邊,並將其光線照射至

光導管

的邊緣。

光導管

上層的特殊結構可使光線均勻照射至整體液晶螢幕。
第二種方法為直射式背光,LED 採用矩

陣排列

以涵蓋螢幕後面的印刷電路板。光線可以在無偏轉的

狀態

下照射至薄膜堆疊及液晶螢幕。為了在高度受限的情況下確保均勻的背光,除了使用特殊的擴散金屬箔之外,亦可使用大量的 LED。以 40 吋的

電視

而言,LED 的數量可超過一千個。
直射式背光可提供讓

電視

畫質更明亮的技術。藉此透過局部或區域調光的方式提升對比度。在

電視

畫面中黑暗區域的後方,個別 LED 或 LED

陣列

可降低

亮度

或關閉。
此外,調光技術可以節省多達 50% 的能源,並符合液晶

電視機

環境

保護準則。
由於側光式發光僅需較少的 LED,並可

設計

更薄的

電視機

,因此目前多數

電視

較常採用側光式的解決方案。發光印刷電路板通常使用壓克力玻璃 (PMMA) 製造,以確保提供理想、均勻且無接縫的顯示器背光,因此構成側光式

系統

的核心。採用

厚度

小於 2mm 且極平滑輕巧的發光印刷電路板

設計

,可以製造出超薄的液晶

電視

,比直射式背光的

電視

更薄。側光式背光採用輸出視窗小於 2mm 的適配薄型 LED。
導光板解決方案已成為小螢幕應用的標準,例如手機、個人

電腦

或衛星導航

裝置

,且開始應用於大型顯示器。雖然無法直接降低個別區域的

亮度

,但業者已透過各種影像提升技術來解決此問題。

薄膜技術
液晶

電視

背光的發光二極體因薄膜技術而大幅躍進。使用薄膜 LED,97% 的光線可

聚焦

並直接照射在目標上,不會向側邊擴散,因此可將光線直接照射至導光板。不同於會從

晶片

向側邊擴散光線的傳統 LED,薄膜 LED 幾乎不會流失任何光線,這使得這類二極體特別有效率。此外,由於效率優異,因此產生的

熱量

較少,而

熱量

會影響導光板的線性擴散效果。用於顯示器的背光時,這一點特別重要。剩餘的

熱量

須透過良好

系統

設計

,經由印刷電路板及

外殼

向後方排出。薄膜技術的另一項優勢是二極體的

亮度

會與

晶片

尺寸等比例增加。表示如有需要,便可製造大尺寸的 LED。相反,使用傳統基板的 LED 會在面積增加時降低效率。

展望
幾乎所有主要

電視

製造商均銷售 3D

電視機

型,也推出其第一套

系統

產品,初期推出的是對角線超過一米的顯示器。這些具備 3D

功能

的新

系統

價格僅稍微提高,各家廠商無不大力行銷。市場預期今年將可售出數十萬台 3D

電視機

,至 2013 年則可超過三千萬台。因為即使是最新的

電視

也無法升級,因此 3D

電視

在未來幾年將是最有潛力推動市場的產品,尤其是 LED 市場。因為只有採用發光二極體的

電視

才能在未來的客廳佔一席之地。