功耗永久的课题 深入了解液晶亮度感测

　　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。

　　近几年因为亮度感测元件技术上的进步，利用分光特性接近人眼视感度的亮度感测元件，可以有效解决因为显示器亮度所造成眼睛负担。目前全球亮度感测元件潜在市场超过10

亿个，市场年需求高达6亿支移动电话是目前主要市场，此外2008年出货量预测将超过3000万台的液晶电视，及车用仪表、显示器、照明灯具都是适用对象。

　　何谓亮度感测元件？

　　亮度感测元件具备感测夜间与白天户外亮度的特性，若能充分应用特性并作精密控制，理论上，可以解决各种电子设备因光源造成的影像不良等问题。例如，亮度感测元件可以随时侦测周围环境的光量多寡，自动调整背光模组的点灯状况，有效降低可携式产品的耗电量，延长电池的使用寿命。

　　在

　　一般液晶电视是根据各像素的液晶穿透率，调整背光模组的光线，达成灰阶化显示目的，大多数的背光模组光量却有漏光现象，如果利用亮度感测元件侦测液晶电视使用环境的亮度，依此调整背光模组的亮度，除了影像黑色浮动外，灰阶数相同的条件下，还可缩小亮度的动态范围，进而提高黑色影像表现能力，降低最大亮度解除影像太亮的困扰，这代表着观赏液晶电视时，消费者不会受到环境影响，随时可以获得高精细的影像。

　　亮度感测元件的功能

　　亮度感测元件是利用矽材料制成，基本上亮度感测元件可分成：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，所以光电晶体主要是针对低成本要求等应用。光电晶体利用光照射产生的光电流，在10/Lux黑暗室内大约是数10霢 ，1000/Lux明亮室内则超过1mA ，不需利用增幅电路就可以输出光电流，缺点是它的感测温度变动非常大，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良品，它的实际应用环境下的感测温度分布低于±10%，缺点是光电流却光学电晶体低三位数，所以必须利用增幅电路才能输出光电流。

　　因为光二极体必须利用增幅电路，才能输出与光电晶体同等的光电流，由于增幅电路的成本，使得光二极体的价格比光电晶体高2倍左右，不过，它的输出光电流非常大，而且感度的温度依存性很低，所以主要是应用在高端亮度感测设备等领域。至于Photo IC主要是应用在简易亮度感测设备等领域。

　　上述三种亮度感测元件不论分光特性、形状，以及与电路的整合性都各具特色，因此一般认为亮度感测元件未来势必朝向：分光特性接近人眼对光线的感受、可随意设置超小型外型封装、可与芯片直接连接，短起动时间与操作容易等方向发展。

　　由于业者对分光特性非常重视，因此分光特性的开发竞争也最激烈。目前商品化的亮度感测元件，它的分光特性峰值大约是550--600nm，相当接近人眼的视感度峰值，不过似乎还无法满足市场的需求，主要理由是随着萤光灯、白热灯、太阳光等光源的不同，输出光电流会出现极大差异，例如白热灯的输出光电流是萤光灯的1.2--1.8倍，加上显示器的亮度与人眼感受的亮度有差异，因此在不同环境下经常因为光源的差异无法获得预期效果。

　　造成上述现象主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备人眼无法感测紫外光与红外光的感度，因此，德国OSRAM在2005年推出具备适合人眼视感度，而且分光特性峰值涵盖短波长到长波长范围的亮度感测元件，根据资料显示，光源造成该元件的输出电流差异可望低于10%以下。