中心議題：

• 照度感測元件的特性
• 照度感測元件的功能
• 照度感測元件的發展動向

解決方案：

• 偵測周圍環境的光量多寡
  ，自動調整背光模阻的點燈狀況
• 與LSI直接連接，短起動時間與操作容易

suizheyidongdianhuayuyejingdianshishiyongshuliangjisuzengjia，ruhejiangdiyejingxianshiqidehaodianliangbinggaishanyingxianghuazhi，youqishiyejianshiyongshihuamiantailiangyanjingrongyipilao，heianshineihuamianchuxianheiyunxianxiang
，yijingchengweixiangguanyezhebixukefudeketi。suoxingdeshizuijinjinian（圖1）照度感測元件（photosensordevice）技術上的進步，利用分光特性接近人眼視感度度的照度感測元件，可以有效解決上述問題。

根據國外業者統計資料顯示，全球照度感測元件潛在市場超過10億個，其中每年市場需求高達6億支移動電話是目前主要市場
，除此之外，2008年出貨量預測將超過3000萬台的液晶電視，以及車用儀表、顯示器、照明燈具都是適用對象
，有鑑於此，本文將深入探討照度感測元件的應用與發展。



照度感測元件的特性

如圖2所示


，照度感測元件具備感測夜間戶外隻有（Lux；照度單位），乃nai至zhi於yu晴qing天tian戶hu外wai亮liang度du超chao過guo的de特te性xing，換huan句ju話hua說shuo若ruo能neng充chong分fen應ying用yong上shang述shu特te性xing並bing作zuo精jing密mi控kong製zhi，理li論lun上shang可ke以yi徹che底di解jie決jue各ge種zhong電dian子zi設she備bei因yin光guang源yuan造zao成cheng的de影ying像xiang不bu良liang等deng問wen題ti。例li如ru照zhao度du感gan測ce元yuan件jian可ke以yi隨sui時shi偵zhen測ce周zhou圍wei環huan境jing的de光guang量liang多duo寡gua，自zi動dong調tiao整zheng背bei光guang模mo阻zu的de點dian燈deng狀zhuang況kuang
，進jin而er有you效xiao降jiang低di可ke攜xie式shi電dian子zi產chan品pin的de電dian池chi消xiao費fei電dian力li（耗電量），同時延長通話與待機時間與電池的使用壽命（圖3（a））。

有you關guan液ye晶jing電dian視shi的de應ying用yong，主zhu要yao是shi液ye晶jing顯xian示shi器qi的de點dian燈deng時shi間jian越yue久jiu消xiao費fei電dian力li就jiu越yue大da，相xiang對dui的de散san熱re處chu理li與yu散san熱re風feng扇shan的de噪zao音yin則ze變bian成cheng非fei常chang棘ji手shou的de問wen題ti
，尤you其qi是shi目mu前qian大da型xing液ye晶jing電dian視shi的de輝hui度du大da多duo超chao過guo時shi
，在zai明ming亮liang室shi內nei畫hua麵mian非fei常chang的de亮liang麗li，不bu過guo在zai黑hei暗an室shi內nei卻que會hui出chu現xian波bo紋wen現xian象xiang，而er且qie畫hua麵mian太tai亮liang容rong易yi造zao成cheng眼yan睛jing疲pi勞lao
，黑hei暗an色se影ying像xiang的de黑hei色se浮fu動dong現xian象xiang非fei常chang明ming顯xian，影ying像xiang對dui比bi則ze大da幅fu降jiang低di。由you於yu一yi般ban液ye晶jing電dian視shi是shi根gen據ju各ge畫hua素su的de液ye晶jing穿chuan透tou率lv，調tiao整zheng背bei光guang模mo組zu的de光guang線xian達da成cheng灰hui階jie化hua顯xian示shi目mu的de，然ran而er過guo多duo的de背bei光guang模mo組zu光guang量liang卻que有you漏lou光guang之zhi虞yu
，如ru果guo利li用yong照zhao度du感gan測ce元yuan件jian偵zhen測ce液ye晶jing電dian視shi視shi聽ting環huan境jing的de亮liang度du，依yi此ci調tiao整zheng背bei光guang模mo組zu的de輝hui度du，除chu了le影ying像xiang黑hei色se浮fu動dong之zhi外wai
，灰hui階jie數shu相xiang同tong的de條tiao件jian下xia還hai可ke以yi縮suo小xiao亮liang度du的de動dong態tai範fan圍wei（dynamicrange），進而提高黑色影像表現能力（圖3（b））
，並降低最大輝度解除影像太亮的困擾，這意味著觀賞液晶電視時
，消費者不會受到視聽環境的影響，隨時可以獲得細膩的影像。

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照度感測元件的功能

如圖4所示，照度感測元件是利用材料製成，基本上照度感測元件可以分成三大類:

‧光電晶體（PhotoTransistor）。
‧光二極管（PhotoDiode）。
‧內建增幅電路光二極管（以下簡稱為PhotoIC）。

由於光電晶體的價格是光學二極管的3/4
，PhotoIC的1/2左(zuo)右(you)，所(suo)以(yi)光(guang)電(dian)晶(jing)體(ti)主(zhu)要(yao)是(shi)應(ying)用(yong)在(zai)要(yao)求(qiu)低(di)元(yuan)件(jian)成(cheng)本(ben)等(deng)領(ling)域(yu)。光(guang)電(dian)晶(jing)體(ti)利(li)用(yong)光(guang)照(zhao)射(she)產(chan)生(sheng)的(de)光(guang)電(dian)流(liu)，在(zai)黑(hei)暗(an)室(shi)內(nei)大(da)約(yue)是(shi)數(shu)十(shi)
，明(ming)亮(liang)室(shi)內(nei)則(ze)超(chao)過(guo)

，不(bu)需(xu)利(li)用(yong)增(zeng)幅(fu)電(dian)路(lu)就(jiu)可(ke)以(yi)輸(shu)出(chu)光(guang)電(dian)流(liu)
，缺(que)點(dian)是(shi)它(ta)的(de)感(gan)測(ce)溫(wen)度(du)變(bian)動(dong)非(fei)常(chang)大(da)
，例(li)如(ru)某(mou)些(xie)光(guang)電(dian)晶(jing)體(ti)
，的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)是(shi)的(de)2倍左右。

guangerjiguanzeshigancewendutexingdegailiangpin
，tadeshijiyingyonghuanjingxiadegancewendufen佈diyu，quedianshiguangdianliuqueguangxuedianjingtidisanweishu
，suoyibixuliyongzengfudianlujiucainengshuchuguangdianliu；至於PhotoIC主要是應用在簡易照度感測設備等領域。

如上所述光二極管必需利用增幅電路，才能輸出與光電晶體同等的光電流，由於增幅電路的成本
，使得光二極管的價格比光電晶體高2倍左右
，不過它的輸出光電流非常大
，而且感度的溫度依存性很低
，所以主要是應用在高階照度感測設備等領域。2004年鬆下發表的新世代光二極管
，它的感度溫度變化低於，時的輸出光電流更高達。

上述三種照度感測元件不論分光特性、形狀，以及與電路的整合性都各具特色，因此一般認為照度感測元件未來勢必朝下列方向發展:

①分光特性接近人眼對光線的感受。
②可隨意設置超小型外型封裝。
③可與LSI直接連接
，短起動時間與操作容易。

由於廠商對分光特性非常重視，因此分光特性的開發競爭也最激烈。如表1suoshimuqianshangpinhuadezhaoduganceyuanjian，tadefenguangtexingfengzhidayueshi
，xiangdangjiejinrenyandeshigandufengzhi

，buguosihuhaiwufamanzushichangdexuqiu，zhuyaoliyoushisuizheyingguangdeng、白熱燈、taiyangguangdengguangyuandebutong，shuchuguangdianliuhuichuxianjidachayi，lirubairedengdeshuchuguangdianliushiyingguangdengdebei，jiashangxianshiqidehuiduyurenyanganshoudeliangduyouchayi，yincizaibutonghuanjingxiajingchangyinweiguangyuandechayiwufahuodeyuqixiaoguo。zaochengshangshuxianxiangzhuyaoyuanyinshigeguangyuandefaguangpinpuchayijida，jiashangzhaoduganceyuanjianjubeirenyanwufaganceziwaiguangyuhongwaiguangdegandu

，yincideguoOSRAM推出具備適合人眼視感度
，而且分光特性峰值含蓋短波長到長波長範圍的照度感測元件
；OSRAM表示，光源造成該元件的輸出電流差異可望低於以下（圖5）。


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照度感測元件的發展動向

如圖6所示，分光特性可透過照度感測元件結構上的改良獲得調整，基本上它是改變的接合位置（吸光產生電力），同時配合分光特性的峰值利用光學濾光片（filter）去除紫外光與紅外光。新日本無線根據上述動作原理進行分光特性最佳化設計，再以光罩（mask）遮斷從光二極管側麵入射的光線，藉此捨棄光學濾光片傳統結構；德國OSRAM則採用新材質與新結構，未使用傳統的改善對策，大幅提升照度感測元件的分光特性。

有關照度感測元件外形封裝小型化，傳統的PhotoICyouyuewaishezhizengfudianlu，rongyizaochengjingpianchicunbianda，cichuruonengchongfenliyongzengfudianlu，lilunshangkeyisuoxiaoguangerjiguanyujingpianchicun。jutifangfashitigaozengfudianludedenghuazhi
，jicishiguangerjiguanyuzengfudianludedenghuanishuchengyidingbilisuoxiaomianji。tu7是日本東芝依此改良上述結構，並使用小型封裝技術，製成外形尺寸與光電晶體與光二極管同等級
，大小隻有的PhotoIC。





有關封裝薄形化的發展
，以TDK與半導體能源研究所共同開發的照度感測元件為例，它是採用塑膠材料當作基板
，開發厚度隻有與「0402size」
、「0603size」等被動元件同等級的照度感測元件；相較之下傳統玻璃基板的照度感測元件卻高達（圖8），該公司也在開發內建可以使光電流增幅100倍增幅電路的PhotoIC
，外形尺寸則與「2015size」同等級（圖8（b））。
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有關照度感測元件的操作性，除了在PhotoICneibuzhizuojitidianluzhiwai，gechangshangfeichangzhongshiliyongshuweixinhaoshuchuzhaodudaxiaodegaishan。zhuyaoyuanyinshizhaoduganceyuanjiandaduoshileibishuchu，jiashangshuchudianliujihuyuzhaoduchengbili，yincishuchudianliuhuiyinjiancezhaoduchuxianliuweishudechayi
，zheyiweizhejingmikongzhiguangyuandeshuchu
，bixushezhikeyichengjiedadianliubianhuadezhuanyongdianlu，ranershijishangzhuanyongdianluhuiyinfazhizuochengbenbaozengdengyanzhonghouguo，suoyiwuzhuanyongdianluyoukeyiqingyiqudedezhaoduganceyuanjian，chengweigechangshangjingxiangkaifademubiao。

圖9是濱鬆光電（photonics）dexinxingzhaoduganceyuanjian
，gaiyuanjiankeyijiangzhaodudaxiaozhuanhuanchengmaichongzhen盪pinlvxingshideshuchuxinhao
，gaigongsitongshituichukeyigaibianmaichongkuandu
，erqiekeyizhijieyuweichuliqilianjiedezhaoduganceyuanjian
；OSRAM推出可以輸出對數顯示光電流，而且操作非常方便的照度感測元件，該元件計劃應用在汽車儀表等領域
；東芝則開發起動時間縮短至1/5的新型照度感測元件。

youyuzhaoduganceyuanjianshouguangshihuixiaohaodianli，yinciliyongdianchiqudongdedianzishebei，youqishikexieshidianzichanpinweiyizhidianchidexiaohaodianli，suoyidaduo採yongjianduanshiqudongzhaoduganceyuanjian，ranerzhaoduganceyuanjiandedianyuandianyapinfandeON/OFF動作
，對PhotoIC而言起動時間最少需要，這段期間卻形成所謂的「電力損失」
，因此東芝公司針對上述問題，常時對增幅電路施加電壓，同時在增幅電路後段設置切換電路（圖10），試圖藉此電路縮短起動時間並降低消耗電力
，根據測試結果顯示消耗電力是傳統元件一半以下。





以yi上shang介jie紹shao照zhao度du感gan測ce元yuan件jian的de技ji術shu發fa展zhan態tai勢shi。由you於yu行xing動dong電dian話hua與yu液ye晶jing電dian視shi的de普pu及ji化hua，追zhui求qiu更geng高gao的de影ying像xiang畫hua質zhi同tong時shi降jiang低di液ye晶jing顯xian示shi器qi的de耗hao電dian量liang，已yi經jing成cheng為wei相xiang關guan業ye者zhe必bi需xu克ke服fu的de課ke題ti。

最近幾年照度感測元件（photosensordevice）技(ji)術(shu)上(shang)的(de)進(jin)步(bu)，利(li)用(yong)分(fen)光(guang)特(te)性(xing)接(jie)近(jin)人(ren)眼(yan)視(shi)感(gan)度(du)度(du)的(de)照(zhao)度(du)感(gan)測(ce)元(yuan)件(jian)
，可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)解(jie)決(jue)上(shang)述(shu)問(wen)題(ti)。此(ci)外(wai)，根(gen)據(ju)統(tong)計(ji)資(zi)料(liao)顯(xian)示(shi)
，全(quan)球(qiu)照(zhao)度(du)感(gan)測(ce)元(yuan)件(jian)潛(qian)在(zai)市(shi)場(chang)超(chao)過(guo)10億個，這包含6億支移動電話與接近近千萬台的液晶電視
，以及車用儀表、顯示器、zhaomingdengjudoushishiyongduixiang。qipanjiyoubenwendejieshao，tixingyezhejiangdiyejingxianshiqizhizuochengbendetongshi，tigaoyingxiangpinzhidengchanpinqugehuajiqiaoyeshibukehulvedeyihuan。