直下式背光模組的區域調光技術之研究

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柳沛志(Pei-Chih Liu) 查詢紙本館藏

畢業系所

光機電工程研究所

論文名稱

直下式背光模組的區域調光技術之研究
(Direct-lit type backlight module local dimming controlled technology research)

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摘要(中)

本論文主要研究直下式的LED背光模組透過簡易的單晶片與數位類比轉換電壓解碼的電路方式，作為直下式背光模組的區域調光控制(Local Dimming)，透過調整不同區域背光源明暗的變化，來達到節能與提高影像的動態對比，使同一畫面上能表現出更亮與更暗的效果，並透過撰寫人機介面程式將電腦模擬影像訊號與光源模組掃描訊號發送至控制單元作為LED的控制。
透過量測方法們挑選控制特性相近的LED光源，並透過撰寫人機介面來控制微電腦單晶片，使得不同區域的LED能達到控制，且使用改變電壓的方式來做為光源亮暗的控制，加上運用時序的方式建立單晶片腳位掃描來改變多組光源在不同時間的控制訊號，最後透過本論文所研究的內容，整合成成區域調光控制的方法來驅動燈箱並量測其輝度，且與所建立的光學模擬來做為控制的驗證，透過模擬結果與實際量測可以發現，在背光模組中透過改變不同區域的亮暗能明顯觀察出不同區域明亮的差異，且驗證了在控制方面能透過單晶片的腳位掃描與數位類比轉換電路來完成不同區域的亮度控制。

摘要(英)

The thesis researches direct-lit type LED backlight module, this paper uses single-chip micro-controller (MCU) and digital-analog (D/A) conversion circuit to control the direct-lit backlight module of the LED brightness adjustment. As a direct-lit type backlight local dimming controlled (Local Dimming), we adjust the lighting intensity to change in different regions in order to save energy and improve the image dynamic contrast, and make the image dark areas darker and bright areas brighter.
First we use of measurement methods for selecting the control characteristics closer to the LED, then by changing the LED brightness level of the different regions. By adjusting the LED lighting intensity in different regions of backlight module, we can observe significantly the brightness differences in different regions of backlight module and verified the pins of control single-chip scanning and digital-analog conversion circuit to complete the different regions of the brightness control.

關鍵字(中)

★ 直下式背光模組
★ 區域調光控制
★ 動態對比
★ 數位類比轉換

關鍵字(英)

★ Digital to Analog Converter
★ Local Dimming
★ Direct Backlight
★ Dynamic Contrast

論文目次

中文摘要 i
ABSTRACT ii
致謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 xii
一、緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究背景 4
1-2-1. 薄膜電晶體液晶顯示器基本原理與架構 6
1-2-2. 背光模組基本架構與各組成元件及成本 7
1-2-3. 發光二極體發光原理 9
1-2-4. 冷陰極燈管發光原理 10
1-3 研究動機與目的 11
1-4 文獻回顧 11
1-5 論文架構 15
二、基本原理 16
2-1 幾何光學基本原理 16
2-2 光度量學 17
2-3 色度學 22
2-3-1. 標準光度觀察者(standard photometric observer) 22
2-3-2. 色覺構造 23
2-4 光源的光學特性量測規範 26
2-5 單晶片微電腦的基本結構與應用 28
三、直下式背光模組區域調光控制 30
3-1 研究步驟 30
3-1-1. 液晶螢幕背光模組架構 30
3-1-2. 選擇發光二極體並計算使用數量 33
3-1-3. 發光二極體的電性特性測試 36
3-1-4. 發光二極體的光學特性測試 37
3-1-5. 類比電壓訊號控制 38
3-1-6. 數位訊號控制 38
3-1-7. 人機介面控制程式開發 40
3-1-8. 微電腦單晶片腳位掃描 40
3-2 研究方法 41
3-2-1. 電腦模擬訊號控制人機介面 41
3-2-2. 發光二極體的控制訊號 43
3-2-3. 達靈頓電流放大 46
3-2-4. 數位訊號的控制方式 52
3-2-5. 單晶片二維矩陣掃描控制 54
3-2-6. 驅動模組分配 57
3-2-7. 電源分配模組與轉換 60
3-3 實驗設備與規範 61
3-3-1. DAQ資料擷取卡 61
3-3-2. 單晶片模擬器 62
3-3-3. 單晶片燒錄器 63
3-4 量測儀器 64
3-4-1. 積分球量測 64
3-4-2. 光二極體感測器量測 65
四、實驗結果與討論 68
4-1 發光二極體的量測數據分析 68
4-1-1. 發光二極體的篩選 68
4-1-2. 電性與光學特性量測校正數據 73
4-2 達靈頓電流放大器校正 74
4-3 類比數位解碼數據分析 76
4-3-1. 數位訊號與解碼類比電壓校正 76
4-3-2. 解碼元件誤差敏感度數據 79
4-4 單晶片掃描訊號結果 81
4-4-1. 單晶片程式測試結果 81
4-4-2. 單晶片掃描速度測試結果 85
4-5 電源供應器直流電壓轉換 86
4-6 數位類比解碼區域調光控制量測 88
4-7 背光模組區域調光模擬 89
4-8 背光模組區域調光量測結果 96
五、結論與未來展望 103
5-1 結論 103
5-2 未來展望 104
參考文獻 105

參考文獻

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指導教授

陳奇夆(Chi-Feng Chen)

審核日期

2011-8-29

推文