研究動機與目的

Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display (TFT-LCD)技術的高度發展，正持續改變 著現代社會人們的生活方式。TFT-LCD因其畫面解析度高、體積小、重量輕，沒有幾年 的時間便在顯示器領域取代已經有百年歷史的Cathode Ray Tube (CRT)顯示器的地位，

同時還創立了以筆記型電腦和手機為代表的移動顯示應用領域。

然而人們在讚賞液晶電視高解析度，畫質精細的同時，也發現了液晶電視在顯示動 態影像時會出現殘影和模糊的情形，這是顯示動態影像時所不能允許的。人們很容易聯 想到液晶材料響應速度不夠快是引起模糊的主要原因。可是在把響應速度提到足夠高以 後，上述現象有了改善，但仍不能完全消除。人們才轉而向更深入的方向進行研究。原 來TFT-LCD工作在保持模式(Hold- Type)是產生動態影像模糊(Motion Blur)的主要原因。

另外，彩色濾光片為目前液晶顯示器最常採用的彩色顯色元件，目前已發展出符合 歐洲電視標準(EBU，European Broadcasting Union)的產品，其顏色表現已幾乎接近CRT 顯示器的水準。但最大缺點則為光利用效率低，除非搭配反射型面板的設計，否則無法 達到攜帶型產品對低電力消耗之要求，再加上關鍵材料-彩色光阻之解析度限制，目前 仍無法達到可與報紙相同之精細度(200 dpi)要求。為改善彩色濾光片光利用效率低的缺 點，並提升畫面解析度，有一新的技術-色序法(Color Sequential)或稱場序法(Field Sequential，FSC)正在開始發展。

色序法(Color Sequential)不需像傳統的背光方式以白光通過彩色濾光片再改變其顏 色，而是直接就利用三原色(Red、Green、Blue) Light-emitting diode (LED)作混色，因此 不需要彩色濾光片(Color Filter)。這些目前在顯示器所面臨的問題，即是引發我做此研 究的動機。我們利用發光二極體做為LCD的背光源，並使用特殊的驅動方式來改變液晶 顯示器的光源表現方式，以達到降低動態影像殘影的目的，並提升畫面顯示效果。

色序法(Color Sequential)的好處就是可以不用彩色濾光片來產生全彩效果。一般市 面上用的LCD都是用紅-綠-藍三原色彩色濾光片像素來產生色彩的顯示，彩色濾光片不 僅材料昂貴，而且會吸收超過70%的光源。另外，由圖1.1 CIE色座標圖亦可知道使用色 序式背光的LCD其色彩飽和度較使用傳統CCFL背光佳。[1-1]

圖1.1 CCFL與LED 在CIE1931色座標上之色彩飽和度比較

使用色序法(Color Sequential)，就可以利用紅綠藍3LED背光時間上循序來回閃亮的 原理，產生全彩效果。如圖1.2所示即為傳統式(含Color Filter)與色序驅動法背光之比較。

沒有彩色濾光片，LCD光利用效率可大為提高，且更可降低生產成本。本實驗即是以此 理論為基礎，以有效解決動態影像模糊問題；再配合改良的LED區段掃描方式來解決目 前CCFL光利用率與色彩飽和度不足的問題藉以提昇背光亮度，並完成實際LED Light Bar驅動控制系統設計。

圖1.2 背光源與面板 (a)傳統式(含Color Filter) (b)色序驅動法(不需Color Filter)

LED背光之頻寬較窄，且透光率及LED光利用率較CCFL背光為高。CCFL背光除了 R-G-B的主頻波外尚有Subpeak所產生的雜光。彩色濾光片頻寬較LED背光寬，造成光利 用率降低，且對比度較低，如圖1.3所示。另外， 由於大尺寸LED背光模組需要有較佳 的演色性，由圖1.3可知CCFL頻譜除了在R、G、B(610nm、545nm、438nm)外尚有其他 波長之光譜，因此經過彩色濾光片(Color Filter)後其他波長之光譜降低了LCD色彩飽和 度。而圖1.4所示之LED光譜純度較高，因此可以有較廣的色域(Color Gamma)表現。

圖1.3 CCFL經過彩色濾光片後的光頻譜特性 圖1.4 LED與彩色濾光片之發光頻譜比較

為解決動態影像模糊問題目前的解決方式主要有以下方式：1.動態背光掃描技術

（Dynamic Scanning Backlight）、2.插黑技術(Black Frame Insertion)，以上2種方法都是 以模仿CRT的脈衝(Impulse type)工作方式來解決殘影問題。本研究即是以此理論架構為

350 450 550 650 350 450 550 650

Wavelength λ(nm) Wavelength λ(nm)

Subpeak

基礎，並以實際LED Light Bar控制電路設計來實現，以有效解決動態影像模糊問題並可 提升顯示器背光效能來達成環保節能與降低成本的目標。關於動態影像模糊現象的成因 與目前的解決方式將在下一節作進一步探討。