LCD工程 期末報告
掃描式背光源技術
指導老師：吳文端
班級：光電三甲
組員：495L0054 簡永昌
495L0047 林裕淞
液晶顯示器與背光模組
背光模組應用與要求
Notebook PC ─高效率/省電化、輕薄化。
衛星導航/車載裝置─高輝度、堅固性、耐
候性。
掌上型裝置─小尺寸、輕薄化、省電化。
Monitor / TV ─高輝度、廣視角、大型化。
背光模組的分類
邊光式背光模組
直下式背光模組
背光源分類-CCFL
CCFL的發光原理與一般日光燈十分相似，亦是利用電場
效應激發惰性氣體原子與汞原子碰撞以釋出低波長的紫外
光，透過塗佈於燈管壁的螢光體後，便可轉化為可見光。
EEFL
外部電極螢光燈(EEFL)為一棒狀螢光管，與一般冷陰極燈
管最大差別在於將電極做在燈管外部，即在螢光管外利用
玻璃的絕緣性套入電極。由於可做並聯設計，使一顆轉換
器(inverter)可並行驅動多根螢光管，利用轉換器本身的安
定性驅動，提供高頻、高壓讓燈管啟動，並維持點燈的高
度穩定性。
FFL
無汞平面燈(FFL)其發光原理，如下圖所示。首先將兩平
面玻璃內抽真空，接著充填固定比例分壓的混合惰性氣
體-氙氣(Xe)，然後在陽極與陰極之間施加一高電壓產生
之電位差放電，使得腔體中的氙氣(Xe)原子，受到激發而
成為氙分子與低能階電子等激發態粒子。當氙分子回復到
氙單體原子之際，即同時產生紫外線。塗佈在玻璃空間中
的螢光粉受此紫外線激發後，便產生了可見光。
LED
與其它二極體一樣，發光二極體中電流可以輕易地從p極
（陽極）流向n極（負極），而相反方向則不能。兩種不
同的載流子：電動和電子在不同的電極電壓作用下從電極
流向pn結。當電洞和電子相遇而產生複合，電子會跌落到
較低的能階，同時以光子的方式釋放出能量。
CNT-FED
利用真空封裝技術將具有CNT電子發射源之陰極，與塗有
可經電激發光之螢光粉層的陽極組合一起，將陰、陽極之
間抽真空(10-6~10-7 torr)，由固定高度之間隔物隔開，
利用電子發射源所產生之電子束，經高達數千Kv之加速電
壓撞擊陽極板上的螢光粉而發光。
各背光源之比較
CCFL EEFL FFL CNT-FED LED
發光效率 (lm/w) 60~80 60~80 30 30 40~50
耗電量 低 低 中 中 高
均勻性 佳 佳 最佳 普通 普通
色彩飽和 (NTSC) 72% 72% 80% 70% >100%
Inverter 成本 高 低 低 低 ---------
壽命(小時) 50K 60K 60K >50K 100K
優點 光學安定性高 耗電量最低 平面光源 光學膜成本降低 體積小
耐衝擊性高 省Inverter 成本組裝 耐衝擊性最佳
缺點 含汞、 電路控制問題 散熱、 真空封裝的 RGB衰退速率
I interver成本高 良率問題 良率問題 不一致
價格比 100 90 90 150 300
掃描式背光源原理、結構及優缺點
掃描式背光板是讓LCD模擬impulse-type display的一種方法並搭配快
速反應液晶以進一步大幅改善動態影像品質。
用於具有動態影像品質改良及動態時序控制的背光控制系統，利用掃
描驅動之控制方式，可大幅減少驅動IC的使用數量與降低動態影像拖
影之問題。
早期CRT之電子槍只發射有色光2~3ms，其餘時間為插黑畫面，此為
脈衝型之驅動方式，可克服視覺暫留所造成的拖影現象，將動態畫面
處理的更加流暢，不同於CRT，傳統LCD的背光光源的時間恆亮，液
晶顯示器受限於液晶的反應時間及液晶顯示光源表現為持續方式，使
在動態影像表現上因視覺停留的因素導致影像移動的邊界上產生陰影，
前畫面影像資料會跟之後的畫面影像資料有部分重疊，看起來也比較
容易有模糊的感覺
LCD面板畫面顯示方式是由頂端被一列列寫入至底部，藉
由掃描式的顯示技術將背光同步點亮與熄滅，來達到與面
板顯示的同步運行。進一步改善動態影像之清晰程度，使
畫面更加清晰流暢。
目前顯示器背光源CCFL(冷陰極燈管)在畫面點亮時，每支
燈管皆處在全亮狀態，Scanning Backlight Unit(掃描式背
光模組)主要以CCFL掃描式點滅法操作，也就是CCFL背光
源採輪流方式點亮。
Scanning Backlight是模擬CRT顯示器脈衝式(Impulse
Type) 發光原理，以CCFL無發光的暗態區域來遮蔽LCD顯
示器所產生的拖影影像，故Scanning Backlight主要目的
是用來改善LCD TV動態畫面影像品質。
通常Scanning Backlight會與120Hz倍速驅動技術一同搭配，即在原
60Hz 2幅畫面中，再補插入1張畫像，當上述2種技術相互結合時，
Motion Picture Response Times( MPRT)最佳可作到4.2ms(因120Hz
MPRT為8.4ms，當CCFL光源僅一半時間點亮時，MPRT再降低2分之
1)。
其主要為降低LCD動態影像殘影之問題，也可降低背光功率消耗，
達到節省電能之目的。
而因LED具有環保、省電節能、高色彩重現、高動態對比以及改善殘
影 ，以及薄型化特色等，比CCFL更具有競爭優勢
顯示器技術發展
“平面”顯示器技術發展至今，除了持續強調大尺寸、畫面影像銳利度、
色彩飽和度、色相及對比…等畫質、尺寸等方面研究之外，針對特殊
領域、另類應用等超多視域顯示技術也持續發酵當中，包括了“立
體”LCD顯示技術，將是未來發展顯示技術的一項極為重要指標。
所謂「立體LCD顯示技術」就是不需要藉由特殊眼鏡輔助視覺，而是
利用視差障礙（parallax barrier）方式導入顯示面板，進而達到技術
上突破，使光源能夠分離左右兩個不同方向，創造出所謂的立體顯示
技術。就像人們是以兩個眼睛分別從兩個角度來觀看物體，利用左右
眼所看到的畫面所生的細微差異，再依據兩者差別特質感測被視物體
距離，而大腦便將兩幅畫面混合成一幅完整立體畫面。
早在1950年這項立體LCD顯示技術雛形就已經被開發出來，甚至目前
在研究類似LCD顯示技術還運用早年就已經研發而成的部分技術。不
過…卻也存在著諸多問題尚未解決，包括：左右方向清晰度下降至50
％，或者處於螢幕兩側觀看畫面時，容易產生模糊不清的影像重疊等
技術門檻問題。
一般LCD平面顯示器無法再現空間立體感，是因為要能使顯示畫面呈
現立體感，具有透視效果是最基本要求；另外，就是視覺差異角度問
題，在雙眼和一點的兩條連線之間的角度，距離近則視差角大、距離
遠則視差角小，物體的表面有無數個點，那麼就有無數個視差角，因
此無法顯示立體影像。
開發出藉由連續磁場方式，進而實現LCD立體顯示影像，將過去左右
視差顯示影像液技術與高速更換與照明方式的轉換相結合，推動了由
此形成的「掃描式背光立體LCD顯示技術」的開發。
其技術主要技術特徵，包括：不需要使用特殊眼鏡就能顯示具有深度
的立體顯示影像、能夠100％利用液晶面板清晰度藉以顯示出高精細
立體影像、在兩側觀看影線時，不會產生模糊不清、影像重疊或凹击
逆轉影像，以及在一般情況下，能夠順利顯示二維顯示影像。
就該立體LCD顯示技術主要結構組成及動作原理來看，該技術是經由
能夠分別單獨向觀察者的左右眼中照射光線的2組LED光源作為掃描背
光，以及具有高速更換視差影像的FFD高速應答液晶顯示面板所組成。
其主要動作原理是利用液晶面板在顯示左眼用的視差影像時點亮左側
LED，表示右眼用視察圖像時點亮右側 LED，這樣不必配戴特殊眼鏡，
就能從對應的眼中看到各自的視覺影像。另一方面，只要以和電視磁
場頻率數相同的60Hz，分別進行左右視差影像更換跟左右LED閃爍同
步時，
便能使眼睛感受到2個影像同時穩定，而具有連續性地從面板顯示出
來，最終便在人腦中左眼影像及右眼影像合成為立體顯示影像。
利用兩眼可以看到不同角度之影像及腦部融合影像，而產生立體影像，其主
要關鍵技術，包括：微位相差板製程技術、多觀者追跡技術及光學元件技術
等。
立體顯示影像品質呈現 從正面看立體LCD顯示螢幕時，因為觀察者的左右眼
分別看相對應的左右視差影像，所以能產生立體感；而在實際觀察顯示視差
影像時，相當於從左右眼方向±6度位置進行觀看，其立體影像顯示其內容與
輪廓非常清楚，立體影像分離性也十分清晰，不會出現訊號干擾情況。
在一般主觀者評價之後，也都能夠感覺到中央控制裝置的立體影像能夠清晰
地浮現出來。換句話說，在立體LCD顯示技術中，目視立體影像能夠確認視
覺領域兩側， 或者存在一般平面影像目視確認領域；因此，不會使眼睛造成
視覺上的負擔，而能夠探尋立體視覺領域。
設想一個手持式設備，如：手機所使用的LED具有上下方向移動性，或者是
以90度的旋轉方式掃描背光LCD顯示器，在上、下方向分別收、發其顯示畫
面資訊。而在實際商品化運用上，只能能夠確實地抑制其相關干擾性，實現
良好影像切換效果，
因此只要稍稍傾斜手腕，就能看到2個不同顯示影像，使得原本較小手持式顯
示器更能夠被廣泛地應用。因此，針對掃描式背光立體LCD顯示技術，若能
運用在手持式設備顯示器小尺寸螢幕上，再透過立體顯示技術其附加功能性，
將使手持式顯示設備更具應用靈活性。
參考資料
member.digitimes.com.tw/tw/360/TermShow.asp?id=A0
0455
fedetd.mis.nsysu.edu.tw/FED-db/cgi-bin/FED-
search/view_etd?identifier=oai:ethesys.nkfust.edu.tw:et
d-0119109
nckur.lib.ncku.edu.tw/simple-search?query=title:School-
age_BLANK_outcome
nckur.lib.ncku.edu.tw/handle/987654321/6554
news.shebei114.cn/detail/56-5822.html
http://tve.npust.edu.tw:8080/Department/mse/solar/%E
8%83%8C%E5%85%89%E6%A8%A1%E7%B5%84%E
9%97%9C%E9%8D%B5%E6%8A%80%E8%A1%93.pd
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