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研究生: 李家良
Chia-liang Lee
論文名稱: 三晶獨立LED顯示之色彩品質檢測與均勻度改善研究
A Study of a Color Inspection and Uniformity Improvement for 3 in 1 LED Display
指導教授: 蔡明忠
Ming-jong Tsai
口試委員: '黃忠偉
Jhong-wei Huang
阮張榮
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 自動化及控制研究所
Graduate Institute of Automation and Control
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 90
中文關鍵詞: 彩色發光二極體模組順序式色彩檢測RGB色彩感測元件白光色度校正
外文關鍵詞: Light Emitting Diodes module (LEDs), Sequential Color Measurement, RGB Color Sensor, White Light Chrominance Correction
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隨著LED顯示器蓬勃的發展下,應用範圍日趨廣泛,不論在顯示螢幕、手機背光源、以及交通號誌燈等,皆在日常生活中隨處可見。目前顯示器顯示技術的開發,以RGB-LED產生色彩為主,此顯示技術須具高均勻度及高色彩飽和度等。本研究針對此現象提出一LED顯示色彩品質檢測與補償方法,提升色度均勻度以改善色彩不均等現象。使用低成本的數位色彩檢測模組量測LED的光學色彩特性,經校正後可取代光譜儀或色度儀。數位色彩檢測模組經光譜儀量測的三刺激值作轉換係數校正後,其混光色度誤差(ΔEuv)在0.002以下。首先以色彩檢測模組量測各顆LED RGB的感測頻率,與光譜儀量測的三刺激值作轉換係數校正後,即可檢測LED顯示之色彩特性。以自製一三晶獨立LED顯示(4×4 LEDs)進行驗證,藉由控制RGB三原色光之混色分量及亮度,以得到色彩均勻的顯示。將RGB三原色光順序式點亮,透過色彩檢測模組量測後,再進行運算其混光色度並驗證其準確性,經以白光為例進行指定參考白光色度(0.2081,0.4698)之校正補償實驗。以自製之4×4 LEDs實際量測與補償實驗結果,其補償前與參考白光之平均色差(ΔEuv)為0.062;補償後之平均色差(ΔEuv)下降到0.0025,成果相當明顯。此色彩品質檢測及補償方法確實能有效的提高LED模組的色彩均勻性,提升其色彩品質。


Under the vigorous development of display technology, a LED display had been widely utilized in display monitor, cell-phone back light, traffic signals, and most products with lighting function in our daily life. However, so far the most display technology is based on the color generation with RGB-LEDs which requires high uniformity and high saturation. To overcome the non-uniform color distribution, this study focuses on the color quality inspection and uniformity compensation of LED display, which can improve the color non-uniformity. A digital color optical sensing module is used to measure color data instead of a spectrometer or color-meter. Firstly, the output frequency obtained from the sensing module with tristimulus values, is calibrated and applied to inspect the color characteristics of a LED display. After calibration, and the mixed color chrominance difference (ΔEuv) is less then 0.002. To verify the compensation method, a self-developed 3 in 1 LED display is built and lighted by controlling the RGB ratio and brightness level. After lighting the RGB sequentially and measuring by the calibrated sensing module, the chrominance difference can be calculated and further compensated. The experimental results show that the color uniformity is improved obviously by using self-developed 4×4 LEDs illumination. Before compensation, the average of white chrominance difference is 0.062. After compensation, the difference can be reduced to 0.0025. Therefore, it is hopeful that this color detection and compensation method could be helpful for LED illumination to increase the color uniformity and improve the color quality.

摘要 III ABSTRACT IV 誌謝 V 目錄 VI 圖目錄 VIII 表目錄 XI 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機與目的 5 1.3 研究方法 6 1.4 文獻探討 7 1.5 本文架構 9 第二章 色彩品質檢測及補償方法 11 2.1 LED標準量測規範 11 2.2 色彩工程學 12 2.2.1 色彩之三刺激值與色度值 12 2.2.2 加法混色與色彩再現理論 16 2.3 順序式色彩量測法 23 2.4 色彩補償方法探討 25 2.4.1 色彩量測特性 25 2.4.2 補償方法 26 第三章 系統架構與實驗設計 29 3.1 三晶獨立LED顯示設計說明 29 3.1.1 LED灰階顯示原理 30 3.1.2 LED顯示架構及驅動技術 32 3.2 LED顯示測量架構 35 3.3 色彩檢測模組設計與校正 36 3.3.1 RGB色彩感測元件說明 37 3.3.2 色彩檢測模組架構 41 3.3.3 ED顯示之色彩檢測平台 43 3.3.4 色彩感測元件之轉換係數校正 45 第四章 實驗結果 49 4.1 色彩檢測模組轉換係數校正實驗結果 51 4.2 色彩再現實驗結果 56 4.3 色彩均勻性補償實驗結果 63 第五章 結論與未來發展方向 77 5.1 結論 77 5.2 未來發展方向 78 參考文獻 80 附錄A LED顯示量測數據 84 附錄B LED顯示控制方塊示意圖 89 作者簡介 90

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