彩色LCD背光系统设计

彩色LCD背光系统设计

论文摘要

文章简要介绍LCD背光的基础知识,分析LCD用背光源的现状,讨论目前主流LCD用背光源的优缺点及发展方向。重点介绍新型LED背光源的原理,LED用于LCD背光的优势以及存在的问题。由于LED背光源为点光源,较CCFL的线光源的网点设计更加复杂,需考虑LED辐射状的光强衰减,多个点光源之间的互相影响,以及每个点光源本身具有的发射角度问题。为解决此问题,以两颗LED灯的侧背光作为例,建立相应模型,运用光学理论推导出导光板网点排布规律,得到一个简约公式,并将其进行扩展应用,推出了多颗灯情况下的导光板排布规律,另外进行等效应用,得到了线光源情况下的导光板的排布规律。且在考虑发光角度的情况下,对所得公式进行修正。应用AUTOLIAP编程实现网点设计,用Tracepro进行光线追迹,查看网点设计效果,得出所设计面光源均匀度,亮度均较高,符合我们的要求。研究液晶光阀在电压和频率两种驱动方式下的电光特性,分析液晶对三基色的透射率变化。用分光光度计测量TB3639型液晶光阀在电压和频率两种驱动方式下的电光特性关系曲线,分析在这两种驱动方式下液晶对三基色的透射率变化情况;结果表明,三基色在两种驱动方式下,其透射率的变化并不一致,显示的图像会有一些偏色,这对显示质量的影响较大。在电压驱动方式下,随着电压变化,液晶对三基色透射率变化的不一致性更为显著,差值最大为11%,最小为0。在频率驱动方式下,透射率差值相对较小,差值最大为4%,最小为2.5%,三基色透射率变化有更好的一致性。以此作为基础,对颜色进行一定的校正和补偿,以获得精确的色调和色饱和,便于进一步研究改善液晶显示性能。结合LED灯的发光原理与滤色片的作用,开发设计了一种彩色LCD专用背光。此设计利用光色转换技术,使LED芯片所发出的光直接激发色转换层,产生三基色光作为彩色LCD的背光,解决了目前彩色LCD显示中光经过滤色片后损失约2/3光能的问题,大大提高了光的利用率。此设计还可有效利用环境光,故其在强光下仍有良好的显示性能。根据前面所得液晶对各种波长的光的透射率不同的规律,通过测试液晶50%透过率时其光谱特性曲线,结合色度学理论,对液晶显示的色度进行调整,使其得到更好的色再现性。从LCD的显示原理、驱动原理入手,分析在某种使用条件下液晶模块显示画面闪烁的现象,我们在理论指导的基础上建立了模型,搭建实验平台对此现象进行模拟,通过分析测试所得数据,得出了画面闪烁产生的条件与规律。闪烁的实质是LCD的帧频率与背光源频率的叠加,从而产生的频率干涉现象,据此给出了相应的解决方法。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 LCD 背光基础知识
  • 1.2 LCD 背光源分类
  • 1.3 LED 技术简介
  • 1.4 LED 作为LCD 背光的优势
  • 1.5 LED 背光技术难点
  • 参考文献
  • 第2章 LED 背光网点设计
  • 2.1 基本模型建立
  • 2.2 应用AUTOLISP 编程绘制网点
  • 2.3 模型修正
  • 2.4 用光线追迹软件Tracepro 查看网点设计效果
  • 2.5 小结
  • 参考文献
  • 第3章 LCD 三基色光谱特性研究
  • 3.1 光谱测试基本原理
  • 3.2 LCD 光谱测试及数据
  • 3.3 结果分析
  • 3.4 小结
  • 参考文献
  • 第4章 彩色LCD 专用背光设计
  • 4.1 白光LED 实现方法
  • 4.2 彩色滤光片简介
  • 4.3 彩色LCD 背光设计
  • 4.3.1 彩色LCD 背光设计目标
  • 4.3.2 彩色LCD 背光设计内容
  • 4.3.3 彩色LCD 背光具体实施方式
  • 4.3.4 彩色LCD 背光色度调节
  • 4.4 本设计与其他方式对比
  • 4.5 目前存在的主要问题
  • 参考文献
  • 第5章 液晶模块的帧频率与背光源频率干涉
  • 5.1 液晶模块的显示原理与频率干涉现象
  • 5.1.1 液晶模块的结构
  • 5.1.2 液晶模块的显示原理
  • 5.1.3 液晶模块的动态驱动原理
  • 5.1.4 频率干涉的几种表现
  • 5.2 频率干涉现象分析
  • 5.2.1 所用液晶模块主要参数
  • 5.2.2 原因分析
  • 5.2.3 建立模型
  • 5.2.4 数据验证
  • 5.2.5 频率干涉现象产生的规律
  • 5.3 频率干涉现象的避免和消除
  • 参考文献
  • 第6章 结论
  • 致谢
  • 攻读硕士期间完成和发表的论文
  • 个人简历
  • 相关论文文献

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