TFT-LCD TN曲面显示器色不均现象的研究

薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)扭曲向列型(TN)液晶曲面显示器搭配宽视角偏光片暗态时会发生色不均现象,推测色不均现象的发生机理为:曲面状态时,玻璃基板受应力发生形变,面板中应力不均,加之液晶双折射,暗态时上视角观察显示屏上下两侧边缘发蓝。本文模拟了不同改善措施对色不均现象的影响,同时对有改善的模拟结果进行了实验测试。测试结果表明,可以通过两种方式改善色不均现象:第一种是增加暗态亮度,掩盖暗态时色不均现象,如调整电路、偏光片吸收轴角度等。实验结果表明调整电路使显示器暗态亮度从0.18cd/m~2提升至0.25cd/m~2,色不均面积由显示器面积的30%减小至10%,吸收轴角度从135°调整至134.5°,色不均面积减小至10%,但电路调整使显示器响应时间增加2.5倍,吸收轴角度调整0.5°会使对比度下降20%,对产品性能均有不利影响;第二种是改善曲面状态下显示屏内部应力均一性,如增加液晶盒盒厚、高温老化、降低显示器玻璃基板厚度等。实验结果表明:降低玻璃厚度至0.2mm以及高温60℃老化72h均能使色不均现象消失,且对产品性能无不利影响。     

ADS双栅线结构高透像素设计

大尺寸、高分辨率(4K:3 840×2 160、8K:7 680×4 320)、高透过率和高性价比是TV产品发展的主要方向。先进的超级多维场开关(ADS)双栅线4K阵列基板栅极(Gate on Array,GOA)产品是目前主流的TV产品之一,因产品分辨率高和双栅线结构,像素尺寸较小且开口率较低,加之常规ADS双栅线像素结构在两个子像素中间的暗区较大,导致面板透过率较低,影响产品特性和竞争力。本文在常规ADS双栅线像素结构基础上,改变两层电极的功能,使底层电极作为像素电极,顶层电极作为公共电极,同时顶层电极在两个子像素面内采用联通设计,减小有效电场弱区和像素暗区,提升像素光效和透过率。模拟和试验结果表明:新型ADS双栅线像素设计可以提升面板透过率约3%。且光学、电学、机械和信赖性等评价无问题,可实际应用于产品,提高产品价值和竞争力。     

ADS模式低存储电容像素设计

高级超维场转换技术(Advanced Super Dimension Switch,简称ADS)是以宽视角技术为代表的核心技术统称,其显示模式过大的存储电容(C_(st))成为限制Dual Gate GOA 4K TV应用的主要因素。在较短的充电时间内,像素为了维持相同的充电率,需要降低C_(st)。本文采用一种双条形电极ADS结构(Dual Slit ADS),其中像素电极与公共电极交叠区域形成ADS结构,像素电极与公共电极间隔区域形成共面转换(IPS)结构,通过减少像素电极与公共电极的交叠面积,起到降低ADS模式C_(st)的目的。模拟结果表明:当ADS显示模式采用Dual Slit ADS设计时,像素的C_(st)可以下降30%~40%。实验结果表明:采用Low Cst Pixel ADS设计时,VGH Margin可以增大2.5 V,但受到像素电极和公共电极的对位影响,透过率下降5%。     

电磁偏谐振阻抗匹配宽带传输超表面设计

针对传统传输超表面固有高Q值导致的工作频带窄的问题,提出了一种电、磁双模偏谐振阻抗匹配实现宽带传输超表面设计方法。建立了实现低损耗透波阻抗匹配的本征参数模型,并根据经典Drude-Lorentz模型分析了本征参数在电磁谐振与偏谐振区域的电磁特性。基于此,通过独立激励电、磁偏谐振模式,设计了满足宽频带阻抗匹配的本征参数电路模型。基于该模型,通过在超表面中引入金属微带线和平行贴片分别作为电、磁偏谐振器,调控结构的本征参数,从而在宽频带内实现所需本征参数条件。仿真和测试结果均证明,设计的超表面实现了双极化模式相对带宽为79.5%的3 dB传输带宽,且结构具有0°~40°的斜入射稳定性。该超表面具有超宽带、结构简单的特点,可应用于高性能天线罩设计中。     

OGS触控显示模组一体黑技术研究

OGS(One Glass solution)触控显示模组(Touch Panel LCD Module,TLCM)在关机状态下存在边缘黑色光阻(Black Matrix,BM)与可视区色差过大的问题,外观不美观。本文基于此问题,对TLCM的膜层结构进行研究,分析出影响产品色偏的主要因素。首先,利用光学模拟软件模拟不同叠层和膜层厚度的OGS色偏情况。接着,根据模拟结果找出影响单体OGS色偏的主要叠层。然后,参考模拟结果设计几十种不同膜层参数进行实验验证,并结合设备测试和人眼判级找出最佳一体黑效果。结果表明:在特定叠层结构中,消影层(Index Match Film,IM)对一体黑效果影响最大,其中有双消影层的样品可视区与BM区色差值约1NBS,单IM层的产品色差在3.7NBS以上。     

氮化硅膜层对侧视角白画面色偏的影响及发红改善

研究了TFT基板中氮化硅膜层对TFT-LCD终端产品侧视角白画面色偏的影响,填补了TFT膜层与TFT-LCD侧视角白画面色偏的研究欠缺,为类似的光学色度不良改善提供了有益的参考。通过大量的实验测试和仿真模拟,探索了氧化硅膜层厚度对侧视角白画面色偏的影响规律。结果表明,氮化硅膜层是一个影响色偏量和色偏方向的关键因素,其中栅极绝缘层（GI）和第一钝化绝缘层（PVX1）对色偏的影响较大,而第二钝化绝缘层（PVX2）对色偏的影响较小,氮化硅厚度与白画面侧视角色偏程度呈非线性相关。以某款HADS产品为例,其中氮化硅膜层包括栅极绝缘层（320nm）、第一钝化绝缘层（100 nm）和第二钝化绝缘层（200 nm）。基于单因子实验结果和模拟结果,综合考虑电学特性和产能影响,采用PVX1 140 nm作为改善条件,对侧视角白画面发红改善有效,即宏观观察无发红现象且实测数据都满足产品规格。     

一种“L-2L”传输线去嵌入方法的优化分析

介绍了一种基于硅基微波共面波导传输线的"L-2L"去嵌入技术的改进方法。该方法可更加精确地剥离在片器件S参数中探针焊盘寄生效应的影响。利用ADS软件对无焊盘的理想传输线结构进行了电磁仿真,确立了去嵌入结果精确度的判定标准。使用GSG微波探针提取了测试样品的S参数,推导了π型寄生参量等效电路模型中并联导纳Y不同位置(m=0,0.5,1)下左、右探针焊盘的ABCD矩阵,得到了去嵌入后在片器件的本征传输特性S参数,并结合电磁仿真对比。结果表明:m=1时,其S参数曲线与仿真结果最为接近(平均偏差量ΔS_(11)=18.431,ΔS_(21)=4.405,ΔS=11.418)。对于不同在片测试器件需要着重考虑m的取值。     

电压倍增之像素设计

为了节省面板电路驱动芯片的功率损耗以及制作成本,本研究提出一种新的像素电路设计,而在设计中将会融合电荷泵电路。利用这种电路设计的像素可有效地将像素电极上的驱动电压提高到输入电压的2～3倍以上。此像素电路设计具有两个优势:第一,可以有效降低显示面板的像素功率损耗;第二,不需高电压的面板电路驱动芯片,因此可节省芯片的成本及功率损耗。由模拟结果可知,像素电极上的驱动电压确实可由此像素电路设计而提高到输入电压的2～3倍以上;而像素的功率损耗也可有效地降低,约为传统像素的1/2。     

点目标下基于变形镜本征模式的无波前传感器自适应光学系统

针对点目标提出了基于变形镜(DM)本征模式的无波前传感器自适应光学校正方法并进行了仿真和实验研究。由DM的影响函数矩阵推导出一组符合导数正交关系的DM本征模式代替传统的Lukosz模式。基于远场光斑的均方半径建立评价函数,利用DM本征模式系数与评价函数之间的关系求解出各阶模式所需的校正量。通过仿真比较了上述两种模式的校正精度,分析了模式偏置系数对校正精度的影响,给出了算法对不同大小像差的闭环校正结果。基于37单元DM搭建了实验系统,实验结果表明算法可以有效校正低阶像差,且采用DM本征模式的校正精度优于Lukosz模式。     

一种基于实验数据采集的彩色PDP动态伪轮廓评价方法

提出一种基于实验数据采集的彩色PDP动态伪轮廓评价方法,在现有距离法的基础上,对其不足之处进行了改进,综合考虑了实际PDP荧光粉的发光特性,可区分RGB三色荧光粉对动态伪轮廓的影响程度.本评价方法无需事先了解PDP具体驱动方式,包括子场权重和时序方案等信息,完全通过实验数据采集,能更准确和客观地对DFC进行评价.本评价方法可以用于对PDP各种改善DFC的驱动方式进行优化,提高PDP显示质量.     

光配向技术在液晶电视面板中的应用

采用UV~2A技术的像素较之MVA,其穿透率可以提升20%,这意味着UV~2A技术可以大幅度降低系统功耗及背光成本。采用光配向技术,开发了165cm(65in)UHD液晶面板,其具备出色的显示性能,比如全视角,更快的响应时间,超高的对比度等等。采用Cs-Swing八畴技术,进一步降低了色偏现象。采用网状结构的Cs线设计,降低了其电阻电容信号延迟。开发了一种新型的hG-2D像素结构及其驱动电路,解决了65in UHD面板在120 Hz驱动下充电时间严重不足的难题。     

不同的环境光照下相邻像素的选通态对LCD透射屏测量对比度的影响

研究了不同的环境光照下,相邻像素的选通态对ＬＣＤ透射屏测量对比的影响。结果表明：１．不同的照明条件下ＬＣＤ透射屏的对比度会发生很大的变化,但相邻像素的选通态对测量对比度的影响始终存在;２．与ＬＣＤ反射屏相比,透射屏中相邻像素的选通态对测量对比的影响,主要来自杂散光。     

光学信息处理中TFT-LCD像素结构衍射的干扰

薄膜晶体管液晶显示器TFT-LCD是信息光学研究中一种非常重要的电寻址空间光调制器SLM。TFT—LCD像素之间导电沟道上不透明的金属掩膜的周期性分布形成矩形光栅,引起衍射,在光学信息处理中相邻衍射级间傅立叶谱的部分重叠,引起了相互干扰,这形成了TFT—LCD较好地用于信息光学研究的空间频率上限;理论分析表明,在谱平面,各衍射级的谱的相对分布是相同的。并通过联合变换实验加以证实。     

Application of Taguchi Method in Light-Emitting Diode Backlight Design for Wide Color Gamut Displays

This paper utilizes the Taguchi design method to optimize the design parameters of a light-emitting diode (LED) backlight unit for wide color gamut liquid crystal displays (LCDs). In optimizing the design, the parametric analyses consider two particular regions of the backlight unit, namely, the color-mixing zone and the extractor zone. The Taguchi experiments are configured in ${rm L} _{9} (3 ^{4} )$ orthogonal arrays and are designed to evaluate the effects of the design parameters on the color-difference, optical efficiency and luminance of the unit. The analysis of variance (ANOVA) results reveal that the optical efficiency and color-difference properties are determined primarily by the reflector design and the length of the color mixing zone, respectively, while the luminance to the LCD panel is affected principally by the taper angle of the optical microstructures in the extractor zone. The optimal design parameters of the color-mixing zone and extractor zone are estimated from the Taguchi ${rm S}/{rm N}$ ratio data and the ANOVA results, and are verified via ray-tracing simulations. For an input flux of 1501 lm, the optimal design shows 0.01 of the color differences in CIE 1976 color space, 85% of the optical efficiency, and 10675 nits of luminance. Thus, the optimized backlight unit provides an ideal solution for the illumination of large-scale LCD display devices.      

实时测量液晶显示器辉度及响应时间的研究

提出将不同的仪器组合达到实时量测液晶显示器辉度及响应时间特性,即利用搭配视效响应滤光片的光探测器检测液晶显示器响应时间,光辉度计量测液晶显示器辉度及色度,此搭配滤光片的探测器有直径10mm的大感光面积。设计了一种由光纤及准直透镜至光探测器的光学系统,此系统具有较小收光探头体积、调整光点大小及容易对位的优势。采用不同光纤及准直透镜设计收光光点大小,对于检测辉度较小液晶显示器,可选用较大的准直透镜。对于较高空间分辨率或较小待测物,可利用搭配不同光纤及准直透镜达到小的收光光点。根据不同规格要求可设计光纤及光纤两边的准直透镜。分析了检测液晶显示器不同视角及对于此系统的校正方法。该系统将可实现液晶显示器实时多点检测,达到快速、高分辨率的优势。     

LCD运动伪像仿真

如何客观地评价和减小运动伪像是目前LCD科研人员急需解决的难题.根据人眼平滑追踪和亮度积分原理,基于实际采集的LCD亮度响应变化,采用模拟计算产生了运动模糊图像,并通过视觉感知实验,对仿真所得的模糊图像和实际观察到的运动模糊图像进行了实验,结果表明模拟产生的运动图像的模糊和人眼实际观看感觉到的模糊吻合得很好.     

使用发射信道模型降低液晶显示屏电磁干扰

本文介绍一种发射通道模型来仿真液晶显示屏所产生的电磁干扰噪声。通道模型包含基于IEC61967-2标准(横电磁波传输室的辐射发射)的封装、印刷电路板以及辐射柔性印刷电路板等模型来仿真电磁发射能量。最后,本文所用的仿真平台已经验证带有不同时序控制驱动器的真实37"液晶显示屏,而实验结果显示降低电磁干扰的效果极佳。配合所提出的发射通道模型,我们能够很容易的设计低发射驱动器,避免因电磁干扰问题所导致的成本增加。     

高透过率液晶显示拼接墙的设计与开发

为了实现高透过率液晶显示拼接墙,提高对外界光源的透过率,同时减少拼接缝隙,进行了透明液晶显示模组的设计和开发。为增加透过率,首先,在像素设计方面,优化走线设计提高开口率;其次,在彩膜特性方面,采用减薄色阻方法优化透过谱,搭配高透率偏光片;最后,在像素排布方面,选择了RGBW的像素设计,其中W像素数量占总像素数量的50%,实验得到透过率为19.4%,NTSC为30%的模组。为减少显示拼接墙的拼接缝隙,单个显示模组的栅极电路驱动,采用栅集成电路(GOA)设计,实现了2.5mm窄边框。由于透过率和窄边框的要求,模组需要实现RGBW和GOA的显示驱动,在FPGA上编写控制程序,进行驱动时序控制和算法处理,最终制作了16×2排布的高透过率液晶显示拼接墙。     

应用于LCD控制器的动态抖动算法及帧速率控制技术

文章提出了应用于液晶显示(LCD)控制器的动态抖动算法及帧速率控制技术。抖动算法极大的改善了显示图象的平滑度，帧速率控制技术大大增加图象灰度而明显降低图象的抖动和赝象。结果显示在LCD控制器中采用动态抖动算法及帧速率控制技术，如果每一象素数据的位宽是8比特，则单色图象的显示效果可高达256级灰度，彩色图象高达256^3彩色。     

Mixed Color Sequential Technique for Reducing Color Breakup and Motion Blur Effects

This paper proposes a mixed color sequential (MCS) algorithm with high contrast enhancement technique in RGB light-emitting diode (LED) backlight display. Owing to synchronous control of liquid crystal display (LCD) and LED panels, high quality image with suppressed color breakup (CBU) and motion blur effects is achieved by our novel color sequential technique. Importantly, MCS algorithm is useful for color filter-less optical compensated bend (OCB) panel display for alleviating CBU and motion blur effects. Furthermore, high contrast image is also presented on LCD panel because of mixed red-green-blue (RGB) and cyan-magenta-yellow (CMY) backlights with optimum power consumption. In other words, MCS algorithm with high contrast enhancement technique can have the better performance compared with other field sequential color techniques. Experimental results demonstrate by an actual RGB backlight module for 32-in 1366*768 LCD panel the improvement of CBU and motion blur effects.