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一种液晶显示色坐标调整的工艺方法

编辑:chinafpd 2012-05-22 17:20 浏览 评论 评论 2 赞    来源:  平板显示协会

  1   引  言

  随着液晶显示技术的不断发展,用户对液晶显示器显示质量的要求也越来越高。尤其在军事、工业等特殊应用场合时,亮度、色度、对比度、视角、响应时间、表面反射率等光电参数必须满足使用的要求。因此对裸屏或模组需要进行处理及改进。如何使显示器的色坐标满足要求就成为其中一项重要的工作。

  液晶显示器的色坐标是由液晶屏的滤色器和背光源光谱特性决定的。液晶屏及模组的生产厂家通常已将滤色器和背光源匹配好并给出白、红、绿、蓝场显示的色坐标。但在特殊应用的要求下,为了提高亮度(大于500 cd/m2),我们须更换更高亮度的背光源系统。这就必须将滤色器和背光源重新匹配。

  鉴于发光亮度、效率、寿命等因素,目前高亮度的液晶背光源通常采用白光LED。真正发射白光的LED是不存在的。它利用不同波长合成白色光。在发射蓝光的InGaN基料上覆盖转换材料,这种材料在受到蓝光激励时会发出黄光。于是得到了蓝光和黄光的混合物,在肉眼看来就是白色的。它的发光光谱见图1。白光LED的发射波长(实线)包括蓝光和黄光区域的峰值,但是在肉眼看来就是白色。肉眼的相对光敏感性(虚线)[1]。

            图1  白光LED发光光谱

        Fig.1 The spectrum of white LED

  白光LED的色彩由色彩坐标定义。X和Y坐标的数值根据国际照明委员会(CIE)的15.2规范的要求计算得到[2]。但是,白光LED随着正向电流增加会引起的色彩坐标的变化(如图2所示)。Y坐标变化很剧烈,会导致显示色彩的不真实。

    图2  白光LED 的色彩坐标与正向电流关系

  Fig.2  The white LED chromacity coordinate vs. forward current

  另外,从技术指标分析,原料供货商提供的LED灯管与生产需要存在差距。LED灯管的色坐标不满足与屏匹配的要求。

  以上众多因素造成了液晶显示器的色坐标不能完全满足要求。对此,本文介绍了一种处理方法,能够使显示器色坐标可调以满足要求。

  2   实  验

       以10.4英寸的液晶显示模块为例,重新设计背光源组件。我们采用LED底背光形式。在220mm*167mm的PCB板上布白光LED(26行*20列),每4颗白光LED中间布1颗RGB三色LED

  采用恒流电路PWM方式分别控制白光LED(1路)和三色LED的RGB(3路)亮度。调节色坐标过程如下:

  1:先单独驱动白光LED到某一特定亮度,测量出液晶显示器的色坐标,与要求的色坐标进行比较,计算出差值。

  2:通过换算,将差值转换成RGB的配比,得出需要补充的颜色及配比。

  3:驱动三色LED,根据步骤2中计算的RGB配比,逐渐增加RGB光亮度,同时监测色坐标的变化,调整RGB分量最终达到需要的色坐标范围。

  我们选用了一款10.4英寸的屏做实验。单独白光LED背光源色座标为(0.28, 0.31 ),加液晶屏后变化为 (0.31, 0.36)。可以看到,加液晶屏后,X、Y值都增大,Y更多。

  采用三色管的蓝管补偿后:从(0.31,0.36)变为(0.29,0.33)   

  采用蓝管、红管同时补偿:从(0.31,0.36)变为(0.31,0.33)       

  3    结果与讨论

  从以上实验数据看出通过三色LED的RGB补偿可以将白光LED背光与液晶屏进行色度的匹配,达到需要的色度坐标。

  以上实验数据是在屏的出光亮度为800 cd/m2左右时的补偿结果;此时蓝管补偿亮度为35 cd/m2;红管补偿亮度为16 cd/m2。随着屏的出光亮度增减相应的补偿也要作增减。

  用户可以通过任意一种方式来实现背光控制

  1.通过调整方波的占空比来控制背光亮度

  2.通过串口通信指令来调整背光亮度

  在背光的灯腔中间做一透光孔,在对应位置放置一色彩传感器,可以分别测量白、红、绿、蓝亮度,用FPGA逻辑可读取相应亮度值 ,根据色彩传感器取得当前背光三基色的亮度值,和EEROM里保存的补色曲线参数经运算后通过SPI口设置恒流驱动模块的电流值,进行白平衡控制(色坐标的调整)。

  4    结 论

  利用三色LED的RGB补色法可以对液晶显示色坐标进行有效的调整,满足色彩的要求。通过电路的控制可以对白平衡即时进行调节。这种方法解决了液晶显示器的色坐标偏差的问题。

  该液晶显示器色坐标调节的工艺方法行之有效。适用于液晶显示器的背光源的升级改造。

  参 考 文 献

   

  [1]Gerhard Scharf,   Driving InGaN-Based LED in Parallel Circuits【M】. OSRAM Opto Semiconductors,          2001,11:95-98.

  [2]  Colorimetry.第二版, CIE.,15.2-1986, ISBN 3 900 734 00 12-16

  An Adjusting Method of LCD Colour Coordinate

  WANG cheng  SUN lei  WU tian de

  (1. National flat panel display engineering technology research center , Nanjing 210016,CHN

  2.The 55th Research Institute of China Electronic Technology Group Corporation, Nanjing 210016,CHN)

  Abstract: Many new technology and applications for higher performance of LCD are used.In this paper ,we introduced a processing method  based on BLU which can  adjust LCD chromacity coordinate effectively.

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