为解决LED显示屏在低灰度条件下出现图像亮度损失、灰阶跳变等问题, 提出一种运用抖动矩阵的LED显示屏低灰度图像增强处理算法。首先, 根据LED显示原理和传统抖动算法图像增强原理, 提出LED显示屏“小数灰度级”的概念, 接着根据测试等相关手段获得使各像素点显示效果增强的“小数灰度级”数据, 运用抖动矩阵在4帧图像中按照“误差最小原则”实现其相应的“小数灰度级”。然后, 采用亚像素抖动技术进一步降低了画面抖动给人眼带来的闪烁感。最后, 用Matlab软件对算法进行对比仿真, 验证了算法的可行性与有效性。实验结果表明, 该算法对LED显示屏低灰度级灰阶过渡不均匀现象有明显的改善效果, 将灰度级10以下的灰度显示能力提升为原来的4倍, 同时将LED显示屏的最小可控灰度级亮度变为原来的15%~25%, 提升了LED显示屏的对比度。

在COB LED显示屏黑场时可能会出现肉眼可见的COB LED模组间的墨色差异性。为了保证同一面COB LED显示屏的墨色一致性, 本文对COB LED显示模组的墨色采集、分类、排序算法进行了研究。首先介绍了基于机器视觉COB LED显示模组的墨色采集方法, 然后针对视觉观看COB LED显示屏墨色最优效果进行墨色采集装置的研制, 接着采用基于机器视觉的墨色分类、排序算法, 完成了COB LED显示模组墨色采集和自动排序软件平台。最后通过工程案例实验, 验证了基于机器视觉的COB LED显示模组墨色采集、分类、排序方案的可实施性, 满足了人眼视觉在观察一面COB LED显示屏时的墨色一致性感受。

柔性电子设备的快速发展对薄膜晶体管(TFT)提出了低功耗、耐弯折和可低温制备的要求。其中，栅极绝缘层是核心材料之一。溶液法制备有机栅极绝缘层具有低成本、柔韧性强的优点，适合大面积加工。本文采用喷墨打印法实现了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)墨水的印刷成膜，采用XPS分析了不同退火温度处理的印刷PVP薄膜成分差异，并测试了PVP器件的漏电流、电容和转移特性参数。200 ℃退火的PVP薄膜漏电流密度≤10-4A/cm2 (5 V)，相对介电常数约为3.8，玻璃衬底器件饱和迁移率达到4.6 cm2/(V?s)，开关比≥105；PI柔性衬底器件在20 mm弯折半径下迁移率2.8 cm2/(V?s)，开关比约6×104，在柔性电子领域有一定的应用前景。

为实现对LED显示屏的亮色度校正, 研究了一种可自动对LED显示屏死灯位置进行补点, 并适用于图像采集过程中存在图像倾斜情况的灯点定位排序算法。首先对图像进行二值化处理, 计算出所有灯点的中心坐标; 然后通过极值法和二向排序法完成了图像中4角灯点的预定位; 接着利用线性归类排序法对边界点进行定位排序, 通过差值筛选法定位死灯并自动补点, 利用边界点坐标与死灯位置理论坐标对所有直线进行归类排序, 完成显示屏所有灯点的定位排序。最后介绍了LED显示屏亮度均匀性计算方法, 通过亮度校正实验验证灯点定位排序结果的准确性。实验结果表明, 校正前显示屏亮度均匀性为73.7%, 校正后显示屏的亮度均匀性提高至98.7%。显示屏亮度均匀性已经达到人眼可接受的范围内, 校正效果较好, 灯点定位排序精度较高。

为了实现超高清、超高分辨率、大尺寸LED显示器的推广应用, 本文分析了小间距LED显示的技术路线和在显示效果等方面存在的问题, 详细阐述了集成封装、显示驱动控制、均一性调控和补偿等技术应用于超高清、超高分辨率、大尺寸LED显示器, 提高显示效果所做的一些工作和研究进展, 探讨了基于倒装发光芯片的微小间距LED显示技术的未来发展趋势。

在LED显示控制系统更新FPGA程序和显示参数过程中, 可能会遇到掉电或误擦除等突发情况, 导致程序出错后无法正常工作。为了提高系统的可靠性, 本文对FPGA程序备份、系统功能自我恢 复进行了研究。首先介绍了Xilinx Spartan-6 FPGA多重配置原理, 然后针对FPGA程序和显示参数设置功能的需求, 通过硬件设计研究了采用Flash多区域程序、显示参数备份存储方法。接着, 通过 FPGA多重配置模块的详细程序设计, 实现了程序备份自动调用、自动判断和热重启的功能。最后, 介绍了FPGA主备程序固化文件生成方式。通过模拟FPGA程序更新错误实验, 验证了系统调用ICAP设 置寄存器并触发IPROG命令和FPGA热启动并调用备份程序重新配置, 实现了FPGA多重配置在LED显示控制系统上的实际应用, 满足了系统更新和显示参数设置过程的稳定性、可靠性要求。

LED显示屏在采集校正过程中由于相机自身的渐晕特性, 无法准确得到每个发光像素亮度信息, 导致显示屏经过校正后显示效果不好。为了解决这个问题, 本文针对LED发光像素自身的亮度离散特性, 提出了一种基于统计学原理的相机渐晕补偿算法。该方法首先通过高斯滤波消除高频混叠噪声, 然后通过数据迭代的方式消除LED发光像素的亮度离散性, 从而得到了光滑的相机渐晕曲面, 最后通过对渐晕曲面取倒数的方法求出相机的渐晕补偿曲面并进行了实验验证。实验结果表明, 该方法对相机渐晕进行补偿能够极大程度提高相机采集LED发光像素亮度信息的准确度, 使校正后显示屏的任意发光像素的亮度差异由9%降低至0.86%。大大提高了LED显示屏校正后的显示均匀性。

LED显示屏白场显示品质成为行业内日益关注的焦点, 白场显示品质主要表现为白场的亮度和色度, 而显示屏的基色亮度是影响白场亮度和色度的重要因素之一。为了得到基色亮度与白场亮色度的数学关系, 量化基色亮度变化引起白场亮色度的偏差, 本文在CIE-Yxy颜色空间中建立三基色亮度与白场亮色度的映射模型, 得到红基色、绿基色、蓝基色各自亮度变化以及混合变化引起的白场亮色度偏差的空间模型, 并在空间模型的正投影平面上着重分析了三基色亮度对变化白场的色度影响。该关系式在CIE-Yxy颜色空间中具有通用性, 可以快速确定任意LED显示屏基色亮度变化引起的白场亮色度偏差。

目前市场上常用的脱机LED显示屏控制方式主要为有线通信。随着移动通信技术的快速发展, 4G开始进入普及阶段。与传统有线通信方式相比, 4G技术不受地点的限制, 在工程成本、环境适应性、网络扩展性及设备维护等方面有明显优势。为了解决工程上有线LED显示屏受地理位置、通信距离、安装方式限制无法安装的问题, 本文设计实现了基于4G-LTE的脱机LED控制系统。系统以i.MX6Q微控制器为核心, 4G全网通模块为无线通信基础, FPGA芯片为LED显示屏扫描控制单元, 实现了ARM+FPGA+4G的全新脱机控制系统架构, 并设计了基于TCP/IP网络通信协议的上位机软件。该脱机控制系统通过4G网络可以实现高质量图像、视频的无线传输, 满足256级灰度全彩色LED脱机屏图文、视频的显示要求。经过测试, 系统能够稳定高效运行, 具有较强的实用性和较高的传输速率。