作为前景广阔的高动态对比度显示系统，基于Mini-LED背光的液晶显示受到越来越多的关注。由于背光分区和液晶漏光问题，Mini-LED背光LCD中出现光晕效应，降低了图像质量。为了准确再现不同参数下的光晕效应，建立了精确的Mini-LED背光LCD显示系统光学模型。基于该模型设计了系统的视觉感知实验，研究不同Mini-LED背光分块大小、不同LCD对比度以及不同背光调制算法下，人眼对光晕效应的感知效果。实验结果表明，Mini-LED背光分块大小和调制算法对光晕效应有显著性影响，而LCD对比度对光晕效应感知无显著性影响。随着Mini-LED背光分块大小的增大，光晕效应显著增强。背光分块视角在0.5°及以上时，受测者能够较容易地感知到光晕效应。同时，主观实验结果和客观评价结果具有较高线性相关性。研究结果可为Mini-LED背光LCD显示系统的设计提供理论参考。

LED背光模组因其具有诸多优势已经成为液晶显示器背光方式的主要选择, 而在实际应用当中, 若某串LED故障, 液晶显示器就会出现暗线, 导致亮度均匀性不能满足要求。为了保证液晶显示器的亮度均匀性和后期的维修效率, LED灯串需具备故障自检测的能力。本文设计了一种基于DSP的LED背光模组中灯串故障自检测电路, 以546 mm(21.5 in)液晶显示器的直下式LED背光模组为例, 设计了灯板、驱动板的具体硬件电路, 利用CCS3.1开发工具, C语言编写软件控制逻辑。自检测结果表明: 该电路可有效的对LED灯串进行故障自检测, 满足了设计的要求。

针对头盔显示器(HMD)液晶像源的特殊要求, 选择了一款小尺寸、高光效的发光二极管(LED)作为背光光源。基于此LED的光强分布曲线, 利用非成像光学理论设计了双自由曲面透镜阵列, 以期进一步提高背光光效。首先对单个LED设计了3款不同半径的双自由曲面透镜, 形成了亮度均匀的圆形光斑。然后对单个透镜进行切割, 形成矩形光斑, 并用4个矩形透镜拼接成透镜阵列。选择了效果最优的透镜进行了加工和测试。结果表明: 与传统的采用两层扩散膜的背光结构相比, 采用透镜阵列和两层扩散膜后的背光的光能利用率提高了13.94%, 背光亮度提高了96.4%, 非均匀性由23.8%略提高到23.1%, 半亮度视角由37°降低到19°。用设计的透镜及其阵列对LED光源发出的光线进行准直, 易形成高亮度的均匀矩形光斑, 满足头盔显示器液晶像源背光的要求。

介绍了一种使用橙、绿、蓝三基色LED灯作为背光灯的平板显示模块背光源。本背光源亮度的调节通过变频调光技术实现。最终的标准白色光利用这种三色灯的调光脉冲高电平时间混色的方法得到,并按照光传感器输出的数据来微调三色灯调光脉冲高电平时间。这种调光与混色的方法可以有效改善由于温度变化带来的背光源亮度、色温变化与色坐标漂移。

三基色LED背光存在两个独立的配色自由度,约束条件为夜视辐亮度不超标及与参考点之间色坐标偏差最小,在这两个约束条件下存在唯一最优的配色方案.本文通过二元线性回归方法,得到色坐标和辐亮度之间的近似依赖关系,并给出通过最少三次试配色获得的辐亮度测量结果推出最佳色坐标配置的计算方法.通过对多于三次测量数据残差的分析,表明在基本测量精度和样本点选取范围内,辐亮度估计的偏差可以控制在2%以内.

通过理论分析，在窄色域液晶屏的背光中选择合适谱线的RGB三基色LED背光，可以将显示器的色域从40%提升至70%。试验结果与理论相符合，但是三基色直下式背光的混光比为1.3∶1，比全白灯背光的1∶1大。在三基色LED背光中加入LED白灯，能够降低混光比。白光灯的亮度逐步增加时，色域会降低。当色域从70.2%下降到63.7%时，白灯发出的亮度占总亮度的30%，混光比也降低为1.1∶1。

为减少混光距离进而获得超薄直下式LED背光模组，提出一种具有逆棱微结构的扩散板。对这种逆棱微结构进行了光学理论分析，证明了该结构在降低混光距离方面具有可行性。对逆棱微结构扩散板的光学效果进行了实验验证，并用于813 cm(32 in)LED背光模组。实验结果表明: 该结构扩散板可有效增大灯影光圈，相对无结构扩散板，光圈直径增大约10%[在达到相同混光效果时，具有该结构扩散板的混光高度降低[采用该逆棱微结构的扩散板的背光模组混光高度由13 mm降低至118 mm。采用具有逆棱微结构的扩散板有助于实现LED背光模组的超薄设计。

液晶显示器的区域动态调光技术中，各分区背光确定后，为了保证背光降低后的亮度和显示效果，需要对液晶像素进行精确补偿。本文采用低通滤波方法模拟LED 背光源在背光模组中传播时的扩散过程，得到光扩散函数模板参数，进而得知各像素的实际背光亮度，据此对液晶像素进行精确补偿。在直下式LED 分区背光液晶显示系统上，通过具体图像验证了该方法的准确性。该方法采用常见的测试设备，可操作性强，精度高。经验证，背光分区为32 个时，32 个分区的相对误差平均值为6.41%。在动态区域调光液晶电视样机中实现了本文的扩散方法，和没有调光的电视相比，节能率达到27.06%，画面无拖尾现象。