液晶显示器的自动调光技术

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1、液晶显示器的自动调光技术最近几年大型液晶显示器的应用，从笔记型电脑、PDA、桌上型电脑用监视器，持续扩展至家用液晶电视等领域，液晶电视已经成为背投电视、电浆电视之后另一种商品化平面显示器。包含液晶监视器与液晶电视在内的液晶显示器要求细腻、高精度、稳定的影像显示，然而，实际上液晶显示器的显示状态与特有的性质，会随着环境条件与各制作厂商出现微妙变化，有鑑于此本文以医疗用液晶监视器为例，介绍利用晶显示器的背光模组感测器实现影像辉度自动调光相关技术。液晶显示器的动作原理液晶显示器属于被动元件本身无发光能力，如图1所示必需在显示器北背部设置背光照明模组

2、，类似将光学膜片(film)以Schaukasten形式观视影像。液晶显示器使用时背光照明模组显示影像时必需维持点灯，接着液晶cell只让影像显示上必要份量的光线通过。构造上液晶显示器利用两片玻璃基板挟持液晶，此时若对两片玻璃基板上的透明电极施加电压，可以使液晶分子转动改变光的穿透率进行画面明暗显然。隋着液晶显示器种类的不同，电压OFF状态液晶cell不让背光照明模组的光线通过变成黑色显示，电压一旦ON液晶cell让背光照明模组的光线通过变成白色显示，黑色与白色之间的中间色(grey)的显示，例如施加极低电压调整通过液晶cell的光线分量即可

3、，至于施加多少电压则取决于电脑输出的信号。如图2所示彩色液晶显示器在液晶层与玻璃基板之间设置RGB彩色滤光片使灰阶显示附加色彩。图1黑白液晶显示器内部构造(直下型背光模组)图2液晶显示器的动作原理液晶显示器的影像特徵1.背光照明模组的辉度会改变担任光源功能的背光照明模组的发光状态，动作特性上并不是随时维持稳定，背光照明模组的基本原理与一般家用萤光灯相同，从点灯一直到辉度稳定需要一段时间，周围温度高低波动辉度也随着变动，换言之可以发挥的功能会随着周围环境变化，背光照明模组的辉度变化透过液晶显示器，到达眼睛的辉度也随着改变，其结果造成对画面影像判

4、读、影像鑑识精度等要求非常严谨的用途产生致命性障碍。2.背光照明模组的时间劣化背光照明模组的的萤光灯使用冷阴极灯管(CCFL:ColdCathodeFluorescentLamp)，它的辉度随着使用时间降低，这是物理特性造成无法避免的现象，一般冷阴极灯管的辉度半减期大约是3~5万小时，由于使用时间的经过造成辉度逐渐降低，因此肉眼极不容易察觉，这意味着液晶显示器并不是一直维持稳定的影像显示。3.独特的灰阶特性无法任意改变目前市面上大型液晶显示器的灰阶大多扁平纷乱不是平顺的灰阶显示，主要原因是灰阶显示与液晶显示器内部的液晶特性，以及液晶控制电路有

5、极大的依存关系，分佈不均的程度随着各液晶显示器厂商与机型不同，换言之从电脑输出的数位信号构成的影像，直接依存于显示该影像的的显示器灰阶特性(辉度特性)，不同的液晶显示器变成影像特性差异极大结果，而且该灰阶特性在液晶显示器上无法任意改变，某些应用使用复数并排液晶显示器观察相同影像时，液晶显示器的灰阶特性差异极易造成判读、观视上的差异。利用背光感测器的调光技术基本结构如图3所示在液晶显示器的背光模组背面挖一个小圆形採光孔，设置在主基板的背光感测器读取背光照明模组的辉度控制该模组的亮度。图3背光模组感测器设置图如图4所示一般液晶显示器投入电源后到辉

6、度稳定为止需要1~2小时，系统完全站立后背光照明模组的辉度才逐渐上升，辉度大幅超过设定值才逐渐下降，低于设定值之后再度的上升最后才进入设定值，整体作业时间大约1~2小时左右(图5)。图4各种液晶显示器的辉度稳定性比较图5辉度漂移补偿功能的特性内建调光功能的液晶显示器系统站立后，背光照明模组的辉度急遽上升，例如设定值为2450cd/m时，感测器立即检测超过设定值并将信号传送至控制电路，迅速使辉度稳定至设定值，前后作业时间只有短短数秒，利用该自动调光功能液晶显示器系统站立后数秒钟就可以稳定显示影像，因此观视者能够获得高精度的影像品质动作上背光感测

7、器随时检测背光照明模组的辉度，将检测资料传输至微处理器，进行检测值与设定值的比较判别，如果比设定值高时微处理器输出控制信号使背光照明模组的电流降低；如果比设定值低时则提高电流值，如此一来背光照明模组的辉度就可以随时维持再设定范围内，上述检测作业每秒进行10次(图6)。图6辉度自动控制电路的流程图有关背光照明模组辉度降低问题的对策，虽然上述辉度自动控制功能，每秒大约10次检测、修正背光照明模组的辉度，不过某种程度长期使用后，即使利用背光感测器检测过度降低的辉度，并传送检测信号提高背光照明模组的电流，模组的辉度却无法提高反而逐渐下降，主要原因是它

8、的下降特性非常微妙人眼几乎无法识别，累积一段时间后才遽然发现液晶显示器的辉度已经大幅衰减，为避免事态落入如地步研，究人员开发称为「自我诊断功能」技术(图7)，它可以