首先,在之前的基于Sparrow判據的廣義朗伯型LED陣列照明系統的均勻照明條件研究的基礎上,判據研究了任意光型LED組成的陣列照明系統的均勻照明條件,首次發現對于某些寬出光角LED,陣列照明系統的照明均勻度隨著LED間距或系統厚度做非單調變化。結合發現的反常均勻照明條件,本論文給出了基于Sparrow判據的均勻照明LED陣列照明系統的一般性設計方法。然后,本論文應用人眼視覺中的對比度敏感函數研究了LED陣列照明系統的均勻照明條件,重新推導了廣義朗伯型與寬出光角LED陣列照明系統的均勻照明條件,發現所得結構參數比基于Sparrow判據得到的結果更準確、更實用,然后基于對比度敏感函數更系統的論述了正常和反常均勻照明條件。本論文又基于人眼視覺效應給出了均勻LED陣列照明系統的設計方法。

　　 目前,液晶顯示器在平板顯示器市場中占據統治性地位,其中,背光模組是液晶顯示的重要組成部分。自2008年起,發光二極管(LED)背光以高光效、使用壽命長、顯色性能良好、體積緊湊、不含汞等優勢迅速取代傳統的冷陰極管(CCFL)背光成為主流技術。LED模組按光源的位置可以分為側下式和直下式兩大類。考慮到兩種背光模組的特點,本論文將全陣列直下式led背光高亮液晶屏用于大尺寸液晶顯示器的背光模組,并對大尺寸高性能全陣列直下式LED背光模組的若干關鍵技術問題展開了研究。

　　背光用增亮膜在減小視角提高軸向亮度的同時會產生很高的光損耗,限制了背光模組亮度的進一步提升。為此,本論文實際加工制作了一款19英寸直下式led背光高亮液晶屏模組,并通過模擬仿真逐角度的研究了不同空間方向的光線穿過增亮膜時的透過率,得到了增亮膜“花瓣形”的空間透過率特性。然后,本論文設計了一款自由曲面透鏡,使得光源出光的角度范圍與增亮膜的透過率特性相匹配,在不改變視角的前提下可以提高背光模組的軸向亮度。實驗結果表明,在有擴散膜劣化光學效果的情況下,軸向亮度提升幅度達到了22.8%,視角只有非常輕微的下降。局部調光動態背光技術是高性能大尺寸全陣列直下led背光高亮液晶屏的另一項關鍵技術,它可以提高輸出畫面的對比度并降低功耗。研究了背光源亮度確定、真實背光模擬、灰階補償這三個主要步驟在局部調光動態背光處理中的作用和相應的計算復雜度,分析了不同的調光算法和調光塊數目對失真率和節能性能的影響,指出增大調光塊數目是從本質上同時提高失真率和節能性能的唯一手段。

　　本論文提出了一種使用網格反光板的技術方案,使得真實背光模擬步驟可以被完全省略,從而降低了整體復雜度降低數倍并減弱了其與調光塊數目的關聯。借助網格反光板,本論文使用了更多的調光塊,且使用了一種與網格反光板技術方案相配套的臨界溢出調光算法,失真率和節能性能都獲得了顯著提升。