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高分辨率显示特性的分析与测量研究

作　者: 陆建钢
导　师: 李志能
学　校: 浙江大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 高清晰度电视电子束轮廓着屏误差色纯漂移非接触式振动测量色纯均匀性评估
分类号: TN949.1
类　型: 博士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

本文针对显示屏(重点是CPT)分辨率、色度和亮度均匀性进行分析研究和测量。主要内容分为三部分：(1)分析着屏电子束分布与电子枪、偏转系统及荫罩之间的关系，研制自动测试装置，为设计和改进相关结构提供依据；(2)分析荫罩热变形和振动对显示屏色纯度影响，建立了色纯漂移自动测试装置和张紧式荫罩振动测试系统；(3)分析了人眼与CCD对彩色刺激的不同响应，建立了基于CCD的显示器全屏色纯均匀性测试方法。本文系统地阐述了HDTV用的显示器件的基本要求及其发展历史和现状，介绍了各类显示器件欲成为HDTV终端显示近年来所作的努力；总结出了虽然在彩色显示器(CDT)领域，液晶显示器(LCD)已经大有取而代之之势，但是在电视终端领域，彩色显像管(CPT)还是有其不可替代的巨大优势；并分析了高亮度、高对比度、高分辨率、低功耗、平面化等CPT制造的关键技术和研究动向。全面分析了CPT电子枪发射系统形成的电子透镜像差与磁偏转系统形成的偏转像差；分析了荫罩的自身厚度与位移对电子束着屏的影响，并由此得出结论，着屏电子束分布(即亮度分布)受着许多因素的影响，理论分析是半定量的，着屏电子束分布需要用精确的测量仪器来测量。设计制造了基于CCD采集图像的基础上的电子束亮度分布自动测试系统，实现了快速高精度的测量。系统软件中，提出了采用动态确定边界条件，通过对离散采样点的三次样条插值曲线的拟合恢复束斑X和Y方向的轮廓，本系统既能准确客观地描述电子束轮廓，又能够准确快速地测量电子束着屏误差等多种参数，为CPT电子枪和偏转系统的性能改进与分辨率的提高提供了有力的测试分析和研究手段。本文系统全面地分析了传统荫罩的各类热变形对显示屏特性的影响，利用本文研制的电子束亮度分布自动测试系统，附加一个微偏转磁场，使相邻两电子束打在同一颜色的荧光粉条，并形成一个亮度凹点，当荫罩变形时，凹点位置作相应的位移，以此原理跟踪测量凹点位移量，即可得到色纯漂移动态变化曲线。对新型的张紧式荫罩影响显示屏特性的主要原因——振动进行了近似分析，由于荫罩面结构、类型复杂，难以建立准确的数学振动模型，振动特性难以正确的数学表示。本文提出了基于单光纤光强度反射法的非接触式微振动测量系统的原理，并设计制造了该测试系统，探索出了简单方便可靠的测量方法，能够准确客观地反映荫罩振动的各项参数(各振动模的振动频率、振幅、衰减时间)，实现了测试装置的简便化和测试过程的自动化，为CPT张紧式荫罩系统的性能改进与显示质量的提高提供了有效的测试分析手段。本文分析、测量了人眼与CCD对彩色刺激的响应的异同点，通过基于参考白点的RGB浙江大学博士学位论文三刺激值校正了这部分彩色量的差异。提出了相邻区域的色差判别法，以及色差平面的分形维数评估法。建立了基于CCD图像采集的全屏色纯均匀性快速测量与评估系统，能够快速准确地描述各类显示器全屏色差分布和亮度分布情况，实现了测试过程的自动化，减轻了测试人员的工作强度，为客观的评价显示屏的白场(亮度和色纯)均匀性提供了有力的测试分析和研究手段。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-11
第一章绪论  11-31
  1.1 高清晰度电视发展及对显示器件的要求  11-13
  1.2 HDTV用的显示器件的发展  13-27
    1.2.1 提高分辨率  13-19
    1.2.2 提高亮度与对比度  19-23
    1.2.3 减小体积超薄化  23-24
    1.2.4 增大视角  24-26
    1.2.5 色纯度的改进  26-27
  1.3 HDTV用各显示器件的特性比较  27-28
  1.4 显示屏特性测试装置的进展  28-29
  1.5 本论文的研究内容和章节安排  29-31
第二章着屏电子束亮度分布分析与测量  31-55
  2.1 引言  31-32
  2.2 电子束像差分析  32-39
    2.2.1 电子枪像差分析  32-34
    2.2.2 偏转系统像差分析  34-37
    2.2.3 复合系统像差分析  37-39
  2.3 荫罩对上屏电子束的影响  39-41
  2.4 基于CCD的电子束亮度分布自动测量系统  41-46
    2.4.1 测试原理与系统结构  41-43
    2.4.2 图像信号处理  43-46
  2.5 电子束亮度分布测量结果描述与分析  46-49
    2.5.1 电子束亮度分布的拟合  46-48
    2.5.2 测量系统的精度与稳定性分析  48-49
  2.6 电子束着屏误差自动测试  49-54
    2.6.1 电子束着屏误差定义  49-50
    2.6.2 测试内容  50-52
    2.6.3 测试结果及分析  52-54
  2.7 小结  54-55
第三章荫罩对CPT屏特性影响的分析与测试  55-74
  3.1 引言  55-56
  3.2 色纯漂移的分析和自动测试  56-63
    3.2.1 色纯漂移的成因及分类  56-58
    3.2.2 色纯漂移的定义  58-59
    3.2.3 凹点法的测量原理  59-60
    3.2.4 测试系统  60-61
    3.2.5 测试结果与分析  61-63
  3.3 张紧式荫罩振动的近似分析  63-67
  3.4 张紧式荫罩的振动测试系统  67-73
    3.4.1 测试原理  67-68
    3.4.2 测试系统  68-69
    3.4.3 测试方法  69-70
    3.4.4 测试结果与分析  70-73
  3.5 小结  73-74
第四章显示屏色纯、亮度均匀性测试与评估系统的研究  74-97
  4.1 引言  74-75
  4.2 三基色系统  75-80
    4.2.1 CIE-RGB系统  75-76
    4.2.2 CIE-XYZ系统  76-78
    4.2.3 CIE-Luv系统  78
    4.2.4 显示屏均匀性的国家测试标准  78-80
  4.3 显示屏色纯均匀性的CCD成像法测试系统  80-85
    4.3.1 传统的色纯均匀性测试方法  80-81
    4.3.2 基于CCD的全屏色纯均匀性测试方法  81-84
    4.3.3 屏色纯均匀性评估系统  84-85
  4.4 CCD三色光谱响应特性曲线的测试  85-90
    4.4.1 人眼的视度特性  85-86
    4.4.2 CCD光谱响应曲线测试系统结构  86-87
    4.4.3 光谱响应曲线测试流程  87-88
    4.4.4 测试结果与分析  88-90
  4.5 显示屏色纯均匀性的测试结果及分析评估  90-96
    4.5.1 相同亮度CPT显示屏白场和三色荧光粉色坐标分布图  90-91
    4.5.2 对CPT白场均匀性测试  91-94
    4.5.3 对LCD白场均匀性测试  94-95
    4.5.4 测试系统稳定性及结果分析  95-96
  4.6 小结  96-97
第五章总结与展望  97-99
参考文献  99-107
致谢  107-108
攻博期间发表和完成的论文  108

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