液晶显示作为当前平板显示中的主流技术,其典型器件构成包括背光、偏振片、液晶层、滤色片等。由于液晶显示的透射式工作机理,无论显示什么画面内容,背光一直处于常亮状态,光效极低。而且为实现彩色显示,液晶显示通常采用滤色片实现红、绿、蓝等子像素,光效因此再损失三分之二。采用矩阵式背光被认为是当前和未来同时提高液晶显示器件光效和画面质量的有效途径。目前在部分高端液晶显示产品中,使用矩阵式背光结构,根据画面内容分区域调节背光强度,可以降低功耗,同时增加对比度。本课题组进一步利用红、绿、蓝矩阵式背光,结合高刷新率的液晶面板,提出一种基色去饱和算法,实现背光的色彩亮度区域动态调整和液晶驱动信号的协同分配,可实现无滤色片彩色液晶显示,从而实现高光效、高对比度和高分辨率,同时可以有效抑制传统时序彩色显示的色彩分裂现象。论文通过视觉感知实验和仿真算法系统地研究了影响矩阵式背光的显示系统画质的主要因素。基于120Hz、180Hz等高帧率液晶显示屏,通过调节色场组合,研究了两场和三场条件下子场基色色差对色彩分裂现象的影响,并完成了色彩分裂现象子场基色阈值的搜索。利用实验室自主研制的720Hz-LED,通过改变视频内容,研究分析了色彩分裂现象与背光占空比、场频的关系。在此基础上,进一步针对自然图像内容,利用色彩分裂现象的感知指标,分析了基色去饱和时序显示中背光分区数对色彩分裂现象严重程度的影响。论文最后搭建了一套区域色彩可调的矩阵式背光板实验平台。通过对背光发光颜色、发光效率等参数的分析,完成了背光灯珠的选型,并在Altium Designer平台上完成背光控制电路的设计工作。最后,通过对矩阵式背光的亮度、色彩等光学分布进行测量分析,利用FPGA开发板和自制背光电路板,构建了红、绿、蓝矩阵式背光的液晶显示样机系统,实现了自然图像的显示功能。