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相较与传统薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display,TFT-LCD),有源矩阵有机发光二极体(Active Matrix Organic Light Emitting Diode,AMOLED)因其拥有更加优异的显示特性,已逐步发展成为主流的平板显示技术。凭借可弯曲性、轻薄化等独有的技术优势,AMOLED显示产品已在手机、穿戴设备、电视等领域被广泛应用。随着消费者对显示画面品质的要求日益提高,AMOLED显示屏亮度不均问题已突显成为面板厂商急需要解决问题。因此研究设计用于改善显示画面品质的补偿系统,即有助于解决面板厂商面临的良率提升问题,同时也有助于推动产业加速发展。首先,本论文从AMOLED器件结构、显示驱动技术、工艺技术等层面分析了亮度不均问题的产生原因和现有的解决方法。明确了产生亮度不均问题的两个主要原因低温多晶硅器件不均匀性和OLED发光器件的不均匀性,详细说明了目前的解决方法,包括有内部像素补偿方法、外部电路补偿方法、外部光学补偿方法。研究分析了上述解决方法实现亮度不均补偿的原理,并对比分析了各自的优缺点。在上述研究基础上,提出了实现亮度不均和亮度衰减的补偿系统设计,该系统同时实现了出厂阶段亮度不均问题和后期使用过程中的亮度衰减问题的改善。其次,论文研究设计了补偿系统的整体方案和功能实现。论文将系统设计实现分为整体架构、硬件架构,功能模块等部分。整体架构详细说明了实现亮度不均和亮度衰减补偿的基本功能需求及实现过程。硬件架构详细说明了支撑系统功能实现的基本硬件及选型要求。功能模块部分分别对硬件选型评价、数据处理、补偿算法模型设计进行了详细说明。硬件选型评价重点介绍了CCD选型评价方案,并进行了不同厂商方案的对比评价。针对核心的补偿算法模型,基于CCD检测技术设计实现了亮度不均检测及补偿,并根据OLED寿命预测公式建立了亮度衰减补偿模型。最后,根据量化评价Mura(日语,原意脏污或斑痕)的SEMU标准,制定了一套包括主观目视判定、均匀性提升、亮度寿命提升、光学评价、功耗等在内的系统评价方案。选用了5.5QHD AMOLED显示屏进行系统测试评价,结果表明补偿后在特定画面Mura不良程度减轻了65%,在特定画面均匀性提高15%,长期残像值提高1.9%,同时其它基本光学特性和功耗不受到影响。