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    [分享]液晶電視的場順序LED背光技術(shù) [復(fù)制鏈接]

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    只看樓主 倒序閱讀 樓主  發(fā)表于: 2011-04-26
    LED相對于CCFL的最大缺點是發(fā)光效率低,CCFL通常在80~100流明/瓦,而LED的發(fā)光效率只有60~80流明/瓦。但由于CCFL是圓柱形,它所發(fā)出的光是無方向性的。當(dāng)它放在LCD屏幕下方時,盡管采用半圓形反光鏡,可以認(rèn)為仍然有相當(dāng)多的一部分光被浪費掉了。而LED通常采用側(cè)光輻射,它的光可以比較有效地利用。因此從總體來看,它的效率仍然比CCFL要高,而且LED的發(fā)光效率還在逐年提高。 2iPmCG  
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      過去都是采用白色LED作為背光,為得到更好的色域表現(xiàn)能力,改為采用RGB三色的LED來混合成白色,但是這樣做需要更多的LED。而且由于本來就需要顯示彩色,完全沒有必要先將RGB的彩色混成白色,再用RGB濾色片濾出彩色。為此三星公司推出了一種無濾色片的場順序RGB LED背光技術(shù)。 me:|!lI7YU  
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      用場順序方法除去濾色片 7}'A)C>J;  
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      但是,想要直接用RGB的LED來取代濾色片看上去好像很簡單,其實是不可能的。因為濾色片是把每一個像素都分成三種不同顏色的子像素,如果直接用三種顏色的LED來取代濾色片,就必須采用小到和子像素尺寸一樣大的LED來照射每一個子像素,才不會使紅光照到綠光的子像素上。這樣,LED的個數(shù)就要幾百萬個之多。為維持像素數(shù)不變,唯一的方法是重復(fù)使用這些像素,也就是采用時分復(fù)用制。 g7 Md  
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      這樣只要順序地發(fā)射出紅光、綠光、藍(lán)光,同時控制每個像素的薄膜晶體管(TFT),使其相應(yīng)地按照該像素在這種顏色時所應(yīng)當(dāng)具有的的強度來開啟液晶光閥。但是,要順序地發(fā)出紅、綠、藍(lán)三種顏色,并能形成一個彩色的視頻圖象,就必須利用人眼的視覺殘留作用。 )0U3w#,JQ  
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      只要這三種顏色順序重復(fù)的周期小于人眼的視覺殘留時間,就可以在人們的大腦中形成一個彩色的圖象。視覺殘留時間實際上就是電視的場頻周期,在PAL制中為五十分之一秒。這也就要求在五十分之一秒的時間內(nèi)必須完成紅、綠、藍(lán)三個圖象的顯示。因此,這種方式被稱為“場順序”體制,也有人稱之為“色順序”體制。 S@}B:}2  
      場順序?qū)嶋H上就是讓液晶屏順序地發(fā)出三種不同顏色的圖象,然后靠人腦來合成彩色、圖象。從人眼感受到的效果來看是完全一樣的。雖然在硬件實現(xiàn)上產(chǎn)生了極大的差異,但它卻帶來了很多優(yōu)點。 {;iH Yr-zs  
      首先,這種方法省去了彩色濾色片,而濾色片是光能的主要吸收者,它會損失光能70%以上。 :qAc= IC%  
      拿掉濾色片以后,不但能免除了濾色片70%的光能損失,而且還可以節(jié)省濾色片的成本。濾色片的成本在總成本中占19%,是相當(dāng)可觀的一部分。實際上,省去濾色片以后,還可以提高成品率,減少生產(chǎn)時間,這些無形的改進(jìn)都十分重要。 Y0PGT5].@'  
      其中背光源的25%成本是基于CCFL的數(shù)據(jù),如果采用LED作為背光源,它所占的成本將大大超過這個比例,大約要占到50%的成本。采用場順序制以后,拿掉了濾色片就相當(dāng)于發(fā)光效率提高了70%,這是非?捎^的。這意味著LED的數(shù)量可以減少70%,LED的成本就可以減少70%。而且LED數(shù)量減少70%以后,其發(fā)熱量可以減少70%,耗電也可以減少70%。 hk@`N;dn  
      不僅如此,采用場順序以后,由于不需要再把每一個像素分為三個子像素,薄膜晶體管TFT也可以減少三倍,因此相當(dāng)于像素面積加大了三倍;或者說,如果保持像素面積不變,在相同的屏幕尺寸下,可以將分辨率提高三倍。 ! nCjA\$  
      由此可見,采用場順序后所帶來的好處是不計其數(shù)的。 Q\27\2  
      場順序的主要問題是要求液晶的響應(yīng)時間要快。尤其是如果采用了100Hz或120Hz的場頻,就要求其響應(yīng)時間小于3ms甚至更短。最近的研究成果表明,采用摻入金屬納米的方法,可以把液晶的響應(yīng)時間縮短到500微秒。 S"P9Nf?9  
      不過,也只有采用場順序以后才能使得LED背光實現(xiàn)商業(yè)化,也才能夠真正和CCLF競爭。 aI={,\  
      三星公司在06年推出了幾款采用場順序的LED背光液晶電視機。其中一款為40寸的LE40M91,它的分辨率為1366×768,色域達(dá)到 110%,對比度可達(dá)10,000:1,亮度可達(dá)450cd/m2,場頻為100Hz,背光系統(tǒng)的功耗比CCFL降低了70%。背光板的壽命提高一倍以上,更重要的是不含汞,符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)。它的售價為3,000美元。 v;fJM5PA  
        區(qū)域亮度控制: nrTv=*tDj  
      采用LED背光時,過去存在一個如何使屏幕的亮度均勻的問題,通過采用區(qū)域亮度控制不但能夠解決亮度均勻的問題,而且還可進(jìn)一步降低背光功耗。這是因為實際的圖像在每個具體部位的亮度是不一樣的,可能有的區(qū)域較亮、有的區(qū)域較暗,所以完全沒有必要在整個屏幕采用均勻亮度的背光,可以采用根據(jù)圖象內(nèi)容決定的區(qū)域亮度控制。實現(xiàn)方法是:將整個屏幕分隔為例如20個等份,根據(jù)圖象內(nèi)容測出其最高亮度,確決該區(qū)域所需的背光亮度,然后對該區(qū)域的背光LED亮度利用PWM技術(shù)進(jìn)行實時控制,從而實現(xiàn)節(jié)能的目的。在采用背光的區(qū)域亮度控制以后,該區(qū)域的圖象信號也應(yīng)加以相應(yīng)的補償,以免產(chǎn)生亮度失真。 29Z!p2{hk  
         顯然,CCFL背光是不可能實現(xiàn)這種區(qū)域亮度控制的,一方面是因為CCFL的形狀是長條形,根本無法按屏幕分成20個等份的區(qū)域;另一方面則是因為它的亮度也不可能按照圖象的內(nèi)容進(jìn)行快速調(diào)整。不過,在采用LED作為區(qū)域亮度控制時,只能采用直下式背光,而不能采用側(cè)射式。 0\cnc^Z  
          在2006年SID會議上,臺灣交通大學(xué)提出了一種整體上是直下式,而單個來看卻是采用側(cè)射式的LED,從而提高了其光線利用率,減少了所需LED數(shù)目并提高了效率。這種技術(shù)主要是采用側(cè)射式LED搭配以六角形導(dǎo)光單元。 jB%"AvIX  
        最近三星公司推出了70英寸的LED背光液晶電視PAVV LED 70(LA70F91BD),它實現(xiàn)了上下左右180度的視角,采用了120Hz驅(qū)動,使影像響應(yīng)時間提高到8ms。并且采用了三星公司的LED智能光源技術(shù)(Smart Lighting),即區(qū)域亮度控制(Local Dimming)。它把整個屏幕分為192個區(qū)域。根據(jù)輸入的圖象的內(nèi)容來分別調(diào)節(jié)各個區(qū)域的亮度,從而顯著地提高了畫面的對比度和色彩表現(xiàn)能力。其分辨率為1920×1080,亮度600cd/m2,對比度達(dá)到2,000:1,動態(tài)對比度達(dá)到50萬:1,可以顯示10億7,000萬種顏色。而且耗電量也降低了50%,延長了液晶屏的壽命。而且,通過高速影像模式(LED掃描),能夠?qū)崿F(xiàn)圖像無抖動無殘像的影像畫質(zhì)。產(chǎn)品厚度控制在149mm。 /i{tS`[F2a  
      韓國LG公司稱這種技術(shù)為AFLC(Area Focused Luminance Control,即區(qū)域聚焦亮度控制)技術(shù),而日本的NEC稱之為AGCPS(Auto Gama Control and Power Saving, 即自動伽碼控制和功耗控制),采用這種技術(shù)以后,功耗還可以減少一半。 i5 L:L