- 液晶成象原理
- 區(qū)域亮度控制方案
- 無濾色片的背光系統(tǒng)工作原理
- 場順序的工作時序
- 背光板成本分析對比
在國外各大液晶電視巨頭廠商發(fā)布的新品中，RGB-LED(三色LED背光，不同與我們平時所說的白色LED區(qū)別，詳細內(nèi)容可點擊這里了解)背光系統(tǒng)憑借耗電低、色度純、壽命長、體積小、響應時間快等多項優(yōu)勢幾乎已被全數(shù)應用這些廠商的新品中。順應平板電視輕薄化、大屏幕化、高畫質(zhì)化的發(fā)展趨勢，RGB-LED背光系統(tǒng)結(jié)合自身的諸多優(yōu)勢勢必逐步將傳統(tǒng)CCFL背光系統(tǒng)從液晶電視中替代。
回顧國內(nèi)市場，最先與大家見面的RGB-LED背機型只有索尼和三星兩家的70英寸機型，高昂的價格只能讓消費者更多地去敬仰這些產(chǎn)品，而無法通過實際的使用去體會到RGB-LED背光系統(tǒng)為液晶電視縮帶來的一股全新技術(shù)變革。鑒于全新的RGB-LED背光系統(tǒng)將在明年逐步成為引領(lǐng)液晶電視市場發(fā)展的主要技術(shù)，僅以此文向大家揭示LED背光系統(tǒng)對于液晶電視發(fā)展所起到的重要作用。
即將發(fā)布的旗艦機型XS1系列，采用全新RGB-LED背光技術(shù)
LED發(fā)展回眸一瞬：從筆記本電腦起家QualiaTV太超前的觀念即將結(jié)束
“在LED背光技術(shù)發(fā)展之初，該技術(shù)的成本及優(yōu)勢還在經(jīng)受LCDTV和顯示器制造商權(quán)衡時，LED的優(yōu)勢尚有許多不確定之處。這也是報告中對LED背光源市場預測保守的主要原因。”DisplaySearch顯示技術(shù)部門負責人SteveJurichich解釋說。
索尼2004年推出極高端LED背光QualiaTV而遭遇滑鐵盧的教訓讓制造商們行動更加謹慎。畢竟這一擁有450顆單個RGB-LED的Qualia電視太超前了，也太昂貴了。也就從那時起，白色LED背光模組的市場被大大局限在筆記本電腦和便攜式PC上，白色LED在這些應用中占有非常明顯的優(yōu)勢。如耗能低，在長距離飛行中可大大延長筆記本電腦的工作時間。
從2005年起，包括索尼11英寸的VAIO、Fujitsu-Siemens10.6英寸的handheld，以及東芝的LibrettoU100(首款LED屏筆記本)在內(nèi)的筆記本電腦LED屏獲得了比QualiaTV更大的成功。
而通過近兩三年的快速發(fā)展，LED背光技術(shù)是目前條件下，可以大幅度改進液晶電視成像質(zhì)量的一種突破性技術(shù)手段。雖然這項技術(shù)在2007年還屬于起步階段，但是由于索尼和三星的積極努力，目前市面上已經(jīng)出現(xiàn)了真正商用化的成品RGB-LED背光電視，而它們表現(xiàn)出來的強大性能，不僅讓任何一款現(xiàn)有的液晶電視臣服，也給廣大消費者帶來了對未來美好的憧憬和向往。
在TV應用中，RGB-LED與CCFL背光源相比，最主要的優(yōu)勢為顯色性，尤以紅色為甚。這是由于CCFL發(fā)出的紅光比綠、藍光要弱。當然，CCFL制造商并未坐以待斃，而是在積極改進CCFL技術(shù)，并已獲得性能突破。
[page]液晶成象原理
LED背光液晶的出現(xiàn)，和液晶電視的顯示原理息息相關(guān)。從結(jié)構(gòu)上看，液晶電視的核心部件——液晶面板是由多層部件組成，主要由位于最底層的背光源、中間的液態(tài)晶體層和最外側(cè)RGB濾光膜組成。由于液態(tài)晶體層本身并沒有任何發(fā)光能力，所以液晶電視表現(xiàn)出的色彩其實主要取決于液晶面板最后側(cè)背光源系統(tǒng)的性能。
索尼70X300A上使用的RGB-LED背光單元放大圖，每一組由2個綠光、1個紅光和1個藍光LED元件組成
而被稱之為第四代照明技術(shù)的LED光源，是繼白熾燈、熒光燈之后的最新一代發(fā)光技術(shù)，具有耗電低、亮度純、壽命長、體積小、響應時間快的特點，因此用在液晶電視上后，可以大大改善液晶電視的色域范圍小、對比度低、使用壽命短的問題，把液晶電視的整體性能提升到一個全新的高度。
采用RGB-LED背光系統(tǒng)的液晶電視在色彩表現(xiàn)方面遠高于采用CCFL的液晶電視
更為精準的區(qū)域亮度控制
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)域的圖象信號也應加以相應的補償，以免產(chǎn)生亮度失真。
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。
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無濾色片的背光系統(tǒng)如何工作?
采用了RGB-LED背光源的液晶電視，可以通過采用合理的場序(FieldSequential)技術(shù)，利用人類的視覺暫停效應，直接利用RGB三色光源實現(xiàn)最終混色，達到全彩顯示的效果。而通過對一副完整彩色畫面中紅綠、紅藍色彩的交替顯示技術(shù)，能避免藍綠像素干擾的問題，進一步提高電視的色域范圍，達到接近122%等比NTSC色域的標準。
場順序的工作時序
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，唯一的方法是重復使用這些像素，也就是采用時分復用制。這樣只要順序地發(fā)射出紅光、綠光、藍光，同時控制每個像素的薄膜晶體管(TFT)，使其相應地按照該像素在這種顏色時所應當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。只要這三種顏色順序重復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。
沒有濾色片能帶來更高的光利用率
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。下圖表明了光能從光源出發(fā)以后所受到的損失。
從背光源發(fā)出的光能損失
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，這些無形的改進都十分重要。
背光板成本分析
RGB-LED綜合優(yōu)勢明顯
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于發(fā)光效率提高了70%，這是非常可觀的。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%。
RGB-LED與白色LED背光系統(tǒng)比較
夏普即將在全球同步發(fā)行的AQUOSXS1已成為目前液晶電視界最大的焦點。該系列液晶電視采用了夏普新一代液晶面板，由新開發(fā)的RGB-LED背光源替代了傳統(tǒng)的RGB-LED背光源，色域表現(xiàn)達到了驚人的150%(NTSC色域比)，動態(tài)對比度達到100萬:1，可以將黑色表現(xiàn)到極致，平均亮度450流明。
該系列上市之初將有65與52兩個尺寸型號，由于新搭載的RGB-LED背光系統(tǒng)，有效降低了XS1系列液晶電視的背光系統(tǒng)體積，該機型最薄處僅2.28cm，最厚處也只有6.04cm。同時，搭載的LED單元達到1000個以上，能更為精準地控制畫面中每一部分的亮度。
尤其出色之處是XS1系列擁有更廣闊的色彩再現(xiàn)范圍，大幅提高了在光線較暗的視聽環(huán)境下的色彩再現(xiàn)度，盡顯更加鮮艷靈動的色彩。XS1系列液晶電視采用了超薄外觀設計，實現(xiàn)了機身最薄處僅為為1英寸(2.3cm)，并且四緣采用了現(xiàn)代風格高級加工的金屬材質(zhì)，內(nèi)置了由先鋒提供技術(shù)支持、5個喇叭組成的2.1的音響系統(tǒng)，音頻效果突破了以往超薄平板電視的極限。此外，這兩款電視的電力消耗也比普通液晶電視減少了26%。
采用LED作為液晶電視的背光已經(jīng)是不可逆轉(zhuǎn)的潮流。根據(jù)InsightMedia在2006年作出的估計，用LED背光的LCDTV將在2010年超過CCFL背光的液晶電視機。雖然現(xiàn)階段LED相對于CCFL還不能算是完美無缺，最大問題在于發(fā)光效率偏低，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。當它放在LCD屏幕下方時，盡管采用半圓形反光鏡，但可以認為仍然有相當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。
另外，即將在液晶電視中規(guī)模化應用的RGBLED背光系統(tǒng)，相對傳統(tǒng)白色LED背光系統(tǒng)省去濾色片后，在大幅提高整體光源利用率的前提下，即使LED的發(fā)光最大值略低于CCFL，但CCFL系統(tǒng)可憐的光利用率，致使RGBLED系統(tǒng)總體光利用率仍然比CCFL高，而且LED的本身發(fā)光效率還在逐年提高。
