液晶電視迎來(lái)新巨變 RGB-LED背光系統(tǒng)詳解
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回顧國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，最先與大家見(jiàn)面的RGB-LED背機(jī)型只有索尼和三星兩家的70英寸機(jī)型，高昂的價(jià)格只能讓消費(fèi)者更多地去敬仰這些產(chǎn)品，而無(wú)法通過(guò)實(shí)際的使用去體會(huì)到RGB-LED背光系統(tǒng)為液晶電視縮帶來(lái)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(chǎng)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(duì)于液晶電視發(fā)展所起到的重要作用。
LED發(fā)展回眸一瞬：從筆記本電腦起家 Qualia TV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(shì)還在經(jīng)受LCD TV和顯示器制造商權(quán)衡時(shí)，LED的優(yōu)勢(shì)尚有許多不確定之處。這也是報(bào)告中對(duì)LED背光源市場(chǎng)預(yù)測(cè)保守的主要原因。”DisplaySearch顯示技術(shù)部門負(fù)責(zé)人Steve Jurichich解釋說(shuō)。
索尼2004年推出極高端LED背光 Qualia TV 而遭遇滑鐵盧的教訓(xùn)讓制造商們行動(dòng)更加謹(jǐn)慎。畢竟這一擁有450顆單個(gè)RGB-LED的Qualia電視太超前了，也太昂貴了。也就從那時(shí)起，白色LED 背光模組的市場(chǎng)被大大局限在筆記本電腦和便攜式PC上，白色LED在這些應(yīng)用中占有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。如耗能低，在長(zhǎng)距離飛行中可大大延長(zhǎng)筆記本電腦的工作時(shí)間。
從2005年起，包括索尼11英寸的VAIO、Fujitsu-Siemens 10.6英寸的handheld，以及東芝的Libretto U100(首款LED屏筆記本) 在內(nèi)的筆記本電腦LED屏獲得了比Qualia TV 更大的成功。
而通過(guò)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(jìn)液晶電視成像質(zhì)量的一種突破性技術(shù)手段。雖然這項(xiàng)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(lái)的強(qiáng)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(fèi)者帶來(lái)了對(duì)未來(lái)美好的憧憬和向往。
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(méi)有任何發(fā)光能力，所以液晶電視表現(xiàn)出的色彩其實(shí)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(gè)綠光、1個(gè)紅光和1個(gè)藍(lán)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(zhǎng)、體積小、響應(yīng)時(shí)間快的特點(diǎn)，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(duì)比度低、使用壽命短的問(wèn)題，把液晶電視的整體性能提升到一個(gè)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(yuǎn)高于采用CCFL的液晶電視
更為精準(zhǔn)的區(qū)域亮度控制
采用LED背光時(shí)，過(guò)去存在一個(gè)如何使屏幕的亮度均勻的問(wèn)題，通過(guò)采用區(qū)域亮度控制不但能夠解決亮度均勻的問(wèn)題，而且還可進(jìn)一步降低背光功耗。這是因?yàn)閷?shí)際的圖像在每個(gè)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(méi)有必要在整個(gè)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(shí)現(xiàn)方法是：將整個(gè)屏幕分隔為例如20個(gè)等份，根據(jù)圖象內(nèi)容測(cè)出其最高亮度，確決該區(qū)域所需的背光亮度，然后對(duì)該區(qū)域的背光LED亮度利用PWM技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，從而實(shí)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(hào)也應(yīng)加以相應(yīng)的補(bǔ)償，以免產(chǎn)生亮度失真。
顯然，CCFL背光是不可能實(shí)現(xiàn)這種區(qū)域亮度控制的，一方面是因?yàn)镃CFL的形狀是長(zhǎng)條形，根本無(wú)法按屏幕分成20個(gè)等份的區(qū)域;另一方面則是因?yàn)樗牧炼纫膊豢赡馨凑請(qǐng)D象的內(nèi)容進(jìn)行快速調(diào)整。不過(guò)，在采用LED作為區(qū)域亮度控制時(shí)，只能采用直下式背光，而不能采用側(cè)射式。
制造成本的有效較低是RGB-LED普及的關(guān)鍵
RGB-LED的另一優(yōu)勢(shì)則為快速開(kāi)關(guān)同時(shí)傳送高質(zhì)量圖像，無(wú)需彩色濾光片。而這將是LED大受歡迎的決定性因素，因?yàn)闉V光片是除背光源之外最貴的元件。以40英寸屏為例，濾光片占元件總成本的19%。盡管RGB-LED技術(shù)仍需要更多時(shí)間加以全面改進(jìn)，其優(yōu)勢(shì)最終將推動(dòng)LED在液晶電視市場(chǎng)全面開(kāi)花.
無(wú)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(guò)采用合理的場(chǎng)序(Field Sequential)技術(shù)，利用人類的視覺(jué)暫停效應(yīng)，直接利用RGB三色光源實(shí)現(xiàn)最終混色，達(dá)到全彩顯示的效果。而通過(guò)對(duì)一副完整彩色畫面中紅綠、紅藍(lán)色彩的交替顯示技術(shù)，能避免藍(lán)綠像素干擾的問(wèn)題，進(jìn)一步提高電視的色域范圍，達(dá)到接近122%等比NTSC色域的標(biāo)準(zhǔn)。
場(chǎng)順序的工作時(shí)序
想要直接用RGB的LED來(lái)取代濾色片看上去好像很簡(jiǎn)單，其實(shí)是不可能的。因?yàn)闉V色片是把每一個(gè)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(lái)取代濾色片，就必須采用小到和子像素尺寸一樣大的LED來(lái)照射每一個(gè)子像素，才不會(huì)使紅光照到綠光的子像素上。這樣，LED的個(gè)數(shù)就要幾百萬(wàn)個(gè)之多。為維持像素?cái)?shù)不變，唯一的方法是重復(fù)使用這些像素，也就是采用時(shí)分復(fù)用制。這樣只要順序地發(fā)射出紅光、綠光、藍(lán)光，同時(shí)控制每個(gè)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(shí)所應(yīng)當(dāng)具有的的強(qiáng)度來(lái)開(kāi)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(gè)彩色的視頻圖象，就必須利用人眼的視覺(jué)殘留作用。只要這三種顏色順序重復(fù)的周期小于人眼的視覺(jué)殘留時(shí)間，就可以在人們的大腦中形成一個(gè)彩色的圖象。視覺(jué)殘留時(shí)間實(shí)際上就是電視的場(chǎng)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(shí)間內(nèi)必須完成紅、綠、藍(lán)三個(gè)圖象的顯示。因此，這種方式被稱為“場(chǎng)順序”體制，也有人稱之為“色順序”體制。
沒(méi)有濾色片能帶來(lái)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(huì)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(dāng)可觀的一部分。實(shí)際上，省去濾色片以后，還可以提高成品率，減少生產(chǎn)時(shí)間，這些無(wú)形的改進(jìn)都十分重要。
背光板成本分析
RGB-LED綜合優(yōu)勢(shì)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(guò)這個(gè)比例，大約要占到50%的成本。采用場(chǎng)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AQUOS XS1已成為目前液晶電視界最大的焦點(diǎn)。該系列液晶電視采用了夏普新一代液晶面板，由新開(kāi)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(dá)到了驚人的150%(NTSC色域比)，動(dòng)態(tài)對(duì)比度達(dá)到100萬(wàn):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(gè)尺寸型號(hào)，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(jī)型最薄處僅2.28cm，最厚處也只有6.04cm。同時(shí)，搭載的LED單元達(dá)到1000個(gè)以上，能更為精準(zhǔn)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(tīng)環(huán)境下的色彩再現(xiàn)度，盡顯更加鮮艷靈動(dòng)的色彩。XS1系列液晶電視采用了超薄外觀設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)身最薄處僅為為1英寸(2.3cm)，并且四緣采用了現(xiàn)代風(fēng)格高級(jí)加工的金屬材質(zhì)，內(nèi)置了由先鋒提供技術(shù)支持、5個(gè)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)Insight Media 在2006年作出的估計(jì)，用LED背光的LCD TV將在2010年超過(guò)CCFL背光的液晶電視機(jī)。雖然現(xiàn)階段LED相對(duì)于CCFL還不能算是完美無(wú)缺，最大問(wèn)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(wú)方向性的。當(dāng)它放在LCD屏幕下方時(shí)，盡管采用半圓形反光鏡，但可以認(rèn)為仍然有相當(dāng)多的一部分光被浪費(fèi)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)?；瘧?yīng)用的RGB LED背光系統(tǒng)，相對(duì)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RGB LED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。
除了上述關(guān)于發(fā)光效能與光利用率之間的討論，綜合RGB LED背光液晶電視在色域表現(xiàn)，相應(yīng)速度，占有體積及耗能等多方面優(yōu)勢(shì)，我們有理由相信液晶電視的RGB LED時(shí)代即將來(lái)臨。目前我們急切地渴望看到夏普即將上市場(chǎng)的XS1系列會(huì)有何等驚人表現(xiàn)，屆時(shí)天極數(shù)字家庭頻道將第一時(shí)間為廣大讀者帶來(lái)這款產(chǎn)品的最新訊息，敬請(qǐng)關(guān)注。
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