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          LED背光在液晶顯示中的應(yīng)用技術(shù)---無濾光膜技術(shù)

          作者: 時間:2011-09-08 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
          場序彩色( Field-Sequential Color )LCD由三色背光源按時序分別點(diǎn)亮,液晶屏根據(jù)顯示的信息控制透過光的顏色和亮度而實(shí)現(xiàn)時間上的加法混色,不需要彩色濾光膜 , 像素?cái)?shù)目變?yōu)槠胀ㄍ高^型 LCD 的 1/3 ,更容易實(shí)現(xiàn)高容量、大畫面顯示,可能成為 LCD 的發(fā)展趨勢。無彩膜技術(shù)的面板生產(chǎn)上將帶來革命性的影響,也是LED背光在 LCD 領(lǐng)域最為重要的應(yīng)用。除了成本降低外,制程工序的簡化對相關(guān)成本(生產(chǎn)和人力等)的降低和生產(chǎn)效率的提高作用不可小視。在 2005 年 10 月,三星展出了如圖 3 所示的無彩色濾光片 32 英寸 LED 背光液晶電視,并計(jì)劃于 2006 或 2007 年量產(chǎn)。這項(xiàng)技術(shù)是致命性和轟動性的,這意味著,如果同類電視廠家不能掌握同類技術(shù),那么將根本無法和三星的產(chǎn)品相抗衡,國內(nèi)的面板和電視產(chǎn)業(yè)將岌岌可危。

          Hunet 公司應(yīng)用這一技術(shù)開發(fā)的 1.5 英寸 1/4VGATFT驅(qū)動便攜電話顯示器,像素大小只有 96micro;m, 透過率達(dá) 15% ,是普通彩色TFT-LCD的 3 倍。 Hunet 公司在 1999 年初還展出了 12.1 英寸 SVGA 場序彩色顯示 TFT-LCD 。為實(shí)現(xiàn)場序彩色顯示,液晶的響應(yīng)速度最慢要達(dá)到幀頻的 1/3 ,而要達(dá)到優(yōu)良的顯示質(zhì)量,響應(yīng)時間應(yīng)為 2-3ms。在向列模式中,理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)都表明 OCB(Optically Compensated Bend) 模式可以實(shí)現(xiàn) 2 ms 的響應(yīng)速度,可以滿足這一要求。又因?yàn)?P-Si可以實(shí)現(xiàn)高速驅(qū)動 , 所以 , 利用低溫多晶硅驅(qū)動的、 OCB 模式的、場序分割顯示的器已經(jīng)成為現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)之一。此外, Hunet 公司還采用的高速 TN 模式、富士通研究院開發(fā)采用的快速鐵電液晶實(shí)現(xiàn)了場序彩色顯示。
          點(diǎn)陣式的可以將整個屏幕分成若干區(qū)域,根據(jù)顯示的影像信號,可單獨(dú)控制每個區(qū)域的發(fā)光量。如圖4所示,區(qū)域亮度通過調(diào)節(jié)把整個顯示區(qū)分成4個部分,通過對視頻信號分析,計(jì)算出每個區(qū)域的輝度值,在輝度小的區(qū)域,適當(dāng)降低相應(yīng)背光的亮度,在輝度大的區(qū)域,則增加相應(yīng)背光的亮度。這樣就有效地降低了暗場時液晶漏光的問題,得到更加黑的黑色,亮度和對比度都得到了提高,而且亮度的范圍也更廣了。通過技術(shù)黑色的光通量能降低到0.05流明,對比度高達(dá)10000:1,可以和等離子電視媲美。LED在單獨(dú)控制每個區(qū)域的發(fā)光量的同時使用6~40V的低壓電源,供電模塊的設(shè)計(jì)簡單,這種采用源的液晶屏比通常用的液晶屏省電48%。因?yàn)楫a(chǎn)生的光線沒有先天不足,LED背光系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)真實(shí)的圖像還原,無論色彩還是亮度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了以往的液晶電視。畫面中細(xì)膩的膚色、潤澤的綠葉和廣袤的風(fēng)光可以產(chǎn)生身臨其境的感覺。在SID2005上LG-Philips就展示了使用LED背光光源的超高對比度47英寸液晶電視,對比度高達(dá)10000:1。

          器作為電視機(jī)應(yīng)用還存在兩個主要缺陷:嚴(yán)重的動作贗像(出現(xiàn)在觀看運(yùn)動鏡頭或是動作片時)以及對比度不足(暗場條件下)。造成動作贗像可能有幾個原因,其一是遲緩的屏幕響應(yīng)速度。但是,即便設(shè)計(jì)人員把響應(yīng)時間縮短到預(yù)計(jì)動作贗像應(yīng)該消除的時間以下,動作贗像依然完全可見。因?yàn)閷?shí)際上只有在人眼中才會產(chǎn)生圖像拖影現(xiàn)象。人的眼睛只能在追蹤目標(biāo)時才可以敏銳地察覺到運(yùn)動物體,這只有在目標(biāo)作直線或近似直線運(yùn)動時才有可能。這就是采用不間斷背光源的 LCD 的不利之處。因?yàn)?LCD 以幀頻輸入視頻數(shù)據(jù)并在整個幀周期內(nèi)保持,屏幕上的物體呈現(xiàn)階梯狀運(yùn)動而非不間斷運(yùn)動。例如,屏幕上的一物體在 2 秒鐘內(nèi)從左運(yùn)動到右,這種情況并不罕見。進(jìn)一步假設(shè)每線有 1440 個像素的 LCD 屏,其幀頻為 60H z ,那么在一幀周期內(nèi)就有 12 個像素導(dǎo)致圖像拖尾的滯留效應(yīng)!這對于標(biāo)準(zhǔn)電視是不可接受的,對于高清電視就更不妥當(dāng)了。

          黑屏插入技術(shù)是常用的縮短響應(yīng)時間的技術(shù)。通過在每個圖像幀之間插入黑色幀,可以產(chǎn)生與 CRT 相似的快速脈沖調(diào)制效應(yīng)。人腦可以濾除這種閃爍并自動產(chǎn)生中間圖像,這樣就可以消除觀看快速移動物體而時出現(xiàn)的模糊現(xiàn)象(如圖 5 所示)。 2006 年 6 月份友達(dá)光電發(fā)表的 GFI 超高速反應(yīng)技術(shù)已經(jīng)可以達(dá)到小于 4ms 的 GTG 響應(yīng)時間,于 2006 年第三季度 應(yīng)用于液晶電視面板上。閃爍的 LED 背光也可以起到和黑屏插入相類似的效果,不同的是,該技術(shù)利用有規(guī)律的熄滅背光達(dá)到黑屏的效果。此外,通過對背光進(jìn)行脈沖調(diào)制的背光掃描技術(shù)也可以達(dá)到很好的效果。目前的趨勢是將這幾種快速響應(yīng)技術(shù)結(jié)合使用,以獲得更短的灰階響應(yīng)時間。

          上圖表示的是閃爍背光和掃描背光改善動態(tài)拖影的原理。即選擇在液晶響應(yīng)曲線適當(dāng)?shù)奈恢么蜷_或關(guān)閉LED背光。當(dāng)液晶響應(yīng)曲線處于緩慢上升或下降的階段(拖尾階段),就關(guān)閉背光源,在液晶響應(yīng)曲線平穩(wěn)階段打開背光源。由于LED的響應(yīng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過液晶響應(yīng)的速度,所以相比CCFL背光,LED背光完全可以勝任。

          利用掃描背光源還能有效提高顯示對比度。在外部環(huán)境亮度較低的情形下使用 LCD 電視時, LCD 屏幕上暗場景的對比度明顯不足。因?yàn)榧幢闶前祽B(tài)背光源也會有些漏光,這時候從某一角度看屏特別明顯。在暗場景狀態(tài),可通過減小背光亮度同時增強(qiáng)屏的透射來提高顯示圖像的對比度。減小光照占空比可以降低亮度。用掃描背光減低亮度有另外的好處。在沒有掃描背光的條件下,幀與幀之間的照明沒有明確界限,于是此幀的減暗行為可能會覆蓋到下一幀。在有掃描減暗背光的情形下,因?yàn)榇嬖谂c屏上尋址相關(guān)的精確照明時序,完全可以尋址一整幀而與前一幀或后一幀無關(guān)。與非掃描減暗背光相比,有掃描減暗背光更容易采用快速響應(yīng)的方法來改變亮度,非常有利于從暗景到亮景的跳變。



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