LED背光在液晶顯示中的應用技術(shù)---無(wú)濾光膜技術(shù)
Hunet 公司應用這一技術(shù)開(kāi)發(fā)的 1.5 英寸 1/4VGATFT驅動(dòng)的便攜電話(huà)顯示器,像素大小只有 96micro;m, 透過(guò)率達 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(chǎng)序彩色顯示 TFT-LCD 。為實(shí)現場(chǎng)序彩色顯示,液晶的響應速度最慢要達到幀頻的 1/3 ,而要達到優(yōu)良的顯示質(zhì)量,響應時(shí)間應為 2-3ms。在向列液晶顯示模式中,理論計算和實(shí)驗都表明 OCB(Optically Compensated Bend) 模式可以實(shí)現 2 ms 的響應速度,可以滿(mǎn)足這一要求。又因為 P-Si可以實(shí)現高速驅動(dòng) , 所以 , 利用低溫多晶硅驅動(dòng)的、 OCB 模式的、場(chǎng)序分割顯示的液晶顯示器已經(jīng)成為現在研究的熱點(diǎn)之一。此外, Hunet 公司還采用的高速 TN 模式、富士通研究院開(kāi)發(fā)采用的快速鐵電液晶實(shí)現了場(chǎng)序彩色顯示。
點(diǎn)陣式的LED背光源可以將整個(gè)屏幕分成若干區域,根據顯示的影像信號,可單獨控制每個(gè)區域的發(fā)光量。如圖4所示,區域亮度通過(guò)調節把整個(gè)顯示區分成4個(gè)部分,通過(guò)對視頻信號分析,計算出每個(gè)區域的輝度值,在輝度小的區域,適當降低相應背光的亮度,在輝度大的區域,則增加相應背光的亮度。這樣就有效地降低了暗場(chǎng)時(shí)液晶漏光的問(wèn)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(guò)LED背光技術(shù)黑色的光通量能降低到0.05流明,對比度高達10000:1,可以和等離子電視媲美。LED在單獨控制每個(gè)區域的發(fā)光量的同時(shí)使用6~40V的低壓電源,供電模塊的設計簡(jiǎn)單,這種采用LED背光源的液晶屏比通常用的液晶屏省電48%。因為產(chǎn)生的光線(xiàn)沒(méi)有先天不足,LED背光系統可以實(shí)現真實(shí)的圖像還原,無(wú)論色彩還是亮度都遠遠超過(guò)了以往的液晶電視。畫(huà)面中細膩的膚色、潤澤的綠葉和廣袤的風(fēng)光可以產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)。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10000:1。
液晶顯示器作為電視機應用還存在兩個(gè)主要缺陷:嚴重的動(dòng)作贗像(出現在觀(guān)看運動(dòng)鏡頭或是動(dòng)作片時(shí))以及對比度不足(暗場(chǎng)條件下)。造成動(dòng)作贗像可能有幾個(gè)原因,其一是遲緩的屏幕響應速度。但是,即便設計人員把響應時(shí)間縮短到預計動(dòng)作贗像應該消除的時(shí)間以下,動(dòng)作贗像依然完全可見(jiàn)。因為實(shí)際上只有在人眼中才會(huì )產(chǎn)生圖像拖影現象。人的眼睛只能在追蹤目標時(shí)才可以敏銳地察覺(jué)到運動(dòng)物體,這只有在目標作直線(xiàn)或近似直線(xiàn)運動(dòng)時(shí)才有可能。這就是采用不間斷背光源的 LCD 的不利之處。因為 LCD 以幀頻輸入視頻數據并在整個(gè)幀周期內保持,屏幕上的物體呈現階梯狀運動(dòng)而非不間斷運動(dòng)。例如,屏幕上的一物體在 2 秒鐘內從左運動(dòng)到右,這種情況并不罕見(jiàn)。進(jìn)一步假設每線(xiàn)有 1440 個(gè)像素的 LCD 屏,其幀頻為 60H z ,那么在一幀周期內就有 12 個(gè)像素導致圖像拖尾的滯留效應!這對于標準電視是不可接受的,對于高清電視就更不妥當了。
黑屏插入技術(shù)是常用的縮短響應時(shí)間的技術(shù)。通過(guò)在每個(gè)圖像幀之間插入黑色幀,可以產(chǎn)生與 CRT 相似的快速脈沖調制效應。人腦可以濾除這種閃爍并自動(dòng)產(chǎn)生中間圖像,這樣就可以消除觀(guān)看快速移動(dòng)物體而時(shí)出現的模糊現象(如圖 5 所示)。 2006 年 6 月份友達光電發(fā)表的 GFI 超高速反應技術(shù)已經(jīng)可以達到小于 4ms 的 GTG 響應時(shí)間,于 2006 年第三季度 應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(lèi)似的效果,不同的是,該技術(shù)利用有規律的熄滅背光達到黑屏的效果。此外,通過(guò)對背光進(jìn)行脈沖調制的背光掃描技術(shù)也可以達到很好的效果。目前的趨勢是將這幾種快速響應技術(shù)結合使用,以獲得更短的灰階響應時(shí)間。
上圖表示的是閃爍背光和掃描背光改善動(dòng)態(tài)拖影的原理。即選擇在液晶響應曲線(xiàn)適當的位置打開(kāi)或關(guān)閉
LED背光。當液晶響應曲線(xiàn)處于緩慢上升或下降的階段(拖尾階段),就關(guān)閉背光源,在液晶響應曲線(xiàn)平穩階段打開(kāi)背光源。由于LED的響應速度遠遠超過(guò)液晶響應的速度,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(shí), LCD 屏幕上暗場(chǎng)景的對比度明顯不足。因為即便是暗態(tài)背光源也會(huì )有些漏光,這時(shí)候從某一角度看屏特別明顯。在暗場(chǎng)景狀態(tài),可通過(guò)減小背光亮度同時(shí)增強屏的透射來(lái)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(méi)有掃描背光的條件下,幀與幀之間的照明沒(méi)有明確界限,于是此幀的減暗行為可能會(huì )覆蓋到下一幀。在有掃描減暗背光的情形下,因為存在與屏上尋址相關(guān)的精確照明時(shí)序,完全可以尋址一整幀而與前一幀或后一幀無(wú)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的方法來(lái)改變亮度,非常有利于從暗景到亮景的跳變。
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