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LED背光区域控制技术符合潮流所需

LED之家  于2009-02-01 15:39:32  http://www.ledjia.com/ledhangye/viewarticle.php?id=4242

文章摘要:  虽然目前LCDTV用LED背光成本仍高,然其被认为是继笔记型计算机NB用LED背光源后,下一波在LCDTV上主力发展的背光源,尤其是直下式LED背光搭配LocalDimming技术,其好处是可大幅降低耗电量、提高显示画面对比值、灰阶数、及减少残影等,为其它背光源难以取代之处。  LocalD

  虽然目前LCD TV用LED背光成本仍高,然其被认为是继笔记型计算机(NB)用LED背光源后,下一波在LCD TV上主力发展的背光源,尤其是直下式LED背光搭配Local Dimming技术,其好处是可大幅降低耗电量、提高显示画面对比值、灰阶数、及减少残影等,为其它背光源难以取代之处。

  Local Dimming是LCD显示器背光源可作到不同区域、不同程度辉度明暗变化的技术,故又称为区域控制技术。Local Dimming广义而言,大致可区分3大类,分别为0次元(0D)、1次元(1D)、2次元(2D)Dimming,其所对应的背光源分别平面光源(FFL及OLED)、CCFL(或与CCFL相似的EEFL)、及LED,而能将Local Dimming技术发挥到最佳的效果则属2D Dimming。

  为何LED是目前背光源中,能将Local Dimming发挥到最好的光源?原因是平面光源发光方式不是整片点亮,就是整片变暗,其背光无法作到小区块、且不同辉度变化;CCFL或EEFL为直线光源,以32英寸TV用LCD面板为例,大部分需使用12根CCFL灯管,若真的要作到Local Dimming,最多也只能画分为12个区块,且CCFL光源最大问题是点灭速度不够快,若强力驱动其开关的速度,则会减损CCFL寿命。

  相对的,直下式排列的LED背光,尤其是low-power LED,因使用颗数多(三星46英寸TV用LCD使用1,500颗白光LED),且呈矩阵式排列,理论上每颗LED可视为1区域控制的小单位,故LCD TV若要导入区域控制技术,目前最佳背光源则非low-power LED莫属。

LED背光2D Dimming区域控制,可大幅降低耗电量、提升LCD显示器画质

  为何2D Dimming区域控制可大幅降低LCD显示器耗电量?因不论是平面光源、CCFL或者是EEFL,其背光源一般皆处在全亮状态,当显示暗态画面时,是以降低液晶穿透率达成,故对于耗电量减低完全没有帮助。相对的,2D Dimming则模拟自发光显示器,如PDP显示器的各个画素发光亮度是随画面明暗而变化,故在显示暗态画面时,LED亮度随之降低,故可减少整体背光源的耗电量。

  日本电气通信大学则针对不同型态背光源,来量测同一显示画面耗电量情形,其以量测「日落」画面为例,倘若0D Dimming平均耗电量为100%时,1D Dimming为43%,而2D Dimming型态背光源平均耗电量最低,仅43%。

  2D Dimming区域控制除可降低耗电量,亦可改善LCD显示器画质表现,众所熟知例子即为可大幅提高动态对比值。以三星目前积极推出的直下式白光LED背光LCD TV为例,其动态对比值高达50万:1,而先前大型显示器展中,其它厂商更展示百万:1以上的动态对比值。

  然而LED背光对于LCD显示器画质提升不仅于此,因LED光源可藉由调光方式,提升LCD显示器的灰阶数(所谓灰阶,是表示各种颜色在最暗色与最亮色中间不同色阶变化)。一般商品化LCD TV机种灰阶仅为8bits(即255个灰阶),倘若LED背光可调为3bits(即2的3次方)层次的辉度,2者组合后,整体LCD显示器灰阶可达11 btis。

  倘若撇开上述LED背光复杂的多阶辉度变化,单单是LED光源快速点灭特性,对于LCD显示器动态画面质量改善,亦多有帮助。传统CCFL背光源因持续点亮缘故,以移动中的球为例,眼睛所看到的物体易有「晃动」、「拖影」感觉;相对的,当LED背光源模拟CRT显示器脉冲式发光,即背光源采间歇性点灭方式,故当LED背光源在即短时间turn off时,即遮住快速移动物体所产生的拖影画面,故所呈现画质较为清楚。

LED背光区域控制面临课题

  然而LED背光区域控制技术并非完全没有缺点,其存在以下课题尚待解决:

  1. LED背光区域控制系统复杂。原因是LED密度要够高,才能做较细部的区域控制设计,故一般会采用low-power LED。然当LCD尺寸大型化时,low-power LED使用颗数将更多,使得区域控制系统复杂度随之提高,尤其采多阶段辉度控制,其难度又高于仅1~2阶段辉度控制者。

  2. LED辉度明暗的控制速度能否跟得上输入信号的变化。尤其是TV画面多为动态影像,考验上述2者协调性、能否同步运作。

  3. 有漏光情形出现。尤其是当画面背景为黑色、前景为明亮物体时(例如一轮明月高挂黑色天空),虽LED辉度会随上述画面不同明暗而作辉度调整,然在物体与背景交界处,仍不可避免会有晕轮情形产生。尤其当明亮物体在移动时,若LED背光辉度无法实时改变,则无法呈现画面原需表现的辉度。

  虽然LED背光2D Dimming区域控制仍存在些许缺点,然在LCD TV整体耗电量中,以背光模块所占比重最大,为66%,而在LCD TV大型化后,因需更高亮度显示画面,又耗电量与亮度正比,故所耗电力反较PDP TV多,故以节能角度来看,LED背光区域控制是许多显示器相关业者认为可大幅降低耗电量的发展方向,再者,其所衍生的提升画质优势,可谓是目前所有背光源中,最佳解决方案。


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