前言:與所有的產(chǎn)品一樣,在面對(duì)創(chuàng)新技術(shù)之后,接踵而來(lái)的是一連串的課題與困難需要去克服,尤其對(duì)于液晶面板用LED全彩屏出租背光來(lái)說(shuō),在提供消費(fèi)者享受高畫(huà)質(zhì)、高顯示能力之前,需要解決的不僅僅是電路的問(wèn)題,包括光學(xué)、散熱,甚至于LED全彩屏出租本身等等都是需要考慮的。當(dāng)然這些問(wèn)題都是眾所周知的,也是長(zhǎng)久以來(lái)被業(yè)界所經(jīng)常討論,以下將針對(duì)液晶面板用LED全彩屏出租背光的色彩表現(xiàn)問(wèn)題方面,進(jìn)行一些討論。
2007年年初,Sony在美國(guó)發(fā)表了一款耗功僅有200W的70吋LED全彩屏出租背光液晶電視,在這款電視的背光模塊中,Sony只使用了450顆的3原色LED全彩屏出租,并且根據(jù)Sony的訊息,這款新產(chǎn)品經(jīng)上市后,目前呈現(xiàn)供不應(yīng)求的狀態(tài)?;仡?004年,Sony曾經(jīng)發(fā)表一樣使用450顆的3原色LED全彩屏出租,但是耗功高達(dá)450W的Qualia 005背光模塊,在包括散熱、電力消耗、色均勻度控制等等的整個(gè)技術(shù)上,都已經(jīng)獲的得突破性的發(fā)展。
圖說(shuō):Sony在2007年發(fā)表了耗功僅有200W的70吋LED全彩屏出租背光液晶電視,這款電視的背光模塊,Sony只使用了450顆的3原色LED全彩屏出租。(www.watch.impress.co.jp)
除了Sony之外,三菱電機(jī)更開(kāi)發(fā)出了6色LED全彩屏出租的背光模塊,觀看后的人士都表示,這樣的顯示質(zhì)量已經(jīng)可以媲美噴墨打印機(jī)了。三菱電機(jī)開(kāi)發(fā)6色LED全彩屏出租的構(gòu)想是,雖然LED全彩屏出租背光可以擴(kuò)大液晶面板的色域表現(xiàn),但是美中不足的是,因?yàn)?色LED全彩屏出租在藍(lán)綠(cyan)色系部分的表現(xiàn)還是有一些缺憾,因此三菱電機(jī)增加了三種波長(zhǎng)相異的LED全彩屏出租來(lái)滿足紅藍(lán)綠3色的顯示缺失。在色表現(xiàn)度方面,根據(jù)三菱電機(jī)的資料,這款6色LED全彩屏出租背光模塊所能表現(xiàn)的色域高達(dá)MunsELl Color Cascade的80.62%,這可以涵蓋了絕大部分自然界的物體顏色。
圖說(shuō):三菱電機(jī)增加了3種波長(zhǎng)相異的LED全彩屏出租來(lái)滿足紅藍(lán)綠3色的顯示缺失,根據(jù)三菱電機(jī)的資料,這款6色LED全彩屏出租背光模塊所能表現(xiàn)的色域高達(dá)Munsell Color Cascade的80.62%,這可以涵蓋了絕大部分自然界的物體顏色。(三菱電機(jī)提供)
取得一個(gè)最佳的點(diǎn)燈均衡機(jī)制
當(dāng)然,就對(duì)于多色的LED全彩屏出租背光模塊來(lái)說(shuō),首先必須面對(duì)的就是點(diǎn)燈的問(wèn)題,如何在點(diǎn)亮3色、4色甚至于6色的峰值波長(zhǎng)之間,取得一個(gè)最佳狀態(tài),所以目前在邁入LED全彩屏出租背光的時(shí)代之后,F(xiàn)ield Sequence技術(shù)也就成了面板業(yè)者必須學(xué)習(xí)的課程。采用多色LED全彩屏出租背光模塊另一個(gè)問(wèn)題是,彩色濾光片的匹配,在這方面雖然,多色LED全彩屏出租背光模塊可以提供相當(dāng)寬廣的色域,但是如果采用適合的彩色濾光片,那么整體的表現(xiàn)將會(huì)更上層樓。就以三菱電機(jī)6色LED全彩屏出租背光模塊為例,如果能夠搭配6色的彩色濾光片,那么所能夠補(bǔ)強(qiáng)所有波長(zhǎng)的缺失,使得整體的色彩波長(zhǎng)表現(xiàn)達(dá)到相當(dāng)性。
多色LED全彩屏出租衍生出的面板背光調(diào)光需求
針對(duì)液晶顯示面板調(diào)光來(lái)說(shuō),雖然是不算新的問(wèn)題和技術(shù),從使用冷陰極管開(kāi)始,就經(jīng)常被討論,但是對(duì)于調(diào)光的技術(shù),在面板跨入多色LED全彩屏出租背光的時(shí)代之后,就更為復(fù)雜。市場(chǎng)對(duì)于各種大小尺寸的液晶屏幕與液晶電視,不斷的要求高精細(xì)、高質(zhì)感的影像表現(xiàn),但是基于液晶面板的先天特性,由于無(wú)法獨(dú)立產(chǎn)生光源,因此對(duì)于背光的控制來(lái)說(shuō)更為辛苦。
目前液晶面板很難達(dá)到所使用的每一顆LED全彩屏出租都是具有相同的特性,也就是說(shuō)壽命、波長(zhǎng)、效能等等都一樣,所以在這樣的情況下,色彩與亮度的均一性(Uniformity)也就成了首要解決的任務(wù)。基本上LED全彩屏出租在擔(dān)任背光照明角色時(shí),其發(fā)光的狀態(tài),以及動(dòng)作特性上并不是都能夠隨時(shí)維持均一的穩(wěn)定性,再加上溫度的高低變化,更會(huì)直接造成LED全彩屏出租波長(zhǎng)改變,也就是說(shuō)LED全彩屏出租背光模塊的輝度所產(chǎn)生的變化,會(huì)經(jīng)由液晶面板表現(xiàn)出來(lái),讓使用者的眼睛直接感受到,如果液晶面板是應(yīng)用在醫(yī)療儀器上的話,將更會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重性的影響。
圖說(shuō):LED全彩屏出租背光模塊的輝度所產(chǎn)生的變化,如果是應(yīng)用在醫(yī)療儀器上的話,將更會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重性的影響。(金山招商局提供)
LED全彩屏出租背光模塊已開(kāi)始加入感光感測(cè)機(jī)制
所以目前,在LED全彩屏出租背光模塊部分已經(jīng)有業(yè)者開(kāi)始加入感光傳感器,來(lái)隨時(shí)偵測(cè)背光模塊的輝度,并且達(dá)到調(diào)整模塊亮度的目標(biāo)。例如當(dāng)LED全彩屏出租模塊內(nèi)建的輝度值為450燭光/米的時(shí)候,當(dāng)背光模塊的輝度急遽上升或下降時(shí),傳感器就能夠立即感測(cè)到輝度已經(jīng)超過(guò)設(shè)定值,并且會(huì)將相關(guān)訊號(hào)傳送至控制機(jī)制,讓輝度迅速上升或下降恢復(fù)到原先的預(yù)定值。雖然從輝度上升或下降、到異常感測(cè)、訊號(hào)回傳、控制機(jī)制發(fā)揮作用,最后完成正常輝度值,在數(shù)秒之內(nèi)完成所有的動(dòng)作,但是對(duì)于液晶面板來(lái)說(shuō),已經(jīng)可以說(shuō)是能夠維持一定的顯示質(zhì)量。就目前的技術(shù)而言,感光的傳感器能夠在1秒鐘之內(nèi),完成10次以上的感測(cè)作業(yè),如果更高階的機(jī)制,更有能力在1秒鐘之內(nèi)瞬間完成輝度異常管理。
不過(guò),并非單單僅依靠感光傳感器就能夠高枕無(wú)憂,因?yàn)楦泄獾膫鞲衅魅绻?jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)作之后,還是會(huì)出現(xiàn)一定程度的誤判,導(dǎo)致LED全彩屏出租背光模塊的輝度出現(xiàn)過(guò)高或過(guò)低的情況,所以已經(jīng)有業(yè)者針對(duì)這項(xiàng)的缺失,展開(kāi)自我診斷功能的技術(shù)開(kāi)發(fā)工作。所謂的自我診斷功能,指的就是當(dāng)背光模塊輝度出現(xiàn)超過(guò)正負(fù)20%時(shí),控制機(jī)制能夠自動(dòng)啟動(dòng),主動(dòng)的命令背光模塊調(diào)整LED全彩屏出租電流量來(lái)導(dǎo)正異常的輝度表現(xiàn)。
圖說(shuō):感光的傳感器能夠在1秒鐘之內(nèi),完成10次以上的感測(cè)作業(yè),如果更高階的機(jī)制,更有能力在1秒鐘之內(nèi)瞬間完成輝度異常管理。(Micropto提供)
強(qiáng)化因?yàn)榫G光缺失而開(kāi)發(fā)的LED全彩屏出租背光模塊補(bǔ)色技術(shù)
那怕是號(hào)稱(chēng)可達(dá)到色域最廣的LED全彩屏出租背光模塊,對(duì)于所表現(xiàn)出來(lái)的顏色也難以確信能夠100%完美。舉例來(lái)說(shuō),最容易說(shuō)明的就是顯示屏幕上的顏色,永遠(yuǎn)無(wú)法與印刷油墨的顏色完全一致,但是因?yàn)榇蠖嗟呐虐婊驁D像設(shè)計(jì)作業(yè)都是依賴(lài)計(jì)算機(jī)完成,所以也會(huì)經(jīng)常發(fā)現(xiàn),設(shè)計(jì)出來(lái)最后所確認(rèn)的顏色往往會(huì)與印刷成品有著一些差異,所以基本上無(wú)論是計(jì)算機(jī)用液晶監(jiān)視器,或者使液晶電視,最低的色再現(xiàn)能力必需要能夠符合Adobe RGB的規(guī)范。
就如前述,因?yàn)橐壕ПO(jiān)視器并非擁有自發(fā)光的能力,需要透過(guò)各式各樣的零組件通力合作才能夠完成顯示的作業(yè),因此對(duì)于所表現(xiàn)的顏色來(lái)說(shuō),每個(gè)零組件也扮演著相當(dāng)重要的角色。
針對(duì)背光的部分來(lái)說(shuō),目前在光源的部分已經(jīng)由冷陰極管逐漸朝向改用LED全彩屏出租發(fā)展,因此現(xiàn)今市場(chǎng)上主流的光源就是由冷陰極管與LED全彩屏出租分庭抗禮,當(dāng)然這兩種光源的基礎(chǔ)不同,因此對(duì)于擴(kuò)大色再現(xiàn)的方式也不盡相同。
對(duì)于冷陰極管來(lái)說(shuō),如果擴(kuò)大冷陰極管色域,雖然不至于需要大幅度的改變背光模塊的設(shè)計(jì),但是卻會(huì)對(duì)冷陰極管的壽命以及輝度帶來(lái)某種程度的傷害?;旧蟻?lái)說(shuō),雖然有其最大色域范圍表現(xiàn)的限制性,但是要達(dá)到擴(kuò)大色再現(xiàn)并不復(fù)雜。但是,對(duì)于LED全彩屏出租說(shuō),本身就具備相當(dāng)大范圍的色再現(xiàn)能力,但是由于發(fā)光效率比冷陰極管低,因此背光模塊的整體結(jié)構(gòu)就相當(dāng)復(fù)雜。
基本上Adobe RGB的色標(biāo)被規(guī)范為,紅色(0.64,0.33)、綠色(0.21,0.71) 、藍(lán)色(0.15,0.06),而冷陰極管的單色坐標(biāo)為,紅色(0.65,0.33) 、綠色(0.29,0.62) 、藍(lán)色(0.45,0.08)。
兩者相較之下,只有綠色的部分有較大的差異,如果要補(bǔ)足這方面的落差,只能從熒光粉與彩色濾光膜片方面著手,但是改變熒光粉的使用,這會(huì)關(guān)系到冷陰極管的壽命與輝度,因此在這方面的開(kāi)發(fā)就顯的較為緩慢。
而對(duì)于LED全彩屏出租來(lái)說(shuō),只要把綠光LED全彩屏出租的主波長(zhǎng)發(fā)展成為接近533nm,基本上就可以擴(kuò)大色再現(xiàn)性的目標(biāo),但是這樣的方式如果使用傳統(tǒng)濾光片的話,會(huì)因?yàn)槭艿骄G光短波長(zhǎng)尾端漏光的影響,使得整體影像藍(lán)色的部分會(huì)比較偏向綠色,所以必須進(jìn)行微調(diào)以及改善彩色濾光片藍(lán)色的部分來(lái)克服,來(lái)達(dá)到比較完善的,紅色(0.679,0.309) 、綠色(0.205,0.705) 、藍(lán)色(0.147,0.064)的色作標(biāo)值。
此外在均一性的方面,當(dāng)多色LED全彩屏出租背光要獲的白光時(shí),就必須進(jìn)行多色混光的動(dòng)作,如果混色領(lǐng)域如果大于影像顯示區(qū)域時(shí),就必須增加背光模塊的空間,這對(duì)于以輕薄為訴求的液晶面板來(lái)說(shuō),是一個(gè)考驗(yàn)性的問(wèn)題。所以在這一方面,有些研發(fā)人員就善用了反射鏡面,利用反射鏡面將多色混光后的白光反射到顯示的區(qū)域。
圖說(shuō):LED全彩屏出租背光的綠光LED全彩屏出租的主波長(zhǎng)發(fā)展成為接近533nm,基本上就可以擴(kuò)大色再現(xiàn)性的目標(biāo),但是這樣的方式如果使用傳統(tǒng)濾光片的話,會(huì)因?yàn)槭艿骄G光短波長(zhǎng)尾端漏光的影響,使得整體影像藍(lán)色的部分會(huì)比較偏向綠色。(三星電子提供)
ASF TFT液晶面板技術(shù)強(qiáng)化色補(bǔ)正能力
在色補(bǔ)正方面,目前新一代的ASF TFT液晶面板可以利用目標(biāo)輝度與色度,可以針對(duì)LED全彩屏出租光源進(jìn)行調(diào)整,因此透過(guò)這些輝度與色度自動(dòng)補(bǔ)正技術(shù),達(dá)到畫(huà)面能夠穩(wěn)定表現(xiàn)出輝度與色度。
就作法上,ASF TFT液晶面板是利用內(nèi)建色彩傳感器輝度與色度檢測(cè)器,再將所獲得的數(shù)據(jù)提供給控制電路,讓控制電路判別默認(rèn)值與實(shí)際值,并且改變RGB LED全彩屏出租的發(fā)光強(qiáng)度。因?yàn)樯蕚鞲衅?、色度檢測(cè)器與控制電路,平均每秒都進(jìn)行了數(shù)10次的修正,經(jīng)過(guò)控制電路過(guò)程中的畫(huà)面,由于對(duì)于色差或輝度的修正幅度都不至于太大,因此這些調(diào)整所出現(xiàn)的差異是使用者的眼睛所無(wú)法感受,因此對(duì)于使用者來(lái)說(shuō),整體的畫(huà)面表現(xiàn)都是相當(dāng)完美的。
當(dāng)然,這樣的色修補(bǔ)機(jī)制是需要相當(dāng)度周邊輔助電路與零組件來(lái)完成,雖然會(huì)因此增加了一些成本,但是對(duì)于畫(huà)質(zhì)的表現(xiàn)方面,卻是有無(wú)價(jià)的成效。
善用各項(xiàng)的散熱機(jī)制來(lái)穩(wěn)定LED全彩屏出租波長(zhǎng)表現(xiàn)
當(dāng)然,如果采用LED全彩屏出租做為背光源的話,那么就不得不面對(duì)散熱的問(wèn)題。因?yàn)長(zhǎng)ED全彩屏出租的發(fā)光波長(zhǎng),會(huì)因?yàn)闇囟鹊牟町惍a(chǎn)生改變,再加上3色LED全彩屏出租背光模塊中的,藍(lán)光和綠光LED全彩屏出租使用的半導(dǎo)體材料,與紅光LED全彩屏出租并不相同,因此,所造成的溫度變化系數(shù)也不一樣,所以因?yàn)榄h(huán)境溫度的變化,再加上點(diǎn)燈后LED全彩屏出租本身溫度的升高,會(huì)造成混光后的白光,其輝度與色度不斷出現(xiàn)變化,因此必須仰賴(lài)著最佳化熱設(shè)計(jì)以及彩色傳感器、溫度傳感器等機(jī)制,隨時(shí)量測(cè)3色LED全彩屏出租的溫度和波長(zhǎng)變化,并且將結(jié)果回傳至控制電路,進(jìn)行各項(xiàng)的散熱機(jī)制,來(lái)達(dá)到穩(wěn)定LED全彩屏出租波長(zhǎng)表現(xiàn)。
有關(guān)散熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),主要考慮是LED全彩屏出租的接點(diǎn)溫度越低發(fā)光效率相對(duì)提高,輝度降低問(wèn)題也變得比較緩和。目前LED全彩屏出租的發(fā)光效率只有冷陰極燈管的一半左右,因此輸入電力的80%~90%變成熱能,如何有效抑制LED全彩屏出租的溫升成為設(shè)計(jì)上重要的課題。此外再加上電路基板和其它相關(guān)組件占去了模塊的絕大空間,所以,散熱問(wèn)題與布局的設(shè)計(jì)也就成了相當(dāng)重要的一個(gè)課題。 雖然利用風(fēng)扇可以達(dá)到均勻的散熱效果,但是,因?yàn)殡S著面板尺寸的擴(kuò)大,所使用的風(fēng)扇數(shù)量也將隨之增加,如此一來(lái)所數(shù)量龐大風(fēng)扇所產(chǎn)生的噪音,將又會(huì)引發(fā)出現(xiàn)另外一個(gè)噪音。
冷卻風(fēng)扇的取舍之間都是考慮重點(diǎn)
液晶監(jiān)視器如果設(shè)置冷卻風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)制空氣冷卻時(shí),距離使用者50公分范圍內(nèi)冷卻風(fēng)扇的噪音非常吵雜,因此有些設(shè)計(jì)者采用傳統(tǒng)自然空氣冷卻方式。設(shè)計(jì)概念是,首先利用熱傳導(dǎo)率非常優(yōu)異的黏著劑,將LED全彩屏出租固定在430mm X 310mm X 8mm鋁質(zhì)基板的中央部位上,鋁質(zhì)基板的背面設(shè)置高約35mm鋁質(zhì)散熱鰭片,透過(guò)外殼(cabinet)與內(nèi)部基座(chassis)通風(fēng)孔的最佳化設(shè)計(jì),使鋁質(zhì)基板與散熱鰭片的熱能可以迅速排放冷卻。
此外,溫度造成LED全彩屏出租的輸出產(chǎn)生變化,尤其是隨著紅光LED全彩屏出租的溫升輸出的影響使得輸出大幅降低,為了抑制LED全彩屏出租本身的溫升因此將高熱傳導(dǎo)性的鋁質(zhì)MCPCB(Meal Core Printed Circuit Board)設(shè)置在光源的鋁質(zhì)模塊(frame)內(nèi),背面再利用散熱鰭片(heat sink)進(jìn)行散熱。
同樣的,Sony也是利用散熱鰭片來(lái)降低熱度。Sony是并用風(fēng)扇、導(dǎo)熱管與散熱片(heat sink),把導(dǎo)熱管做橫向排列,并且將大型散熱片放在模塊背面兩側(cè), 利用這樣的設(shè)計(jì),可以將導(dǎo)熱管傳送出來(lái)的熱,分散到兩側(cè)裝有風(fēng)扇的散熱片進(jìn)行散熱。
但是,另一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì),是LCD TV的尺寸不斷的擴(kuò)大,目前主流尺寸約在37~40吋左右,預(yù)計(jì)到年底,主流尺寸將提升到40吋以上,甚至始挑戰(zhàn)更高的50多吋,那么,要解決數(shù)量如此龐大的LED全彩屏出租所散發(fā)出來(lái)的熱,是否能有效率且不影響TV外觀的散熱系統(tǒng),就將成為設(shè)計(jì)者令一個(gè)頭痛的問(wèn)題。
來(lái)源:中電網(wǎng)
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