Vrsta osvetlitve ozadja LCD ter prednosti in slabosti (LCD, CCFL, LED)

Načelo zaslona z osvetlitvijo ozadja s tekočimi kristali Največja razlika med tekočimi kristali in plazmo je, da se morajo tekoči kristali zanašati na pasivni vir svetlobe, medtem ko je plazma TV aktivna naprava za prikazovanje svetlobe. Glavna tehnologija osvetlitve ozadja LCD, ki je trenutno na trgu, vključuje LED (svetlobna dioda) in CCFL (fluorescenca s hladno katodo)

Svetilka) Dve vrsti.

Fluorescentna sijalka s hladno katodo (CCFL)

Tradicionalni zasloni s tekočimi kristali uporabljajo osvetlitev ozadja CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp). Obstajata dve glavni vrsti zasnove osvetlitve ozadja CCFL:"bočni tip" in"direktni tip". Vendar pa zasnova stranskega svetlobnega vodila poveča fotorefrakcijsko stopnjo, kar posledično omejuje svetlost osvetlitve ozadja. Večja kot je velikost plošče, bo svetlost manjša. Nižja je, primerna je samo za 8- do 15-palčne TFT LCD plošče, torej za osebne namene gledanja, kot so prenosni in namizni računalniki. Vendar pa bo pri gledanju velikih LCD televizorjev doma težko izpolniti svetlost tipa bočne osvetlitve. Namesto tega je naravnost navzdol.

Vendar pa večja kot je velikost LCD-zaslona, ​​višji je delež stroškov njegovega modula za osvetlitev ozadja, ki se nanaša na modul za osvetlitev ozadja CCFL neposrednega tipa. Po statističnih podatkih je enaka uporaba modula za osvetlitev ozadja CCFL neposrednega tipa. Modul za osvetlitev ozadja predstavlja le 23 % skupnih stroškov v palcih, vendar se poveča na 37 % za 30 palcev, in ocenjuje se, da ko bo dosegel 57 palcev, bo strošek modula za osvetlitev ozadja dosegel 50 %. Zato je spustna osvetlitev CCFL ozadja primerna samo za uporabo v srednje velikem LCD televizorju velikosti približno 30 palcev in ni primerna za uporabo v zasnovi večje površine. Hkrati CCFL uporablja razelektritev v plinu živega srebra za proizvodnjo razsvetljave. Čeprav veljavni predpisi RoHS, ki jih je določila Evropska unija, dokler odmerek"živosrebro" je pod standardom, je še vedno sprejemljivo, vendar nihče ne more zagotoviti, da se bo standard v prihodnosti lahko dvignil na nič (sploh ni dovoljeno. Uporaba), potem CCFL ne bo mogoče uporabljati ali pa ga je treba spremeniti v živo srebro -brez CCFL.

Tudi če je CCFL brez živega srebra tehnično izvedljiv, je CCFL še vedno elektronska razsvetljava na praznjenje v plinu z zaprto fluorescenčno cevjo. Odpornost fluorescenčne cevi na zunanje sile je omejena. Velik udarec bo zlomil fluorescenčno cev in naredil razsvetljavo neučinkovito. Druga polprevodniška elektronska razsvetljava (kot je LED) nima takšnih pomislekov. Poleg tega, ker tip z direktnim padcem ne potrebuje plošče za vodenje svetlobe in je relativno brez težav s fotorefrakcijo, ne potrebuje filma za izboljšanje svetlosti, zlasti film za izboljšanje svetlosti je patentirana tehnologija nekaj podjetij, cena pa je je drago. Svetlobna plošča in film za izboljšanje svetlosti, ki pomaga zmanjšati stroške.

Vendar ima spustni CCFL tudi svoje pomanjkljivosti. Da bi povečali svetlost slike, je treba povečati število svetlobnih cevi. Vendar pa rezultat pretesne razporeditve svetlobnih cevi ne bo prispeval k odvajanju toplote. Ker se razdalja med levo in desno fazo zmanjša, je treba odvajanje toplote povečati od stopnje debeline. Prostor pa je povečanje debeline enakovredno tudi delnemu izravnavanju prednosti LCD TV: lahke in tanke.

Mimogrede, pri uporabi svetlobne cevi CCFL na velikem LCD televizorju se mora zaradi povečanja števila palcev povečati tudi dolžina svetlobne cevi. Pri daljši CCFL svetlobni cevi pa bo srednji položaj in oba konca svetlobne cevi. Problem svetlosti MURA in barve MURA se zlahka pojavi, kar vpliva na enakomernost svetlobe osvetlitve ozadja. Da bi ohranili enakomernost svetlobe, je treba uporabiti difuzijski film za povečanje enakomernosti svetlobe, vendar bo difuzijski film povzročil tudi izgubo prepustnosti svetlobe. Za zmanjšanje svetlosti je treba rezultat zmanjšane svetlosti okrepiti s povečanjem števila svetlobnih cevi, a kot je bilo že omenjeno: dodajanje svetlobnih cevi bo otežilo načrtovanje odvajanja toplote, povečalo debelino modula za osvetlitev ozadja in celo povečati porabo energije. Razume se, da je poraba električne energije CCFL modulov za osvetlitev ozadja predstavljala 90 % celotne porabe električne energije LCD televizorjev. Zato je sprememba tehnologije osvetlitve ozadja ena od trenutnih smeri spreminjanja kakovosti slike LCD.

Svetleča dioda (Light Emitting Diode; LED)

Ker ima osvetlitev ozadja CCFL veliko stranskih učinkov in dvomov, industrija išče tudi vrsto novih tehnologij implementacije osvetlitve ozadja, LED pa je ena izmed izvedljivih rešitev, kot so Sonyjevi televizorji serije Qualia, ki so visoke velikosti ( 40 palcev, 46 palcev) LCD TV, katerega del osvetlitve ozadja je izdelan iz WLED, se imenuje tehnologija osvetlitve ozadja WLED. Raziskave in razvoj tehnologije LED osvetlitve ozadja LCD monitorjev so prav tako dosegle vsebinsko stopnjo. Razstave povezanih izdelkov si lahko ogledamo že na razstavi CES 2007.

LED osvetlitev ozadja ima številne prednosti. Prvič, polprevodniška elektronska razsvetljava. Njegova odpornost na udarce je višja kot pri CCFL. Ni zaskrbljenosti glede predpisov o varstvu okolja glede plina živega srebra, brez skrbi zaradi uhajanja UV ultravijoličnih žarkov in presega nasičenost barve in življenjsko dobo. CCFL, poleg tega lahko LED diode poganjamo, dokler jih poganja pozitivna napetost. Za razliko od CCFL, ki zahteva izmenično pozitivno in negativno napetost, tudi če se uporablja samo pozitivna pogonska napetost, je raven povpraševanja po LED diodah nižja kot pri CCFL. Poleg tega je svetlost LED diode mogoče prilagajati samo z impulzno širinsko modulacijo (PWM), enako metodo pa je mogoče uporabiti za zatiranje težave s naknadno sliko na TFT LCD zaslonu. Vendar je nastavitev svetlosti CCFL bolj zapletena. In podobe ni mogoče zatreti, zatreti jo je treba na drug način.

Čeprav ima LED osvetlitev ozadja številne prednosti, ima tudi svoje slabosti. Prva je svetlobna učinkovitost. Glede na enako porabo energije LED ni tako dober kot CCFL, zato bo problem odvajanja toplote resnejši od CCFL. Poleg tega je LED svetlobni vir točkovnega tipa, ki je podoben linearnemu tipu CCFL'. Svetlobni vir je težje nadzorovati enakomernost svetlobe kot dejanski svetlobni vir. Da bi dosegli čim večjo enakomernost svetlobe, je treba značilnosti proizvedenih LED diod skrbno izbrati, za isto osvetlitev ozadja pa se uporablja veliko število LED z enakimi lastnostmi (valovna dolžina, svetlost). Med njimi je strošek tega izbor je tudi precej visok. Na srečo se svetlobna učinkovitost LED diod še vedno izboljšuje. Trenutno lahko doseže več kot 100 ml/W. Na ta način je lahko nasičenost barv boljša, WLED razporeditev osvetlitve ozadja pa bolj sproščena in s tem lajša težave pri porabi energije in odvajanju toplote. In potem, ko se stopnja proizvodnega donosa še naprej izboljšuje in dozoreva, se bodo zmanjšali tudi stroški skrbne izbire LED diod z doslednimi svetlobnimi značilnostmi.

Sama sprememba tehnologije osvetlitve ozadja morda ne bo dovolj, da bi sprožili revolucijo na LCD-prikazovalniku, zato si oglejmo' razvoj drugih tehnologij LCD. OLED (Organic Light Emitting Diode) je organska svetleča dioda. Tehnologija zaslona OLED se razlikuje od tradicionalnih metod LCD zaslonov. Ne potrebuje osvetlitve ozadja in uporablja zelo tanek premaz iz organskih materialov in steklene podlage. Ko teče tok, bodo ti organski materiali oddajali svetlobo. Poleg tega je zaslon OLED mogoče narediti lažji in tanjši, z večjim vidnim kotom in lahko znatno prihrani energijo. Vendar pa sta njegova trenutna življenjska doba in cena ozka grla, ki omejujejo njegov razvoj v LCD.

OLED je še ena tehnologija uporabe plošč, ki je pritegnila pozornost, realizacija majhnih plošč pa je prej. Po načrtih kupcev bo od leta 2008 do 2009 na voljo več modelov, vendar bodo podploščice še vedno glavne, in tudi če so se modeli in pošiljke v primerjavi z današnjim dnem znatno povečale, tržni delež ne bo presegel 10 % . OLED je bil prvotno tanjši in je imel boljše pogoje kot TFT-LCD glede kontrasta, vidnega kota in varčevanja z energijo. Industrija ga je vedno cenila, saj bo nadomestil TFT-LCD, v prvih letih pa je vlagal tudi v raziskave in razvoj. Vendar je po eni strani tehnologija OLED naletela na ozka grla in življenjski problem je treba premagati; po drugi strani se tehnologija TFT-LCD še naprej izboljšuje, zdaj pa lahko zagotavlja tudi odličen kontrast in vidne kote, zaradi česar se povpraševanje po OLED ni močno povečalo, trg pa je majhen in prevelika ponudba, omejena na cenovno konkurenco; podjetja, ki so prvotno vlagala, se težko izognejo usodi razpustitve in zmanjševanja. V preteklosti je Tajvan Shenghua Technology vlagal v ustanovitev Shengyuan za vlaganje v raziskave in razvoj OLED. Glede na to, da OLED in TFT-LCD ne moreta konkurirati, je predvsem razlika v stroških velika. Glede na specifikacije lahko TFT-LCD zlahka doseže 170-stopinjski vidni kot, kontrast 500:1 in svetlost. Lahko se poveča ali tanjša. Čeprav je hitrost reakcije relativno slabša, lahko doseže območje, sprejemljivo za človeško oko. Zato je bil tudi Shengyuan zaprt, tako da je ostalo le nekaj osebja R&D, da se vrne v Shenghua za razvoj materialov. V prihodnosti, če bo mogoče močno izboljšati življenjsko dobo in ceno OLED, še vedno obstaja možnost; na tej stopnji je omejena na izdelke s posebnimi lastnostmi in poudarja potrebo po inovativnosti; časovna točka za velike količine še ni bila vidna.

In AMOLED (Active Matrix/Organic Light Emitting Diode) aktivna matrična organska svetleča dioda (AMOLED) se imenuje naslednja generacija zaslonske tehnologije, vključno s Samsung Electronics, Samsung SDI, LG Philips, ki pripisujejo velik pomen tej novi tehnologiji zaslona. Poleg Samsung Electronics in LG Philipsa, ki se trenutno osredotočata na razvoj izdelkov AMOLED velikih velikosti, se Samsung SDI in AUO osredotočata na majhne in srednje velikosti. Glede na trenutne zmogljivosti končnih izdelkov, če je mogoče stroške AMOLED učinkovito nadzorovati, bo tradicionalna tehnologija LCD plošč močno izpodbijana.

Ena od prednosti AMOLED: ni potrebe po osvetlitvi ozadja

Ena od prednosti AMOLED: večja nasičenost barv

Ena od prednosti AMOLED: lahko doseže 180-stopinjski vidni kot IPS ali VA plošč

Ena od prednosti AMOLED: Učinkovito rešite problem dinamične zamegljenosti LCD zaslona

Med zgornjimi štirimi prednostmi OLED smo posebno pozorni na četrto lastnost izdelka, saj vsi namizni LCD monitorji, ki so trenutno na trgu, ne morejo rešiti problema dinamične zamegljenosti zaslona s tekočimi kristali. Dinamična zamegljenost slike LCD zaslona se običajno nanaša na pojav zamegljenih robov med menjavo zaslona. Za pojav dinamične zamegljenosti slike sta dva razloga. Eden je odzivni čas tekočega kristala in naknadnega sijaja fosforja, drugi pa je pogon TFT, kot je nadzor slike pri metodi Hold.

Zadrževanje je glavni vzrok zamegljenih dinamičnih slik

Tako imenovani"Hold mode" način prikaza je prikaz slike okvirja v določenem časovnem obdobju. Na TV zaslonu je ta čas zadrževanja enak navpični periodi (16,7 milisekund). Na splošno je vsem jasno, da je odzivni čas LCD zelo pomemben za dinamični prikaz slike, saj je za LCD TV čas pretvorbe slike približno 16,7 ms, zato je odzivni čas LCD TV-ja lahko krajši od 16,7 ms. , za sliko zmogljivost dinamične slike To je zelo pomembno. Vendar pa obstaja še ena situacija, da tudi če je odzivni čas tekočega kristala 0 ms (kar je malo verjetno in težko), zamegljenost ne bo izginila. To je zato, ker LCD zaslon uporablja"Hold Method" način prikaza slik. Glede na nekatera eksperimentalna poročila lahko vemo, da je animacija, prikazana na zaslonu z uporabo"Drži" metoda bo tresla levo in desno na mrežnici. Takšno tresenje se sčasoma kopiči in dinamična slika je zamegljena. Tako kot pri izboljšanju odzivnega časa tekočih kristalov je treba razviti metodo prikaza, ki skrajša"Hold" čas. V skladu z zgoraj omenjeno situacijo dinamične zamegljenosti slike zaslona s tekočimi kristali ni mogoče izraziti z uporabljeno meritvijo dlje časa, to je odzivni čas tekočih kristalov iz bele v črno in s časom spremembe črne v belo.

Izboljšajte zamegljenost dinamične slike, ki jo povzroča čas zadrževanja

Če je odzivni čas idealna krmilna plošča s tekočimi kristali (čas zadrževanja 100 %) z odzivnim časom 0 ms, je MPRT 16,7 ms (frekvenca 60 Hz). Ko je čas zadrževanja 50 %, je MPRT približno 8,3 ms; ko je čas zadrževanja 25 %, je MPRT 4,2 ms. MPRT splošnega LCD-ja je manjši od 8 ms; če gre za LCD z visokimi zahtevami glede kakovosti slike za komercialne izdelke, je mogoče oceniti, da je MPRT manjši od 4 ms. Kot je navedeno zgoraj, MPRT vsebuje dva glavna elementa: odzivni čas tekočih kristalov in čas zadrževanja. Zato, če želimo doseči kakovost prikaza slike, pričakujemo, da bo odzivni čas tekočih kristalov manjši od zgornje vrednosti. Med metodami za izboljšanje odzivnega časa tekočih kristalov so hitri dinamični načini, kot so OCB, IPS in VA, pa tudi vožnja s prekomernim pogonom in tako naprej. Zdaj so LCD televizorji, ki cenijo kakovost slike, te metode uvedli v proizvodnjo. Obstajata dva načina za izboljšanje zamegljenosti dinamične slike, ki jo povzroči čas zadrževanja. Eden je izklop vira osvetlitve ozadja glede na frekvenco zaslona, ​​drugi pa je metoda prikaza z dvojno hitrostjo s tehnologijo kompenzacije gibanja. Prva posebna metoda je uporaba utripanja osvetlitve ozadja in vstavljanja črnega signala. Med tema dvema tehnologijama je najbolj zanimiva tehnologija dinamične kompenzacije. Prekinitvene metode prikaza, kot sta izklop osvetlitve ozadja in vstavljanje črnega signala, lahko izboljšajo zamegljenost dinamične slike in so razmeroma enostavne za izvedbo. Toda v primeru velikega zaslona in visoke svetlosti je enostavno povzročiti utripanje zaslona. Nasprotno pa lahko metoda prikaza z dvojno hitrostjo dinamične kompenzacije izboljša dinamično zamegljenost slike brez povečanja utripanja slike, vendar je do zdaj ni bilo lahko izvesti, ker zahteva obsežno vezje za obdelavo signala.