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LED背光与无彩色滤光片技术分析

2011-11-16 09:30
科技潮人
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     近年来平面显示器产业蓬发展迅猛,显示技术日新月异,液晶显示器以量产规模而论,稳居平面显示器技术主流地位,然而,其它显示技术,诸如等离子、有机发光二极管,甚至是场发射式显示器等,各自拥有优于LCD的特性,例如自发光、快速响应、高对比度、高色彩饱和度、可挠性等诸多优点,给LCD产业带来不同程度的威胁。为保持LCD显示技术现有的竞争优势,各厂商已投入大量研发力量,力求提升传统LCD的显示效率和质量。
  
  在LCD技术发展中,新型背光技术的作用日益显著,对于LCD整体结构以及色彩表现的改善起到非常重要的作用。LED背光在LCD显示中的应用比例在近年来大幅提升,其意义不仅仅局限于色域表现的提高,甚至有可能颠覆LCD的传统结构,对于LCD产业未来的发展具有前瞻性的意义。RGB LED背光的应用,演绎出场序式色彩(Field Sequential Color,FSC)技术,部分厂商已经试制出无彩色滤光片的产品,可大幅度提高面板系统的电光转换效能达到约40%,对于提升系统色域及饱和度、降低材料成本等,都有非常显著的影响。

  两种不同的混色原理

  在传统彩色滤光片应用中,单一像素乃由三个子像素所构成,每个子像素由一颗场效晶体管(Field Effect Transistor,TFT)控制该子像素的电场强度,以决定通过该子像素的光强度;通过各子像素的光能量,再经由各子像素所对应的原色(红色、绿色及蓝色)滤光片调变,以得到各子像素所需的各原色光强度,最后再依靠视觉系统的作用,将各子像素的原色混合成该像素所欲表现的颜色。这样必须使用白色背源模块,如冷阴极荧光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp,CCFL)或是LED光源。在混色原理上,各原色是以空间轴混色,空间轴上的混色意思是,人眼看到东西可以看出颜色,是靠空间轴上R、G、B三个子像素(sub-pixel)在小于人眼视角的范围做出混色。

  相对地,场序式技术则移除彩色滤光片(Color Filterless),且各像素不需再分割出子像素,其色彩形成,必须依靠背光模块中,三种原色光源依时序切换,搭配在各色光源显示时间内,同步控制液晶像素穿透率,以调配各原色之相对光量,再由视觉系统对光刺激的残留效应,以形成并察知该颜色。也就是将原本以空间轴混色改为以时间轴混色,就是让R、G、B三色快速切换,若转换时间短于人眼视觉所能分辨的时间,借助人眼的视觉残留效应,就能产生混色效果。

  免彩色滤光片技术益处多多

  相对的,Color Filterless的作法,不使用彩色滤光片,让R、G、B快速在人眼前变换,开口率大,光的使用效率几乎没有损失,一比较起来就突显出Color Filterless的优势。

  无彩色滤光片之LCD在显示效能上的最大增益,则在于大幅提升光利用效率,理论上可提升至传统LCD的三倍。

  传统以CCFL做为背光源的液晶显示器,当背光源提供8500nits的亮度时,经过各组件的损耗(最大损耗在彩色滤光片),实际输出的光亮度约为800nits。同样是输出800nits的光亮度,由于去除彩色滤光片使得光效率提升三倍,再考虑开口率的提高,RGB-LED背光源只需提供不到2500nits即可等效传统背光源提供8500nits时的出光亮度。

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