液晶電視迎來新巨變 RGB-LED背光系統詳解

今年下半年在國外各大液晶電視巨頭廠商發布的新品中，RGB-LED(三色LED背光，不同與我們平時所說的白色LED區別，詳細內容可點擊這裡了解)背光系統憑藉耗電低、色度純、壽命長、體積小、響應時間快等多項優勢幾乎已被全數應用這些廠商的新品中。順應平板電視輕薄化、大屏幕化、高畫質化的發展趨勢，RGB-LED背光系統結合自身的諸多優勢勢必逐步將傳統CCFL背光系統從液晶電視中替代。

　　回顧國內市場，最先與大家見面的RGB-LED背機型只有索尼和三星兩家的70英寸機型，高昂的價格只能讓消費者更多地去敬仰這些產品，而無法通過實際的使用去體會到RGB-LED背光系統為液晶電視縮帶來的一股全新技術變革。鑑於全新的RGB-LED背光系統將在明年逐步成為引領液晶電視市場發展的主要技術，僅以此文向大家揭示LED背光系統對於液晶電視發展所起到的重要作用。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201706/351693.htm 夏普即將發布的旗艦機型XS1系列，採用全新RGB-LED背光技術

　　LED發展回眸一瞬：從筆記本電腦起家 Qualia TV太超前的觀念即將結束

　　「在LED背光技術發展之初，該技術的成本及優勢還在經受LCD TV和顯示器製造商權衡時，LED的優勢尚有許多不確定之處。這也是報告中對LED背光源市場預測保守的主要原因。」DisplaySearch顯示技術部門負責人Steve Jurichich解釋說。

　　索尼2004年推出極高端LED背光 Qualia TV 而遭遇滑鐵盧的教訓讓製造商們行動更加謹慎。畢竟這一擁有450顆單個RGB-LED的Qualia電視太超前了，也太昂貴了。也就從那時起，白色LED 背光模組的市場被大大局限在筆記本電腦和可攜式PC上，白色LED在這些應用中佔有非常明顯的優勢。如耗能低，在長距離飛行中可大大延長筆記本電腦的工作時間。

　　從2005年起，包括索尼11英寸的VAIO、Fujitsu-Siemens 10.6英寸的handheld，以及東芝的Libretto U100(首款LED屏筆記本) 在內的筆記本電腦LED屏獲得了比Qualia TV 更大的成功。

　　而通過近兩三年的快速發展，LED背光技術是目前條件下，可以大幅度改進液晶電視成像質量的一種突破性技術手段。雖然這項技術在2007年還屬於起步階段，但是由於索尼和三星的積極努力，目前市面上已經出現了真正商用化的成品RGB-LED背光電視，而它們表現出來的強大性能，不僅讓任何一款現有的液晶電視臣服，也給廣大消費者帶來了對未來美好的憧憬和嚮往。

在TV應用中，RGB-LED與CCFL背光源相比，最主要的優勢為顯色性，尤以紅色為甚。這是由於CCFL發出的紅光比綠、藍光要弱。當然， CCFL製造商並未坐以待斃，而是在積極改進CCFL技術，並已獲得性能突破。

　　液晶成象原理

　　LED背光液晶的出現，和液晶電視的顯示原理息息相關。從結構上看，液晶電視的核心部件——液晶面板是由多層部件組成，主要由位於最底層的背光源、中間的液態晶體層和最外側RGB濾光膜組成。由於液態晶體層本身並沒有任何發光能力，所以液晶電視表現出的色彩其實主要取決於液晶面板最後側背光源系統的性能。

　　索尼70X300A上使用的RGB-LED背光單元放大圖，每一組由2個綠光、1個紅光和1個藍光LED元件組成

　　而被稱之為第四代照明技術的LED光源，是繼白熾燈、螢光燈之後的最新一代發光技術，具有耗電低、亮度純、壽命長、體積小、響應時間快的特點，因此用在液晶電視上後，可以大大改善液晶電視的色域範圍小、對比度低、使用壽命短的問題，把液晶電視的整體性能提升到一個全新的高度。

　　採用RGB-LED背光系統的液晶電視在色彩表現方面遠高於採用CCFL的液晶電視

　　更為精準的區域亮度控制

　　採用LED背光時，過去存在一個如何使屏幕的亮度均勻的問題，通過採用區域亮度控制不但能夠解決亮度均勻的問題，而且還可進一步降低背光功耗。這是因為實際的圖像在每個具體部位的亮度是不一樣的，可能有的區域較亮、有的區域較暗，所以完全沒有必要在整個屏幕採用均勻亮度的背光，可以採用根據圖象內容決定的區域亮度控制。實現方法是：將整個屏幕分隔為例如20個等份，根據圖象內容測出其最高亮度，確決該區域所需的背光亮度，然後對該區域的背光LED亮度利用PWM技術進行實時控制，從而實現節能的目的。在採用背光的區域亮度控制以後，該區域的圖象信號也應加以相應的補償，以免產生亮度失真。

　　顯然，CCFL背光是不可能實現這種區域亮度控制的，一方面是因為CCFL的形狀是長條形，根本無法按屏幕分成20個等份的區域;另一方面則是因為它的亮度也不可能按照圖象的內容進行快速調整。不過，在採用LED作為區域亮度控制時，只能採用直下式背光，而不能採用側射式。

　　製造成本的有效較低是RGB-LED普及的關鍵

　　RGB-LED的另一優勢則為快速開關同時傳送高質量圖像，無需彩色濾光片。而這將是LED大受歡迎的決定性因素，因為濾光片是除背光源之外最貴的元件。以40英寸屏為例，濾光片佔元件總成本的19%。儘管RGB-LED技術仍需要更多時間加以全面改進，其優勢最終將推動LED在液晶電視市場全面開花.

無濾色片的背光系統如何工作?

　　採用了RGB-LED背光源的液晶電視，可以通過採用合理的場序(Field Sequential)技術，利用人類的視覺暫停效應，直接利用RGB三色光源實現最終混色，達到全彩顯示的效果。而通過對一副完整彩色畫面中紅綠、紅藍色彩的交替顯示技術，能避免藍綠像素幹擾的問題，進一步提高電視的色域範圍，達到接近122%等比NTSC色域的標準。

　　場順序的工作時序

　　想要直接用RGB的LED來取代濾色片看上去好像很簡單，其實是不可能的。因為濾色片是把每一個像素都分成三種不同顏色的子像素，如果直接用三種顏色的LED來取代濾色片，就必須採用小到和子像素尺寸一樣大的LED來照射每一個子像素，才不會使紅光照到綠光的子像素上。這樣，LED的個數就要幾百萬個之多。為維持像素數不變，唯一的方法是重複使用這些像素，也就是採用時分復用制。這樣只要順序地發射出紅光、綠光、藍光，同時控制每個像素的薄膜電晶體(TFT)，使其相應地按照該像素在這種顏色時所應當具有的的強度來開啟液晶光閥。但是，要順序地發出紅、綠、藍三種顏色，並能形成一個彩色的視頻圖象，就必須利用人眼的視覺殘留作用。只要這三種顏色順序重複的周期小於人眼的視覺殘留時間，就可以在人們的大腦中形成一個彩色的圖象。視覺殘留時間實際上就是電視的場頻周期，在PAL制中為五十分之一秒。這也就要求在五十分之一秒的時間內必須完成紅、綠、藍三個圖象的顯示。因此，這種方式被稱為「場順序」體制，也有人稱之為「色順序」體制。

　　沒有濾色片能帶來更高的光利用率

　　首先，這種方法省去了彩色濾色片，而濾色片是光能的主要吸收者，它會損失光能70%以上。下圖表明了光能從光源出發以後所受到的損失。

　　從背光源發出的光能損失

　　拿掉濾色片以後，不但能免除了濾色片70%的光能損失，而且還可以節省濾色片的成本。濾色片的成本在總成本中佔19%，是相當可觀的一部分。實際上，省去濾色片以後，還可以提高成品率，減少生產時間，這些無形的改進都十分重要。

　　背光板成本分析

　　RGB-LED綜合優勢明顯

　　其中背光源的25%成本是基於CCFL的數據，如果採用LED作為背光源，它所佔的成本將大大超過這個比例，大約要佔到50%的成本。採用場順序制以後，拿掉了濾色片就相當於發光效率提高了70%，這是非常可觀的。這意味著LED的數量可以減少70%，LED的成本就可以減少70%。而且LED數量減少70%以後，其發熱量可以減少70%，耗電也可以減少70%。

　　RGB-LED與白色LED背光系統比較

夏普即將在全球同步發行的AQUOS XS1已成為目前液晶電視界最大的焦點。該系列液晶電視採用了夏普新一代液晶面板，由新開發的RGB-LED背光源替代了傳統的RGB-LED背光源，色域表現達到了驚人的150%(NTSC色域比)，動態對比度達到100萬:1，可以將黑色表現到極致，平均亮度450流明。

　　該系列上市之初將有65與52兩個尺寸型號，由於新搭載的RGB-LED背光系統，有效降低了XS1系列液晶電視的背光系統體積，該機型最薄處僅2.28cm，最厚處也只有6.04cm。同時，搭載的LED單元達到1000個以上，能更為精準地控制畫面中每一部分的亮度。

　　尤其出色之處是XS1系列擁有更廣闊的色彩再現範圍，大幅提高了在光線較暗的視聽環境下的色彩再現度，盡顯更加鮮豔靈動的色彩。XS1系列液晶電視採用了超薄外觀設計，實現了機身最薄處僅為為1英寸(2.3cm)，並且四緣採用了現代風格高級加工的金屬材質，內置了由先鋒提供技術支持、5個喇叭組成的2.1的音響系統，音頻效果突破了以往超薄平板電視的極限。此外，這兩款電視的電力消耗也比普通液晶電視減少了26%。

採用LED作為液晶電視的背光已經是不可逆轉的潮流。根據Insight Media 在2006年作出的估計，用LED背光的LCD TV將在2010年超過CCFL背光的液晶電視機。雖然現階段LED相對於CCFL還不能算是完美無缺，最大問題在於發光效率偏低，CCFL通常在80~100流明/瓦，而LED的發光效率只有60～80流明/瓦。但由於CCFL是圓柱形，它所發出的光是無方向性的。當它放在LCD屏幕下方時，儘管採用半圓形反光鏡，但可以認為仍然有相當多的一部分光被浪費掉了。而LED通常採用側光輻射，它的光可以比較有效地利用。

　　另外，即將在液晶電視中規模化應用的RGB LED背光系統，相對傳統白色LED背光系統省去濾色片後，在大幅提高整體光源利用率的前提下，即使LED的發光最大值略低於CCFL，但CCFL系統可憐的光利用率，致使RGB LED系統總體光利用率仍然比CCFL高，而且LED的本身發光效率還在逐年提高。

　　除了上述關於發光效能與光利用率之間的討論，綜合RGB LED背光液晶電視在色域表現，相應速度，佔有體積及耗能等多方面優勢，我們有理由相信液晶電視的RGB LED時代即將來臨。目前我們急切地渴望看到夏普即將上市場的XS1系列會有何等驚人表現，屆時天極數字家庭頻道將第一時間為廣大讀者帶來這款產品的最新訊息，敬請關注。