中心議題：

• 怎樣提高液晶電視LED背光效率

解決方案：

• 用場順序方法除去濾色片
• 采用區域亮度控製

LED相對於CCFL的最大缺點是發光效率低，CCFL通常在80~100流明/瓦，而LED的發光效率隻有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，盡管采用半圓形反光鏡
，可以認為仍然有相當多的一部分光被浪費掉了。而LED通常采用側光輻射，它的光可以比較有效地利用。因此從總體來看，它的效率仍然比CCFL要高
，而且LED的發光效率還在逐年提高。

過去都是采用白色LED作為背光

，為得到更好的色域表現能力，改為采用RGB三色的LED來混合成白色，但是這樣做需要更多的LED。而且由於本來就需要顯示彩色
，完全沒有必要先將RGB的彩色混成白色，再用RGB濾色片濾出彩色。為此三星公司推出了一種無濾色片的場順序RGBLED背光技術。

用場順序方法除去濾色片

但是，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，就必須采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
，也就是采用時分複用製。這樣隻要順序地發射出紅光
、綠光
、藍光，同時控製每個像素的薄膜晶體管(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。

隻zhi要yao這zhe三san種zhong顏yan色se順shun序xu重zhong複fu的de周zhou期qi小xiao於yu人ren眼yan的de視shi覺jiao殘can留liu時shi間jian，就jiu可ke以yi在zai人ren們men的de大da腦nao中zhong形xing成cheng一yi個ge彩cai色se的de圖tu象xiang。視shi覺jiao殘can留liu時shi間jian實shi際ji上shang就jiu是shi電dian視shi的de場chang頻pin周zhou期qi，在zaiPAL製中為五十分之一秒。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”體製，也有人稱之為“色順序”體製。它的工作時序如圖1所示。
        
                                                             圖1：場順序的工作時序。
場chang順shun序xu實shi際ji上shang就jiu是shi讓rang液ye晶jing屏ping順shun序xu地di發fa出chu三san種zhong不bu同tong顏yan色se的de圖tu象xiang
，然ran後hou靠kao人ren腦nao來lai合he成cheng彩cai色se圖tu象xiang。從cong人ren眼yan感gan受shou到dao的de效xiao果guo來lai看kan是shi完wan全quan一yi樣yang的de。雖sui然ran在zai硬ying件jian實shi現xian上shang產chan生sheng了le極ji大da的de差cha異yi，但dan它ta卻que帶dai來lai了le很hen多duo優you點dian。
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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。圖2表明了光能從光源出發以後所受到的損失。
        
                                             圖2：從背光源出發的光能的損失。
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占19％，是相當可觀的一部分(見圖3)。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。
                      
                                                        圖3：背光板的成本分析。
其中背光源的25％成本是基於CCFL的數據，如果采用LED作為背光源，它所占的成本將大大超過這個比例
，大約要占到50％的成本。采用場順序製以後，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％。

不僅如此，采用場順序以後
，由於不需要再把每一個像素分為三個子像素，薄膜晶體管TFT也可以減少三倍
，因此相當於像素麵積加大了三倍
；或者說
，如果保持像素麵積不變
，在相同的屏幕尺寸下
，可以將分辨率提高三倍.
                  
                                            圖4：場順序不需要把每個像素分成三個子像素。[page]

由此可見
，采用場順序後所帶來的好處是不計其數的。

場順序的主要問題是要求液晶的響應時間要快。尤其是如果采用了100Hz或120Hz的場頻

，就要求其響應時間小於3ms甚至更短。最近的研究成果表明
，采用摻入金屬納米的方法，可以把液晶的響應時間縮短到500微秒.
                
不過，也隻有采用場順序以後才能使得LED背光實現商業化
，也才能夠真正和CCLF競爭。

三星公司在06年推出了幾款采用場順序的LED背光液晶電視機。其中一款為40寸的LE40M91，它的分辨率為1366×768，色域達到110％，對比度可達10,000:1
，亮度可達450cd/m2，場頻為100Hz，背光係統的功耗比CCFL降低了70％。背光板的壽命提高一倍以上
，更重要的是不含汞，符合RoHS標準。它的售價為3,000美元。

區域亮度控製

采用LED背bei光guang時shi，過guo去qu存cun在zai一yi個ge如ru何he使shi屏ping幕mu的de亮liang度du均jun勻yun的de問wen題ti
，通tong過guo采cai用yong區qu域yu亮liang度du控kong製zhi不bu但dan能neng夠gou解jie決jue亮liang度du均jun勻yun的de問wen題ti
，而er且qie還hai可ke進jin一yi步bu降jiang低di背bei光guang功gong耗hao。這zhe是shi因yin為wei實shi際ji的de圖tu像xiang在zai每mei個ge具ju體ti部bu位wei的de亮liang度du是shi不bu一yi樣yang的de，可ke能neng有you的de區qu域yu較jiao亮liang
、有的區域較暗，所以完全沒有必要在整個屏幕采用均勻亮度的背光，可以采用根據圖象內容決定的區域亮度控製。

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(ji)術(shu)進(jin)行(xing)實(shi)時(shi)控(kong)製(zhi)
，從(cong)而(er)實(shi)現(xian)節(jie)能(neng)的(de)目(mu)的(de)。在(zai)采(cai)用(yong)背(bei)光(guang)的(de)區(qu)域(yu)亮(liang)度(du)控(kong)製(zhi)以(yi)後(hou)，該(gai)區(qu)域(yu)的(de)圖(tu)象(xiang)信(xin)號(hao)也(ye)應(ying)加(jia)以(yi)相(xiang)應(ying)的(de)補(bu)償(chang)，以(yi)免(mian)產(chan)生(sheng)亮(liang)度(du)失(shi)真(zhen)。

顯然
，CCFL背光是不可能實現這種區域亮度控製的，一方麵是因為CCFL的形狀是長條形
，根本無法按屏幕分成20個等份的區域；另一方麵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
，在采用LED作為區域亮度控製時
，隻能采用直下式背光，而不能采用側射式。

在2006年SID會議上，台灣交通大學提出了一種整體上是直下式

，而單個來看卻是采用側射式的LED，從而提高了其光線利用率，減少了所需LED數目並提高了效率。這種技術主要是采用側射式LED搭配以六角形導光單元.
                
                     圖5：采用側射式LED和六角形導光單元的“直下式”LED導光係統。
對於32寸的屏幕，其麵積比上述麵積大2.22倍，所以大約需要93顆LED
，這一數量遠遠少於一般的直下式背光係統。但因為采用六角形的結構
，所以隻能采用RGB，而無法采用RGGB。這要求綠色的LED要有足夠大的光輸出。
                        
                                                    圖6：側射式LED的方向性圖。
最近三星公司推出了70英寸的LED背光液晶電視PAVVLED70(LA70F91BD)，它實現了上下左右180度的視角，采用了120Hz驅動，使影像響應時間提高到8ms。並且采用了三星公司的LED智能光源技術(SmartLighting)，即區域亮度控製(LocalDimming)。

它把整個屏幕分為192個區域。根據輸入的圖象的內容來分別調節各個區域的亮度，從而顯著地提高了畫麵的對比度和色彩表現能力。其分辨率為1920×1080，亮度600cd/m2，對比度達到2,000:1，動態對比度達到50萬:1，可以顯示10億7,000萬種顏色。而且耗電量也降低了50％，延長了液晶屏的壽命。而且，通過高速影像模式(LED掃描)，能夠實現圖像無抖動無殘像的影像畫質。產品厚度控製在149mm。

韓國LG公司稱這種技術為AFLC(AreaFocusedLuminanceControl，即區域聚焦亮度控製)技術，而日本的NEC稱之為AGCPS(AutoGamaControlandPowerSaving
，即自動伽碼控製和功耗控製)
，采用這種技術以後

，功耗還可以減少一半。

因此，如果把場順序和區域背光相結合，就有可能把整個背光係統的功耗降低到CCFL的一半以下。這是非常驚人的功耗節省。

LED背光看上去好像沒有什麼太複雜的技術，隻要把LED點dian亮liang就jiu可ke以yi。但dan如ru果guo要yao應ying用yong到dao液ye晶jing電dian視shi中zhong就jiu涉she及ji很hen多duo非fei常chang複fu雜za的de技ji術shu。這zhe種zhong技ji術shu是shi生sheng產chan背bei光guang板ban的de企qi業ye所suo不bu能neng單dan獨du完wan成cheng的de，而er必bi須xu由you生sheng產chan液ye晶jing電dian視shi機ji的de企qi業ye、生產背光板的企業和生產LED驅動芯片的企業三方緊密合作才有可能完成。

如果不盡早起步，我們又將遠遠落後於日本和韓國，甚至會再一次麵臨繳納巨額專利費的困境。“中國是家電生產的大國，但是不是家電生產的強國。”我們必須徹底改變這個狀況！唯一的方法就是加大研發投入。美國的很多企業都將營業收入的20％以上用於研發。希望政府也要鼓勵和支持企業加大研發的投入
，這才是中國企業的出路。