为什么液晶电脑屏幕没有残影,液晶电视几率那么严重?
液晶电视有相应的参数,LED只是液晶电视的背光模式,没有LED的液晶只是背光的CCFL。下面我来详细解释一下具体的区别。
LCD背光的类型和优缺点(LCD、CCFL、LED)
液晶背光显示的原理液晶和等离子最大的区别是液晶必须依靠被动光源,等离子电视属于主动发光显示设备。目前市场上主流的LCD背光技术有LED(发光二极管)和CCFL(冷阴极荧光灯)。
冷阴极荧光灯(冷阴极荧光灯;CCFL)
传统的液晶显示器都是由CCFL(冷阴极荧光管)背光。CCFL有两种主要的背光设计:“侧入式”和“直下式”。然而,侧入式由于光导设计而具有高的光损失率,这进一步限制了背光亮度。面板尺寸越大,亮度越低,只适合8寸。15英寸TFT LCD面板用于个人观看,如笔记本电脑和台式机。但当液晶电视尺寸较大用于家庭观看时,侧入式的亮度将难以满足,取而代之的是直降式。
但是,尺寸越大的液晶显示器,其背光模组的比例越高,这是指直下式CCFL背光模组。据统计,还使用了直下式CCFL背光模组,在15英寸时只占总成本的23%,但在30英寸时增加到37%,预计57英寸时背光模组将占50%。因此,直下式CCFL背光只适用于30英寸左右的中等尺寸液晶电视,不适合更大面积的设计。同时,CCFL利用水银气体放电来产生照明。虽然欧盟制定的RoHS标准,只要“汞”的剂量低于标准,还是可以接受的,但不能保证将来可能会把标准提高到零(完全禁止使用),届时不会使用CCFL,或者必须改用无汞的CCFL。
即使无汞CCFL在技术上是可行的,CCFL仍然是一种气体放电电子照明,带有封闭的灯管,灯管对外力的抵抗力有限。较大的撞击会使灯管破裂,使照明失效,这与其他固体电子照明(如LED)相比并不是一个问题。另外,因为直下式不需要导光板,没有光损耗问题,所以不需要增亮膜,尤其增亮膜是少数厂家的专利技术,价格昂贵。直下式可以省去导光板和增亮膜,有助于降低成本。
然而,直接下降CCFL也有其缺点。为了提高画面的亮度,必须增加灯管的数量。但是,光管排列过密的结果将不利于散热。由于左右相之间的距离减小,散热空间必须从厚度水平增加。不过厚度的增加也相当于部分抵消了液晶电视的优势:轻薄。
顺便说一下,当CCFL光导管用于大英寸液晶电视时,光导管的长度也必须随着英寸数的增加而增加。然而,在长CCFL光管的中间位置和两端容易出现亮度MURA和彩色MURA的问题,这将进一步影响背光的光均匀性。为了持续保持光的均匀性,需要使用扩散膜来增强光的均匀性,但扩散膜也会带来透光率的损失,降低亮度。亮度的降低只能通过增加灯管的数量来加强,但如前所述,设计散热、增加背光模组厚度,甚至增加功耗都会更加困难。据我们了解,CCFL背光模组的功耗已经占到液晶电视总功耗的90%。所以改变背光技术是目前改变LCD画质的方向之一。
发光二极管;(LED);发光二极管)
由于CCFL背光有很多副作用,业界也在寻找各种新的背光技术,LED是可行的解决方案之一,比如索尼的Qualia系列电视,这是一款高端大尺寸(40英寸、46英寸)液晶电视,其背光部分采用了WLED,称为WLED背光技术。目前采用LED背光技术的液晶显示器的研发已经到了实质性的阶段,我们已经可以看到2007年CES展会上展示的相关产品。
LED背光有很多优点。第一,固态电子照明比CCFL抗冲击能力更高,没有汞气环保法规的顾虑,也没有UV紫外线泄露的顾虑。同时,LED只要是直流电压就可以驱动,不像CCFL需要正负电压交替。即使只是正驱动电压,LED的需求水平也低于CCFL。再者,LED的亮度只需要脉宽调制;(PWM);PWM)模式可以被调整,并且TFT LCD显示器上的残像问题可以以相同的方式被抑制。但CCFL的亮度层次更复杂,余像无法抑制,必须用另一种方式抑制。
虽然LED背光有很多优点,但也有缺点。第一,发光效率。就同样的耗电量而言,LED不如CCFL,所以散热问题会比CCFL更严重。此外,LED是点光源,与CCFL线光源相比,更难控制光的均匀性。为了尽可能地实现光的均匀性,有必要仔细选择所生产的发光二极管的类型,并且为了相同的目的使用大量具有相同特性(波长和亮度)的发光二极管。好在LED的发光效率还在提高,目前可以达到100 ml/W以上,这样色彩饱和度可以更好,背光的WLED排列也可以更宽松,这样功耗和散热的问题就可以得到缓解。在制造良率持续改善并成熟后,在发酵中具有一致亮度特性的LED的成本也会降低。
仅仅改变背光技术可能不足以引发LCD革命,所以我们来看看其他LCD技术的发展。有机发光二极管(有机发光二极管)是指有机发光二极管。有机发光二极管显示技术不同于传统的液晶显示模式。它不需要背光,使用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板。当电流通过时,这些有机材料会发光。此外,有机发光二极管显示屏可以做得更轻更薄,具有更大的视角,并可以显著省电。但目前来看,其寿命和价格是限制其在LCD发展的瓶颈。
有机发光二极管是另一项引人注目的面板应用技术,小尺寸面板的实现周期更早。根据客户的计划,2008年?2009年会有更多的机型出来,但还是以子面板为主,即使机型和出货量比现在明显增加,市场份额也不会超过10%。本来有机发光二极管就比TFT-LCD好,因为它的轻薄、对比度、可视角度、省电等方面。被业界关注,认为会取代TFT-LCD,早些年也投入研发。但是,一方面,有机发光二极管本身的技术遇到了瓶颈,生活问题需要克服;另一方面,TFT-LCD技术不断进步,现在也能提供出色的对比度和透视,导致有机发光二极管需求始终没有大的提升,市场小而供大于求,受限于价格竞争;原来的投资经营者也难逃解散和减员的命运。过去,台湾省盛华科技投资成立盛元投资有机发光二极管研发。看到有机发光二极管和TFT-LCD没法比,特别是成本差距大。规格方面,TFT-LCD可以轻松达到170度的可视角度,500: 1的对比度,还可以增加亮度。也可以做得很薄,响应速度稍逊,但能达到人眼可接受的范围。因此,盛源也被关闭,只留下少数R&D人员返回盛华开发材料。如果未来有机发光二极管的生活和物价能有很大提升,还是有机会的;目前仅限于有特殊性、强调标新立异的产品;大量的时间还没有看到。
而AMOLED(有源矩阵/有机发光二极管)有源矩阵有机发光二极管面板(amoled)被称为下一代显示技术,包括三星电子、三星SDI和LG飞利浦。目前,除了三星电子和LG飞利浦主要专注于开发大尺寸AMOLED产品外,三星SDI和AUO都专注于开发中小尺寸产品。从目前成品的性能来看,如果AMOLED的成本能够得到有效控制,那么传统的液晶面板技术将会受到极大的挑战。
AMOLED的优点之一:不需要背光。
AMOLED的优势之一:色彩饱和度更大。
AMOLED的一个优势就是可以达到IPS或者VA面板的180度的可视角度。
AMOLED的一个优点是可以有效解决液晶面板的动态模糊问题。
在有机发光二极管的上述四大优势中,我们特别关注第四个产品特性,因为在目前市面上所有的台式液晶显示器中,都无法解决液晶屏动态模糊的问题。液晶屏的动态画面模糊通常是指画面变换过程中边缘轮廓模糊的现象。动态画面模糊的原因有两个,一个是LCD的响应时间和荧光粉的残留光,一个是TFT驱动,就像Hold模式下的图像控制一样。
Hold是造成动态画面模糊的主要原因。
所谓“保持模式”显示模式,就是在一定时间内显示一帧图像,在电视画面中,这个保持时间相当于一个垂直周期(16.7ms)。总的来说,大家都相当清楚,液晶的响应时间对于动态画面显示非常重要,因为对于液晶电视来说,一个画面的变换时间大约是16.7ms,但是,还有一种情况,即使液晶的响应时间是0ms,模糊也不会消失(这种情况不太可能,也比较困难)。这是因为LCD屏幕使用“保持模式”的方法来显示图像。根据一些实验报告,我们可以知道“Hold”模式显示在屏幕上的动画会在视网膜上左右晃动。这种抖动随着时间的积累,动态画面就模糊了。就像提高液晶的响应时间一样,需要开发一种缩短“保持”时间的显示方法。根据以上情况,液晶屏上出现的动态画面比较模糊,无法用白到黑、黑到白的变化时间的液晶响应时间来表示,已经用了很长时间了。
改善由保持时间引起的动态画面模糊
如果响应时间为0毫秒(保持时间为100%),则MPRT为16.7毫秒(频率为60Hz)。当保持时间为50%时,MPRT约为8.3ms;当保持时间为25%时,MPRT为4.2 ms,普通液晶显示器的MPRT低于8ms如果是对商用产品质量要求较高的LCD,其MPRT估计可以在4 ms以下,如前所述,MPRT包含两大要素:液晶响应时间和保持时间。因此,如果要实现图像显示质量,希望液晶响应时间可以小于上述值。提高液晶响应时间的方法中,有OCB、IPS、VA、过驱动驱动等高速动态模式。现在,注重画质的液晶电视已经将这些方法投入生产。有两种方法可以改善由保持时间引起的动态画面模糊。一种是根据画面频率关闭背光源,另一种是采用运动补偿技术的倍速显示方式。第一种具体方法是利用背光的闪烁和黑信号的插入。在这两种技术中,最令人感兴趣的是动态补偿技术。诸如背光消隐和黑色信号插入的间歇显示方法可以改善动态画面的模糊,并且实现起来相对简单。但在屏幕大、亮度高的情况下,容易闪烁。相比之下,动态补偿倍速显示方法可以在不增加画面闪烁的情况下改善动态画面模糊,但由于需要大规模的信号处理电路,所以直到现在也不容易实现。
日本制造商宣布,他们将通过缩短保持时间来提高图像质量。
在过去的两年中,相当多的制造商已经公布了通过缩短保持时间来改善图像质量的相关技术和产品。比如有一款日本厂商生产的采用动态补偿高速显示技术的32寸WXGA液晶电视。方法是利用动态补偿技术将画面信号和驱动的画面频率从一般的60Hz提高到90Hz,保持时间缩短到70%左右,利用扫描背光熄灭缩短到70%,缩短50%。在不增加画面闪烁的前提下,改善动态画面模糊的问题。因为90Hz关闭背光,人眼不容易感觉到画面的闪烁。此外,其他厂商也采用运动动态补偿技术,通过将画面频率提高到120Hz来提高动态画质。
笔者的一个朋友买了一台15寸的液晶显示器(LCD),从此沉迷其中。但最近他发现显示屏开始发黄,亮度明显下降,无论怎么调节都无济于事。经过多次侦察,找到了“罪魁祸首”——背光灯管坏了。目前主流液晶显示器的背光采用寿命较短的CCFL(冷阴极荧光灯),这对液晶显示器是一大硬伤。幸运的是,人们现在已经找到了它的继任者——领导。
传统CCFL背光源的缺陷
在深入了解LED背光技术之前,我们有必要了解一下目前的背光技术存在哪些问题。我们知道,液晶是一种介于液体和晶体之间的物质。液晶的奇妙之处在于它可以通过电流改变其分子排列状态,通过对液晶施加不同的电压来控制光通量,从而显示各种图像。但是液晶本身不发光,所以所有的液晶都需要背光照明。目前,液晶显示器的背光几乎是CCFL(冷阴极荧光灯)。
由于冷阴极荧光灯不是平面光源,为了实现背光的均匀亮度输出,液晶显示器的背光模组需要配备扩散片、导光板、反射片等多种辅助器件。即便如此,想要像CRT一样获得均匀的亮度输出还是非常困难的。大多数液晶显示器在显示全白或全黑画面时,屏幕边缘和中心的亮度差异非常明显。
CCFL作为LCD背光源,除了结构复杂、亮度输出均匀性差之外,还有一个令人头疼的问题——使用寿命短。大多数CCFL背光灯在使用2 ~ 3年后亮度明显下降(寿命为15000小时~ 25000小时)。很多液晶显示器(尤其是笔记本电脑的液晶屏)在使用几年后会变黄变暗,这是CCFL衰减期短造成的。
同时,由于CCFL背光源必须包括复杂的光学器件,如扩散器和反射器,因此LCD的体积无法进一步缩小。在功耗方面,使用CCFL作为背光的液晶显示器也不尽如人意。14英寸LCD的CCFL背光经常需要消耗20W甚至更多的功率。对于笔记本电脑和便携设备,其续航能力将受到极大考验。
为了解决CCFL的这些问题,几乎所有的LCD制造商都开始寻找更好的LCD背光。由于LED具有超低能耗、超长工作寿命、结构简单等特点,迅速获得了液晶厂商的青睐。那么什么是LED呢?有什么精彩的地方?
其实LED(发光二极管)并不是什么尖端科技产品。在我们的日常生活中随处可见:路边五颜六色的广告牌,家用电器上不同颜色的指示灯,手机按键的背光照明,汽车的大灯等等。,都使用LED作为光源。
20世纪60年代诞生后,LED被公认为荧光灯管、灯泡和其他照明设备的终结者。一些人甚至认为LED将开创照明的新时代,并最终出现在所有需要照明的场合。LED的工作原理和我们常见的白炽灯、荧光灯完全不同。LED本质上是一种半导体器件。
LED的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片,在P型半导体和N型半导体的界面会出现一层具有特殊导电性的薄层,也就是通常所说的PN结晶体管。PN结可以对P型和N型半导体中多数载流子的扩散运动产生阻力。PN结施加直流电压时,电流从LED的阳极流向阴极,而少数载流子在PN结中与多数载流子复合,多余的能量会转化为光并释放出来。LED就是根据这个原理实现电光转换的。根据半导体材料物理性质的不同,LED可以发出从紫外到红外不同波段和颜色的光。
小知识:p型半导体和n型半导体
如果在硅或锗等半导体材料中加入少量的硼、铟、镓或铝等三价元素,就会成为空穴导电的半导体,即P型半导体。在p型半导体中,空穴(带正电荷)称为多数载流子;电子(带负电荷)被称为少数载流子。
如果在硅或锗等半导体材料中加入少量的磷、锑、砷等五价元素,就会成为以电子传导为主的半导体,即N型半导体。在n型半导体中,电子(带负电荷)称为多数载流子;空穴(带正电荷)被称为少数载流子。
因为LED只能发出单一波长的光,所以LED不能像白炽灯一样容易发出白光。这也是为什么LED指示灯只有蓝、红、绿等颜色,而没有白色的原因。无法发出白光对于指示灯等应用来说不是问题,但对于LCD背光来说却是不可逾越的障碍。为了尽快实现LED作为显示器背光的继任者,各LED厂商已经开始将目光聚焦在白光LED产品上。在这一领域,日本的Niya Chemical是先行者,它在1996中提出了解决方案,即在蓝色LED上涂覆黄色荧光粉,实现白光输出。日亚化学由于起步早,技术成熟,在白光LED领域取得了领先地位。据统计,采用日本-亚洲化工方案的产品占据了80%的市场份额。
LED作为液晶背光会带来哪些好处?首先,LED背光的LCD体积会进一步缩小。LED背光由许多网格状的半导体组成,每个“网格”都有一个LED半导体,因此LED背光成功实现了光源的平面化。平面化光源不仅亮度均匀性优异,而且不需要复杂的光路设计,使得LCD的厚度可以做得更薄,同时还具有更高的可靠性和稳定性。更薄的液晶面板意味着笔记本电脑有更好的移动性。比如索尼最近推出的VAIO TX笔记本,采用了LED背光液晶屏,厚度仅为4.5 mm..
其次,在发光寿命方面,LED背光技术也将CCFL远远甩在后面。普通CCFL背光源的一般使用寿命在3万小时左右,部分顶级CCFL背光源的发光寿命只有6万小时左右。如此长的使用寿命,对于经常使用的用户来说,意味着液晶显示器在使用2 ~ 3年后亮度会明显下降,液晶显示器的CCFL背光模组不得不更换。而LED背光完全没有这个问题。目前白光LED背光源的寿命已经达到65438+万小时,还有进一步提升的潜力。就算是24小时连续使用,这个寿命也够用5年了!
在色彩表现方面,LED背光远远优于CCFL。由于色纯度和其他问题,原始CCFL背光在色阶方面表现不佳。因此,LCD在灰度和色彩过渡方面不如CRT。据测试,CCFL背光只能达到78%的NTSC色区,而LED背光可以轻松获得100%以上的NTSC色区。在色彩表现和色阶过渡方面,LED背光也有显著优势。
小知识:NTSC标准
在视频领域,一般采用NTSC(美国国家电视系统委员会)标准作为衡量视频设备色彩还原能力的指标。这个指标是指显示设备在整个色彩空间中各种颜色上所能显示的饱和度,即能显示的蓝、绿、红的程度。传统的液晶电视和显示器只能覆盖NTSC标准的65% ~ 75%,体现在绿、黄、红部分与标准值相差很大。
毫不夸张的说,随着LED背光技术的引入,LCD在色彩表现上第一次可以和CRT相媲美。此外,由于LED的平面光源特性,LED背光还可以实现CCFL无法实现的不同区域的色彩和色度调节,从而实现更精确的色彩还原,满足印刷出版和平面设计的需求。
虽然LED背光技术具有很大的优势,但现阶段仍存在一些亟待解决的问题。LED背光技术的第一个挑战是成本。由于白光LED器件被几大寡头垄断,LED背光的制造成本居高不下。现阶段采用LED背光的产品价格仍明显高于CCFL背光产品,白光LED器件的产量无法满足大批量的需求。要实现LED背光的快速普及,需要突破白光LED的专利封锁。
除了成本问题,现阶段的LED背光技术在发光效率方面也不尽如人意。目前CCFL的发光效率基本在60 lm/W(流明/瓦)左右,而大型LED背光源只有30 lm/w..主要原因是随着芯片面积的增加,LED的电流密度会不均匀,必然导致整体发光效率低,发热大。因为大尺寸背光的发光效率差距达到50%,所以大尺寸面板使用的LED背光功耗会是普通CCFL的两倍!这也是成品大尺寸LED背光LCD配备主动散热系统的原因。
但随着各大厂商对LED背光研究投入的不断加大,上述两个困扰LED背光的关键问题有望很快得到解决。自2004年以来,白光LED的领先制造商Riya Chemical一直在增加其白光LED产品的产量。与此同时,其他厂商的白光LED产品也开始量产,白光LED的价格也在以更快的速度下降。我相信两年内LED背光模组的价格会和CCFL背光模组的价格持平。至于LED的发光效率,最近有了明显的提高。新一代白光LED的发光效率提升至50 lm/W,与CCFL的差距仅为10lm/W..在未来3 ~ 5年内,LED的发光效率有可能超过80 lm/w的水平..
小信息:成品LED背光技术的步伐
早在2004年,索尼就率先完成了LED背光技术,并推出了带LED背光的23英寸液晶显示器和46英寸液晶电视。虽然这两款产品都有功耗大、发热量高、价格高的缺陷,但是LED在显示品质上的优势还是充分体现出来了。
在2005年5月举行的SID 2005(2005显示信息学会)会议上,LG- Philips和三星电子都展出了自己的LED背光平板显示器。其中,LG- Philips还首次提出了混合LED和CCFL的背光解决方案。通过这样的设计,不仅成功降低了LED背光的功耗,还将LCD的对比度提升到了10000: 1!
毫无疑问,LED背光技术将在不久的将来取代CCFL,成为LCD的主流背光。在LED背光技术的帮助下,LCD在色彩还原和使用寿命上都会有很大的提升。届时,LCD将离完美更近一步。
嗯,说了这么多,希望能被采纳!!