液晶電視論文：電視效能提升技術探究

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本文作者：張金富作者單位：福建省計量科學研究院

光源技術

目前，液晶的背光源幾乎都是CCFL（冷陰極熒光燈），CCFL背光源技術的原理是在CCFL玻璃燈管內壁涂上熒光粉，然后往燈管內封入惰性混合氣體以及微量的汞蒸氣，并在兩個電極之間加上高壓高頻電場。在高頻高壓電場的作用下，玻璃燈管內的氣態汞被激發產生釋能發光效應放射出紫外線，燈管內壁的熒光粉則在紫外線的撞擊下發出可見光。CCFL燈管具有結構簡單、表面溫度低、加工容易等優點。但在功耗方面，采用CCFL作為背光源的42英寸液晶電視至少要消耗200W以上的電能。近十幾年來，隨著LED技術的高速發展，其光效率一直快速提高。與熒光燈管相比，LED為低壓直流驅動，驅動電路效率更高，典型值為85%-95%。同時LED發光方向性好，而不是像熒光燈管向各個方向發光，這就減少了熒光燈管配套反射片及反射過程中在燈管本體上面的消耗。目前，LED的光效率可以達到傳統CCFL燈管的1.5倍以上。

整合電源

傳統液晶電視電源主要由AC-DC轉換、DC-DC轉換及逆變器等模塊組成。AC-DC轉換模塊和DC-DC轉換模塊位于同一塊電路板內，而逆變器為一塊獨立的電路板。由于傳統逆變器的輸入電壓要求是24V，所以PFC的輸出電壓200V/400V電壓須經過降壓轉換，產生多路的輸出電壓，其中一路24V電壓提供給逆變器，即再經過DC-AC模塊轉換為超過1000V甚至達2000V的高壓，去驅動液晶面板的CCFL背光燈。隨著國內外逆變器技術的發展，高壓液晶顯示集成電源(LIPS)已逐漸取代傳統的電源。與逆變器位于獨立電路板的傳統電源不同，這種LIPS解決方案將AC-DC轉換、DC-DC轉換及高壓逆變器結合在同一塊電路板上，在經過對市電進行整流、PFC和濾波并獲得200V/400V直流電壓后，會直接采用200V/400V電壓作為逆變器的輸入，通過DC-AC升壓轉換為液晶面板所需的超過1000V甚至達2000V的高壓。這樣就消除24V電壓的轉換環節，大大提升了整個系統的能源效率。

液晶面板

從表1可知，液晶面板帶來的能耗很小，僅為4.0W。但這并不意味著液晶面板對能耗的影響可以忽略。實際上，液晶面板吸收了絕大部分由背光發出的光線，一般電視面板的透過率在5%左右。也就是說有500lm的光線輸入液晶面板，只有25lm的光線輸出真正可以被人眼看到。提高液晶面板透過率的技術有很多，這里主要針對廣視角面板和TN型面板展開分析。廣視角面板分為IPS型面板和VA型面板，IPS面板依靠電極間產生的水平電場使液晶分子在水平方向上產生偏轉，來決定光線的導通和截止。一般的IPS面板的電極是相間排列的，這樣造成在電極上方的電場為零，從而在這個位置上的液晶分子無流偏轉，形成在像素中心的國黑線。小尺寸液晶電視使用TN型面板。在TN面板中一般濾色片和TFT電路是分別制作在上下兩層玻璃基板上的，這就有兩塊玻璃基板對齊的問題。因為無法完全對齊，所以濾色片上需要比較寬的黑色矩陣，才可以有效遮擋TFT電路的非顯示區域。而新出現的一種技術可以將濾色片和TFT電路制作到同一塊玻璃上，這樣就可以回避上下玻璃對齊的問題，從而可以減少黑色矩陣的寬度。采用該技術之后，面板透過率可以提高30%以上。

動態背光

傳統液晶電視中的CCFL燈管都是常亮的，而在LED動態背光中，由于一個LED管只承擔某個區域的照明，那么當此畫面區域顏色較深，或者調暗這個LED管可以提高畫面的對比度，并節省能耗。電視畫面不同于白底黑字的電腦圖像，大部分畫面的平均圖像電平較低。在IEC統計的視頻片段中平均圖像電平為34%，絕大部分畫面都不需要背光源中所有的LED均點亮，可以根據相對應的顯示區域內的像素電平決定下方LED管的亮度。LED動態背光的缺點是需要每個型號的電視單獨燒制程序，因為不同的型號面板和背光源均不相同，每個LED管在液晶面板上產生的光斑也會不同。這時就需要根據每一個型號的背光定制液晶面板補償顯示的算法。