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本文作者：張金富作者單位：福建省計(jì)量科學(xué)研究院

光源技術(shù)

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(shù)的原理是在CCFL玻璃燈管內(nèi)壁涂上熒光粉，然后往燈管內(nèi)封入惰性混合氣體以及微量的汞蒸氣，并在兩個(gè)電極之間加上高壓高頻電場(chǎng)。在高頻高壓電場(chǎng)的作用下，玻璃燈管內(nèi)的氣態(tài)汞被激發(fā)產(chǎn)生釋能發(fā)光效應(yīng)放射出紫外線，燈管內(nèi)壁的熒光粉則在紫外線的撞擊下發(fā)出可見(jiàn)光。CCFL燈管具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、表面溫度低、加工容易等優(yōu)點(diǎn)。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(lái)，隨著LED技術(shù)的高速發(fā)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(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電路效率更高，典型值為85%-95%。同時(shí)LED發(fā)光方向性好，而不是像熒光燈管向各個(gè)方向發(fā)光，這就減少了熒光燈管配套反射片及反射過(guò)程中在燈管本體上面的消耗。目前，LED的光效率可以達(dá)到傳統(tǒng)CCFL燈管的1.5倍以上。

整合電源

傳統(tǒng)液晶電視電源主要由AC-DC轉(zhuǎn)換、DC-DC轉(zhuǎn)換及逆變器等模塊組成。AC-DC轉(zhuǎn)換模塊和DC-DC轉(zhuǎn)換模塊位于同一塊電路板內(nèi)，而逆變器為一塊獨(dú)立的電路板。由于傳統(tǒng)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(jīng)過(guò)降壓轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生多路的輸出電壓，其中一路24V電壓提供給逆變器，即再經(jīng)過(guò)DC-AC模塊轉(zhuǎn)換為超過(guò)1000V甚至達(dá)2000V的高壓，去驅(qū)動(dòng)液晶面板的CCFL背光燈。隨著國(guó)內(nèi)外逆變器技術(shù)的發(fā)展，高壓液晶顯示集成電源(LIPS)已逐漸取代傳統(tǒng)的電源。與逆變器位于獨(dú)立電路板的傳統(tǒng)電源不同，這種LIPS解決方案將AC-DC轉(zhuǎn)換、DC-DC轉(zhuǎn)換及高壓逆變器結(jié)合在同一塊電路板上，在經(jīng)過(guò)對(duì)市電進(jìn)行整流、PFC和濾波并獲得200V/400V直流電壓后，會(huì)直接采用200V/400V電壓作為逆變器的輸入，通過(guò)DC-AC升壓轉(zhuǎn)換為液晶面板所需的超過(guò)1000V甚至達(dá)2000V的高壓。這樣就消除24V電壓的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，大大提升了整個(gè)系統(tǒng)的能源效率。

液晶面板

從表1可知，液晶面板帶來(lái)的能耗很小，僅為4.0W。但這并不意味著液晶面板對(duì)能耗的影響可以忽略。實(shí)際上，液晶面板吸收了絕大部分由背光發(fā)出的光線，一般電視面板的透過(guò)率在5%左右。也就是說(shuō)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(guò)率的技術(shù)有很多，這里主要針對(duì)廣視角面板和TN型面板展開(kāi)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(chǎn)生的水平電場(chǎng)使液晶分子在水平方向上產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，來(lái)決定光線的導(dǎo)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(chǎng)為零，從而在這個(gè)位置上的液晶分子無(wú)流偏轉(zhuǎn)，形成在像素中心的國(guó)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(duì)齊的問(wèn)題。因?yàn)闊o(wú)法完全對(duì)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(qū)域。而新出現(xiàn)的一種技術(shù)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(duì)齊的問(wèn)題，從而可以減少黑色矩陣的寬度。采用該技術(shù)之后，面板透過(guò)率可以提高30%以上。

動(dòng)態(tài)背光

傳統(tǒng)液晶電視中的CCFL燈管都是常亮的，而在LED動(dòng)態(tài)背光中，由于一個(gè)LED管只承擔(dān)某個(gè)區(qū)域的照明，那么當(dāng)此畫(huà)面區(qū)域顏色較深，或者調(diào)暗這個(gè)LED管可以提高畫(huà)面的對(duì)比度，并節(jié)省能耗。電視畫(huà)面不同于白底黑字的電腦圖像，大部分畫(huà)面的平均圖像電平較低。在IEC統(tǒng)計(jì)的視頻片段中平均圖像電平為34%，絕大部分畫(huà)面都不需要背光源中所有的LED均點(diǎn)亮，可以根據(jù)相對(duì)應(yīng)的顯示區(qū)域內(nèi)的像素電平?jīng)Q定下方LED管的亮度。LED動(dòng)態(tài)背光的缺點(diǎn)是需要每個(gè)型號(hào)的電視單獨(dú)燒制程序，因?yàn)椴煌男吞?hào)面板和背光源均不相同，每個(gè)LED管在液晶面板上產(chǎn)生的光斑也會(huì)不同。這時(shí)就需要根據(jù)每一個(gè)型號(hào)的背光定制液晶面板補(bǔ)償顯示的算法。