نوع الإضاءة الخلفية لشاشات الكريستال السائل ومزاياها وعيوبها (LCD ، CCFL ، LED)

مبدأ عرض الإضاءة الخلفية البلورية السائلة أكبر اختلاف بين الكريستال السائل والبلازما هو أن الكريستال السائل يجب أن يعتمد على مصدر ضوء سلبي ، بينما تلفزيون البلازما هو جهاز عرض نشط ينبعث منه الضوء. تشتمل تقنية الإضاءة الخلفية لشاشات الكريستال السائل الموجودة حاليًا في السوق على LED (الصمام الثنائي الباعث للضوء) و CCFL (مضان الكاثود البارد)

مصباح) نوعان.

مصباح الفلورسنت الكاثود البارد (CCFL)

تستخدم شاشات الكريستال السائل التقليدية الإضاءة الخلفية CCFL (المصباح الفلوري البارد الكاثود). هناك نوعان رئيسيان من تصاميم الإضاءة الخلفية CCFL:&مثل ؛ نوع جانبي&مثل ؛ و" ؛ النوع المباشر&مثل ؛. ومع ذلك ، فإن تصميم دليل الضوء من النوع الجانبي يجعل معدل الانكسار الضوئي أعلى ، والذي بدوره يقيد سطوع الإضاءة الخلفية. كلما كان حجم اللوحة أكبر ، سيكون السطوع أقل ، فهو مناسب فقط لشاشات TFT LCD مقاس 8 بوصات إلى 15 بوصة ، أي لأغراض المشاهدة الشخصية مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المكتبية. ومع ذلك ، عند مشاهدة أجهزة تلفزيون LCD كبيرة الحجم في المنزل ، سيكون من الصعب مقابلة سطوع نوع الإضاءة الجانبية. بدلاً من ذلك ، إنه مستقيم للأسفل.

ومع ذلك ، كلما زاد حجم شاشة LCD ، زادت نسبة تكلفة وحدة الإضاءة الخلفية الخاصة بها ، والتي تشير إلى وحدة الإضاءة الخلفية CCFL من النوع المباشر. وفقًا للإحصاءات ، نفس الشيء هو استخدام وحدة الإضاءة الخلفية CCFL من النوع المباشر. تمثل وحدة الإضاءة الخلفية 23٪ فقط من التكلفة الإجمالية بالبوصة ، لكنها تزيد إلى 37٪ بمقدار 30 بوصة ، ويقدر أنه عندما تصل إلى 57 بوصة ، ستصل تكلفة وحدة الإضاءة الخلفية إلى 50٪. لذلك ، فإن الإضاءة الخلفية CCFL المنسدلة مناسبة فقط للاستخدام في تلفزيون LCD متوسط ​​الحجم بحوالي 30 بوصة ، وهي غير مناسبة للاستخدام في تصميم مساحة أكبر. في الوقت نفسه ، يستخدم CCFL تصريف غاز الزئبق لإنتاج الإضاءة. على الرغم من أن لوائح RoHS الحالية التي وضعها الاتحاد الأوروبي ، طالما أن جرعة&مثل ؛ الزئبق&مثل ؛ أقل من المعيار ، لا يزال مقبولاً ، ولكن لا يمكن لأحد أن يضمن أن المعيار قد يرتفع إلى الصفر في المستقبل (غير مسموح به على الإطلاق. الاستخدام) ، فلن تتمكن CCFL من الاستخدام ، أو يجب تغييرها إلى الزئبق - CCFL مجاني.

حتى إذا كان CCFL الخالي من الزئبق ممكنًا من الناحية الفنية ، فإن CCFL لا يزال عبارة عن إضاءة إلكترونية تعمل بتفريغ الغاز مع أنبوب فلورسنت مغلق. مقاومة الأنبوب الفلوري للقوى الخارجية محدودة. سيؤدي التأثير الكبير إلى كسر أنبوب الفلورسنت وجعل الإضاءة غير فعالة. الإضاءة الإلكترونية الأخرى ذات الحالة الصلبة (مثل LED) ليس لديها مثل هذه المخاوف. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن نوع الإسقاط المباشر لا يتطلب لوحة توجيه ضوئية وخالي نسبيًا من مشاكل الانكسار الضوئي ، فإنه لا يتطلب فيلم تحسين السطوع ، خاصة أن فيلم تحسين السطوع هو تقنية مسجلة ببراءة اختراع لعدد قليل من الشركات ، والسعر غالي. لوحة الإضاءة وفيلم تحسين السطوع ، مما يساعد على تقليل التكاليف.

ومع ذلك ، فإن قائمة CCFL المنسدلة بها أيضًا أوجه قصور. من أجل زيادة سطوع الصورة ، يجب زيادة عدد أنابيب الإضاءة. ومع ذلك ، فإن نتيجة الترتيب القريب جدًا لأنابيب الإضاءة لن تؤدي إلى تبديد الحرارة. نظرًا لتقليل المسافة بين المرحلتين اليمنى واليسرى ، يجب زيادة تبديد الحرارة من مستوى السماكة. المساحة ، ومع ذلك ، فإن الزيادة في السماكة تعادل أيضًا تعويض جزئي لمزايا تلفزيون LCD: خفيف ونحيف.

بالمناسبة ، عند استخدام أنبوب ضوء CCFL على تلفزيون LCD كبير بوصة ، يجب أن يزيد طول أنبوب الضوء أيضًا استجابةً للزيادة في عدد البوصات. ومع ذلك ، بالنسبة لأنبوب الضوء CCFL الأطول ، فإن الموضع الأوسط وكلا طرفي أنبوب الضوء سيكونان مشكلة سطوع MURA ولون MURA بسهولة ، مما يؤثر على توحيد الضوء للإضاءة الخلفية. من أجل الحفاظ على انتظام الضوء ، يجب استخدام فيلم نشر لتعزيز انتظام الضوء ، ولكن فيلم الانتشار سيؤدي أيضًا إلى فقدان نفاذية الضوء. لتقليل السطوع ، يجب تعزيز نتيجة انخفاض السطوع عن طريق زيادة عدد أنابيب الإضاءة ، ولكن كما ذكرنا سابقًا: ستؤدي إضافة أنابيب الإضاءة إلى زيادة صعوبة تصميم تبديد الحرارة ، وزيادة سمك وحدة الإضاءة الخلفية ، و حتى زيادة استهلاك الطاقة. من المفهوم أن استهلاك الكهرباء لوحدات الإضاءة الخلفية CCFL يمثل 90٪ من إجمالي استهلاك الكهرباء لأجهزة تلفزيون LCD. لذلك ، يعد تغيير تقنية الإضاءة الخلفية أحد الاتجاهات الحالية لتغيير جودة صورة LCD.

الصمام الثنائي الباعث للضوء (الصمام الثنائي الباعث للضوء ، LED)

نظرًا لأن الإضاءة الخلفية CCFL لها العديد من الآثار الجانبية والشكوك ، فإن الصناعة تبحث أيضًا عن مجموعة متنوعة من تقنيات تنفيذ الإضاءة الخلفية الجديدة ، ويُعد LED أحد الحلول الممكنة ، مثل تلفزيونات Qualia من سوني ، والتي تعد عالية الحجم كبيرة الحجم ( 40 بوصة ، 46 بوصة) تلفزيون ال سي دي ، الذي يتكون جزء الإضاءة الخلفية من WLED ، يسمى تقنية الإضاءة الخلفية WLED. وصلت أيضًا أبحاث شاشات الكريستال السائل وتطوير تقنية الإضاءة الخلفية LED إلى مرحلة جوهرية. يمكننا بالفعل مشاهدة عروض المنتجات ذات الصلة في معرض CES 2007.

الإضاءة الخلفية LED لها العديد من المزايا. أولاً ، الإضاءة الإلكترونية الصلبة. مقاومته للتأثير أعلى من مقاومة CCFL. لا يوجد قلق بشأن لوائح حماية البيئة لغاز الزئبق ، ولا قلق بشأن تسرب الأشعة فوق البنفسجية ، كما أنها تتجاوز تشبع اللون والعمر الافتراضي. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تشغيل مصابيح LED في CCFL طالما أنها مدفوعة بجهد إيجابي. على عكس CCFL ، التي تتطلب جهدًا متناوبًا موجبًا وسالبًا ، حتى إذا تم استخدام جهد المحرك الإيجابي فقط ، فإن مستوى الطلب لمصابيح LED أقل من CCFL. علاوة على ذلك ، لا يمكن ضبط سطوع مؤشر LED إلا عن طريق تعديل عرض النبض (PWM) ، ويمكن استخدام نفس الطريقة لقمع مشكلة الصورة اللاحقة على شاشة TFT LCD. ومع ذلك ، فإن تعديل سطوع CCFL أكثر تعقيدًا. ولا يمكن قمع الصورة اللاحقة ، بل يجب قمعها بطريقة أخرى.

على الرغم من أن الإضاءة الخلفية LED لها العديد من المزايا ، إلا أن لها أيضًا عيوبها. الأول هو كفاءة الإضاءة. فيما يتعلق بنفس استهلاك الطاقة ، فإن LED ليس جيدًا مثل CCFL ، وبالتالي فإن مشكلة تبديد الحرارة ستكون أكثر خطورة من CCFL. بالإضافة إلى ذلك ، LED هو مصدر ضوء من نوع النقطة ، والذي يشبه CCFL&# 39 ؛ النوع الخطي. من الصعب التحكم في انتظام الضوء من مصدر الضوء أكثر من مصدر الضوء الفعلي. من أجل تحقيق أكبر قدر ممكن من تجانس الضوء ، يجب اختيار خصائص مصابيح LED المنتجة بعناية ، ويتم استخدام عدد كبير من مصابيح LED بنفس الخصائص (الطول الموجي والسطوع) لنفس الإضاءة الخلفية من بينها تكلفة هذا التحديد مرتفع جدًا أيضًا. لحسن الحظ ، لا تزال كفاءة الإضاءة لمصابيح LED تتحسن. في الوقت الحاضر ، يمكن أن تصل إلى أكثر من 100 مل / واط. بهذه الطريقة ، يمكن أن يكون تشبع اللون أفضل ، ويمكن أن يكون ترتيب WLED للإضاءة الخلفية أكثر استرخاءً ، وبالتالي التخفيف من مشاكل استهلاك الطاقة وتبديد الحرارة. وبعد أن يستمر معدل إنتاجية التصنيع في التحسن والنضج ، سيتم أيضًا تقليل تكلفة اختيار مصابيح LED ذات خصائص السطوع المتسقة بعناية.

قد لا يكون تغيير تقنية الإضاءة الخلفية وحدها كافيًا لإحداث ثورة في شاشات الكريستال السائل ، لذا دع&ننظر إلى تطورات تقنية LCD الأخرى. OLED (الصمام الثنائي العضوي الباعث للضوء) هو الصمام الثنائي العضوي الباعث للضوء. تختلف تقنية عرض OLED عن طرق عرض LCD التقليدية. لا يتطلب إضاءة خلفية ويستخدم طبقة رقيقة جدًا من المواد العضوية وركيزة زجاجية. عندما يمر تيار ما ، فإن هذه المواد العضوية ستصدر ضوءًا. علاوة على ذلك ، يمكن جعل شاشة عرض OLED أخف وزنا وأنحف ، مع زاوية عرض أكبر ، ويمكنها توفير الطاقة بشكل كبير. ومع ذلك ، فإن عمرها الحالي وسعرها يمثلان العوائق التي تقيد تطورها في شاشات الكريستال السائل.

OLED هي تقنية تطبيق لوحة أخرى جذبت الانتباه ، وكان تحقيق اللوحات صغيرة الحجم في وقت سابق. وفقًا لخطط العملاء ، سيكون هناك المزيد من الموديلات القادمة من عام 2008 إلى عام 2009 ، لكن اللوحات الفرعية ستظل هي اللوحات الرئيسية ، وحتى إذا زادت الطرز والشحنات بشكل كبير مقارنة باليوم ، فلن تتجاوز حصة السوق 10٪ . كان OLED أرق في الأصل وكان يتمتع بظروف أفضل من TFT-LCD من حيث التباين وزاوية الرؤية وتوفير الطاقة. لطالما تم تقديرها من قبل الصناعة لأنها ستحل محل TFT-LCD ، كما أنها استثمرت في البحث والتطوير في السنوات الأولى. ومع ذلك ، فمن ناحية ، واجهت تقنية OLED معوقات ، وتحتاج مشكلة الحياة إلى التغلب عليها ؛ من ناحية أخرى ، تستمر تقنية TFT-LCD في التحسن ، والآن يمكنها أيضًا توفير تباين وزوايا رؤية ممتازة ، مما أدى إلى عدم زيادة الطلب على OLED بشكل كبير ، والسوق صغير وفائض العرض ، ويقتصر على المنافسة السعرية ؛ الشركات التي استثمرت في الأصل بالكاد يمكن أن تفلت من مصير الحل وتقليص حجمها. في الماضي ، استثمرت Taiwan Shenghua Technology في إنشاء Shengyuan للاستثمار في بحث وتطوير OLED. رؤية أن OLED و TFT-LCD لا يمكنهما المنافسة ، خاصة أن فرق التكلفة كبير. فيما يتعلق بالمواصفات ، يمكن لشاشة TFT-LCD أن تحقق بسهولة زاوية عرض تبلغ 170 درجة ، وتباين 500: 1 ، وسطوع. يمكن زيادتها أو جعلها أرق. على الرغم من أن سرعة التفاعل أقل نسبيًا ، إلا أنها يمكن أن تصل إلى النطاق المقبول للعين البشرية. لذلك ، تم إغلاق Shengyuan أيضًا ، ولم يتبق سوى عدد قليل من أفراد R&؛ D للعودة إلى Shenghua لتطوير المواد. في المستقبل ، إذا كان من الممكن تحسين عمر وسعر OLED بشكل كبير ، فلا تزال هناك فرصة ؛ في هذه المرحلة ، يقتصر على المنتجات ذات الخصائص الخاصة ويؤكد على الحاجة إلى الابتكار ؛ لم يتم بعد رؤية النقطة الزمنية للكميات الكبيرة.

وتسمى لوحة AMOLED (المصفوفة النشطة / الصمام الثنائي الباعث للضوء العضوي) لوحة الصمام الثنائي الباعث للضوء العضوي النشط (AMOLED) الجيل التالي من تقنية العرض ، بما في ذلك Samsung Electronics و Samsung SDI و LG Philips جميعًا تعلق أهمية كبيرة على تقنية العرض الجديدة هذه. في الوقت الحاضر ، بصرف النظر عن Samsung Electronics و LG Philips التي تركز على تطوير منتجات AMOLED كبيرة الحجم ، تركز Samsung SDI و AUO على الأحجام الصغيرة والمتوسطة. من أداء المنتج الحالي للمنتجات النهائية ، إذا كان من الممكن التحكم في تكلفة AMOLED بشكل فعال ، فسيتم تحدي تقنية لوحة LCD التقليدية بشكل كبير.

من مزايا AMOLED: عدم الحاجة إلى الإضاءة الخلفية

من مزايا AMOLED: زيادة تشبع اللون

إحدى مزايا AMOLED: يمكن أن تصل إلى زاوية عرض 180 درجة للوحات IPS أو VA

من مزايا AMOLED: حل مشكلة الضبابية الديناميكية للوحة LCD بشكل فعال

من بين مزايا OLED الأربعة المذكورة أعلاه ، نولي اهتمامًا خاصًا لميزة المنتج الرابع ، لأن جميع شاشات LCD لسطح المكتب الموجودة حاليًا في السوق لا يمكنها حل مشكلة الضبابية الديناميكية لشاشة الكريستال السائل. عادةً ما يشير تمويه الصورة الديناميكي لشاشة LCD إلى ظاهرة عدم وضوح حدود الحواف أثناء تغيير الشاشة. هناك سببان لظاهرة ضبابية الصورة الديناميكية. الأول هو وقت استجابة البلورة السائلة ووهج الفوسفور ، والآخر هو محرك TFT ، مثل التحكم في الصورة في طريقة Hold.

الانتظار هو السبب الرئيسي للصور الديناميكية الباهتة

ما يسمى بـ&مثل ؛ وضع Hold&مثل ؛ وضع العرض هو عرض صورة الإطار خلال فترة زمنية معينة. في شاشة التلفزيون ، وقت الانتظار هذا يعادل فترة رأسية (16.7 مللي ثانية). بشكل عام ، من الواضح تمامًا أن وقت استجابة شاشة LCD مهم جدًا لعرض الصور الديناميكي ، لأنه بالنسبة لتلفزيون LCD ، يبلغ وقت تحويل الصورة حوالي 16.7 مللي ثانية ، لذلك يمكن أن يكون وقت استجابة تلفزيون LCD أقصر من 16.7 مللي ثانية ، لأداء صورة ديناميكية من المهم جدا. ومع ذلك ، هناك موقف آخر وهو أنه حتى إذا كان وقت استجابة الكريستال السائل 0 مللي ثانية (وهو أمر غير محتمل وصعب) ، فلن يختفي التعتيم. هذا لأن شاشة LCD تستخدم"؛ Hold Method"؛ طريقة عرض الصور. وفقًا لبعض التقارير التجريبية ، يمكننا معرفة أن الرسوم المتحركة المعروضة على الشاشة باستخدام"؛ Hold"؛ طريقة هز اليسار واليمين على شبكية العين. يتراكم هذا الاهتزاز بمرور الوقت ، وتشعر الصورة الديناميكية بعدم وضوحها. كما هو الحال مع تحسين وقت استجابة البلورات السائلة ، من الضروري تطوير طريقة عرض تختصر&مثل ؛ Hold&مثل ؛ زمن. وفقًا للحالة المذكورة أعلاه ، لا يمكن التعبير عن ضبابية الصورة الديناميكية لشاشة الكريستال السائل من خلال القياس المستخدم لفترة طويلة ، أي وقت استجابة الكريستال السائل من الأبيض إلى الأسود والأسود إلى الأبيض وقت التغيير.

تحسين ضبابية الصورة الديناميكية التي يسببها زمن الانتظار

إذا كان وقت الاستجابة عبارة عن لوحة بلورية سائلة للتحكم المثالي (مدة الانتظار 100٪) مع زمن استجابة 0 مللي ثانية ، فإن MPRT هو 16.7 مللي ثانية (التردد 60 هرتز). عندما يكون وقت الانتظار 50٪ ، يكون MPRT حوالي 8.3 مللي ثانية ؛ عندما يكون وقت الانتظار 25٪ ، يكون MPRT 4.2 مللي ثانية. معدل MPRT لشاشة LCD العامة أقل من 8 مللي ثانية ؛ إذا كانت شاشة LCD ذات متطلبات جودة صورة عالية للمنتجات التجارية ، فيمكن تقدير MPRT بأقل من 4 مللي ثانية. كما ذكر أعلاه ، تحتوي MPRT على عنصرين رئيسيين: زمن استجابة الكريستال السائل ووقت الانتظار. لذلك ، إذا كان سيتم تحقيق جودة عرض الصورة ، فمن المأمول أن يكون وقت استجابة الكريستال السائل أصغر من القيمة المذكورة أعلاه. من بين طرق تحسين وقت استجابة البلورات السائلة ، هناك أوضاع ديناميكية عالية السرعة مثل OCB و IPS و VA ، بالإضافة إلى القيادة الزائدة وما إلى ذلك. الآن ، وضعت أجهزة تلفزيون LCD التي تقدر جودة الصورة هذه الأساليب في الإنتاج. هناك طريقتان لتحسين ضبابية الصورة الديناميكية الناتجة عن فترة الانتظار. أحدهما هو إيقاف تشغيل مصدر الإضاءة الخلفية وفقًا لتردد الشاشة ، والآخر هو طريقة العرض مزدوجة السرعة باستخدام تقنية تعويض الحركة. الطريقة الأولى المحددة هي استخدام وميض الإضاءة الخلفية وإدخال الإشارة السوداء. من بين هاتين التقنيتين ، الأكثر إثارة للاهتمام هي تقنية التعويض الديناميكي. يمكن أن تؤدي طرق العرض المتقطعة مثل إيقاف تشغيل الإضاءة الخلفية وإدخال إشارة سوداء إلى تحسين ضبابية الصورة الديناميكية وهي سهلة التنفيذ نسبيًا. لكن في حالة الشاشة الكبيرة والسطوع العالي ، من السهل إحداث وميض للشاشة. في المقابل ، يمكن أن تحسن طريقة عرض السرعة المزدوجة للتعويض الديناميكي من ضبابية الصورة الديناميكية دون زيادة وميض الصورة ، ولكن لم يكن من السهل تنفيذها حتى الآن لأنها تتطلب دائرة معالجة إشارة واسعة النطاق.