液晶电视论文：电视效能提升技术探究

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本文作者：张金富作者单位：福建省计量科学研究院

光源技术

目前，液晶的背光源几乎都是CCFL（冷阴极荧光灯），CCFL背光源技术的原理是在CCFL玻璃灯管内壁涂上荧光粉，然后往灯管内封入惰性混合气体以及微量的汞蒸气，并在两个电极之间加上高压高频电场。在高频高压电场的作用下，玻璃灯管内的气态汞被激发产生释能发光效应放射出紫外线，灯管内壁的荧光粉则在紫外线的撞击下发出可见光。CCFL灯管具有结构简单、表面温度低、加工容易等优点。但在功耗方面，采用CCFL作为背光源的42英寸液晶电视至少要消耗200W以上的电能。近十几年来，随着LED技术的高速发展，其光效率一直快速提高。与荧光灯管相比，LED为低压直流驱动，驱动电路效率更高，典型值为85%-95%。同时LED发光方向性好，而不是像荧光灯管向各个方向发光，这就减少了荧光灯管配套反射片及反射过程中在灯管本体上面的消耗。目前，LED的光效率可以达到传统CCFL灯管的1.5倍以上。

整合电源

传统液晶电视电源主要由AC-DC转换、DC-DC转换及逆变器等模块组成。AC-DC转换模块和DC-DC转换模块位于同一块电路板内，而逆变器为一块独立的电路板。由于传统逆变器的输入电压要求是24V，所以PFC的输出电压200V/400V电压须经过降压转换，产生多路的输出电压，其中一路24V电压提供给逆变器，即再经过DC-AC模块转换为超过1000V甚至达2000V的高压，去驱动液晶面板的CCFL背光灯。随着国内外逆变器技术的发展，高压液晶显示集成电源(LIPS)已逐渐取代传统的电源。与逆变器位于独立电路板的传统电源不同，这种LIPS解决方案将AC-DC转换、DC-DC转换及高压逆变器结合在同一块电路板上，在经过对市电进行整流、PFC和滤波并获得200V/400V直流电压后，会直接采用200V/400V电压作为逆变器的输入，通过DC-AC升压转换为液晶面板所需的超过1000V甚至达2000V的高压。这样就消除24V电压的转换环节，大大提升了整个系统的能源效率。

液晶面板

从表1可知，液晶面板带来的能耗很小，仅为4.0W。但这并不意味着液晶面板对能耗的影响可以忽略。实际上，液晶面板吸收了绝大部分由背光发出的光线，一般电视面板的透过率在5%左右。也就是说有500lm的光线输入液晶面板，只有25lm的光线输出真正可以被人眼看到。提高液晶面板透过率的技术有很多，这里主要针对广视角面板和TN型面板展开分析。广视角面板分为IPS型面板和VA型面板，IPS面板依靠电极间产生的水平电场使液晶分子在水平方向上产生偏转，来决定光线的导通和截止。一般的IPS面板的电极是相间排列的，这样造成在电极上方的电场为零，从而在这个位置上的液晶分子无流偏转，形成在像素中心的国黑线。小尺寸液晶电视使用TN型面板。在TN面板中一般滤色片和TFT电路是分别制作在上下两层玻璃基板上的，这就有两块玻璃基板对齐的问题。因为无法完全对齐，所以滤色片上需要比较宽的黑色矩阵，才可以有效遮挡TFT电路的非显示区域。而新出现的一种技术可以将滤色片和TFT电路制作到同一块玻璃上，这样就可以回避上下玻璃对齐的问题，从而可以减少黑色矩阵的宽度。采用该技术之后，面板透过率可以提高30%以上。

动态背光

传统液晶电视中的CCFL灯管都是常亮的，而在LED动态背光中，由于一个LED管只承担某个区域的照明，那么当此画面区域颜色较深，或者调暗这个LED管可以提高画面的对比度，并节省能耗。电视画面不同于白底黑字的电脑图像，大部分画面的平均图像电平较低。在IEC统计的视频片段中平均图像电平为34%，绝大部分画面都不需要背光源中所有的LED均点亮，可以根据相对应的显示区域内的像素电平决定下方LED管的亮度。LED动态背光的缺点是需要每个型号的电视单独烧制程序，因为不同的型号面板和背光源均不相同，每个LED管在液晶面板上产生的光斑也会不同。这时就需要根据每一个型号的背光定制液晶面板补偿显示的算法。