利用2DLED調(diào)光構(gòu)成的LCD背光來提升電視機(jī)的性能并節(jié)省功率
利用LED光源以及分段控制實(shí)現(xiàn)的先進(jìn)背光技術(shù)可能創(chuàng)造鮮明的觀看體驗(yàn)，與此同時(shí)，還把LCDTV的功耗極大地降低達(dá)80%。
采用LED的固體背光在LCD TV應(yīng)用中有著許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。與目前在大面積LCD背光中主宰市場的冷陰極熒光燈管(CCFL)以及熱陰極熒光燈(HCFL)相比，LED能夠提供更佳的功效。
這并不是固有地緣于它們的光效高(流明每瓦)—它是現(xiàn)在唯一可與CCFL媲美的光源，而是因?yàn)長ED可以被更加靈活和有效地調(diào)光以匹配所需要的圖像亮度。二維背光調(diào)光采用可尋址的LED陣列來創(chuàng)建更為生動(dòng)的觀看體驗(yàn)，更高的對比度，更寬的色域，以及更佳的色彩飽和度。
在過去幾年中，人們推出了各種用于CCFL和HCFL背光的調(diào)光技術(shù)。例如，在一些情形下，整個(gè)背光被調(diào)整，以匹配所需要的圖像亮度，這種技術(shù)被稱為零維調(diào)光。當(dāng)調(diào)光沿著一個(gè)軸執(zhí)行時(shí)(例如，通過控制一根HCFL燈或一組并聯(lián)的CCFL燈的光強(qiáng))，它被稱為1維調(diào)光。
最近，隨著LED的成本降低以及性能的提高，現(xiàn)在使得LED背光成為了更切合實(shí)際的提議，從而為新型以及更有效的背光調(diào)光技術(shù)開辟了可能性。實(shí)際上，LED可以被方便地排列成二維陣列并分別進(jìn)行控制，從而使之可能執(zhí)行二維調(diào)光(水平和垂直)，而這時(shí)采用傳統(tǒng)的CCFL或HCFL燈無法實(shí)現(xiàn)的。這就允許背光電路在所顯示的圖像的明亮區(qū)域背后的局部產(chǎn)生更多的光線，而在不顯示圖像的暗區(qū)域產(chǎn)生較暗的光線。
實(shí)際上，一個(gè)10x 18高效的白光LED足以為典型的圖像內(nèi)容而最優(yōu)化背光的強(qiáng)度，從而導(dǎo)致更大的對比度并極大地降低背光電路的平均功耗。這種根據(jù)圖像內(nèi)容局部控制背光輸出的技術(shù)能夠把為典型電視圖像內(nèi)容提供背光的功耗平均大約降低50%。
從白光到RGB背光
如果三個(gè)一組的彩色RGB LED被用于取代白光LED，那么，二維LED背光提供更大的優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的背光LCD面板相比，通過控制RGB三個(gè)一組的LED當(dāng)中紅、綠、藍(lán)三色的強(qiáng)度，可以實(shí)現(xiàn)的色域被極大地?cái)U(kuò)寬了。因此，一組RGB LED背光可能創(chuàng)建更明亮、更深厚、更飽和的色彩。
因此，智能飽和控制能夠被應(yīng)用于把視頻內(nèi)容的彩色空間(sRGB)映射至LED的背光色彩空間。這樣的映射算法應(yīng)該保留白色、膚色以及軟色不變，但是，能夠把飽和色擴(kuò)展至只有LED才能夠產(chǎn)生的生動(dòng)水平。
圖1：二維彩色調(diào)光。
把RGB LED按照二維陣列排列并以色彩為基礎(chǔ)分別控制它們(二維調(diào)光)，就可以降低功耗并提高色域以及對比度。這是因?yàn)槊恳粋�(gè)背光段僅僅需要產(chǎn)生在它們前面的LCD像素將要發(fā)出的那部分可見光譜，如圖1所示。
傳統(tǒng)的白光背光利用固定顏色的白點(diǎn)來產(chǎn)生可見光譜，因此，它的大部分光譜能量被禁錮并以熱的形式在LCD面板的彩色濾光片中被消耗掉。根據(jù)圖像內(nèi)容對背光輸出的顏色進(jìn)行局部控制，對于典型的電視內(nèi)容來說，平均大約可以節(jié)省80%的功耗。
背光調(diào)光的復(fù)雜性
盡管它存在這些好處，但是，背光調(diào)光并不是很簡單的。這是因?yàn)樗肓苏{(diào)節(jié)圖像亮度的兩種不同方式。
為了實(shí)現(xiàn)低亮度的圖像，如夜景，你可以利用LCD像素阻塞更多的背光輸出或者交替地調(diào)整背光。從空間和時(shí)間對比度以及色域方面出發(fā)，對屏幕正面的性能以及背光的功耗進(jìn)行最優(yōu)化可以通過增加像素驅(qū)動(dòng)信號來補(bǔ)償背光亮度的減少而實(shí)現(xiàn)。
因此，自適應(yīng)背光調(diào)光在視頻流中需要執(zhí)行大量的圖像處理，以分析圖像的內(nèi)容。所采集的信息然后需要被智能地與背光的特征結(jié)合起來，以便得到最優(yōu)化的背光以及像素驅(qū)動(dòng)信號。
挑戰(zhàn)在于要把非常低空間分辨率的背光(典型情況為10 x 18段)與非常高清晰度的LCD面板(對于高清電視來說是1920 x 1080像素)。
因?yàn)猷徑彻舛沃g存在光耦合，情況變得更加復(fù)雜；實(shí)際上，每一段均把它的的一些光線泄漏至鄰近的各段。
實(shí)現(xiàn)平衡
通過對圖像各個(gè)像素的R、G和B的數(shù)值分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以確定所需要的最優(yōu)化背光級別，以便為相應(yīng)的背光段確定合適的驅(qū)動(dòng)電平。
