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|led背光分区调光在平板电视中的应用

摘要:国家发改委和工信部在2016年5月18日发布的《关于实施制造业升级改造重大工程包的通知》中指出,新型平板显示器工程领域是我国的重点发展方向,反映了国家对显示器及相关产业的重视。LED是背光光源,功耗低,使用寿命长,广泛应用于户外显示器、液晶屏、液晶电视等。近年来,随着技术的飞速发展,LED

背光分区在显示器和液晶电视上的应用越来越多,本文详细介绍了如何将LED背光分区调光技术应用于液晶电视。多亏了这句话,您可以详细了解背光分区调光电视。

关键词:LED;分区迪明;液晶电视

全称发光二极管(LED)是通过电子和孔复合释放能量的典型发光设备。近年来,LED以功耗低、寿命长等优点在显示器领域发挥了重要作用,本文主要通过LED背光区调光技术的定义、特点等详细介绍了其在平板电视中的应用。

1 LED背光分区调光技术

1.1分区调光技术

称为区域调光的区域调光技术使您能够独立控制指定的区域。区域调光控制技术根据要显示的区域图像内容确定背光亮度或颜色,并在液晶屏上显示

调整信号,在保持图像亮度的同时降低功耗,提高对比度。[2]

LCD显示屏图像由人眼可见的图像显示在屏幕上的图像内容和背光显示屏表示,背光可以分区,使屏幕变亮,在黑暗的地方产生更暗的效果。一方面可以减少耗电量,二是可以提高对比度。

Local Dimming包括两部分:背光部分和图像校正部分。背光控制实现对比度的提高,当一个屏幕来临时,暗区的灯亮度也会变暗,因此可能会出现暗区细节不清晰的问题,因此需要进行图像补偿,以补充暗区细节。

1.2分区调光技术的主要特点

降低区域调光功耗:具有无区域背光的显示器,全部背光同时发光。有区域背光的话,背光会分为多个区域,每个区域都可以单独控制光源。

区域调光对比度高:明亮区域和阴影区域的对比度明显,屏幕水平更好。

区域调光峰值亮度高:通过软件计算化控制,可以在不增加功耗的情况下大幅提高最大亮度的明亮区域的最大亮度。如果场景环境光很强,需要提高显示设备的亮度,则可以应用此功能。

1.3隔板调光技术在LED背光中的应用

分区调光技术主要应用于液晶显示器的侧面和直接LED背光,可提高屏幕对比度、提高最大亮度等功能。侧入式LED背光安装区调光造成的缺点,即穿透(光晕)现象。最高亮度越高,对比度越高,穿透现象越严重。最高亮度降低时,渗透现象会减少,但对比度也会同时降低。由于直背光可以更好地改善穿透(辉光)现象,所以分割调光技术目前主要是直背光,提高了画质。

两区调光技术在平板电视中的应用

目前,在平板电视LED背光应用程序中,背光调整技术主要有全球调光和本地调光两种。

全局调光调光可根据全屏进行调整,在高亮度()的同时,低亮度同时提高,背光的功耗也相应增加。同时降低低亮度和低亮度可能会影响图像的景深显示。

为了解决全球调光全球背光控制的这一缺点,提高显示器的动态对比度,更好地优化电源的有效功率,降低整个设备的功耗,在平板电视上对Local

戴明技术的研究与应用。

2.1平板电视中使用的分区调光系统体系结构

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图1液晶电视中使用的分区调光系统体系结构

区域调光控制主要通过以下两种方法进行:

1)SOC MCU (100区级别)/FPGA(千区级别以上)驱动模块背光模块

体系结构分区调光算法可以存储在MCU/FPGA中,并且可以

自己的算法设计和更改调整相对方便。皮带装载能力强,对区域数量大小没有限制。缺点包括SoC(MTK**)/

FRC(6 M**)、MCU/FPGA和驱动程序模块的同步操作相对复杂。

2)SoC 驱动器背光模块

该体系结构的SoC直接推进、同步和数据处理相对简单。缺点是分割数越多,使用的SoC资源越多,同时设计产品的差异化也越小。

2.2分区驱动技术应用

随着LED背光分区技术的发展,平板电视的分区数量已经涵盖了数十到数千个分区。从产品驱动的角度来看,背光方案设计遵循“低分区少IC、高分区多IC”的原则,同一个方案有多种IC设计选项,具体取决于系统的可制造性、功耗、成本等。

Mini-LED技术的发展推动了驱动技术的发展。这种显示技术主要分为两大类。一种是通过手动矩阵(PM)或主动矩阵(AM)直接驱动迷你LED。这是最接近Micro LED的显示技术,还有很多技术问题尚未解决。

商业化的应用程序没有实现。另一种是迷你led背光技术,可将迷你led背光与液晶屏相结合,大幅提高性能

液晶在对比度和运动模糊中的性能。[3]

被动矩阵(PM)方法是静态或扫描实现。静态方式:高压大电流方式,成本和可靠性最佳,平板电视批量配送,区域数量集中在100区水平。主要用于传统的LED背光程序。

扫描方法:高压小电流方法,分割数越多,低于静态成本,平板电视少量出货,分割数集中在千分割水平。主要用于传统LED、迷你LED背光程序。

AM方法(Active Matrix,动态矩阵):低压小电流方法、大幅降低成本、明显优势软件协议可靠性、信号传输完整性等需要大量实验验证优化改进。分区数集中在数千个分区级别。主要用于迷你led背光程序。

在实施方式中,可以在系统内设计分区驱动器。也就是说,可以将LED灯和驱动芯片分离出来,用线束连接起来。灯驱动器集成,即LED灯和驱动芯片放置在相同的玻璃底座或铝基板或FR4板等上,通过印刷板悬挂电线,拆卸线束。

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2.3分区驱动算法应用

Local Dimming算法设计主要分为对比度增强算法和功率限制算法。首先对图像的亮度灰度值执行对比度增强算法,然后根据背光功率限制限制PWM的比重,将最终值提供给背光驱动程序以控制背光。

从图像信息中提取背光驱动信号的方法。

(1)平均方法通过计算每个分区的所有像素灰度平均值来确定背光强度,确定的背光强度是暗的。该方法对比度高,功耗低,但图像失真严重。

(2)平方根法计算每个背光分区的灰度平均值,然后归一化平均平方根值以确定背光强度。进一步加强平均法的背光信号,可以避免背光太暗的问题,但仍然无法避免图像失真。

(3)最大值方法使用该分区的所有子像素最大值作为背光值。这个方法保留了大多数图像细节,但是耗电量高,对比度也不高。

通过算法提高画质、提高动态对比度显示、优化电源效率、降低整个设备的功耗,还可以对暗场信号进行单独处理,有效改善整个机器的部分泄漏现象。

2.4分区调光系统设计注意事项

从光学角度来看,区域电视中LED灯的主要方式是灯带和灯板。第一种灯方法成本低,每个区域的灯数不能多(单行灯多,亮度下降)。第二种照明板方法成本高,每个区域的灯数根据亮度进行设计,可以接近正方形。由于各区域的光形图对画质优化有很大影响,因此灯的布置需要系统考虑。

就整机耗电量而言,电流越高,热量越大,平板电视整机耗电量上升,效率就越低。从系统的角度来看,如果使用小型芯片并降低驱动电流,就可以相应地增加背光分区控制,从而提高电视画质。

在产品定位中,液晶电视背光要做多少区域才合理,目前没有明确的标准,或者要综合考虑亮度、外观建模、成本、系统制造可能性等因素。

2.5平板电视产业发展

目前各平板电视企业都在大力部署Local Dimming功能,目前具有分区调光功能的产品在市场上有着良好的市长/市场反应。分区技术的开发和应用如下:

(1)显示器(画质)技术迭代,迷你led/微led

要么是目前最有可能的下一代显示技术,要么是未来

5~10年显示了业界的发力点。Mini LED是Micro LED的领先技术,在液晶显示器应用中被定义为“高级直接向下升级”产品。主要终端消费者电子品牌相继推出

迷你LED背光新产品成为电视行业新的技术趋势。

(2)PM分区技术在短期内仍然是100区级的主流方案,但AM分区技术已有下沉趋势(100区级)。分区数越多,显示质量越高,但需要的LED数和LED驱动程序IC数也相应增加,从而增加了成本。另一方面,pm迷你led和am迷你led

技术上有几条路线的差异,这也会影响分区路线的选择。使用AM底板可以有效地减少led驱动程序

使用IC的次数可以轻松实施1,000多个分区,从而获得更精细的显示效果。

3结论

随着LED背光分割技术的发展,平板电视的分割数已经覆盖了几十到几千个区域,在消费升级的大环境下,分割调光技术成为未来电视产业发展的主旋律。完美融合尖端技术和产品,让更多、更好的平板电视进入所有家庭,让更多消费者享受技术的极端体验。

参考文献:

[1]小张、吴佩文、肖瑞平等。显示驱动芯片原理及发展现状液晶和显示[J]。液晶和显示器,2020,35(11):17-21。

[2]李福文、金伟志、萧熙彬等。基于LED背光区域控制的高动态范围液晶显示技术进展[J]。光学技术,2009(06):29-32。

[3]季洪磊、陈乃军、王大清等。迷你LED背光技术在电视产品应用中的进展和挑战[J]。液晶和显示器,2021(08):25-27。

(注:本文转载于《电子产品世界》杂志2022年10月刊)

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